Світлодіодне освітлення: 15 поширених питань

Асортименти світлодіодної продукції у продажу зростає з кожним роком. З'являються нові покоління пристроїв, вони більш економічні і доступні за ціною. Але багато користувачів досі не наважуються спробувати передові джерела освітлення. А за інерцією користуються звичними лампами розжарювання чи люмінесцентними.

Деякі роблять це через брак доступної та зрозумілої інформації. Саме час розвінчати деякі міфи і відповісти на найпоширеніші питання щодо світлодіодних джерел світла.

1. Де використовуються LED-лампи?

Майже всюди. Будь-якої миті можна замінити всі домашні лампи розжарювання на світлодіодні, універсальні цоколі це дозволяють. Але найбільше доречно використовувати світлодіодні лампи там, де постійно потрібне світло. Тобто на вулицях, у складських та промислових приміщеннях, у ресторанах та громадських закладах.

Світлодіодні лампи можна назвати універсальними. Сфера їх застосування:

• Висвітлення всіх видів приміщень: житлових, офісних, торгових, господарських, промислових.
• Ліхтарі на вулицях і вздовж проїжджої частини.
• Підсвічування всіх видів реклами (вивісок, щитів, брандмауерів тощо).
• Дизайнерські задуми, оздоблення меблів.
• Декоративне підсвічування архітектурних об'єктів та ландшафтів.
• Влаштування сигнальних маячків на дорожніх знаках та їх підсвічування.

2. Чим відрізняються світлодіодні технології висвітлення від інших?

LED-лампи мають ряд унікальних характеристик, за якими вони суттєво відрізняються від галогенних та ламп розжарювання. Наприклад, світлодіодні лампи:

• більш компактні;
• довше служать;
• менше нагріваються та виділяють тепло, не провокують пожежі;
• мають стійкість до пошкоджень та вібрацій;
• добре витримують низькі температури;
• не дають інфрачервоного та ультрафіолетового випромінювання;
• просто утилізуються;
• нешкідливі для здоров'я та навколишнього середовища;
• можуть бути теплою та холодною колірною температурою;
• дають спрямоване світло без відбивачів та дифузорів, тоді як лампи розжарювання та люмінесцентні випромінюють світло у всіх напрямках.

3. Який термін служби світлодіодних ламп?

Зазвичай він вказується у специфікації виробу та може відрізнятися. Якісні білі світлодіоди можуть бути 30000 годин і більше. Середня лампа розжарювання працює 1000 годин (у 50 разів менше), а люмінесцентна – близько 15 000 годин.

Ще одна особливість LED-ламп – коли ресурс їхньої роботи вичерпується, вони не перегорають раптово. А просто тьмяніють, і можна зробити висновок, що через деякий час потрібно буде замінювати лампочку. Обумовлений термін їх використання — це термін, протягом якого джерело освітлення випромінюватиме не менше 70% від вихідної тепловіддачі.

4. Чи безпечні LED-лампи для використання?

Так, безпечні. Колби люмінесцентних ламп містять ртуть. Тому важливо їх не розбивати, адже можна отримати отруєння. Не рекомендується такі лампи викидати на смітник, адже вони шкідливі для екології. Світлодіодні лампи не містять шкідливих речовин у колбі та конструкції. А їх колби зазвичай виробляються із пластику, не б'ються чи не дають гострих уламків. Також вони безпечні в тому плані, що майже не здатні викликати пожежу, бо мало гріються. У той час, як лампи розжарювання нагріваються значно сильніше.

5. Чи вигідно використовувати LED-лампи?

Давайте порівняємо. Звичайна лампа розжарювання коштує дуже дешево, але служить мало і споживає багато електроенергії.Люмінесцентні (енергозберігаючі) лампи мають непогані показники терміну служби, споживання енергії та вартості. Але сфера їхнього застосування обмежена. Наприклад, їх неможливо використовувати за мінусових температур. Вони тендітні, і при розбиванні є ризик поранитися осколками скла і отруїтися парами ртуті.

Світлодіодні лампи не бояться температурних перепадів, абсолютно нешкідливі та безпечні, довго служать і споживають мало електроенергії. Основний аргумент, який проти них використовують, — висока вартість. З іншого боку, така лампочка окупить себе через 1,5 місяці використання і після цього прослужить ще довго. Вона позбавить головного болю, пов'язаного з покупкою нових ламп замість перегорілих. А також позбавить тривог, що одного разу колба розіб'ється і віддасть в атмосферу приміщення якісь шкідливі речовини.

Що таке світлодіодні лампи LED: переваги, недоліки та ціна

У статті описуються нові технології освітлення, а точніше світлодіодні лампи (LED). Дізнайтесь, що це таке. Які у цих ламп переваги та недоліки. Ціна LED ламп, а також історія світлодіодного освітлення

Що таке світлодіодні лампи – LED?

Це практично звичайна на вигляд лампа з безліччю в ній світлодіодів, а також напівпровідниковим кристалом на підкладці та оптичній системі.

LED або світлодіод – це напівпровідниковий прилад, який спотворює електричну напругу у світло. Від хімічного складу напівпровідника залежить спектральний діапазон світла, що випромінюється.

Переваги світлодіодних ламп.

1. Низьке енергоспоживання порівняно із звичайним освітленням. Такій лампі потрібно 10 Вт, щоб висвітлити приміщення рівносильно лампі розжарювання 100 Вт.
   
2. Немає ультрафіолетового випромінювання.Ультрафіолетова складова звичайного освітлення може призвести до пошкодження тканин очей.
   
3. У світлі виробляється дуже мало тепла, знижуючи вартість будівництва кондиціювання повітря.
   
4. Термін служби лампи дуже довгий час, більшість виробників світлодіодів оцінюють їхню роботу в 40 000-50 000 годин. Якщо кожен день користуватися її по 5 годин, то термін служби вичерпається більш ніж за 10 років.
   
5. Вони екологічно безпечні в порівнянні з енергозберігаючими лампами, які містять ртуть.
   
6. Маленька вага, міцні.
   
7. Миттєве розігрів, менш ніж за 1 сек.
   

Недоліки світлодіодних ламп – LED, відгуки

1. Головним і вагомим мінусом цих ламп є їх ціна, вона набагато дорожча як ламп розжарювання, так і енергозберігаючих. Ціни дивіться нижче.
   
2. Деякі скаржаться на те, що світлодіодні лампи мають неприємний спектр світіння. Тому їх використовувати у світильниках для читання книг чи іншої копіткої роботи неприйнятно. Але ще потрібно враховувати те, що багато хто, напевно, купував і використовував старі варіанти таких ламп. Зараз технології прогресують з кожним роком і тому світло нових LED ламп стає все більш якісним ніж раніше. Купуйте одну таку гарну лампу в спеціалізованому магазині і переконайтеся самі, що це правильне рішення.
   
3. Через масове використання економних ламп страждають енергокомпанії та держава, все-таки це їхній прибуток економиться. Тому часто піднімають плату за електрику. Але не думаю, що це привід відмовитись від таких ламп. Зараз прості, лампи розжарювання доводиться замінювати раз на 2-4 місяці, оскільки вони часто «вилітають» через неякісне виробництво. А лічильник накручують у 5-8 разів більше.
   

Ціни на світлодіодні лампи LED

У Росії над виробництвом світлодіодних ламп та інших складових для них активно займається компанія «Тегас Електрик».

Ціни На такі лампи починається від 200 рублів до 1000 і більше. Ціна залежить від технічних характеристик лампи. З часом ціни на цей товар будуть знижуватися.

Історія світлодіодного освітлення

Освітлення в цілому вимагає використання білого світла. Світлодіоди не можуть виробляти біле світло, вони можуть виробляти лише певний колір спектру. між двома типами напівпровідників. Ця енергія перетворюється на світло як потік електронів, хоча пристрій визначається довжиною хвилі результуючої кольорового світла.

Є два можливі підходи світла світлодіодом. Перший був вперше використаний в Японії в 1996 році: Синій світлодіод покритий білим фосфором. ще є деякі побоювання з приводу життєвого циклу технології. Фосфор може знизити світловий потік протягом року. Поточна оцінка життя близько 6 років.

Другий спосіб отримання білого світла полягає у використанні адитивного змішування трьох основних кольорів: червоного, зеленого та синього.

Концепція змішування світловіддачі світлодіодів було вперше реалізовано у 1979 році працівниками Sound Chamber. У продукті під назвою «Saturn» бере участь пропелер, що обертається. Кожен із трьох крил пропелера був побудований з плат оснащеної червоною, зеленою та жовтою світлодіодами. (Синій світлодіод ще не був винайдений.)
Кожен із світлодіодів знаходиться під контролем широтно-імпульсної модуляції (PWM), що дозволяє тримати інтенсивність кожного окремого світлодіода під контролем. Продукт може генерувати безліч кольорів.

Наступний стрибок технологій відбувся у 1993 році, з винаходом синього світлодіода.
На початку 1994 року було винайдено художній ліцензійний прототип того, що вважається першим повним змішуванням кольорів з використанням червоного, зеленого та синього світлодіодів. У конструкції використовувався імпульс імпульсної модуляції кожного колірного каналу з мікропроцесором Zilog Z8.

Перспективи розвитку світлодіодів

У Бельгії, LUMILED, спільне підприємство між Philips та Agilent, розвивається у напрямок надвисокої яскравості світлодіодів. У Японії Nichia продовжує наполягати на яскравості - співвідношення вартості. В Англії Cambridge Display Technology вдалося створити першого у світі синього світловипромінюючого полімеру (LEP), а тепер пішов на виробництво білих органічних світлодіодів (OLED). В даний час всі розробки в цій галузі спрямовані на виробництво технологій, які можуть бути використані у кольорових екранах дисплея.

У США Массачусетський технологічний інститут (Nano Structures Lab) працює над пристроєм під назвою фотонної забороненої зони світлодіода. Спочатку дослідження спрямовані на підвищення ефективності одного кольору світлодіодів.Розширення цього дослідження можуть призвести до світлодіоду, де обидва кольори та інтенсивність може бути встановлена ​​в електронному вигляді. Потенціал для світлових ефектів просто вражають. Найбільш помітним, з яких є здатність виробляти більш високу роздільну здатність контроль над низьким діапазоном інтенсивності. Це особливий інтерес у змішуванні кольорів.

Види світлодіодів – принцип роботи, від чого залежить яскравість свічення

Перші світлодіоди (СД, СІД, LED) розробили на початку шістдесятих років на зміну мініатюрним лампам розжарювання. Це були червоні лампи з дуже слабким світінням та застосовувалися як індикатори включення у різних приладах.

На початку дев'яностих, було створено синій світлодіод, слідом з'явилися зелені, жовті та білі. Зараз світлодіод один із найбільш широко затребуваних освітлювальних елементів. Це світлове пристрій у пластиковому литому корпусі (різного кольору) з двома висновками з впаяним кристалом.

Корпус виконує дві функції – є лінзою та захисним покриттям. Живлення світлодіода забезпечується струмом, для чого в цоколь вбудований перетворювач напруги. Яскравість світіння пропорційна напрузі.

Влаштування елемента

Світлодіод складається з наступних частин:

• основа;
• лінза;
• катод (-);
• анод (+);
• кристал (напівпровідниковий чіп);
• відбивач (розсіювач).

В основі закріплені катод та анод, зверху весь пристрій герметично закрито лінзою (колбою). На катоді закріплений кристал. На контактах встановлені провідники, приєднані до кристала p-n-переходом (з'єднувальний дріт, що поєднує два провідники з різними типами провідності).

Тепловідведення необхідне підтримки стабільної роботи світлодіода.В індикаторних світлодіодах тепло не накопичується за рахунок низької потужності. Для освітлювальних – основа безпосередньо припаюється до поверхні для забезпечення тепловідведення.

Принцип роботи діодів для чайників

Щоб зрозуміти, як працює світлодіод, потрібно знати, що таке p-n-перехід. Це область, в якій стикаються напівпровідники p і n типу, у результаті один тип провідності переходить до іншого. N тип містить електрони провідності як носії заряду. Напівпровідник типу носій позитивного заряду (дірки).

Анод (p типу) є позитивним електродом, катод (n типу) – це негативний електрод. Зовнішня поверхня катода та анода містить контактні металеві майданчики з припаяними висновками. Коли аноду подається позитивний заряд електрики, а катоду негативний, то р-n переході між кристалом катодом починає текти струм.

Якщо пряме включення, то електрони з n і області і дірки з p-області спрямуються назустріч один одному. У процесі легування (обміну електронами) на межі дірочно-електронного переходу відбудеться їхній обмін. Якщо негативна напруга подається з боку матеріалу n-типу, відбувається пряме зміщення. При рекомбінації (обмін) виділяється енергія у вигляді фотонів.

Щоб потік фотонів перетворити на видиме світло, матеріал підбирають так, що довжина хвилі фотонів знаходиться в межах видимої області спектра кольору довжиною хвилі від 700 до 400 нм.

Щоб спростити роботу з діодними освітлювальними приладами або, наприклад, гірляндами, дізнайтеся, як перевірити світлодіод мультиметром.

Види

Існують на сьогоднішній день світлодіоди бувають наступних видів:

• індикаторні - з невеликою потужністю, для підсвічування в приладах;
• освітлювальні – з великою потужністю, рівень освітленості відповідає звичайним (люмінесцентним та вольфрамовим) джерелам світла.

За типом з'єднання індикаторні поділяються на:

• потрійні AIGaAs (алюміній – галій – миш'як) – помаранчеве та жовте світло в областях видимого колірного спектру;
• потрійні GaAsP (галій – миш'як – фосфор) – жовто-зелене та червоне світло в областях видимого спектру;
• подвійні GaP (галій – фосфор) – помаранчеве та зелене світло в областях видимого спектру.

Світлодіодні елементи розрізняються за типом корпусу:

• DIP – оснащені вбудованою оптичною системою з лінзи, кристала та парою контактів. Застаріла модель найнижчої потужності, що використовуються для підсвічування іграшок, світлових табло;
• Superflux або «пірання» – аналогічні DIP, оснащені чотирма контактами, краще кріпляться та менше нагріваються за рахунок радіатора для світлодіода. Використовуються для підсвічування в автомобілях;
• SMD - Найпоширеніший тип для безлічі джерел світла. Є чіп (кристал), змонтований безпосередньо на поверхні плати;
• COB - Удосконалені світлодіоди SMD. Оснащені кількома кристалами (чіпами), встановленими однією плату. Монтуються на керамічні та алюмінієві основи.

Більш досконалі моделі СОВ все ж таки не завжди можуть замінити SMD світлодіоди.

Основні технічні характеристики

Діодні лампи характеризуються такими основними параметрами:

• яскравість (інтенсивність світлового потоку);
• напруга (тип використовуваної напруги);
• сила струму;
• довжина хвилі та колірна характеристика.

Яскравість

Яскравість сприймається зоровими відчуттями, оскільки освітленість предмета на сітківці ока пропорційна його яскравості. Складається вона із кількох параметрів.називається Світловий потік це кількість світлової енергії. Одиниця виміру люмен.

Одиницею сили світла є один люмен на стерадіан, що також вимірюється у канделах: 1 cd. Вимірюється яскравість у міліканделах. Розрізняють яскраві (20 – 50 мкд.) та понад яскраві (20000 мкд. і вище) світлодіоди білого світіння. Світлодіодна яскравість пропорційна величині струму, що протікає через нього, т.е. е. що вище напруга, то більше вписувалося яскравість.

Рекомендуємо Вам також детальніше прочитати про можливості та сферу застосування диммерів.

Напруга

Напруга, необхідне роботи світлодіода, це напруга живлення, а величина падіння напруги на світлодіоді. Коливання напруги живлення спричиняє перегорання світлодіода. Напруга залежить від кольору.

Для нормальної роботи під час підключення світлодіода необхідно правильно відстежити струм, а не напругу.

Сила струму

Працює світлодіод на постійному або пульсуючому струмі. Піднімаючи або знижуючи інтенсивність, можна варіювати яскравість світіння. Робочий струм індикаторних світлодіодів 20-40 мА. Сила струму освітлювальних елементів становить від 20 мА. СОВ (на 4 чіпи), наприклад, розраховані на 80 мА. Одноватні світлодіоди споживають приблизно 300-400 мА.

Довжина хвилі та колірна характеристика

Колір, що випромінюється діодом, залежить від довжини хвилі світлового випромінювання. Вимірюється вона нанометрами (0.000000001 метра).Монохроматичне (одночастотне) випромінювання пов'язане з довжиною хвилі, що переміщається всередині. Межі довжини хвилі співвідносяться з основними кольорами певним чином.

Колір випромінювання світлодіода змінюється при внесенні до напівпровідникового матеріалу активних речовин. Для отримання світлодіодів червоного кольору в якості напівпровідників використовується алюміній індій – галій (AllnGaP), для кольорів синьо – блакитного та зеленого спектру – індій – нітрид галію (InGaN). який випромінює жовте та червоне світло під дією синього спектра.

В результаті змішування кольорів виходить біле світло. Білі світлодіоди визначаються колірною температурою, що вимірюється в До.

Рекомендуємо Вам ознайомитися з тим, як працює датчик руху.

Світлодіодна плата

Плата призначена для кріплення світлодіодів у будь-якій необхідній кількості та положенні. Форма плати буває:

• прямокутна;
• лінійка;
• кругла;
• квадратна;
• зірчаста
• довільна.

Світлодіодна плата виготовляється із діелектричного матеріалу. Основною функцією її є тепловідведення.

• металеві (односторонні, двосторонні та багатошарові);
• ізольовані металеві підкладки (односторонні, двосторонні та багатошарові, жорстко – гнучкі).

Плати, виготовлені з алюмінію, не потребують вентиляторів для примусового охолодження. Всі елементи конструкції знаходять триваліший термін служби за рахунок відсутності перегріву.

Додаткову інформацію про історію виникнення та принципи функціонування світлодіодних елементів дивіться на відео:

Світлодіоди це одне з новітніх джерел освітлення, має широкий спектр застосування та великі перспективи. Завдяки співвідношенню всіх параметрів світлодіодний тип освітлення може стати провідним серед безлічі освітлювальних приладів та різноманітних джерел світла.