Принципите на работа на струнните светодиоди: изчерпателно обяснение
Стрингови светодиоди, често известни като LED светлинни струни, станаха повсеместни в съвременния живот, разкрасявайки къщи по време на празници, осветявайки бизнес зони и обогатявайки външни пейзажи. Тяхната привлекателност произтича от предимства като енергийна ефективност, удължен живот и адаптивен дизайн, но знанието как работят изисква задълбочаване в техните компоненти, архитектура на веригата и процеси-излъчване на светлина. Тази статия разглежда физиката, която е в основата на струнните светодиоди, от отделни диоди до интегрирани системи, за да изясни техните принципи на функциониране.
В центъра на всекиниз LEDе светодиод-излъчващ диод (LED), полупроводниково устройство, което превръща електрическата енергия директно в светлина. За разлика от типичните крушки с нажежаема жичка, които разчитат на нагряване на нажежаема жичка, за да генерират светлина (процес, при който се губи най-много енергия като топлина), светодиодите функционират на принципа на електролуминесценцията.Всеки светодиод в низсе състои от няколко основни части: полупроводников чип, два електрода (анод и катод), леща и радиатор (обикновено свит за струнни приложения). Полупроводниковият чип обикновено се изгражда от материали като галиев арсенид (GaAs) или галиев фосфид (GaP), добавени с примеси, за да генерират ap-n преход-граница между положително заредена област от "p-тип" и отрицателно заредена област от "n-тип". Когато към светодиода се подаде електрически ток, електроните от зоната тип n- преминават през прехода p-n и се рекомбинират с „дупки“ (липсващи електрони) в областта тип p-. Тази рекомбинация освобождава енергия под формата на фотони, които се виждат като светлина. Цветът на светлината зависи от забранената лента на полупроводниковия материал: по-малките празнини произвеждат червена или жълта светлина, докато по-големите празнини създават синя или виолетова светлина (белите светодиоди, обикновено използвани в струнни светлини, често са сини светодиоди, покрити с фосфор, който преобразува част от синята светлина в жълта, смесвайки се, за да образува бяла).
Стрингови светодиодисе различават от соло светодиодите до голяма степен по тяхната архитектура на веригата, която обединява няколко диода в една използваема система. Двата най-разпространени дизайна на вериги за низови светодиоди са серийни вериги и паралелни вериги, всяка със специфични работни характеристики. В сериен низ от светодиоди всички светодиоди са свързани край-до-край в един маршрут, което означава, че електрическият ток преминава през всеки светодиод един след друг. Този дизайн има решаващо предимство: той изисква по-нисък ток, за да функционира, тъй като същият ток преминава през всеки диод. Въпреки това серийните вериги имат значително ограничение: ако един светодиод се повреди (например изгори или се прекъсне), цялата верига се прекъсва и всички светодиоди в низа спират да работят. Това е значително последствие. За да осигурят решение на този проблем, съвременните серийни низови светодиоди често включват шунтови резистори или ценерови диоди успоредно с всеки светодиод. Шунтиращият резистор служи като байпасен канал за ток в случай, че светодиодът не функционира правилно. Когато светодиодът изгори, неговото съпротивление става изключително високо, което кара тока да тече през шунтовия резистор. Това позволява на останалата част от низа да продължи да показва светлина. Ценеровите диоди изпълняват функция, аналогична на тази на светодиодите, но те също контролират напрежението, така че елиминират пиковете на напрежението, които могат да причинят повреда на светодиода.
Светодиодите с паралелен низ, от друга страна,свържете всеки светодиодпрез същите два електропровода. Това гарантира, че всеки диод получава едно и също напрежение независимо. Проблемът „една-отказ-повреди-всички“ се адресира от този дизайн, който гарантира, че дори ако един светодиод се повреди, останалите ще продължат да функционират нормално, тъй като текущите им маршрути са различни един от друг. Светодиодите могат да се добавят или премахват от паралелни вериги, без да се засяга значително общият ток или напрежение, което прави възможно паралелните вериги да улеснят по-простото персонализиране. Паралелните дизайни, от друга страна, изискват по-голям общ ток, тъй като всеки светодиод черпи собствен ток от захранването. Светодиодите с паралелен низ често включват резистор за-ограничаване на тока последователно с всеки светодиод или един резистор за-ограничаване на тока за цялата верига (в зависимост от дизайна). Това се прави, за да се поддържа контрол върху текущия поток. Тези резистори предотвратяват преминаването на прекомерно количество ток през светодиодите, което в противен случай би довело до прегряване на светодиодите и намаляване на експлоатационния им живот. Интегрираните схеми (IC) се използват от някои модерни паралелни струни, за да наблюдават и променят тока. Това помага да се гарантира, че яркостта на всички светодиоди остава еднаква.
В допълнение, захранването е основен компонент на струнните светодиоди. Той е отговорен за трансформирането на конвенционалното AC (променлив ток) електричество, което се доставя от стенни контакти в ниско-волтаж DC (постоянен ток), което е необходимо за LED функцията. Коригирането, което е процес на преобразуване на променлив ток (AC) в постоянен ток (DC), и регулиране на напрежението, което е процес на понижаване на стандартните 120 V или 230 V AC до подходящото постоянно напрежение за низа, са двете основни функции, които захранващото устройство, което обикновено е малък адаптер или вграден -модул, изпълнява. Като вземем за пример низ от серия от 50-LED, възможно е той да изисква 120V AC (защото всеки светодиод изисква около 2,4V, 50×2,4V=120V). Това би премахнало изискването за адаптер за намаляване на напрежението. От друга страна, паралелен низ, състоящ се от десет светодиода, всеки от които изисква 3V, би наложил използването на 3V DC адаптер. Това е така, защото всеки светодиод получава захранване директно от 3V източник. За да се предпазят от влага, някои LED светодиоди, особено тези, които се използват навън, са оборудвани с водоустойчиви източници на захранване. Това е основен елемент за осигуряване както на безопасност, така и на дълъг живот.
В допълнение, контролните технологии позволяват на потребителите да регулират яркостта нанизови светодиоди, променят цветовете на светодиодите и генерират динамични модели (като мигане, избледняване или преследване). Това допълнително разширява полезността на струнните светодиоди. Интегралните схеми (IC) или микроконтролерите са движещата сила зад тези контроли. Те са отговорни за регулирането на тока или напрежението, което се подава към светодиодите. Димерирането, например, често се постига чрез използването на модулация на ширината на импулса (PWM), което е метод, при който интегралната схема (IC) бързо включва и изключва светодиодите (със скорост, която е твърде бърза за възприемане от човешкото око). Интегралната схема (IC) е отговорна за контролиране на видимата яркост чрез регулиране на времето за "включване" (ширина на импулса) по отношение на времето за "изключване". По-дългите времена на "включване" водят до по-ярка светлина, докато по-кратките времена карат светодиодите да остават слаби. Или RGB (червено-зелено-синьо) светодиоди, които имат три независими диода за червена, зелена и синя светлина, или адресируеми светодиоди, всеки от които има собствена интегрална схема и позволява индивидуален контрол, се използват в производството на LED низ, който променя цветовете. За да генерира милиони цветове, интегралната схема (IC) променя тока, който протича през всеки цветен диод в RGB низове. Това позволява на IC да комбинира червено, зелено и синьо в различни количества. Всеки светодиод може да се управлява отделно, което позволява на низа да показва движещи се светлини, градиенти или индивидуални дизайни. Всичко това се управлява от микроконтролер, който обикновено е свързан с дистанционно управление или приложение за смартфон за въвеждане от потребителя. Адресируемите светодиоди, като чипове WS2812B, правят възможно създаването на по-сложни модели.
Издръжливостта и безопасността също са основни компоненти в дизайна на струнните светодиоди и тези аспекти са свързани с основните принципи, които управляват тяхната работа. LED нишките излъчват изключително малко топлина, което ги прави по-безопасни за използване в близост до запалими предмети (като коледни елхи и декорации от плат), за разлика от нишките с нажежаема жичка, които произвеждат значително количество топлина, което увеличава опасността пожарникарите да предизвикат пожар. Друг фактор, който допринася за дългия живот на струнните светодиоди, е тяхното ниско производство на топлина. По-голямата част отнизови светодиодиимат живот от 50 000–100 000 часа, докато струните с нажежаема жичка имат живот от 1000–2000 часа. Освен това, запечатаният корпус на много струнови светодиоди (който често е изработен от пластмаса или силикон) предпазва диодите и веригите от прах, влага и физическо увреждане, което ги прави приемливи за използване както на закрито, така и на открито. Има и други стандартни мерки за безопасност като предпазители и прекъсвачи. Вентилаторите с предпазители са предназначени да предотвратят прегряване и електрически пожари чрез освобождаване на своя ток, ако токът надвиши безопасно ниво (например в резултат на късо съединение).
Стринговите светодиоди осигуряват редица важни предимства, едно от които е енергийната ефективност, която е вградена в техните принципи на работа. Светодиодите могат да преобразуват над 90% от електрическата енергия в светлина, докато крушките с нажежаема жичка преобразуват само 10% от енергията в светлина. В резултат на това светодиодите използват много по-малко енергия, за да осигурят същото ниво на яркост. Пример за това би бил низ с нажежаема жичка с петдесет крушки, който консумира четиридесет до петдесет вата, но идентичен LED низ консумира само два до пет вата. Струнните светодиоди са подходящи за дългосрочна-използване (например целогодишно-осветление на открито) и за приложения, където мощността е ограничена (например захранвани с батерии-струнни лампи за къмпинг или временни декорации). Тази ефективност не само намалява разходите за електроенергия, но също така прави струнните светодиоди много подходящи за използване в ситуации, когато мощността е ограничена. Струнните светодиоди, които се захранват от батерии, често използват DC батерии с ниско{11}}волтаж (като AA или AAA) и имат-функции за пестене на енергия, като автоматично-изключване, което е предназначено да удължи допълнително живота на батерията.
Струнните светодиоди могат да функционират чрез комбиниране на електролуминесцентните качества на отделните светодиоди със специфични дизайни на вериги, захранване и технологии за управление. С други думи, струнните светодиоди изпълняват своята функция. Чрез процеса на рекомбинация на полупроводници, всеки светодиод е в състояние да трансформира електрическата енергия в светлина. Следователно вериги, които свързват няколко светодиода последователно или паралелно, могат да създадат работеща система. Стандартното електричество от променлив ток (AC) се преобразува в постоянно напрежение (DC), което се изисква от светодиодите, а интегралните схеми (IC) или микроконтролерите позволяват персонализиране на яркостта, цвета и шарките. Тези дизайнерски решения са пряко отговорни за тяхната ефективност, безопасност и дълготрайност, което ги прави предпочитан вариант пред конвенционалните лампи с нажежаема жичка. Струнните светодиоди продължават да се развиват с напредването на технологиите, което води до по-интелигентни системи за управление, повишена яркост и материали, които са по-щадящи околната среда. Това допълнително затвърждава позицията му като опция за многофункционално осветление за домове, компании и обществени зони.
https://www.benweilight.com/industrial-lighting/led-construction-string-light-100ft-130w.html
Заедно го правим по-добър.
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Mobile/Whatsapp :(+86)18673599565
Имейл:bwzm15@benweilighting.com
Skype: benweilight88
Уебсайт: www.benweilight.com
Добавяне: Сграда F, индустриална зона Yuanfen, Longhua, област Bao'an, Шенжен, Китай
