Focos LED blancos modulables por ancho de pulso (PWM) de 24 V

Introducción a la visión experta

Desarrollo de focos LED Tunable White de 24 V 

Introducción

Desarrollamos productos relacionados con la iluminación LED de atenuación a cálida desde 2015. Inicialmente, solo había unos pocos controladores LED blancos ajustables KNX y DALI disponibles, y el producto controlador principal estaba diseñado para un solo protocolo CCT o DT6. Para alinearnos con los controladores convencionales, desarrollamos productos que cumplían con los estándares técnicos más altos en ese momento. Ahora, este producto se usa ampliamente en el controlador LED AKD de MDT Electronics y su rendimiento de atenuación ha sido completamente verificado.

Desafíos y soluciones

Sin embargo, nos encontramos con limitaciones con los LED COB (Chip-on-Board) disponibles. El único COB del mercado, vendido por Sharp Corporation de Japón, tenía un CRI (índice de reproducción cromática) de solo 80, que no admitía la personalización de la temperatura de color y no cumplía con nuestros estándares de brillo. Para superar esto, colaboramos con nuestros socios para desarrollar COB con 2 CCT (temperaturas de color correlacionadas). Además, diseñamos un controlador de circuito especializado y original para permitir la entrada de señal PWM (modulación por ancho de pulso) de voltaje constante con 3 líneas.

Solución óptica

Debido a la naturaleza de la fuente de luz LED de temperatura de color dual, la posición del LED emisor cambiaba cuando se ajustaba y controlaba. El uso de una lente como solución óptica no era adecuado, ya que generaba estratificación del color, lo que generaba una mala experiencia de atenuación y combinación de colores para los usuarios. Para mitigar estos efectos ópticos adversos, desarrollamos un nuevo sistema óptico. Este diseño único ganó popularidad rápidamente en el mercado, lo que posicionó a nuestros productos de manera ventajosa en 2015.

Componentes clave Construcción de focos LED de 24 V:

La base para crear un producto de alta calidad reside en utilizar los componentes adecuados de la más alta calidad. Colaboramos estrechamente con los ingenieros y fabricantes de los componentes individuales que forman los módulos LED, incluidos los fabricantes de chips LED, las empresas de empaquetado de LED, los fabricantes de PCB y las materias primas para disipadores de calor.

Chips LED:

El componente principal del LED COB. La calidad de los chips LED determina el brillo, la precisión del color y la vida útil del LED. Trabaje con un fabricante de chips LED de buena reputación para asegurarse de que el chip cumpla con las especificaciones y los estándares de rendimiento requeridos. Los focos TILLUME colocan tantos chips de tamaño lo suficientemente grande como sea posible en el espacio limitado del COB para garantizar que cada chip tenga suficiente margen cuando la corriente sea segura. Por un lado, un chip lo suficientemente grande tiene una mejor eficiencia lumínica; el tamaño del chip también genera menos calor, lo que puede garantizar la vida útil y el COB no causará problemas de cambio de color debido al calor.
TILLUME 24V COB

Proceso de envasado COB:

Para lograr el mejor efecto de luz y color de luz, no solo compramos COB comunes directamente del mercado, sino que cooperamos directamente con los fabricantes de chips LED y empaques LED para desarrollarlos. En la selección de chips, utilizamos el chip de mayor tamaño, que puede emitir más luz con la misma corriente. También trabajamos en los detalles en otros lugares. 

Fije el chip LED sobre un sustrato de aluminio de alta reflectividad, conéctelo con un cable de oro puro y aplique polvo de fósforo. Cada pieza de COB se prueba para comprobar su rendimiento fotoeléctrico en una máquina automatizada para garantizar la consistencia del color de la luz y el rendimiento eléctrico. Para que nuestro COB tenga una excelente eficiencia de reflexión, elegimos materiales con una reflectividad de hasta el 95 % de origen alemán. AlanodComo sustrato de nuestro COB, aunque el coste es relativamente alto, esta es la mejor solución en la actualidad.
Además de la alta eficiencia lumínica, la alta reproducción cromática es también un aspecto que nos preocupa mucho. Como uno de los fabricantes de iluminación LED que desarrolla y fabrica CRI alto, también hemos hecho grandes esfuerzos. Para que el color de la luz sea más parecido al de la luz natural, no solo nos preocupamos por el CRI, sino que también establecemos los requisitos correspondientes para la curva de Planck y TM30. Cada COB que utilizamos debe cumplir con un requisito muy alto.

Por eso estamos muy seguros de que si compara nuestro producto directamente con otros productos similares, le daremos una excelente sensación.

Controlador de circuito especializado:

El bajo voltaje de entrada suele generar el problema de caída de voltaje en la línea durante la instalación y el uso reales. Los cambios en el voltaje de entrada provocan cambios en la corriente de control del LED, lo que da como resultado un brillo inconsistente en diferentes lámparas. Esta situación es especialmente común cuando se utilizan tiras de luz.

Para solucionar este problema, nuestro circuito de control está especialmente diseñado con un circuito de corriente constante. En determinadas condiciones de pérdida de línea y caída de tensión, el circuito puede proporcionar una corriente constante, lo que garantiza que no habrá problemas de brillo inconsistente entre dos puntos LED que estén relativamente separados.
24V LED Spots Spannungsverlust- und Überspannungsprüfung
De las pruebas anteriores, podemos saber fácilmente que, con una entrada de voltaje de 23-26 V, la corriente total del foco LED es la misma, por lo que, independientemente de la pérdida de voltaje o el sobrevoltaje, nuestros focos pueden mantener el mismo brillo. 

Además, el método de atenuación PWM de voltaje constante logra la atenuación mediante conmutación continua. Sin embargo, el encendido y apagado rápido del voltaje puede dañar los chips integrados y los LED debido al cambio repentino de corriente. Para solucionar este problema, hemos agregado un circuito de filtro especial al circuito, lo que brinda una muy buena solución a los puntos críticos de la industria.

Buena disipación de calor:

Los materiales de aleación de aluminio se utilizan ampliamente en la disipación de calor de las lámparas LED. Los materiales comunes en el mercado incluyen 6063 y ADC12. El costo del material 6063 es relativamente alto, pero tiene una mejor conductividad térmica y puede transferir rápidamente el calor generado por el COB a la superficie de la carcasa. , para evitar que el calor se concentre en el COB. Esta es la clave para garantizar que los LED tengan una larga vida útil. Además, el brillo de la superficie de las materias primas de aluminio 6063 de alta calidad es relativamente bueno. Cuando lo sostienes en la mano, puedes sentir claramente la diferencia.
Las materias primas de aluminio 6063 de primera calidad se sienten suaves y lucen brillantes a simple vista, mientras que las de mala calidad Debido a que la materia prima de aluminio 6063 contiene impurezas, su brillo y tacto son relativamente ásperos. Por supuesto, el impacto de la apariencia no es lo más importante. Lo más importante es que las materias primas de aluminio que contienen muchas impurezas no pueden disipar muy bien el calor. Para los productos electrónicos, por cada 10 °C de aumento de temperatura, su vida útil disminuirá. Se reducirá a la mitad. Por lo tanto, siempre hemos insistido en utilizar materias primas de aluminio 6063 de alta calidad como material del radiador. Cuando obtenga nuestros productos, definitivamente sentirá la diferencia intuitivamente.
PWM LED Tunable White 8W Thermal imaging test
Como todos sabemos, el calor de los LED acabará siendo absorbido por el aire que rodea la lámpara y se disipará en el medio ambiente. Por lo tanto, cuanto mayor sea el área en contacto con el aire, más calor se absorberá. Por lo tanto, el número de disipadores de calor en nuestros módulos LED es tan alto como 48, lo que supone un 20% más de área de disipación de calor que otros radiadores similares del mercado. Esto significa que el rendimiento de disipación de calor se mejora en un 20%, lo que hace que nuestros productos tengan una mayor eficiencia luminosa y una vida útil más larga. Al mismo tiempo, si observa con atención, encontrará que nuestros Spots tienen un aspecto más grueso que los productos similares y la cola no se encoge rápidamente. Este diseño también está especialmente diseñado para tener un área de disipación de calor más grande.

 

¿Por qué a menudo se anuncia en el mercado que la vida útil de los LED puede alcanzar las 50.000 horas, pero la vida útil real de las lámparas no es así?

TILLUME DTW lifetimes

 

Para responder a esta pregunta, necesitamos conocer un conocimiento básico. La vida útil de todos los semiconductores y materiales electrónicos se verá afectada por la temperatura. Diferentes temperaturas de funcionamiento traen diferentes vidas útiles. Como se muestra en la figura anterior, la vida útil del LED cambia con la temperatura. Cuando la temperatura del LED es de 55 ℃, podemos ver que su curva de vida se puede mantener a un cierto nivel. Cuando la temperatura alcanza los 105 ℃, después de 10000 horas, su curva de vida La curva de vida cae rápidamente. Por lo tanto, la vida útil del LED anunciada en el mercado es tan alta como 50.000 horas, lo que se refiere a los resultados de la prueba de su temperatura de trabajo a 25 ° C, que es un dato de prueba de laboratorio ideal. Además, además de los chips LED, hay otros materiales en COB, como cables de oro utilizados para conducir electricidad, pegamento para fijar chips LED, etc. La vida útil de los materiales se verá afectada por la temperatura.


De la información anterior, podemos saber que esperamos que cuanto más larga sea la vida útil del LED, mejor será el rendimiento de disipación de calor de las lámparas LED. Y un mejor rendimiento de disipación de calor significa mayores costos de fabricación, por lo que no todos los fabricantes de LED están dispuestos a hacer esto. A menudo, solo controlan la temperatura del LED a 105 °C para controlar los costos.

TILLUME dtw 24V LED spots thermal imaging test

 

Los resultados de la prueba son: entrada de voltaje de 24 V, los canales duales alcanzan la potencia máxima, se encienden durante 20 minutos y la temperatura ya no aumenta.


Para la práctica de ingeniería real, es casi imposible controlar la temperatura a 25 °C, o el costo de lograr este objetivo será muy alto y no puede ser aceptado por el mercado. Como fabricante de LED Spot, TILLUME solo puede elegir materias primas de alta calidad tanto como sea posible para aumentar el margen de diseño y optimizar el diseño de disipación de calor para reducir la temperatura de funcionamiento del LED Spot. Esta es también la razón principal por la que TILLUME eligió los materiales de alta calidad y chips personalizados mencionados anteriormente. El propósito es controlar la temperatura del LED Spot para lograr el objetivo de una vida útil más larga. Sin embargo, debido a que nuestro modelo de negocio es que los fabricantes venden directamente al mercado final, reducimos muchos eslabones intermedios y hacemos que nuestros precios sean más amigables.


Además del factor COB, hay otro componente importante que también se ve afectado por la temperatura, y es el circuito controlador LED incorporado. A veces, el fallo de los LED Spots no se debe al final de la vida útil del COB, sino al fallo del circuito integrado interno, lo que provoca el fallo del COB. Por esta razón, TILLUME utiliza PCB de aluminio para su circuito interno para alejar mejor el calor del IC. Y si tienes cuidado, puedes notar que nuestra parte trasera es plana y no está fijada con tornillos. El propósito es permitir que la PCBA esté bien conectada con Los disipadores de calor externos están en contacto, reduciendo así la temperatura de funcionamiento del variador. Aunque un diseño de este tipo tiene ciertos requisitos en el proceso de fabricación, puede disipar el calor de manera efectiva. Aunque la dificultad de fabricación se reduce en gran medida mediante el uso de fijación con tornillos, la placa del controlador solo se puede colocar en la cavidad interior del radiador y no puede encajar perfectamente con el radiador. La disipación de calor empeorará, incluso si se utiliza el proceso de llenado con pegamento. El rendimiento de transferencia de calor también se reducirá en gran medida debido a la baja conductividad térmica del pegamento disipador de calor.

 

¿Lente o reflector?

Quizás no todos hayan prestado mucha atención a este detalle. Desde la perspectiva del diseño óptico, la mayoría de los COB de dos colores no son adecuados para usar lentes como soluciones ópticas para productos multicolores, porque la luz de los COB multicolores cambia al tonalizar. El diseño de la lente es solo una optimización de la trayectoria de refracción para la luz fija. Por lo tanto, el DTW del esquema de lentes es muy propenso a la delaminación de puntos de luz y diferentes temperaturas de color.
Benory solution TILLUME 24V LED for KNX AND DALI lighting control
A partir de la comparación de fotografías, se puede observar que se utiliza una lente para hacer un foco LED DTW; hay un punto de luz en el centro cuyo color no es el mismo que el exterior. Cuando se ajusta el CCT, será una mala experiencia, ya que hay 2 tipos de CCT en una habitación, pero no el CCT que se desea.


Por esta razón, diseñamos una pieza que mezcla luz de diferentes colores, que puede mezclar fácilmente la luz en diferentes direcciones en una bola de luz y luego volver a reflejar la luz de la bola de luz a través del reflector para lograr la solución del problema de estratificación.

TILLUME 24v tunable white led spots optical system
Además, el reflector seleccionado por TILLUME adopta el proceso de hilado de aluminio con un proceso de fabricación relativamente complicado, que no solo puede reducir la aparición de deslumbramiento. Al mismo tiempo, cuando se usa durante mucho tiempo, el material metálico en sí no se volverá amarillo como el material plástico, lo que cambiará el color de la luz.

 

El estricto proceso de control de calidad

A partir de la inspección de las materias primas, hemos comenzado a trabajar con cuidado. Para piezas muy importantes, nuestra tasa de muestreo es mucho mayor que el nivel general del mercado. Para garantizar la consistencia del color, TILLUME controla Macdam en 2 pasos y luego también seleccionamos y clasificamos los chips LED para garantizar la consistencia entre lotes.

Incluso en apariencia, nos esforzamos por alcanzar la excelencia. Cada proceso de producción tiene estándares estrictos. No buscamos mejoras de productividad para reducir nuestros costos de fabricación. Cada paso debe elaborarse con cuidado.

Sabemos que el entorno de uso del usuario es muy diferente. Para garantizar la fiabilidad del producto, cada lámpara debe pasar por un proceso de envejecimiento de hasta 12 horas para garantizar que cada producto enviado sea lo suficientemente bueno.