Οι αρχές λειτουργίας των LED συμβολοσειρών: Μια περιεκτική εξήγηση
String LED, συχνά γνωστές ως χορδές φωτός LED, έχουν γίνει πανταχού παρόντες στη σύγχρονη ζωή, ομορφαίνουν τα σπίτια κατά τη διάρκεια των διακοπών, φωτίζουν επαγγελματικούς χώρους και εμπλουτίζουν εξωτερικά τοπία. Η ελκυστικότητά τους πηγάζει από πλεονεκτήματα όπως η ενεργειακή απόδοση, η εκτεταμένη διάρκεια ζωής και ο προσαρμόσιμος σχεδιασμός, αλλά η γνώση του τρόπου λειτουργίας τους απαιτεί εμβάθυνση στα εξαρτήματά τους, την αρχιτεκτονική του κυκλώματος και τις διαδικασίες εκπομπής φωτός-. Αυτό το άρθρο περιγράφει τη φυσική που κρύβει τα LED χορδών, από μεμονωμένες διόδους έως ολοκληρωμένα συστήματα, για να αποσαφηνίσει τις αρχές λειτουργίας τους.
Στο κέντρο κάθεstring LEDείναι η δίοδος εκπομπής φωτός-(LED), μια συσκευή ημιαγωγών που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια απευθείας σε φως. Σε αντίθεση με τους τυπικούς λαμπτήρες πυρακτώσεως, οι οποίοι βασίζονται στη θέρμανση ενός νήματος για την παραγωγή φωτός (μια διαδικασία που χάνει την περισσότερη ενέργεια ως θερμότητα), τα LED λειτουργούν με την έννοια της ηλεκτροφωταύγειας.Κάθε LED σε μια συμβολοσειράαποτελείται από πολλά κύρια μέρη: ένα τσιπ ημιαγωγού, δύο ηλεκτρόδια (άνοδος και κάθοδος), έναν φακό και μια ψύκτρα (συνήθως συρρικνωμένη για εφαρμογές χορδών). Το τσιπ ημιαγωγών κατασκευάζεται συνήθως από υλικά όπως το αρσενίδιο του γαλλίου (GaAs) ή το φωσφίδιο του γαλλίου (GaP), με ακαθαρσίες για τη δημιουργία ap-n διασταύρωσης-ένα όριο μεταξύ μιας θετικά φορτισμένης περιοχής "p-τύπου" και μιας αρνητικά φορτισμένης περιοχής "{4}}" Όταν δίνεται ηλεκτρικό ρεύμα στο LED, τα ηλεκτρόνια από την περιοχή n-τύπου ταξιδεύουν κατά μήκος της διασταύρωσης p-n και ανασυνδυάζονται με "οπές" (ηλεκτρόνια που λείπουν) στην περιοχή τύπου p-. Αυτός ο ανασυνδυασμός απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή φωτονίων, τα οποία είναι ορατά ως φως. Το χρώμα του φωτός εξαρτάται από το διάκενο της ζώνης του υλικού ημιαγωγών: μικρότερα κενά παράγουν κόκκινο ή κίτρινο φως, ενώ μεγαλύτερα κενά δημιουργούν μπλε ή ιώδες φως (τα λευκά LED, που χρησιμοποιούνται συνήθως σε φώτα χορδών, είναι συχνά μπλε LED επικαλυμμένα με φώσφορο που μετατρέπει λίγο μπλε φως σε κίτρινο, αναμειγνύοντας για να σχηματίσει λευκό).
String LEDδιαφέρουν από τα σόλο LED σε μεγάλο βαθμό στην αρχιτεκτονική του κυκλώματος τους, η οποία ενώνει πολλές διόδους σε ένα ενιαίο, χρησιμοποιήσιμο σύστημα. Τα δύο πιο διαδεδομένα σχέδια κυκλωμάτων για LED χορδών είναι τα κυκλώματα σειράς και τα παράλληλα κυκλώματα, το καθένα με συγκεκριμένα λειτουργικά χαρακτηριστικά. Σε μια σειρά LED συμβολοσειράς, όλες οι λυχνίες LED συνδέονται από άκρο-με- σε μία διαδρομή, που σημαίνει ότι το ηλεκτρικό ρεύμα διατρέχει κάθε LED το ένα μετά το άλλο. Αυτός ο σχεδιασμός έχει ένα κρίσιμο πλεονέκτημα: απαιτεί χαμηλότερο ρεύμα για να λειτουργήσει, καθώς το ίδιο ρεύμα διατρέχει κάθε δίοδο. Ωστόσο, τα κυκλώματα σειράς έχουν έναν σημαντικό περιορισμό: εάν ένα LED αποτύχει (για παράδειγμα, καεί ή αποσυνδεθεί), ολόκληρο το κύκλωμα διακόπτεται και όλα τα LED στη συμβολοσειρά παύουν να λειτουργούν. Αυτό είναι μια σημαντική συνέπεια. Προκειμένου να δοθεί λύση σε αυτό το πρόβλημα, τα σύγχρονα LED σειράς σειράς συχνά ενσωματώνουν αντιστάσεις διακλάδωσης ή διόδους Zener παράλληλα με κάθε LED. Μια αντίσταση διακλάδωσης χρησιμεύει ως κανάλι παράκαμψης για το ρεύμα σε περίπτωση που ένα LED δεν λειτουργεί σωστά. Όταν ένα LED καίγεται, η αντίστασή του γίνεται εξαιρετικά υψηλή, γεγονός που προκαλεί τη ροή ρεύματος μέσω της αντίστασης shunt. Αυτό επιτρέπει στην υπόλοιπη συμβολοσειρά να συνεχίσει να εμφανίζει φως. Οι δίοδοι Zener εκτελούν μια λειτουργία που είναι ανάλογη με αυτή των LED, αλλά ελέγχουν επίσης την τάση, εξαλείφοντας έτσι τις αιχμές τάσης που μπορεί να προκαλέσουν βλάβη σε ένα LED.
Οι παράλληλες λυχνίες LED, από την άλλη πλευρά,συνδέστε κάθε LEDστις ίδιες δύο γραμμές ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτό διασφαλίζει ότι κάθε δίοδος λαμβάνει την ίδια τάση ανεξάρτητα. Το πρόβλημα "μία-αποτυχία-διασπά-όλα" αντιμετωπίζεται με αυτόν τον σχεδιασμό, ο οποίος διασφαλίζει ότι ακόμη και αν ένα LED αποτύχει, τα άλλα θα συνεχίσουν να λειτουργούν κανονικά, καθώς οι τρέχουσες διαδρομές τους είναι διαφορετικές μεταξύ τους. Οι λυχνίες LED μπορούν να προστεθούν ή να αφαιρεθούν από παράλληλα κυκλώματα χωρίς να επηρεάζεται σημαντικά το συνολικό ρεύμα ή η τάση, γεγονός που καθιστά δυνατή την απλούστερη προσαρμογή των παράλληλων κυκλωμάτων. Τα παράλληλα σχέδια, από την άλλη πλευρά, απαιτούν μεγαλύτερο συνολικό ρεύμα επειδή κάθε LED αντλεί το δικό του ρεύμα από το τροφοδοτικό. Τα LED παράλληλων στοιχειοσειρών συχνά ενσωματώνουν μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος-σε σειρά με κάθε LED ή μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος-για ολόκληρο το κύκλωμα (ανάλογα με τη σχεδίαση). Αυτό γίνεται για να διατηρηθεί ο έλεγχος της ροής του ρεύματος. Αυτές οι αντιστάσεις εμποδίζουν υπερβολική ποσότητα ρεύματος να περάσει από τα LED, κάτι που διαφορετικά θα οδηγούσε σε υπερθέρμανση των LED και μείωση της διάρκειας ζωής τους. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα (IC) χρησιμοποιούνται από ορισμένες σύγχρονες παράλληλες σειρές για την παρακολούθηση και την αλλαγή του ρεύματος. Αυτό βοηθά να διασφαλιστεί ότι η φωτεινότητα όλων των LED παραμένει ομοιόμορφη.
Επιπλέον, το τροφοδοτικό είναι βασικό συστατικό των LED σειρών. Είναι υπεύθυνος για τη μετατροπή της συμβατικής ηλεκτρικής ενέργειας εναλλασσόμενου ρεύματος (εναλλασσόμενο ρεύμα) που παρέχεται από πρίζες τοίχου στη χαμηλή-τάση DC (συνεχές ρεύμα) που είναι απαραίτητη για τη λειτουργία LED. Η διόρθωση, η οποία είναι η διαδικασία μετατροπής εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) σε συνεχές ρεύμα (DC) και η ρύθμιση τάσης, η οποία είναι η διαδικασία μείωσης του τυπικού 120 V ή 230 V AC στην κατάλληλη τάση συνεχούς ρεύματος για τη στοιχειοσειρά, είναι οι δύο κύριες λειτουργίες που εκτελεί το τροφοδοτικό, το οποίο είναι συνήθως ένας μικρός προσαρμογέας ή ενσωματωμένη μονάδα{{5}. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα μια σειρά 50{14}}LED, είναι πιθανό να απαιτεί 120 V AC (επειδή κάθε LED απαιτεί περίπου 2,4 V, 50×2,4 V=120V). Αυτό θα εξαλείφει την απαίτηση για προσαρμογέα μείωσης τάσης. Από την άλλη πλευρά, μια παράλληλη συμβολοσειρά που αποτελείται από δέκα LED, καθένα από τα οποία απαιτεί 3V, θα απαιτούσε τη χρήση ενός προσαρμογέα DC 3V. Αυτό συμβαίνει επειδή κάθε LED λαμβάνει ισχύ απευθείας από την πηγή 3V. Προκειμένου να προστατεύονται από την υγρασία, ορισμένες λυχνίες LED, ιδιαίτερα αυτές που χρησιμοποιούνται εξωτερικά, είναι εξοπλισμένες με αδιάβροχες πηγές ενέργειας. Αυτό είναι ένα ουσιαστικό στοιχείο για τη διασφάλιση τόσο της ασφάλειας όσο και της μακροζωίας.
Επιπλέον, οι τεχνολογίες ελέγχου επιτρέπουν στους χρήστες να ρυθμίζουν τη φωτεινότητα τουLED χορδών, αλλάζει τα χρώματα των LED και δημιουργεί δυναμικά μοτίβα (όπως αναβοσβήνει, ξεθώριασμα ή κυνηγητό). Αυτό επεκτείνει περαιτέρω τη χρησιμότητα των LED χορδών. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα (IC) ή οι μικροελεγκτές είναι η κινητήρια δύναμη πίσω από αυτά τα χειριστήρια. Είναι υπεύθυνοι για τη ρύθμιση του ρεύματος ή της τάσης που δίνεται στα LED. Το dimmering, για παράδειγμα, επιτυγχάνεται συχνά με τη χρήση της Pulse Width Modulation (PWM), η οποία είναι μια μέθοδος κατά την οποία το ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC) ανάβει και σβήνει γρήγορα τα LED (με ρυθμό που είναι πολύ γρήγορος για να αντιληφθεί το ανθρώπινο μάτι). Το ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC) είναι υπεύθυνο για τον έλεγχο της φαινομενικής φωτεινότητας ρυθμίζοντας το χρόνο «ενεργοποίησης» (πλάτος παλμού) σε σχέση με τον χρόνο «απενεργοποίησης». Οι μεγαλύτερες διάρκειες "on" έχουν ως αποτέλεσμα πιο έντονο φως, ενώ οι μικρότεροι χρόνοι κάνουν τα LED να παραμένουν αμυδρά. Είτε RGB (κόκκινο-πράσινο-μπλε) LED, που έχουν τρεις ανεξάρτητες διόδους για κόκκινο, πράσινο και μπλε φως, είτε διευθύνσεις LED, που το καθένα έχει το δικό του ολοκληρωμένο κύκλωμα και επιτρέπει τον ατομικό έλεγχο, χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μιας συμβολοσειράς LED που αλλάζει χρώματα. Για τη δημιουργία εκατομμυρίων χρωμάτων, το ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC) τροποποιεί το ρεύμα που διαρρέει κάθε δίοδο χρώματος σε συμβολοσειρές RGB. Αυτό επιτρέπει στο IC να συνδυάζει κόκκινο, πράσινο και μπλε σε διάφορες ποσότητες. Κάθε LED μπορεί να ελέγχεται ξεχωριστά, επιτρέποντας στη συμβολοσειρά να δείχνει κινούμενα φώτα, κλίσεις ή σχέδια κατά παραγγελία. Όλα αυτά τα διαχειρίζεται ένας μικροελεγκτής, ο οποίος είναι συνήθως συνδεδεμένος με ένα τηλεχειριστήριο ή μια εφαρμογή smartphone για είσοδο από τον χρήστη. Διευθυνσιοδοτούμενα LED, όπως τα τσιπ WS2812B, καθιστούν δυνατή τη δημιουργία πιο περίπλοκων μοτίβων.
Η ανθεκτικότητα και η ασφάλεια είναι επίσης βασικά στοιχεία στο σχεδιασμό των LED χορδών, και αυτές οι πτυχές συνδέονται με τις θεμελιώδεις αρχές που διέπουν τη λειτουργία τους. Τα φωτιστικά LED εκπέμπουν εξαιρετικά λίγη θερμότητα, γεγονός που τα καθιστά ασφαλέστερα για χρήση κοντά σε εύφλεκτα αντικείμενα (όπως χριστουγεννιάτικα δέντρα και υφασμάτινα διακοσμητικά), σε αντίθεση με τα φωτάκια πυρακτώσεως, τα οποία παράγουν σημαντική ποσότητα θερμότητας, η οποία αυξάνει τον κίνδυνο πυρκαγιάς από τους πυροσβέστες. Ένας επιπλέον παράγοντας που συμβάλλει στη μεγάλη διάρκεια ζωής των LED χορδών είναι η χαμηλή παραγωγή θερμότητας. Η πλειοψηφία τωνLED χορδώνέχουν διάρκεια ζωής 50.000–100.000 ώρες, ενώ οι χορδές πυρακτώσεως έχουν διάρκεια ζωής 1.000–2.000 ώρες. Επιπλέον, το σφραγισμένο περίβλημα πολλών λυχνιών LED (το οποίο είναι συχνά κατασκευασμένο από πλαστικό ή σιλικόνη) προστατεύει τις διόδους και τα κυκλώματα από τη σκόνη, την υγρασία και τη φυσική φθορά, γεγονός που τα καθιστά αποδεκτά για χρήση σε εσωτερικούς και εξωτερικούς χώρους. Υπάρχουν άλλα τυπικά μέτρα ασφαλείας, όπως ασφάλειες και διακόπτες κυκλώματος. Οι φυσητήρες ασφαλειών έχουν σχεδιαστεί για να αποτρέπουν την υπερθέρμανση και τις ηλεκτρικές πυρκαγιές απελευθερώνοντας το ρεύμα τους εάν το ρεύμα υπερβεί ένα ασφαλές επίπεδο (για παράδειγμα, ως αποτέλεσμα βραχυκυκλώματος).
Τα String LED παρέχουν μια σειρά από σημαντικά πλεονεκτήματα, ένα από τα οποία είναι η ενεργειακή απόδοση που ενσωματώνεται στις αρχές λειτουργίας τους. Τα LED μπορούν να μετατρέψουν πάνω από το 90% της ηλεκτρικής ενέργειας σε φως, ενώ οι λαμπτήρες πυρακτώσεως μετατρέπουν μόνο το 10% της ενέργειας σε φως. Ως αποτέλεσμα, τα LED καταναλώνουν πολύ λιγότερη ενέργεια για να παρέχουν το ίδιο επίπεδο φωτεινότητας. Ένα παράδειγμα αυτού θα ήταν μια σειρά πυρακτώσεως με πενήντα λαμπτήρες που καταναλώνει σαράντα έως πενήντα βατ, αλλά μια πανομοιότυπη σειρά LED καταναλώνει μόλις δύο έως πέντε βατ. Οι λυχνίες LED χορδών είναι κατάλληλες για-μακροχρόνια χρήση (για παράδειγμα,-φωτισμός εξωτερικού χώρου όλο το χρόνο) και για εφαρμογές όπου η ισχύς είναι περιορισμένη (για παράδειγμα, φώτα χορδών που λειτουργούν με μπαταρία- για κάμπινγκ ή προσωρινές διακοσμήσεις). Αυτή η απόδοση όχι μόνο μειώνει τις δαπάνες ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά καθιστά επίσης τα string LED εξαιρετικά κατάλληλα για χρήση σε καταστάσεις όπου η ισχύς είναι περιορισμένη. Τα String LED που τροφοδοτούνται από μπαταρίες χρησιμοποιούν συχνά μπαταρίες DC χαμηλής{11}τάσης (όπως AA ή AAA) και διαθέτουν λειτουργίες εξοικονόμησης ενέργειας, όπως αυτόματη απενεργοποίηση, η οποία έχει σχεδιαστεί για να παρατείνει περαιτέρω τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Τα String LED μπορούν να λειτουργούν συνδυάζοντας τις ιδιότητες ηλεκτροφωταύγειας μεμονωμένων LED με συγκεκριμένα σχέδια κυκλωμάτων, τροφοδοσία ρεύματος και τεχνολογίες ελέγχου. Με άλλα λόγια, τα LED χορδών εκτελούν τη λειτουργία τους. Μέσω της διαδικασίας του ανασυνδυασμού ημιαγωγών, κάθε LED μπορεί να μετατρέψει την ηλεκτρική ενέργεια σε φως. Τα κυκλώματα που συνδέουν πολλά LED σε σειρά ή παράλληλα μπορούν επομένως να δημιουργήσουν ένα λειτουργικό σύστημα. Η ηλεκτρική ενέργεια τυπικού εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) μετατρέπεται στην τάση συνεχούς ρεύματος (DC) που απαιτούν τα LED και τα ολοκληρωμένα κυκλώματα (IC) ή οι μικροελεγκτές επιτρέπουν την προσαρμογή της φωτεινότητας, του χρώματος και των σχεδίων. Αυτές οι σχεδιαστικές αποφάσεις είναι άμεσα υπεύθυνες για την αποτελεσματικότητα, την ασφάλεια και τη μακροζωία τους, γεγονός που τα καθιστά προτιμότερη επιλογή από τα συμβατικά φώτα πυρακτώσεως. Τα String LED συνεχίζουν να αναπτύσσονται καθώς η τεχνολογία προχωρά, με αποτέλεσμα συστήματα ελέγχου να είναι πιο έξυπνα, αυξημένη φωτεινότητα και υλικά που είναι πιο φιλικά προς το περιβάλλον. Αυτό ενισχύει περαιτέρω τη θέση της ως επιλογή φωτισμού πολλαπλών χρήσεων για σπίτια, εταιρείες και κοινόχρηστους χώρους.
https://www.benweilight.com/industrial-lighting/led-construction-string-light-100ft-130w.html
Μαζί, το κάνουμε καλύτερο.
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Κινητό/Whatsapp :(+86)18673599565
Διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου:bwzm15@benweilighting.com
Skype: benweilight88
Ιστοσελίδα: www.benweilight.com
Προσθήκη: F Building, Yuanfen Industrial Zone, Longhua, Bao'an District, Shenzhen, Κίνα
