Academic literature on the topic 'Імпульсний світлодіод'

Світлодіодні джерела світла, завойовують все більшу популярність на ринку, завдяки своїм економічним та експлуатаційним характеристикам. В ході досліджень [18] було виявлено що оптимальний термін служби світлодіодних джерел освітлення сягає 25 000 год., що в рази більше мінімально визначеного законодавством ЄС – 6 000 год. Згідно даних міжнародного стандарту енергоефективності споживчих товарів «Energy Star» [15], світлодіодна лампа потужністю 9W обходиться покупцеві в 1,26 дол/рік, тоді як галогенна лампа потужністю 43 Вт з аналогічним світловим потоком обходиться в 6,02 дол/рік. Згідно статистики одного з найбільших на сьогодні виробників світлодіодних ламп та світильників, компанії «Philips», у 2016 році було продано в два рази більше світлодіодних ламп ніж минулого. Такі темпи розвитку можуть вражати, особливо враховуючи пропорційне зниження ціни на світлодіодні лампи. Оскільки світлодіодні джерела світла сьогодні розповсюджується з такими високими темпами, то відповідно постає питання їх ефективного та якісного живлення. Старі схеми живлення у вигляді трансформаторних “лінійних” блоків живлення вже мало підходять для таких цілей, причиною є їх ціна, габарити та неефективність регулювання. Як наслідок, набирають популярності альтернативні, імпульсні трансформаторні та безтрансформаторні блоки живлення. Імпульсне живлення світлодіодних джерел світла є однією з найбільш ефективних на сьогодні систем живлення, що робить його цікавим та перспективним предметом для наукових досліджень.
У цій кваліфікаційні роботі магістра було проведено аналіз проблем що виникають при імпульсному живлені напівпровідникових джерел світла. Освітлено проблему недосконалості ємнісних компонентів імпульсних перетворювачів, що входять до складу таких джерел живлення. Проведено дослідження максимальної частоти імпульсів живлення світлодіодних джерел, що дозволило запропонувати якісну заміну електролітичним конденсаторам. Також, запропоновано схему імпульсного блоку живлення світлодіодних ламп, та наведено приклад його розрахунку.
In this qualifying work of the master the analysis of the problems arising at pulse power supply of semiconductor light sources was carried out. The problem of imperfection of capacitive components of pulse converters that are part of such power supplies is highlighted. A study of the maximum frequency of power supply pulses of LED sources, which allowed to offer a quality replacement for electrolytic capacitors. Also, the scheme of the switching power supply of LED lamps is offered, and the example of its calculation is given.
ВСТУП...6 1. АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ...8 1.1 Будова та принцип дії світлодіодів...8 1.2 Технічні характеристики та підключення світлодіодів...10 1.3 Проблеми лінійного регулювання яскравості...12 1.4 Широтно–імпульсна модуляція...13 1.5 Принцип роботи імпульсних джерел живлення...17 1.6 Висновки до розділу...19 2. НАУКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ...20 2.1 Проблема оптимальної частоти імпульсів...20 2.2 Постановка першого експерименту...20 2.3 Результати досліджень та їх обговорення...21 2.4 Постановка другого експерименту...26 2.5 Електричні характеристики світлодіодного кола при імпульсному живленні...27 2.6 Висновки до розділу...32 3. ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ...33 3.1 Визначення завдання до проектування...33 3.2 Вибір топології імпульсного перетворювача...33 3.3 Вибір та розрахунок ШІМ контролера...36 3.4 Розрахунок трансформатора...41 3.5 Вибір транзисторного ключа...48 3.6 Розрахунок мережевого фільтру радіоперешкод...50 3.7 Вибір пасивних елементів...55 3.8 Висновки до розділу...58 4. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ...59 4.1. Значення освітлення для життя і здоров’я людини...59 4.2. Штучне освітлення. Нормування штучного освітлення...59 4.3. Основні відомості з електробезпеки...63 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ...69 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ...70

The master's thesis describes the method of studying the kinetics of the afterglow of LEDs. The block diagram of the experimental setup is considered. The results of measurements of the afterglow of LEDs of different spectral composition and the LED matrix on their basis are presented. Based on the obtained results, the pulse repetition rate of 400 kHz with different degree of filling of the periodic pulse signal was selected. The dependence of the light flux at pulsed power on the PWM parameters of the supply voltage is investigated. The feasibility study of the transition from incandescent and discharge lamps to lighting systems using LED light sources is given.
В дипломній роботі магістра описано методику дослідження кінетики післясвічення світлодіодів. Розглянуто блок-схему експериментальної установки. Представлені результати вимірювань післясвічення світлодіодів різного спектрального складу та світлодіодної матриці на їх основі. На основі отриманих результатів вибрано частоту слідування імпульсів 400 кГц з різною ступінню заповнення періодичного імпульсного сигналу. Проведено дослідження залежності світлового потоку при імпульсному живленні від параметрів ШІМ напруги живлення. Дано техніко-економічне обґрунтування переходу від ламп розжарення та розрядних ламп до систем освітленням з використанням світлодіодних джерел світла.
ВСТУП …………..9 1.АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА…………..11 1.1 Сучасний стан розвитку напівпровідникових джерел світла…….11 1.2. Характеристики світлодіодів ………...17 1.3. Вплив режиму роботи на експлуатаційні характеристики напівпровідникових джерел світла………..20 1.4. Регулювання світлового потоку світлодіодів ……………………23 1.5. Характеристики імпульсного живлення напівпровідникових джерел світла ……….25 1.6. Висновки до розділу……………………………………………….30 2. НАУКОВО-ДОСЛІДНА ЧАСТИНА………………………………...31 2.1. Вимірювання кінетики затухання та енергетичних характеристик випромінювання СД……………………………………………………………31 2.2. Висновки до розділу………………………………………………...42 3. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА………………………………………..44 3.1. Опис лабораторної установки для проведення світлотехнічних і електротехнічних вимірів ……………..44 3.2. Експериментальні дослідження залежності світлового потоку від зміни напруги при живленні постійним струмом СД матриці ….47 3.3 Експериментальні дослідження залежності світлового потоку від коефіцієнта заповнення при сталій частоті слідування імпульсів ……50 3.4. Експериментальні дослідження залежності світлового потоку від частоти слідування імпульсів при сталому коефіцієнті заповнення ….53 3.5. Висновки до розділу………………………………………………56 4. ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА…………………..57 4.1. Вибір схеми імпульсного живлення світлодіодних джерел світла 57 4.2. Розрахунок системи імпульсного живлення на основі широтно-імпульсної модуляції …………………………………………………………59 4.3. Математична модель контура регулювання струму з ШІМ ……65 4.4. Висновки до розділу……………………………………………......70 5. СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА……………………………………………71 5.1. Особливості будови та експлуатації імпульсного блоку живлення для світлодіодних ламп ……………………………………………………….71 5.2. Фільтр електромагнітних перешкод……………………………….71 5.3. Випрямляч змінної напруги……………………………….………..73 5.4. Коректор коефіцієнта потужності. ………………………………..76 5.5. Стабілізатор струму………………………………………………...80 6. ОБГРУНТУВАННЯ ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ……………86 7.ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 7.1. ОХОРОНА ПРАЦІ………………………98 7.1.1. Заходи безпеки при обслуговуванні електроустановок …………98 7.1.2 Вимоги пожежної безпеки при гасінні електроустановок………101 7.2. БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ…………………....103 7.2.1 Захист електротехнічних систем та електронної апаратури від пошкоджень, які викликані електромагнітним імпульсом ядерного вибуху.103 7.2.2 Дія електричного струму на людину. Перша допомога при електротравмах…………...107 8. ЕКОЛОГІЯ……………..116 8.1. Актуальність охорони навколишнього середовища …………….116 8.2. Проблеми енергозбереження в Україні …………………………..117 8.3 Аналіз сучасних систем освітлення ………………………………..119 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ ДО ДИПЛОМНОЇ РОБОТИ…………….…..122 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ…………124

В даний час спектр застосування світлодіодних джерел світла дуже широкий. Успіхи в розробці ефективних світлодіодів дозволили використовувати їх для цілей освітлення. Для підключення світлодіодів до стандартної електричної мережі 220/380 В необхідні пристрої стабілізації струму. Найбільш економічні стабілізатори струму для світлодіодів засновані на методі шпротному-імпульсної модуляції, при цьому всебічні дослідження імпульсного режиму живлення світлодіодів не проводилися. Результати наукових досліджень можуть бути використані при створенні пристроїв стабілізації струму світлодіодів. Використання оптимізованих режимів живлення світлодіодів з точки зору електротехніки є можливим шляхом підвищення їх ефективності і терміну служби.
Метою кваліфікаційної роботи було дослідити перехідні процесів, що відбуваються при живленні світлодіодів імпульсним струмом, і їх впливу на світлотехнічні і електротехнічні характеристики. Розроблено методику обробки результатів на початковій стадії кінетичних досліджень, що передбачає виявлення характеру загасання світіння (релаксації поглинання), яке може бути обумовлено молекулярними реакціями і описується кінетикою першого і другого порядку. Розроблено методику та змонтовано установку для вимірювання енергетичних характеристик напівпровідникових джерел світла при імпульсному живленні.
The purpose of the qualification work was to investigate transients that occur when powering LEDs with pulsed current, and their impact on lighting and electrical characteristics. A method for processing the results at the initial stage of kinetic research has been developed, which involves identifying the nature of luminescence attenuation (absorption absorption), which may be due to molecular reactions and is described by first- and second-order kinetics. A method has been developed and an installation for measuring the energy characteristics of semiconductor light sources at pulsed power supply has been installed.
ЗМІСТ ВСТУП 6 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ 8 1.1 Структура і принцип робота світлодіода 8 1.2. Будови блоків живлення для світлодіодів 11 1.2.1. Лінійні блоки живлення світлодіодів 11 1.2.2 Імпульсні блоки живлення світлодіодів 12 1.3. Способи підвищення ефективності світлодіодного драйвера 14 1.4. Висновки до розділу 18 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 19 2.1. Кінетика та спектральний аналіз результатів імпульсних вимірів 19 2.2. Розкладання кінетичних кривих у світлодіодах 22 2.3. Кінетика реакцій у світлодіодах 28 2.3.1. Швидкість реакції у світлодіодах 28 2.3.2. Реакція нульового порядку 29 2.3.3. Реакція першого порядку 30 2.3.4. Реакція другого порядку 31 2.4. Експериментальної установки для проведення світлотехнічних і електротехнічних вимірювань 32 2.5. Висновки до розділу 35 3 НАУКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ 36 3.1. Електричні характеристики світлодіодного кола при імпульсному живленні 36 3.2. Світлотехнічні характеристики світлодіодного кола при імпульсному живленні 45 3.3. Висновки до розділу 51 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 53 4.1. ОХОРОНА ПРАЦІ 53 4.1.1. Організація охорони праці на підприємстві 53 5 4.1.2. Вимоги до виробничого освітлення та його нормування 55 4.1.3. Штучне освітлення виробничих приміщень, його нормування та види 56 4.1.4. Вплив кольору на покращення умов праці та підвищення продуктивності виробництва 57 4.2. БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 61 4.2.1. Причини електротравматизму. Вплив електричного струму на організм людини 61 4.2.2. Стійкість роботи об’єкту енергетики і фактори, що на них впливають 65 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 67 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 68