Светодиоды и светодиодные светильники
Что такое светодиоды?
Светодиоды (light emitting diode, или LED) представляют собой полупроводниковые приборы, которые преобразуют электрический ток напрямую в световой поток. Изготавливается светодиод путем размещения на подложке полупроводникового кристалла и оптической системы. Всё это монтируется в корпусе с контактными выводами. Некоторые люди до сих пор ассоциируют светодиоды с первыми корпусными светодиодами, применявшимися для индикации. Это является заблуждением. Современные светодиоды имеют мало общего со своими предшественниками, имеют другую технологию изготовления и спектр их применения гораздо шире.
Светодиоды (light emitting diode, или LED) представляют собой полупроводниковые приборы, которые преобразуют электрический ток напрямую в световой поток. Изготавливается светодиод путем размещения на подложке полупроводникового кристалла и оптической системы. Всё это монтируется в корпусе с контактными выводами. Некоторые люди до сих пор ассоциируют светодиоды с первыми корпусными светодиодами, применявшимися для индикации. Это является заблуждением. Современные светодиоды имеют мало общего со своими предшественниками, имеют другую технологию изготовления и спектр их применения гораздо шире.
В чем преимущества современных светодиодных светильников?
В отличие от светильников с лампами накаливания или люминесцентных светильников, в светодиодных осветительных приборах световое излучение возникает при непосредственном преобразовании тока в свет. Получается, что провести это преобразование можно без потерь, хотя 100% отсутствия потерь добиться, конечно, невозможно. При обеспечении надлежащего теплоотвода при проектировании и изготовлении, светодиодный светильник имеет малый уровень нагрева. Светодиодное излучение охватывает довольно узкую часть спектра, оно имеет чистый цвет, ультрафиолетовое и инфракрасное излучения отсутствуют (за исключением специализированных изделий). Светодиод сам по себе довольно прочный и надежный. Срок его работы достигает ста тысяч часов непрерывного горения. Для сравнения, у ламп накаливания этот период в сто раз меньше, у люминесцентных ламп – в десять. Светодиодный светильник является низковольтным прибором, следовательно, он является безопасным, что расширяет область его применения.
Каким образом получается белый свет?
Имеется 3 способа получить белый свет от светодиодного светильника:
- Путем смешивания цветов по RGB-схеме. Для этого при помощи некоторой оптической системы смешиваются световые потоки, полученные от плотно размещенных красных, голубых и зеленых светодиодов.
- Нанесением трех люминофоров (голубого, зеленого и красного) на поверхность светодиодного источника в ультрафиолетовом диапазоне. По похожему принципу светят люминесцентные светильники.
- Нанесением желто-зеленого или зеленого с красным люминофоров на поверхность голубого светодиода. При таком смешении получается белый свет.
Параметры, характеризующие светодиоды.
Светодиодные светильники являются низковольтными приборами. Требуемое светодиодом напряжение составляет от 2-х до 4-х вольт постоянного напряжения. Диапазон требуемого тока варьируется в зависимости от предназначения изготавливаемого светильника от нескольких десятков до нескольких сотен мА. При изготовлении светодиодного светильника отдельные светодиоды могут подключаться в виде последовательной цепочки, при этом суммарное напряжение будет достигать более высоких значений (чаще всего 12 или 24 В), что всё равно будет значительно меньше, чем напряжение стандартных светильников. Для избегания выхода светильника из строя следует подключать его, соблюдая полярность. Современные светодиодные светильники, в зависимости от конструктивных особенностей, закладываемых при изготовлении, и предназначения, дают излучение в телесном угле в диапазоне 4-140 градусов. Эффективность светодиодных светильников определяется величиной светоотдачи, то есть величиной светового излучения на 1 Вт электрической мощности.
Для чего необходима стабилизация тока?
Из-за экспоненциальной зависимости легкие скачки напряжения могут приводить к существенным скачкам тока, что, в свою очередь, может являться причиной нестабильной яркости свечения светодиода. К тому же, при превышении током некоторого предела, светодиоды могут значительно греться, что несколько сократит срок его службы.
Как изменить яркость светодиодного светильника?
Для регулировки яркости светодиодного светильника применяется метод широтно-импульсной модуляции, при котором ток, подаваемый на светодиод, является импульсно-модулированным. При этом сигнал должен иметь частоту сотню или тысячу герц, а длительность импульсов и перерывов может меняться. Это и позволит регулировать среднюю яркость свечения. Для реализации данного метода при изготовлении светодиодных светильников применяется специальный блок управления.
Чем обусловлена длительность срока службы светодиода?
В общем, можно считать, что на срок службы светодиода влияет его рабочая температура, следовательно, величина пропускаемого тока. Именно по этой причине мощные уличные светодиодные светильники менее долговечны, чем, например, домашние потолочные. Хотя и их срок службы намного превосходит предшествующие аналоги. При выработке своего ресурса светодиодный светильник уменьшает яркость свечения.
Какова область применения и перспективы светодиодных светильников?
Светодиодные светильники, лампы и прожектора, а так же световые полосы применимы в любой области светотехники. Благодаря своим преимуществам они достойно заменяют устаревшие аналоги с нитями накаливания. Технология изготовления светильников на светодиодных лампах позволяет придавать им различные формы и размеры, что особенно оценят дизайнеры интерьеров. При изготовлении светильников в герметичном корпусе их можно применять в местах с повышенной влажностью, запыленностью и в других неблагоприятных средах. А экономичность светодиодов позволяет использовать их в промышленных масштабах, например, для уличного освещения целых городов. Все эти факторы позволяют смело утверждать, что светодиодные светильники – это технологии завтрашнего дня, доступные уже сегодня!
