Koniec żarówek!

Zaawansowane technologicznie rozwiązania, które kiedyś były zarezerwowane dla potrzeb badań laboratoryjnych coraz częściej przenikają na rynek masowy. Dzieje się tak z racji ciągłego unowocześniania procesów produkcyjnych co skutkuje obniżeniem ich kosztów, a więc również obniżeniem ceny dla odbiorcy masowego.

Nie inaczej wygląda sytuacja na rynku podzespołów optoelektronicznych, gdzie coraz częściej pojawiają się produkty o parametrach kiedyś jeszcze nieosiągalnych z racji ograniczeń technologicznych. Żadna inna branża elektroniczna nie obrazuje tego tak dobrze. Dynamiczny rozwój technologi LED otworzył całą gamę nowych możliwości z zakresu aranżacji wnętrz, architektury, oświetlenia samochodowego, użytkowego a nawet przemysłowego, przenośnych źródeł światła, fotografii oraz wielu innych.

Głównymi cechami, dzięki którym diody LED powoli wypierają tradycyjne źródła światła, są ich dobre parametry (energetyczne i świetlne), niewielkie wymiary i łatwość montażu. Konstruktorzy napotykali na jeden istotny problem do rozwiązania: zwiększanie mocy emiterów LED skutkowało emisją coraz większych ilości ciepła. Przemyślane modyfikacje technologii produkcji LED oraz ich obudów spowodowały, że producenci i projektanci stosujący nowe generacje diod LED dużej mocy znaczną część problemów mają rozwiązaną.

Jeszcze kilka lat temu do głównych zalet technologii LEDowej należały małe wymiary i łatwość montażu. Moc nie mogła równać się z klasycznymi źródłami światła. Obecnie na rynku można znaleźć emitery LED o mocy nawet 30W. Daje to oszałamiające możliwości: miniaturowa obudowa emitera, o średnicy blisko półtora centymetra, bez najmniejszego problemu zmieści się praktycznie w każdej obudowie. Mimo tak małych rozmiarów otrzymujemy źródło światła o strumieniu świetlnym aż 1100lm. Ten wynik można porównać do klasycznych żarówek z tą różnicą, że do uzyskania zbliżonego strumienia światła żarowego potrzeba o wiele większej mocy zasilania.

Mogłoby się wydawać, że produkowane obecnie emitery LED wydzielają niewiele ciepła. Niestety nie jest tak dobrze, bowiem należy wziąć pod uwagę gęstość mocy. W złączu PN diody LED dostarczona moc wydziela się na powierzchni nie większej niż kilka mm², co wymusza konieczność skutecznego odprowadzenia zbędnego ciepła. Ma to spore znaczenie, bowiem w diodach LED tylko 40% wytwarzanego ciepła jest rozpraszane przez promieniowanie IR, a pozostałe 60% musi zostać odebrane z obudowy LED konwekcyjnie. Tak duże wymagania stawiane konwekcji wymuszają konieczność zastosowania specjalnych sposobów odprowadzania i rozpraszania ciepła.

Na rys.1 przedstawiono zależność pomiędzy temperaturą złącza PN a jasnością względną emitowanego promieniowania (diody typu AlGaInP i GaAs o długości emitowanej fali wynoszącej 625nm).

Żywotność diod pracujących w warunkach podwyższonej temperatury ulega znacznemu skróceniu, więc konieczne jest umieszczenie emitera na odpowiednio przystosowanym radiatorze. Jeżeli w czasie montażu wskazania te nie zostaną spełnione, zalecane jest włączanie diod na czas nie dłuższy niż 5 sekund, ponieważ temperatury osiągane przez chip przekraczają nawet 250°C.

1 2 3

MICROS 2011