Состав отхода светодиодных ламп

Актуальность проблем энергосбережения очень велика. Инженеры направляют свои силы на борьбу за каждый ватт, это позволит сократить потребление ресурсов и замедлить расход природных источников энергии. Но имеет ли экологическое последствие повсеместное внедрение LED освещения?

В сфере осветительных приборов в XXI веке произошла революция, когда светодиоды вышли на большую мощность и световой поток. Сам светодиод был изобретён еще в начале XX века. Led приборы применялись в качестве индикаторов с малым потреблением и источников света для карманных фонарей.

Но все изменилось в 1999 году, когда Ш. Накамура заявил о том, что удалось достичь светового потока в 60лм/Вт. Это стало отличной альтернативой классическим лампам накаливания, более того уже превосходили их. В последние десятилетия светоотдача достигает порядка 100лм/Вт.

Экологическая сторона вопроса

Это все конечно прекрасно, но какие последствия? Нужно ли утилизировать светодиодные лампы и производные от их работы?

С одной стороны, снижение энергопотребления осветительными цепями в планетарных масштабах прекрасно влияет на экологию и количество загрязняющих выбросов.

Но с другой стороны светодиодной эре предшествовала эра люминесцентных ламп, содержащих пары и частицы ртути. Такие источники света требуют особой утилизации. Людям, которые работают на утилизирующих предприятиях, может быть нанесен непоправимый вред. Люминесцентные лампы требуют демеркуризации, то есть удаления ртути.

Состав отхода светодиодных ламп не содержит ни ртути, ни других вредных веществ. Федеральный классификационный каталог отходов имеет свой код ФККО для led продукции вышедшей из строя.

Код по ФККО: 4 82 415 01 52 4 — светодиодные лампы, утратившие потребительские свойства.

Они относятся к отходам с низким уровнем опасности, не наносящие вреда природе при захоронении.

Светодиодная лампа состоит из:

• Цоколь;
• корпус из алюминия или с алюминиевой вставкой для теплоотвода;
• импульсного или балластного блока питания;
• светодиодного модуля;
• оптическая система (блок линз/рассеиватель/отражатель).

Конструкция LED лампы

Многие радиолюбители используют светодиодные лампы и КЛЛ в качестве источника радиодеталей, а также ремонтируют источники света.

Исходя из этого, частные лица не должны задаваться вопросами как утилизировать светодиодные лампы и просто их выбрасывать с мусором.

Существуют предприятия утилизирующие лампы в промышленных масштабах. Иногда отработавшие приборы могут обрести вторую жизнь. Сначала они разбираются на части, и затем сортируются и измельчаются на вторсырье. Led лампы имеют такой состав отходов:

• Корпус – поликарбонат, алюминий;
• светодиодный модуль – алюминий;
• цоколь – алюминий или др. металлы.

Световое загрязнение окружающей среды

Кроме прямого воздействия на экологию продуктами жизнедеятельности, отходами, вредными испарениями и веществами человек вредит природе и, казалось бы, совершенно обыденными вещами. Я думаю, что каждый обращал внимание на ночное небо в городе и деревне.

Жители крупных городов с трудом различают звёзды, вернее их просто не видно. В сельской местности, на природе ситуация кардинально отличается: горожанин может быть шокирован их количеством и красотой – это не что иное, как световое загрязнение, чем оно опасно?

Милан до и после

Световой «мусор» появляется потому что свет от фонарей, прожекторов отражается и рассеивается в нижних слоях атмосферы, тем самым создавая явление похожее на смог, его часто так и называют – световой смог.

Кроме очевидных эстетических потерь человек не замечает, как вредит экосистеме, ведь биоритмы людей, животных, растений очень сильно зависят от длины светового дня.

С начала повсеместного использования светодиодных ламп количество световых загрязнений возросло в разы, световой поток увеличился и количество точек освещений, зачастую, тоже.

Некоторые специалисты и дизайнеры недолюбливают светодиодные уличные фонари, потому как от них получаются жесткие и резкие тени, а также нейтральный белый или холодный свет, что может раздражать.

Стоит ли использовать LED лампы?

На момент написания статьи светодиоды – наиболее яркий из доступных источник света. Он помогает экономить на электроэнергии не только в частных, но и в государственных масштабах.

Пока не будут изобретены альтернативы – светодиоды будут продолжать распространятся на городских улицах, а также для освещения помещений, вывесок, зданий. Однако стоит применять для каждой из задач соответствующие источники света – это поможет найти оптимальное решение для обеспечения нужной яркости и цветопередачи.

Понравилась статья? Расскажите о ней! Вы нам очень поможете:)

Материалы по теме:

Особенности конструкции светодиодных ламп | Drupal

Начало новой эры в освещении связывают, прежде всего, с использованием светодиодных элементов для изготовления долговечных и надежных ламп. Компактный размер светодиодов позволяет проектировать самые разнообразные по размеру и форме осветительные приборы. Узнать о появлении и развитии этих элементов Вы можете в статье «Что такое светодиод и как он развивался». Сейчас мы детально рассмотрим конструкцию светодиодных ламп.

Геометрическая форма, применяемые материалы, элементный состав светодиодного изделия зависит от его электрической мощности и размера. Ведущие производители в этой области особое внимание уделяют детальному расчету конструкции лампы, ведь это влияет на продолжительность её работы. В общих чертах все светодиодные элементы схожи между собой, однако каждая компания стремится улучшить характеристики по светоотдаче и долговечности.

Лидерами в этой отрасли считаются такие компании как LG, Verbatim, Philips, Toshiba, Osram и Samsung. Их продукция подтверждает одну аксиому: чтобы светодиодный осветительный прибор имел срок службы в несколько десятков тысяч часов, необходимо, чтобы все его компоненты были рассчитаны на продолжительную эксплуатацию. Для разработки и производства таких ламп требуется большой штат квалифицированных инженеров, множество тестов и доработок конструкций — это могут позволить себе только крупные производители. Поэтому мы рекомендуем приобретать светодиодные лампы только у известных брендов, так как это гарантирует их беспроблемную и долгую работу.

Конструкция светодиодных осветительных ламп

Рассмотрим строение бытовой светодиодный лампы, которая имеет классическую грушевидную форму (тип А) и резьбовой стандартный цоколь — Е27. Конструктивные элементы изделия с описанием показаны на рисунке. Лампы других размеров и форм имеют практически такой же состав элементов.

1. Рассеиватель выполнен в виде полусферы и предназначен для равномерного распределения пучка света и увеличения угла свечения. Отличительная особенность рассеивателя — он практически не нагревается в отличие от аналогичной детали лампы накаливания. Для изготовления этого элемента используют полупрозрачный или прозрачный пластик, поликарбонат и другие небьющиеся материалы.
2. Светодиодные чипы — важнейшие компоненты лампы. Их количество варьируется в зависимости от размеров, расчетной мощности и конструкции осветительного изделия. Ведущие производители в этой отрасли не экономят на качестве светодиодов, ведь от них во многом зависят эксплуатационные характеристики и долговечность лампы. Компаний, которые выпускают качественные светодиоды немного — узнать о них Вы можете в отдельной статье.
3. Печатная плата изготавливается из сплава алюминия и предназначена для отвода тепловой энергии от чипов к радиатору. Это обеспечивает оптимальный температурный режим и стабильную работу светодиодных чипов.
4. Зона максимальной температуры находится под печатной платой. Одна из особенностей светодиодных ламп заключается в том, что нагрев распространяется не наружу, как у обычных элементов накаливания, а внутрь колбы. Именно по этой причине светодиодной лампе необходим теплоотводящий элемент.
5. Радиатор предназначен для отвода тепловой энергии от печатной платы, на которой смонтированы светодиоды и чипы. Изготавливают эти компоненты из алюминия или его сплавов. Конструктивно состоят из большого числа пластинок, что необходимо для увеличения площади теплоотвода.
6. Конденсатор используется в конструкции лампы для сглаживания пульсаций выходного напряжения.
7. Драйвер. Это устройство предназначено для преобразования переменного тока в постоянный. Печатная плата светодиодной лампы состоит из стабилизатора напряжения и диодного моста. Благодаря такому строению обеспечивается выпрямление, сглаживание, стабилизация напряжения для питания светодиодных элементов.
8. Основание цокольной части выполнено из полимерных материалов и предназначается для защиты корпуса лампы от пробоя элетротоком.
9. Цоколь изготавливается латунным с покрытием из никеля, что обеспечивает хороший контакт лампы с патроном осветительного прибора, а также предохраняет элемент от коррозии.

Почему светодиодные лампы дороже обычных?

Светодиодная лампа по стоимости всегда будет дороже, чем аналогичная по характеристикам светоотдачи лампа накаливания. После беглого ознакомления с конструкцией понятно почему — светодиодная лампа имеет больше конструктивных элементов и сложнее в изготовлении.

Важно отметить, что лампы непроверенных производителей могут быть дешевыми, так как собраны из некачественных элементов без соблюдения технологических нормативов. Такие изделия содержат ненадежные и очень дешевые светодиоды, сильно упрощенные драйверы.

Помимо этого, светоотдача и мощность таких ламп на порядок ниже указанных на упаковке характеристик. Мы проверяли множество подобных изделий и не нашли ни одного качественного экземпляра. Такие лампы максимум прослужат 1–2 месяца, поэтому мы не советуем их приобретать.

Лучший вариант — это покупать светодиодные лампы известных производителей. Несомненно, они дороже, но и служат в разы дольше. С ростом производственных мощностей розничная цена качественной светодиодной лампы будет постепенно снижаться. Однако даже при высокой стоимости светодиодные лампы очень быстро окупаются.

Экологичность светодиодных ламп

Такие изделия безопасны для применения в жилых, офисных и производственных помещениях. По сравнению с обычными и люминесцентными лампами, они не содержат вредных для здоровья веществ, таких как свинец и ртуть. Колба светодиодных осветительных изделий изготовлена из небьющихся материалов — пластик, поликарбонат.

Лампа не требует специальной утилизации и не вредит экологии. В современном мире экологичность освещения имеет важное значение. Новые технологии помогают уменьшить негативное воздействие излучений на здоровье человека и экосистему. Во многих странах Европы уже запрещена продажа люминесцентных и ламп накаливания. «Зеленый свет» дан системам освещения на основе светодиодов.

Отход светодиодных ламп. Код ФККО и расчет норматива образования

Отходы светодиодных ламп, а именно: светильники со светодиодными элементами в сборе, утратившие потребительские свойства и светодиодные лампы, утратившие потребительские свойства — образуются в результате обслуживания освещения помещений.

Код ФККО отхода — светильники со светодиодными элементами в сборе, утратившие потребительские свойства — 4 82 427 11 52 4 . Отход относится к 4-ому классу опасности.

Код ФККО отхода — светодиодные лампы, утратившие потребительские свойства 4 82 415 01 52 4 . Отход относится к 4-ому классу опасности.

Расчет нормативного количества образования отходов светодиодных ламп:

Расчет производится на основании методики расчета объемов образования отходов. МРО-6-99 СПб, 1999. Отработанные ртутьсодержащие лампы.

Расчетная формула:

М = n*m*t / k* 10^-6

где:

М – масса образующихся отходов, т/год;

k – срок службы светильника, 10000 – 25000 час;

m – вес светильника, г;

n – количество светильников, шт;

t – время работы светильника, час/год.

Тип лампы	Срок службы,час.	Вес
Е27 12Вт, 11 Вт	50 000	0,16 кг
Е27 8Вт , 6Вт	50 000	0,08 кг
Е27 15Вт	30 000	0,055 кг
LED-E27-4.5W-01C	40 000	0,2 кг
LED лампа Ba15s 10-30v 13 SMD5050	30 000	0,075 кг
LED лампа Ba15s 10-30v 27 SMD5050	30 000	0,075 кг
Диора 4N2W	40 000	0,050 кг
Диора 6N2W	40 000	0,055 кг

Отход светодиодных ламп — состав:

Корпус (АБС-пластик негорючий) – 30; цоколь (никелированная сталь) – 7,5; плафон (поликарбонат, не поддерживающий горение) – 35; печатная плата (стеклотекстолит фольгированный) – 9; светодиод нитрид-галлиевый – 14; стабилизатор (твердотельный радиоэлектронный компонент) – 1,5; припой свинцово-оловянный – 0,5; провод медный – 0,5; винт крепежный стальной – 2.
Источник информации: 
Письмо производителя ООО «Световод» Исх. № 482 от 01.03.2016 г. о компонентном составе светодиодных ламп производства ООО «Световод»

Светодиодный модуль печатная планка (алюминий) – 95,33; Кремний – 4,49; люминофор – 0,18
Источник информации: 
Письмо производителя ООО «Планар-Светотехника» Исх. № б/н от 24.03.2015 г. о компонентном составе светильника ARM-64

Утилизация отходов

Согласно распоряжения Правительства РФ от 25 июля 2017 г. № 1589-р отход — светильники со светодиодными элементами в сборе, утратившие потребительские свойства с 01.01.2021 г. будет запрещен к захоронению. Привыкайте осуществлять передачу этого отхода на утилизацию как и отработанные ртутные лампы.

Отход — светодиодные лампы, утратившие потребительские свойства запрещен к захоронению с 01.01.2018 года.

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:

Светодиодная лампа: устройство, принцип работы, применение

Светодиодные лампочки пользуются все большей популярностью у покупателей, что объясняется рядом достоинств этих источников света. В отличие от классических ламп накаливания и ламп дневного света их энергопотребление существенно ниже, да и рабочий ресурс заметно больше. При равной потребляемой мощности LED-лампочки обеспечивают лучшую освещенность комнат, чем те же люминесцентные аналоги. Все это вынуждает подробно ознакомиться с тем, что такое светодиодная лампа, какой у нее принцип работы и конструкция. Итак, обо всем по порядку.

Устройство LED-лампы

Пользователям, желающим ознакомиться с тем, что это такое, придется разобраться с конструкцией и принципом работы светодиодной лампочки. Прежде всего, классический LED светильник представляет собой сборное устройство, состоящее из следующих основных узлов (фото ниже):

• Нескольких светодиодных излучателей, размещенных на теплоотводящей алюминиевой подложке (радиаторе).
• Матового куполообразного рассеивателя, конструкция которого обеспечивает равномерность распределения светового потока.
• Электронного преобразователя (драйвера), снабжающего LED светодиоды питанием нужного качества.
• Стандартного цоколя (E14, E 27, E 40 и других типов).

Важно! В простейших моделях лампочек от китайского производителя может устанавливаться один мощный светодиод.

При рассмотрении различных вариантов исполнения светодиодных лампочек важно научиться различать их по величине питающего напряжения.

Принцип действия

Принцип работы лампочки на светодиодах представляется как ряд преобразований, обеспечивающих свечение входящих в ее состав излучателей. При подаче питающего напряжения на цоколь сначала оно поступает на драйвер, назначение которого как раз и состоит в приведении высокого напряжения к приемлемому для LED ламп виду.

Чтобы кратко описать этот способ энергообеспечения, достаточно обратиться к следующей схеме:

Если выражаться простыми словами – ее работа может быть представлена так:

1. Сначала переменное напряжение подается на диодный мост, где частично выпрямляется.
2. Следующая за ним электролитическая емкость предназначена для сглаживания пульсаций.
3. После этого полностью выпрямленное напряжение подается на контроллер, управляющий работой LED лампы.
4. С электронного модуля оно через развязывающий импульсный трансформатор поступает непосредственно на светодиоды.

Важно! При ответе на нередко задаваемый вопрос: для чего нужна такая развязка, ответим – ее наличие частично снижает угрозу поражения высоким напряжением при работе с цоколем лампы.

Принцип действия LED лампочки на 12 Вольт намного проще, поскольку для преобразования напряжения потребуется типовой блок питания и ничего больше. А это, в конечном счете, снижает стоимость всего изделия в целом.

Различия по типу питания

В соответствие с этим параметром известные образцы LED ламп подразделяются на следующие модификации:

• со светодиодами, рассчитанными на 220 Вольт.
• работающие от пониженного и выпрямленного напряжения 12 Вольт.

Первые в этом списке источники света работают в типовых электросетях и включаются подобно обычным лампам накаливания.

Светодиодные лампы, рассчитанные на 12 Вольт постоянного тока, благодаря низкому напряжению и широкому выбору цоколей, относятся к универсальным изделиям.

Для работы таких ламп потребуется специальный блок питания, понижающий переменное сетевое напряжение до постоянной величины 12 Вольт.

Область применения

При рассмотрении вопроса о том, где применяются светодиодные лампы, потребуется отдельный подход к различным образцам. Изделия, включаемые непосредственно в сеть 220 Вольт, эксплуатируются как обычные лампы (люминесцентные или накаливания) с соответствующим цоколем. В отличие от них низковольтные светодиодные осветители используются в самых различных целях, начиная от точечного освещения при обустройстве натяжных потолков и заканчивая организацией наружной и внутренней подсветки. Отдельные образцы позиционируются как автомобильные лампочки, устанавливаемые в большинстве моделей современного автотранспорта.

Важно! Сравнительно низкое по величие напряжение питания обеспечивает светодиодным лампам высокую электрическую и пожарную безопасность (исключает удар током и возгорание).

Указанные достоинства позволяют расширить область применения LED лампочек и устанавливать низковольтные модели в следующих ситуациях:

1. В помещениях повышенной влажности (например, при обустройстве светодиодной подсветки зеркала в ванной).
2. В условиях высокой пожарной и взрывоопасности.
3. При обустройстве подсветок различного вида.
4. В складах и подвальных помещениях.
5. На улице под открытым небом.

В последнем случае такие лампы могут эксплуатироваться без специальных мер защиты и использования проводки с повышенными требованиями к надежности изоляции.

Обратите внимание: Универсальность светодиодных ламп подчеркивается тем, что в качестве блока питания в них нередко используется модуль от ленточных светодиодных подсветок.

Однако для надежности эксплуатации низковольтных ламп лучше всего воспользоваться специализированным блоком питания 12 Вольт, рассчитанным на работу со светодиодами.

Виды ламп и оценка их качества

С технической точки зрения все рассмотренные светодиодные лампы различаются по следующим показателям:

• Вид питания (220 или 12 Вольт).
• Тип цоколя.
• Количества светодиодов.
• Мощность освещения (световой поток).
• Форма корпуса.

По конструктивным особенностям, влияющим на надежность данного образца и его стоимость, LED лампочки подразделяются на фирменные изделия и на дешевые китайские образцы. Последние из них имеют более простое устройство и не отличаются высокой надежностью.

Конструктивные отличия брендовых изделий от китайского ширпотреба проявляется в таких деталях как наличие «мощного» теплового отвода и качественно оформленные рассеиватель и цоколь.

 

Любая лампочка на светодиодах, представленная на рынке, рассматривается пользователем двояко: со стороны ее надежности (качества) и с точки зрения издержек на покупку. При таком подходе к приобретению осветителей выбор остается за самим покупателем. В заключение отметим, что светодиоды позволяют на практике реализовать принцип экономии электроэнергии в бытовых условиях. Благодаря особенностям их устройства и функционирования удается сберечь часть средств, расходуемых на осветительные нужды.

Теперь вы знаете, что такое светодиодная лампа, как она устроена и как работает. Надеемся, предоставленная информация была для вас понятной и полезной!

Материалы по теме:

Светодиодные лампы

В последние годы светодиодные лампы все больше и больше применяются вместо ламп накаливания и даже вместо компактных люминесцентных ламп (которые часто называются “энергосберегающими”).  Светодиодные лампы имеют 2 основных преимущества – высокую светоотдачу на единицу потребляемой мощности, и высокий срок службы. Также светодиодные, или LED (light emission diode) лампы стойки к вибрациям, не содержат ядовитых веществ и проще в утилизации. Все эти преимущества определяют их все более широкое применение на производстве и в быту.

Типичная светоотдача недорогих светодиодных ламп – 50-80 люмен на ватт. Светодиодные лампы от именитых производителей обеспечивают светоотдачу до 120-130 лм/Вт, но такие лампы в несколько раз дороже. Типичный срок службы, заявляемый производителями – 50000 часов. Но такой срок службы будет только у дорогих светодиодных ламп с качественными драйверами, работающих в идеальных условиях. У обычных ламп, массово продающихся в магазинах, реальный срок службы будет в несколько раз меньше (15-20 тысяч часов).

Низковольтные светодиодные лампы очень энергоэффективны, они хорошо переносят частые включения и выключения и пониженное питающее напряжение. В этом их преимущество перед люминесцентными лампами.

Два фактора сокращают срок службы светодиодных ламп.

1. Первое – это перенапряжение. Если лампы используются в системах с автономных электроснабжением и напряжение питания лампы превышает 14,5В (для 12В системы), светодиоды могут перегореть. Если вы используете высокое напряжение при заряде ваших аккумуляторов (например, в режиме выравнивающего заряда), постарайтесь выключать светодиодные лампы во время такого заряда.

Многие зарядные устройства позволяют устанавливать зарядное напряжение на уровне 15В. Такое напряжение может привести к выходу светодиодные лампы.

Современные качественные светодиодные лампы имеют в своем составе драйвер, работающий эффективно и без проблем в диапазоне от 8-9В до 17-18В. 

Дешевые светодиодные лампы вместо такого драйвера могут иметь только гасящие резистор и фильтрующий конденсатор. Конечно, такие лампы долго не прослужат.

2. Другой фактор, приводящий к выходу из строя светодиодную лампу – перегрев. Мощные светодиодные лампы довольно сильно нагреваются при своей работе. Поэтому на мощных лампах (например, светодиодных прожекторах) применяются массивные радиаторы.

Если такие лампы применяются в закрытых невентилируемых светильниках, они перегреваются и выходят из строя. Если мощность одного светодиода превышает 1 ватт, удостоверьтесь, что обеспечен хороший отвод тепла от светодиодов. Именно поэтому многие прожекторы и светильники со светодиодами имеют массивные теплоотводящие поверхности.

Купить светодиодные лампы на напряжение 12 и 220В вы можете в нашем Интернет-магазине.

Эта статья прочитана 4114 раз(а)!

Продолжить чтение

• 92

  Компактные люминесцентные лампы Компактные люминесцентные лампы представляют собой осветительные приборы с встроенным в цоколь лампы электронным пуско-регулирующим устройством. Такие лампы обычно выпускаются со стандартными цоколями Е27 и Е14, что позволяет использовать их в обычных люстрах и светильниках. Компактные люминесцентные лампы…

• 92

  Светодиодные лампы MCOB Технологии светодиодных ламп постоянно развиваются. Светоотдача на единицу потребляемой мощности постоянно увеличивается. У недорогих ламп светоотдача составляет 80-90 лм/Вт. Более качественные лампы выдают 100-120 лм/Вт. Лучшие образцы светодиодных ламп имеют светоотдачу 200 и более люмен на ватт,…

• 77

  Всё о светодиодных лампах 18 мая 2016   Алексей Надежин Источник В этой статье мы расскажем всё о бытовых светодиодных лампах: на какие важные параметры лампы нужно обращать внимание, чем дорогие лампы отличаются от дешёвых, какие вредные факторы могут быть у некачественных ламп,…

• 64

  Энергоэффективность — важный элемент автономной энергосистемы Дешевле (и лучше для окружающей среды) улучшить эффективность использования энергии в вашем доме, чем производить больше энергии для того, чтобы покрыть недостаток энергии. Перед тем, как инвестировать в технологии возобновляемой энергетики, посмотрите и посчитайте,…

Светодиодные лампы и здоровье

Светодиодные лампы в последнее время стало популярной темой для обсуждения преимуществ новых энергосберегающих технологий в освещении. Что касается экономии электроэнергии, то всем уже хорошо известно о преимуществах, которые имеют светодиодные лампы. Но, оказывается, светодиодные лампы может принести определенную пользу здоровью человека.  Люминесцентные, металлогалогенные лампы и другие газоразрядные лампы, а также лампы накаливания создают колебания светового потока не видимые для человеческого глаза. Иногда, как в случае с люминесцентными лампами, где частота колебаний не слишком высока, можно заметить мерцание ламп. Понятно, что человеческий глаз будет быстрее уставать под воздействием такого освещения. Последствием такой ежедневной усталости может стать ухудшение зрения.   Самыми безвредными для человеческих глаз из вышеперечисленных типов ламп являются галогенные лампы. Частота мерцаний таких ламп наиболее высока. Самые вредные – люминесцентные лампы. У этих ламп наиболее низкая частота колебаний. 

Что касается светодиодных светильников, то светодиоды, как источник света не создают вредных для глаза колебаний. Свет светодиодных ламп чистый и не содержит вредных UV-излучений. Конечно, современные галогенные и металлогалогенные лампы, как источники повышенного UV-излучения, имеют в составе стекла UV-фильтры. Но даже эти меры безопасности позволяют лишь свести к минимуму вредное излучение. 

Напомню, что ультрафиолетовое излучение может являться причиной онкологических заболеваний. Поэтому, известные производители, такие как BLV, PHILIPS, OSRAM, GE, в обязательном порядке используют фильтры для своих ламп. Светодиодным лампам, как вы поняли, фильтры не нужны. 

Источником повышенной опасности для здоровья человека в США признаны люминесцентные лампы, в том числе КЛЛ (компактные люминесцентные лампы). Дело в том, что пары ртути, содержащиеся в люминесцентных лампах, могут, если лампа разобьется, стать причиной серьезных заболеваний или даже летального исхода. Это не шутки! В Америке уже подано несколько исков против производителей люминесцентных ламп! 

Светодиодные лампы не принесут никакого вреда человеческому организму, даже если разобьются. Светодиоды не токсичны и не выделяют каких-либо вредных веществ в атмосферу. Светодиодные лампы состоят не только из светодиодов. Составными частями светодиодных ламп являются алюминиевые рефлекторы, металлические цоколи, детали микросхем устройств питания светодиодов, стекло. 

Алюминиевые изделия, если речь идет о посуде или столовых приборах, могут при многолетнем использовании нанести вред здоровью. Алюминий со временем накапливается в организме и может стать причиной серьезных нарушений обменных процессов. Однако, мы же не собираемся есть светодиодными лампами! 

Что касается других потенциально опасных частей светодиодных ламп, то стекло, используемое в светодиодных лампах типа «шар», «свеча» или светодиодных лампах Т8 -вовсе не стекло. Это тонкий светопрозрачный пластик, который, даже если разобьется, никого не порежет! 

Детали микросхем, используемые в светодиодных лампах, конечно, могут содержать тяжелые металлы или другие вредные соединения. Но получить серьезное отравление этими количествами вредных веществ можно только при длительном непосредственном контакте или употреблении в пищу. 

Светодиодные лампы не имею инфракрасного излучения. Само по себе инфракрасное излучение, как говорят ученые, безвредно для человека. Но, по-моему, чем меньше любых излучений, тем лучше. Отсутствие в свете светодиодных ламп инфракрасного спектра оказывается очень полезным с другой точки зрения. При освещении светодиодными лампами различных объектов свет светодиодных ламп не создает помех для инфракрасных датчиков и видеокамер. Предприятия, предлагающие охранные системы, уже обратили внимание на этот положительный момент. 

Все же стоит быть честным и сказать о том, что светодиодные лампы создают радиопомехи для приемников FM-диапазона. Этот удивительный факт мы обнаружили недавно, в ходе замены у себя в офисе вышедшей из строя лампы накаливания на светодиодную лампу. Рядом с местом установки светодиодной лампы, на расстоянии не более 1 метра, находился FM-приемник. Видимо, устройство питания лампы дает эти помехи. В общем, FM радиоволны не являются источником опасности для здоровья человека. Однако, предупредить о таком факте все же необходимо. 

Еще одной положительной характеристикой светодиодных ламп является отсутствие теплового излучения. Светодиоды выделяют тепло, но оно поглощается алюминиевым рефлектором светодиодной лампы. Количество выделяемого тепла в разы меньше, чем у ламп накаливания или «галогенок». 

Резюмируя все вышесказанное, светодиодные лампы практически безвредны для здоровья человека. Самую большую пользу светодиодные лампы при использовании в освещении помещений могут принести человеческому зрению. Здесь и отсутствие мерцания и вредных излучений. Также, светодиодные лампы помогут избежать вредных воздействий на кожу. А если так случится, что светодиодная лампа разобьется, то вы не отравитесь парами ртути, как в случае с КЛЛ. 

 

СТК — системы освещения

Узнайте о светодиодном освещении | ENERGY STAR

Основы светодиодного освещения

Что такое светодиоды и как они работают?

LED означает светодиод . Светодиодные осветительные приборы производят свет на 90% эффективнее, чем лампы накаливания. Как они работают? Электрический ток проходит через микрочип, который освещает крошечные источники света, которые мы называем светодиодами, и в результате получается видимый свет. Чтобы предотвратить проблемы с производительностью, тепло, выделяемое светодиодами, поглощается радиатором.

Срок службы светодиодных осветительных приборов

Срок службы светодиодных осветительных приборов определяется иначе, чем у других источников света, таких как лампы накаливания или компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). Светодиоды обычно не «перегорают» и не выходят из строя. Вместо этого они испытывают «уменьшение светового потока», когда яркость светодиода со временем медленно тускнеет. В отличие от ламп накаливания, «срок службы» светодиодов рассчитывается исходя из того, когда световой поток снизится на 30 процентов.

Как используются светодиоды в освещении

Светодиоды используются в лампах и светильниках общего освещения. Небольшие по размеру светодиоды предоставляют уникальные возможности для дизайна. Некоторые решения светодиодных ламп могут физически напоминать знакомые лампочки и лучше соответствовать внешнему виду традиционных лампочек. Некоторые светодиодные светильники могут иметь встроенные светодиоды в качестве постоянного источника света. Существуют также гибридные подходы, в которых используется нетрадиционный формат «лампочки» или сменного источника света, специально разработанный для уникального светильника.Светодиоды предоставляют огромные возможности для инноваций в форм-факторах освещения и подходят для более широкого круга приложений, чем традиционные технологии освещения.

Светодиоды и Нагрев

В светодиодах

используются радиаторы, которые поглощают тепло, выделяемое светодиодами, и отводят его в окружающую среду. Это предохраняет светодиоды от перегрева и перегорания. Управление температурой , как правило, является самым важным фактором успешной работы светодиода на протяжении всего срока его службы. Чем выше температура, при которой работают светодиоды, тем быстрее ухудшается качество света и тем короче будет срок службы.

В светодиодных продуктах

используются различные уникальные конструкции и конфигурации радиаторов для управления теплом. Сегодня достижения в области материалов позволили производителям разрабатывать светодиодные лампы, которые по форме и размеру соответствуют традиционным лампам накаливания. Независимо от конструкции радиатора, все светодиодные продукты, получившие оценку ENERGY STAR, были протестированы, чтобы гарантировать, что они должным образом отводят тепло, чтобы светоотдача сохранялась должным образом в течение всего срока службы.

Чем светодиодное освещение отличается от других источников света, таких как лампы накаливания и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)?

Светодиодное освещение

отличается от ламп накаливания и люминесцентных по нескольким параметрам.При правильном проектировании светодиодное освещение более эффективное, универсальное и служит дольше.

Светодиоды

являются «направленными» источниками света, что означает, что они излучают свет в определенном направлении, в отличие от ламп накаливания и КЛЛ, которые излучают свет и тепло во всех направлениях. Это означает, что светодиоды могут более эффективно использовать свет и энергию во множестве приложений. Однако это также означает, что для производства светодиодной лампы, которая светит во всех направлениях, требуется сложная инженерия.

Общие цвета светодиодов: желтый, красный, зеленый и синий.Для получения белого света светодиоды разных цветов комбинируются или покрываются люминофором, который преобразует цвет света в знакомый «белый» свет, используемый в домах. Люминофор — это материал желтоватого цвета, которым покрываются некоторые светодиоды. Цветные светодиоды широко используются в качестве сигнальных ламп и индикаторов, таких как кнопка питания на компьютере.

В КЛЛ электрический ток течет между электродами на каждом конце трубки, содержащей газы. Эта реакция дает ультрафиолетовый (УФ) свет и тепло.Ультрафиолетовый свет превращается в видимый свет, когда он попадает на люминофорное покрытие внутри лампы. Узнайте больше о КЛЛ.

Лампы накаливания излучают свет, используя электричество для нагрева металлической нити до тех пор, пока она не станет «белой» или не станет раскаленной. В результате лампы накаливания выделяют 90% своей энергии в виде тепла.

Почему мне следует выбирать светодиодные осветительные приборы, сертифицированные ENERGY STAR?

Сегодня доступно больше вариантов освещения, чем когда-либо прежде.Несмотря на это, ENERGY STAR по-прежнему остается простым выбором для экономии на счетах за коммунальные услуги.

К светодиодным лампам

, получившим оценку ENERGY STAR, предъявляются особые требования, призванные воспроизвести привычный опыт использования стандартной лампы, поэтому их можно использовать для самых разных целей. Как показано на рисунке справа, светодиодная лампа общего назначения, которая не соответствует требованиям ENERGY STAR, может не распределять свет повсюду и может вызвать разочарование при использовании в настольной лампе.

ENERGY STAR означает высокое качество и производительность, особенно в следующих областях:

• Качество цвета
  • 5 различных требований к цвету для обеспечения качества с самого начала и со временем
• Световой поток
  • Минимальная светоотдача для обеспечения достаточного освещения
  • Требования к распределению света для обеспечения того, чтобы свет попадал туда, где он вам нужен
  • Руководство по утверждениям об эквивалентности, чтобы не догадываться о замене
• Душевное спокойствие
  • Подтверждено соответствие более чем 20 требованиям к характеристикам и маркировке
  • Долгосрочное тестирование для подтверждения заявлений о сроке службы
  • Тестирование продуктов в операционных средах, аналогичных тому, как вы будете использовать продукт у себя дома
  • Минимальная трехлетняя гарантия

Как и все продукты ENERGY STAR, сертифицированные светодиодные лампы ежегодно проходят выборочную проверку, чтобы убедиться, что они продолжают соответствовать требованиям ENERGY STAR.

Для получения дополнительной информации о том, как выбрать лампу с сертификацией ENERGY STAR для каждого применения в вашем доме, просмотрите Руководство по приобретению лампочек ENERGY STAR (PDF, 1,49 МБ) или воспользуйтесь интерактивным онлайн-инструментом «Выбор света».

Light Guide: Введение в светодиодное освещение

Световод

Светоизлучающий диод (LED) — это относительно старая технология, появившаяся примерно в 1970 году, которая превратилась из цифровых дисплеев и индикаторных ламп в ряд новых приложений, включая знаки выхода, акцентные огни, рабочие огни, светофоры, автомобильное освещение, вывески, настенные бра, а также наружное освещение и освещение вниз.

Светодиоды

обладают такими преимуществами, как небольшой размер, длительный срок службы лампы, низкое тепловыделение, экономия энергии и долговечность. Они также обеспечивают исключительную гибкость дизайна в изменении цвета, затемнении и распределении, объединяя эти небольшие блоки в желаемые формы, цвета, размеры и пакеты светового потока.

Характеристики

Светодиоды

— это твердотельные полупроводниковые приборы. Светодиодное освещение достигается, когда полупроводниковый кристалл возбуждается так, что он непосредственно производит видимый свет в желаемом диапазоне длин волн (цвете).Светодиодные блоки небольшие, обычно 5 мм (T 1-3 / 4).

Метод работы

Когда светодиодный блок активирован, источник питания преобразует переменное напряжение в достаточное постоянное напряжение, которое прикладывается к диодному полупроводниковому кристаллу. Это приводит к тому, что электроны (отрицательные носители заряда [N]) в слое переноса электронов диода и дырки (носители положительного заряда [P]) в слое переноса дырок диода объединяются в P-N переходе и преобразуют свою избыточную энергию в свет.Светодиод заключен в прозрачную или рассеянную пластиковую линзу, которая может обеспечивать диапазон углового распределения света.

Цвет

Цветовой состав света, излучаемого светодиодом, основан на химическом составе возбуждаемого материала. Доступны светодиоды, которые могут воспроизводить цвета, включая белый, темно-синий, синий, зеленый, желтый, желтый, оранжевый, красный, ярко-красный и темно-красный.

Эффективность

Светодиоды

— это низковольтные, слаботочные устройства и эффективные источники света.Для красных, янтарных, желтых, зеленых и синих светодиодов были разработаны новые материалы, которые более эффективны, чем традиционные материалы, и обладают большей эффективностью (люмен на ватт), чем лампы накаливания и конкурирующие люминесцентные лампы. A. Эффективность до 100 LPW уже достигнута в лабораторных условиях. По словам Стива Джонсона, руководителя группы исследований освещения Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, «вполне реально ожидать, что эффективность твердотельных источников достигнет 150-200 люмен на ватт в ближайшие десятилетия.”

Светодиоды белого света

Использование нитрида индия-галлия (InGaN) в качестве полупроводникового материала привело к появлению самых ярких светодиодов и позволило разработать светодиоды белого света.

Светодиоды белого света содержат люминофор, добавленный к синему светодиоду, который преобразует часть излучения в желтый цвет, в результате чего получается голубовато-белый свет. Таким образом, светодиоды белого света представляют собой холодный источник света со спектром коррелированных цветовых температур от 4 000 до 11 000 К. Белый свет также может быть получен путем смешения цветов света, производимого красными, синими и зелеными светодиодами.

, Эрик Страндберг, Лаборатория светового дизайна

Больше световодов

Как работают светоизлучающие диоды и светодиодные фонари?

Современная светодиодная технология зарекомендовала себя. Множество преимуществ обеспечивают рост светодиодного освещения во всех сферах жизни. Но как вообще работают светодиоды и светодиодные лампы? Это руководство вводит свет в темноту и показывает структуру и функциональность светодиодов и светодиодных ламп. Эта информация даст вам хорошее представление о современных технологиях освещения.

Как работает светодиод?

Аббревиатура LED означает LED . Это означает столько же, сколько и светоизлучающий полупроводниковый компонент. Базовая функциональность проста, потому что светодиоды состоят всего из нескольких компонентов. Сюда входят:

• Анод
• Катод
• Связующий провод
• Светодиодный чип
• Отражающая полость
• Эпоксидная линза

Структура светодиода

Светодиодный чип находится в небольшой отражающей полости на катоде.Золотая проволока, также известная как соединительная проволока, создает ток между анодом и катодом. Линза из пластика или эпоксидной смолы скрепляет все части вместе и в то же время обеспечивает хорошее распределение света. Светодиодный чип представляет собой полупроводниковый кристалл и состоит из двух слоев полупроводникового материала, легированного по-разному.

В одном полупроводниковом слое имеется избыток положительных носителей заряда. В другом слое преобладают отрицательные носители заряда. Если на анод и катод подается напряжение, между слоями полупроводника возникает поток электронов.В результате высвобождается энергия, в результате чего возникают небольшие вспышки света. Светодиод излучает фотоны, которые мы воспринимаем как видимый свет.

Светодиодный чип имеет длину края всего около одного миллиметра и излучает свет в форме квази-точки. Только через отражающую полость свет направляется в верхнюю половину светодиода. Пластиковая линза в зависимости от ее состава соответствующим образом распределяет свет в комнате. Кроме того, пластиковый композит делает светодиод нечувствительным к ударам и вибрации.

Длина волны светодиода

Длину излучаемого света можно очень точно определить путем легирования полупроводникового материала. В зависимости от области применения светодиоды могут изготавливаться с разными цветами света и цветовой температурой. Из-за узкого диапазона длин волн никакое другое излучение в инфракрасном или УФ-диапазоне не генерируется.

Другие типы светодиодов

Основные функции светодиодов и их структура были описаны ранее. Есть еще разные подтипы светодиодов.Светодиоды SMD и COB в основном используются для светодиодных осветительных приборов и светильников.

Светодиодная структура SMD

Аббревиатура SMD означает устройство для поверхностного монтажа. Светодиоды SMD могут быть установлены непосредственно на печатной плате источника света. При такой конструкции корпус также служит радиатором для светодиодного чипа. Это позволяет хорошо отводить тепло, что снижает температуру чипа. Благодаря хорошему охлаждению светодиод может работать с более высоким током, что позволяет достичь высокого КПД.Светодиоды SMD

также довольно компактны. По этой причине их часто используют в большом количестве в одном источнике света. Например, в лампах с большим углом луча обычно по кругу располагаются несколько светодиодов. Комбинируя различные типы светодиодов, можно также получить определенные цветовые спектры.

Структура светодиода COB

Светодиод COB является дальнейшим развитием варианта SMD. Аббревиатура COB означает чип на плате. Здесь светодиодный чип крепится непосредственно к печатной плате с помощью термоклея.Благодаря прямому контакту между полупроводником и платой рассеиваемая мощность может рассеиваться даже лучше, чем в версии SMD. Это дополнительно улучшает охлаждение, что еще больше увеличивает эффективность.

Благодаря сверхкомпактной конструкции, COB LED можно использовать для изготовления светодиодных светильников любой мыслимой формы. Многие футуристические конструкции ламп стали возможны только благодаря технологии COB. С другой стороны, высокая плотность микросхем позволяет генерировать высокий световой поток в минимальном пространстве.Это позволяет, помимо прочего, производить очень яркие светодиодные прожекторы.

Как работают светодиодные фонари?

Функциональность светодиодной лампы стала намного сложнее по сравнению с обычными источниками света. Помимо одного или нескольких светодиодов, светодиодная лампа имеет и другие компоненты. К ним относятся:

• Светодиоды
• Драйвер светодиода
• Источник питания
• Оптика

Базовая структура и функциональные возможности светодиода уже описаны в предыдущих параграфах.В большинстве модернизированных светодиодных источников света используются в основном светодиоды SMD. В современных светодиодных светильниках широко используется технология COB. Это позволяет проектировать современные светильники, которые были невозможны с использованием стандартных форм дооснащенных ламп.

Генерация рабочего напряжения

Светодиодные лампы доступны для сетевого напряжения 120 В, а также для низкого напряжения 12 В или 24 В. Светодиодные лампы на сетевое напряжение имеют встроенный блок питания, который генерирует низкое напряжение от 120В. Светодиодные лампы низкого напряжения не имеют встроенного источника питания, но должны быть подключены к внешнему светодиодному трансформатору.

Драйвер светодиода в качестве источника питания

Полупроводниковый кристалл светодиода должен работать в правильной рабочей точке. Только тогда можно достичь высокой эффективности и постоянной яркости. Этого было бы трудно достичь с помощью чистого источника напряжения из-за качественного рассеяния при массовом производстве светодиодов. По этой причине светодиод работает от источника постоянного тока, называемого драйвером светодиода.

Драйвер светодиода, особенно для светодиодных ламп недорогого диапазона, иногда состоит только из резистора, который регулирует ток.Во многих высоковольтных лампах источник питания и драйвер часто объединены в одну схему, которую еще называют светодиодным драйвером.

Белый свет через смешение света

Белый свет обычно требуется для освещения. Однако светодиоды не могут генерировать этот свет напрямую. Один из способов получения белого света — это смешать три светодиода с красным, зеленым и синим цветами. Управляя им с разной яркостью, эта комбинация позволяет установить любой другой цвет RGB в дополнение к белому.В то же время этот вариант еще и самый дорогой.

Поэтому в большинстве светодиодных ламп белый свет излучается другим способом. Здесь используются синие светодиодные чипы со слоем люминофора. Синий в сочетании с желтоватым слоем люминофора дает световую смесь, которая выглядит как белый свет. Этот производственный процесс также определяет цветовую температуру, например, холодный белый, натуральный белый или теплый белый.

Оптика для распределения света

Оптика светодиодной лампы обеспечивает желаемое распределение света.Многие лампы содержат рассеивающие линзы или рассеивающие диски. Это позволяет регулировать угол луча и достигать однородного излучения. Комбинируя расположение светодиодов в корпусе лампы с оптикой, можно получить лампу практически любой желаемой формы.

Заключение

Теперь у вас есть обзор структуры и функций светодиодов и светодиодных фонарей. Сложность увеличилась по сравнению со старыми источниками света. Однако преимущества и возможности светодиодной техники буквально затмевают старые источники света.

Как получается белый свет с помощью светодиодов? | Системы светодиодного освещения | Ответы на освещение

Как получается белый свет с помощью светодиодов? В настоящее время существует два подхода к созданию белого света. Смешанный белый свет: один из подходов состоит в смешивании света от нескольких цветных светодиодов (рис. 4) для создания спектрального распределения мощности, которое выглядит белым.Точно так называемые трехфосфорные люминесцентные лампы используют три люминофора, каждый из которых излучает относительно узкий спектр синего, зеленого или красного света при получении ультрафиолетового излучения от ртутной дуги в трубке лампы. Поместив красный, зеленый и синий светодиоды рядом друг с другом и правильно смешав количество их выходного сигнала (Zhao et al. 2002), полученный свет будет иметь белый цвет. Рисунок 4. Спектральное распределение мощности нескольких типов светодиодов. Белый свет с преобразованием люминофора: Другой подход к созданию белого света заключается в использовании люминофоров вместе с коротковолновыми светодиодами. Например, когда один люминофор, используемый в светодиодах, освещается синим светом, он излучает желтый свет, имеющий довольно широкое спектральное распределение мощности. За счет включения люминофора в корпус синего светодиода с максимальной длиной волны от 450 до 470 нанометров, часть синего света будет преобразована люминофором в желтый свет.Оставшийся синий свет при смешивании с желтым светом дает белый свет. Новые люминофоры разрабатываются для улучшения цветопередачи, как показано на рисунке 5. Рис. 5. Спектральное распределение мощности первых белых светодиодов на основе люминофора (слева) и белых светодиодов с использованием недавно разработанных люминофоров (справа) с увеличенной выходной мощностью от 600 до 650 нанометров.

Руководство для покупателей светодиодных светильников

Каков срок службы светодиодов по сравнению с другими источниками света

A: Лампы накаливания — 750–2000 часов, флуоресцентные лампы — 24000–36000 часов, CFL — 8000–20 000 часов, галогенные лампы — 2000–4000 часов, светодиоды — 35000–150 000 часов (и увеличивается).

В большинстве обычных лампочек для получения света используется нить накала, в результате чего она со временем ослабевает, в результате чего лампа перегорает. Напротив, светодиод не горит, потому что он использует снижение светового потока, которое может гореть до 5000 часов, прежде чем достигнет минимума 30%, что увеличивает срок его службы.

2. Энергоэффективность

Светодиоды могут превращать 70% своей энергии в свет благодаря своему высокому световому потоку. Это увеличивает их эффективность, давая им дополнительное преимущество перед обычными вариантами освещения.Обычные лампочки превращают большую часть своей энергии в тепло, поэтому они потребляют мало энергии при освещении. Высокотемпературные градусы становятся безопасным решением в случаях, когда лампочки устанавливаются рядом с тканями. Это одна из причин, делающих светодиоды исключительными.

ФАКТ ОБ ОСВЕЩЕНИИ: В ноябре 1992 года Виндзорский замок горел девять часов после того, как художник оставил включенной галогенную лампу мощностью 1000 ватт. Инцидент произошел рядом с тяжелыми занавесками, в результате чего они загорелись. Было повреждено более 100 номеров, и это стоило 36 фунтов стерлингов.5 миллионов на ремонт.

Для светодиодного освещения и светильников вы заменяете лампу мощностью 1-60 Вт на светодиодную, что снижает выбросы CO2 на 160 кг. Это создает менее опасную среду, не подверженную пожарам.

3. Высокая яркость и интенсивность.

Светодиодные лампы и светильники имеют высокий уровень яркости и интенсивности, что позволяет использовать их в различных ситуациях. Это заставило электронную промышленность больше не измерять уровень яркости ламп в ваттах. Посмотрите, как светодиоды сравниваются с лампами накаливания и CFL:

ЛАМПОЧКИ 40 ВАТТ

Тип лампы накаливания CFL LED

Люмены 450 2400 4800

4.Исключительный диапазон цветов

Лампы накаливания должны быть оснащены фильтрами или гелями для создания различных типов исчезающих цветов. Таким образом, цвет лампы меняется. Светодиоды имеют широкий цветовой диапазон и не тускнеют со временем, поскольку цвета получены от диодов или фосфорного покрытия. Это означает, что светодиоды остаются одного цвета на протяжении всего срока службы.

5. Низкое излучаемое тепло

Большинство ламп накаливания используют энергию для нагрева нити для получения света, но светодиоды излучают электромагнитную энергию в виде света, когда они электрифицированы.Светодиоды имеют низкий уровень нагрева, что делает их долговечными и энергоэффективными.

6. Надежность

Светодиоды — это очень прочный и надежный вид освещения, поскольку они хорошо адаптируются в различных средах. К ним относятся участки с отрицательной температурой, участки с вибрацией и на открытом воздухе. Они служат потребителю в течение разумного времени, поскольку у них нет неплотных нитевидных волокон.

7. Мгновенное свечение

Обычным лампам и светильникам требуется время, чтобы загореться, так как нить накаливания должна быть нагрета.Способность светодиодного освещения и светильников загораться мгновенно, позволяет наслаждаться мгновенным освещением, которое лучше всего подходит для коммерческого сектора.

8. Направленное освещение

Светодиодные осветительные приборы и светильники по своей конструкции фокусируют освещение в одном направлении, уменьшая потери энергии. Они также не требуют использования отражателей для направления света. Это приводит к целенаправленному или направленному освещению.

Проектирование схемы установки светодиодов —

Общие;

1.Цветовая температура светодиода

Важно знать цветовую температуру, которую вы хотите использовать в своем приложении. При установке необходимо учитывать цветовую температуру и люмен на ватт при установке. Цветовая температура применима только к белому свету. Это означает, что если цвет кажется голубоватым, он считается холодным, а если он кажется красноватым, он считается теплым. Выбираемый цвет, холодный или теплый, определяется конструкциями или местами для установки светодиода. Теплые цвета чаще всего используются в местах, где выставлена ​​еда.Это увеличивает его привлекательность и делает его более аппетитным. Холодные цвета в основном используются в офисных помещениях, чтобы люди больше концентрировались на своей работе.

2. Длина волны света светодиода

Для получения идеального оттенка цвета необходимо натянуть струну вдоль длины волны света. Очень важно избегать случаев, когда вы хотите получить зеленый или синий оттенок и в итоге получите желто-зеленый вместо настоящего зеленого.

3. Эффективность светодиода — люмен на ватт

Эффективность измеряется в люменах на ватт (лм / Вт).После установки необходимо учесть любые потери, которые могут возникнуть из-за нагрева или линз.

4. Светодиодные индикаторы

Для определенных приложений, например для освещения маршрутизатора, требуются светодиодные индикаторы. В таких случаях убедитесь, что вы покупаете светодиод правильного цвета, который необходимо установить. Это облегчает процесс, когда вам нужно иметь разные цвета для разных функций.

5. Видимость длины волны светодиода

Некоторые цвета в спектре не видны невооруженным глазом, поэтому необходимо учитывать видимость длины волны светодиода.Видимость не является обязательной. Поэтому убедитесь, что цвет светодиода, который вы хотите использовать, кристально чистый.

6. Объяснение угла обзора светодиодов

Очень важно убедиться, что вы учли угол установки во время установки. Это означает, что общие значения — 45 градусов и 120 градусов. Однако при использовании легкого пирога вам может потребоваться более узкий угол до 10 градусов.

Модернизация против. Замена на новые светодиодные светильники

При переходе на светодиодную технологию у многих людей возникает дилемма: модернизировать ли их существующие модули или заменить все имеющееся осветительное оборудование на светодиодные светильники.Для плавного перехода к энергоэффективным решениям освещения необходимо понимать оба сценария. Сравнение двух ситуаций поможет вам принять правильное решение.

Плюсы модернизации светодиодов

• Модернизация светодиодов — это экономичный способ обновить освещение вашей собственности.

• Возможность модернизации светодиодных устройств plug-and-play для облегчения перехода на светодиодную технологию.

• Доступен широкий выбор светодиодных модификаций, которые легко вписываются в существующие осветительные приборы.

• Обеспечивает энергоэффективную палочку с возможностью выбора цвета и мощности.

• Они имеют длительный срок службы при минимальном обслуживании.

Плюсы новых светодиодных светильников

• Простота установки в новые строительные объекты.

• Они имеют более высокий световой поток по сравнению с вариантами дооснащения.

• Не требует значительного обслуживания, включая регулярную чистку от пыли и осмотр, чтобы продлить срок службы.

Во время установки светодиода необходимо решить, следует ли заменить старые лампы новыми или провести полный ремонт старых проводов.Пара указателей, на которые следует обратить внимание во время любого из процессов, включает следующее:

Замена

I. Проверьте, можно ли использовать нынешние патроны ламп с новыми светодиодами, которые вы хотите установить. Если они совместимы, замените, если нет, вам нужно купить правильный тип и заменить патроны.

II. Проверьте, не нужно ли поменять имеющийся у вас переключатель. Это если вам нужно использовать диммер для регулировки яркости светодиодов.

Новая установка

I.Убедитесь, что вы составили хороший план электрооборудования, охватывающий все области. Если вам не хватает опыта, убедитесь, что у вас есть сертифицированный электрик, который поможет вам с установкой.

II. Целесообразно исследовать стоимость каждого продукта, который вы будете использовать, и диаграмму, которая показывает, каким должен быть конечный продукт.

Инструменты, используемые при установке светодиодов

Независимо от того, являетесь ли вы начинающим установщиком светодиодов или опытным электриком, есть пара обязательных инструментов.Следующий список инструментов может обеспечить безупречную установку светодиода.

• Инструмент для зачистки проводов

• Отвертки

• Винты

• Тестер напряжения

• Припой

• Соединители для проводов

• Изолента

• Термоусадочная

Различные типы крепления светодиодных ламп

Поиск ламп на замену может быть проблемой, поскольку человек может быть привязан к определенному стилю. В следующем списке представлены типы крепления для светодиодных фонарей.

• Всепогодные крепления и крепления для подводных фонарей

• Крепления для фонарей с байонетным колпачком (BC)

• Двухштырьковые крепления для фонарей

• Крепления для кабелей и направляющих

• Крепление с помощью винта Эдисона (ES)

• Крепления для люминесцентных ламп

В заключение, исследования неизбежны при преобразовании традиционного освещения в экологически чистые и энергоэффективные варианты освещения. Шумиха вокруг светодиода реальна. Светодиодные светильники и освещение произвели революцию в индустрии освещения, удовлетворив потребности потребителей в освещении.Мяч продолжает катиться между переоснащением и заменой на новые приспособления. Если взвесить все «за» и «против», у кого-то будет больше шансов принять твердое решение.

Ссылки

Essential Guide to Choosing The Right Light Bulbs for Your Home

https://www.worthview.com / title-потолочные светильники-типы-и-виды использования /

What Are Light Fixtures?

https://futurewithtech.com/3-energy-efficiency-tips -every-business-needs-to-know /

Светодиоды для детей: факты

Синие, зеленые и красные светодиоды.

Светоизлучающий диод ( LED ) — полупроводниковое устройство, которое излучает свет из электричества. Светодиоды служат долго и нелегко ломаются (по сравнению с лампами накаливания). Они могут производить много разных цветов. Они эффективны — большая часть энергии превращается в свет, а не в тепло.

Светодиод — это тип диода, который излучает один цвет света, когда через него проходит электричество в ожидаемом направлении (электрически смещено в прямом направлении).Этот эффект представляет собой разновидность электролюминесценции.

Цвет света зависит от химического состава используемого полупроводникового материала и может быть ближним ультрафиолетовым, видимым или инфракрасным. Цвет влияет на то, сколько электроэнергии потребляет светодиод. Белый светодиод имеет внутри два или три светодиода разных цветов. Некоторые белые светодиоды имеют внутри один одноцветный светодиод (обычно синий) в сочетании с люминофором, который преобразует этот единственный цвет в белый.

светодиодов используются во многих местах.Это цветные индикаторы на многих электронных устройствах, их можно использовать для создания ярких рекламных вывесок, стоп-сигналов на некоторых новых автомобилях, в телевизорах, а с недавних пор и в лампах для дома. Белые светодиоды, достаточно яркие, чтобы освещать комнаты, обычно дороже обычных лампочек, но они служат дольше и потребляют меньше электроэнергии.

Светодиоды

, которые излучают собственный свет, не следует путать с ЖК-дисплеями, которые блокируют свет. Некоторые дисплеи, однако, сочетают в себе две технологии, используя светодиоды для подсветки ЖК-дисплея.

Сегодня некоторые светодиоды предназначены для поверхностного монтажа (SMD), поэтому они могут быть очень маленькими.

Типы

• Николай Желудев 2007. Жизнь и времена светодиода — 100-летняя история. Природа Фотоника . 1 , 189–192. [1]. [2] — это полнотекстовая версия.

Картинки для детей

• Современная модернизированная светодиодная лампа в форме колбы с алюминиевым радиатором, рассеивающим свет куполом и резьбовым цоколем E27, использующая встроенный источник питания, работающий от сетевого напряжения.

• Зеленая электролюминесценция от точечного контакта на кристалле SiC воссоздает оригинальный эксперимент Раунда 1907 года.

• GaAs-светодиод Texas Instruments SNX-100 1962 года выпуска в металлическом корпусе транзистора TO-18

• Светодиодный дисплей научного калькулятора TI-30 (ок. 1978 г.), в котором используются пластиковые линзы для увеличения видимого размера цифр

• Спектр белого светодиода, показывающий синий свет, непосредственно излучаемый светодиодом на основе GaN (пик около 465 нм), и более широкополосный свет со сдвигом Стокса, излучаемый люминофором Ce3 +: YAG, который излучает примерно на 500–700 нм

• светодиодов выпускаются самых разных форм и размеров.Цвет пластиковой линзы часто совпадает с фактическим цветом излучаемого света, но не всегда. Например, фиолетовый пластик часто используется для инфракрасных светодиодов, а большинство синих устройств имеют бесцветные корпуса. Современные мощные светодиоды, такие как те, которые используются для освещения и задней подсветки, обычно встречаются в корпусах для поверхностного монтажа (SMT) (не показаны).

• Мощные светодиоды на базе светодиодной звезды (Luxeon, Lumileds)

• Светодиоды дневного света автомобиля

• Светодиодные светофоры красный и зеленый

• Светодиод для горняков, для улучшения видимости внутри шахт

• Светодиодный костюм для артистов сцены

• Семисегментный дисплей с отображением четырех цифр и точек

• Светодиодный панельный источник света, использованный в эксперименте по выращиванию растений.Результаты таких экспериментов могут быть использованы для выращивания пищи в космосе во время длительных миссий.

Справочник по проектированию электротехники и вычислительной техники

В 2014 году Нобелевская премия по физике была присуждена исследовательской группе, которая изобрела новый тип светодиодного диода. Светодиоды существуют уже давно, так что же делает этот новый вариант таким особенным? В этой статье рассказывается, как работают светодиоды и что делает эту светоизлучающую технологию такой особенной.

Светоизлучающие диоды — или сокращенно светодиоды — представляют собой разновидность полупроводников, которые генерируют свет, когда через них проходит ток.Впервые изобретенные в 1962 году светодиоды всегда использовались в качестве световых индикаторов, но долгое время их низкий уровень или яркость не позволяли им использовать традиционные осветительные приборы. Благодаря последним достижениям в технологиях они начали заменять лампы накаливания в повседневном использовании. В этой статье будут представлены светодиоды, рассмотрены технологии, области применения и почему определенный светодиод был удостоен Нобелевской премии по физике 2014 года.

Свет всегда был необходимостью для жизни, какой мы ее знаем.Для большинства существ, включая древних людей, свет исходил от солнца. Открытие огня, изобретение мифологических масштабов привело к появлению первого в мире искусственного и управляемого источника света, освещающего пещеры, маленькие домики в прериях и большие викторианские поместья. Следующая веха наступила не за тысячи лет, когда была изобретена лампа накаливания. Лампа накаливания будет безраздельно властвовать около века, пока не будут изобретены люминесцентные лампы, а затем, наконец, светодиодные лампы.

Светодиодные лампы

приобрели огромную популярность в последние несколько лет, потому что они могут быть такими же яркими, как лампы накаливания, но с более высокой эффективностью и более длительным ожидаемым сроком службы.

Но есть неучтенные полвека, в течение которых светодиоды существовали, а светодиодные лампочки — нет. В первые несколько лет светодиоды могли только генерировать крошечные, едва видимые количества света; идея освещения любого реального пространства была совершенно неосуществимой. В целом светодиодным лампам не хватало ценовой эффективности и энергоэффективности.Метрика для измерения эффективности лампочки — лм / Вт, или люмен на ватт. Люмен — это мера яркости света на площади, а ватт — мера потребления энергии. С точки зрения непрофессионала, световая эффективность — это (яркость / энергия).

Рисунок 1

Типы светодиодов. Источник: Автор.

Прежде чем мы начнем говорить о светодиодах, было бы неплохо обсудить физику, лежащую в основе самого света. Свет — это разновидность электромагнитной волны.Обыденный свет, который мы думаем как «Свет», на самом деле представляет собой лишь узкую полосу электромагнитного спектра. Другие виды электромагнитных волн — это радиоволны, микроволны, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Все это формы света, но они находятся за пределами видимого спектра, поэтому мы не рассматриваем их как традиционный свет. Длина волны света будет определять, что это за волна, а в видимом спектре света она также будет определять цвет света: как показано на рисунке 2, свет с длиной волны примерно 700 нм будет казаться красным, а свет с длиной волны около 400 нм будет казаться синим или фиолетовым.

Рисунок 2

Электромагнитный спектр видимого света.

Это означает, что если у нас есть свет определенной длины волны, мы увидим его только в этом цвете. Повседневные предметы имеют цвет, потому что они отражают одни длины волн света больше, чем другие. Зеленое яблоко отражает зеленый свет, красный пожарный гидрант отражает красный свет. Если направить красный свет на зеленое яблоко, свет будет поглощаться, а не отражаться. Белый свет — это сочетание всех цветов света.Когда один светит белым светом на зеленое яблоко, зеленый цвет отражается, но все остальные цвета поглощаются. Следовательно, свет, исходящий от яблока, будет зеленым, а яблоко кажется зеленым для человеческого глаза.

Не существует определенной длины волны видимого света с белым цветом. Это потому, что можно генерировать разные цвета света, комбинируя несколько разных длин волн света. Белый свет на самом деле представляет собой равную комбинацию всех длин волн видимого света. Типичная лампочка с беловато-желтым светом возникает, когда свет излучает большинство цветов света, но излучает больше света с желтой длиной волны, чем другие.Типичный спектр излучения бытовой лампочки можно увидеть ниже в Таблице 1. Наше Солнце также ярко выражено в области желтого спектра, а другие звезды, которые кажутся красными или синими, имеют соответствующие интенсивности цвета.

С другой стороны, светодиоды

излучают свет лишь с небольшими длинами волн. Это связано с тем, что материалы, из которых сделаны светодиоды, в отличие от звезд или ламп накаливания, способны излучать только несколько длин волн при электрическом возбуждении. Как показано в таблице 1, разные светодиоды имеют разные спектры излучения: каждый с очень тонким спектром излучения.Светодиоды излучают только один цвет света не потому, что они имеют цветной пластик поверх белого света, а потому, что они излучают свет только с одной длиной волны.

Стол 1

ЭМ-спектры разных цветов.

Белый свет
Красный свет
Зеленый свет
Синий свет

Модель атома Бора объясняет, как атомы излучают различный свет.Типичный атом имеет некоторое количество как электронов, так и протонов: обычно эти числа равны и определяют поведение атома. Как правило, электроны имеют оболочки: каждая с разной связанной энергией.

Когда атом получает энергию (электрическую, тепловую, механическую и т. Д.), Электроны могут перемещаться на оболочки с более высокой энергией. Затем, когда электроны движутся обратно к более низким энергетическим оболочкам, они излучают свет определенной длины волны. Это чрезмерное упрощение поведения, но важный вывод состоит в том, что есть только несколько определенных частот света, которые могут излучаться атомами.

Типичная работа лампы накаливания показана на рисунке 3. Когда электричество проходит через катушку из определенного материала, электроны врезаются в атомы материала, возбуждая их. Затем, когда атомы теряют энергию, они излучают свет. Лампы накаливания заставляют электроны переходить на более высокие уровни энергии, а затем, когда электроны падают вниз, излучается свет. Однако лампы накаливания грубо ускоряют этот процесс: нет никакого контроля над тем, как энергия поглощается и высвобождается.Это означает, что цвет света, исходящего от лампы накаливания, по существу случайный, и состав всех этих случайных цветов представляет собой белый свет, который мы видим от этих ламп.

Рисунок 3

Работа лампы накаливания.

Светодиоды излучают свет иначе, чем лампы накаливания. В то время как нити накаливания беспорядочно и беспорядочно излучают свет с множеством длин волн, светодиоды выполняют этот процесс гораздо более регулируемым и утонченным образом. Посредством процесса, известного как рекомбинация, электроны, текущие в одном направлении, соединяются с дырками — ток, который течет через отсутствие электронов, — течет в другом направлении.Когда эти два тока встречаются, электроны и дырки рекомбинируют, восстанавливая электрическую нейтральность проводника. Электроны будут находиться на более высоком энергетическом уровне, чем дырки, поэтому, когда электрон падает, он излучает желаемую длину волны света.

Рисунок 4

Работа светодиода.

Различные цвета светодиода генерируются за счет контроля того, насколько глубоко электрон попадает в дыру, с которой он соединяется. Световые волны разной длины создаются разным потенциалом напряжения между двумя токами.Как правило, цвет и интенсивность излучаемого света зависят от химического состава полупроводника. Излучающие инфракрасное излучение светодиоды, которые излучают длину волны немного длиннее, чем видимый красный свет, были первыми светодиодами, изобретенными еще в 1962 году. (Холл и др.) Инфракрасные светодиоды впервые были изготовлены из арсенида галлия (GaAs. Путем добавления фосфора для получения GaP или галлия). Фосфидные диоды, всевозможные другие цвета, такие как красный, зеленый и желтый. Было проделано много работы по открытию новых полупроводников, которые излучают цвета более ярко или более эффективно, но в течение очень долгого времени исследователи изо всех сил пытались создать синие светодиоды, не говоря уже о доступных голубых. свет.

В течение долгого времени ученые и исследователи гнались за святым Граалем — изготовлением синих или коротковолновых светодиодов. Зеленый и красный светодиоды уже существовали, но для создания белого светодиода также потребовался голубой свет. Проблема заключалась в том, что, хотя синие светодиоды можно было сделать из GaN или нитрида галлия, выращивание чистой кристаллической решетки материала оказалось исключительно трудным. Только в 1989 году первые синие светодиоды появились в исследовательских лабораториях благодаря совершенно новым технологиям изготовления, которые обеспечили новый уровень точности и контроля процесса.К 1992 году добавление нитрида алюминия-галлия (AlGaN) и слоев нитрида галлия индия (GaInN) улучшило световую эффективность в десять раз. С тех пор эффективность снова выросла в десять раз. За свои усилия в этом развитии Исаму Акасаки, Хироши Амано и Сюдзи Накамура были удостоены Нобелевской премии по физике 2014 года.

В одиночку синий светодиод ничего не значит. В наши дни чисто синие светодиоды в основном используются для кнопок питания или других наклеек и индикаторов. Изобретение синего светодиода не было важным, потому что он синий, это важно, потому что он позволил использовать белый светодиодный свет.Когда горит красный светодиод. Зеленый светодиод и синий светодиод помещаются в непосредственной близости друг от друга, и свет рассеивается, в результате получается белый светодиод. А если горят только один или два светодиода, можно создать свет любого цвета. Другой метод создания белого света известен как регулировка спектра.

Регулировка спектра происходит, когда свет поглощается, а затем повторно излучается. Таким образом можно изменить цвет и внешний вид света. Однако есть предостережение, что свет может быть смещен только на более длинные волны.Если бы материал был способен поглощать свет с длинной длиной волны и излучать такое же количество более короткой длины волны, это нарушило бы закон сохранения энергии. Вот почему было невозможно получить синий свет от других диодов. Однако на самом деле работает обратный процесс: если синий диод проходит через желтый люминофор, синий и желтый соединяются в белый свет, хорошо подходящий для повседневных задач.

До того, как светодиоды стали доступны в качестве домашних светильников, они служили индикаторами в устройствах и используются по сей день.Светодиоды в качестве индикаторов являются важным и мощным инструментом обучения для начинающих электронщиков: они обеспечивают немедленную обратную связь о том, правильно ли работает схема. Фактически, одна из первых программ, которую напишет любой, кто изучает платформу Arduino, называется «мигание», и все, что она делает, это мигает светодиодом.

Помимо домов и фар, светодиодные лампы начали проникать в городские офисы планирования. Благодаря своей эффективности и долгому сроку службы светодиодные уличные фонари начали постепенно использоваться во многих городах по всему миру, включая Сомервилль, Арлингтон и многие другие города Массачусетса.Светодиоды как источники света — это то место, где произошел большой прорыв за последние несколько лет, поэтому главный вопрос сейчас заключается в том, во сколько устройств мы можем интегрировать светодиоды и как быстро мы можем интегрировать эти красивые формы освещения в инфраструктуру общества.

Теперь, когда светодиоды превзошли традиционные методы освещения с точки зрения срока службы и эффективности, они открыли шлюзы эффективности для других технологий, использующих свет. Например, ЖК-телевизорам когда-то требовались большие люминесцентные лампы, которые фильтровались бы через ЖК-дисплей для вывода изображения на экран.Использование вместо них массива белых светодиодов не только резко снижает энергопотребление, но и позволяет создавать более контрастные экраны, фактически уменьшая свет в определенных областях, а не просто фильтруя его.

Что касается экранов, то некоторые экраны полностью сделаны из органических светодиодов или органических светодиодов. В отличие от стандартных светодиодов, которые обычно имеют небольшую площадь излучения света, светодиоды OLED состоят из множества плоских листов, которые образуют полную поверхность, способную излучать свет. OLED-светодиоды уменьшают толщину устройств и позволяют использовать экраны, состоящие только из светодиодов — ЖК-фильтр не требуется.Хотя технологии и химический состав отличаются от обычных светодиодов, они по-прежнему актуальны как один из следующих больших рубежей светодиодов.

Процитируем статью об этом изобретении, получившую Нобелевскую премию: «Лампы накаливания зажгли ХХ век; 21 век будет освещен светодиодными лампами. «По сравнению с лампами накаливания светодиоды лучше почти во всех отношениях. У них меньше энергетический след, у них более длительный срок службы, и их можно поместить в меньшую упаковку. На освещение приходится 19% энергии, которую использует весь мир, а на лампы накаливания эффективность только 5%.Если бы вся эта энергия пошла на лампы накаливания, это означало бы, что более 18% мировой энергии немедленно терялось бы в виде тепла. Это огромная сумма. Светодиоды дороже в создании и производстве, но они окупаются за счет экономии энергии в кратчайшие сроки.

Новые технологии часто борются с массовой адаптацией. Однако благодаря короткому сроку службы ламп накаливания процесс их вывода из эксплуатации намного проще, чем мог бы быть. Поскольку потребление энергии во всем мире растет, интеграция этой технологии может стать ключом к сопротивлению.Синие светодиоды используются не только для освещения, они также появляются в новых экранах на основе светодиодов и OLED для телевизоров и телефонов. При ближайшем рассмотрении многих устройств светодиоды гораздо более распространены и имеют большее значение для повседневных технологий, чем можно было бы подумать.

• Акасаки И. (2007). Ключевые изобретения в истории синих светодиодов на основе нитридов и LD 300 (1). DOI: 10.1016 / j.jcrysgro.2006.10.259
• Aspense, D.E., Studna, A.A. (1983). Диэлектрические функции и оптические параметры Si, Ge, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs и InSb от 1.От 5 до 6,0 эВ. Phys. Ред. B 27 (2). DOI: 10.1103 / PhysRevB.27.985
• Бергстром, Л., Дельсинг, П., Л’Юилье, А., Инганас, О., Роуз, Дж., Синие светодиоды — наполняя мир новым светом. Получено из Шведской королевской академии наук
• Холл, Р.Н., Феннер, Г.