Свет светодиода-принцип светового излучения.
Светодиод источник света — конструкция, состав прибора и температура
История.
Это полупроводниковый материал, испускающий определённого цвета фотоны. Если сравнить с традиционными источниками электроосвещения он имеет свои особенности. Которыми не обладают известные лампы освещения. Применяя его, устройства не имеют стекла, вредных веществ и отличаются улучшенными эксплуатационными показателями.
Диод красного света был создан в 1960 г. Спустя, десятилетие появились жёлтого оттенка и зелёного. В 1993 — голубого тона. В 1996 выпущены светодиоды с использованием люминофора. Был открыт материал, излучающий белый, холодного и тёплого оттенка. Его свойства похожие на естественное освещение. Увеличен световой поток. В начале открытия он составлял только один люмен, а в 2005 году достиг 100. Изобретёнными устройствами замещают устаревшие источники (ЛН), а также применяют там, где нужна разная цветовая гамма. Этот вид освещения используют в быту, общественных зданиях и промышленных объектах.
Принцип светового излучения.
Основой конструкции является полупроводниковый материал с микроэлектронным дырочным переходом. Который делит его на две части. Первая заполнена заряженными отрицательно n. Другая — содержит положительные дыры, обозначенные p. Между собой они разделены порогом p-n. Подключив к полупроводнику напряжение, частицы перемещаются к границе соприкосновения.
Проникая через неё, электроны n наполняют p материал и соединяются с дырами. В момент контакта выделяется энергия в виде частиц — фотонов, как световое излучение. Замечаемое человеческим глазом. Материалы для изготовления диодов выбирают такими, чтобы длина излучаемой волны была наблюдаемой. Хотя видимый свет холодный, однако, на границе перехода p-n температура повышается. Её увеличение отрицательно влияет на оптимальную работу прибора и уменьшает сроки эксплуатации.
Конструкция.
Существуют основные типы светодиодов: для освещения и индикаторные. Первые — большой мощности и яркости для внешнего монтажа. Они обладают достаточным потоком света не ниже традиционных источников. Снабжены прочным корпусом для отвода генерируемого тепла. Второй тип — маломощный, используемый в приборах, автомобильных панелях, как индикатор в бытовой технике.
Образовавшееся тепло наружу не отводится.
Получение разных цветов.
Каждый полупроводниковый материал испускает фотоны только присущей ему окраски. Это зависит от длины излучаемых волн. Например, в красном светодиоде применяют полупроводник, в состав которого входят алюминий, индий и другие материалы. В зелёных, синих и голубых — добавляют нитрит галлия. Часто для изготовления используют карбид кремния. Однако для получения «сложной» окраски в одном приборе устанавливают светодиоды разных цветов. Такое соединение обеспечивает большое количество оттенков. Убедиться в этом можно, сравнивая их в телевизионном или компьютерном экране.
Состав прибора.
Разбирать конструкцию не рекомендуется, так как его элементы достаточно надёжны. Кроме театрального освещения, в которых предусмотрена плановая замена. Производители демонтируют дефектные детали согласно договору или гарантийного обязательства.
Компоненты, из которых он состоит:
- световых диодов и обслуживающую их электронику;
- питания с преобразователем напряжения и микропроцессорами управления;
- радиатора теплоотвода;
- оптики (линзы, системы регулировки и направления луча света).
О светодиодных лампах.
Устанавливают их в существующие патроны так же, как и другие: галогенные, люминесцентные, накаливания. Имеют направленное или местное освещение. На упаковке лампы указано: напряжение, мощность, тип цоколя, оттенок, температуру цвета, срок службы. Упаковка отмечена надписью, подтверждающую, что излучение светодиодное. Для общего применения выпускают мощностью до 25 Вт. Срок службы в нормальных условиях и оптимальном электропитании до 50 тыс. часов. Эффективность маркируют классами: «А», «А+», «А++». Тип колбы обозначают: А 55 — стандартная, С 35 — форма свечки, G 45 — в виде шара. Комфортным считается свет, расположенный по линейке ближе к жёлтому. Подобно излучаемому лампой накаливания.
Преимущества светодиодных ламп.
Потребляют малую мощность, а эффективность выше. Экономны в обслуживании, не требуют дополнительных затрат. Расходы по эксплуатации связаны только с их заменой. Увеличен срок использования (указан выше).
Экологически чистый прибор света. Лампа сконструирована с безопасных компонентов, без включения ртути, вредных веществ и не испускает ультрафиолетовое излучение. Спектр освещения адаптирован к человеческому глазу.
По сравнению с лампой накаливания такой же яркости меньше выделяется тепла. Отличается прочностью конструкции и небольшими габаритами.
О недостатках светодиодных ламп.
Появление высокочастотного мигания и слабых вспышек, вызывающих утомление глаз.
Снижение интенсивности света и затем выход прибора из строя. Объясняемого перегревом корпуса из-за недостаточного теплоотвода.
Уменьшение со временем яркости за счёт выгорания материала диода.
Свечение направлено в узком секторе в пределах 120 градусов.
Более высокая цена.
Классификация ламп.
Они разделены по основным видам освещения.
- Для жилого сектора, служебных помещений. Отличаются небольшой мощностью, рассеянным потоком, приближённым к естественному.
- Устройства направленного света для акцентных и архитектурных достопримечательностей.
- Городской инфраструктуры дорог, мостов. Конструкция защищена от механических повреждений. Устойчиво работает при климатических колебаниях.
- Промышленных сооружений и производственных территорий. Отличаются мощностью (до 1 квт), достаточным излучением и высокой эффективностью.
Особенности конструкции.
Форма цоколя является основным признаком лампы. Самым востребованным считается резьбовой типа Е.
Второе место занимают приборы с штырьковым подсоединением G. Применяются и другие, обозначенные буквами: R, S, B, T.
Символ Вид Маркировка Примечание
G13 Штырьковый Цифра 13 — промежуток в миллиметрах между контактными штырьками. Это потолочные светильники, используемые для освещения площадей.
E27, E14 Лампа со стандартным резьбовым соединением. Диаметр 27 мм. Цоколь E14. имеет вытянутую колбу («миньон») в форме свечи. Наиболее распространены в приборах бытового освещения.
Е 40 Соединение стандартной резьбой диаметром 40 мм. В конструкции установлено много светодиодов с отдельной линзой. Лампы работают при постоянном и переменном токе напряжением 12—380 вольт мощностью 1—500 Вт. Используют для любого прибора освещения улиц с яркостью до 200 лм / В. Подключают напрямую (220 в.) без дополнительных адаптеров. Лампа не мерцает при работе и не пульсирует, влагозащищенная.
GU 10 Присоединение двухштырьковое. Фиксируется в патроне поворотом с помощью утолщений на контактах. Обозначение: G — вид цоколя. U —форма стержней. Промежуток между штырьками 10 мм. Для подключения к электросети требуется специальный адаптер. Рассчитана под напряжение 12 или 220 в. Рефлекторные лампы устанавливают в потолках, для акцентной (концентрированной) подсветки интерьера. Пучок луча расширен до 36 градусов. Лампа в 4 Вт заменит галогенную 25 Вт.
GU-5,3 Прибор штырьковый Направленная, локальная подсветка с промежутком 5,3 мм. Существуют модели на 220 и 12 вольт. Конструкция включает несколько диодов мощностью в один ватт.
R Утопленные контакты. Цифры указывают на какую глубину они ниже относительно основания прибора. Типы: P — фокусирующие, S — софитные, B — со штифтовым применяются редко.
T Поворотный цоколь, позволяющий регулировать угол свечения. Форма — продолговатая трубка. Предназначена для освещения.
- Показатели 7 Вт. LED 40 Вт. ЛН
- Эффективность (лм/Вт) 46,2 9,0
- Поток света (лм) 304 360
- Цветовая температура (К) До 7 тыс. До 2800
- Эксплуатация (тыс. часов) 30 1
- Рабочий нагрев (?С) 70 180
- Яркость (люмен) Мощность ЛН (ватт)
Цветопередача. Показатель (Ra).
Он подтверждает, как близко объект или предмет отображается в своём естественном цвете, освещаемый другим источником света. Например, цветопередача солнечных лучей приравнивается к 100. Диоды имеют до 89. Приборы накаливания — 90 и выше. Оптимальным считается показатель (Ra) от 80 и больше.
Цветовая температура.
Единицы измерения в Кельвин и обозначают буквой «К». Её спектр, установлен от очень тёплого до сильно холодного. Для освещения производственных помещений, улиц, дорог подходит последний. На упаковке прибора этот показатель обозначен.
Оттенок. Цветовая температура (тыс.).
- Светлый 2,7—3,2
- Белый 3,5—4,5
- Снежно-белый От 4,7 до 6,0
- Приемлемый для глаз 4,0