Arbejdsprincipperne for streng-LED'er: En omfattende forklaring
String LED'er, ofte kendt som LED-lysstrenge, er blevet allestedsnærværende i det moderne liv, forskønner huse under ferier, oplyser forretningsområder og beriger udendørs landskaber. Deres tiltrækningskraft kommer fra fordele som energieffektivitet, forlænget levetid og tilpasningsdygtigt design, men at vide, hvordan de fungerer, kræver at man graver i deres komponenter, kredsløbsarkitektur og-lysemitterende processer. Denne artikel gennemgår fysikken bag streng-LED'er, fra individuelle dioder til integrerede systemer, for at belyse deres funktionsprincipper.
I centrum af hverstreng LEDer den-lysemitterende diode (LED), en halvlederenhed, der omdanner elektrisk energi direkte til lys. I modsætning til typiske glødepærer, som er afhængige af opvarmning af en glødetråd for at generere lys (en proces, der taber mest energi som varme), fungerer LED'er på begrebet elektroluminescens.Hver LED i en strengbestår af flere hoveddele: en halvlederchip, to elektroder (anode og katode), en linse og en køleplade (typisk krympet til strenganvendelser). Halvlederchippen er almindeligvis konstrueret af materialer som galliumarsenid (GaAs) eller galliumphosphid (GaP), doteret med urenheder for at generere en-n junction-en grænse mellem et positivt ladet "p-type"-område og et negativt ladet "n"-område{{4} Når der gives en elektrisk strøm til LED'en, bevæger elektroner fra området n-type sig over p-n krydset og rekombinerer med "huller" (manglende elektroner) i området p-type. Denne rekombination frigiver energi i form af fotoner, som er synlige som lys. Lysets farve afhænger af halvledermaterialets båndgab: mindre mellemrum producerer rødt eller gult lys, mens større mellemrum skaber blåt eller violet lys (hvide lysdioder, der almindeligvis bruges i lyskæder, er ofte blå lysdioder belagt med en fosfor, der konverterer noget blåt lys til gult, der blandes til hvidt).
String LED'ervarierer fra solo LED'er i høj grad i deres kredsløbsarkitektur, som forener flere dioder i et enkelt, brugbart system. De to mest udbredte kredsløbsdesign for streng-LED'er er seriekredsløb og parallelle kredsløb, hver med specifikke operationelle karakteristika. I en seriestreng LED er alle LED'er forbundet ende-til-ende i en enkelt rute, hvilket betyder, at den elektriske strøm går gennem hver LED en efter en. Dette design har en afgørende fordel: det kræver en lavere strøm for at fungere, da den samme strøm går gennem hver diode. Ikke desto mindre har seriekredsløb en betydelig begrænsning: Hvis en LED svigter (for eksempel brænder ud eller bliver afbrudt), afbrydes hele kredsløbet, og alle LED'erne i strengen holder op med at fungere. Dette er en væsentlig konsekvens. For at give en løsning på dette problem, inkorporerer moderne serie streng-LED'er ofte shuntmodstande eller Zener-dioder parallelt med hver LED. En shuntmodstand fungerer som en bypass-kanal for strøm i tilfælde af, at en LED ikke fungerer korrekt. Når en LED brænder ud, bliver dens modstand ekstrem høj, hvilket får strøm til at flyde via shuntmodstanden i stedet. Dette gør det muligt for resten af strengen at fortsætte med at vise lys. Zener-dioder udfører en funktion, der er analog med den for LED'er, men de styrer også spændingen, så de eliminerer spændingsspidser, der kan forårsage skade på en LED.
Parallel streng LED'er, på den anden side,forbinde hver LEDover de samme to elledninger. Dette sikrer, at hver diode modtager den samme spænding uafhængigt. Problemet "en-fejl-bryder-alle" løses af dette design, som sikrer, at selvom en lysdiode svigter, vil de andre fortsætte med at fungere normalt, da deres nuværende ruter er forskellige fra hinanden. LED'er kan tilføjes eller fjernes fra parallelle kredsløb uden at påvirke den samlede strøm eller spænding væsentligt, hvilket gør det muligt for parallelle kredsløb at lette enklere tilpasning. Parallelle design kræver på den anden side en større samlet strøm, fordi hver LED trækker sin egen strøm fra strømforsyningen. Parallelle streng-LED'er inkorporerer ofte en strøm-begrænsende modstand i serie med hver LED eller en enkelt strøm-begrænsende modstand for hele kredsløbet (afhængigt af designet). Dette gøres for at bevare kontrollen over det aktuelle flow. Disse modstande forhindrer en for stor mængde strøm i at gå gennem lysdioderne, hvilket ellers ville føre til, at lysdioderne overophedes og reducerer deres driftslevetid. Integrerede kredsløb (IC'er) bruges af visse moderne parallelle strenge for at overvåge og ændre strømmen. Dette er med til at sikre, at lysstyrken på alle LED'er forbliver ensartet.
Derudover er strømforsyningen en væsentlig komponent i streng-LED'er. Det er ansvarligt for at omdanne den konventionelle AC (vekselstrøm) elektricitet, der leveres af vægudtag, til den lave- DC (jævnstrøm), der er nødvendig for LED-funktion. Ensretning, som er processen med at konvertere vekselstrøm (AC) til jævnstrøm (DC), og spændingsregulering, som er processen med at sænke standarden 120V eller 230V AC til den passende jævnspænding for strengen, er de to primære funktioner, som strømforsyningen, som typisk er en lille adapter eller indbygget -modul, udfører. Tager man en 50-LED-seriestreng som eksempel, er det muligt, at det ville kræve 120V AC (fordi hver LED kræver omkring 2,4V, 50×2,4V=120V). Dette ville eliminere kravet om en spændingsreducerende adapter. På den anden side ville en parallel streng bestående af ti LED'er, som hver kræver 3V, nødvendiggøre brugen af en 3V DC adapter. Dette skyldes, at hver LED modtager strøm direkte fra 3V-kilden. For at beskytte mod fugt er visse streng-LED'er, især dem, der bruges udendørs, udstyret med vandtætte strømkilder. Dette er et væsentligt element for at sikre både sikkerhed og lang levetid.
Derudover giver kontrolteknologier brugerne mulighed for at regulere lysstyrken påstreng LED'er, ændre farverne på LED'erne og generere dynamiske mønstre (såsom blinkende, falmende eller jagende). Dette udvider yderligere anvendeligheden af streng-LED'er. Integrerede kredsløb (IC'er) eller mikrocontrollere er drivkraften bag disse kontroller. De er ansvarlige for at regulere den strøm eller spænding, der gives til LED'erne. Dæmpning, for eksempel, opnås ofte ved brug af Pulse Width Modulation (PWM), som er en metode, hvor det integrerede kredsløb (IC) hurtigt slår lysdioderne til og fra (i et tempo, der er for hurtigt til, at det menneskelige øje kan opfatte det). Det integrerede kredsløb (IC) er ansvarlig for at styre den tilsyneladende lysstyrke ved at regulere "on"-tiden (pulsbredden) i forhold til "off"-tiden. Længere "tændt" varighed resulterer i stærkere lys, mens kortere tid får LED'erne til at forblive svage. Enten RGB (rød-grøn-blå) LED'er, som har tre uafhængige dioder til rødt, grønt og blåt lys, eller adresserbare LED'er, som hver har deres eget integrerede kredsløb og giver mulighed for individuel styring, bliver brugt i produktionen af en LED-streng, der skifter farver. For at generere millioner af farver ændrer det integrerede kredsløb (IC) strømmen, der strømmer gennem hver farvediode i RGB-strenge. Dette gør det muligt for IC at kombinere rød, grøn og blå i varierende mængder. Hver LED kan styres separat, hvilket gør det muligt for strengen at vise bevægelige lys, gradienter eller skræddersyede designs. Det hele styres af en mikrocontroller, som typisk er forbundet med en fjernbetjening eller smartphone-app til brugerinput. Adresserbare LED'er, såsom WS2812B-chips, gør det muligt at skabe mere komplicerede mønstre.
Holdbarhed og sikkerhed er også væsentlige komponenter i designet af streng-LED'er, og disse aspekter er forbundet med de grundlæggende principper, der styrer deres drift. LED-slyngelys udsender ekstremt lidt varme, hvilket gør dem mere sikre at bruge i nærheden af brændbare genstande (såsom juletræer og stofpynt), i modsætning til glødelamper, som producerer en betydelig mængde varme, hvilket øger faren for, at brandmænd starter en brand. En yderligere faktor, der bidrager til den lange levetid for streng-LED'er, er deres lave varmeproduktion. Størstedelen afstreng LED'erhar en levetid på 50.000–100.000 timer, hvorimod glødelamper har en levetid på 1.000–2.000 timer. Derudover beskytter det forseglede kabinet af mange streng-LED'er (som ofte er konstrueret af plastik eller silikone) dioderne og kredsløbene mod støv, fugt og fysiske skader, hvilket gør dem acceptable til brug både indendørs og udendørs. Der er andre standard sikkerhedsforanstaltninger såsom sikringer og afbrydere. Sikringsblæsere er designet til at forhindre overophedning og elektriske brande ved at udløse deres strøm, hvis strømmen overstiger et sikkert niveau (f.eks. som følge af en kortslutning).
String LED'er giver en række vigtige fordele, hvoraf den ene er energieffektiviteten, der er indbygget i deres arbejdsprincipper. LED'er er i stand til at omdanne over 90% af den elektriske energi til lys, hvorimod glødepærer kun omdanner 10% af energien til lys. Som et resultat bruger LED'er langt mindre strøm til at give det samme niveau af lysstyrke. Et eksempel på dette ville være en glødesnor med halvtreds pærer, der forbruger fyrre til halvtreds watt, men en identisk LED-streng bruger kun to til fem watt. String-LED'er er velegnede til langtidsbrug-(f.eks. udendørsbelysning året rundt) og til applikationer, hvor strømmen er begrænset (f.eks. batteridrevne-lyskæder til camping eller midlertidige dekorationer). Denne effektivitet reducerer ikke kun elforbruget, men gør også streng-LED'er særdeles velegnede til brug i situationer, hvor strømmen er begrænset. Strenge-LED'er, der drives af batterier, bruger ofte lavspændings-DC-batterier (såsom AA eller AAA) og har strømbesparende funktioner såsom automatisk-slukning, som er designet til at forlænge batteriets levetid yderligere.
String LED'er er i stand til at fungere ved at kombinere de elektroluminescerende kvaliteter af individuelle LED'er med specifikke kredsløbsdesign, strømforsyning og kontrolteknologier. Med andre ord udfører streng-LED'er deres funktion. Gennem processen med halvlederrekombination er hver LED i stand til at omdanne elektrisk energi til lys. Kredsløb, der forbinder flere lysdioder i serie eller parallelt, er derfor i stand til at skabe et fungerende system. Standard vekselstrøm (AC) elektricitet omdannes til den jævnstrøm (DC) spænding, som LED'er kræver, og integrerede kredsløb (IC'er) eller mikrocontrollere giver mulighed for tilpasning af lysstyrke, farve og mønstre. Disse designbeslutninger er direkte ansvarlige for deres effektivitet, sikkerhed og levetid, hvilket gør dem til en foretrukken mulighed frem for de konventionelle glødelamper. String LED'er fortsætter med at udvikle sig, efterhånden som teknologien skrider frem, hvilket resulterer i kontrolsystemer, der er mere intelligente, øget lysstyrke og materialer, der er mere miljøvenlige. Dette styrker yderligere sin position som en multifunktionel belysningsmulighed til boliger, virksomheder og offentlige områder.
https://www.benweilight.com/industrial-lighting/led-konstruktion-streng-light-100ft-130w.html
Sammen gør vi det bedre.
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co.,Ltd
Mobil/Whatsapp :(+86)18673599565
E-mail:bwzm15@benweilighting.com
Skype: benweilight88
Hjemmeside: www.benweilight.com
Tilføj: F Building, Yuanfen Industrial Zone, Longhua, Bao'an District, Shenzhen, Kina
