Журнал РАДИОЛОЦМАН, октябрь 2012
Richard Comerford
DigiKey
На прилавках магазинов США появились первые светодиодные лампы, заменяющие 60-ваттные лампы накаливания. Несмотря на то, что в 2012 году законы США запрещают использование только 100-ваттных ламп накаливания, в продаже можно найти множество светодиодных эквивалентов 15, 25, 40, 60 и 75-ваттных ламп. Начальная цена светодиодных ламп относительно высока, но благодаря большому сроку службы и энергоэффективности эти лампы окупят себя многократно.
Наибольшее внимание привлекла светодиодная лампа 12E26A60 семейства AmbientLED, изготовленная компанией Philips Lighting (Рисунок 1). При потребляемой мощности 12.5 Вт лампа отдает световой поток 800 лм и может служить заменой для 60-ваттных ламп накаливания. Второй прибор, конфигурацией очень напоминающий AmbientLED, выиграл объявленный Министерством энергетики США конкурс «Освещение завтрашнего дня». Кроме того, эта лампа была объявлена безусловным победителем среди флуоресцентных и светодиодных источников света в сравнительном тесте, проведенном журналом Consumer Reports.
 |
|
| Рисунок 1. | Выпускаемые компанией Philips Lighting 12.5-ваттные лампы семейства AmbientLED со световым потоком 800 лм (слева) предназначены для замены 60-ваттных ламп накаливания. В середине показана похожая на продукцию Philips лампочка, выигравшая объявленный Министерством энергетики США конкурс «Освещение завтрашнего дня». В отличие от первой, она состоит не из трех, а из четырех сегментов. Справа лампа, продажи которой Philips начинает в ближайшее время. Лампа должна объединить в себе все лучшие характеристики первых двух. |
На первый взгляд, непонятно, каким образом эти желто-оранжевые лампы могут излучать теплый белый свет с цветовой температурой 2700 K, подобный свету типичных бытовых ламп накаливания. Но все объясняется очень просто. Такой цвет обусловлен внутренним покрытием поверхности пластиковых элементов колбы, на которые нанесен удаленный люминофор, который, собственно, и определяет ключевые характеристики лампы. Люминофор преобразует свет высокоэффективных синих светодиодов в теплый белый свет, равномерно засвечивая всю поверхность колбы.
Технология удаленного люминофора ChromaLit компании Intematix коммерчески доступна во множестве форм и размеров (Рисунок 2). Разработчики могут использовать эту технологию, независимо от конструкции, которую они хотят реализовать.
 |
|
| Рисунок 2. | Технология удаленного люминофора может использоваться при создании различных ламп, от привычных миньонов до ламп квадратной, круглой, эллиптической или любой другой формы. |
Лампа состоит из трех секций по шесть синих светодиодов в каждой. Светодиоды установлены на платах, и с помощью пластмассовой рамки и винта закреплены на теплоотводе (Рисунок 3). Между платой и теплоотводом зажат кусочек теплопроводящей прокладки.
 |
|
| Рисунок 3. | Лампа состоит из трех секций по шесть синих светодиодов в каждой. |
Недавно компания Cree представила светодиод XLamp XT-E Royal Blue (Рисунок 4) – высокоэффективный источник ярко синего света, разработанный специально для конструкций с удаленным люминофором [1]. По словам компании, этот светодиод устанавливает новый стандарт эффективности и светоотдачи для ярко голубых светодиодов. В сравнении со стандартным светодиодом XLamp XP-E Royal Blue, эффективность XT-E Royal Blue повышена на 20%. Минимальная интенсивность излучаемого им потока составляет 475 или 500 мВт при токе 350 мА и при достаточно высокой, но реалистичной, температуре перехода 85 °C.
 |
|
| Рисунок 4. | Светодиод XLamp XT-E Royal Blue был разработан специально для использования в конструкциях с удаленным люминофором. |
Электроника ламп
Все платы светодиодных модулей снабжены разъемами, что обеспечивает бóльшую надежность конструкции, чем обычная пайка. Провода от модулей проходят через середину теплоотовода к разъемам, установленным на небольшой печатной плате электронного драйвера (Рисунок 5). Лампа AmbientLED рассчитана на работу со стандартными схемами диммеров, поэтому простейшей схемы AC/DC преобразователя для нее недостаточно.
 |
|
| Рисунок 5. | С одной стороны печатной платы (вверху) установлены конденсаторы, катушки индуктивности и мощные резисторы, на которые подается входное переменное напряжение 120 В. На противоположной стороне (внизу) расположена микросхема драйвера. |
С одной стороны печатной платы установлены конденсаторы, катушки индуктивности и мощные резисторы. На противоположной стороне расположена микросхема драйвера, чип резисторы, конденсаторы и прочие элементы, выполняющие функции цифрового управления светодиодами. Симисторный регулятор (диммер) преобразует переменное напряжение сети 60 Гц в ШИМ сигнал, управляющий средним временем включения светодиодов. Частота переключения достаточно высока для того, чтобы человеческий глаз не замечал никакого мерцания, даже при максимальном диммировании лампы.
В лампе используется диммер, управляемый контроллером CY8CLED EZ-Color, выпускаемым компанией Cypress Semiconductor. Семейство микросхем EZ-Color было разработано для создания мощных и гибких решений на основе светодиодов высокой яркости, требующих интеллектуального управления яркостью свечения. Сочетающие программируемую систему-на-кристалле (Programmable System-on-Chip – PSoC) со специальной технологией точной модуляции сигнала PrISM (precise illumination signal modulation), микросхемы предоставляют полностью настраиваемую платформу для реализации комплексных решений освещения.
Семейство EZ-Color может независимо управлять несколькими каналами светодиодов, позволяя обменивать количество каналов на разрешающую способность. Так, при разрешении диммирования 32 бита к контроллеру CY8CLED16 можно подключить 4 канала светодиодов, а при разрешении 8 бит – 16 каналов. Подобная гибкость дает разработчикам драйверов и программного обеспечения для SoC возможность значительно сократить время и затраты на конструирование, стабилизировать цвет свечения лампы в диапазоне рабочих температур и компенсировать технологический разброс параметров светодиодов и оптических элементов.
Еще не все
Хотя сегодняшний успех AmbientLED бесспорен, вряд ли это будет последним словом в замене ламп накаливания. Cree и General Electric представили светодиодные ретрофитные лампы, которые, как ожидается, скоро тоже получат одобрение Министерства энергетики США. Широкий выбор и доступность любых компонентов светодиодных ламп теперь позволяют практически любому человеку попробовать свои силы в изобретении новой лампочки.
Ссылки
