Из чего состоят лампы светодиодные: Светодиодная лампа — Википедия – Светодиодные лампы. Виды и устройство. Применение и параметры

Содержание

Светодиодная лампа — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Светодиодная лампа со стандартным цоколем E27, мощностью 10 Вт, цветовой температурой 4500 К, пластмассовым матовым светорассеивателем и алюминиевым радиатором-теплоотводом

Светодиодные лампы, или светодиодные светильники, — источники света, основанные на светодиодах. Применяются для бытового, промышленного и уличного освещения.

Различают законченные устройства — светильники и элементы для светильников — сменные лампы. Для освещения, в лампах чаще применяют белые светодиоды разного типа. Для декоративных целей применяют лампы либо с цветными светодиодами (в том числе и RGB), либо с белыми светодиодами и цветными колбами.

Декоративные светодиодные лампы мощностью 1 Вт с цветными матовыми разноцветными пластиковыми колбами Светодиодный светильник

Светодиодный светильник

— самостоятельное устройство. Корпус светильника чаще всего уникален, специально спроектирован под светодиодный источник освещения. Конструктивно такой светильник состоит из цоколя, металлического корпуса, служащего одновременно радиатором, платы со светодиодами, электронного драйвера (преобразователя питания) и полупрозрачной пластмассовой полусферы. Иногда светодиодным светильником называют традиционный светильник с установленной сменной светодиодной лампой. Однако, специально спроектированный светильник обладает бóльшей энергоэффективностью и надёжностью. Светодиодные источники света в основном используются для направленного или местного освещения по причине особенностей полупроводникового излучателя светить преимущественно в одном направлении^[1].

Типы светильников[править | править код]

Влагозащищённый светодиодный светильник

Все типы светильников можно разделить на три группы:

Светодиодные светильники для улиц, парков, дорог, для архитектурного освещения^[2]. Выполняются в защищенном от влаги и пыли корпусе, кроме того, корпус обычно выполняет роль теплоотвода и изготавливается из хорошо проводящих тепло материалов^[3].
Светильники для производственных целей, ЖКХ и офисов. К изделиям предъявляются повышенные требования по качеству освещения, в том числе к стабильности и цветопередаче, условиям эксплуатации^[4]. Такие светильники чаще производятся в антивандальном исполнении, укомплектованы специальной отвёрткой и специальными саморезами, защищающими корпус от несанкционированного вскрытия. Рассеиватель у современных антивандальных светильников для ЖКХ выполнен из поликарбоната, который в десятки раз крепче традиционного стекла.
Светильники для бытовых нужд обычно выпускаются невысокой мощности, но должны удовлетворять многочисленным требованиям к качеству освещения, электробезопасности, пожароопасности и, в немалой степени, — к внешнему виду. Зачастую бытовые светильники имеют сменные лампы.

Кроме указанных применений, светодиодные светильники хорошо подходят для освещения музеев и раритетов, поскольку спектр лампы не содержит ультрафиолетовой составляющей

[5]^[6].

Светильники для уличного освещения[править | править код]

Влагозащищённый светодиодный прожектор для уличного освещения, мощностью 10 Вт.

Светильники для улиц, парков и дорог должны удовлетворять многим критериям. Основные особенности, которые необходимо учитывать^[2]:

Экономия электроэнергии. Светильники для улицы освещают большие территории и особенно важно, чтобы бóльшая часть излучаемого света направлялась на освещаемую поверхность. Светодиодные приборы наиболее удовлетворяют таким требованиям в исполнениях прямого света и преимущественно прямого света (по ГОСТ 17677-82) и позволяют получить экономию электроэнергии даже по сравнению с аналогичными газоразрядными лампами высокого давления и натриевыми лампами.

Прочность конструкции и защищенность от воздействия окружающей среды. Корпус устройства дожен быть сконструирован так, чтобы мусор, испражнения птиц и вода не скапливались на поверхности светильника и не ухудшали его охлаждающую способность, прозрачность защитного стекла, тем самым сохраняя характеристики в течение всего срока службы.
Цветопередача. Светодиодные источники освещения в большинстве обладают лучшими характеристиками цветопередачи. Кроме того, цветовой оттенок и индекс цветопередачи могут быть подобраны при выборе светильника для конкретного приложения.

Срок службы светодиодных ламп значительно превышает срок службы традиционных уличных источников освещения. Однако, светодиодные источники света чувствительны к повышенной температуре и при плохом теплоотводе срок службы может быть значительно снижен.
Равномерность освещения зависит от конструкции светильника и в большинстве обеспечивает необходимую диаграмму направленности для светильников прямого света.
Цена светодиодного светильника зачастую значительно выше аналогичных традиционных устройств освещения. Но, поскольку замена ламп в традиционных устройствах наружного освещения связана со значительными затратами, требует специального оборудования, использование светодиодных устройств в некоторых случаях даёт ощутимую экономию в ближайшей перспективе применения.

Светильники для производственных целей, офисов и ЖКХ[править | править код]

Светодиодный светильник на АЗС

Светильники предназначены для автоматического управления освещением в жилых домах и общественных местах, а также в производственных, офисных, складских и иных помещениях: лестничные клетки и марши подъездов, коридоры и переходы, козырьки и тамбуры, подвалы и чердаки, лифты и лифтовые площадки, комнаты и подсобные помещения, предподъездные территории, подземные автостоянки, а также другие второстепенные помещения, требующие ухода и освещения.

Сменная светодиодная лампа — осветительный прибор, устанавливаемый в существующий светильник, изначально предназначенный как для установки сменных светодиодных ламп, так и для установки ламп другого типа — люминесцентных, накаливания, галогенных, возможно, с некоторой доработкой. В настоящее время выпускаются светодиодные лампы практически под все существующие типы цоколей. Лампы выпускаются мощностью до 40 Вт и предназначены для установки в бытовые осветительные устройства — настольные светильники, потолочные светильники, бра — как быстрая замена менее экономичных традиционных ламп без изменения дизайна и конструкции. Производители, кроме напряжения питания, потребляемой мощности и типа цоколя, указывают оттенок белого света (цветовую температуру, как правило, 2700-3000 K, 4000 K, 6000 K), класс энергоэффективности, срок службы лампы и мощность лампы накаливания сравнимой яркости.

Распространённые виды сменных светодиодных ламп:

Лампы с плоской платой и рассеивателем. Как правило, имеют форму «груши», «свечи» или софита. Могут быть оснащены качественным радиатором и драйвером — для него в такой лампе достаточно много места. Бывают также лампы, сделанные по технологии Chip-On-Board (COB). Недостаток такой схемы — сложно получить лампу, диаграмма направленности которой не имеет значительного провала в сторону цоколя, для этого приходится делать достаточно крупногабаритный рассеиватель.
Лампа-«кукуруза». Собирается из нескольких плат в форме многогранной призмы, на каждую плату устанавливается несколько маломощных светодиодов, сверху может накрываться колпаком из оргстекла с отверстиями для охлаждения. По форме такая лампа напоминает кукурузный початок. Лампы-«кукурузы» дают более всенаправленную диаграмму распределения света, и потому не требуют крупногабаритных рассевателей. Как правило в лампах-кукурузах светодиоды плохо охлаждаются, отчего быстро теряют яркость или выходят из строя.

Филаментные лампы — внешне похожи на ранние лампы накаливания, благодаря чему могут использоваться в декоративных светильниках, рассчитанных на прозрачные лампы накаливания. В таких лампах светодиоды выращиваются на стеклянной подложке, соединяются последовательно в группы, как правило по 28 светодиодов, что позволяет упростить драйвер, так как одна такая «нить» питается напряжением около 100 вольт — благодаря этому не требуется преобразование напряжения, достаточно лишь ограничения тока и выпрямления. С другой стороны, места для преобразователя и радиаторов охлаждения в таких лампах очень мало. В дешёвых филаментных лампах используются простейшие выпрямители даже без сглаживающих конденсаторов.

Линейные лампы — предназначены для замены линейных люминесцентных ламп. Для этого из светильника извлекаются балластные дроссели и стартеры (либо электронные пускорегулирующие аппараты).
Специальные лампы — для замены индикаторных ламп, ламп со специальным цоколем и т. д. Выполняются в форме заменяемой лампы.

Лампа ранних моделей с двухконтактными светодиодами каждый в пластмассовом корпусе
Лампа с SMD-светодиодами на плоской плате со снятым рассеивателем
Лампа типа «кукуруза» с белыми SMD-светодиодами
Лампа с цоколем R7S для установки в прожектор
Лампы со светодиодами на подложках в виде лепестков

Лампа «софитного» типа под цоколь GU10
Линейные лампы
Светодиодная линейная лампа для установки взамен ртутных трубчатых люминесцентных ламп
Светодиодный светильник 40 Вт, 60×60 см, взамен стандартных светильников с 4 трубчатыми люминесцентными лампами по 18-20 Вт
Автомобильные светодиодные лампы
Миниатюрные светодиодные лампы с COB- (3 слева) и SMD-светодиодами белого свечения

Светодиодные лампы. Виды и устройство. Применение и параметры

Светодиодные лампы – это осветительное оборудование, в качестве источника света в котором применяются светодиоды. Они обозначаются аббревиатурой LED. Светодиодные лампочки применяются для освещения улиц, бытовых и промышленных помещений. Они считаются одними из самыми экологически чистых источников света. Светодиодные лампочки не требуют особой утилизации, как а, к примеру, ртутные.

Из чего состоят светодиодные лампы

Данное оборудование излучает видимый свет при пропускании тока за счет электронно-дырочного перехода при протекании электричества. Иными словами, такие лампочки светятся от того, что проходящее через них напряжение преобразуется в фотоны света.

Светодиоды многократно экономичнее традиционных лампочек. Если лампа накаливания светится за счет нагрева встроенной в нее спирали добела, а точнее до температуры более 3000 градусов, то почти все потребление энергии уходит именно на получение тепла, и лишь 3% на выработку света. В случае же со светодиодным освещением ток проходит через полупроводниковый кристалл излучающий фотоны с меньшим нагревом. Этот принцип выработки света позволяет добиться КПД в 10 раз выше, и довести его до уровня 30%. Таким образом, применение светодиодов является намного более экономичным решением для освещения помещений. В их пользу говорит и большой ресурс работы, составляющий от 2 до 5 лет.

Светодиодная лампа состоит из набора светодиодов с полупроводниковыми кристаллами, и миниатюрного блока управления. Сами светодиоды могут быть точечными или филаментными. Точечные являются самыми распространенными. Именно они применяются в другой разновидности светодиодного освещения – лентах. Точки могут располагаться внутри обыкновенных ламп под распространенный бытовой цоколь Е14 и Е27. Внутри их может быть от нескольких штук до нескольких десятков и тысяч. Точка представляет собой мелкую пластину, в которой располагается LED-излучатель. Таким образом, каждый диод имеет свой отдельный корпус. Эта техническая особенность уменьшает угол рассеивание его света. Именно поэтому светодиоды располагаются группами и часто с разным направлением светового потока. Что необходимо для компенсации малого угла рассеивания.

Филаментные светодиодные лампы имеют светодиоды сделанные в форме нити. Они состоят из набора мелких кристаллов соединенных между собой в линию и запаянные в стеклянную трубку с нанесенным слоем люминофора. Также вместо стекла может применяться пластик. Использование трубчатой оболочки позволяет улучшить угол рассеивания изучаемого света, а также его эффективность.

Визуально филаментные лампы практически одинаковы с лампами накаливания. Их стеклянная колба прозрачна. Те же лампы, у которых применяются точечные светодиоды, имеют белую оболочку из окрашенного стекла или пластика. Внутри лампы закачивается гелий.

Филаментные лампы является сравнительно новым продуктом, но в отличие от всего нововведенного изначально их цена не была завышенной, как у прочих типов осветительного оборудования. Это вызвано тем, что такие устройства можно изготовить на классическом производственном оборудовании, которое ранее применялось для производства ламп накаливания. Производственные машины поддаются небольшой модернизации, после чего могут применяться для производства современного LED освещения.

Технические параметры

Светодиодные лампы обладают отличными возможностями для того чтобы отдать предпочтение именно им при оборудовании люстр, бра, светильников и прочих приборов. Этому способствует не только экономичность, но и широкий диапазон выбора цветовой температуры. Этот параметр указывает на цвет света излучаемого лампочкой. Он измеряется в Кельвинах. Существуют определенные правила по подборе цветовой температуры под тип помещения, в котором будет применяться лампа. Светодиоды способны светить с цветовой температурой до 7000К.

Лампы с цветовой температурой от 2500 до 3500К имеют «теплый свет». Их стоит выбирать для установки в помещения для отдыха. Считается, что они благоприятно влияют на психический комфорт человека. Лампы имеют мягкий желтый свет, практически идентичный тому, что излучают и лампочки накаливания.

Светодиодные лампы с цветовой температурой от 4000 до 5000К имеют так называемый «дневной свет». Они нейтральные и могут располагаться в рабочих зонах. Это могут быть не только офисы, но и кухня, ванная комната и т.д.

Самые яркие лампы с цветовой температурой более 5500К имеют «холодный свет». Их свечение очень белое с синюшным отливом. Человек весьма чувствительный к такому свету и при его наличии получает чувство бодрствования. При продолжительном нахождении в помещении с такими лампами со временем может испытываться чувство усталости.

Расчет мощности светодиодного освещения для помещения

Для того чтобы в каждой комнате было оптимальное освещение требуется подобрать правильное количество и мощность ламп. Для этого во внимания берется яркость света, измеряемая в Люксах. Эта мера обозначает, какое количество Люмен света приходится на 1 м² площади помещения. К примеру, если мощная лампочка в 1000 Лм устанавливается в небольшое помещение на 10 м², то 1 м площади будет иметь параметр 100 Лк.

Для каждого помещения имеются свои рекомендации по количеству Люмен на м²:

Спальня – 100 Лк.
Прихожая – 50-100 Лк.
Гостиная и столовая – 100-200 Лк.
Ванная – 50-200 Лк.
Рабочий кабинет – 300 Лк.

Естественно, что у большинства люстр применяется несколько лампочек, поэтому нужно суммировать их яркость, после чего делить на площадь помещения. В том случае, если на корпусе лампы информация о Люменах и Люксах не указана, а ее упаковка не сохранились, тогда оценить яркость можно с помощью обыкновенного смартфона. У современных телефонов имеется датчик освещения. Специальными приложениями для оценки яркости света он может применяться как считывающий прибор. Для этого достаточно установить программу SensorSense или другую подобную. Такое приложение позволяет весьма точно определить фактическую яркость.

Светодиод — Википедия

Светодиодная лампа

Светодио́д или светоизлучающий диод (СД, СИД; англ. light-emitting diode, LED) — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Излучаемый светодиодом свет лежит в узком диапазоне спектра. Иными словами, его кристалл изначально излучает конкретный цвет (если речь идёт о СД видимого диапазона) — в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр, где нужный цвет можно получить лишь применением внешнего светофильтра. Диапазон излучения светодиода во многом зависит от химического состава использованных полупроводников.

При пропускании электрического тока через p-n-переход в прямом направлении носители заряда — электроны и дырки — рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой^[1]).

Не все полупроводниковые материалы эффективно испускают свет при рекомбинации. Лучшие излучатели относятся к прямозонным полупроводникам (то есть к таким, в которых разрешены прямые оптические переходы зона-зона), типа A^IIIB^V (например, GaAs или InP) и A^IIB^VI (например, ZnSe или CdTe). Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS).

Диоды, сделанные из непрямозонных полупроводников (например, кремния, германия или карбида кремния), свет практически не излучают. Впрочем, в связи с развитием кремниевой технологии, активно ведутся работы по созданию светодиодов на основе кремния. Советский жёлтый светодиод КЛ 101 на основе карбида кремния выпускался ещё в 70-х годах, однако имел очень низкую яркость. В последнее время большие надежды связываются с технологией квантовых точек и фотонных кристаллов.

Олег Лосев, советский физик, обнаруживший электролюминесценцию в карбиде кремния

Первое известное сообщение об излучении света твёрдотельным диодом было сделано в 1907 году британским экспериментатором Генри Раундом^[en] из Маркони Лабс^[en]. Раунд впервые открыл и описал электролюминесценцию, обнаруженную им при изучении прохождения тока в паре металл — карбид кремния (карборунд, SiC), и отметил жёлтое, зелёное и оранжевое свечение на катоде.

Эти эксперименты были позже, независимо от Раунда, повторены в 1923 году О. В. Лосевым, который, экспериментируя в Нижегородской радиолаборатории с выпрямляющим контактом из пары карборунд — стальная проволока, обнаружил в точке контакта двух разнородных материалов слабое свечение — электролюминесценцию полупроводникового перехода (в то время понятия «полупроводниковый переход» ещё не существовало). Это наблюдение было опубликовано, но тогда весомое значение этого наблюдения не было понято и потому не исследовалось в течение многих десятилетий.

Лосев показал, что электролюминесценция возникает вблизи спая материалов^[2]. Теоретического объяснения явлению тогда не было. Лосев вполне оценил практическую значимость своего открытия, позволявшего создавать малогабаритные твёрдотельные (безвакуумные) источники света с очень низким напряжением питания (менее 10 В) и очень высоким быстродействием. Им были получены два авторских свидетельства на «Световое реле» (первое заявлено в феврале 1927 г.)^[3]

В 1961 году Джеймс Роберт Байард (англ.)русск. и Гари Питтман из компании Texas Instruments открыли технологию инфракрасного светодиода на основе арсенида галлия (GaAs). После получения патента в 1962 году началось их промышленное производство.

Первый в мире практически применимый светодиод, работающий в световом (красном) диапазоне, разработал Ник Холоньяк в Университете Иллинойса для компании General Electric в 1962 году. Холоньяк, таким образом, считается «отцом современного светодиода». Его бывший студент, Джордж Крафорд (англ.)русск., изобрёл первый в мире жёлтый светодиод и улучшил яркость красных и красно-оранжевых светодиодов в 10 раз в 1972 году. В 1976 году Т. Пирсол создал первый в мире высокоэффективный светодиод высокой яркости для телекоммуникационных применений, специально адаптированный к передаче данных по волоконно-оптическим линиям связи.

Светодиоды оставались чрезвычайно дорогими вплоть до 1968 года (около $200 за штуку), их практическое применение было ограничено. Исследования Жака Панкова в лаборатории RCA привели к промышленному производству светодиодов; в 1971 году им был получен первый синий светодиод^[4]^[5]. Компания «Монсанто» была первой, организовавшей массовое производство светодиодов, работающих в диапазоне видимого света и применимых в индикаторах. Компании «Хьюллет-Паккард» удалось использовать светодиоды в своих ранних массовых карманных калькуляторах.

В середине 1970-х годов в ФТИ им. А. Ф. Иоффе группой под руководством Жореса Алфёрова были получены новые материалы — полупроводниковые гетероструктуры, в настоящее время применяемые для создания лазерных и светодиодов^[6]^[7]. После этого началось серийное промышленное производство светодиодов. Открытие было удостоено Нобелевской премий в 2000 году^[8]. В 1983 году компания Citizen Electronics первой разработала и начала производство SMD-светодиодов, назвав их CITILED^[9].

В начале 1990-х Исама Акасаки, работавший вместе с Хироси Амано в университете Нагоя, а также Сюдзи Накамура, работавший в то время исследователем в японской корпорации «Nichia Chemical Industries», изобрели технологию изготовления синего светодиода (LED). За открытие дешевого синего светодиода в 2014 году им троим была присуждена Нобелевская премия по физике^[10]^[11]. В 1993 году Nichia начала их промышленный выпуск, а в 1996 начала выпуск белых светодиодов^[12].

Синий светодиод, в сочетании с зелёным и красным, дает белый свет с высокой энергетической эффективностью, что позволило в дальнейшем создать, среди прочего, светодиодные лампы и экраны со светодиодной подсветкой. В 2003 году, компания Citizen Electronics первой в мире произвела светодиодный модуль по запатентованной технологии непосредственно вмонтировав кристалл от Nichia на алюминиевую подложку с помощью диэлектрического клея по технологии Chip-On-Board.

Обозначение светодиода в электрических схемах

Вольт-амперная характеристика светодиодов в прямом направлении нелинейна. Диод проводит ток, начиная с некоторого порогового напряжения. Это напряжение позволяет достаточно точно определить материал полупроводника.

Светодиод работает при пропускании через него тока в прямом направлении (то есть анод должен иметь положительный потенциал относительно катода).

Из-за круто возрастающей вольт-амперной характеристики p-n-перехода в прямом направлении светодиод должен подключаться к источнику тока. Подключение к источнику напряжения должно производиться через элемент (или электрическую цепь), ограничивающий ток, например, через резистор. Некоторые светодиоды могут иметь встроенную токоограничивающую цепь, в таком случае для них указывается диапазон допустимых напряжений источника питания.

Непосредственное подключение светодиода к источнику напряжения, превышающего заявленное изготовителем падение напряжения для конкретного светодиода, может вызвать протекание через него тока, превышающего предельно допустимый, перегрев и мгновенный выход из строя. В простейшем случае (для маломощных индикаторных светодиодов) токоограничивающая цепь представляет собой резистор, последовательно включенный со светодиодом. Для мощных светодиодов применяются схемы с ШИМ, которые поддерживают средний ток через светодиод на заданном уровне и, при необходимости, позволяют регулировать его яркость.

Недопустимо подавать на светодиоды напряжение обратной полярности от источника с малым внутренним сопротивлением. Светодиоды имеют невысокое (несколько вольт) обратное пробивное напряжение. В схемах, где возможно появление обратного напряжения, светодиод должен быть защищён параллельно включенным обычным диодом в противоположной полярности.

Обычные светодиоды изготавливаются из различных неорганических полупроводниковых материалов, в следующей таблице приведены доступные цвета с диапазоном длин волн, падение напряжения на диоде и материал:

Цвет	длина волны (нм)	Напряжение (В)	Материал полупроводника
Инфракрасный	λ > 760	ΔU < 1,9	Арсенид галлия (GaAs) Алюминия галлия арсенид (AlGaAs)
Красный	610 < λ < 760	1,63 < ΔU < 2,03	Алюминия-галлия арсенид (AlGaAs) Галлия арсенид-фосфид (GaAsP) Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP) Галлия(III) фосфид (GaP)
Оранжевый	590 < λ < 610	2,03 < ΔU < 2,10	Галлия фосфид-арсенид (GaAsP) Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP) Галлия(III) фосфид (GaP)
Жёлтый	570 < λ < 590	2,10 < ΔU < 2,18	Галлия арсенид-фосфид (GaAsP) Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP) Галлия(III) фосфид (GaP)
Зелёный	500 < λ < 570	1,9^[15] < ΔU < 4,0	Индия-галлия нитрид (InGaN) / Галлия(III) нитрид (GaN) Галлия(III) фосфид (GaP) Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP) Алюминия-галлия фосфид (AlGaP)
Синий	450 < λ < 500	2,48 < ΔU < 3,7	Селенид цинка (ZnSe) Индия-галлия нитрид (InGaN) Карбид кремния (SiC) в качестве субстрата Кремний (Si) в качестве субстрата — (в разработке)
Фиолетовый	400 < λ < 450	2,76 < ΔU < 4,0	Индия-галлия нитрид (InGaN)
Пурпурный	Смесь нескольких спектров	2,48 < ΔU < 3,7	Двойной: синий/красный диод, синий с красным люминофором, или белый с пурпурным пластиком
Ультрафиолетовый	λ < 400	3,1 < ΔU < 4,4	Алмаз (235 нм)^[16] Нитрид бора (215 нм)^[17]^[18] Нитрид алюминия (AlN) (210 нм)^[19] Нитрид алюминия-галлия (AlGaN) Нитрид алюминия-галлия-индия (AlGaInN) — (менее 210 нм)^[20]
Белый	Широкий спектр	ΔU ≈ 3,5	Сочетание трех светодиодов основных цветов (красный, синий, зеленый), либо люминофор, излучающий белый цвет под воздействием светодиода со спектром от синего до ультрафиолетового;

Несмотря на то, что в мире широко выпускаются белые светодиоды в конструктиве синего/фиолетового свечения кристалла с нанесенным на него желтым или оранжевым люминофором, ничто не мешает нанести и люминофоры другого цвета свечения. В результате нанесения красного люминофора получают пурпурные или розовые светодиоды, гораздо реже выпускают светодиоды салатового цвета, где на синий кристалл наносится люминофор зеленого цвета свечения.

Светодиоды также могут иметь цветной корпус.

В 2001 году Citizen Electronics первой в мире произвела цветной SMD светодиод из цветной пастели под названием PASTELITE^[21].

По сравнению с другими электрическими источниками света светодиоды имеют следующие отличия:

Высокая световая отдача. Современные светодиоды сравнялись по этому параметру с натриевыми газоразрядными лампами^[22] и металлогалогенными лампами, достигнув 146 люмен на ватт^[23].
Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие нити накаливания и иных чувствительных составляющих).
Длительный срок службы (при достаточном охлаждении) — от 30 000 до 100 000 часов (при работе 8 часов в день — 34 года). Но и он не бесконечен — при длительной работе происходит «деградация» кристалла и постепенное падение яркости.
Количество циклов включения-выключения не оказывают существенного влияния на срок службы светодиодов (в отличие от традиционных источников света — ламп накаливания, газоразрядных ламп).
Спектр современных белых светодиодов бывает различным — от тёплого белого = 2700 К до холодного белого = 6500 К.
Спектральная чистота, достигаемая не фильтрами, а принципом устройства прибора.
Отсутствие инерционности — включаются сразу на полную яркость, в то время как у ртутно-люминофорных (люминесцентных-экономичных) ламп время включения от 1 с до 1 мин, а яркость увеличивается от 30 % до 100 % за 3—10 минут, в зависимости от температуры окружающей среды.
Различный угол излучения — от 15 до 180 градусов.
Низкая стоимость индикаторных светодиодов.
Безопасность — не требуются высокие напряжения, при должном охлаждении низкая температура светодиода, обычно не выше 60 °C.
Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.
Экологичность — отсутствие ртути, фосфора и ультрафиолетового излучения в отличие от люминесцентных ламп.

Комнатное освещение
В автомобильных фарах
Декоративное применение
Подсветка линейкой светодиодов в IPod Touch 2G

На светодиодном экране показывают Tour de France 2010, Paris

В уличном, промышленном, бытовом освещении (в том числе светодиодная лента).
В качестве индикаторов — как в виде одиночных светодиодов (например, индикатор включения на панели прибора), так и в виде цифрового или буквенно-цифрового табло (например, цифры на часах).
Массив светодиодов используется в больших уличных экранах, в бегущих строках, информационных табло. Такие массивы часто называют светодиодными кластерами или просто кластерами.
В оптопарах.
Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях, прожекторах, светофорах, лампах тормозного освещения в автомобилях.
Светодиоды используются в качестве источников модулированного оптического излучения (передача сигнала по оптоволокну, пульты ДУ, светотелефоны, интернет^[24]).
В подсветке ЖК-экранов (мобильные телефоны, мониторы, телевизоры, планшеты и т. д.).
В играх, игрушках, значках, USB-устройствах и прочее.
В светодиодных дорожных знаках.
В гибких ПВХ световых шнурах Дюралайт.
В растениеводстве, так называемые фитолампы, оптимизированные под фотосинтез. В северных странах перспективная замена освещения в теплицах.

Основная статья: OLED

Многослойные тонкоплёночные структуры, изготовленные из органических соединений, которые эффективно излучают свет при пропускании через них электрического тока. Основное применение OLED находит при создании устройств отображения информации (дисплеев). Предполагается, что производство таких дисплеев будет гораздо дешевле, чем жидкокристаллических.

Главная проблема для OLED — время непрерывной работы, которое должно быть не меньше 15 тыс. часов. Одна из проблем, которая в настоящее время препятствует широкому распространению этой технологии, состоит в том, что «красный» OLED и «зелёный» OLED могут непрерывно работать на десятки тысяч часов дольше, чем «синий» OLED. Это визуально искажает изображение, причём время качественного показа неприемлемо для коммерчески жизнеспособного устройства. Хотя сегодня «синий» OLED все-таки добрался до отметки в 17,5 тыс. часов (2 года) непрерывной работы.

Дисплеи из органических светодиодов применяются в последних моделях сотовых телефонов, GPS-навигаторах, OLED-телевизорах, для создания приборов ночного видения.

По размеру выручки лидером является японская «Nichia Corporation»^[25].

Также крупным производителем светодиодов является «Royal Philips Electronics», политика которого заключается в приобретении компаний, изготавливающих светодиоды. Так, «Hewlett-Packard» в 2005 году продал компании «Philips» своё подразделение «Lumileds Lighting», а в 2006 были приобретены «Color Kinetics» и «TIR Systems» — компании с широкой технологической сетью по производству светодиодов с белым спектром излучения.

«Nichia Chemical» — подразделение компании «Nichia Corporation», где были впервые разработаны белый и синий светодиоды. На текущий момент ей принадлежит лидерство в производстве сверхъярких светодиодов: белых, синих и зелёных. Помимо вышеперечисленных гигантов, следует также отметить следующие компании: «Cree», «Emcore Corp.», «Veeco Instruments», «Seoul Semiconductor» и «Germany’s Aixtron», занимающиеся производством чипов и отдельных светодиодов.

Яркие светодиоды на подложках из карбида кремния производит американская компания «Cree».

Крупнейшими^[26] производителями светодиодов в России и Восточной Европе являются компании «Оптоган» и «Светлана-Оптоэлектроника». «Оптоган» создана при поддержке ГК «Роснано». Производственные мощности компании расположены в Санкт-Петербурге. «Оптоган» занимается производством как светодиодов, так и чипов и матриц, а также участвует во внедрении светодиодов для общего освещения.
«Светлана-Оптоэлектроника» (г. Санкт-Петербург) — объединяет предприятия, которые осуществляют полный технологический цикл разработки и производства светодиодных систем освещения: от эпитаксиального выращивания полупроводниковых гетероструктур до сложных автоматизированных систем интеллектуального управления освещением.
Также крупным предприятием по производству светодиодов и устройств на их основе можно назвать завод «Samsung Electronics» в Калужской области.

↑ Принцип работы светодиода (рус.). ledflux.ru. Дата обращения 15 марта 2018.
↑ ФИЗИК ЛОСЕВ Жизнь ученого Лосева Олега Владимировича
↑ О. В. Лосев — изобретатель кристадина и светодиода К 100-летию со дня рождения. Автор: Ю. Р. Носов
↑ Light Emitting Diode
↑ Milestones on Development of LED (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 9 октября 2014. Архивировано 14 октября 2014 года.
↑ Самсонов А. Жорес Алфёров: флагман отечественной электроники (рус.) // Экология и жизнь : журнал. — 2010. — № 5.
↑ Полупроводниковые гетероструктуры: от классических к низкоразмерным, или «конструктор» от Нобелевского лауреата (рус.). МФТИ. Дата обращения 21 марта 2019.
↑ The Nobel Prize in Physics 2000 (рус.). The Nobel Prize. Дата обращения 21 марта 2019.
↑ History | CITIZEN ELECTRONICS CO.,LTD. (неопр.). ce.citizen.co.jp. Дата обращения 1 июня 2019.
↑ Нобелевская премия по физике присуждена за LED (рус.). BBC Russian (7 октября 2014). Дата обращения 21 марта 2019.
↑ Нобелевская премия по физике присуждена за изобретение эффективных синих светодиодов (рус.). ТАСС (7 октября 2014). Дата обращения 21 марта 2019.
↑ Nichia/История (рус.). Nichia. Дата обращения 16 июня 2019.
↑ COB светодиоды и лампы на их основе // ledjournal.info.
↑ Мал CSP-светодиод, да дешев // 19.03.2016 г. А. Васильев. elec.ru.
↑ OSRAM: green LED (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 17 января 2011. Архивировано 21 июля 2011 года.
↑ Koizumi, S.; Watanabe, K; Hasegawa, M; Kanda, H. Ultraviolet Emission from a Diamond pn Junction (англ.) // Science. — 2001. — Vol. 292, no. 5523. — P. 1899. — DOI:10.1126/science.1060258. — PMID 11397942.
↑ Kubota, Y.; Watanabe, K.; Tsuda, O.; Taniguchi, T. Deep Ultraviolet Light-Emitting Hexagonal Boron Nitride Synthesized at Atmospheric Pressure (англ.) // Science : journal. — 2007. — Vol. 317, no. 5840. — P. 932. — DOI:10.1126/science.1144216. — PMID 17702939.
↑ Watanabe, Kenji; Taniguchi, Takashi; Kanda, Hisao. Direct-bandgap properties and evidence for ultraviolet lasing of hexagonal boron nitride single crystal (англ.) // Nature Materials : journal. — 2004. — Vol. 3, no. 6. — P. 404. — DOI:10.1038/nmat1134. — PMID 15156198.
↑ Taniyasu, Yoshitaka; Kasu, Makoto; Makimoto, Toshiki. An aluminium nitride light-emitting diode with a wavelength of 210 nanometres (англ.) // Nature : journal. — 2006. — Vol. 441, no. 7091. — P. 325. — DOI:10.1038/nature04760. — PMID 16710416.
↑ LEDs move into the ultraviolet, physicsworld.com (17 мая 2006). Дата обращения 13 августа 2007.
↑ Pastel Color Chip LED (неопр.).
↑ Натриевая лампа — статья из Большой советской энциклопедии (3-е издание)
↑ [http://ce.citizen.co.jp/up_img/news/W2JUhsNaM3Ji/20151026_e.pdf Expansion of the product lineup of LEDs for lighting ‘COB Series’: Development of “LEDs that have achieved the world’s highest-class luminous flux of more than 70,000 lm”] (неопр.).
↑ Китайские ученые построили беспроводную сеть на светодиодах (неопр.). Lenta.ru (18 мая 2010). Дата обращения 14 августа 2010.
↑ 3Q13 Global LED Market Share Leaders Архивная копия от 11 октября 2014 на Wayback Machine, Steve Sechrist, 11/19/2013
↑ В Петербурге запустили завод светодиодов

что это такое и для чего нужны?

Наверх

Рейтинги
Обзоры
- Смартфоны и планшеты
- Компьютеры и ноутбуки
- Комплектующие
- Периферия
- Фото и видео
- Аксессуары
- ТВ и аудио
- Техника для дома
- Программы и приложения
Новости
Советы
- Покупка
- Эксплуатация
- Ремонт
Подборки
- Смартфоны и планшеты
- Компьютеры
- Аксессуары
- ТВ и аудио
- Фото и видео
- Программы и приложения
- Техника для дома
Гейминг
- Игры
- Железо
Еще
- Важное
- Технологии
- Тест скорости

Светодиодные лампы, что это такое? Подробный ответ

Лампы, в которых функцию источника света выполняют светодиоды (или led, от англ. light-emitting diode), называются светодиодными. Они предназначены для замены всех устаревших типов ламп, применяемых в освещении в настоящее время. Благодаря использованию безопасных компонентов, светодиодные лампы востребованы во всех сферах освещения: бытовом, производственном, уличном, аварийном.

Как она выглядит

Классическая светодиодная лампа (иногда их называют светодиодный светильник), подобно лампе накаливания, имеет грушевидную форму. Чаще всего её цокольная часть выполнена из белого металлопластика, а колба представляет собой матовую полусферу из пластика. Данный тип LED-ламп выпускается с цоколями Е14 и Е27, которые наиболее востребованы среди населения. Светодиодная лампочка может иметь любую форму и изготавливаться под любой стандартный цоколь. Например:

GU5.3 – для потолочных светильников направленного свечения;
G4 – для люстр и декоративных светильников;
G13 – для замены линейных люминесцентных ламп.

Более 90% выпускаемых сегодня светодиодных ламп собраны на SMD-светодиодах, которые имеют миниатюрные размеры и при этом обладают высокой светоотдачей. Кроме них в продаже можно увидеть так называемые филаментные лампы, внешне очень напоминающие обычную лампочку накаливания (ЛН). Ещё реже встречаются лампочки, в которых источник света выполнен в виде COB-матрицы, залитой слоем люминофора. Тем не менее в будущем планируется, что именно они перехватят инициативу в сфере производства LED-ламп.

Из чего состоит светодиодная лампа

Условно любую светодиодную лампу можно представить в виде составных частей: блока со светодиодами, радиатора, светорассеивающего колпака, блока драйвера и цоколя. Источник света SMD-светодиоды – располагаются на плате из текстолита, которая через термопасту (теплопроводный клей) соединяется с радиатором. У большинства светодиодных ламп на 220 В функцию радиатора выполняет корпус. Он выполнен из алюминия, покрытого тонким слоем белого пластика. Внутри корпуса расположена плата драйвера, предназначенная для преобразования переменного напряжения сети 220 вольт в постоянное напряжение. Величина выходного напряжения зависит от количества и схемы включения установленных светодиодов. Драйвер соединяется с цоколем проводами или через разъём. Для того чтобы свет от лампочки равномерно распределялся во все стороны, светодиоды накрывают рассеивающей колбой, которая также служит защитой от механических повреждений. Линейные светодиодные лампы типа Т8 устроены аналогичным образом. Просто они имеют другую форму и размер составных частей. В дешёвых светодиодных лампах с цоколем типа Е14 и Е27 блок драйвера может отсутствовать. Вместо него в центре платы со светодиодами запаян примитивный бестрансформаторный блок питания, не имеющий стабилизации по току и напряжению. Аналогичным образом собраны многие миниатюрные LED-лампы, так как внутри их корпуса недостаточно места для монтажа драйвера.

Основные достоинства и недостатки

Постоянно растущий спрос на светодиодные лампы свидетельствует об их явном превосходстве над остальными источниками искусственного света. Действительно, если взглянуть на их технические характеристики, то станет понятно, что люминесцентные и спиральные лампы проигрывают светодиодным практически по всем показателям. И это при том что светодиодные технологии продолжают совершенствоваться и ещё не достигли своего пика. Преимуществ у светодиодных ламп действительно много:

Относительная световая отдача уже достигает 30% (теоретический максимум для светодиодов – 40%). Для люминесцентных источников света этот показатель равен 15%, а для ЛН не превышает 3%.
Низкое энергопотребление (в 7–9 раз меньше, чем ЛН).
Срок службы от 10 тыс. часов и выше. Заявленный срок службы ЛН – 1 тыс. часов.
Стойкость к механическим повреждениям и вибрации.
Мгновенное включение. Причем количество переключений не влияет на работу светодиодов.
Отсутствие вредных веществ, что позволяет их безопасно эксплуатировать и утилизировать.
Возможность производства лампочек разной мощности и с любым оттенком света (холодным, нейтральным, тёплым). А в «умных» светодиодных лампах цвет света и его яркость можно задавать дистанционно с помощью смартфона.
Во время работы рассеиватель практически не нагревается, а температура цоколя не превышает 85 °C.

Стоит признать, что LED-лампы не идеальны, а значит, им присущи определённые недостатки:

Сравнительно высокая стоимость. Даже с учётом того, что за последние 2 года цены на них снизились более чем в 2 раза и сравнялись с ценами на КЛЛ, многие люди по привычке продолжают покупать «прожорливые» ЛН. Убедиться в том, что покупка светодиодной лампы, с экономической точки зрения, полностью оправдана можно путем проведения несложных расчётов, которые сведены в отдельную статью.
Вредное мерцание, невидимое невооруженным глазом и приводящее к общей усталости и головным болям. Данный недостаток присущ дешёвым светодиодным лампам, драйвер которых не имеет стабилизации по току.
Необходимость в понижающем преобразователе, вследствие чего возрастает стоимость изделия и снижается его надёжность.
Светодиодные лампы, подключенные через выключатель с подсветкой и находясь в выключенном состоянии, могут мерцать или слабо светиться. Проблема решается заменой выключателя или доработкой схемы подключения.
Высокий процент брака, особенно среди дешёвых LED-ламп. Данный недостаток объясняется ускоренными темпами производства светодиодной продукции и отсутствием должного технического контроля на всех стадиях изготовления.

Устройство светодиодной лампы 220 Вольт. Как разобрать светодиодную лампу

Появление светодиодных или LED-ламп способствовало началу нового этапа в индустрии освещения. Совсем недавно такие осветительные приборы представляли огромную редкость, а сейчас огромный ассортимент различных светодиодных светильников выставляют все крупные магазины. Светодиод, в отличие от обычной лампы накаливания, имеет свою схему запуска.

Она устанавливается в самой лампочке, между имитацией колбы и патроном. Поэтому это место делают непрозрачным. Добраться до платы с диодами не так и сложно, но некоторые усилия для разборки понадобятся. Хоть опыт и показывает, что большинство производителей используют для этого схожие модели пусковых устройств, небольшие различия все же остаются.

Друзья приветствую всех на сайте «Электрик в доме». Сегодня хочу предоставить вам обзор внутренностей светодиодных ламп, которые я заказывал на Алиэкспресс. Лампа состоит из 72 диодов. В ней используются SMD-cвeтoдиoды, известные также под названием Surface Mounting Device. Давайте приступим к разборке, думаю, вам также будет очень интересно.

Принцип работы светодиодной лампы

Выпускаемые светодиодные лампочки на 220В могут отличаться между собой внешним дизайном, но принцип внутреннего устройства сохраняется для всех моделей. Излучение света в лампах выполняется светодиодами, число и размеры кристаллов которых может варьироваться в зависимости от мощности и возможностей охлаждения. Их цветовой спектр задается веществом, входящим в структуру каждого кристаллика.

Чтобы добраться до пускового драйвера, необходимо аккуратно снять защитную «юбочку» лампы. Под ней откроется печатная плата либо монтажная сборка из соединенных между собой радиоэлементов. На входе драйвера расположен диодный мост, подключенный к электрическому цоколю лампы, контактирующему с патроном. Благодаря ему переменное питающее напряжение выпрямляется в постоянное, поступает на плату и через нее подается к светодиодам.

Чтобы лучше рассеять излучаемый поток и защитить кристаллы от прикосновений, а также избежать их контакта с посторонними предметами, снаружи устанавливается рассеивающее защитное стекло (прозрачная пластмассовая колба). Поэтому своим внешним видом они очень напоминают традиционные источники света.

Для вкручивания лампочки в патрон их цоколи выполняют стандартных размеров Е14, Е27, Е40 и т.д. Это позволяет использовать Led лампы в домашней сети не прибегая к каким либо изменениям в электропроводке.

Конструкция и назначение частей лампы

Каждая светодиодная лампа состоит из следующих частей:

#1. Рассеивателя – специальной полусферы, увеличивающей угол и равномерно разбрасывающей направленный пучок светодиодного излучения. В большинстве случаев элемент производится из прозрачных и полупрозрачных пластиков либо матированного поликарбоната. За счет этого изделия не разбиваются при падении. Элемент отсутствует лишь в аналогах люминесцентных ламп, там его заменяет специальный отражатель. В приборах со светодиодами нагрев полусферы незначителен и в несколько раз меньше, чем в обычных нитевидных электролампах.

#2. Светодиодных чипов – основных составляющих ламп нового поколения. Они устанавливаются как по одному, так и десятками. Их число зависит от конструктивных особенностей изделия, его размеров, мощности и наличия приспособлений для отвода тепла. У хороших производителей не практикуется экономить на качестве светодиодных матриц, так как именно они определяют все рабочие параметры излучателя и продолжительность его эксплуатации. Однако в мире такие компании можно пересчитать по пальцам. Диоды же в матрицах взаимосвязаны, и при отказе одного выходит из строя вся лампа.

#3. Печатной платы. При их изготовлении используются анодированные алюминиевые сплавы, способные эффективно отвести тепло на радиатор, что создаст оптимальную температуру для бесперебойной работы чипов.

#4. Радиатора, который отводит тепло от печатной платы с утопленными в ней светодиодами. Для отливки радиаторов тоже выбирается алюминий и его сплавы, а также специальные формы с большим количеством отдельных пластин, помогающих увеличить теплоотводящую площадь.

#5. Конденсатора, убирающего пульсацию по напряжению, подаваемому на кристаллы светодиодов с драйверной платы.

#6. Драйвера, сглаживающего, уменьшающего и стабилизирующего входное напряжение электрической сети. Без этой миниатюрной печатной платы не обходится ни одна светодиодная матрица. Различают выносной и встраиваемый драйвер. Большинство современных ламп оснащается встраиваемыми устройствами, которые монтируются непосредственно в их корпусе.

#7. Полимерного основания, вплотную упирающегося в цокольную часть, защищая корпус от электрических пробоев, а меняющих лампочки — от случайного поражения электрическим током.

#8. Цоколя, обеспечивающего подключение к патронам. Обычно при его изготовлении используют латунь, покрытую никелем. Это гарантирует хороший контакт и долговременную коррозионную защиту.

Также существенным отличием светодиодных приборов от их обычных прототипов стало расположение зоны максимального нагрева. У остальных типов излучателей распространение тепла происходит от внешней стороны поверхности. Светодиодные кристаллы нагревают свою печатную плату с внутренней стороны. Поэтому им требуется своевременное отведение тепла изнутри лампы, а это конструктивно решается путем установки охлаждающих радиаторов.

Устройство лампы типа «кукуруза»

Лампу, которую мы сегодня будем разбирать, почему то все называют «кукуруза». Хотя глядя на внешний вид сходство действительно есть. Заказывал я целый набор таких ламп освещения для софт бокса. Кто еще не видел — есть видео на Ютуб канале.

Внешнее устройство светодиодной лампы обеспечивает открытый доступ к диодам и в случае выхода из строя их можно легко прозвонить мультиметром и определить неисправный диод.

Лампа состоит из десяти боковых пластин с шестью светодиодами на каждой пластине. Плюс на верхней крышке напаяно еще 12 диодов. В сумме получается 72 диода.

Давайте преступим к разборке этого чуда, чтобы поскорей увидеть внутренности. Перед тем как разобрать светодиодную лампу необходимо внимательно осмотрев корпус, и понять какие части соединяются между собой.

На верхней крышке видно части видно стыкующиеся детали, крышка имеет пазы. Ее то мы и будем снимать. Для этого берем тонкую отвертку или ножик и аккуратно поддеваем крышку равномерно по всему периметру.

Как видно на фото внутри практически ничего нет. Драйвер крепится к стенке на двухсторонний скотч. Боковые пластины можно легко вытащит из пазов. Вокруг много соединительных проводов.

В глубине видны провода, по которым подается напряжение 220 Вольт от цоколя на вход драйвера. С драйвера выходит два провода (красный и белый). К ним подключаются светодиоды.

Решил я замерить напряжение на выходе драйвера. Мультиметр показывает напряжение 77 Вольт (постоянного тока). Схема подключения всех диодов выполнена параллельно-последовательная. Группа из трех параллельно подключенных диодов подключается последовательно с другой группой и т.д. Всего получается 24 «звена» по «три диода».

Вот такое простое устройство светодиодной лампы 220 Вольт типа «кукуруза».

Не понравилось мне то, что в этой лампе нет радиатора. А как вы знаете друзья основная проблема светодиодов это нагрев и отвод тепла. В ней вообще нет металлических предметов за исключением плат, на которых напаяны сами диоды, они выполнены из алюминия. Корпус выполнен из керамики, возле цоколя есть четыре вентиляционных отверстия.

Не знаю хорошо это или плохо. Может вы мне подскажите друзья, пишите в комментариях.

Разбираем LED лампу «Экономка»

Следующая LED лампа, которую я хочу разобрать и показать вам ее устройство это «Экономка», мощностью 7 Вт. Служит она мне уже два года верой и правдой. Технические характеристики представлены на фото.

Как и у предыдущей лампы здесь размер цоколя Е27. Крепится сам цоколь к корпусу специальными углубленными канавками. Снять его без высверливаний или других повреждений нереально.

Корпус лампы изготовлен из алюминия и имеет конструктивную форму напоминающую корзинку. С боковых сторон есть ребра для циркуляции воздуха и дополнительного отвода тепла.

У этой лампы есть полусферический рассеиватель из матового пластика. В отличии от предыдущего варианта где все трусится и скрепит здесь все собрано очень хорошо, по сути — одна монолитная конструкция.

Как разобрать светодиодную лампу такого типа? Здесь внутренности кроются за рассеивателем. Берем отвертку с тонким жалом и поддеваем колбу.

По центру на трех болтах закреплена алюминиевая пластина с диодами SMD 5730. Диодов 14 шт. На мой взгляд, все светодиоды подключены последовательно. Точно сказать не могу, так как невидно соединительных дорожек на плате. Если один из них выйдет из строя лампа перестанет работать.

В месте соприкасание платы и металлического корпуса нанесена термопаста (белого цвета, по структуре напоминает обычный силиконовый герметик).

Открутив три винта и откинув плату можно увидеть главное устройство светодиодной лампы – драйвер.

Драйвер компактно размещен в центральной трубке.

Замерим, какое напряжение выдает драйвер. Мульриметр показывает напряжение в пределах 44 Вольт.

Сделаю два фото с рассеивателем и без него. Думаю видно как с помощью этой полусферы изменяется световой поток.

Хотелось бы отметить качество сборки данной модели Led ламп. Хорошо собрана и очень компактная.

Напоследок хочу отметить то, что какой бы мощности не была лампа, и какой бы не был производитель, устройство LED ламп практически у всех одинаковое. На этом все друзья, пишите комментарии, задавайте вопросы. Отдельная благодарность всем кто поделился статьей в соц.сетях.

Понравилась статья — сохрани на стену!

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.