Arbeidsprinsippene til LED-strenger: En omfattende forklaring
LED-streng, ofte kjent som LED-lysstrenger, har blitt allestedsnærværende i det moderne liv, og forskjønner hus under ferier, lyser opp forretningsområder og beriker utendørslandskap. Appellen deres kommer fra fordeler som energieffektivitet, forlenget levetid og tilpasningsdyktig design, men å vite hvordan de fungerer krever å grave i komponentene, kretsarkitekturen og lys{1}}prosessene. Denne artikkelen går ned i fysikken som ligger til grunn for streng-LED-er, fra individuelle dioder til integrerte systemer, for å belyse funksjonsprinsippene deres.
I sentrum av hverstreng LEDer lys-dioden (LED), en halvlederenhet som gjør elektrisk energi direkte til lys. I motsetning til typiske glødepærer, som er avhengige av å varme opp en glødetråd for å generere lys (en prosess som taper mest energi som varme), fungerer LED-er på konseptet elektroluminescens.Hver LED i en strengbestår av flere hoveddeler: en halvlederbrikke, to elektroder (anode og katode), en linse og en kjøleribbe (vanligvis krympet for strengapplikasjoner). Halvlederbrikken er vanligvis konstruert av materialer som galliumarsenid (GaAs) eller galliumfosfid (GaP), dopet med urenheter for å generere ap-n-kryss-en grense mellom et positivt ladet "p-type"-område og et negativt ladet "n"-område{{4} Når en elektrisk strøm gis til lysdioden, beveger elektroner fra området n-type seg over p-n-krysset og rekombinerer med "hull" (manglende elektroner) i området p-type. Denne rekombinasjonen frigjør energi i form av fotoner, som er synlige som lys. Fargen på lyset avhenger av båndgapet til halvledermaterialet: mindre hull produserer rødt eller gult lys, mens større hull skaper blått eller fiolett lys (hvite lysdioder, ofte brukt i strenglys, er ofte blå lysdioder belagt med en fosfor som konverterer noe blått lys til gult, og blander seg til hvitt).
LED-strengvarierer fra solo-LED i stor grad i deres kretsarkitektur, som forener flere dioder til et enkelt, brukbart system. De to mest utbredte kretsdesignene for streng-LED-er er seriekretser og parallelle kretser, hver med spesifikke driftsegenskaper. I en seriestreng LED er alle lysdioder koblet ende-til-ende i en enkelt rute, noe som betyr at den elektriske strømmen går gjennom hver LED etter hverandre. Denne utformingen har en avgjørende fordel: den krever en lavere strøm for å fungere, siden den samme strømmen går gjennom hver diode. Ikke desto mindre har seriekretser en betydelig begrensning: hvis en LED svikter (for eksempel brenner ut eller blir frakoblet), blir hele kretsen forstyrret, og alle LED-ene i strengen slutter å fungere. Dette er en betydelig konsekvens. For å gi en løsning på dette problemet, inkluderer moderne serie-streng-LED-er ofte shuntmotstander eller Zener-dioder parallelt med hver LED. En shuntmotstand fungerer som en bypass-kanal for strøm i tilfelle en LED ikke fungerer som den skal. Når en LED brenner ut, blir motstanden ekstremt høy, noe som får strømmen til å flyte via shuntmotstanden i stedet. Dette lar resten av strengen fortsette å vise lys. Zener-dioder utfører en funksjon som er analog med den til LED-er, men de kontrollerer også spenningen, og eliminerer dermed spenningstopper som kan forårsake skade på en LED.
Parallelle streng LED-er, derimot,koble hver LEDover de samme to kraftledningene. Dette sikrer at hver diode mottar samme spenning uavhengig. Problemet "én-feil-bryter-alle" løses av denne utformingen, som sikrer at selv om en LED svikter, vil de andre fortsette å fungere normalt siden deres nåværende ruter er forskjellige fra hverandre. Lysdioder kan legges til eller fjernes fra parallelle kretser uten å påvirke den totale strømmen eller spenningen vesentlig, noe som gjør det mulig for parallelle kretser å forenkle tilpasning. Parallelle design krever derimot en større totalstrøm fordi hver LED trekker sin egen strøm fra strømforsyningen. Parallelle streng-LED-er inkluderer ofte en strøm-begrensningsmotstand i serie med hver LED eller en enkelt strøm-begrensningsmotstand for hele kretsen (avhengig av design). Dette gjøres for å opprettholde kontroll over strømmen. Disse motstandene forhindrer at en overdreven mengde strøm går gjennom lysdiodene, noe som ellers ville føre til at lysdiodene overopphetes og reduserer deres driftslevetid. Integrerte kretser (IC-er) brukes av visse moderne parallelle strenger for å overvåke og endre strømmen. Dette bidrar til å sikre at lysstyrken til alle LED-er forblir jevn.
I tillegg er strømforsyningen en viktig komponent i streng-LED. Den er ansvarlig for å transformere den konvensjonelle AC (vekselstrøm) elektrisiteten som leveres av vegguttak til lav- DC (likestrøm) som er nødvendig for LED-funksjon. Retting, som er prosessen med å konvertere vekselstrøm (AC) til likestrøm (DC), og spenningsregulering, som er prosessen med å senke standard 120V eller 230V AC til riktig likespenning for strengen, er de to primære funksjonene som strømforsyningen, som vanligvis er en liten adapter eller innebygd -modul, utfører. Med en 50-LED-seriestreng som eksempel, er det mulig at den vil kreve 120V AC (fordi hver LED krever rundt 2,4V, 50×2,4V=120V). Dette vil eliminere kravet til en spenningsreduserende adapter. På den annen side vil en parallell streng bestående av ti lysdioder, som hver krever 3V, nødvendiggjøre bruk av en 3V DC-adapter. Dette er fordi hver LED mottar strøm direkte fra 3V-kilden. For å beskytte mot fuktighet er visse streng-LED-er, spesielt de som brukes ute, utstyrt med vanntette strømkilder. Dette er et viktig element for å sikre både sikkerhet og lang levetid.
I tillegg gjør kontrollteknologier det mulig for brukere å regulere lysstyrken påstreng LED, endre fargene på lysdiodene og generere dynamiske mønstre (som blinking, falming eller jaging). Dette utvider nytten av streng-LED-er ytterligere. Integrerte kretser (ICer) eller mikrokontrollere er drivkraften bak disse kontrollene. De er ansvarlige for å regulere strømmen eller spenningen som gis til lysdiodene. Dimming, for eksempel, oppnås ofte ved bruk av Pulse Width Modulation (PWM), som er en metode der den integrerte kretsen (IC) raskt slår lysdiodene av og på (i et tempo som er for raskt for det menneskelige øyet å oppfatte). Den integrerte kretsen (IC) er ansvarlig for å kontrollere den tilsynelatende lysstyrken ved å regulere "på"-tiden (pulsbredden) i forhold til "av"-tiden. Lengre "på"-varighet gir sterkere lys, mens kortere tid fører til at LED-ene forblir svake. Enten RGB (rød-grønn-blå) lysdioder, som har tre uavhengige dioder for rødt, grønt og blått lys, eller adresserbare lysdioder, som hver har sin egen integrerte krets og gir mulighet for individuell kontroll, brukes i produksjonen av en LED-streng som endrer farger. For å generere millioner av farger, modifiserer den integrerte kretsen (IC) strømmen som flyter gjennom hver fargediode i RGB-strenger. Dette gjør at IC kan kombinere rødt, grønt og blått i varierende mengder. Hver LED kan styres separat, slik at strengen kan vise bevegelige lys, gradienter eller skreddersydde design. Alt dette administreres av en mikrokontroller, som vanligvis er koblet til en fjernkontroll eller smarttelefonapp for brukerinndata. Adresserbare lysdioder, som WS2812B-brikker, gjør det mulig å lage mer kompliserte mønstre.
Holdbarhet og sikkerhet er også viktige komponenter i utformingen av streng-LED, og disse aspektene er knyttet til de grunnleggende prinsippene som styrer driften. LED-strenglys avgir ekstremt lite varme, noe som gjør dem tryggere å bruke i nærheten av brennbare gjenstander (som juletrær og stoffpynt), i motsetning til glødelys, som produserer en betydelig mengde varme, noe som øker faren for at brannmenn starter brann. En ytterligere faktor som bidrar til den lange levetiden til streng-LED er deres lave varmeproduksjon. Flertallet avstreng LEDhar en levetid på 50 000–100 000 timer, mens glødestrenger har en levetid på 1 000–2 000 timer. I tillegg beskytter det forseglede kabinettet til mange streng-LED-er (som ofte er laget av plast eller silikon) diodene og kretsene mot støv, fuktighet og fysisk skade, noe som gjør dem akseptable for bruk både innendørs og utendørs. Det finnes andre standard sikkerhetstiltak som sikringer og effektbrytere. Sikringsblåsere er utformet for å forhindre overoppheting og elektrisk brann ved å frigjøre strømmen hvis strømmen overskrider et sikkert nivå (for eksempel som følge av en kortslutning).
String LED gir en rekke viktige fordeler, en av dem er energieffektiviteten som er bygget i deres arbeidsprinsipper. LED er i stand til å konvertere over 90 % av den elektriske energien til lys, mens glødepærer bare konverterer 10 % av energien til lys. Som et resultat bruker LED langt mindre strøm for å gi samme nivå av lysstyrke. Et eksempel på dette vil være en glødestreng med femti pærer som bruker førti til femti watt, men en identisk LED-streng bruker bare to til fem watt. Lysdioder med strenger er egnet for lang-bruk (for eksempel utendørsbelysning- året rundt) og for applikasjoner der strømmen er begrenset (for eksempel batteri-drevne lysstrenger for camping eller midlertidige dekorasjoner). Denne effektiviteten reduserer ikke bare strømutgiftene, men gjør også strenge LED-er svært egnet for bruk i situasjoner der strømmen er begrenset. Strenge-LED-er som drives av batterier bruker ofte lavspente DC-batterier (som AA eller AAA) og har strømsparende funksjoner som automatisk-avstenging, som er utviklet for å forlenge batteriets levetid ytterligere.
String-LED-er er i stand til å fungere ved å kombinere de elektroluminescerende egenskapene til individuelle LED-er med spesifikke kretsdesign, strømforsyning og kontrollteknologier. Med andre ord, streng LED-er utfører sin funksjon. Gjennom prosessen med halvlederrekombinasjon er hver LED i stand til å transformere elektrisk energi til lys. Kretser som kobler flere lysdioder i serie eller parallell er derfor i stand til å skape et fungerende system. Standard vekselstrøm (AC) elektrisitet konverteres til likestrømspenningen (DC) som LED-er krever, og integrerte kretser (IC-er) eller mikrokontrollere gir mulighet for tilpasning av lysstyrke, farge og mønstre. Disse designbeslutningene er direkte ansvarlige for deres effektivitet, sikkerhet og levetid, noe som gjør dem til et foretrukket alternativ fremfor konvensjonelle glødelamper. LED-strenger fortsetter å utvikle seg etter hvert som teknologien utvikler seg, noe som resulterer i kontrollsystemer som er mer intelligente, økt lysstyrke og materialer som er mer miljøvennlige. Dette befester ytterligere sin posisjon som et flerbruksbelysningsalternativ for hjem, bedrifter og offentlige områder.
https://www.benweilight.com/industrial-lighting/led-konstruksjon-streng-light-100ft-130w.html
Sammen gjør vi det bedre.
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co.,Ltd
Mobil/Whatsapp :(+86)18673599565
E-post:bwzm15@benweilighting.com
Skype: benweilight88
Internett: www.benweilight.com
Legg til: F Building, Yuanfen Industrial Zone, Longhua, Bao'an District, Shenzhen, Kina
