Els principis de funcionament dels LED de corda: una explicació completa
LED de cadena, sovint conegudes com a cordes de llum LED, s'han convertit en omnipresents a la vida moderna, embellint les cases durant les vacances, il·luminant zones comercials i enriquint paisatges exteriors. El seu atractiu sorgeix d'avantatges com l'eficiència energètica, la vida útil ampliada i el disseny adaptable, però saber com funcionen requereix investigar els seus components, l'arquitectura de circuits i els processos-emissors de llum. Aquest article analitza la física subjacent als LED de cadena, des de díodes individuals fins a sistemes integrats, per dilucidar els seus principis de funcionament.
Al centre de cadaLED de cadenaés el -díode emissor de llum (LED), un dispositiu semiconductor que converteix l'energia elèctrica directament en llum. A diferència de les bombetes incandescents típiques, que depenen de l'escalfament d'un filament per generar llum (un procés que perd la major part d'energia com a calor), els LED funcionen segons el concepte d'electroluminescència.Cada LED en una cadenaconsta de diverses parts principals: un xip semiconductor, dos elèctrodes (ànode i càtode), una lent i un dissipador de calor (normalment reduït per a aplicacions de corda). El xip semiconductor es construeix habitualment amb materials com l'arsenur de gal·li (GaAs) o el fosfur de gal·li (GaP), dopats amb impureses per generar una unió ap-n-un límit entre una àrea de "tipus p-" carregada positivament i una regió de "tipus n-" carregada negativament. Quan es dóna un corrent elèctric al LED, els electrons de l'àrea de tipus n-travessen la unió p-n i es recombinen amb "forats" (electrons que falten) a la regió de tipus p-. Aquesta recombinació allibera energia en forma de fotons, que són visibles com a llum. El color de la llum depèn del buit de la banda del material semiconductor: els buits més petits produeixen llum vermella o groga, mentre que els buits més grans creen llum blava o violeta (els LED blancs, que s'utilitzen habitualment en llums de corda, solen ser LED blaus recoberts amb un fòsfor que converteix una mica de llum blava en groc, barrejant-se per formar blanc).
LED de cadenavarien dels LED individuals en gran mesura en la seva arquitectura de circuits, que uneix diversos díodes en un únic sistema utilitzable. Els dos dissenys de circuits més freqüents per a LED de cadena són circuits en sèrie i circuits paral·lels, cadascun amb característiques operatives específiques. En una cadena de LED en sèrie, tots els LED estan enllaçats d'extrem-a-en una única ruta, és a dir, el corrent elèctric travessa cada LED un darrere l'altre. Aquest disseny té un avantatge crucial: requereix un corrent més baix per funcionar, ja que el mateix corrent viatja per cada díode. No obstant això, els circuits en sèrie tenen una limitació important: si un LED falla (per exemple, es crema o es desconnecta), tot el circuit s'interromp i tots els LED de la cadena deixen de funcionar. Aquesta és una conseqüència important. Per tal de donar una solució a aquest problema, els LED de cadena de sèrie contemporànies incorporen sovint resistències de derivació o díodes Zener en paral·lel amb cada LED. Una resistència de derivació serveix com a canal de derivació per al corrent en cas que un LED no funcioni correctament. Quan un LED es crema, la seva resistència es fa extremadament alta, cosa que fa que el corrent flueixi a través de la resistència de derivació. Això permet que la resta de la cadena continuï mostrant llum. Els díodes Zener realitzen una funció anàloga a la dels LED, però també controlen la tensió, eliminant així els pics de tensió que poden causar danys a un LED.
Els LED de cadena paral·lel, en canvi,enllaça cada LEDa través de les mateixes dues línies elèctriques. Això garanteix que cada díode rebi la mateixa tensió de manera independent. Aquest disseny soluciona el problema "-error-tot-tot", que garanteix que fins i tot si falla un LED, els altres continuaran funcionant amb normalitat, ja que les seves rutes actuals són diferents entre si. Els LED es poden afegir o treure dels circuits paral·lels sense afectar significativament el corrent o la tensió totals, cosa que fa possible que els circuits en paral·lel facilitin una personalització més senzilla. Els dissenys paral·lels, d'altra banda, demanen un corrent total més gran perquè cada LED treu el seu propi corrent de la font d'alimentació. Els LED de cadena paral·lela sovint incorporen una resistència limitadora de corrent-en sèrie amb cada LED o una única resistència limitadora-de corrent per a tot el circuit (segons el disseny). Això es fa per mantenir el control sobre el flux actual. Aquestes resistències impedeixen que una quantitat excessiva de corrent passi pels LED, que d'altra manera provocaria un sobreescalfament dels LED i reduiria la seva vida útil. Certes cadenes paral·leles modernes utilitzen circuits integrats (CI) per controlar i alterar el corrent. Això ajuda a garantir que la brillantor de tots els LED es mantingui uniforme.
A més, la font d'alimentació és un component essencial dels LED de cadena. És l'encarregat de transformar l'electricitat convencional de CA (corrent altern) subministrada per endolls de paret en el corrent continu de baixa tensió ({1}}) que és necessari per al funcionament del LED. La rectificació, que és el procés de conversió de corrent altern (CA) en corrent continu (CC), i la regulació de tensió, que és el procés de baixar la tensió de CC estàndard de 120 V o 230 V CA a la tensió de CC adequada per a la cadena, són les dues funcions principals que realitza la font d'alimentació, que normalment és un petit adaptador o mòdul integrat-. Prenent com a exemple una cadena de 50-LEDs, és possible que necessiti 120 V AC (perquè cada LED requereix uns 2,4 V, 50 × 2,4 V=120V). Això eliminaria el requisit d'un adaptador reductor de tensió. D'altra banda, una cadena paral·lela formada per deu LED, cadascun dels quals requereix 3V, necessitaria l'ús d'un adaptador de 3V DC. Això es deu al fet que cada LED rep energia directament de la font de 3V. Per protegir-se de la humitat, certs LED de cadena, especialment els que s'utilitzen a l'exterior, estan equipats amb fonts d'alimentació impermeables. Aquest és un element essencial per garantir tant la seguretat com la longevitat.
A més, les tecnologies de control permeten als usuaris regular la brillantor deLED de cadena, altereu els colors dels LED i genereu patrons dinàmics (com ara intermitent, esvaint o perseguint). Això amplia encara més la utilitat dels LED de cadena. Els circuits integrats (CI) o microcontroladors són la força impulsora d'aquests controls. Són els encarregats de regular el corrent o tensió que es dóna als LED. L'atenuació, per exemple, s'aconsegueix amb freqüència mitjançant la utilització de la modulació d'amplada de pols (PWM), que és un mètode en què el circuit integrat (IC) activa i s'apaga ràpidament els LED (a un ritme massa ràpid perquè l'ull humà pugui percebre). El circuit integrat (IC) s'encarrega de controlar la brillantor aparent regulant el temps d'encesa (amplada de pols) en relació amb el temps d'apagat. Els temps d'encesa més llargs donen lloc a una llum més brillant, mentre que els temps més curts fan que els LED es mantinguin tènues. Els LED RGB (vermell-verd-blau), que tenen tres díodes independents per a la llum vermella, verda i blava, o els LED adreçables, que tenen cadascun el seu propi circuit integrat i permeten un control individual, s'utilitzen en la producció d'una cadena de LED que canvia de color. Per generar milions de colors, el circuit integrat (IC) modifica el corrent que circula per cada díode de color en cadenes RGB. Això permet que l'IC combini vermell, verd i blau en quantitats variables. Cada LED es pot controlar per separat, permetent que la cadena mostri llums en moviment, degradats o dissenys a mida. Tot això està gestionat per un microcontrolador, que normalment està connectat amb un control remot o una aplicació per a telèfon intel·ligent per a l'entrada de l'usuari. Els LED adreçables, com els xips WS2812B, permeten crear patrons més complicats.
La durabilitat i la seguretat també són components essencials en el disseny dels LED de cadena, i aquests aspectes estan connectats amb els principis fonamentals que regeixen el seu funcionament. Les cordes de llum LED emeten extremadament poca calor, cosa que els fa més segurs per utilitzar-los a prop d'objectes combustibles (com ara arbres de Nadal i decoracions de teixit), en contrast amb els llums de corda incandescents, que produeixen una quantitat substancial de calor, la qual cosa augmenta el perill que els bombers comencin un incendi. Un altre factor que contribueix a la llarga vida útil dels LED de cadena és la seva baixa producció de calor. La majoria deLED de cadenatenen una vida útil de 50.000 a 100.000 hores, mentre que les cordes incandescents tenen una vida útil de 1.000 a 2.000 hores. A més, la carcassa segellada de molts LED de corda (que sovint es construeix amb plàstic o silicona) protegeix els díodes i els circuits de la pols, la humitat i els danys físics, cosa que els fa acceptables per al seu ús tant a l'interior com a l'exterior. Hi ha altres mesures de seguretat estàndard, com ara fusibles i interruptors automàtics. Els ventiladors de fusibles estan dissenyats per evitar el sobreescalfament i els incendis elèctrics alliberant el seu corrent si el corrent supera un nivell segur (per exemple, com a resultat d'un curtcircuit).
Els LED de corda proporcionen una sèrie d'avantatges importants, un dels quals és l'eficiència energètica que es construeix en els seus principis de funcionament. Els LED són capaços de convertir més del 90% de l'energia elèctrica en llum, mentre que les bombetes incandescents només converteixen el 10% de l'energia en llum. Com a resultat, els LED utilitzen molta menys energia per proporcionar el mateix nivell de brillantor. Un exemple d'això seria una cadena incandescent amb cinquanta bombetes que consumeix entre quaranta i cinquanta watts, però una cadena LED idèntica només consumeix de dos a cinc watts. Els LED de cadena són adequats per a un ús-a llarg termini (per exemple, il·luminació exterior-tot l'any) i per a aplicacions on l'energia és limitada (per exemple, llums de cadena que funcionen amb piles-per acampar o decoracions temporals). Aquesta eficiència no només redueix les despeses d'electricitat, sinó que també fa que els LED de cadena siguin molt adequats per utilitzar-los en situacions en què la potència és limitada. Els LED de cadena que s'alimenten amb bateries solen utilitzar piles de corrent continu-de baixa tensió (com ara AA o AAA) i tenen funcions-d'estalvi d'energia com ara l'apagament automàtic-, dissenyat per allargar encara més la vida útil de la bateria.
Els LED de corda poden funcionar combinant les qualitats electroluminescents dels LED individuals amb dissenys de circuits, fonts d'alimentació i tecnologies de control específics. En altres paraules, els LED de cadena fan la seva funció. Mitjançant el procés de recombinació de semiconductors, cada LED és capaç de transformar l'energia elèctrica en llum. Per tant, els circuits que connecten diversos LED en sèrie o en paral·lel són capaços de crear un sistema de treball. L'electricitat estàndard de corrent altern (AC) es converteix en la tensió de corrent continu (DC) que requereixen els LED, i els circuits integrats (IC) o microcontroladors permeten personalitzar la brillantor, el color i els patrons. Aquestes decisions de disseny són directament responsables de la seva eficiència, seguretat i longevitat, cosa que les converteix en una opció preferible a les llums de corda incandescents convencionals. Els LED de cadena continuen desenvolupant-se a mesura que avança la tecnologia, donant com a resultat sistemes de control més intel·ligents, una brillantor més gran i materials més respectuosos amb el medi ambient. Això consolida encara més la seva posició com a opció d'il·luminació polivalent per a llars, empreses i zones públiques.
https://www.benweilight.com/industrial-lighting/led-construction-string-light-100ft-130w.html
Junts, ho fem millor.
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Mòbil/Whatsapp:(+86)18673599565
Correu electrònic:bwzm15@benweilighting.com
Skype: benweilight88
Lloc web: www.benweilight.com
Afegeix: Edifici F, Zona Industrial Yuanfen, Longhua, Districte de Bao'an, Shenzhen, Xina
