Высоковольтные светодиоды не подвержены скачкам напряжения и не требуют специально контроллера...

Высоковольные светодиоды, как понятно из названя, питаются постоянным напряжением (DC), величина которого, более 20 вольт (у обычного светодиода 2-3 вольта). Высоковольные светодиоды обычно состоят из множества небольших светодиодов, которые соединены проводом в цепочки. На Рисунке 1 в левой части изображен синия высоковольтный светодиод, состоящий из 15 ячеек, объединенных в цепочку. Потребляемый ток 20mA. Напряжение, подаваемое на анный светодиод в целом, составляет 48V. Данный синий Высоковольтный светодиод потребляет около 1W мощности в рабочем режиме. На рисунке 1 в правой части изображен красный высоковольтный светодиод, состоящий из 10 ячеек , объединенных в цепь. Потребляемый ток - 20mA при потребляемом напряжении в 20V заставляют потребялять 0,4W мощности.

Рис. 1. Высоковольтные светодиоды.

Главным преимуществом высоковольтных светодиодов перед обычными является некритичность к скачкам тока и напряжения. Высоковольтные светодиоды обладают свойством распределения скачка по всем отдельным светодиодам внутри цепи.

Высоковольтные светодиоды, низковольтные светодиоды и светодиоды переменного тока.

Рабочее напряжение обычного светодиода небольшое, обычно 2 вольта для красных светодиодов и 3 для голубых. Когда светодиоды используются для внутреннего освещения, напряжение в сети обычно составляет 120 или 130 вольт переменного тока. Как показано на Рисунке 2, в верхней части, для использования обычных светодиодов необходим диодный мост для преобразования переменного тока в постоянный и контроллера, который преобразует напряжение к пониженному. Контроллер обычно занимает много места и дорого стоит; а так же при преобразовании напряжения, часть его теряется.

Рис.2. Различные варианты светодиодов: стандартные, светодиоды переменного тока, высоковольтные светодиоды.

Светодиоды переменного тока (Рисунок 2, слева внизу) сделаны для прямого подключения к сети переменного тока. Данный светодиод выполнен в едином корпусе. Часть светодиодов выполняют роль выпрямительного диодного моста.  В действительности, когда светодиод переменного тока работает, не все светодиоды одновременно используются, Чип в целом используется на 50-70%. Из за этого данное решение достаточно дорогое (необходимо больше светодиодов).

Высоковольтные светодиоды подобны обычным. Разница лишь в том, что им не нужен контроллер для преобразования напряжения. При этом использование светодиодов происходит на 100%, так же, как и в обычных низковольтных светодиодах.

В разных сферах производства требуются все 3 вида светодиодов. В таблице 1 показаны все преимущества и недостатки данных видов светодиодов:

Светодиоды переменного тока могут быть подключены к переменной сети напрямую, что позволяет размещать их в самых маленьких лампочках. Например, лампы G4 и G9 - идеальное место для установки светодиодов переменного тока. Для ламп мощностью 2-10W, в которых достаточно места и нет лишних средств на контроллер, идеальным решением будут высоковольтные светодиоды. Для ламп, мощностью боле 10W могут использоваться как обычные низковольтные светодиоды, так и высоковольтные.

Производство светодиодов сейчас и в будущем

Цель компании Epistar - получение 150 люмен света для теплых белых светодиодов (2700K) с 1W мощности в промышленных масштабах к 2013 году. Основным ключем к данной проблеме станет спользование одновременно красныз и голубых светодиодов. Использование красных светодиодов вместо красного люминофора обусловлено не только стремлением увеличить характеристику Lm/W, но так же и улучшить световые характеристики излучаемого света CRI (индекс цветопередачи) и показатель lm/$.

Сейчас преследуется цель достич уровня индекса цветопередачи 90% для теплого белого света (2700-300K). Для этого применяют одновременно красные и голубые светодиоды в едином корпусе. Подробнее можно увидеть из таблицы 2:

Дальнейшее объяснение концепции высоковольтных светодиодов можно объяснить на 800lm светодиодной лампе, замене 60W лампы накаливания. Конструирование 800lm светодиодной лампы требует светодиодов яркостью 1000lm. Связано это с тем, что часть свет будет потеряна, часть мощности потеряется при конвертации.

Существует 2 пути создания 1000lm светодиодной лампы. Первый - создание обычной светодиодной лампы с мощность тока 2A и напряжением 3,3V. Второй - использование высоковольтных светодиодов. ПРи этом сила тока 30mA, а напряжение 220V. Оба метода могут обеспечить яркость 150 lm/W при мощности лампы в 6,6 ватт. В действительности, низкий ток проще и удобнее использовать в светодиодных лампах. А так же не требуется установка дополнительного контроллера для уменьшения напряжения.

Для более быстрого развития параметрв lm/W, Epistar сотрудничает с другими производителями. Цель - добиться показателя 1000 lm/$ к 2015 году. Epistar верит, что улучшение данной характеристики - ключ для успешного продвижения полупроводниковой продукции. Добившись показателя 1000 lm/$, они хотят получить 25% рынка.

Epistar недавно анонсировал 120 lm/W высоковольный светодиод для использования в 800lm светодиодных лампах (замена 60W лампы накаливания) и в  1100lm светодиодных лампах (замена 75W лампы накаливания). Идея состоит в  объединении двух белых и двух красных светодиодов в одном чипе. Светодиод получил обозначение 2B2R. Потребление 2,3W (напряжении 135V, ~20mA) выделяет 270lm света.

Когда используется 4 данных светодиода, суммарная яркость достигает 1080 lm, чего достаточно для производства 800lm светодиодной лампы. Так же можно использовать 6 светодиодов, чтобы добиться 1100Lm лампы.

Спасибо за внимание!

Статья взята из журнала Leds Magazine. Перевод на русский www.diodmag.ru