我應該獲得什麼?我為什麼要購買?我的好朋友給他的船買了LED,而且他們在第一個月就死了,他們都是這樣的嗎?這些都是我們的消費者提出的值得關注的問題。這篇簡短的文章應該澄清這個主題的空氣。
複雜性的根源在於所有降壓 LED 照明項目都不是等效的。市場上有各種各樣的 LED 燈來源,提供的真實技術信息很少,而且成本範圍也非常廣泛。豐富的產品以及缺乏確切信息實際上促使我們創建了這篇文章。本文基於直接來自我們產品的工程師和製造商的信息,並通過我們自己在海洋環境中使用 LED 燈的經驗得到增強。
本文將盡量避免您了解該項目背後的物理特性,同時為您提供足夠的信息來精心選擇您應該在您的船上安裝的項目。我請求所有設計師原諒,他們肯定不會認為這份文件是完整和準確的,但其目的只是讓我們的海員同胞有標準的理解,以便在為他們的船購買 LED 時做出明智的選擇。
一開始,我們肯定會認為 LED 是為一艘船而製造的。它們的壽命很長,不介意共振,產生的熱量比白熾燈或鹵素燈低得多,並且消耗的能量要少得多——大約是鹵素的十分之一——以獲得可比的輸出。那麼,你問的麻煩在哪裡?為什麼他們不在我的船上工作?
從歷史上看,這是基本的。顏色輸出很糟糕!沒有人喜歡早期 LED 的普通、低輸出藍色陰影。嗯,這已經發生了變化,現在 LED 具有與我們在船上放置的低瓦數鹵素燈相似的光輸出和陰影。
現在的問題是多種多樣的。擁有眾多能源的海洋大氣對電子元件,特別是 LED 燈具有極強的攻擊性。我們在豪華遊艇上看到的電壓變體是 LED 的最大敵人。由於電壓變化非常明顯,市場上發現的許多 LED 不適合在我們的船上使用。
實際上,我保證不會涉及為 LED 供電的物理原理,但讓我嘗試一些與 LED 相關的簡單原理。以下內容不需要高級電子知識,我肯定會將此部門稱為船舶 LED 101。
所有 LED 都是半導體二極管。它們在有利和不利方面的交界處發光。當 LED 通電時,電子從一側跳到其他各種釋放光子類型的光,同時這樣做。各種類型的半導體產生不同的波長,從而產生不同的光影。我們喜歡在私人遊艇中使用的舒適白燈是由氮化銦鎵 (InGaN) 創造的。包括各種其他產品,如熒光粉,您還可以獲得令人愉悅的白熾燈顏色。
目前,當我們對這種半導體使用電壓時會發生什麼是我們真正需要考慮的。使用正確的電壓——在我們的應用中為 12V——以及適量的電流肯定會穿過半導體,我們會得到一個可愛、節能、明亮的光,它肯定會發光無數小時。但是,我們需要適當的電壓,準確地說是 12V。
你和我都知道,船隻不能提供實驗室高質量的電力!啟動引擎,收集發電機或連接到岸電,您的設置實際上意外地對您的 LED 產生了敵意。
這是為什麼?直截了當!當發電機、發電機或逆變器啟動時,我們通常會看到電壓達到 15V 或更高。電壓越高,通過半導體的額外電流越多,從一側跳到另一側的電子越多,產生的光越多,產生的熱量也越多。此外,想想 LED 的頭號對手是什麼?熱!我們需要控制產生的熱量或消散它。在 LED 上使用大量的禮物,您將在很短的時間內獲得非常明亮的光。少放一點,你也會得到一個昏暗、無效的光。這就是你們朋友的 LED 發生的事情。
在半導體物理學的這個應用中,我們了解到在產品的結處測量的現有電壓與所提供的電壓是對稱的。管理電壓以及由此產生的電流對 LED 的使用壽命至關重要。
目前銷售的大多數廉價 12V LED 收集燈泡都使用鎮流電阻器,該電阻器會消耗功率以限制電流。該鎮流電阻器根據一個簡單的公式限制存在:電壓/電阻 = 現有。在那個地球上,人們可以通過使用提供電壓的最佳電阻的鎮流器來達到 LED 的正確數量。問題是,在船隻上,電壓並非始終相同,而是在變化。隨後,正在處理的電阻,當電壓下降時,電流下降,反之亦然。結論:低電壓 = 昏暗的燈光和高電壓 = 炸 LED!
結果是您實際上已經從所有巡遊的朋友那裡意識到了 LED 照明的挫敗感。
大多數汽車和低成本 LED 都基於鎮流電阻器模型。它們在汽車中表現出色,因為電壓變體比水上環境中的電壓變體小,而且事實上,汽車世界中的大多數 LED 都用於方向信號或剎車燈。這些信號會在很長一段時間內消失,因此溫暖不是問題。還可以使用一個電阻器來處理 14V,同時為 LED 保持適當的電流度以產生足夠的光。這使得汽車 LED 價格低廉,但不適合水生環境。
既然我們知道鎮流電阻器不適合我們的環境,接下來我們該怎麼做?讓我們從到目前為止我們發現的內容開始。我們知道,電阻器是一種無源工具,它不能保持電壓變化的同時存在。那麼,我們還有哪些其他選擇呢?
假設我們有一種可以適應變化電壓的電阻器?有這樣的工具,也被眾多LED燈串供應商使用。該小工具被稱為線性監管機構,它是原始鎮流電阻控制技術的一小步。線性監管機構是一種低成本控制技術,可以採用可變電阻器,根據批次改變電阻,以便為 LED 提供一致的結果電壓。因為它仍然是一種抵抗工具,它通過將多餘的能量轉化為熱量來控制多餘的能量(超過 LED 所需的能量)。不過等一下,暖暖不是LED的大敵嗎?這很合適!當然,適當的風格可以消散一些熱量,但總的來說,
理想情況下,上述內容非常清楚為什麼鎮流電阻燈泡和價格實惠的燈泡在船上沒有位置。從您在前面的段落中閱讀的內容來看,您現在比試圖尋找 LED 照明的普通人更了解情況。不僅如此,您很可能比許多向粗心的船夫出售 LED 燈泡的不知情的商人更了解情況。
那麼,在 LED 燈控制的最先進 LED 因素中還提供了什麼?看來我們實際需要的是一種閉環設備,它可以查看輸入電壓,並在電壓波動時保持現有的 LED 供電一致,同時保持最低熱量。而且,您認為,這個小工具存在!它被稱為 DC/DC 降壓電源轉換器。這是一種為 LED 供電的昂貴方式,但它具有我們正在尋找的所有好處。
Dollar Power Converter 是一個複雜的小設備,但它的功能有點簡單。用外行的話來定義它,它本質上需要一種能源,並打開和關閉它。在“開啟”狀態期間,電源保持在電感器中,在“關閉”狀態期間,電感器將能量釋放到 LED。“開啟”和“關閉”時間的比率稱為佔空比。例如,25% 的佔空比只能從 12V 資源傳遞給 LED 3V。我們需要做的就是根據輸入電壓控制佔空比,並且我們可以獲得一致的電流饋送我們的 LED。Dollar Power Converter 控制器通過一個電流檢測電阻器監控流向 LED 的電流來實現這一點,並且還向上調整或修復當前的負載週期,以匹配 LED 的最佳現有要求。
這看起來真的很棒,但是在我們獲得最亮的海洋品質 LED 替代燈泡之前,還有最後一個問題需要管理:燈泡本身,產品包裝!
我們需要以這樣一種方式包裝我們的系列,以便在一個實際的小計劃中實現可能的最佳結果,同時確保最大的使用壽命。我敢肯定,在這一點上你還記得 HEAT!我們如何才能在一個小集群中提供大量電力,同時又不會使燈泡過熱?
許多室內船用照明應用使用 10W G4 燈泡,該燈泡相當便攜,因此燈具也往往很小。更換的 LED 集群燈泡需要非常小才能作為原始鹵素燈泡的改造。它還需要產生類似的效果,也需要對最初的滷素產生陰影,並且仍然能夠散發熱量。這最終變得相當困難。
有兩種方法可以在一個很小的計劃中加載大量光,每種方法都有其優點和缺點,但兩者都是可接受的選擇。一種是在一個小封裝中使用許多小的低功率通孔 LED,另一種是簡單地使用幾個高功率表面安裝工具 (SMD) LED,這些 LED 在熱有效輔助上製備,以最大程度地散熱。
最好的選擇是在輸出、暖管理和形狀之間做出讓步。為了實現這一點,我們微調這三個規範,直到我們達到我們的目標。這就是為什麼您會在 LED 項目產品中發現許多形狀、結果和輔助產品的不同組合。
稍加研究一下,您肯定會發現只有少數企業製造和銷售具有恆流控制的 LED 系列,適合水上使用,有趣的是,這些業務中有很多是由水手擁有的。真正不幸的是,客戶群不知道 LED 項目之間的差異。