Бюджетное конструирование LED-освещения

LED-освещение продолжает набирать популярность, однако высокая цена первичной закупки может разочаровать некоторых покупателей. Внимание конструкторов сейчас сконцентрировано на снижении стоимости в будущих поколениях продуктов. Правильная конструкция и выбор компонентов может оказать значительную помощь без понижения требуемых характеристик LED-освещения. Простой выбор самых дешевых компонентов с целью снижения затрат влечет за собой риск ухудшения качества продукта для конечных пользователей. Более целесообразным видится рассмотрение проблемы с точки зрения системного подхода – разработка наиболее затратоэффективной конструкции, соответствующей нуждам потребителей. Для этого требуется детальное рассмотрение того, как каждая часть системы влияет на такие целевые параметры, как общая светосила, качество освещения. Полезный срок службы и энергопотребление.

Выбор LED

Довольно заманчивым является обратить внимание в первую очередь на LED-источники, поскольку они, пожалуй, являются наиболее интересными компонентами. Производители LED продолжают стараться предложить устройства, производящие наибольший суммарный поток и наилучшую эффективность (лм/Вт). Самые последние технологии вкупе с высокими показателями обычно имею наилучшую рекламу и приятные цены. Важно заметить, что выбор дешевых LED от неизвестных или непроверенных поставщиков является ложной экономией. Плохая или непостоянная производительность, так же как и ненадежность поставок, могут быстро пошатнуть репутацию бренда. Конструирование лампы с малым числом высокомощных светодиодов приведет к иному совокупному осветительному эффекту по сравнению с использванием большого количества маломощных источников. Важно понимать требуемый осветительный эффект, и сбалансировать относительную стоимость таких разных подходов.

Довольно сложно, однако, точно знать, как разные типы светодиодов будут вести себя на практике. Использование статистических данных по производительности для вычисления того количества источников, которое понадобится, чтобы добиться общего требуемого освещения может ввести в заблуждение. Цифры статистики не могут показать в точности, как LED будет вести себя в данном конкретном случае. Работа с дистрибьюторами компонентов может оказать существенную помощь в поиске подходящих устройств. Хороший совет от доверяемого партнера может помочь сфокусироваться на относительно коротком списке LED, которые достойны дальнейшего анализа. Кроме важности выбора LED, другие аспекты могут значительно влиять на производительность – например, тепловой расчет, схема драйверов и проект оптики.

Тепловой расчет

Тепловой расчет лампы определяет максимальную мощность, подводимую к светодиодам в приборе. Улучшая тепловой расчет позволяет предоставить большую свободу выбора наиболее затратоэффективных светодиодов, способных произвести необходимое освещение. Чрезмерное увлечение тепловым расчетом, однако, может ненужно увеличить общую стоимость. Поскольку время службы LED сильно зависит от рабочей температуры, для достижения удовлетворительного срока службы, теплоотвод должен быть соответствующего размера, чтобы обеспечивать правильную температуру в конкретных условиях.

Соображения по конструкции электронных устройств

В целом, производители ведущих ИС обозначили повышенную интеграцию как одно из главных средств создания продуктов с конкурентными ценами. Конструкторы освещения могут сконцентрироваться на наиболее сильно интегрируемых продуктах – как лучший вариант – одночиповое решение с интегрированными источниками питания на МОП-транзисторах – чтобы добиться снижения затрат. Минусов подобного решения может быть потеря гибкости. Использование драйвера с внешними МОП-транзисторами и отказ от экономии, предоставляемой интеграцией полупроводников, может помочь сохранить необходимую гибкость. Высоковольтные LED – это передовая технология, которая также предоставляет возможность снизить стоимость твердотельного освещения. Сейчас стали доступны LED, стойко переносящие повышение напряжения до 100В, что позволяет использовать более низкий ток выборки, и, следовательно, более мелкие, недорогие компоненты. Малые компоненты также позволяют устанавливать электроустройства на ту же плату, что и LED, что ведет к значительной экономии.

Проект оптики

Проект оптики, включающий любую комбинацию отражателей, линз и диффузоров, может значительно повлиять на практическую производительность источника света. Концентрация внимания на том, чтобы максимизировать количество света, достигающего требуемой поверхности, нежели чем фокусирование только на чистой светоотдаче оборудования, может предоставить возможности упрощения конструкции электроустройств. Производители высококачественной оптики оптимизируют конструкции своих устройств под конкретные светодиодные излучатели известных поставщиков. Они могут предоставить лучшую производительность и более простые приборы. Это позволяет сократить стоимость деталей, включающая затраты на монтажные детали и стоимость сборки, связанную с креплением нескольких дискретных линз к автономным источникам.

Распределение конструкторских затрат

Такие программы LED-освещения, как Zhaga нацелены на стандартизацию важнейших характеристик источников LED-света. Несмотря на то, что подобные стандарты, охватывающие всю индустрию светодиодов в целом, могут лишить конструкторов гибкости, принцип стандартизации может быть успешно применен внутри собственной продуктовой линейки производителя. Создание одной платы, которая может быть использована в нескольких продуктах линейки, поможет распределить затраты на разработку и конструкцию электроустройств. Конструирование простой платы может предоставить контактные площадки для установки максимального количества светодиодов и соответствующую компоновку электрической схемы для наиболее мощного продукта в линейке, в то время как в других случаях та же плата может быть использована лишь частично. Производители LED могут использовать данный принцип в течение определенного времени, предлагая семейства продуктов, использующих одинаковые контуры и технологию монтажа в корпусе, имея в то же время такие разные характеристики, как тепловая температура или класс мощности.

Наконец, обсуждая вопрос стоимости LED-осветительного устройства, важно принимать во внимание его ценность для потребителя. Несмотря на программируемую, продуманную конструкцию, расчитанную на снижение затрат, продажная цена может быть все равно выше, чем у альтернативных продуктов на рынке. В то же время, такие преимущества, как низкие затраты на энергию по сравнению с обычными лампами накаливания, более длительный срок службы и лучшая производительность по сравнению с бюджетными продуктами на базе LED, могут предоставить более приемлемую общую стоимость владения; в особенности при коммерческом и муниципальном применении LED-освещения (освещение складских помещений и улиц). В некоторых местах, таких как большие заводы и трассы, замена ламп накаливания на LED-технологии окупается за считанные месяцы. Стремясь соответствовать целевой цене при конструировании нового устройства, компаниям-разработчикам жизненно необходимо принимать во внимание не только систему и применение устройства, но и ожидания целевого рынка.