РОЗРОБКА КОНСТРУКЦІЇ світлодіодні лампи ДЛЯ ПРЯМОЇ ЗАМІНИ ламп розжарювання

Мальцев Є.Г.

Кандидат технічних наук, доцент, Мордовський державний університет імені Н.П. Огарьова

РОЗРОБКА КОНСТРУКЦІЇ світлодіодні лампи ДЛЯ ПРЯМОЇ ЗАМІНИ ламп розжарювання

анотація

Світловипромінюючі діоди (СД) швидко розвиваюча технологія, яка стає все більш важливою в багатьох системах загального освітлення. У даній роботі конструкція компактної світлодіодної лампи, призначеної для заміни ламп розжарювання потужністю 25 Вт.

Ключові слова: висвітлення, світловипромінювальних діод, лампа розжарювання.

Maltsev E. G.

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Mordovian State University

DESIGN OF LED LAMPS FOR DIRECT REPLACEMENT OF INCANDESCENT LAMPS

Abstract

Light-emitting diodes (LEDS) are rapidly developing technology that is becoming increasingly important in many general lighting systems . In this paper, the design of the compact led lamps intended to replace incandescent bulbs rated at 25 Watts. Keywords: lighting, led, incandescent.

Keywords: lighting, led, incandescent.

Світлодіоди вже довели свою ефективність при використанні в архітектурному підсвічуванні. Сьогодні СД завойовують масовий ринок пристроїв загального освітлення завдяки цілому ряду переваг:

• набагато більший термін служби, ніж у інших джерел світла. СД можуть працювати до 50 000 ч., Тоді як ресурс ламп розжарювання (ЛН) становить 1 000 - 2 000 ч., А у компактних люмінесцентних ламп (КЛЛ) від 5 000 до 10 000 год;
• істотно більш висока енергоефективність в порівнянні з ЛН і галогенними лампами, часто за цим параметром вони еквіваленти ЛЛ;
• відсутність стробоскопічного ефекту;
• висока стійкість до перепадів напруги, а також вандалоустойчивость;
• екологічність. СД не містять шкідливих речовин, як це має місце з ртутними ЛЛ [1].

Метою цієї роботи є створення серії СД ламп для прямої заміни ламп розжарювання потужністю 25. При цьому необхідно зазначити, що існують обмеження як за габаритами розроблюваних ламп, так і по їх світлотехнічними характеристиками.

У таблиці 1 представлено відповідність потужностей існуючих ламп розжарювання і перспективних світлодіодних ламп.

Таблиця 1 - Відповідність потужностей лампи розжарювання і світлодіодної лампи

Виходячи з представлених даних, для досягнення необхідних параметрів необхідно використання СД потужністю 1 Вт зі світловим потоком не менше 100 лм. Тоді для СД лампи еквівалентної лампі розжарювання потужністю 25 Вт потрібно як мінімум 3 світлодіода потужністю 1 Вт, для СД лампи еквівалентної лампі розжарювання потужністю 60 Вт - 8 світлодіодів такої ж потужності.

З урахуванням рекомендованих площ друкованих плат з теплопроводящим підставою, для 3-х світлодіодів потужністю 1 Вт потрібно друкована плата з площею 25 кв. см. Такі площі можна отримати тільки за допомогою збільшення діаметра друкованих плат: 6,0 см для 3-х СД; 7,0 см для 5 СД; 9,0 см для 8 СД, що явно перевершує габарити ламп розжарювання по діаметру. Тому для забезпечення надійного тепловідведення необхідне використання додаткового радіатора.

При визначенні якості СД, використовуваних для створення певного світлового потоку, необхідно мати на увазі, що пряме додавання світлових потоків СД в СД-лампі не збігається з реальною картиною в виготовленої лампі. Як правило, ми маємо світловий потік на 10-12% нижче сумарного значення світлового потоку СД, на який ми могли б розраховувати. Це пов'язано з тим, що втрати світлового потоку відбувається за рахунок коефіцієнта пропускання розсіювача (5-7%). Так при трьох світлодіодах зі світловим потоком 100 лм втрати складуть 50-70 лм. Світлова віддача так само зміниться в меншу сторону в реальному лампі. Це пов'язано з харчуванням СД, які замість 1 Вт можуть споживати на 10% більше потужності для досягнення необхідного світлового потоку, а так само втрати потужності в вбудованому пристрої управління (драйвер).

Таким чином, вибір оптимальних параметрів СД модуля дозволяє спростити конструкцію СД лампи, яка представлена ​​на малюнку 1. Вона складається з світлодіодного модуля, виконаного у вигляді плати з алюмінієвою основою, на якому за допомогою ручного методу поверхневого монтажу встановлені світлодіоди типу «емітер» (2 ) із заданою сумарною потужністю. До світлодіодному модулю прикріплена освітлювальна арматура, виконана у вигляді теплорассеівающіх радіатора (3), нарізного цоколя Е27 (4), блоку живлення (5), светорассеивающего ковпачка (6).

Мал. 1 - Вид світлодіодної лампи

Мал. 2 - Світлодіод типу «емітер»

СД (2) встановлені на друкованій платі (1) рівномірно, кожен з них має потужність 1 Вт, а друкована плата має місце для кріплення її до корпусу радіатора і має площу не менше 4 кв. см на кожен СД. Між різьбовим цоколем і радіатором знаходиться ізолює втулка (корпус) з пластмаси. Таким чином, комбінуючи техніко-експлуатаційні характеристики основних елементів світлодіодних джерела світла, різних видів світлодіодів, друкованих плат, драйверів можна знайти оптимальний варіант їх взаємного розташування для створення конструкції лампи з необхідними характеристиками [2,3].

Нами застосований світлодіод типу «емітер» (рис.2) для поверхневого монтажу. Цей світлодіод був обраний за величиною світлового потоку, ціною, і способом кріплення до друкованої плати. І з користувалися радіатори для СД ламп з трьома, п'ятьма і сімома світлодіодами. Площа радіаторів для ефективного відводу тепла становить 20 см2 для трьох світлодіодів, 40 см2 для п'яти світлодіодів і 50 см2 для семи світлодіодів. Матеріал - алюміній. Виготовлення методом штампування з наступною поліруванням спеціальним порошком.

Драйвери світлодіодів без корпусу мають невисоку ціну і відмінну функціональність. Безкорпусная драйвери, завдяки поліпшеному охолодженню, мають збільшений термін служби. Більшість моделей мають гальванічну розв'язку з мережею живлення, що робить їх абсолютно безпечними при експлуатації.

Світлорозсіювальний ковпачок відноситься до елементу вторинної оптики СД лампи, який забезпечує розсіювання концентрованого світлового випромінювання СД рівномірно по поверхні ковпачка. Ковпачки виготовлені з полікарбонату. Корпус призначений для кріплення цоколя Е27 до радіатора. Матеріал корпусу - пластмаса (полікарбонат).

література

1. Глухів А.В. Конструкція світлодіодної лампи для прямої заміни ламп розжарювання загального призначення // Напівпровідникова світлотехніка. 2010р., №2.
2. С.І. Лішік, А.А. Павутина, В.С. Поседько, Ю.В. Трофимов, В.І. Цвирко, Конструктивно-технологічні рішення світлодіодних ламп прямої заміни // Світлотехніка 2010р., №2.
3. Дадонов В.Ф., Ламков Е.А., Мальцев Є.Г. Розробка конструкції компактної енергоекономічних лампи на основі світлодіодів для прямої заміни ламп розжарювання. Проблеми і перспективи розвитку вітчизняної світлотехніки, електротехніки та енергетики: Зб. науч. тр. ХI Міжнар. наук.-техн. конф. в рамках II Всеросійського світлотехнічного форуму з міжнар. участю, Саранськ, 3-4 грудня 2013 г. / редкол .: О.Е. Железникова (отв.ред) [и др.]. - Саранськ: 2013. С. 67-71

References

1. Gluhov AV Konstrukcija svetodiodnoj lampy dlja prjamoj zameny lamp nakalivanija obshhego naznachenija // Poluprovodnikovaja svetotehnika. 2010g., №2.
2. SI Lishik, AA Pautino, VS Posed'ko, Ju.V. Trofimov, VI Cvirko, Konstruktivno-tehnologicheskie reshenija svetodiodnyh lamp prjamoj zameny // Svetotehnika 2010g., №2.
3. Dadonov VF, Lamkov EA, Mal'cev EG Razrabotka konstrukcii kompaktnoj jenergojekonomichnoj lampy na osnove svetodiodov dlja prjamoj zameny lamp nakalivanija. Problemy i perspektivy razvitija otechestvennoj svetotehniki, jelektrotehniki i jenergetiki: Sb. nauch. tr. HI Mezhdunar. nauch.-tehn. konf. v ramkah II Vserossijskogo svetotehnicheskogo foruma s mezhdunar. uchastiem, Saransk, 3-4 dekabrja 2013 g. / Redkol .: OE Zheleznikova (otv.red) [i dr.]. - Saransk: 2013. S. 67-71