Светодиоды применяемые в лампах: Строение светодиодной лампы - LED Test - sk-amigo.ru

Содержание

Лампы на светодиодах. Виды и устройство. Работа и применение

В лампах применяются светодиоды в качестве источника света. Лампы на светодиодах используются для освещения улиц, в промышленности и в быту. Это самые чистые с экологической точки зрения источники освещения.

Их безопасность основана на применении в изготовлении компонентов, не имеющих вредности. Не используется ртуть, поэтому в случае перегорания или разрушения лампы на светодиодах не опасны.

Основными составляющими светодиодной лампы являются:

Корпус.
Цоколь.
Драйвер.
Светодиоды.

Обозначают светоизлучающий диод буквенным сокращением СИД или СД. На английском языке его обозначение LED. Он является в составе светодиодной лампы источником света.

Схема его принципа работы совпадает с процессом любого полупроводникового диода из германия или кремния с р-n переходом. При подаче к аноду положительной разницы потенциалов, а к катоду отрицательной, происходит движение электронов к аноду, движение дырок к катоду. Ток идет по диоду в одном направлении прямо.

Но, в составе светодиода другие материалы из полупроводников, при бомбардировке которых в прямом направлении дырками и электронами осуществляют рекомбинацию, переводят их на следующий энергетический уровень. В результате выделяются фотоны, которые являются элементарными частицами излучения волн светового диапазона.

В электросхемах светодиоды обозначают как обычные диоды, добавляют к ним стрелки (излучение света).

Полупроводники имеют различные свойства излучения фотонов. Прямозонные проводники – вещества нитрид галлия и арсенид галлия прозрачны для световых волн видимого спектра. Выделение света происходит в результате замены слоев р-n перехода.

В светодиоде слои располагаются:

1 — Анод
2 — Катод
3 — Активный слой на основе In-GaN
4 — Буферный слой на основе GaN
5 — Сапфировая подложка
6 — Токопроводящий слой n-GaN
7 — Токопроводящий слой p-GaN

Имеются площадки контактов в слоях для катода и анода.

При переходе электронов в фотоны теряется энергия по следующим причинам:

Световые волны преломляются на выходе из полупроводника в месте кристалл – воздух, длина волны искажается.
Внутри слоя часть частиц света теряется, хотя слой очень тонкий.

Световой поток может повыситься, если использовать подложку из сапфира. В лампах такие конструкции нашли применение. В обычных светодиодах для индикаторов подложка не применяется.

Такие диоды имеют линзу из рефлектора, направляющего свет и эпоксидной смолы. Соответственно назначению лампы угол распространения света имеет широкий интервал от 5 до 160 градусов.

Дорогостоящие диоды для ламп производят с ламбертовой диаграммой, то есть в пространстве яркость светодиода постоянная, независимо от угла, направления света.

Размеры кристалла малы, от одного кристалла будет мало света. В лампах содержится группа светодиодов. Сделать освещение равномерным сложно, так как каждый диод – это точечный источник света.

1 — Вывод 1
2 — Корпус
3 — ЧИП
4 — Слой люминофора
5 — Проводник
6 — Рефлектор
7 — Вывод 2
8 — Теплоотвод
9 — Изолятор
10 — Печатная плата

Узкий спектр волн света от полупроводниковых диодов приводит к утомляемости глаз, дискомфорту, в отличие от солнца или ламп накаливания. Чтобы как-то исправить этот недостаток, в конструкцию светодиодов ввели слой люминофора.

Размер потока света, излучаемого полупроводниковым диодом, зависит от силы тока р-п перехода. При большем токе излучение выше, до определенного порога.

Габариты светодиодов малы, поэтому применять большие токи не получается. Ток для индикаторных диодов не превышает 20 мА. Для более мощных ламп освещения делается отвод тепла и защитные меры, которые имеют ограничения.

Поток света в лампе возрастает по мере увеличения тока, затем снижается из-за потери тепла. Выделение тепла не происходит при свечении светодиодной лампы, они считаются холодным светом.

Но, это не значит, что лампа не нагревается.

Ток, проходящий через светодиод, в различных контактах проходит через сопротивления участков, что вызывает нагревание лампы. Энергия теряется из-за тепла, при повышении тока тепло может вывести из строя конструкцию лампы на светодиодах.

Кристаллы светодиодов в лампах могут достигать большого количества (более 100). Для подведения тока оптимальной величины сделаны платы из стеклотекстолита с дорожками, проводящими ток, и имеющими разную конфигурацию.

Кристаллы светодиодов припаивают к контактным площадкам по группам, последовательно подают питание, одинаковый ток пропускают по каждой цепочке. Эта схема простая в техническом плане, но имеет серьезный недостаток. Если нарушится какой-либо контакт, то перестают светить все звенья цепи, лампа выходит из строя.

К каждой группе диодов подводится напряжение постоянной величины от устройства – драйвера. Раньше он назывался источником питания. Драйвер преобразовывает напряжение входа сети в питающее напряжение светодиодов. Входное напряжение может быть как 220 В (в квартире), так и 12 В (в автомобиле).

Подключение стабилизированного постоянного тока к каждому светодиоду параллельно выполнить трудно, редко применяется. Драйверы имеют различные схемы: трансформаторная и т.д. Распространенные варианты схем зависят от конфигурации.

Драйверы имеют низкую стоимость при условии, если они подключаются к постоянному напряжению, защищенному от скачков, перепадов и импульсов, не имеют резистора, ограничивающего ток, в цепи выхода питания. Это используется в фонариках на аккумуляторах, в них светодиоды соединены с аккумуляторами.

Они запитаны повышенным током, ярко светят, перегорают довольно часто. Если в драйверах нет защиты от скачков напряжения, то дешевые лампы быстро выгорают, не отработав ресурса по гарантии.

Блоки питания качественного изготовления не нагреваются, перегруженные драйверы нагреваются, энергия расходуется на потерю тепла. Эти потери довольно значительные, они могут превышать энергию выделяемых фотонов (света).

Квартирные лампы на светодиодах имеют цоколь Е27. Он дает возможность применять лампы в обычных патронах. Импортные лампы снабжены другими цоколями, для которых нужны соответствующие патроны, с отличием в шаге резьбы и диаметре. Напряжение питания может быть 110 В. Лампы для автомобилей тоже бывают разными по конструкции цоколей.

Чтобы защитить светодиоды, не нужны герметичные колбы, не требуется выкачивать из них воздух или создавать среду газа. Светодиоды закрыты материалами из пластика, пропускающего свет.

Размещение частей на светодиодах отличается у производителей, для различных целей. Последовательность монтажа у них одинаковая: от драйвера к светодиодной плате, закрывается защитным стеклом. Могут устанавливаться экраны защиты от нагрева, и т.д.

Устройство и конструктивные особенности разных производителей может значительно отличаться в аналогичных лампах, но принципы конструирования у них общие.

Виды и применение лампы на светодиодах

По применяемости лампы на светодиодах делятся:

Для дома и офиса.
Уличные.
Прожекторы.
Автомобильные.
Лампы на светодиодах для растений (ультрафиолетовые).
Светильники для зданий.

По конструкции и световому потоку лампы на светодиодах делятся:

Общего назначения, для офисов и жилых помещений, похожи на лампы накаливания, свечи, «кукурузы».
Направленного света – для подсветки витрин, площадей.
Линейные, в виде трубки, похожи на люминесцентные лампы. Применяются для торговых залов и офисов.

Используемым типам светодиодов на:

Индикаторных диодах. К ним относятся лампы на диодах 3 мм и на «Пираньях». Качество света от таких ламп низкое.
SMD диодах, распространенные, имеют малый размер, не греются, широкое применение.
Диодах 1, 3, 5 Вт, нагрев значительный.
СОВ диодах, по новой технологии, преимущество перед другими: более надежны за счет монтажа диодов сразу на плату, равномерный световой поток, разные исполнения формы ламп.
Филаментных диодах, освещение на 360 градусов, малая цена, теплоотвод.

Разделение по типу цоколей

Широко распространены цоколи «Эдисона» с резьбой и обозначением буковой Е с цифрой. Цифра – это диаметр цоколя в мм (Е27, Е14, Е40). Цоколь G – штыревое соединение. Цифра указывает расстояние между штырями (выводами). Такие лампы подключаются только через блок питания. Цоколь Т используется для замены ламп люминесцентных, измеряется в дюймах.

Достоинства, недостатки, особенности

К достоинствам относятся:

Экономия электроэнергии, энергоэффективность, потребляют в 5 раз меньше энергии.
Срок эксплуатации, составляет для разных типов 30-50 тысяч часов работы.
Механическая прочность.
Безопасность, не содержат вредных веществ, нет сильного нагрева, применяют в любых светильниках, для натяжных потолков.
Широкий интервал температуры использования, работают до -60 градусов мороза.
Быстрый запуск, сразу светят ярко.
Надежность при частых выключениях и включениях.
Экологически безопасны, можно утилизировать с обычным мусором.

К недостаткам относится:

Большие размеры из-за технической стороны устройства.
Боятся перегрева, эффективность уменьшается, тускнеют.
Не в любую люстру могут поместиться из-за увеличенного размера.
Световой поток направленный, по бокам и сзади светит хуже.
Стоимость выше других типов ламп, с каждым годом цена снижается.

Особенности

Лампы на светодиодах состоят из платы со светодиодами, цоколя, корпуса, блока питания, колбы матовой. Ток сразу преобразуется в свет, минуя стадию нагрева, как в лампах накаливания. Потери на нагрев наименьшие, светодиоды экономичны, безопасны.

Светодиоды придуманы еще в 70-х годах, но использовались лишь в приборах, индикаторах, экранах. Светодиоды голубого цвета высокояркие изготовлены в 1993 году, белые в 1996 году. Современные светодиоды имеют отдачу света до 170 лм / Вт.

Какие светодиоды стоят? Как определить какой светодиод стоит?

Светодиоды

2018-07-04 by Zuboches

При ремонте светового или любого другого оборудования мы часто сталкиваемся с вышедшими из строя светодиодами или светодиодными модулями. Которые не так трудно заменить зная ответ на вопрос какие светодиоды стоят именно здесь. Мы рассмотрим несколько самых популярных вопросов.

Какие светодиоды стоят в лампах?

Как определить какой светодиод стоит?

Какие светодиоды стоят именно у меня?

Производители не стоит на месте и вместо Ламп начали использовать светодиоды, которые своим ярким свечением и потреблением малого количества электроэнергии, позволяют создавать ЖК телевизоры с умопомрачительным качеством картинки. Матрицы телевизоров тоже за это время намного улучшились в качестве и цветопередаче, но тусклое свечение CCFL ламп не могло полноценно передать ту картинку, которую хотели бы видеть мы и производители телевизоров.

Итак чтобы определить Какие светодиоды стоят в подсветке телевизора, вам необходимо воспользоватся вольтметром и определить напряжение светодиода. Вам может помочь в этом наша статья Как проверить светодиод?
Далее после того как вы определили весь светодиодный модуль вышел из строя или одиночный светодиод. Вам нужно определить тип светодиода, а именно его габариты корпуса. Измеряются они в миллиметрах. Вам может помочь в этом наша статья Размеры светодиодов.
Далее зная корпус диода и его напряжение вам не составит ни какого труда приобрести нужные вам светодиоды или светодиодные модули на Aliexpress.

Какие светодиоды стоят в лампах?

Наверное самое частое явление, вскрываешь лампу а там следующая картина, выгорел один из диодов. Если есть время и желание провести ремонт, то можно заменить вышедший из строя диод. Но появляется вопрос Какие светодиоды стоят в лампах?

Соответственно наш порядок действий.

Вам необходимо воспользоватся вольтметром и определить напряжение светодиода. Вам может помочь в этом наша статья Как проверить светодиод?
Далее после того как вы определили весь светодиодный модуль вышел из строя или одиночный светодиод. Вам нужно определить тип светодиода, а именно его габариты корпуса. Измеряются они в миллиметрах. Вам может помочь в этом наша статья Размеры светодиодов . Но статья может и не пригодится так как, зачастую производители зачастую пишут тип светодиода на самой плате. Смотрите фото. Там будет указано 2835, 5050 или 5630 это и есть тип светодиода
Далее зная корпус диода и его напряжение вам не составит ни какого труда приобрести нужные вам светодиоды или светодиодные модули на Aliexpress. Или выпаять диод из другой похожей светодиодной лампы.

Как определить какой светодиод стоит?

Как определить какой светодиод стоит в вашем устройстве или приборе.

Порядок действий тот же самый

Вам необходимо воспользоватся тестером и определить напряжение светодиода. Вам может помочь в этом наша статья Как проверить светодиод?
Далее после того как вы определили весь светодиодный модуль вышел из строя или одиночный светодиод. Вам нужно определить тип светодиода, а именно его габариты корпуса. Измеряются они в миллиметрах. Вам может помочь в этом наша статья Размеры светодиодов.
Далее зная корпус диода и его напряжение вам не составит ни какого труда приобрести нужные вам светодиоды или светодиодные модули на Aliexpress.

ВНИМАНИЕ!

Если перед вами светодиодный модуль с вышедшими из строя светодиодами и перед вами стабилизированный по напряжению модуль (т.е на напряжение 12/24 В). Проверьте тестером элементы сопротивления, так как зачастую светодиоды выходят из строя благодаря сгоревшему сопротивлению в цепи.

Размеры светодиодов

Как проверить светодиод?

– IUP

Светодиодное освещение на сегодняшний день является наиболее энергоэффективным, экологически чистым и безопасным для окружающей среды способом освещения. Светодиодное освещение имеет множество удивительных преимуществ.

Долгий срок службы

Долгий срок службы является основным преимуществом светодиодных светильников. Светодиодные лампы и диоды имеют выдающийся срок службы до 100 часов. Это 11 лет непрерывной работы или 22 года 50-процентной эксплуатации. Если вы оставите светодиодный светильник включенным на восемь часов в день, пройдет около 20 лет, прежде чем вам придется заменить светодиодную лампочку.

Светодиоды отличаются от стандартного освещения: они не перегорают и не перестают работать, как обычные лампочки. Кроме того, световые диоды излучают более низкие уровни мощности в течение очень длительного периода времени и становятся менее яркими.

Энергоэффективность

Самый эффективный на сегодняшний день способ освещения и освещения с предполагаемой энергоэффективностью 80-90 процентов по сравнению с традиционным освещением и обычными лампочками. Это означает, что около 80 процентов электрической энергии преобразуется в свет, а 20 процентов теряется и преобразуется в другие формы энергии, такие как тепло.

При использовании традиционных ламп накаливания, эффективность которых составляет всего 20 процентов, 80 процентов электроэнергии теряется в виде тепла.

Экологичность

Светодиодные лампы не содержат токсичных химикатов. Большинство обычных люминесцентных ламп содержат множество материалов, таких как ртуть, которые опасны для окружающей среды.

Светодиодные фонари не содержат токсичных материалов и на 100 % подлежат вторичной переработке, что поможет сократить выбросы углекислого газа на треть. Упомянутый выше длительный срок службы также означает, что одна светодиодная лампа может сэкономить материал и производство 25 ламп накаливания. Большой шаг к более экологичному будущему!

Надежное качество

Светодиоды чрезвычайно долговечны и изготовлены из прочных компонентов, которые очень прочны и могут выдерживать даже самые суровые условия.

Поскольку светодиодные светильники устойчивы к ударам, вибрациям и экстремальным воздействиям, они представляют собой отличные системы наружного освещения для суровых условий и воздействия погодных условий, ветра, дождя или даже внешнего вандализма, общественного воздействия, связанного с дорожным движением, а также строительства или производства. места.

Нулевое УФ-излучение

Светодиодное освещение дает мало инфракрасного света и практически не излучает УФ-излучение. Из-за этого светодиодное освещение отлично подходит не только для товаров и материалов, чувствительных к теплу, благодаря малому излучаемому теплу, но и для освещения чувствительных к УФ-излучению объектов или материалов, таких как музеи, художественные галереи, археологические раскопки и т. д.

Гибкость дизайна

Светодиоды можно комбинировать в любой форме для получения высокоэффективного освещения. Отдельные светодиоды могут быть затемнены, что обеспечивает динамическое управление светом, цветом и распределением. Хорошо спроектированные системы светодиодного освещения могут создавать фантастические световые эффекты не только для глаз, но и для настроения и ума.

Эксплуатация при экстремально низких или высоких температурах

Светодиоды идеально подходят для работы при низких и низких температурах наружного воздуха. Для люминесцентных ламп низкие температуры могут повлиять на работу и создать проблемы, но светодиодное освещение хорошо работает и в холодных условиях, например, на улице зимой, в морозильных камерах и т. д.

Рассеивание света

свет и может быть направлен в определенное место без использования внешнего отражателя, что обеспечивает более высокую эффективность применения по сравнению с обычным освещением. Хорошо спроектированные системы светодиодного освещения способны более эффективно доставлять свет в нужное место.

Мгновенное включение и частое включение

Светодиодные лампы загораются сразу после включения, что дает большие преимущества для инфраструктурных проектов, таких как светофоры и сигнальные огни.

Светодиодные фонари также можно часто выключать и включать без ущерба для срока службы светодиодов или светового излучения. Напротив, традиционному освещению может потребоваться несколько секунд, чтобы достичь полной яркости, а частое включение/выключение значительно сокращает ожидаемый срок службы.

Низкое напряжение

Для светодиодной подсветки достаточно низковольтного источника питания. Это позволяет легко использовать светодиодное освещение даже на открытом воздухе за счет подключения к внешнему источнику солнечной энергии и является большим преимуществом, когда речь идет об использовании светодиодной технологии в отдаленных или сельских районах.

Светодиодные лампы — история освещения, история светодиодов

До того, как появились светодиодные лампы, менее эффективные лампы накаливания и люминесцентные лампы были основой как коммерческого, так и жилого освещения. Сегодня светодиодная технология развивается быстрее, чем любой другой тип лампочек до нее.

Благодаря инновациям в области светодиодов можно значительно сократить потребление электроэнергии, помогая планете и помогая компаниям сократить накладные расходы.

Итак, с чего все началось?

История первой лампочки

Зачем была изобретена лампочка? Эдисон хотел создать лампочку, которая давала бы постоянный, равномерный свет, доступный для обычных людей.

Но временная шкала лампочек началась почти за 80 лет до того, как Эдисон запатентовал свою углеродную нить накала в 1880 году. Он основывался на существующих исследованиях, включая платиновую нить накаливания сэра Хамфри Дэви — первую в мире лампу накаливания — с 1802 года и долговечную лампу накаливания Джеймса Линдсея. с 1835.

Существующие версии были слишком дорогими для личного или домашнего использования, даже для очень богатых. Эдисон решил эту проблему, поэкспериментировав с материалами нити накаливания, прорвавшись вперед с помощью бамбуковой нити, которая проработала 1200 часов, что стало самой продолжительной лампой на сегодняшний день.

Эдисон не остановился на достигнутом. Он изобрел множество технологий, которые сделали широкое использование лампочек более практичным для общества. Например, он изобрел трубопроводы, которые позволяют распределять электричество от центрального генератора.

В то время как технологические инновации Эдисона были невероятными для своего времени, к 1950-м годам лампы накаливания все еще тратили около 90% своей энергии в виде тепла. Исследователи начали искать решения.

Компактные люминесцентные лампы

Томас Эдисон и Никола Тесла экспериментировали с люминесцентными лампами в 1890-х годах, но ранние версии люминесцентных ламп были слишком неэффективны для коммерческого производства.

В начале 1900-х годов Питер Купер Хьюитт создал люминесцентную лампу, которая была более эффективной, чем лампы накаливания, но не подходила для многих целей из-за своего сине-зеленого цвета.

Наконец, в 1973 году нехватка энергии подтолкнула инженеров-осветителей к созданию люминесцентной лампы, пригодной для широкого использования. Эдвард Хаммер из General Electric опирался на исследования Sylvania, чтобы согнуть люминесцентную трубку в спираль, создав первый компактный люминесцентный светильник.

Поначалу эти лампы были слишком дорогими для широкого использования. Но к 1990-м годам КЛЛ стали тоньше, доступнее и эффективнее. Сегодня лампы CFL на 50-75% эффективнее современных ламп накаливания и служат примерно в десять раз дольше.

История светодиодной лампы

Роберт Биард и Гэри Питтман изобрели инфракрасный светодиод в 1961 году, работая в Texas Instruments. Из-за своих микроскопических размеров он не имел практического повседневного применения.

В следующем году, в 1962 году, Ник Холоньяк-младший («Отец светоизлучающих диодов») изобрел первый светодиод, излучающий видимый красный свет, работая в General Electric.

На протяжении 1960-х годов исследователи и инженеры продолжали экспериментировать с полупроводниками с целью создания более эффективных светодиодов. В ходе экспериментов с различными химическими субстратами были запущены в производство ярко-красные и оранжевые светодиоды.

Затем, в 1972 году, М. Джордж Крафорд, работая в Monsanto, использовал один красный и один зеленый диод для создания бледно-желтого света. Крэфорд также изобрел светодиод, который был примерно в десять раз ярче, чем у Холоньяка. Monsanto стала первой компанией, начавшей массово производить светодиодные фонари.

Светодиодные инновации

Ученые продолжали экспериментировать с материалами подложки, производя к началу 1990-х годов ярко-зеленые, оранжево-красные, оранжевые и желтые светодиоды. В 1994 году Сюдзи Накамура изобрел ультраяркие синие светодиоды, которые послужили основой для современных коммерческих светодиодов. Читать Что такое синий свет? чтобы узнать больше о синих огнях.

Затем ученые создали белые светодиоды, покрыв синие светодиоды флуоресцентным люминофором. Это взволновало Министерство энергетики США, которое поощряло дальнейшую разработку белых светодиодов для коммерческого и бытового использования.

Светодиодные фонари сегодня: как улучшились светодиодные фонари?

Светодиоды (светоизлучающие диоды) являются наиболее энергоэффективным вариантом освещения. Чтобы производить такое же количество света, как 60-ваттная лампа накаливания, светодиодная лампа потребляет всего 10 Вт. Это связано с тем, что светодиоды используют почти всю свою энергию в виде света, тогда как лампы накаливания выделяют большую часть своей энергии в виде тепла.

Как и ранние версии ламп накаливания и люминесцентных ламп, когда-то они были дорогими и доступны в ограниченном количестве цветов. Однако быстро развивающиеся технологии сделали их доступными по цене, в широком диапазоне цветовых температур и с отличными индексами цветопередачи (CRI).

Первые коммерческие светодиоды излучали только сине-белый свет. Сегодня светодиоды доступны в теплых, золотых цветовых температурах (2700–3000 К), а также в четких голубовато-белых (5000 К). 9№ 0004

Мягкий белый (2700K) идеально подходит для вестибюлей, гостевых помещений и жилых помещений.

Яркий белый цвет (4000K) предпочтителен для рабочих помещений, таких как кухни, гаражи и склады.

Дневной свет (5000K) способствует продуктивности и отлично подходит для чтения, работы и любых мест, требующих внимательности и высокой энергии.

Чем выше индекс цветопередачи (CRI), тем лучше. Высокий CRI помогает вашему глазу различать цвета. CRI измеряется по шкале от 0 до 100, при этом высшая оценка 100 указывает на то, что цвета выглядят так, как будто они выглядят при естественном солнечном свете.

Светодиоды применяемые в лампах: Строение светодиодной лампы — LED Test