Wyniki 1-10 spośród 10 dla zapytania: authorDesc:"Jarosław KRAŚNIEWSKI"

Badanie wpływu temperatury na parametry termiczne i elektryczne diod LED mocy

Czytaj za darmo! »

W niniejszym artykule przedstawiono wyniki pomiarów charakterystyk statycznych prądowo-napięciowych (zarówno izo- jak i nieizotermicznych) białych diod LED wysokiej mocy w różnych temperaturach otoczenia. Zaprezentowano również wyniki pomiarów przejściowej impedancji termicznej tych diod. Abstract. In the following article the measurement results of static current-voltage characteristics (both iso and non-isothermal) of white powerLED are presented. Also, measurement results of thermal transient impedance of the powerLED are presented. (Measurement results of static current-voltage characteristics of white power LED) Słowa kluczowe: powerLED, impedancja termiczna, rezystancja termiczna, Cree XR-E. Keywords: powerLED, thermal impedance, thermal resistance, Cree XR-E. Wprowadzenie W ciągu kilku ostatnich lat tak zwane "białe" diody LED znacząco zwiększyły swoją sprawność. W 2002 roku firma Philips-Lumileds wprowadziła 5W diodę LED, która cechowała się wydajnością rzędu 18-22 lm/W. W 2011 roku firma Cree produkuje seryjnie diody 5W o wydajności 139 lm/W (przy prądzie 350 mA, wartość ta spada do 90 lm/W przy prądzie 1500 mA), a doniesienia z laboratoriów tej firmy mówią o diodach, których sprawność sięga 208 lm/W, co w porównaniu z idealnym monochromatycznym źródłem światła o długości fali 555 nm daje sprawność na poziomie 33%. Przekracza to znacząco sprawność żarówek zwykłych, halogenowych, a nawet typu HID (Hyper Intensive Discharge), popularnie zwanych ksenonami, których wydajność sięga 7% (50 lm/W). Z tego względu białe diody LED są coraz częściej wykorzystywane w zastosowaniach praktycznych, poczynając od świateł pozycyjnych i jazdy dziennej w samochodach, dużych wyświetlaczach typu backlight, a kończąc na oświetleniu roboczym i dekoracyjnym. Zastosowania te stawiają duże wymagania, co do stałości natężenia oświetlenia, jego widma i bezawaryjności pracy. Wszystkie te parametry zależą od temperatury struktury [...]

Uśredniony model impulsowej przetwornicy Buck sterowanej prądowo DOI:10.15199/48.2017.08.32

Czytaj za darmo! »

Praca dotyczy impulsowej przetwornicy napięcia stałego obniżającej napięcie (Buck) pracującej z modulacją szerokości impulsów (pulse-width modulation - PWM), ze stałą częstotliwością przełączania. W układzie przetwornicy wyróżniamy blok główny (power stage) oraz blok regulatora (control circuit). Regulacja PWM w odniesieniu do najprostszych przetwornic polega na tym, że przełącznik sterowany w bloku głównym przetwornicy (tranzystor) jest załączany na początku każdego okresu przełączania, a momenty jego wyłączania są ustalane przez blok regulacji. Jedną z możliwych klasyfikacji metod sterowania przetwornic jest podział na metody napięciowe (voltage mode control - VMC) i prądowe (current mode control - CMC). W technice VMC, momenty wyłączania przełącznika są ustalane przez porównanie napięcia sygnału sterującego z zewnętrznym przebiegiem piłokształtnym zaś w technice CMC - z wartością chwilową sygnału proporcjonalnego do prądu cewki. Sposoby realizacji tych metod, porównanie ich wad i zalet oraz możliwe warianty szczegółowe są opisywane w literaturze (np. [1, 2, 3]). W projektowaniu bloku regulatora niezbędne jest posługiwanie się modelem uśrednionym bloku głównego, opisującym związki między wartościami prądów i napięć uśrednionymi na okres przełączania oraz sygnałem sterującym. Modele uśrednione reprezentujące blok główny przetwornic sterowanych napięciowo i prądowo różnią się. Głównym celem niniejszej pracy jest przedstawienie nowego sposobu tworzenia modelu przetwornicy sterowanej prądowo, w wersji wielkosygnałowej. Przedstawione zależności odnoszą się do tak zwanej przetwornicy idealnej (bez uwzględnienia pasożytniczych rezystancji poszczególnych elementów), pracującej w trybie ciągłego przewodzenia (CCM), co oznacza, że prąd cewki pozostaje niezerowy dla obu stanów pracy (ON i OFF) przełącznika sterowanego. W literaturowych opisach technik tworzenia uśrednionych modeli przekształtnika napięcia sterowanego prądowo trak[...]

Termiczne stany przejściowe w mikrofalowych tranzystorach MESFET z węglika krzemu

Czytaj za darmo! »

Różne typy współczesnych układów mikrofalowych oparte są na wykorzystaniu dyskretnych tranzystorów jako elementów wzmacniających. Istnieje wiele odmian tranzystorów mikrofalowych o różnych konstrukcjach i zasadach działania, zbudowanych z różnych materiałów półprzewodnikowych [1, 2]. Do najnowszych odmian tranzystorów mikrofalowych należą tranzystory MESFET z węglika krzemu. Są one odpowiednikiem tradycyjnych MESFET’ów z GaAs, a ich podstawowe zalety wynikają z właściwości węglika krzemu jako materiału półprzewodnikowego. Węglik krzemu w porównaniu z arsenkiem galu i krzemem pozwala na uzyskiwanie większych napięć dopuszczalnych przy tych samych wymiarach struktury i stwarza potencjalne możliwości pracy w wyższych temperaturach. W wielu układach mikrofalowych stosuje się impulsowe zasilanie tranzystorów i duże wartości mocy chwilowej. Pociąga to za sobą czasowe zmiany chwilowej wartości temperatury wewnątrz elementów, która wpływa na ich parametry elektryczne. Niezależnie od tego, układy te powinny pracować w szerokim zakresie zmian temperatury otoczenia. Dla prawidłowego projektowania układów tego typu potrzebna jest znajomość przejściowych charakterystyk termicznych stosowanych tranzystorów oraz narzędzia symulacyjne umożliwiające wyznaczanie przebiegów temperatury wnętrza przy impulsowych zmianach mocy [3]. Dynamiczne właściwości cieplne elementów opisywane są przez ich prz[...]

Wpływ temperatury na charakterystyki optyczne i elektryczne diod LED mocy DOI:10.12915/pe.2014.09.23

Czytaj za darmo! »

Diody LED dużej mocy, których sprawność w ostatnim czasie znacząco wzrasta, znajdują zastosowanie w coraz to nowych aplikacjach. Ze względu na duże gęstości wydzielanej mocy, znaczącym problemem jest właściwe odprowadzanie ciepła generowanego w strukturze. Znajomość wpływu temperatury na zmiany charakterystyk optyczno-elektrycznych (luminancji, wydajności energetycznej, oraz temperatury barwowej światła), staje się w tym momencie ważnym zagadnieniem. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki pomiarów charakterystyk optycznych i elektrycznych białych diod LED dużej mocy w szerokim zakresie temperatur otoczenia. Abstract. Efficacy of high power LED diodes has risen substantially in last decade, this technological advancement has led to a rise of popularity of LED in many different applications. Due to high power density Excitated in said LEDs, proper heat management is a concern. Dependency of optical and electrical characteristics (luminance, luminous efficacy, and color temperature) on changes of temperature becomes an important factor. In the following article, measurement results of high power white LEDs optical and electrical characteristics in wide range of temperatures are presented. Temperature influence on optical and electrical characteristics of power LED diodes. Słowa kluczowe: powerLED, cree, charakterystyki widmowe, zależności termiczne, skuteczność świetlna, LED mocy. Keywords: powerLED, cree, spectral characteristics, thermal dependencies, luminous efficacy doi:10.12915/pe.2014.09.23 Wprowadzenie Białe diody LED posiadają szereg zalet, w porównaniu z innymi źródłami światła: długość życia, mały pobór mocy, kompaktowe rozmiary i wytrzymałość mechaniczna. W ciągu ostatniej dekady osiągnięto znaczący wzrost skuteczności świetlnej białych diod LED. W 2002 roku firma Philips-Lumileds wprowadziła 5 W diodę Ledo skuteczności świetlnej rzędu 18-22 lm/W. W 201[...]

Wpływ efektów pasożytniczych na wybrane właściwości przetwornicy Flyback DOI:10.15199/48.2018.08.12

Czytaj za darmo! »

Przetwornica Flyback jest jednym z najbardziej popularnych, impulsowych przekształtników napięcia stałego. Jest stosowana do przetwarzania stosunkowo niewielkich mocy. Do głównych zalet tej przetwornicy należą: izolacja galwaniczna miedzy wejściem i wyjściem, szeroki zakres możliwych wartości statycznej transmitancji napięciowej, łatwość zasilania kilku odbiorników. Jej wadą w porównaniu z innymi popularnymi typami przetwornic są dość duże oscylacje w momentach zmian stanu przełączników. Prezentowane w literaturze modele i charakerystyki przetwornicy Flyback dotyczą zwykle przypadku idealizowanego, w którym przyjmuje się skrajnie uproszczony opis poszczególnych elementów [1], [2], [3], [4], [5]. Wyniki pomiarów charakterystyk przetwornic Flyback różnią się na ogół od wyników obliczeń opartych na modelach idealnych. Efekty pasożytnicze, będące przyczyną tych różnic, są uwzględniane w opisie tej przetwornicy w niektórych pracach w sposób częściowy (np. [6], [7], [8]). W opisie przetwornicy Flyback w pracy [9] wymieniono wszystkie istotne efekty pasożytnicze w elementach tej przetwornicy ale uwzgledniono je jedynie przy określaniu strat mocy, natomiast sposób ich uwzględnienia przy wyznaczaniu statycznej transmitancji napięciowej prowadzi do wzoru, który daje wyniki liczbowe odbiegąjace od obserwacji eksperymentalnych. Celem niniejszej pracy jest poszerzenie opisu wpływu efektów pasożytniczych na niektóre charakterystyki przetwornic Flyback. Przetwornica Flyback i efekty pasożytnicze w jej elementach Blok główny przetwornicy Flyback pokazano na rys. 1, gdzie transformator został zastąpiony modelem obejmującym dwa źródła sterowane oraz indukcyjność magnetyzacji Lm. W czasie normalnej pracy, w trybie ciągłego przewodzenia (CCM) układ znajduje się kolejno w stanach ON (S1 zwarty, S2 rozwarty) i OFF (S1 rozwarty, S2 zwarty). Opisy przetwornicy idealnej odnoszą się do schematu z rysunku 1 przy założeniu, [...]

Współczesne tranzystory mocy w impulsowych przekształtnikach napięcia Flyback DOI:10.15199/48.2018.09.02

Czytaj za darmo! »

Przekształtniki napięcia stałego o działaniu impulsowym znajdują wiele zastosowań i są wciąż ulepszane. Poprawa właściwości kolejnych generacji przekształtników następuje przede wszystkim w wyniku postępów w technologii wytwarzania elementów stosowanych w przekształtnikach. Najszybsze postępy obserwuje się w zakresie technologii wytwarzania przełączników półprzewodnikowych: tranzystorów i diod. Zastosowanie diod w impulsowych przekształtnikach napięcia stałego jest stopniowo ograniczane, gdyż coraz częściej pojawiają się rozwiązania określane jako synchroniczne, w których przełącznikami są wyłącznie tranzystory przełączane przemiennie przez blok sterujący. Ważną grupę impulsowych przekształtników napięcia stałego stanowią przekształtniki transformatorowe, których najpopularniejszym przedstawicielem jest przekształtnik Flyback. Głównymi zaletami tych przekształtników są: izolacja galwaniczna między wejściem i wyjściem, szeroki zakres możliwych do uzyskania przekładni napięciowych i łatwość zasilania kilku odbiorników. Wadą jest występowanie pasożytniczych oscylacji w momentach przełączania, o amplitudach większych niż w przekształtnikach beztransformatorowych. Dla stłumienia tych oscylacji stosuje się dodatkowe bloki znane jako snubbery. W uproszczonych opisach przekształtników traktuje się przełączniki półprzewodnikowe jako idealne (zwarcie w stanie "ON", rozwarcie w stanie "OFF", brak opóźnienia przy przełączaniu). Rzeczywiste cechy przełączników różnią się od opisów idealnych. Opisy diod i tranzystorów stosowane w symulatorach układów jak np. Spice są złożone i zawierają po kilkadziesiąt parametrów. W projektowaniu układu przekształtnika bierze się pod uwagę tylko niektóre parametry przełączników mające największy wpływ na właściwości użytkowe przekształtnika. Dobór tych parametrów wiąże się z wymaganiami stawianymi układowi. Do podstawowych wymagań stawianych układowi przekształtnika zalicza się wysoką sprawność ener[...]

Charakterystyki DC tranzystorów MOSFET SiC oraz Si pracujących w obszarze silnego przewodzenia, w szerokim zakresie temperatur


  Tranzystory MOSFET o wysokich wartościach napięć przebicia oraz dopuszczalnych prądów w kierunku przewodzenia są elementami bardzo atrakcyjnymi dla energoelektroniki. Umożliwiają realizację szybkiego kluczowania oraz mogą pracować z dużymi gęstościami mocy. Cechy te, w połączeniu z wytrzymałością na oddziaływanie wysokich temperatur stanowiłyby doskonałe rozwiązanie dla układów impulsowego przetwarzania mocy. Półprzewodnikiem, który charakteryzuje się możliwościami spełnienia tych wymogów jest węglik krzemu [1-5]. Niniejsza praca poświęcona jest badaniu właściwości tranzystorów MOSFET z węglika krzemu i z krzemu, pracujących w trybie włączenia, czyli w stanie silnego przewodzenia, przy maksymalnym wysterowaniu bramki. Przy takich warunkach zasilania, istotną rolę w kształtowaniu charakterystyk prądowo-napięciowych odgrywa efekt samonagrzewania, który jest również jedną z najistotniejszych przyczyn ograniczeń termicznych w elementach półprzewodnikowych. W pewnych okolicznościach samonagrzewanie może prowadzić do niebezpiecznego efektu thermal runaway, określanego również jako niestabilność termiczna, będąca konsekwencją dodatniego sprzężenia termicznego, gdy straty w elemencie półprzewodnikowym powodują wzrost temperatury powyżej maksymalnej wydajności systemu chłodzącego, a w konsekwencji - zniszczenie elementu. W szczególnym przypadku, efekt thermal-runaway występuje, gdy w wyniku samonagrzewania wzrasta rezystancja elementu, co z kolei prowadzi do zwiększenia wydzielania mocy i do jeszcze większego wzrostu temperatury. Taki model przyjęli autorzy prac [6-8], w których dla konkretnego elementu rezystancyjnego wykonanego z węglika krzemu, dokonano estymacji wartości temperatury wnętrza, przy której element ulegnie zniszczeniu. Jak wykazano w [9-11] na przykładzie diod Schottky’ego SiC, niebezpieczeństwo thermal runaway może wystąpić wyłącznie gdy element pracuje w warunkach zbliżonych do zasilania z idealnego źródła p[...]

Problemy określania pasożytniczych parametrów impulsowych przetwornic napięcia DOI:10.15199/48.2016.09.33

Czytaj za darmo! »

W pracy omówiono wpływ efektów pasożytniczych na wybrane właściwości impulsowych przetwornic napięcia typu BUCK. Omówiono sposoby wyznaczania rezystancji pasożytniczych poszczególnych elementów składowych przetwornic. Pokazano, że bezpośredni pomiar za pomocą mostka RLC daje wyniki niejednoznaczne. Zaproponowano postępowanie oparte na pomiarach modułu impedancji elementów i użyciu procedury optymalizacyjnej. Abstract. In the paper, influence of parasitics effects on chosen properties of pulse voltage BUCK converters is described. Also, methods used for obtaining values of parasitic resistances of individual elements used in the converter are discussed. It is shown, that direct measurements obtained with RLC meter give ambiguous results. Proposed method is based on impedance modulus measurements, and use of optimalisation procedure. (Issues in determining parasitic parameters of pulse voltage converters). Słowa kluczowe: przetwornice impulsowe, parametry pasożytnicze, modele elementów nieidealnych. Keywords: power converters, parasitic parameters, non-ideal elements models. Wstęp Konstrukcje, sposoby projektowania i wynikające stąd parametry użytkowe impulsowych przetwornice napięcia są systematycznie poprawiane. Uzyskanie wymaganych parametrów użytkowych przetwornicy wymaga między innymi starannego projektowania i starannego doboru elementów składowych [1-5]. Konieczna jest w związku z tym dokładna znajomość parametrów elementów przewidzianych do użycia w przetwornicy. Projektowanie układu sterującego przetwornicy polega na takim kształtowaniu jego charakterystyki, aby transmitancja pętli sterowania spełniła określone wymagania (wartość modułu dla małych częstotliwości, położenie częstotliwości odcięcia, margines fazy) [1, 6, 7]. Cyfrowe techniki sterowania przetwornic pozwalają na bardzo precyzyjne kształtowanie transmitancji układu sterującego. Dla pełnego wykorzystania tych możliwości, zwłaszcza w projektowaniu nowych rozwiąza[...]

Wpływ temperatury na charakterystyki widmowe luminoforów Y3Al5O12 domieszkowanych Ce DOI:10.15199/48.2017.08.30

Czytaj za darmo! »

Do otrzymywania białej diody LED stosuje się trzy główne metody: 1.Mieszanie światła kilku barw. 2.Konwersja długości fali z wykorzystaniem luminoforu. 3.Metoda hybrydowa, będąca połączeniem dwu powyższych. Pierwsza metoda polega na umiejscowieniu w jednej obudowie trzech chipów LED, tworzących diodę RGB. W wyniku nałożenia się barw powstaje kolor biały. To rozwiązanie charakteryzuje największa wydajność, ponieważ nie ma tu miejsca konwersja światła w luminoforze i nie występują związane z nią straty energetyczne. Co więcej, daje ono duże możliwości kontrolowania temperatury światła białego i współczynnika oddawania barw CRI. Standardowe zastosowanie trzech barw podstawowych daje maksymalny wskaźnik oddawania barw CRI (Ra) do 90. Jeśliby się dodało kolejne dwie diody, np. turkusową i żółtą, wtedy maksymalna wartość CRI może wynieść nawet 99. Wadami tej metody są duże koszty wytwarzania i trudności wynikające z konstrukcji systemu zasilająco-sterującego. W tym przypadku każda z diod wymaga osobnego obwodu zasilającego, decydującego o odpowiednim punkcie jej pracy. Do tego dochodzą różnice w natężeniu oświetlenia wymaganego dla poszczególnych barw oraz odmienne charakterystyki termiczne i starzeniowe dla każdego rodzaju diod. Te cechy należy uwzględniać podczas projektowania i wykonywania kompensującego systemu sterującego. W kolejnej metodzie do otrzymywania światła białego stosuje się luminofor, którym pokrywa się chip diody LED, promieniującej w paśmie nadfioletu (UV LED). Luminofor taki składa się z trzech warstw, a każda z nich dokonuje konwersji światła UV dla jednej z trzech barw podstawowych. Rozwiązanie to cechuje prosta technologia produkcji i niski koszt wytworzenia, ze względu na zastosowanie nieskomplikowanego układu zasilania. Jednak ze względu na konwersję światła w trójkolorowym luminoforze dochodzi do znacznych strat energetycznych. Nie daje równie[...]

 Strona 1