Светодиоды применяемые в лампах – Схемы светодиодных ламп на 220 вольт: советы по ремонту

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.

Устройство, принцип действия

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.

По 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.

Похожие темы:

electrosam.ru

Конструкция светодиодных ламп. Почему они дороже обычных лампочек?

Появление мощных светодиодов и технологий изготовления надежных и долговечных ламп на их основе в последние годы открыли новую эру в освещении. Этому способствует и малый размер светодиодов, позволяющий разрабатывать самые разнообразые по форме и размеру лампы. О том, что такое светодиод и как он развивался мы расскажем в отдельной статье, а сейчас подробнее остановимся на конструкции светодиодных ламп.

Конструкция, используемые материалы, мощность светодиодов и элементный состав светодиодной лампы зависит от ее размера и электрической мощности. Наиболее именитые производители уделяют большое внимание точному расчету конструкции лампы, поскольку от этого напрямую зависит долговечность ее работы. В общем виде светодиодные лампы очень похожи по конструкции и элементному составу, тем не менее, каждый производитель стремится создавать наиболее эффективные по светоотдаче и долговечности лампы. Лучше всего в этом преуспели такие именитые производители как Philips, Osram, Verbatim, Toshiba, Samsung и LG. Ведь качественного и долговечного светодиода не достаточно — нужно чтобы все компоненты лампы были рассчитаны на срок службы в несколько десятков тысяч часов, о которых заявляют десятки российских и китайских производителей, но лишь немногие из них уделяют достаточно времени и средств вопросам комплексного качества всего продукта. И это объяснимо, ведь большой и квалифицированный инженерный состав, множество циклов испытаний и доработок конструкций могут позволить себе только крупные фирмы. Именно по этой причине мы видим на рынке множество быстро появляющихся и также быстро исчезающих фирм, производящих светодиодные лампы. Именно поэтому мы настоятельно рекомендуем всем покупателям приобретать только качественные светодиодные лампы от ведущих мировых производителей, поскольку это является залогом их многолетней беспроблемной работы. 

Конструкция светодиодных ламп

Перейдем к описанию конструкции бытовой светодиодной лампы традиционной формы «груша» (Тип А) со стандартным резьбовым цоколем E27. Ее элементы Вы можете видеть на рисунке слева, а справа от рисунка располагается описание элементов лампы. Светодиодные лампы других форм и размеров при своей внешней непохожести будут иметь практический такой же элементный состав.

1. Рассеиватель — чаще всего представляет собой полусферу, предназначенную для увеличения угла и равномерности рассеивания направленного пучка света от светодиодов. В отличие от ламп накаливания, данная часть светодиодной лампочки практически не нагревается. Производители используют достаточно прочные материалы рассеивателей: различные сорта прозрачного и полупрозрачного пластика, матированный поликарбонат и др. Именно по этой причине светодиодные лампы, по сравнению с люминесцентными и лампами накаливания, гораздо менее хрупкие и лекго выдерживают падение с небольшой высоты.

2. Светодиодные чипы — важнейшая составляющая часть светодиодной лампы. Количество чипов может быть от одного до нескольких десятков в зависимости от конструкции лампы, ее размеров и расчетной мощности. Именитые производители не экономят на качестве светодиодов, поскольку от них в большей степени зависит долговечность и эксплуатационные характеристики лампы. Достаточно одному из них выйти из строя и лампа перестанет работать. Интересно, но производителей качественных светодиодов в мире совсем не много и этому посвящена отдельная статья.

3. Печатная плата — как правило, выполняется из сплава алюминия и обеспечивает эффективный отвод тепла от чипов к радиатору, что гарантирует оптимальный температурный режим работы чипов.

4. Зона максимальной температуры — располагается под печатной платой со светодиодами. Это конструктивная особенность всех светодиодных ламп: все другие типы ламп излучают тепло внешней светящейся поверхностью, а в светодиодной лампе нагрев распространяется внутрь лампы и именно поэтому ей нужен эффективный теплоотводящий элемент — радиатор.

5. Радиатор — служит для отвода тепла от платы, на которой установлены светодиоды. Радиаторы светодиодных ламп чаще всего производятся из алюминия или его анодированных сплавов и состоят из большого количества пластинок для увеличения теплоотводящей площади. 

6. Конденсатор — является важной частью драйвера (см. ниже) и предназначен для сглаживания пульсаций выходного напряжения.

7. Драйвер — электротехническое устройство внутри каждой светодиодной лампы служит для преобразования переменного тока в постоянный. Миниатюрная печатная плата содержит стабилизатор напряжения и диодный мост. Обеспечивает выпрямление, сглаживание и стабилизацию напряжения необходимого для питания светодиодов.

8. Полимерное основание цокольной части — предназначено для обеспечения защиты корпуса от пробоя электрическим током.

9. Цоколь — чаще всего выполняется из латуни с никелевым покрытием, что обеспечивает надежный контакт с патроном светильника и отсутствие коррозии.

Почему светодиодные лампы дороже обычных лампочек?

После беглого изучения конструкции светодиодной лампы становится понятно, почему она существенно дороже аналогичной по светоотдаче лампе накаливания — потому, что она значительно сложнее и по количеству элементов и по сложности их изготовления. Необходимо еще раз заметить, что дешевые китайские светодиодные лампы не случайно такие дешевые: они неряшливо собраны из некачественных комплектующих, содержат сильно упрощенные драйверы, состоят из предельно дешевых и не надежных светодиодов. Более того, реальная мощность и светоотдача таких ламп, как правило, гораздо хуже заявленных характеристик на упаковке. Мы разбирали много светодиодных ламп от малоизвестных производителей и не встретили ни одного качественного экземпляра. Именно по этой причине служат такие лампы в лучшем случае несколько месяцев и мы настоятельно не рекомендуем их покупать, а обратить внимание на светодиодные лампы от известных производителей. Они дороже, но и прослужат гораздо дольше. Более того, можно с уверенностью сказать, что розничная цена хорошей светодиодной лампы будет постоянно снижаться с ростом масштабов их производства и в ближайшие несколько лет можно ожидать снижения их стоимости минимум на 20-30%. Тем не менее, даже при нынешних ценах светодиодные лампы окупаются очень быстро, о чем можно прочитать здесь.

Экологичность светодиодных ламп и рост масштабов их применения

Светодиодная лампа абсолютно безопасна для использования в жилых и рабочих помещениях. В отличие от ламп накаливания и люминесцентных («энергосберегающих») ламп, она не содержит стекло (за редким исключением) и опасные вещества, такие как ртуть и свинец. Лампа не наносит вреда экологии и не требует специальной утилизации. В наше время это осбенно важно: экологические требования всех развитых стран постоянно меняются в сторону уменьшения вреда здоровью людей и экосистеме планеты в целом. При этом всячески стимулируется развитие технологий энергосбережения. В подавляющем большинстве стран Евросоюза и США продажа ламп накаливания уже запрещена, а продажи люминесцентных ламп стремительно снижаются. На этом фоне «светлое» будущее систем освещения на основе светодиодов видится весьма отчетливо.

 

    
 

svetlix.ru

Устройство светодиода и принцип действия

Светодиод сокращённо (СД), светоизлучающий диод (СИД

), light emitting diode сокращённо LED – это полупроводниковое устройство, которое способно создавать световое излучение различной интенсивности при подключении его в прямом направлении к электрическому току.

Светодиод: устройство.

Основа светодиода – полупроводниковый кристалл. Кристалл размещается на металлическое основание катод, который также является отражателем.

Кристалл соединяется тонкой проволокой с анодным выводом. Вся конструкция помещается в корпус колбу нужной формы, верхняя часть колбы состоит из рассеивающей или собирающей линзы. От формы линзы зависит угол рассеивания светового потока, чем более плоская линза, тем шире угол рассеивания и наоборот, чем выпуклей линза, тем уже световой поток.

Для изготовления кристалла светодиода могут, используются такие  полупроводниковые материалы как арсенид галлия, алюминия галлия арсенид, галлия фосфид, галлия арсенид-фосфид, кремний и пр.

В зависимости от материала, из которого сделан кристалл, светодиод может излучать заданный спектр свечения.

Все светодиоды можно поделить на два основных типа:

Индикаторные – маломощные светодиоды используются как индикаторы в различных приборах (см. рис. сверху).

Осветительные – более мощные светодиоды, используются в осветительных приборах.

Типы осветительных диодов:

• SMD.
• HP – высокой яркости.
• HP – высокой мощности.

Устройство осветительного светодиода.

Светодиод: принцип действия.

Принцип действия светодиода основан на так называемом p-n (электронно-дырочном) переходе.

Светодиод включает в себя полупроводниковый p-n переход, где материал — n обогащён отрицательными носителями заряда (приобретают дополнительные электроны), а материал – p положительными носителями заряда (приобретают «дырки» места, где отсутствуют электроны на орбитах атомов).

Когда в диоде возникает электрическое поле, электроны из материала — n и дырки из материала – p, устремляются к p – n переходу, где электроны инжектируются в – p материал.

При подаче отрицательного напряжения со стороны – n проходит ток в материал – p (прямое смещение).

При переходе из – n в – p избыточные электроны рекомбинируют с «дырками» при этом выделяется энергия из элементарных частиц фотонов и светодиод испускает свечение.

Обозначение светодиода в электрических схемах.

Светодиод может работать только при пропускании через него тока в прямом направлении (анод положительный потенциал относительно катода).

Недопустимо подключение светодиода обратной полярностью к источнику напряжения, светодиоды обычно имеют невысокое обратное пробивное напряжение, поэтому если в схеме возможно обратное напряжение светодиод нужно дополнительно защитить параллельно подключённым обычным диодом.

Подключать светодиод к источнику напряжения можно только через ограничитель тока, например через последовательно подключённый резистор.

Некоторые диоды могут иметь встроенную в корпус токоограничивающую цепь.

Для мощных светодиодов также применяются схемы, с широтно импульсной модуляцией которые могут поддерживать среднее значение тока на заданном уровне.

При пропускании через светодиод тока превышающего предельно допустимые параметры, светодиод мгновенно перегревается и выходит из строя.

Преимущества применения светодиодов в качестве источников света.

Высокая светоотдача до 146 люмен на ватт.

Современные светодиоды имеют широкий спектр свечения от 2700 К (теплый белый) до 6500 К (холодный белый).

Низкая инерционность, светодиод включается сразу на полную яркость.

Угол излучения от 15 до 180 градусов.

Механическая прочность и вибростойкость.

Светодиоды не чувствительны к низким температурам.

Продолжительный срок службы светодиодов, некоторые светодиоды могут работать до 100000 часов.

На продолжительность службы светодиодов не влияет количество циклов включения-выключения, в отличие от газоразрядных ламп и ламп накаливания.

Экологичность – в отличие от люминесцентных ламп для производства светодиодов не используются опасные материалы, такие как ртуть и фосфор.

Недостатки светодиодов.

При недостаточном отводе тепла у мощных светодиодов происходит деградация и падение яркости кристалла.

Светодиоды чувствительны к перепадам напряжения, повышенное напряжение приводит к перегреву светодиода и сокращает срок его службы.

Применение светодиодов.

Современные мощные светодиоды применяются в промышленном и бытовом освещении, светодиоды используются в качестве источников света в лампах, фонарях, светильниках, светодиодных лентах.

Светодиоды применяются в подсветке жидкокристаллических экранов телевизоров, мониторов, мобильных телефонов.

Маломощные светодиоды применяются в качестве индикаторов для бытовых и промышленных приборов, используются в панелях управления и пр.

Поделиться в соц. сетях

led-lampu.ru

Виды и критерии выбора светодиодных ламп

Классификация

Существует целый ряд разнообразных классификаторов светодиодных ламп по разным признакам, но основным является их деление в зависимости от области применения или назначения:

1. Выполнение функций основных источников света в жилых квартирах или комнатах.
2. Выполнения функций основных источников света на улице и в различных общественных местах, например, на автомобильных стоянках или железнодорожных станциях.
3. Локальные подсветки отдельных областей помещения, являющиеся частью дизайнерского решения.
4. Ландшафтный дизайн и уличная подсветка зданий или различных архитектурных объектов.
5. Специальные разновидности, предназначенные для функционирования в экстремальных условиях и взрывоопасной среде.
6. Функционирование в специальных прожекторах, использование которых происходит на промышленных объектах или территориях.

По разновидностям цоколя

Цоколи Е27 и Е14

E27

Имеющие классическое соединение с резьбой, делают их схожими со стандартными лампами накаливания. Другое известное название – миньон. На сегодняшний день, это наиболее универсальная и распространенная разновидность, цоколи могут различаться габаритами, цифра в названии обозначает диаметр в миллиметрах.

Цоколь GU10

Имеет в своей конструкции специфический разъем с 2 штырями, которые обладают заметными расширениями ближе к концам, расстояние между ними равно 10мм. Подобные лампы обычно рассчитаны на рабочее напряжение 220В, а наличие такого цоколя делает их самой безопасной разновидностью.

Цоколь GU5.3

Является более современной модификацией штырьковой модели GU10. В основном, использовался для галогенных отражательных ламп, но сейчас подходит и для светодиодных видов. Подобные цоколи удобны для монтажа в поверхности из гипсокартона, технология отличается своей простотой и безопасностью. Расстояния между штырями равно 5,3мм.

Цоколь G13

Чаще всего используется для линейных источников света трубочной формы. В конструкцию включено 2 штыря, расстояние между которыми составляет 13мм. В большинстве случаев используются в габаритных светильниках, которые необходимы в общественных местах или на промышленных предприятиях, чтобы обеспечивать освещение значительной площади.

Разновидность используемых для освещения светодиодов

Светодиоды SMD

В отличие от большинства аналогов они имеют возможность установки непосредственно на поверхности используемой платы. На сегодняшний день, имеется широкий ассортимент моделей, которые отличаются техническими характеристиками, а также габаритами, указанными в названии.

Обладают значительным эксплуатационным сроком, поскольку нюансы конструкции позволяют осуществлять качественный отвод тепла и не дают данным элементам перегреваться даже при долгом нахождении во включенном состоянии.

Светодиоды 5630 и 5730

светодиод 5630

Представляющие собой мощные и сверхмощные разновидности, используются при наличии электрического тока с показателем не более 350мА. Имеются модификации, спрятанные в защитный корпус, потребляющие электрический ток до 1А при показателе мощности 1-3Вт. Встречаются отдельные современные модели, мощность которых может достигать 10Вт, но они требуют наличия отдельной системы для охлаждения.

Светодиоды COB

Подразумевающие установку чипа-излучателя непосредственно в плату. Такая конструкционная особенность увеличивает степень надежности системы в целом, а также положительно сказывается на процессе отвода тепла. Наличие общей оптической системы позволяет достичь максимальной степени равномерности потока света.

По световому потоку

Является особым параметром, который определяет яркость свечения лампы, зависит от ее мощности и является еще одним классификатором:

1. Мощность 25Вт соответствует световому потоку 220Лм.
2. Мощность 40Вт соответствует световому потоку 415Лм.
3. Мощность 60Вт соответствует световому потоку 710Лм.
4. Мощность 75Вт соответствует световому потоку 935Лм.
5. Мощность 100Вт соответствует световому потоку 1340Лм.
6. Мощность 150Вт соответствует световому потоку 2160Лм.
7. Мощность 200Вт соответствует световому потоку 3040Лм.

По различиям в конструкции корпуса

А55

Это источники света классической формы, такой же, как и у стандартных ламп накаливания.

С35

Лампы в виде свечки, обладающие вытянутой формой.

G45

Круглые лампы, исполненные в форме шара.

R39, R50 и R63

R39

Обозначают зеркальные разновидности светодиодных ламп.

Помимо указанных различий у всех подобных разновидностей может быть матовая, либо глянцевая колба, обычно подобная особенность источника света указывается на его упаковке. Светодиодные лампы также разделяют по цветовой температуре, которая может быть весьма разнообразной.

Критерии выбора

В связи с большим количеством различий между разными видами светодиодных ламп, имеется и внушительное количество критериев, оказывающих влияние на выбор перед совершением покупкой.

Для того чтобы в последующем не пожалеть о приобретении необходимо учесть следующие важные факторы:

1. Конструкция цоколя, поскольку не все разновидности подходят к определенным светильникам. Наиболее распространены винтовые лампы, но если к светильнику подходят источники света штырькового типа, то наиболее оптимальным вариантом будет взять с собой образец, чтобы не ошибиться при выборе.
2. Форма самой лампочки также является важным фактором, поскольку от этого может зависеть количество излучаемого света и дальность его распространения. Шарообразные модели больше всего рассеивают свет, поэтому лучше подходят для ванных комнат и туалетов, в жилых помещениях распространены вытянутые лампы или обладающие декоративной формой.
3. Яркость у светодиодных источников света определяется не по количеству Ватт, как у ламп накаливания, а по степени светоотдачи. Для наглядности можно провести следующее сравнение: светодиодная разновидность с параметром 250Лм на 4Вт соответствует лампочке накаливания 25Вт, а 1600Лм на 20Вт лампочке накаливания 100Вт.
4. Цветовая температура является важной визуальной характеристикой, на сегодняшний день имеется широкий ассортимент фактически всех цветов и оттенков белого, поэтому каждый человек сможет подобрать идеальный вариант с учетом индивидуальных требований и предпочтений. Обычно, теплая цветовая температура имеет желтые оттенки.
5. Эксплуатационный срок. Различные производители дают разные гарантии по сроку службы лампы, он может составлять 6, 10, 20 лет. Поскольку светодиодные лампы присутствуют на рынке гораздо более короткий период времени, еще пока не удалось оценить, насколько эти цифры соответствуют реальности.

slarkenergy.ru

Характеристики светодиодов: достоинства и недостатки, применение

Основные характеристики светодиодов

1. Эффективность свечения (светоотдача)

Наиболее значимая характеристика светодиодов, обуславливающая экономическую целесообразность их использования в системах освещения различного назначения. Определяется, как отношение потока излучения к затрачиваемой мощности (Лм/Вт).
Для сравнения:
— 10-12лм/Вт — лампа накаливания;
— 40-150Лм/Вт — газоразрядные лампы;
— 50-120Лм/Вт — светодиоды.

Таким образом, светодиоды характеризуются прекрасными показателями светоотдачи, что дает возможность им выигрышно конкурировать с натриевыми, галогеновыми и люминесцентными лампами. Помимо этого, при выпуске светодиодных светильников не требуются отражатели, потому что их световой поток направляется в одной полуплоскости.

2. Мощность

— светодиоды малой мощности: до 0,5Вт;
— светодиоды средней мощности: 0,5-3Вт;
— светодиоды большой мощности: 3Вт и выше.

3. Цветовая температура

— 2500-4000К: белый теплый свет, схож с лампами накаливания;
— 4000-6500К: белый нейтральный свет;
— 6500-9500К: белый холодный свет.
В результате экспериментальных исследований установлено, что именно белый нейтральный свет отличается наибольшей четкостью передачи цветов и является наиболее удачным для работы с документами в офисных условиях.

4. Деградация

Это процесс постепенной потери показателей работоспособности светодиодов. Обычно производители указывают около 100 тыс. час. работы и более. Существенное влияние на ресурс светодиодов оказывает чрезмерное воздействие токов, превышающих их номинальное значение, и высоких температур, для предотвращения преждевременного старения применяются специальные конструкторские решения. 

К еще одной разновидности деградации светодиодов относится пусковое воздействие. Оно невысоко и составляет порядка 5-6%, выявляется обычно в первые 1000 часов горения светильника.

5. Угол свечения

Обычно у светодиодов он равен 120-140 градусов, а в индикаторных светодиодах — 15-45 градусов.

---

Технологические новшества в наше время происходят постоянно. Ежегодное появление новинок электроники, бытовой техники, автомобилестроения стало привычным явлением. То, что удивляло дватри года назад, часто уже безнадежно устарело к сегодняшнему дню. Большинство изменений касается улучшения существующих вещей, например, двигатель автомобиля становится более экономичным и экологически чистым от модели к модели. Вносимые улучшения понятны в основном узкому кругу специалистов.

 

Двигатели производятся теми же фирмами на тех же заводах. Внешне индустрия меняется довольно медленно и постепенно.

 

Гораздо реже происходят принципиальные изменения – технические революции. Во время революции меняется сам подход к решению задачи. Это приводит к кардинальному изменению свойств изделий и отрасли в целом.
Сегодня в мире осветительной техники происходит как раз такая техническая революция. Эта революция в течение следующих 3-5 лет может полностью изменить рынок светильников, а также повлиять на список ключевых игроков. Есть повод задуматься над ситуацией как существующим производителям, так и новым компаниям, не занимавшимся до сих пор этой сферой.
Приведем исторический пример.

 

До 70-х годов прошлого века основой радиотехнических устройств были электронные вакуумные приборы – радиолампы. Первые компьютеры были построены именно на лампах, и именно лампам они обязаны своими циклопическими размерами и стоимостью при вычислительной мощности калькулятора.

 

В 50-х годах началось активное развитие полупроводниковой техники, появились транзисторы, а позже интегральные схемы, содержащие сотни и тысячи транзисторов. Электронные лампы были полностью вытеснены из большинства областей, объемы их призводства упали в десятки раз. Многие компании-производители вынуждены были полностью переориентироваться или исчезнуть с рынка. Полупроводники завоевали мир, открыли возможности для тысяч компаний и огромного количества новых приложений. Ниже мы вернемся к этому примеру, чтобы увидеть интересные параллели между революцией полувековой давности и тем, что происходит сейчас на наших глазах.

 

Полупроводники, эти удивительные материалы — основа современной электроники. Они обладают важными свойствами, применяемыми в транзисторах и микросхемах. Однако этим их использование не ограничивается.
Еще в начале прошлого века был замечен эффект слабого свечения в области электрического контакта полупроводников разных типов проводимости. Тогда это явление не было понято и изучено. Как считается, первый полупроводниковый светодиод был изготовлен в 1962 году в США.

 

До 90-х годов ХХ века светодиоды получили широкое распространение в качестве устройств индикации и декоративных элементов. Использованию светодиодов в осветительной технике мешали трудности в получении белого цвета свечения. Дело в том, что кристалл, на котором построен диод, может излучать свет только строго определенной длины волны. Наш глаз воспринимает такое излучение как чистый цвет из спектра, например, красный или зеленый. Мы видим белый цвет, когда в наш глаз попадает очень широкий спектр длин волн или смесь нескольких определенных основных цветов.

 

Эту проблему можно решить тремя способами.

 

Первый – собрать на одном кристалле светодиоды трех цветов, например, красного, зеленого и синего.
Этот путь нашел свое применение в видеоэкранах и элементах декоративной подсветки с изменяющимся цветом.

 

Второй – использовать принцип люминесцентных ламп: излучение ультрафиолетового светодиода попадает на люминофор, светящийся белым светом под действием ультрафиолета.

 

Третий способ – использовать синий светодиод, покрытый желтым люминофором. Смесь желтого и синего цвета также воспринимается глазом как белый цвет (рис. 1).
Последний способ оказался самым удобным и эффективным для изготовления сверхъярких светодиодов. Такие светодиоды были впервые продемонстрированы в 1997 году. С этого времени начинается и использование светодиодов для решения задач общего освещения.

 

В настоящий момент общедоступными являются светодиоды, дающие световой поток до 140 люмен на 1 ватт потребляемой мощности. В лабораторных условиях получены устройства, излучающие до 200 люмен 1 на ватт. Теоретический предел сегодняшних технологий составляет порядка 300 люмен 1 на ватт.

 

{xtypo_quote}Для сравнения: лампа накаливания дает около 7 лм/Вт, а современная энергосберегающая люминесцентная лампа до 105 лм/Вт. Сравнимую со светодиодами эффективность на уровне 130 лм/Вт имеют натриевые лампы высокого давления. Существенным недостатком натриевых ламп является их почти монохроматический оранжево-желтый свет, ухудшающий цветопередачу предметов. {/xtypo_quote}

Световой поток источника, выраженный в люменах, характеризует его излучающую способность без учета диаграммы направленности. Когда мы оцениваем полезный эффект, производимый источником света, нам важно распределение света от светильника в пространстве. Например, дорожный светильник должен давать равномерное и яркое световое пятно на дороге, при этом не слепить водителей и не освещать дальний край обочины. Чтобы достичь этого, применяются рефлекторы и линзы – отражающая или фокусирующая оптика.

 

Эффективность любого рефлектора или линзы зависит, в значительно степени, от геометрии источника света. Светодиод – это практически точечный источник, который позволяет добиться 80-90% эффективности при формировании освещенной области. Лампа излучает во все стороны и имеет большие размеры поверхности, испускающей свет. Чтобы добиться нужной диаграммы направленности, придется пожертвовать от 40 до 70% света. По этой причине, даже при одинаковой энергетической эффективности (люмен на ватт), светодиод в полтора-два раза эффективней традиционной лампы.

 

У фирмы Osram имеется уникальное решение – светодиод со встроенной линзой, имеющий диаграмму направленности, идеально подходящую для освещения улиц и автомагистралей (рис. 2). При использовании такого диода нет необходимости в применении какой-либо вторичной оптики, следовательно, нет потерь света и дополнительных денежных затрат.

 

Светодиоды претендуют на то, чтобы стать серьезной альтернативой другим источникам света.

 

Рассмотрим их преимущества и недостатки, чтобы самостоятельно оценить, насколько оправданы эти ожидания.

 

Достоинства светодиодов

 

Итак, первое и самое главное достоинство – энергетическая эффективность. Электрический ток в светодиоде преобразуется непосредственно в кванты света – фотоны. Такое преобразование теоретически происходит без потери энергии – сколько энергии потрачено, столько и излучается. На практике потери, конечно, есть, но уже достигнуты впечатляющие результаты по сравнению с другими источниками. Светораспределение светильника создается с гораздо меньшими потерями света. 

 

Надежность и время жизни. Начнем с самого определения времени жизни устройства. Для светодиода за время жизни принято количество часов, которое он проработает до снижения его светового потока на 30%. Лидирующие производители (например, Osram) заявляют о времени жизни более 100 тыс. часов.

 

{xtypo_quote}Сравним: лампа накаливания – 1000 часов, стандартная люминесцентная лампа – 12 тыс. часов, газоразрядные лампы – до 40 тыс. часов. Данные по традиционным источникам света приведены по критерию полного выхода источника из строя. {/xtypo_quote}

Малый размер светодиода. Мощный одноваттный светодиод серии OSLON производства Osram имеет размер корпуса 3х3 мм. Это позволяет вписы-вать его в любую конструкцию светильника, а также создавать миниатюрные и при этом очень мощные осветительные приборы. (рис. 3).
Экологическая безопасность.

 

Светодиод сам по себе содержит сотые доли грамма вещества в кристаллической, крайне химически инертной форме. Люминесцентная лампочка содержит очень опасные для человека и природы вещества, такие как ртуть. Утилизация таких ламп дорогостоящий и сложный процесс.

 

Время включения-выключения и управление яркостью. Светодиоду требуются доли микросекунд (150 нс для белого одноваттного светодиода Golden Dragon Plus) для начала работы с полной отдачей после подачи на него электрического тока. Это дает возможность регулировать световой поток путем подачи коротких импульсов тока, следующих с высокой частотой.

 

Таким образом, яркость светильника может регулироваться в любых пределах с сохранением 100 % эффективности. Можно отметить и еще один эффект – светодиод некритичен к количеству циклов включений-выключений, что является бичом, например, недорогих энергосберегающих ламп.

 

Механическая прочность и стойкость к ударам. Светодиод – это твердый кристалл в пластиковой или керамической оболочке. При желании его можно уничтожить при помощи молотка. На практике он абсолютно не чувствителен к вибрациям и другим воздействиям, характерным для условий промышленного применения.

 

Стабильная работа при низких температурах без сокращения срока службы и потери яркости. Светодиодному светильнику не требуется запуск, он практически мгновенно выходит на заданный температурный режим.

Недостатки светодиодов

Самой большой проблемой при проектировании светодиодных светильников является решение вопроса о том, что делать с выделяемым теплом. Как уже говорилось, светодиод преобразует электрический ток непосредственно в световой поток.

 

Это достоинство, которое превращается в недостаток, когда речь заходит об отводе тепла. Дело в том, что светодиод практически не излучает мощности в инфракрасном диапазоне спектра. Инфракрасное излучение мы ощущаем как тепло, исходящее от лампочки. Оно бесполезно с точки зрения наших глаз, но очень хорошо отводит лишнее тепло от источника света.

{xtypo_quote}На практике в свет превращается около 25% энергии, а остальное переходит в тепло. Полупроводники не любят нагрев, их срок службы существенно падает при температуре выше 130-150 0С. (для сравнения – спираль лампочки накаливания нагревается до 2300 0С, а у галогенной – до 2700 0С). {/xtypo_quote}

 

Итак, недостаток № 1: нужно отводить тепло и делать это приходиться при помощи радиаторов, а иногда даже активных систем охлаждения. Для того, чтобы получить ожидаемую эффективность светодиодного светильника, требуется позаботиться о правильном источнике питания. Источник должен обеспечивать стабилизированный ток (а не напряжение, как требует подавляющее большинство устройств) на уровне от 100 мA до 1 А в зависимости от типа диода. Для достижения эффективности обычно используются импульсные источники с коррекцией коэффициента мощности.

 

Недостаток № 2 – относительно сложная схема питания.

 

Недостаток № 3, вероятно существующий лишь временно, – высокая цена светодиодов. В светотехнической отрасли принято говорить о люменах, получаемых на затраченный доллар или евро. На сегодняшний момент эта величина составляет до 3 евроцентов за 1 люмен, что на порядок выше, чем стоимость 1 люмена в люминесцентной лампе. Это основной фактор, препятствующий широкому распространению светодиодных светильников в быту. Однако в тех областях, где значение имеет стоимость владения, включающая стоимость обслуживания, светодиоды уже обходятся дешевле обычных ламп.

 

Чтобы в этом убедиться, достаточно подсчитать стоимость работ с применением автовышки по замене ламп в мачтах уличного освещения, не говоря уж о существенной экономии электроэнергии. Очень часто переход на светодиоды производится просто изза физической нехватки электрической мощности в районе.

 

Не случайно в начале статьи приведена история о радиолампах и транзисторах. Помимо лучших технических характеристик, которыми, кстати, первые транзисторы не особенно могли похвастаться, полупроводники открыли дорогу в отрасль для тысяч мелких компаний. С их появлением резко уменьшился финансовый и технологический барьер для выхода на рынок. Первые компьютеры новой эры были собраны в гаражах. Гиганты потеряли монополию, и в электронную индустрию пришла невероятно сильная конкуренция.

{xtypo_quote}Появление светодиодов открывает дорогу к производству светильников огромному количеству компаний, которые ранее этим не занимались. Все, что нужно на первом этапе, – это обычное оборудование для сборки электронных плат. В нашей стране существует избыток такого производства, который ждет своего часа.{/xtypo_quote}

pue8.ru