Аннотация
Вот уже продолжительное время я занимаюсь разработкой и пайкой светодиодных модулей в промышленных масштабах (тысячами и десятками тысяч штук). И я устал вручную подбирать наиболее подходящие светодиоды, т.к. необходимо отыскать баланс между:
- эффективностью биновки (Лм/Вт);
- доступностью парт-номера (наличием нужного кол-ва у поставщиков);
- стоимостью светодиодов (что в итоге ложиться на сметную часть).
Вручную — значит через десятки разрозненных каталогов светодиодов, PDF-документации, XLSX-расчётных таблиц и т.д.:
И я пришёл к тому, что создал свою универсальную платформу:
Калькулятор эффективности светодиодов | Конструктор светодиодных модулей и светильников
…в которой всё собрано воедино: вендоры, парт-номера, биновки, показатели, коэффициенты, а самое главное: возможность через задачу ТЗ по какой-либо комбинации параметров — моментально получить десятки и сотни соответствующих задаче решений:
- как топологии биновок (для разработки модуля);как топологии биновок (для разработки модуля);
- так и схемы подключения модулей (если требуется разработать светильник).
Рассказываю, что внутри
Если вы хоть раз проектировали светодиодный модуль или светильник, дальше можно не объяснять. Если нет — короткая вводная. Берёте дата-шит светодиода. Там биновки — десятки вариантов одного и того же светодиода с разными:
- цветовой температурой (CCT);
- цветопередачей (CRI);
- световым потоком (Ф);
- напряжением (Uном).
Дальше драйвер: ток на выходе (Iout), скажем, 700 мА, напряжение (Uout) 24–48 В. Задача — подобрать топологию модуля: сколько цепочек, сколько диодов в цепочке, какая биновка, и всё остальное. Чтобы попасть в драйвер по току и напряжению, набрать нужный поток и не вылезти за номинал. И стандартный инструмент для этого — Excel.
Как это обычно выглядит
У меня была книга на 14 вкладок. Вкладка на каждую серию светодиодов, в каждой — таблица ВАХ, переписанная руками из PDF-дата-шита, и формулы аппроксимации: степенная зависимость потока от тока, логарифмическая для напряжения. Поверх — перебор топологий с проверкой на попадание в драйвер.
Каждый раз, когда приходил новый светодиод, я добавлял вкладку. Когда менялся драйвер — пересчитывал. Когда заказчик просил «то же самое, но при 85 °C перехода» — вспоминал, что температурную деградацию я в эту книгу так и не докрутил.
Хуже всего были тихие ошибки. Не «формула посчитала не то», а «я забыл, что в этой биновке поток считается от другой типовой точки». Excel такое не ловит. Узнаёшь, когда замеряешь готовый светильник на сфере и видишь поток заметно ниже расчётного.
В какой-то момент я сел и начал писать веб-инструмент — сначала для себя. Потом коллеги попросили доступ. Сейчас это калькулятор светодиодов:
Что он делает
Обратный расчёт. Вы говорите: «Хочу модуль на 700 мА, ≈36 В ±5%, поток не меньше 4000 Лм, эффективность не ниже 140 Лм/Вт». Калькулятор перебирает топологии по выбранным биновкам и возвращает таблицу подходящих — моментально и без ручных ошибок. Можно задавать несколько целевых параметров с индивидуальными допусками одновременно.
То же самое и по разработке светильника! Вводите итоговые параметры светильника, которые хотите достичь, некоторые желаемые показатели — и получаете решения, из каких модулей, на каких биновках, и по какой схеме их надо подключить. Всё!
Биновки как первоклассный объект. В датасете хранятся ВАХ-серии и список биновок с парт-номерами, CCT, CRI и Ф. Когда вы фильтруете «1500-1700 Лм, CRI90, 4000 К» — это работает по реальным биновкам, и в результатах сразу видны артикулы, которые можно заказывать.
Конвертер. Когда не нужно искать топологию, а нужно быстро понять: вот эти 12 биновок — что они дадут при 350 мА? Или на каком токе каждая выдаст ровно 200 Лм? Одна таблица, без запуска полного расчёта.
Что под капотом
Поток — точно оцифрованная математическая модель графика из дата-шита с учётом контрольных замеров вендора. Это хорошо описывает реальные светодиоды в диапазоне 50-200% от номинала.
Температурная коррекция Tj — отдельная фича. При рабочих 65-85 °C поток падает на 10-15%%. Игнорировать это нельзя, если хочется попасть в спецификацию по факту замера, а не по дата-шиту при 25 °C.
Особенная польза разработчикам: калькулятор ещё генерирует печатные платы — Gerber RS-274X и KiCad PCB. Ширина проводников считается по ГОСТ Р 53429-2009 от тока цепочки и шинного тока с учётом толщины меди и допустимого нагрева. Это не замена разводке в KiCAD, но для прототипа линейного модуля хватает: отдал файл на завод с комментариями — получил плату.
Для светильника есть IES-файл (LM-63) — пока с идеальной ламбертовской КСС, без вторичной оптики. Для прикидки в DIALux хватает; для финальной фотометрии нужен гониофотометр, и тут никакой калькулятор не поможет. Это в интерфейсе честно написано.
Как попробовать
При первом входе по e-mail даётся 30 дней стартового доступа. Все основные функции открыты. Прогнать на своих реальных задачах — и понять, попадает ли инструмент в ваш рабочий процесс:
Также можете запросить у меня пробный доступ на полный функционал, включая выгрузку чертежа, KiCAD, Gerber и даже IES:
- +7 920 203 7764, +7 995 600 7764
- agilex.pro@ya.ru
Если у вас тоже есть Excel-книга на 14 вкладок — попробуйте перенести один типовой расчёт. У меня после первого переноса необходимость возвращаться в Excel отвалилась.
Поделитесь в комментариях, как устроены расчёты у вас — особенно, если вы нашли способ делать это в Excel без боли. Я, видимо, просто не дорос.