Strojone białe diody LED PWM 24 V

Wprowadzenie do wizji eksperta

Rozwój regulowanych białych reflektorów LED 24 V 

Wstęp

Od 2015 roku rozwijamy produkty związane z oświetleniem LED z funkcją ściemniania do ciepłej barwy. Początkowo dostępnych było tylko kilka sterowników LED KNX i DALI z regulacją barwy światła białego, a główny sterownik został zaprojektowany dla protokołu Single CCT lub DT6. Aby dostosować się do popularnych sterowników, opracowaliśmy produkty zgodne z najwyższymi standardami technicznymi. Obecnie produkt ten jest szeroko stosowany w sterowniku LED AKD firmy MDT Electronics, a jego wydajność ściemniania została w pełni zweryfikowana.

Wyzwania i rozwiązania

Napotkaliśmy jednak ograniczenia w dostępnych diodach LED COB (Chip-on-Board). Jedyna dioda COB na rynku, sprzedawana przez japońską firmę Sharp Corporation, miała współczynnik oddawania barw (CRI) wynoszący zaledwie 80, co nie pozwalało na dostosowanie temperatury barwowej i nie spełniało naszych standardów jasności. Aby temu zaradzić, nawiązaliśmy współpracę z naszymi partnerami, aby opracować diody COB z 2 skorelowanymi temperaturami barwowymi (CCT). Dodatkowo, zaprojektowaliśmy specjalistyczny i oryginalny sterownik obwodu, umożliwiający wejście sygnału PWM (modulacja szerokości impulsu) o stałym napięciu za pomocą 3 linii.

Rozwiązanie optyczne

Ze względu na dwubarwną barwę światła LED, położenie emitującej diody LED zmieniało się podczas regulacji i sterowania. Zastosowanie soczewki jako rozwiązania optycznego nie było odpowiednie, ponieważ powodowało rozwarstwienie kolorów, co z kolei utrudniało użytkownikom ściemnianie i dopasowywanie kolorów. Aby złagodzić te niekorzystne efekty optyczne, opracowaliśmy nowy system optyczny. Ta unikalna konstrukcja szybko zyskała popularność na rynku, zapewniając naszym produktom korzystną pozycję w 2015 roku.




Główne komponenty konstrukcji reflektorów LED 24 V:

Podstawą tworzenia wysokiej jakości produktu jest użycie odpowiednich komponentów najwyższej jakości. Ściśle współpracujemy z inżynierami i producentami poszczególnych komponentów tworzących moduły LED, w tym z producentami chipów LED, firmami produkującymi opakowania LED, producentami płytek PCB oraz dostawcami materiałów do radiatorów.

Chipy LED:

Kluczowy element diody LED COB. Jakość chipów LED decyduje o jasności, dokładności kolorów i żywotności diody LED. Współpracuj z renomowanym producentem chipów LED, aby upewnić się, że chip spełnia wymagane specyfikacje i standardy wydajności. TILLUME Spots umieszcza jak najwięcej chipów o odpowiednio dużym rozmiarze w ograniczonej przestrzeni diody COB, aby zapewnić każdemu chipowi odpowiedni margines przy pewnym natężeniu prądu. Z jednej strony, wystarczająco duży chip zapewnia lepszą wydajność świetlną; z drugiej strony, rozmiar chipa generuje mniej ciepła, co wydłuża jego żywotność i zapobiega problemom z przesunięciami kolorów spowodowanymi ciepłem.
TILLUME 24V COB

Proces pakowania COB:

Aby uzyskać najlepszy efekt świetlny i barwę światła, nie tylko kupujemy powszechnie dostępne diody COB bezpośrednio na rynku, ale również współpracujemy bezpośrednio z producentami chipów LED i obudów LED w celu ich rozwoju. Wybierając chipy, wybieramy te o największych rozmiarach, które mogą emitować więcej światła przy tym samym natężeniu prądu. Dopracowujemy również szczegóły w innych miejscach. 

Zamocuj chip LED na aluminiowym podłożu o wysokim współczynniku odbicia, połącz go drutem z czystego złota i nałóż proszek fosforowy. Każdy element COB jest testowany pod kątem właściwości fotoelektrycznych na automatycznej maszynie, aby zapewnić spójność barwy światła i parametrów elektrycznych. Aby nasze COB charakteryzowały się doskonałą wydajnością odbicia, wybieramy materiały o współczynniku odbicia do 95% z Niemiec. Alanod. Jako podłoże dla naszego COB, mimo że jest stosunkowo drogie, jest to obecnie najlepsze rozwiązanie.

Oprócz wysokiej wydajności świetlnej, przywiązujemy dużą wagę do wysokiego współczynnika oddawania barw. Jako jeden z producentów oświetlenia LED, który opracowuje i produkuje diody o wysokim współczynniku oddawania barw (CRI), dołożyliśmy wszelkich starań. Aby barwa światła była bardziej zbliżona do naturalnego, dbamy nie tylko o współczynnik oddawania barw (CRI), ale również o odpowiednie wymagania dotyczące krzywej Plancka i TM30. Każdy z nas musi spełniać bardzo wysokie wymagania dotyczące współczynnika oddawania barw (COB).

Dlatego jesteśmy przekonani, że jeśli porównasz nasz produkt z innymi podobnymi produktami, będziesz miał świetne zdanie na jego temat.



Specjalistyczny sterownik obwodu:

Niskie napięcie wejściowe często powoduje spadek napięcia w linii podczas instalacji i użytkowania. Zmiany napięcia wejściowego powodują zmiany prądu zasilającego diody LED, co skutkuje nierównomierną jasnością różnych lamp. Sytuacja ta jest szczególnie powszechna w przypadku stosowania pasów świetlnych.

Aby rozwiązać ten problem, nasz układ sterujący został specjalnie zaprojektowany z obwodem stałoprądowym. Przy pewnych stratach napięcia i spadkach napięcia, układ może dostarczać stały prąd, eliminując problem nierównomiernej jasności między dwoma punktami LED znajdującymi się stosunkowo daleko od siebie.
24V LED Spots Spannungsverlust- und Überspannungsprüfung
Z powyższych testów łatwo możemy wywnioskować, że przy napięciu wejściowym 23–26 V całkowity prąd punktów LED jest taki sam, więc niezależnie od utraty napięcia lub przepięcia nasze punkty mogą zachować tę samą jasność 

Dodatkowo, metoda ściemniania PWM o stałym napięciu umożliwia ściemnianie poprzez ciągłe przełączanie. Jednak gwałtowne włączanie i wyłączanie napięcia może uszkodzić układy scalone i diody LED z powodu nagłych zmian prądu. Aby rozwiązać ten problem, dodaliśmy do układu specjalny układ filtrujący, stanowiący bardzo dobre rozwiązanie problemów branży.

Dobre odprowadzanie ciepła:

Stopy aluminium są powszechnie stosowane w systemach odprowadzania ciepła w lampach LED. Na rynku powszechnie dostępne są materiały takie jak 6063 i ADC12. Materiał 6063 jest stosunkowo drogi, ale charakteryzuje się lepszą przewodnością cieplną i może szybko odprowadzać ciepło generowane przez COB na powierzchnię obudowy, zapobiegając gromadzeniu się ciepła w COB. Jest to klucz do zapewnienia długiej żywotności diod LED. Ponadto, połysk powierzchni wysokiej jakości aluminium 6063 jest stosunkowo wysoki. Trzymając go w dłoni, można wyraźnie odczuć różnicę.


Wysokiej jakości aluminium 6063 wydaje się gładkie i błyszczące gołym okiem, podczas gdy te niskiej jakości, ze względu na zanieczyszczenia, mają stosunkowo szorstką powierzchnię i połysk. Oczywiście, wpływ na wygląd nie jest najważniejszy. Najważniejszy jest fakt, że aluminium zawierające wiele zanieczyszczeń nie odprowadza dobrze ciepła. W przypadku produktów elektronicznych, wzrost temperatury o każde 10°C skraca ich żywotność. Skraca ją nawet o połowę. Dlatego zawsze nalegaliśmy na stosowanie wysokiej jakości aluminium 6063 jako materiału radiatora. Po zakupie naszych produktów z pewnością poczujesz intuicyjną różnicę.
PWM LED Tunable White 8W Thermal imaging test



Jak wszyscy wiemy, ciepło emitowane przez diody LED jest ostatecznie odprowadzane przez powietrze wokół lampy i rozpraszane do otoczenia. Dlatego im większa powierzchnia styku z powietrzem, tym więcej ciepła zostanie odprowadzone. Dlatego liczba radiatorów w naszych modułach LED wynosi aż 48, co stanowi o 20% większą powierzchnię odprowadzania ciepła niż w innych podobnych radiatorach dostępnych na rynku. Oznacza to, że wydajność odprowadzania ciepła jest o 20% lepsza, co przekłada się na wyższą wydajność świetlną i dłuższą żywotność naszych produktów. Jednocześnie, jeśli uważnie się przyjrzysz, zauważysz, że nasze reflektory Spot są grubsze niż podobne produkty, a ich ogon nie kurczy się szybko. Ta konstrukcja została również specjalnie zaprojektowana, aby zapewnić większą powierzchnię odprowadzania ciepła.

 

Dlaczego na rynku często reklamuje się żywotność diod LED na 50 000 godzin, podczas gdy rzeczywista żywotność lamp taka nie jest?

TILLUME DTW lifetimes

 

Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy mieć podstawową wiedzę. Żywotność wszystkich półprzewodników i materiałów elektronicznych będzie zależeć od temperatury. Różne temperatury pracy przynoszą różną żywotność. Jak pokazano na powyższym rysunku, żywotność diody LED zmienia się wraz z temperaturą. Gdy temperatura diody LED wynosi 55℃, możemy zobaczyć, że jej krzywa żywotności może być utrzymana na pewnym poziomie. Gdy temperatura osiągnie 105℃, po 10000 godzinach, jej krzywa żywotności Krzywa żywotności gwałtownie spada. Dlatego żywotność diody LED reklamowana na rynku wynosi aż 50 000 godzin, co odnosi się do wyników testów jej temperatury roboczej w 25°C, co jest idealnymi danymi do testów laboratoryjnych. Ponadto, oprócz chipów LED, w COB występują inne materiały, takie jak złote druty używane do przewodzenia prądu, klej do mocowania chipów LED itp. Żywotność materiałów będzie zależeć od temperatury.


Z powyższych informacji wynika, że im dłuższa żywotność diody LED, tym lepsza wydajność odprowadzania ciepła. Lepsza wydajność odprowadzania ciepła oznacza wyższe koszty produkcji, dlatego nie wszyscy producenci diod LED są skłonni to robić. Często ograniczają temperaturę diody LED do 105°C, aby kontrolować koszty.

TILLUME dtw 24V LED spots thermal imaging test

 

Wyniki testu: napięcie wejściowe 24 V, dwa kanały osiągają maksymalną moc, świecą przez 20 minut, a temperatura nie rośnie.


W praktyce inżynieryjnej kontrolowanie temperatury na poziomie 25°C jest praktycznie niemożliwe, w przeciwnym razie osiągnięcie tego celu będzie bardzo kosztowne i nieakceptowalne przez rynek. Jako producent reflektorów LED, TILLUME może wybierać wyłącznie wysokiej jakości surowce, aby w jak największym stopniu zwiększyć margines projektowy i zoptymalizować odprowadzanie ciepła, a tym samym obniżyć temperaturę pracy reflektora LED. To również główny powód, dla którego TILLUME wybrało wspomniane wysokiej jakości materiały i niestandardowe układy scalone. Celem jest kontrolowanie temperatury reflektora LED, aby osiągnąć cel, jakim jest dłuższa żywotność. Ponieważ jednak nasz model biznesowy opiera się na sprzedaży bezpośrednio na rynku docelowym, redukujemy liczbę ogniw pośrednich i obniżamy ceny.


Oprócz współczynnika COB, istnieje inny ważny komponent, na który również wpływa temperatura, a mianowicie wbudowany obwód sterownika LED. Czasami awaria punktów LED nie jest spowodowana końcem żywotności COB, ale awarią wewnętrznego układu scalonego, która powoduje awarię COB. Z tego powodu TILLUME używa aluminiowej płytki PCB do swojego wewnętrznego obwodu, aby lepiej odprowadzać ciepło od układu scalonego. A jeśli będziesz ostrożny, zauważysz, że nasz tył jest płaski i nie jest przymocowany śrubami. Celem jest umożliwienie dobrego połączenia PCBA z zewnętrznymi radiatorami, co zmniejsza temperaturę pracy napędu. Chociaż taka konstrukcja ma pewne wymagania dotyczące procesu produkcyjnego, może skutecznie rozpraszać ciepło. Chociaż trudność produkcji jest znacznie zmniejszona dzięki zastosowaniu mocowania śrubowego, płytka sterownika może być umieszczona tylko we wewnętrznej wnęce radiatora i nie może idealnie pasować do radiatora. Odprowadzanie ciepła ulegnie pogorszeniu, nawet jeśli zastosuje się proces wypełniania klejem. Wydajność przenoszenia ciepła również ulegnie znacznemu pogorszeniu ze względu na niską przewodność cieplną kleju rozpraszającego ciepło.

 

Soczewka czy reflektor?

Być może nie wszyscy zwrócili na ten szczegół zbyt dużą uwagę. Z punktu widzenia konstrukcji optycznej, większość dwukolorowych diod COB nie nadaje się do stosowania jako soczewki w produktach wielokolorowych, ponieważ światło wielokolorowych diod COB zmienia się podczas tonowania. Konstrukcja soczewki to jedynie optymalizacja drogi refrakcji dla światła stałego. Dlatego też DTW układu soczewek jest bardzo podatny na rozwarstwianie się punktów świetlnych i zróżnicowanie temperatur barwowych.
Benory solution TILLUME 24V LED for KNX AND DALI lighting control
Na zdjęciu porównawczym widać, że można użyć soczewki do stworzenia reflektora LED DTW, ale w środku znajduje się punkt świetlny, którego kolor różni się od koloru zewnętrznego. Regulacja współczynnika CCT może być problematyczna, ponieważ w jednym pomieszczeniu znajdują się dwa rodzaje współczynnika CCT, ale nie taki, jakiego oczekujesz.


Z tego powodu zaprojektowaliśmy część, która miesza światło o różnych kolorach, co pozwala na łatwe mieszanie światła w różnych kierunkach w celu utworzenia kuli świetlnej, a następnie ponowne odbijanie światła kuli świetlnej przez reflektor, co pozwala na rozwiązanie problemu stratyfikacji.

TILLUME 24v tunable white led spots optical system
Ponadto, reflektor wybrany przez TILLUME, wykorzystuje proces wyoblania aluminium, charakteryzujący się stosunkowo skomplikowanym procesem produkcyjnym, co nie tylko pozwala ograniczyć występowanie olśnienia. Jednocześnie, po długim okresie użytkowania, sam metal nie żółknie, jak tworzywo sztuczne, co zmieniałoby barwę światła.

 


Ścisły proces kontroli jakości

Od momentu kontroli surowców rozpoczęliśmy staranną pracę. W przypadku bardzo ważnych części nasz wskaźnik próbkowania jest znacznie wyższy niż ogólny poziom rynkowy. Aby zapewnić spójność kolorów, TILLUME kontroluje Macdam w 2 etapach, a następnie selekcjonujemy i sortujemy chipy LED, aby zapewnić spójność między partiami.

Dążymy do doskonałości nawet w kwestii wyglądu. Każdy proces produkcyjny podlega surowym standardom. Nie dążymy do poprawy wydajności w celu obniżenia kosztów produkcji. Każdy etap musi być starannie dopracowany.

Wiemy, że środowisko użytkowania jest bardzo zróżnicowane. Aby zagwarantować niezawodność produktu, każda lampa musi przejść proces starzenia trwający do 12 godzin, aby upewnić się, że wysyłany produkt jest wystarczająco dobry.