Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной лампочки

Освещаем наш дом, дачу, предметы интерьера

Хотите ли вы поменять часто используемые лампы на светодиодные?

Конечно!
117
69%
Нет!
3
2%
Если цена устроит, то да
50
29%
В сомнениях, мало про них знаю
0
Нет ответов.
 
Всего голосов : 170

Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной лампочки

Сообщение pip » 23 окт 2010, 21:58

Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной лампочки накаливания


Задались идеей создать эквивалент 100-ваттной лампы накаливания, с минимумом изменений светового потока и температуры цвета, а также диаграммы излучения.
Цв. температура возможно будет немного изменена в большую сторону для улучшения восприятия.

Для начала были закуплены теплые светодиоды 3HPD-3 (спасибо Kulibinu!) и микросхемы HV9910 (лучше HV9961,но их не было)

Сначала, конечно, экспресс-тест светодиодов.

По даташиту, номинальный ток, при котором их можно юзать,не боясь особого перегрева, около 500 мА. При их заявленных почти максимальных 700 слишком падает КПД, а при 350- маловата отдача (хотя lm/w,то бишь КПД при этом,хоть обавляй). При 500мА, начиная с 50 и до 80 градусов С производитель рекомендует снижать ток линейно до 0.
Что ж, так и сделаем. Итак,выбираем макс.ток 0,5А.

Смотрим,как они себя ведут на разных токах.

Соединяем их последовательно на радиаторе, через термопасту, выводы на термоскотч. Удобно, что их металлическое дно изолировано от выводов, т.е. в дальнейшем их можно просто сажать через термоклей без изоляции.

Изображение
Изображение

Катод там, где дырочка в металле рядом с выводом.

Изображение

Пробивное напряжение не известно, но хочется верить, что достаточное.

Погрешность измерения напряжения на нашем источнике не более +-0,1V и тока не более 0,01А. В сети было 215VAC
Источник питания в режим источника тока, и смотрим.


1) 9 шт 3HPD-3 при потреблении 0,24А и напряжении 26V равны визуально 100W лампе накаливания (интегральный поток)
Потребляемая мощность 6,25W. При этом стоимость излучателей составляет для данного случая 110*9=990 RUR
(фото нет)

2) 6 шт 3HPD-3 при потреблении 0,4А и напряжении 18,5V равны визуально 100W лампе накаливания (интегральный поток)
Потребляемая мощность 7,4W. Стоимость 110*6=660 RUR, что гораздо выгоднее, при увеличение потребления примерно на 1W


Изображение
Изображение
Изображение


Для справки, выход 100W лампы накаливания по разным источникам составляет 1100...1600 lm, в среднем указывается 1200-1300.

Теперь передуваем ее, просто смотрим, что матрица может.

3) 9 шт 3HPD-3 при потреблении 0,5А и напряжении 28,5V по излучению визуально больше 100W лампы, и перекачивают 100W+60W лампы, расположенные рядом.
Потребляемая мощность 14,25W.

Изображение
Изображение

И самый яркий режим:

4) 9 шт 3HPD-3 при потреблении 0,7А и напряжении 30,2V по излучению много больше 100W лампы, ощущение, как от 200-300W лампы.
Потребляемая мощность 21,14W.

Изображение
Изображение
Изображение

Снималось на PDA, поэтому качество и выдержка ненормируема,но чисто в сравнении оценить можно.
При разгоне радиатор без обдува начинал перегреваться выше 50С.


В практическом плане нас интересуют первые 2 варианта- визуальный эквивалент 100-ки, особенно 2- где 6 шт.
В тесте возможна неточность - лампа излучает в пространство (почти 4пи), LED в полупространство (2пи), при этом, если поток LEDов весь доходит до стола,
то поток лампы частично увязает в белом отражателе, на вскидку процентов 30% остается там. Поэтому добавим к нашим 7,4W эти % и получаем примерно 10W
-это та мощность,которую мы должны подвести к LEDам, и это соответствует току в 0,5А. Как ни крути, опять к этому значению приходим.

Т. е. наша лампа должна иметь регулировку тока до 0,5А полюбому, больше- перегрев и спад кпд от тока.

Кстати ВАХ не соответствует приведенной в даташите.
Вот перемерянный вариант (температура 17С,холодно,блин):

Изображение

Итого,что мы имеем- 6 шт 3HPD-3 при токе 0,5А и напряжении 20V (10W) при наших условиях = 100W лампе. Температура цвета немного отличается.
У обычной лампы цвет руки более красноватый, у LEDов (3000К) чуть отдает синевой и желто-зеленым. Проводили эксперименты с добавлением всего 1 (!) синего широкоугольного и 1 красного широкоугольного светодиода- результат намного лучше, особенно с синим- им одним можно эквивалентно регулировать температуру цвета в больших пределах!
Позже подберем оптимальное соотношение и ток. При такой яркости хочется температуры немножечко повыше- глаз привык. Фоток нет, т.к. баланс белого только авто, как фотик будет,так сразу сделаем.


Теперь драйвер и почему HV.
Просто понравилась гибкостью, доступностью и простотой. Есть и получше,конечно, но много не выиграем. Все равно дорабатывать по температуре и пр.
Собран разляпистый макет,чтобы удобно было паять:

Изображение
Изображение

Требования к драйверу:
- долговременная надежность и работа с хорошим запасом по параметрам
- регулировка тока по профилю из даташита от температуры до 0 при перегреве
- софт-старт
- сетевой фильтр от PWM-помех (AC noise filter)
- PFC с коэффициентом не ниже 0,8
- отсутствие выбросов тока через LEDы при отмыкании и замыкании их на любом токе
- отсутствие бросков тока в сети при включении
- опциональная регулировка яркости
- полная защита на терморазмыкание при перегреве выше 80С
Рассматривается также возможность гидроизоляции IP высших классов для сырых помещений (ванная и пр.)

Требования к светодиодам:
- надежность, ясно дело
- малая деградация яркости и цветовой температуры
- запас по плотности тока
- хорошая электроизоляция теплоотвода от выводов кристалла
- в случае выхода из строя светодиода он должен обходиться и лампа должна работать (наподобие дешевого шунта NUD4700 http://www.promelec.ru/pdf/NUD4700-D.pdf)

Как все будет смоделировано и оттестировано в железе во всех критических режимах, выложим схему и плату.

Тест драйвера показал следующее.
При 60V на входе спокойно дерхит кз и хх вопреки рекомендациям, посмотрим,что будет при 320V ))
Транзюк STP6NK60ZFP (удобный, изолированный) почти не греется на вых. токах до 1А.
Главный индуктор должен содержать провод как можно большей толщины, желательно ок. 0,4-0,5 мм диам., т.к. при такой малой потребляемой мощности лампой каждый потерянный ватт нежелателен.
Для приемлимого уровня пилообразных 60 kHz пульсаций тока через светодиоды индуктивность в 1mH достаточна, и желательна в 2mH.

Тестовая нагрузка из последовательных диодных мостов RS207 с ВАХ, примерно как у гирлянды LEDов:

Изображение

Хотя эту штуку можно собрать на 1 полевике, резисторе и стабилитроне (резистор- GS, stab- DG), но было уже готовое.

Схема имитатора обрыва нагрузки и тест-схема на наличие выбросов тока:

Изображение
Изображение

Переменный резистор выставляется на минимальное тление обязательно сверхьяркого зеленого индикаторного LEDа при нужном токе,который хотим испытать, и далее замыкать и отмыкать нагрузку. Глаз видит импульсы тока превышения на 10 нано(!)секунд, лично пробовали!
Все это вкл. последовательно при тестинге.

Продолжение следует...

За это сообщение автора pip поблагодарили: 4
0Hz_DC_only (23 фев 2012, 04:40) • nck (13 ноя 2013, 12:13) • voxy (30 мар 2012, 18:08) • Михаил MAK (03 май 2014, 16:07)
Аватар пользователя
pip
Фонарик
Фонарик
 
Сообщений: 25
Зарегистрирован: 09 окт 2010, 19:01
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 6 раз.

Re: Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной ламп

Сообщение kulibin » 24 окт 2010, 01:08

Это я называю "фундаментальный подход" xxclap
По поводу ВАХ - она снималась больше полутора лет назад, с тех пор технология и качество кристаллов несколько изменились, в частности, уменьшилось падение напряжения и несколько увеличился диаметр проводников к кристаллу. Но поскольку это не ухудшает параметров, руки переделать pdf не дошли. Автору предлагаю следующее. Поскольку времени на подобные тесты у меня катастрофически не хватает, а подход я вижу действительно серьезный, просьба погонять диоды по подобной методе, постепенно наращивая ток вплоть до перегорания. Взамен бесплатно приложу 9 шт 3HPD3 в следующем заказе, если он будет :) Либо могу выслать 9 штук, раз уж на такой цифре остановились. Гонять лучше сразу матрицу из этих 9 штук, чтобы была определенная репрезентативность результатов.
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 18136
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 45 раз.
Поблагодарили: 871 раз.

Re: Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной ламп

Сообщение pip » 24 окт 2010, 02:14

Нужно довести до кондиции матрицу или 1 диод? 1 я могу пожертвовать во благо) на матрице мы остановились из 6 шт. Если гонять ее вовсю, то скорее всего будет след. заказ.
Аватар пользователя
pip
Фонарик
Фонарик
 
Сообщений: 25
Зарегистрирован: 09 окт 2010, 19:01
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 6 раз.

Re: Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной ламп

Сообщение kulibin » 24 окт 2010, 10:05

По хорошему надо матрицу. Один диод я гонял. Здесь мне интересно узнать , скажем так, неравномерность технологического процесса. То есть если при определенном значении тока диоды начнут давать дуба - интересно, сколько их выйдет из строя одновременно. По идее, чем больше - тем лучше - это будет означать идентичность конструктивных параметров . Гореть нигде не горит, да и попробовать можно на 3HPB - их не так жалко, а технология та же, только кристалл меньше. :)
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 18136
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 45 раз.
Поблагодарили: 871 раз.

Re: Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной ламп

Сообщение pip » 24 окт 2010, 16:42

Ну вот, допустим, подадим на матрицу повышенный ток, сгорит 1- вся перестанет светить. И вывод- сгорел всего 1). Надо что-то другое придумать- запитать множество независимо- на каждый по своему источнику тока, засинхронизированных от одного общего. Это я могу устроить. Если посрочнее надо - то лучше выслать тогда, т.к. хочется сначала эти до готового образца довести.
Аватар пользователя
pip
Фонарик
Фонарик
 
Сообщений: 25
Зарегистрирован: 09 окт 2010, 19:01
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 6 раз.

Re: Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной ламп

Сообщение kulibin » 24 окт 2010, 16:58

Да ничего срочного. Я бы сказал - в чисто познавательных целях. Зная максимум, на котором мрут диоды, выясним перегрузочную способность и возможность столь любимого россиянами разгона :)
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 18136
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 45 раз.
Поблагодарили: 871 раз.

Re: Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной ламп

Сообщение pip » 24 окт 2010, 23:32

Это можно устроить, и общую светимость оценить, и ток. Только люмены померять нечем, есть правда калиброванные фотоприемники на ик-диапазон, но думаю, это не то.
Аватар пользователя
pip
Фонарик
Фонарик
 
Сообщений: 25
Зарегистрирован: 09 окт 2010, 19:01
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 6 раз.

Re: Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной ламп

Сообщение kulibin » 25 окт 2010, 00:19

Общая светимость не так важна. Куда важнее стойкость к перепадам и максимальный безопасный ток. Производитель обычно осторожничает, к тому же не всегда удосуживается известить об изменении параметров.
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 18136
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 45 раз.
Поблагодарили: 871 раз.

Re: Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной ламп

Сообщение pip » 21 ноя 2010, 02:11

Ну вот и дошли, наконец, до второй части.

Решили сделать 2 варианта- 1 на люстры, с боковым светом, 2 для локального освещения с направленным светом. К чему приводит несоответствие этого, будет показано ниже.

Делаем для начала вариант на люстру и протестим его в закрытом плафоне.
Берем Al лист, толщиной 1 (мало, но что есть) и гнем его как на картинке.

Вариант 1

Изображение

Вариант 2, перегнутый, о чем потом пожалели

Изображение
Изображение

Сверлим по 2 отв. рядом с местом, где будет приклеян диод, для его выводов, и соединяем внутри последовательно. Соединяем 6 шт, получаем ежик

Изображение
Изображение

Как и предполагалось, при вставке в непрозрачный плафон этого чуда светимость уменьшилась %-ов на 30. Сверху и снизу эквивалента лампочки света чуть меньше, это не видно на фото, зато хорошо видно, если вынуть лампу из плафона (фотик слепит сразу).
На фотках это видно в виде более равномерного пятна. Сразу скажу- у фотика PDA высокая чувствительность к ик-диапазону - проверяли, видит лазер с длиной волны более 1 мкм, там, где не видит глаз, поэтому собирает всю грязь с ик, что дает небольшую прибавку яркости обычной лампы на фото.

Итак, тест. 100W лампа слева.

Изображение
Изображение
Изображение

Теперь на глаз обычная лампа светит чуть ярче, чем 6 LEDов с боковым светом при 0,5 А. PDA зачем-то загнал спектр LEDов в зелень- наверное, отбалансобелился по лампе, там красного больше.

0,6А

Изображение
Изображение

и почти выравниваются при 0,7А.

Изображение
Изображение

Теперь что будет, если добавить еще 1 LED снизу при 0,5А.

Нижний LED светит вниз:

Изображение

вверх:

Изображение
Изображение

Вот теперь яркости выравниваются и имеем характерный отблеск.

Сравнение сотки с 20W теплой КЛЛ-кой

Изображение

Клл более теплый спектр дает, чем лампа. Яркость примерно одинакова. Потребление от сети 17W RMS.

Вот к чему приводит несоответствие углов излучения. С другой стороны ничего страшного, т. к. если сделать всенаправленный вариант, можно будет полностью заменить лампу накаливания.
Хотя для чисто раб. стола боковая лампа светит приятно, только у полностью 1-стороннего варианта излучения яркость все-таки побольше. Ну а в люсторном варианте требует проверки на натуре. Сделать универсальную, видимо, не получится - слишком много люмен теряется в плафоне и слишком сдавлены по нагреву.

Вывод- для локального освещения на LEDах для точных работ (например, с 0402 и менее, как у нас) нужно делать излучение с 1 плоскости, чтобы меньше были потери, и с хорошим углом рассеяния.

Направленный вариант светильника мы уже ранее опробовали, и он показал себя с хорошей стороны, но теплоотвод, даже такой большой, прямоугольный, от 92-мм кулера, без обува не справляется- при 6 LEDах и 0,5A (7,4W) он нагревается и стремится к критической точке в 50 С,что не есть гут.
Но о при 9 LEDах и 0,24A (6,25W) температура в районе 40С, хотя разница то- всего ватт).На таких малых мощностях заметно все.

Пробовали и такое:

Изображение

8 шт на разных токах. Пассивного охлаждения из-за частых ребер не хватает. 250mA 23,5V (~6W) до 42С, 500mA 25,7V (~13W)- 58С. Хотя сотка с ней, конечно, не сравнится. Особенно классно ее было включать на 1,5А - все залито светом, как сварка.


Сегодня вечером обнаружил в раковине вот это

Изображение

Ничего не напоминает? Посадочное место как раз на 6 кристаллов))) + направленность)))

Тестовый вариант на драйвере HV9910 в настольной лампе. Везде используются теплые 3HPD-3. Регулировка тока до 500 mA.

Изображение
Изображение

Термодатчик - транзюк BD136 в TO-126:

Изображение

Минимальная яркость:

Изображение

Максимальная (0,5А), фотик не выдержал баланс белого:

Изображение

А тут примерно выдержал, так все выглядит на самом деле:

Изображение

Синий цвет выглядит по-другому со светодиодными лампами - он как бы более выражен.
Моя лаборатория:

Изображение

Греется эта лампа, прилично, но светит хорошо. Использую сейчас как настольную.

Теперь нужно разобраться с охлаждением, прежде чем приступать к изготовлению любого из светильников, т.к. температура при 6 LEDах и 0,5А (7,4W total) после прогонки на таком каркасе ок. 60С. Кулеры сразу отметаются как ненадежный, жручий и пыленезащищенный вариант. В принципе, его можно соединить последовательно с LEDами через шунт.
Можно использовать повышенное кол-во LEDов, при меньшем токе. У люстры и у локалки несложно добиться большего количества люмен, нужно только решить проблемы с охлаждением. И так и сделаем, но не выше 500mA на диод, чтобы не так часто гонять его по термопрофилю. Самая хохма будет для такой лампы в летнююю вечернюю жару на кухне, когда начнут что-то жарить на нескольких комфорках и закроют дверь, чтобы кот не зашел). Я думаю, +80 и более обеспечено. Что делать? Отключать - не вариант, обдув - бесполезен, остается только светить при пониженном токе, а вот будут ли они светить при такой температуре и что произойдет? Это мы и проверим ниже.

Теперь про драйвер.
Драйвер обкатывался при разных температурах вплоть до экстремальных - прямой нагрев паяльником всех активных элементов при работе от сети и на нагрузку на светодиоды. Результат перекрыл все ожидания - не только не было сбоев, но даже электрические параметры не сдвинулись.
Также в драйвере решено было отказаться от удвоения тока и поставить плавную регулировку.

Также смотрим, что удалось реализовать.

Требования к драйверу:
- долговременная надежность и работа с хорошим запасом по параметрам (1-е проверяется, 2-е есть)
- регулировка тока по профилю из даташита от температуры до 0 при перегреве (есть)
- софт-старт (есть)
- сетевой фильтр от PWM-помех (AC noise filter) (есть)
- PFC с коэффициентом не ниже 0,8 (есть)
- отсутствие выбросов тока через LEDы при отмыкании и замыкании их на любом токе (есть)
- отсутствие бросков тока в сети при включении и искрении (есть)
- опциональная регулировка яркости (есть)
- полная защита на терморазмыкание при перегреве выше 80С (есть)

В настоящий момент ищутся косяки и что могли пропустить при тестировании.

Схема драйвера в формате OrCad10.5+ симуляции в MicroCap9 http://www.onlinedisk.ru/file/556118/, дубликат http://narod.ru/disk/67936001/LedLamp.rar.html, печатная плата в процессе разводки и обязательно выложится.

Изображение

Выходной сбрасывающий диод нужен не менее 3-амперного (типа HER308, а лучше мощный SMD), с 1-амперной версией греется жуть и яркость ступенчато регулируется. От сети транзюк еле теплый до 500 mA.



Для пробы собрали 3 мини-фонарика на драйвере zxsc300 и 3HPD-3 при токе через диод 100мА, 2 из них показаны. Запитка - 1 аккум. или батарейка ААА или АА. Работают до просадки в 0,8V. Яркость меняется линейно от напряжения.
Изображение
Изображение
Изображение
Изображение
Изображение
Изображение
баланс белого запарил...
Изображение

Яркость одинакова,но один немного радужит из-за оптики- слишком короткий отражатель. Светят ярко, днем в светлой комнате луч на стене видно, ночью лупит метров на 20 при хорошей засветке под ногами.
Замечено, что теплый белый на улице на почве светит ярче, чем холодный, зато холодный выглядит ярче. Но все-таки больше нравится чистый белый как самый универсальный.
Мечта сделать ярчайший бластер на нескольких Li-po с микросхемой up-down конвертора и матрицей из многих 3W белых светиков и схемой контроля заряда от сети/USB.

Декоративная светодиодная лампа для подсветки потолка. 30 кластеров по 4 холодных белых маломощных и 1 оранжевому:

Изображение
Изображение
Изображение

Выдержка настроена так, как видит наш глаз:

Изображение
Изображение

просто так:

Изображение

Шутки ради сверка с обычной лампой 100W:

Изображение

наша:

Изображение



Тест светиков.

Сверили в темноте теплые 3HPD-1 и 3HPD-3. При почти одинаковом токе
3HPD-1 49,6 mA 2,71V (0.134W)
3HPD-3 50,2 mA 2,66V (0.134W)
при одинаковой мощности последний светит на 15-20% визуально ярче.



Снимали спектр светиков через дифракционную решетку.
Интересно, что у белого светика явно видно расширение спектра в фиолетовую облать, чем у такого же, но со снятым люминофором.

Изображение
Изображение
то же, увеличено:
Изображение

Виден пичок от синего и небольшой провал в сине-зеленой области.
Спектр ртутной домашней КЛЛ:

Изображение
Изображение

Явно виден сильно выраженный опасный игольчатый спектр. Цветопередача никакая, глаза быстро устают. Вообще, составляли недостатки КЛЛлок, и пока эти недостатки не преодолят, переходить на энергосберегающие лампы крайне нежелательно.

- опасный игольчатый спектр для глаза,не являющийся спектром тела каления
- нижайший срок службы большей части ламп, низкая надежность
- опасность при случайном разбивании (в комнате при разбивании увеличивается количество ртути в 160 раз сверх нормы!), ртуть очень опасна!
- достаточно высокая цена на более-менее качественные лампы
- ОЧЕНЬ боятся перегрева и переохлаждения! В закрытых плафонах использовать нельзя!

Мне они сразу не понравились. Хорошо, я проскочил этот период.

А вот ночной город через дифрактор:
Изображение

Особенно интересен спектр оранжевых натриевых ламп ДНАТ - виден почти весь спектр, от синего до красного! Только провалы неравномерные, это далеко не игольчатый спектр, он намного глаже и приятнее старых холодно-белых ртутных ламп.
Сейчас какие-то новые выпускают - спектр почти идеальный,смотрел, как от накала, со слабо выраженными подьемами, и цвет - чистый белый, просто изумительный! Чую, тоже ртутные, только особые, как-нибудь обгуглю их.

А вот спектр от монитора LCD с ламповой подсветкой:

Изображение

Не очень качественно, но суть ухватить можно - там куча линий, спектр сильно линейчатый, ставишь чистую синюю, зеленую и красную заливку на зкран и получаешь фиолетовый+синий+ зеленый кол, от зеленого синий+зеленый+ оранжевый, от красного красный+оранжевый. Вот такие у нас мониторы.
Смотрели LCD монитор с LED-подсветкой - там вообще, чистая белая заливка - как от обычного белого светодиода, другие имеют весь видимый спектр с преобладанием выбранного цвета. Это фильтры TN-матрицы так фильтруют, что добротность такая низкая. До лазерных мониторов им далеко, чистота цвета не очень, т. к. хватают всю соседнюю грязь, и на RGB-диаграмме точки цвета из-за этого сьезжаются внутрь к белому тем больше, чем меньше добротность этих фильтров или шире спектр излучателей.
При заливке и сброшенных настройках сравнивали мониторы с газо-ламповой и LED подсветкой - разительное отличие цветов! У газо-ламповой он кажется чище - видимо, из-за более узкого спектра излучения, а у LED, как бы сказать, сочнее. У CRT (он же ЭЛТ) такая же история, как и у LED подсветки. И все-таки я за LED.



Теперь вольт-амперные и ватт-амперные (опто) характеристики светиков серии 3HPD.
Подопытные (слева направо):
3HPD-3_1 (1 образец), 3HPD-1, 3HPD-3_2 (2 образец),

Изображение

По ватт-амперным проведено оценочное испытание, т.к.фотоприемник не калиброван на такие частоты излучения и снято с целью найти зависимость между током и мощностью LEDа и его люменностью. + ко всему в зависимости от температуры.
Были выбраны дискретные значения температуры:
-35С (имитация приполярной зимы),
+25С (типа идеальное охлаждение в комнате),
+50С (критическая точка, рекомендованная производителем),
+80С (должен настать пипец светодиоду или полупипец, как повезет, но явно не рабочая температура)
Диапазон тока выбран до 2А включительно, напряжение на LEDе до 4.5V. Дальше он отключается (работает протектор).
Т.е. на абсолютные цифры оптических ваттов обращать внимания нельзя, только на ход кривой.


VAC (Зеленый график)+Popt (красный)+Rdyn (синий)

3HPD-1

-35С
Изображение

+25С
Изображение

+50С
Изображение

+80С
Изображение




3HPD-3_1

-35С
Изображение

+25С
Изображение

+50С
Изображение

+80С
Изображение





3HPD-3_2
-35С
Изображение

+25С
Изображение

+50С
Изображение

+80С
Изображение


Явно видно, как гнется график светимости от температуры - т.е. все люмены - жутко расплывчатое понятие. Причем производители меряют его от тока, а не от электрической мощности. Разница все-таки есть.




dPopt/dI 3HPD-1

-35С
Изображение

+25С
Изображение

+50С
Изображение

+80С
Изображение



dPopt/dI 3HPD-3_2

-35С
Изображение

+25С
Изображение

+50С
Изображение

+80С
Изображение

Аж мельтешит в глазах.
Архив фоток для более удобного сравнения http://www.onlinedisk.ru/file/556240/, дубликат http://narod.ru/disk/75080001/test_LED.rar.html.


Далее эквивалентные люмен-ваттные и люмен-амперные характеристики, построенные на основе снятого потока данных.
Зависимости оптической мощности (относительной) от электрической при разных температурах:

Изображение


Зависимости оптической мощности (относительной) от тока при разных температурах:

Изображение


Нелинейность опто-электрических характеристик явно видна. Как хорошо они себя ведут при минусовой температуре и как плохо при перегреве! Удивительно, что при издевательстве никто не пострадал.
Из графиков, при наваливании тока и перегреве свыше 50С точка отпоперегиба однушки примерно равна 1А, а трешки- 1.2А, т. е. до этого тока их можно гонять без ущерба сильного спада люменности (кпд).
Критический ток разрушения 3HPD-3 оказался равным примерно 2,5А . При перетоке сгорели тонкие позолоченные проводнички. Причем сам кристалл остался целый и как ни в чем не бывало светился при подпаивании проволочки.

Яичница 3HPD-3 с люминофором

Изображение
Изображение

Повандалили дальше, удалив с него люминофор, остался голый синий кристалл.

Изображение


Как красиво расположены напыленные токовые дорожки! Все сделано ради уравнивания плотности тока по кристаллу. Одноко эта хрень держит завидные 2А!
Синий прикольно светится под микроскопом- кристалл сияет по всему обьему и видны чуть темные и светлые участки, где плотность тока неодинакова. Если 1 ветвь дорожек перерезать, то весь кристалл охватывает градиент от полного свечения, где дорожки целы, и до полной темноты на краю, куда ток не доходит.
Причем визуальная яркость этого кристалла примерно равнялась такому же кристаллу, но с люминофором.

Обнаружены недостатки крепления светодиодов- линза слетает при малейшем зацеплении за нее. Лечится или ее удалением, что приподнимает световой поток,но убирает защиту от тыкающих все рук, или приклеиванием прозрачным момент-гелем.


Случайно на нашем осце обнаружил котировки акций производства ламп накаливания)

Изображение



На закваску, прикид выхода 3HPD.

Ранее здесь svetodiodnii-potolochnii-svetilnik-t234-15.html я приводил краткий расчет характеристик 1 и 3-ваттной версии 3HP.

Было вытащено из даташитов следующее:

"3HPD-1 100lm 350ma 3v3 - 1.16w - 86lm/w@1.16w 100RUR@1 pcs or 87RUR@10+ pcs
3HPD-3 125lm 350ma 3v3 - 1.16w - 108lm/w@1.16w 130RUR@1 pcs or 110RUR@10+ pcs
(195lm 700ma 3v4 - 2.38w - 82lm/w@2.38w)

считалось из даташитов с усреднением

108/86 lm/w=1.256 110RUR/87RUR=1.264 что вполне взаимозаменяемо по цене"

Чет не верю я этим даташитам, пока сам не проверишь- не поймешь. Сколько раз в них ошибки находили! Здесь сомнения по поводу светимости.
Но да ладно, измерения наверняка сложны из-за куч погрешностей. Но не суть, ладно, примем светимость в даташите за реальную.

Уточняем результаты при 25С, уже перемерянные.

Заявлено в среднем 125lm@350mA. При таком токе среднее падение напряжения составляет:
по старому моему измерянному графику при 17С 3,01V - это 1,05W. Т.е. имеем 119 lm/W@1.05W
по новым при 25С 3,2V@350mA - это 1,12W - 112 lm/W@1.12W
Ну короче, в пределах погрешностей все сходится, учитывая нелинейности от тока.

На 500mA светимость по даташиту составляет 0,8 от светимости на 700mA - т.е. это 195lm*0,8=156lm, а по нашим графикам в excel'е W/I это 0,77, если цифру 30 принять за единицу, и это 150lm, в принципе попали, на уровне погрешности.
У 6 светодиодов 3HPD-3 при 500mA разброс составил 3,06...3,35V (возможна погрешность, мерялось наскорую), то есть разброс ссоставляет 98...90 lm/W соотв. при фиксированном ТОКЕ, а не МОЩНОСТИ.
По новым графикам при 25С 3,35V@500mA - это 1,68W - 90 lm/W@1,68W - вот с такой цифрой и будем в лампах оперировать.

Для 700 mA заявлено 195lm. Смотрим на графиках падение- ок. 3,52V -- 2,46W -- 79 lm/W@2.46W (в даташите - 82lm/w@2.38w - хорошее совпадение)

Ну и т.д.
Теперь можно легко расчитать светимость на любом токе или мощности с хорошей точностью, зная опорную светимость в точке, найдя из графика W/I или W/W нужную точку.
Однако, если брать реперную точку 350 mA и потом 700 mA, то результаты не сходятся, где-то косяк, перегиб характеристик у нас или в даташите не правильный. Хотя в даташите линия толстая и грубая, и снятая по 3 точкам, поэтому определить по ней что-то сложно.


Леонид и Алексей.

Продолжение следует...

За это сообщение автора pip поблагодарили: 2
0Hz_DC_only (23 фев 2012, 04:40) • Гаврик (10 апр 2013, 19:06)
Аватар пользователя
pip
Фонарик
Фонарик
 
Сообщений: 25
Зарегистрирован: 09 окт 2010, 19:01
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 6 раз.

Re: Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной ламп

Сообщение изобретатель » 21 ноя 2010, 02:36

Респект за терпеливое детальное исследование , когда начинал тоже таблички делал , правда не такие красивые :):) Насчет люмен - да все производители склонны к завышению , насчет ДРЛ и ДНАТ - ужасные пульсации , что характерно и для КЛЛ :)
Нет ничего невозможного, если хорошо подумать
http://led-str.ru
Аватар пользователя
изобретатель
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 8015
Зарегистрирован: 01 сен 2010, 10:36
Откуда: Стерлитамак
Благодарил (а): 92 раз.
Поблагодарили: 411 раз.

Re: Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной ламп

Сообщение kulibin » 21 ноя 2010, 04:05

Очередной респект. Меня и то на такое детальное исследование не хватило :) Как результат - пишем мне в личку имя пользователя в магазине и получаем постоянную скидку 10% на весь ассортимент в дополнение к скидкам на количество. По поводу круговой лампы - рекомендую попробовать мой вариант с изготовлением из трубок http://ledway.ru/osveshenie-kvartiri-svetodiodami-t26-360.html#p6742 . На практике после тестирования я добавил еще по одному светодиоду на каждую трубку, и визуально получил эквивалент 150 Вт лампы накаливания - специально повесил рядом и сравнил. Охлаждение осталось в норме - трубки греются максимум до 50 градусов. Учитывая, что диоды сидят напрямую на трубке без платы - разность максимум 20 градусов, то есть 70-75 на кристалле. Вполне рабочая температура. Надежда на конвекцию по трубкам полностью оправдалась - в положении на боку лампа греется не в пример сильнее. Насчет крепления линз - они крепятся только за счет силы трения поликарбоната о силикон, это сделано специально для облегчения позиционирования при сборке ламп. При ручном монтаже сложно соблюсти микронную точность при пайке. В итоге после установки оптики и притягивания ее фланцем раздается характерный легкий хруст, говорящий о двух вещах : 1. Оптика надежно прижала плату к радиатору. 2. Слава богу, что защитный колпачок на диоде не закреплен жестко :)
Насчет нюансов в даташите - доработаем даташит по вашим исследованиям - это сейчас самое свежее, что есть. Кстати, я для сведения добавил даташит на кристалл непосредственно от Epistar - http://led22.ru/pdf/epistar-venus.pdf. Вроде, свежий относительно. Правда, это на синий ~440 нМ, но в 3HPD аналогичный, только длина волны и, соответственно, световая мощность другие.
Чуть позже добьюсь от производителя внятного ответа - какой точно стоит - пока секретничают. А может, еще сами толком не остановились на конкретной модели. Я заметил, что от партии к партии размер кристалла слегка погуливает. В пределах микрон, но глаз уже наметанный - замечаю :)
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 18136
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 45 раз.
Поблагодарили: 871 раз.

Re: Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной ламп

Сообщение 016 » 21 ноя 2010, 04:11

таки исследование! молодцом!!!
www.eot.su - виртуальный клуб «Суть времени»
vprirode.ru - Энергосберегающая квартирная вентиляция УВРК-50. Сургут
Аватар пользователя
016
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 1744
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 16:19
Откуда: сургут
Благодарил (а): 2 раз.
Поблагодарили: 8 раз.

Re: Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной ламп

Сообщение изобретатель » 22 ноя 2010, 12:29

Леонид и Алексей , есть маленькая просьба : провести процентный анализ спектральных составляющих белых светодиодов , холодных и теплых , интересно наличие
450Нм и 660Нм с точки зрения применения для подсветки растений , это будет интересно многим :):)
Нет ничего невозможного, если хорошо подумать
http://led-str.ru
Аватар пользователя
изобретатель
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 8015
Зарегистрирован: 01 сен 2010, 10:36
Откуда: Стерлитамак
Благодарил (а): 92 раз.
Поблагодарили: 411 раз.

Re: Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной ламп

Сообщение ilkose » 22 ноя 2010, 16:19

Насчет крепления линз, уже 6 штук приклеивал, от растворителя или давления оптики крепление слетает
Аватар пользователя
ilkose
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 2144
Зарегистрирован: 27 дек 2009, 22:37
Откуда: Новоалтайск
Благодарил (а): 46 раз.
Поблагодарили: 85 раз.

Re: Лампа из LEDникового периода или замена 100-ваттной ламп

Сообщение 016 » 24 ноя 2010, 00:30

10 и 100 кратные фоты 3НР
простите за нерезкость - руки дрожат :)
Вложения
10.jpg
10
100.JPG
100
www.eot.su - виртуальный клуб «Суть времени»
vprirode.ru - Энергосберегающая квартирная вентиляция УВРК-50. Сургут
Аватар пользователя
016
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 1744
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 16:19
Откуда: сургут
Благодарил (а): 2 раз.
Поблагодарили: 8 раз.

След.

Вернуться в Светодиоды в быту

Кто сейчас на форуме

Зарегистрированные пользователи: большой, adapter, adii, alex_qwerty, Alexa [Bot], andrey22led, arturik04, Baikal, Bavarec, Bing [Bot], Brumor, BVlad, сергей315, comrad, Creo, Светочъ, Dean, diotech.ru, divian, DmitriyS, dorelly, ecig, elproLED, Екатерина1989, FLAGG, franki, Genesis, GLL, Google [Bot], Google Feedfetcher, grif66, htscooter, ivanko, ivdor, kentik, Kokc, Kom-Svet, kulibin, Ledoffon, Litesvet.ru, lpt lpt, m23, mailru, Majestic-12 [Bot], monia, MSNbot Media, MYaroA, newlighter, Nitro, oleg7138, olegbr, Pensioner, Proffsvet, pti_led, ramsprint, recolt, Ree, гелена, Russo-Balt, Sega_ekb66, sergei28, SonyV, Sosiska, SotM, soyer, Steeler [Crawler], Struzhkin, Sveto4, TATOSHKA, Trubodur, VA, vadimka, Valletos, vitt13, vk, Vladimir-city, vovansk, voxy, xander12, xp-lu, Yahoo [Bot], yarik, Zadnitca, Zaur, Василий177, ВикНик, Виктор777, Данил, Игорь Владимирович, изобретатель, молодой дед, низя, Яндексбот