Осветление доведе: принцип на приложение и работа


Светът свети в нова светлина на светодиоди

През последното десетилетие светодиодното осветление буквално избухна в живота ни и го промени в непризнаване. Светодиодите (LED) се използват почти навсякъде. Сменяйки луминесцентните лампи, те допринесоха за новия кръг в разработването на дисплеи с течни кристали: технологията стана компактна, имаше тънки цветни телефони, след това смартфони, таблети, ултра тънки телевизори и монитори.

Всичко това е допринесло за значително намаляване на потреблението на електроенергия. По същата причина уличното осветление на открито отдавна е норма в развитите градове. Както вече разбрахте, днешната статия ще бъде изцяло посветена на светодиодите.

За и против LED осветлението


LED корона лампа

Като всяко друго нещо, светодиодите имат положителни и отрицателни качества, които трябва да бъдат известни.

Предимства на LED осветлението

Да започнем с това, което наричаме предимствата на такова осветление, за да разберем напълно защо бързо стана популярна и може да движи конкурентите си.


Сравнение на луминесцентни и LED лампи

  • В сравнение с предишните поколения светлинни източници, светодиодите (светодиоди, светодиоди, светодиоди) използват много по-икономично електрическата енергия. В комбинация с резонансно захранване светлинният поток достига 120 лумена при 1 вата. За сравнение - флуоресцентните лампи имат индекс 60-100 Lm /W, а лампите с нажежаема жичка - 10-24.
  • Много дълъг живот, който основно зависи от електрическите вериги на източниците на енергия и от качеството на използваните радиокомпоненти. При термичния режим на работа, този индикатор може да достигне невероятно число от 36-72 хиляди часа. За сравнение - животът на лампата с нажежаема жичка е 1000 часа, а луминесцентното захранване - 10-20 хиляди часа. По този начин спестяването се дължи не само на по-ниското потребление на енергия
  • .

Интересно е да се знае! Всъщност, производителите не са в състояние да извършват пълно работно време за тестване на експлоатационния живот, чрез постоянни промени и развитие на технологиите, и да определят условията за ползване, като използват различни методи за прогнозиране, като например: TM-21 и IESNA LM -80.

  • За продължителността на експлоатацията броят на включенията /изключенията няма ефект.
  • За да се получи блясък в желания диапазон, не е необходимо да се използват филтри като флуоресцентни лампи.
  • С светодиоди можете да подредите насоченото осветление без използването на рефлектори, но тази функция може да се счита за минус, но малко по-късно. Промяната на ъгъла на излъчване на светодиода е възможна с помощта на компактни лещи.


Светодиоди в автомобилните фарове

\ t
  • Друго съществено предимство пред луминесцентното осветление е липсата на инерция при включване и изключване. Поради това светодиодите могат да се използват в динамични светлинни инсталации.
  • Когато се използват специални светодиодидимери, е възможно плавно да се променя интензивността на светлината на лампите.
  • Светодиодите са екологично чисти, не използват живак, както при флуоресцентни лампи.
  • Светодиодите са компактни. Те се състоят от много по-малко количество редкоземни материали.


Олекотен LED корпус

\ t
  • Повечето светодиоди и кутията за лампите към тях са много здрави. Вижте снимката по-горе. Лампата има плътна пластмасова колба и многобройни ребра в основата, които освен това са радиатор за разсейване на топлината. Такава конструкция е устойчива на падане и вибрации, тъй като няма нишки и други чувствителни компоненти.
  • На практика няма инфрачервена и ултравиолетова радиация.
  • Енергийно ефективните лампи излъчват малко топлина, което им позволява да се използват в пожароустойчиви помещения и компактни тела, без страх от пожар.
  • В допълнение, заслужава да се отбележи електрическата безопасност на такива лампи. Те работят при ниско напрежение.

Приемам, че списъкът на обезщетенията е доста голям.

Недостатъци на LED осветлението

Но, както винаги, има „лъжица катран“. Нека изброим проблемите на светодиодите, които все още не са разрешени:


Масивни радиатори за охлаждащи LED лампи

\ t
  • Основният недостатък на LED осветлението е разсейването на топлината, което не се разсейва заедно със светлинното излъчване, а се превръща в капачка, което води до прегряване на SD.​​Поради това, при висок капацитет, лампите трябва да бъдат оборудвани с радиатор, докачеството на които са високи изисквания. Така че, за да се разсее 5 вата топлинно излъчване на полупроводник, трябва да се използва радиатор с площ от 100 cm?
  • Необходимостта от инсталиране на радиатор прави лампата по-скъпа и значително усложнява производството на компактни лампи с мощност над 15 W за стандартни бази E14 и E27.
  • При прегряване светодиодите са много бързо извадени от строя, така че не се препоръчва да се инсталират на места, където температурата на околната среда надвишава 100 градуса по Целзий.Те включват: осветление на сауната, осветление в пещи или микровълнови печки и др.
  • За захранване на светодиодите е необходимо захранване с ниско напрежение.Тъй като в обществените електрически мрежи е 220, е необходимо да се използва DC конвертор за захранване на отделните светодиоди. Това не може да повлияе на размерите и надеждността на такава схема, която освен това изисква допълнителна защита.


Схема на свързващите светодиоди

  • Светодиодите са еднопосочен източник на светлина.Ъгълът на осветяване в повечето от тези лампи не надвишава 120 градуса.
  • Някои видове светодиоди са съвместими.Поради тази причина, лампата не може да продължи да работи, дори ако само един диод (като венец) изгаря.
  • Друг недостатък е цената, която е няколко пъти по-висока от тази на добрите лампи с нажежаема жичка.Въпреки това, в последно време се наблюдава тенденция за намаляване на разходите, а днес е възможно да се купи добра лампа с капацитет 6-8W за 120-150 рубли.
  • Не всички светодиоди имат показания по-горе светлинен сигнал.В евтини лампи за масово производство тази цифра е 80-110 Lm /W. Според този показател газоразрядните натриеви лампи DNaT заемат водещи позиции - светлоотдаването от 1 W е 150-200 Lumen. Натриевите лампи се използват главно за улично осветление, въпреки че уличното осветление на светодиодите също е много популярно и набира скорост.
  • Спектърът на светене в светодиодите е различен от слънчевия, така че производителите са постоянно принудени да избират между качество и мощност.Въпреки това, правилно подбраните луминофори ви позволяват да създадете блясък, който по отношение на цветовия трансфер няма да бъде най-добрият представител на луминесцентното осветление.
  • С LED лампи, можете да използвате димер за лампи с нажежаема жичка, чрез вградено вторично захранване, въпреки че лампите, подходящи за такава връзка, все още съществуват.Цената им ще бъде по-висока с 30%, а регулирането на яркостта на луминисценцията е прескочена от номинална до 20% от мощността и пълното изключване. Ако използвате LED димер, настройката няма да се различава от обичайното.


LED димер

  • Евтини лампи имат неприятна пулсация, която е двойно по-голяма от честотата на електрическата мрежа, т.е. в Русия и страните от ОНД, лампата ще трепти при честота от 100 Hz. Тпримигва, макар и незабележимо за човешкото око, но причинява дискомфорт и може да повлияе неблагоприятно на здравето.

СиньоСпектърът на LED светлината също е вреден - стяга очите и може да увреди ретината на окото при продължителна експозиция.

Освен това взехме видео за вас, където се разказват и показват много интересни неща.

Прилагане на LED осветление

Къде са най-често използваните светодиоди? Както успяхме да сме сигурни, тази технология все още не е напълно експлоатирана, а понякога недостатъците пренебрегват всички ползи. Но, разбира се, има области, в които замяната на осветление на водача, повече от оправдано.


LED улично осветление

Първо, говорим за външното осветление на улиците на градовете и крайградските пътеки (вж. Къде е използването на външно LED осветление). Много страни започнаха да заменят старите живачни лампи с нови светодиоди. Европа беше лидер, където инвестициите в LED осветление бяха два пъти по-големи от обичайните. Очакваните икономии са 60-70%.

Частните градове, като финландския Турку, планират пълен преход към LED осветление. Например, в вече споменатия град те успяха да спестят 1 386 000 KW, което е сравнимо със средното годишно потребление на 1300 едноетажни сгради.


Ръчни LED фенерчета

\ t

Поради своята икономическа ефективност, яркост и безопасност, светодиодите се използват широко в прожектори, осветителни тела, фарове за автомобили, светофари, лампи за домашно осветление и компактни, преносими ръчни фенерчета, чиято светлина може да достигне до 5000 Lm.

Те се използват също:


плосъкСветодиоден светофар

\ t
  • Като индикатори на различни устройства, включително дисплея на електронния часовник;


LED табло

  • Големи улични таблоиди и бегови линии;


Оптрон с LED в средата

  • При оптроните;
  • Да се ​​създаде оптично модулирано лъчение;


Дюралайт кабел

  • Гъвкави кабели от PVC - Duralight;
  • На USB;
  • Различни играчки;


Светодиоден светофар

  • Пътни светлинни табели;
  • Напоследък светодиодите започнаха да растат.


Декоративното осветление чрез светодиоди се монтира лесно със собствените си ръце

Светодиодите пасват идеално за празничното и декоративно улично осветление. Беше разработена LED лента за улесняване на инсталацията по периметъра на сгради и други трудно достъпни места.

С негова помощ можете да завършите осветяването на обект със сложна геометрия във всеки наличен цветен спектър. Лентата виси на къщи, дървета, паметници и други предмети.

Интересни факти за светодиодите

Тази глава ще бъде интересна за хора, които искат да разширят своите хоризонти и да разберат подробно подробностите на ВМС. Ще говорим за нещата, които обикновено се изпускат в подобни статии, но тази информация може да изглежда много интересна за някого.

Какво е LED и кактой работи


Да разкрием тайната на светодиодите

LED диоди - това е полупроводниково устройство с p-n-съединение (електрон-дупка). При преминаване през него електрическият ток създава електромагнитно излъчване, видимо от човешкото око - светлина.

В момента на прехода на електрически ток в посока напред, електрони и дупки (носители на заряд), тъй като електроните преминават от едно ниво на друго, се рекомбинират с излъчване от фотони.

Много човешки полупроводници са известни на човечеството, но не всички от тях могат ефективно да излъчват. За предпочитане, други полупроводници, като AIIIBV и AIIIBVI, светят. Производителите комбинират състава на полупроводниците, за да създадат необходимите дължини на вълните на излъчване - от инфрачервена до ултравиолетова.

История на външния вид


Развитие на осветителните устройства

Британският експериментатор Хенри Крънд, през 1907 г., за първи път открил светлина, излъчвана от твърд диод. Той пропусна електрически ток през силициев карбид (карбид) и забеляза оранжевото, жълтото и зеленото сияние на катода. По същество той първо открива и описва ефекта на електролуминесценцията.

През 1923 г. същото откритие е било многократно, но независимо, направено от съветския учен-физик О.В. Лосев. Работейки в лабораторията в Нижни Новгород, той откри слаб блясък в точката на контакт между два различни материала (той работи с чифт карборунд - стоманена тел).


OV Лосев - съветски експериментален физик

Това беше откритиетопубликувани в научната литература, но практическото приложение по онова време, то не е намерено, следователно, по-нататъшни изследвания не се възобновяват повече от десетина години. Самият Лосев обаче успява да намери почти много тежест, предполагайки, че откритието може да се използва за създаване на свободни от твърди източници източници на светлина, които могат да работят при много ниско напрежение (около 10 V). Той също така доказа, че електрическата луминесценция се появява в областта на свързването на два материала.

През 1961 г. двама физици Хари Питман и Робърт Браярд получиха патент за изобретението на първия инфрачервен светодиод.


LED инфрачервени диоди

Интересно е да се знае! Тези диоди все още се използват в дистанционното управление за домашни уреди.

Първият в света светодиод във видимия диапазон (червен) е разработен от Ник Холоник, който е работил за General Electric. Той се смята за създател на модерни светодиоди.

Малко по-късно бившият му ученик Джордж Кроуфорд показва първия светодиод, който излъчва жълта светлина. Завършва дизайна на диода на Хологани, подобрявайки неговата ефективност 10 пъти - това е направено през 1972 година.


"Отец" на LED осветлението Николас Холоняк

Първият в света светодиод с висока яркост създава през 1976 г. Т. Pirsol. Изобретението му е предназначено за използване в телекомуникациите по оптични комуникационни линии.

Тъй като през 1968 г. цената на светодиодите е била невероятно висока (до $ 200 на бройка), тяхната практичностПриложението на практика е отсъствало. През 1971 г. изследванията на Жак Панков в американската лаборатория на RCA доведоха до създаването на син LED. В същото време беше организирано и първото масово производство.


LED телевизорите са много тънки и ярки

В началото на 90-те години японските предприемачи, Исам Акасака и Хироши Амано, създадоха евтин син LED, който получи Нобеловата награда през 2014 г. Този диод в комбинация с червено и зелено дава ярка бяла светлина с висока енергийна ефективност. Това явление е послужило като тласък за създаването на LED осветление и LED дисплеи с течни кристали.

Верига за светодиоди


Схема на LED драйвери

Светодиодът започва да работи, когато преминава през ток в посока напред (както и всеки полупроводник, преминава тока само в една посока). Това означава, че анодът и катодът имат различни потенциали. Токът започва да тече само при достигане на праговото напрежение във веригата, което позволява висока степен на вероятност за определяне на материала на полупроводника.

Светодиодите изискват драйвери - токови конвертори.

Светодиодът е свързан към източника на ток, поради рязкото увеличаване на волт-амперните характеристики на прехода електрон-дупка. SD е свързан към източник на напрежение чрез резистор, който ограничава тока във веригата. Част от светодиодите са подредени по такъв начин, че токът ограничава вградената верига. За тях винаги се посочва разрешеният обхват на напреженията.


шофьорсветодиод

Ако свържете светодиода към източник на напрежение, който надвишава обявения спад на напрежението, тогава е възможно токът да превиши допустимите стойности, което ще доведе до прегряване на светодиода и незабавно повреда. Ето защо в схемата е необходимо последователно свързан резистор или схема за широчинно-импулсна модулация (PWM). Последната опция е в състояние да ограничи тока в необходимия диапазон и да регулира яркостта.

Светодиодите имат ниско напрежение, така че е недопустимо да се захранва с обратен полярност от източник, който има малък вътрешен импеданс. В схеми, където е възможно обратното напрежение, светодиодът е защитен от прост диод, който е свързан успоредно с обратната полярност.

OLED - органични светодиоди


органични светодиоди

Неотдавна светът видя първите органични светодиоди, които са многослойни структури, изработени от органични съединения. Те могат ефективно да излъчват светлина, когато преминават през електрически ток.

Основното приложение на това развитие е създаването на екрани (дисплеи), които в крайна сметка могат да заменят матрици с течни кристали. Това ще помогне за намаляване на производствените разходи, но досега цената на този продукт е много по-висока.

Изображенията на такива устройства са по-ярки и по-контрастни, но проблемът остава техният експлоатационен живот. Факт е, че сините OLED не могат да работят повече от 17,000 хиляди часа (на около 2 годининепрекъснато функциониране), докато червеното и зеленото може да продължи няколко пъти по-дълго. Когато сините светодиоди са изключени, има изкривяване на цвета, т.е. мониторът се повреди.

Интересно е да се знае! Органичните светодиоди са намерили своята ниша в устройства, които не издържат по-дълго от това, а именно: смартфони, навигатори, таблети и дори устройства за нощно виждане.

Най-големите производители на светодиоди


Серийно производство на светодиоди

Днес най-големият производител е японската корпорация Nichia Corporation. Това е същата компания, в чиито единици са разработени евтини синьо-бели светодиоди. Най-високи са приходите от продажби за най-добрите полупроводници.

Също така е възможно да се отбележат следните дружества:

  • Royal Phillips Electronics;
  • Cree;
  • Emcore Corp .;
  • Veeco Instruments;
  • Seoul Semiconductor;
  • Германия Aixtron.

В Русия най-големите фирми, произвеждащи светодиоди, са дружествата "Optogan" и "Svetlana-Optoelectronics", чиито продукти са конкурентни дори в Европа. И двете предприятия се намират в Санкт Петербург.


Продукти на фирма "Оптоган"

"Optogan" е създаден с подкрепата на GC "Rosnano". Компанията произвежда светодиоди, както и матрици и чипове.


Продукти на фирма "Светлана-Оптоелектроника"

Светлана-Оптоелектроника е уникално по рода си предприятиеуспя да организира в страната пълен технологичен цикъл: от етапа на развитие до етапа на производство. Те произвеждат осветителни системи от всякакъв клас, както и интелигентни автоматизирани системи за управление на осветлението.


Samsung в района на Калуга

\ t

Можете да споменете и дъщерното дружество на Samsung Electronics, което се намира в област Калуга. Те произвеждат не само светодиоди, но и LED подсветка.

Форми на лампи и типове основи

Ако все пак сте решили да смените лампите в къщата на светодиода, тогава никаква инструкция няма да ви е необходима - достатъчно е да знаете само типа на капачката, която е инсталирана във вашата лампа. За домашни LED лампи се използват следните типове бази:


основа E14

  • E14 - стандартна компактна маза, която използвахме, за да видим върху свещници;


основа Е27

  • Е27 - основата на Едисон, която служи на човешката вяра и истина, вече на повече от 100 години;


основа E40

  • E40 - това е вид цокъл за улично и промишлено осветление;


база G4

  • G4, G9, G3, GU10 - тези бази са оборудвани с лампи за светлинни устройства, както и с най-малките лампи за дизайн на полилеи.


Различни форми на LED лампи

Лампите на светодиодите са с различни размери и форми. Те се различават един от друг все още и ъгъла на дифузия на светлинното излъчване.

Разграничете тези видове светодиодилампи:

  • Стандарт "крушовидна";
  • сферична;
  • свещ;
  • "Свещ на вятъра" - извита върха на лампата, подражаваща треперещ вятър на вятъра;
  • Тръба - по вид на типичните флуоресцентни лампи;
  • "Царевица" - лампа с най-висок ъгъл на разсейване - прилича на подобна на културата.

Ето обобщение на нашите аматьорски търсения в света на светодиодите. Смяната на осветлението на светодиодите днес е повече от оправдана, тъй като евтините и трайни светодиоди значително намаляват разходите за електричество, а изключенията правят места с високи температури на околната среда. Всичко е наред, скъпи читателю!