что это и для чего используется. Светодиодные лампы и ленты

LED-освещение — популярный тренд в светодизайне. В этой статье мы расскажем все о светодиодных лампах. Вы узнаете, почему они экономичнее, удобнее и долговечнее, чем другие варианты источников света.

Что такое светодиодное освещение

Диодное освещение — способ подачи искусственного света с помощью энергосберегательных светодиодных ламп. Технология получила распространение относительно недавно, но уже заслужила признание дизайнеров интерьера.

С помощью светодиодных приборов легко воплощать любые сценарии освещения. Устройства привлекательно выглядят в интерьере и прекрасно совмещаются с системой “умный дом”. 

Можно вставить LED-лампы в обычные световые приборы или сразу приобрести светодиодные устройства. Однако прежде чем выбирать изделия, важно разобраться, как они функционируют.

Пример диодного освещения в квартире

Устройство и принцип работы светодиодов

Светодиоды — устройства, созданные на основе полупроводниковых элементов с электронно-дырочный переходом.

Приборы излучают свечение только в том случае, когда через них проходит электрический ток.

В одном из полупроводников преобладают положительные ионы, в другом — электроны. Когда через точку их соприкосновения проходит ток, возникает рекомбинация элементов. В результате появляется излишек энергии, который преобразуется в световое излучение.

Диоды испускают лучи в зеленом, голубом и красном спектрах. В результате смешения этих тонов получается свечение белого цвета. В зависимости от типа лампы потоки могут быть как теплыми, так и холодными. 

Стандартная конструкция светодиодной лампы:

• Плата с расположенными на ней диодами.
• Радиатор.
• Драйвер.
• Рассеиватель.
• Цоколь.
• Колба любой формы.
• Нижний и верхний держатели.

Самый важный элемент системы — драйвер, который располагается в цоколе устройства. Он представляет собой комбинацию трансформатора, конденсаторов и микросхем. Именно от качества этой детали зависит стоимость светодиодных источников освещения.

Драйвер служит для преобразования переменного тока в постоянный и стабилизации поступающего напряжения. Еще одна функция — питание светодиодов. 

Цоколь — необходимый элемент для подключения лампы к патрону светильника. Существует несколько типов деталей, но самыми распространенными считаются штырьковые и винтовые. 

Радиатор служит для отвода тепла от светодиодных кристаллов. Чем больше по размеру деталь, тем лучше эффект от ее работы.

Немаловажную роль в системе играет рассеиватель. Он помогает равномерно распределять световые потоки, защищает корпус лампы от попадания влаги и пыли.

Цветные светодиоды

Круглая светодиодная лампа

Светодиодные лампы: плюсы и минусы

Чтобы принять решение в пользу светодиодного освещения, важно изучить достоинства источников света. Главные преимущества:

• Длительный срок эксплуатации: LED-лампы способны работать до 50 000 часов.
• Экологичность и безопасность: при изготовлении ламп не используются токсичные компоненты.
• Экономный расход электроэнергии: диодные лампы требуют намного меньше электричества, чем другие светильники, но при этом дают оптимальную насыщенность освещения.
• Прочность корпуса: LED-лампы не разобьются, если случайно уронить их с небольшой высоты.
• Отличные параметры светоотдачи. Средняя мощность светового потока — 50-100 Лм на 1 Вт.
• Оптимальный спектр света: светодиоды дают комфортное освещение, аналогичное солнечному. Для сравнения: индекс цветопередачи естественных потоков — 100 единиц, светодиодных светильников — 80-85.

Светодиодные лампы освещения подходят для любых помещений, в том числе и с повышенной влажностью. Устройства не нуждаются в техническом обслуживании и дополнительных мерах защиты.

Важно! Срок службы приборов не зависит от частоты выключения и включения.

Минусы светодиодных ламп выделить гораздо сложнее. Можно назвать один — сравнительно высокая стоимость. Однако недостаток окупается за счет снижения потребления электроэнергии.

Светодиодные лампы в интерьере квартиры

Применение светодиодов: виды освещения

Благодаря отличным параметрам работы, светодиодные лампы подходят для использования внутри и снаружи зданий. Виды освещения:

• Квартирное.
• Офисное.
• Торговое.
• Промышленное.
• Уличное.
• Прожекторное.
• Аварийное.

Особенно часто LED-освещение организовывают в жилых комнатах. Диодные лампы могут присутствовать в любых светильниках: настенных, потолочных, декоративных. Также можно использовать светодиодные ленты. Они хороши для подсветки предметов интерьера, мебели, многоуровневых потолков, ниш, лестниц.

Квартирное освещение светодиодными светильниками

Цвет излучения LED-ламп

Светодиодные лампы могут иметь разные оттенки свечения. Для определения параметров существует цветовой диапазон, основные показатели из которого указаны в таблице. 

Показатели цветовой температуры

Теплый белый	Естественный белый	Холодный белый
2700-3000 К	4000-4500К	6000-6500 К

Чем выше цветовая температура, тем ярче свет от лампы. Холодное свечение с голубым оттенком может показаться не слишком комфортным для освещения квартиры. Поэтому для домашних светильников идеально подойдет естественный белый.

Совет!

Для освещения спальни можно выбрать лампы теплого свечения.

Оттенки свечения светодиодных ламп

Ресурс светодиодной лампы

В зависимости от типа лампы и производителя ресурс изделия — от 20 000 до 50 000 часов эксплуатации. То есть качественный источник освещения может прослужить более 5 лет при условии ежедневного использования.

Обычно информация о сроке эксплуатации указана на упаковке, но не всегда можно верить тому, что пишут. Например, часто производители указывают впечатляющий ресурс работы, хотя изделия стоят дешево. Вряд ли недорогая лампочка прослужит максимально возможный срок.

Даже если производитель не обманул с ресурсом, стоит учитывать внешние факторы, которые могут влиять на срок службы. Это: перепады электричества, скачки напряжения, некачественная электропроводка, повреждения светильника. Если LED-источники располагаются на улице, на их работу негативно влияют неблагоприятные погодные условия. Нежелательные факторы могут сократить ресурс лампы примерно на треть. 

Нельзя заранее предугадать, сколько прослужит та или иная лампа. Однако есть способы продления срока эксплуатации диодных источников света:

• Использование диммера. Устройство с рычагом переключения применяется для регулировки яркости свечения. Диммер подавляет пусковой ток, который зачастую является главной причиной преждевременного перегорания ламп.
• Организовать “умное освещение”. Автоматическое включение-выключение ламп по команде или сигналу датчиков позволит избежать лишних манипуляций. 
• Купить качественный светильник. Устройство с продуманной конструкцией — важный фактор для корректной работы лампы.

Если для подсветки используются светодиодные ленты, лучше наклеивать их на алюминиевые поверхности. Материал поглощает часть тепловой энергии, поэтому осветительный прибор не выйдет из строя в результате перегревания.

Чем светодиодные источники света отличаются от других

Мы уже обсудили характеристики и преимущества светодиодных лампочек. Перейдем к сравнению этих источников света с другими. Рассмотрим отличия от люминисцентных, галогенных ламп и приборов накаливания.

Галогенные лампы

Главный недостаток таких светильников — сильный нагрев. Температура внутри колбы повышается из-за циркулирующих газов. С диодными источниками подобного не происходит, потому что основное отличие — принцип работы.

Галогенные светильники способны функционировать до 4 000 часов. Это значит, что срок их эксплуатации почти в 10 раз меньше, чем у светодиодных приборов.

Галогенная лампа для точечного светильника

Люминесцентные лампы

Главный элемент люминесцентного устройства — трубка с люминофором. Со временем материал выгорает, и лампа приходит в негодность. Стоит отметить, что у нее довольно длительный срок эксплуатации. Однако максимальное время работы прибора — 20 000 часов. То есть в 2,5 раза меньше, чем у LED-устройств. 

Еще один аргумент против люминесцентных приборов — они со временем меняют цветопередачу и теряют яркость. Это происходит как раз в результате выгорания люминофора.

Люминесцентная лампа для светильника

Лампы накаливания 

Основное отличие ламп накаливания от светодиодных изделий — световой элемент. В этих устройствах он представляет собой металлическую спираль, которая, накалившись, начинает излучать потоки. Такие изделия приходят в негодность примерно через 1 000 часов работы. Однако в основном от их использования отказываются по причине высокого энергопотребления.

Лампа накаливания для светильников

Светодиодная лента или светодиодная лампа: что лучше

Помимо светильников с LED-лампами для организации подсветки используются светодиодные ленты. Они представляют собой гибкую плату с последовательно размещенными маленькими светодиодами. Подобные изделия могут излучать как разноцветное, так и монохромное свечение.

Разновидности лент цветного свечения:

• RGB: система, в которой комбинируется свечение синего, зеленого и красного оттенков.
• RGBW: лента, где помимо трех основных оттенков присутствует холодный белый. Благодаря дополнительному диоду расширяется цветовой спектр свечения.
• RGBWW: лента, куда помимо всех перечисленных выше оттенков добавляется теплый белый. 

Не совсем корректно сравнивать лампы и ленты, потому как последние выполняют немного другие задачи. Они не предназначены для основного освещения — только для декоративного.

Какие-то моменты для сравнения все же есть. Например, мощность, нюансы размещения, срок эксплуатации. Краткий обзор светодиодных лент и ламп, основанный на реальном опыте использования LED-освещения поможет вам выбрать свой вариант.

Монохромная светодиодная лента

Как выбрать светодиодные лампы: полезные советы

Если вы уже оценили преимущества светодиодного освещения, можно переходить к выбору источников света.

На что обратить внимание:

• Индекс цветопередачи: лучше всего выбирать модели с показателем от 80 CRI. Они дают освещение, максимально приближенное к естественному. 
• Диапазон пульсации: чтобы избежать дискомфорта, отдавайте предпочтение лампам с показателями мерцания не более 15%. 
• Цветовой спектр: для дома оптимальными считаются лампы с характеристиками 2700-3000 К.
• Форму: в продаже есть изделия в виде колбы, таблетки, капсулы, груши, свечи, шара. Также популярны плоские светодиодные лампы. От формы зависит мощность и угол рассеивания потоков. 
• Размер цоколя: важно выбрать параметры, которые будут совместимы с вашим светильником.

Еще один параметр, с которым придется столкнуться при выборе — матовое или прозрачное покрытие колбы. Стоит заранее решить, какой цвет вам нужен: насыщенный или рассеянный и мягкий. Если голосуете за второй вариант, лучше остановиться на приборе с матовой поверхностью.

Совет! Не стоит приобретать приборы, на упаковке которых указан большой ресурс работы, но при этом там гарантия составляет всего год или два. Вряд ли такие устройства окажутся качественными и прослужат долго.

Декоративное светодиодное освещение: возможные варианты

Если вы хотите поставить завершающие штрихи в интерьере, не забудьте о декоративной подсветке. Ее можно организовать с помощью различных LED-приборов. Предлагаем 5 интересных идей.

Потолочная подсветка

Существует два варианта реализации задумки. Первый — монтаж миниатюрных встроенных светильников. Второй — светодиодная лента, расположенная по периметру потолочной конструкции, на фигурных элементах или карнизах.

Диодная подсветка потолка

Напольная подсветка

С помощью встроенных диодных светильников и LED-ленты можно оформить плинтусы, лестничные ступени, выступы на напольном покрытии. Допускаются комбинации разных световых приборов для воплощения смелых идей.

Светодиодная подсветка для пола

Подсветка зеркал и картин

По периметру задней поверхности картины или зеркала можно наклеить светодиодную ленту.

Таким образом легко получить ненавязчивое рассеянное освещение, которое позволит взгляду сфокусироваться на предметах декора.

Более распространенный вариант — использование специальных светильников. Такие приборы монтируют на верхнюю или нижнюю часть рамы, после чего настраивают поток света так, чтобы он падал под определенным углом. Точные параметры зависят от вида зеркала или картины.

Светодиодная подсветка для картин

Настенная подсветка

На стенах превосходно смотрятся светильники, которые излучают световые потоки, направленные вниз. Рассеянные лучи света подчеркнут предметы декора и оригинальную отделку. Если стена длинная, достаточно трех-четырех приборов. Для узких поверхностей вполне хватит двух устройств.

Светодиодная подсветка для стен

Подсветка ниш

Для оформления ниш лучше использовать монохромную светодиодную ленту, разместив ее по периметру углубления. Оттенок свечения следует выбирать, отталкиваясь от типа общего освещения и базовых цветов в интерьере.

Идея! Для декора комнат можно использовать светодиодные гирлянды, сети, занавесы.

Светодиодная подсветка для стен

Выгодны ли светодиодные лампы: поговорим об экономии

Использование светодиодных светильников считается отличным способом сэкономить электроэнергию. Разберемся, как это происходит.

В среднем рабочее напряжение светодиода колеблется в промежутке между 2 и 4 В. Показатель потребления мощности — не более 1 Вт. При этом светоотдача приборов составляет приблизительно 80 лм/Вт. 

Для сравнения: лампы накаливания отдают всего 10 лм/Вт, а люминесцентные устройства до 60 лм/Вт. При этом они потребляют гораздо больше энергии. 

Получается, что при минимальных затратах электроэнергии световой поток светодиодных светильников гораздо ярче, чем у ламп накаливания и люминесцентных приборов. Если учесть, что LED-устройства еще и дольше служат, можно сделать однозначный выбор в их пользу. 

Альтернатива светодиодному освещению

Мода на светодиодные светильники в интерьере набирает обороты. Многие довольны эффектом от освещения, поэтому не рассматривают иные варианты. Однако есть источники света, которые могут посоревноваться с LED-приборами в технических характеристиках, но при этом дешевле стоят. Это индукционные лампы. 

Индукционные источники относятся к категории люминесцентных. Излучение потоков света происходит за счет комбинации физических процессов: свечения люминофора в трубке, электрических разрядов и электромагнитной индукции. 

Срок службы таких приборов значительно превышает показатели обычных люминесцентных ламп и многих других источников света. Период от эксплуатации может достигать 100 000 часов — это примерно 10-12 лет ежедневной работы. Светодиодные светильники пока не отличаются столь впечатляющими результатами. Однако производители стараются модернизировать приборы, и у них это замечательно получается.

Круглая индукционная лампа

Подборка светодиодных светильников для дома

В комнатах всегда потрясающе смотрятся светодиодные люстры. Можно подобрать изделия под любой стиль интерьера и поэкспериментировать с основным освещением. Предлагаем три оригинальные модели: винтажная бронзовая люстра Vintage Birdcage, полупрозрачная золотистая Nicolette и кольцевая двухъярусная ST Luce Onze.

купитькупить

Светодиодная люстра Vintage Birdcage

купитькупить

Светодиодная люстра Nicolette

купитькупить

Светодиодная люстра ST Luce Onze

Для настенной подсветки прекрасно подойдут светодиодные бра. Примеры моделей из каталога: настенный светильник в виде совы Favourite Gufo  и очень необычное бра Favourite Dominium.

купитькупить

Светодиодное бра Favourite Gufo

купитькупить

Светодиодное бра Favourite Dominium

Если вы любите торшеры, можете дополнить интерьер потрясающими моделями из новых дизайнерских коллекций. Посмотрите, как интересно и лаконично выглядит напольный светильник Lussole Lgo. А торшер Lussole Loft привлекает внимание, потому что очень напоминает зеркало на треноге.

купитькупить

Светодиодный торшер Lussole Lgo

купитькупить

Светодиодный торшер Lussole Loft

Выбор осветительных приборов светодиодного типа впечатляет. Производители воплощают самые неожиданные идеи для неповторимых интерьеров. А перед вами открывается возможность кардинально преобразить комнаты с помощью стильных светильников.

Светодиодное освещение – Энергетика и промышленность России – № 15-16 (131-132) август 2009 года – WWW.EPRUSSIA.RU

Газета “Энергетика и промышленность России” | № 15-16 (131-132) август 2009 года

В последнее время у ламп накаливания и люминесцентных ламп появился конкурент – светодиоды. Развитие последних задерживает высокая цена, а также отсутствие рациональных конструкций. Разработав практичные виды светильников, их можно будет использовать прежде всего в промышленном секторе, где эффективность более важный фактор, чем стоимость.

Светодиодные светильники обладают, по сравнению с предшественниками, многими достоинствами: монохромность света, малые размеры, стойкость к механическим повреждениям. Кроме того, светодиоды слабо греются.

То, что светодиоды питаются малыми напряжениями, позволяет свести на нет опасность коротких замыканий, а также избавиться от крупных проводов, которые являются неотъемлемой частью систем освещения газоразрядных ламп.

Светодиодные светильники не только будут более эффективными и экономичными, но и смогут принципиально решать проблемы экологической, пожаро- и взрывобезопасности, то есть светодиоды не требуют громоздких защитных конструкций, как, например, газоразрядные лампы.

В работе проведен анализ рынка освещения, а также определение главных критериев оценки рентабельности освещения различными потребителями. Этот анализ показал, что в сектор промышленного освещения светодиодные световые приборы могут успешно внедряться уже сейчас.

На сегодняшний день светодиоды применяются для узкого спектра работ – рекламное освещение и подсветка.

Это не только ограничивает в действии уже существующие достоинства светодиодов, но и не позволяет им развиваться по многим направлениям.

Идеи по созданию светодиодных светильников не новы, и сегодня существует достаточно много моделей светодиодных световых приборов. Они имеют множество недостатков.

Например, их несовершенная и нерациональная конструкция приводит к тому, что светильники эти дороги, обладают низким КПД, неподходящей для освещения кривой распределения силы света, а также сильнейшим слепящим эффектом. Для промышленного освещения это недопустимо, поэтому вопрос разработки рациональных конструкций светодиодных светильников остается открытым.

Перед нами была поставлена задача по разработке светодиодных светильников для промышленного освещения, в первую очередь для таких областей, как шахтное, аварийное и судовое освещение. Для начала следовало определить основные требования к таким светильникам. Это взрывобезопасность, пожаробезопасность, низкий слепящий эффект, ударостойкость, экономичность, эффективность.

Одним из важных недостатков всех существующих источников света является слепящий эффект, который снижает производительность рабочих. Несмотря на узкий пучок света светодиодов, именно благодаря этому свойству несложно уменьшить слепящий эффект. Направленный слепящий свет можно рассеять с помощью менее сложных оптических систем и с меньшими потерями энергии, чем рассеянный слепящий свет газоразрядных ламп.

Вопрос о материале для корпуса светильника был решен в пользу поликарбоната или оргстекла, потому что эти материалы очень прочны, просты для обработки, сравнительно недороги, имеют различные светопропускные способности. Большинство поликарбонатов при горении не выделяют вредных химических веществ, что немаловажно для шахтного и судового освещения.

В результате исследований был создан первый опытный образец светодиодного светильника. На двух гранях прямоугольного листа поликарбоната толщиной 10 мм расположены две светодиодные линейки. Созданием полукруглых скосов мы добиваемся максимально равномерного рассеяния света с минимумом потерь.

Светодиодные линейки состоят из кластеров, включенных параллельно. Внутри кластера расположены три светодиода, включенных последовательно. Эти параметры были подобраны как наиболее удобные при подключении к блокам питания.

Были определены основные параметры светильника. В первую очередь был определен т. н. КПД светильника, т. е. отношение выходящего светового потока к световому потоку источников света. Он оказался равен 60 %. Реальный КПД может быть меньше на 10‑20 %, т. к. не учтен КПД светодиодов.

Главнейшей характеристикой светильника в светотехнике является кривая распределения силы света – график зависимости силы света от направления в полярных координатах. Была проведена серия экспериментов, позволившая построить кривую распределения силы света, а также освещенности и яркости в зависимости от направления. Сравнение полученной кривой с аналогичными характеристиками у газоразрядных ламп показало, что достигнуто сильное рассеяние света, а визуальная оценка и оценка изменения яркости от направления показали, что слепящий эффект очень мал.

Характерен участок кривой распределения в направлениях больше 90 °С. Сила света в этих направлениях больше нуля и постепенно убывает до нуля в направлении около 110 градусов. Это позволяет избежать резких теней на потолках, благодаря чему глаз не должен адаптироваться при переводе взгляда.

Также был проведен эксперимент по определению зависимости освещенности белого экрана от высоты светильника над ним, а затем построен график. Анализ эксперимента показал, что из‑за большого рассеяния света освещенность быстро убывает, однако при этом светильник не дает светового пятна на поверхностях и равномерно освещает помещение.

Светодиоды питаются постоянным током, что вынуждает к использованию блоков питания. Однако это имеет и свои преимущества. В первую очередь, расположить в комнате или цехе блок питания и тонкие провода гораздо безопаснее, чем проводку под 220 В. 

Следующий образец позволяет нам обойтись без перехода линза – воздух – стекло, что делает выше КПД, а также принципиально позволяет использовать любые светодиоды. Эта конструкция проста в сборке и обладает малой себестоимостью.

Светильник состоит из системы отражателей и корпуса. Корпус представляет собой одну большую и две малые оси, на которые надеты кластеры. Оси крепятся к верхнему отражателю – тонкой пластине поликарбоната, покрытой отражающим слоем, рассеивающей свет и отражающей его в необходимом направлении. Кластеры могут вращаться около оси, а малые оси – еще и вокруг своей оси, что позволяет немного регулировать направление лучей от светильника. Отражатели сделаны таким образом, чтобы отраженный от них свет не попадал на источники. При необходимости можно монтировать нижний отражатель под главной осью, для уменьшения потерь света.

Любой источник света может быть лишь в двух состояниях – включенным или выключенным. При наличии дополнительного солнечного – естественного – освещения на производстве это может приводить либо к нарушениям норм освещения, либо к нерациональному использованию электроэнергии. Поэтому решено создать систему, которая будет регулировать яркость светильника.

Такие технологии далеко не новы, однако в силу простоты работы светодиода в нашем случае будут проще. Фотометр фиксирует освещенность, компьютер сравнивает ее с ГОСТом и, при необходимости, изменяет ток, благодаря чему яркость светильника изменяется на разницу между стандартом и результатом измерений.

Система позволяет в любое время суток и при любой погоде поддерживать одинаковую освещенность в помещении.

Светодиодные светильники принципиально могут обладать свойством конструктора, то есть мы можем создавать так называемые элементарные модули освещения, а затем предоставлять потребителю возможность монтировать свою индивидуальную систему освещения.

Светильник состоит из трубки или пластинки из молочного поликарбоната. Длина корпуса подбирается так, чтобы в середине корпуса свет каждого светодиода рассеялся на вкраплениях практически до нуля. Это позволит создать равнояркость. В процессе дальнейшей работы была разработана табличка для аварийного освещения, которая имеет множество преимуществ в сравнении с ныне существующими, использующими лампы накаливания.

Использование светодиодов позволило в два раза сократить толщину таблички. А также существенно понизить напряжение питания и питаемую мощность, что значительно повышает ее жизнеспособность и надежность при аварийных ситуациях. К тому же она обладает большой ударостойкостью в отличие от табличек с лампами накаливания.

Состоит она из листа поликарбоната, в котором размещаются 6 светодиодов в два кластера. На другой стороне листа напротив светодиодов располагаются линзы, которые рассеивают свет. На некотором расстоянии от линз закрепляется на болтах непосредственно светящаяся часть таблички – лист молочного поликарбоната, на который наклеена полупрозрачная цветная пленка с вырезанными на ней символами. Номинальная мощность таблички – 18 Вт, номинальное напряжение – 12 В.

Расстояние от молочного листа до линз подбиралось из геометрических расчетов, чтобы достигалась максимальная равнояркость листа.

Таким образом, в данной работе не только глубоко рассмотрена современная ситуация на рынке освещения. Были проанализированы потенциал светодиодов, области, в которых они могут применяться сейчас и в будущем.

Также было предложено несколько конструктивных моделей светодиодных светильников, модель светодиодов, а также таблички для аварийного освещения, которые позволяют решить множество существующих проблем в освещении и увеличить степень безопасности систем освещения. Также были предложены системы авторегулировки освещения и питания от солнечных батарей, что позволит в будущем светодиодным светильникам стать гораздо более функционально богатыми, чем другие виды освещения сейчас.

Что такое LED?

13 Января 2009

Интерес к светодиодам растет быстрее, чем территория их применения в светотехнике. Производители и потребители, продавцы и покупатели — все как будто замерли на старте, боясь отстать от других. И только дизайнеры уже вовсю пользуются уникальными возможностями светодиодов. Давно прошло то время, когда светодиоды были интересны одним лишь ученым. Теперь тема про светодиодные светильники у всех на слуху. Говорят, за ними будущее. Но, может статься, ожидания преувеличены? Узнать бы поточнее!

Настоящая публикация не случайно построена в форме вопросов и ответов (FAQ, frequently asked questions — часто задаваемые вопросы). Именно так заинтересованный человек подходит к новому для него объекту, с тем чтобы «пощупать» его с разных сторон и уж потом решить: нужен — не нужен. А мне задавать правильные вопросы и находить на них верные ответы помогал профессор МГУ Александр Эммануилович Юнович, один из ведущих российских специалистов по светодиодам.

1. Что такое светодиод?
Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобра­зующий электрический ток непосредственно в световое излучение.
Кстати, по-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.

2. Из чего состоит светодиод?
Из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Современ­ные светодиоды мало похожи на первые корпусные свето-диоды, применявшиеся для индикации. Конструкция мощного светодиода серии Luxeon, выпускаемой компа­нией Lumileds, схематически изображена на рисунке.

Конструкция светодиода Luxeon фирмы Lumileds lighting

3. Как работает светодиод?
Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода. Значит, прежде всего ну­жен p-n-переход, то есть контакт двух полупроводников с разными типами проводимости. Для этого приконтакт-ные слои полупроводникового кристалла легируют раз­ными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую — донорскими.
Но не всякий p-n-переход излучает свет. Почему? Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной обла­сти светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излу­чения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой, для чего полупроводниковый кри­сталл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу.
Реально, чтобы соблюсти оба условия, одного р-п-пе-рехода в кристалле оказывается недостаточно, и прихо­дится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры, за изуче­ние которых российский физик академик Жорес Алфе­ров получил Нобелевскую премию 2000 года.

4. Означает ли это, что чем больший ток проходит через светодиод, тем он светит ярче?
Разумеется, да. Ведь чем больше ток, тем больше элект­ронов и дырок поступают в зону рекомбинации в едини­цу времени. Но ток нельзя увеличивать до бесконечно­сти. Из-за внутреннего сопротивления полупроводника и p-n-перехода диод перегреется и выйдет из строя.

5. Чем хорош светодиод?
В светодиоде, в отличие от лампы накаливания или люми­несцентной лампы, электрический ток преобразуется не­посредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь. Действительно, светоди­од (при должном теплоотводе) мало нагревается, что дела­ет его незаменимым для некоторых приложений. Далее, светодиод излучает в узкой части спектра, его цвет чист,что особенно ценят дизайнеры, а УФ- и ИК-излучения, как правило, отсутствуют. Светодиод механически про­чен и исключительно надежен, его срок службы может достигать 100 тысяч часов, что почти в 100 раз больше, чем у лампочки накаливания, и в 5 — 10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Наконец, светодиод — низко­вольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.

6. Чем плох светодиод?
Только одним — ценой. Пока что цена одного люмена, излученного светодиодом, в 100 раз выше, чем галоген­ной лампой. Но специалисты утверждают, что в ближай­шие 2 — 3 года этот показатель будет снижен в 10 раз.

7. Когда светодиоды начали применяться для освещения?
Первоначально светодиоды применялись исключитель­но для индикации. Чтобы сделать их пригодными для освещения, необходимо было прежде всего научиться изготавливать белые светодиоды, а также увеличить их яркость, а точнее светоотдачу, то есть отношение све­тового потока к потребляемой энергии.
В 60-х и 70-х годах были созданы светодиоды на осно­ве фосфида и арсенида галлия, излучающие в желто-зе­леной, желтой и красной областях спектра. Их применя­ли в световых индикаторах, табло, приборных панелях автомобилей и самолетов, рекламных экранах, различ­ных системах визуализации информации. По светоотда­че светодиоды обогнали обычные лампы накаливания. По долговечности, надежности, безопасности они тоже их превзошли. Одно было плохо — не существовало све-тодиодов синего, сине-зеленого и белого цвета.
К концу 80-х годов в СССР выпускалось более 100 млн светодиодов в год, а мировое производство со­ставляло несколько десятков миллиардов.

8. От чего зависит цвет светодиода?
Исключительно от ширины запрещенной зоны, в кото­рой рекомбинируют электроны и дырки, то есть от мате­риала полупроводника, и от легирующих примесей. Чем «синее» светодиод, тем выше энергия квантов, а значит, тем больше должна быть ширина запрещенной зоны.

9. Какие трудности пришлось преодолеть ученым, чтобы изготовить голубой светодиод?
Голубые светодиоды можно сделать на основе полу­проводников с большой шириной запрещенной зо­ны — карбида кремния, соединений элементов II и IV группы или нитридов элементов III группы. (Помните таблицу Менделеева?)
У светодиодов на основе SiC оказался слишком мал кпд и низок квантовый выход излучения (то есть число излученных квантов на одну рекомбинировавшую пару). У светодиодов на основе твердых растворов селенида цинка ZnSe квантовый выход был выше, но они перегре­вались из-за большого сопротивления и служили недол­го. Оставалась надежда на нитриды.
Нитрид галлия GaN плавится при 2000 °С, при этом рав­новесное давление паров азота составляет 40 атмосфер; яс­но, что растить такие кристаллы непросто. Аналогичные соединения — нитрилы алюминия и индия — тоже полу­проводники. Их соединения образуют тройные твердые растворы с шириной запрещенной зоны, зависящей от со­става, который можно подобрать так, чтобы генерировать свет нужной длины волны, в том числе и синий. Но… проб­лему не удавалось решить до конца 80-х годов.
Первым, еще в 70-х, голубой светодиод на основе пле­нок нитрида галлия на сапфировой подложке удалось по­лучить профессору Жаку Панкову (Якову Исаевичу Панчечникову) из фирмы IBM (США). Квантовый выход был достаточен для практических применений, однако руководство сказало: «Ну, это ж на сапфире — дорого и не так уж ярко, к тому же p-n-переход нехорош…» — и работы Панкова не поддержали.

Между тем группа Сапарина и Чукичева из МГУ об­наружила, что под действием электронного пучка GaN с примесью цинка становится ярким люминофором, и да­же запатентовала устройство оптической памяти. Но то­гда загадочное явление объяснить не удалось.
Это сделали японцы — профессор И. Акасаки и док­тор X. Амано из университета Нагоя. Обработав плен­ку GaN с примесью магния электронным пучком со сканированием, они получили ярко люминесцирую-щий слой р-типа с высокой концентрацией дырок. Од­нако разработчики светодиодов не обратили должного внимания на их публикации.
Лишь в 1989 году доктор Ш. Накамура из фирмы Nichia Chemical, исследуя пленки нитридов элементов III группы, сумел воспользоваться результатами про­фессора Акасаки. Он так подобрал легирование (Мд, Zn) и термообработку, заменив ею электронное скани­рование, что смог получить эффективно инжектирую­щие слои р-типа в GaN-гетероструктурах. Вот как был получен голубой светодиод.
Фирма Nichia запатентовала ключевые этапы техно­логии и к концу 1997 года выпускала уже 10 — 20 млн го­лубых и зеленых светодиодов в месяц, а в январе 1998 го­да приступила к выпуску белых светодиодов.

10. Что такое квантовый выход светодиода?
Квантовый выход — это число излученных квантов све­та на одну рекомбинировавшую электронно-дырочную пару. Различают внутренний и внешний квантовый вы­ход. Внутренний — в самом p-n-переходе, внешний — для прибора в целом (ведь свет может теряться «по до-роге» — поглощаться, рассеиваться). Внутренний кван­товый выход для хороших кристаллов с хорошим тепло-отводом достигает почти 100%, рекорд внешнего кван­тового выхода для красных светодиодов составляет 55%, а ддя синих — 35%.
Внешний квантовый выход — одна из основных ха­рактеристик эффективности светодиода.

Красный+зеленыйН-голубой СД	Голубой СД+ желтый люминофор	Голубой СД+зеленый и красный люминофор	УФСД+ RGB-люминофор
470   525   590  630 (NM)	470    525   590  630 (NM)	410     470    525  590 630 (NM)	410     470  525  590  630 (NM)

11. Как получить белый свет
с использованием светодиодов?
Существует три способа получения белого света от све­тодиодов. Первый — смешивание цветов по технологии RGB. На одной матрице плотно размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды, излучение которых смешивается при помощи оптической системы, напри­мер линзы. В результате получается белый свет. Второй способ заключается в том, что на поверхность светоди­ода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне (есть и такие), наносится три люминофора, излучающих, со­ответственно, голубой, зеленый и красный свет. Это похоже на то, как светит люминесцентная лампа. И на­конец в третьем способе желто-зеленый или зеленый плюс красный люминофор наносятся на голубой свето-диод, так что два или три излучения смешиваются, об­разуя белый или близкий к белому свет.

12. Какой из трех способов лучше?
У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. Технология RGB в принципе позволяет не только полу­чить белый цвет, но и перемещаться по цветовой диа­грамме при изменении тока через разные светодиоды. Этим процессом можно управлять вручную или по­средством программы, можно также получать различ­ные цветовые температуры. Поэтому RGB-матрицы широко используются в светодинамических системах. Кроме того, большое количество светодиодов в матри­це обеспечивает высокий суммарный световой поток и большую осевую силу света. Но световое пятно из-за аберраций оптической системы имеет неодинаковый цвет в центре и по краям, а главное, из-за неравномер­ного отвода тепла с краев матрицы и из ее середины светодиоды нагреваются по-разному, и, соответствен­но, по-разному изменяется их цвет в процессе старе­ния — суммарные цветовая температура и цвет «плы­вут» за время эксплуатации. Это неприятное явление достаточно сложно и дорого скомпенсировать.
Белые светодиоды с люминофорами существенно деше­вле, чем светодиодные RGB-матрицы (в пересчете на еди­ницу светового потока), и позволяют получить хороший бе­лый цвет. И для них в принципе не проблема попасть в точку с координатами (0.33, 0.33) на цветовой диаграмме МКО. Недостатки же таковы: во-первых, у них меньше, чем у RGB-матриц, светоотдача из-за преобразования света в слое люминофора; во-вторых, достаточно трудно точно проконтролировать равномерность нанесения люминофо-ра в технологическом процессе и, следовательно, цветовую температуру; и наконец в-третьих — люминофор тоже ста­реет, причем быстрее, чем сам светодиод.
Промышленность выпускает как светодиоды с люми­нофором, так и RGB-матрицы — у них разные области применения.

13. Каковы электрические и оптические характеристики светодиодов?
Светодиод — низковольтный прибор. Обычный свето­диод, применяемый для индикации, потребляет от 2 до 4 В постоянного напряжения при токе до 50 мА. Свето­диод, который используется для освещения, потребля­ет такое же напряжение, но ток выше — от нескольких сотен мА до 1 А в проекте. В светодиодном модуле от­дельные светодиоды могут быть включены последова­тельно и суммарное напряжение оказывается более высоким (обычно 12 или 24 В).
При подключении светодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напря­жение пробоя указывается изготовителем и обычно со­ставляет более 5 В для одного светодиода.
Яркость светодиода характеризуется световым пото­ком и осевой силой света, а также диаграммой направ­ленности. Существующие светодиоды разных конструк­ций излучают в телесном угле от 4 до 140 градусов. Цвет, как обычно, определяется координатами цветности и цве­товой температурой, а также длиной волны излучения.
Для сравнения эффективности светодиодов между собой и с другими источниками света используется све­тоотдача: величина светового потока на один ватт элект­рической мощности. Также интересной маркетинговой характеристикой оказывается цена одного люмена.

14. Как реагирует светодиод на повышение температуры?
Говоря о температуре светодиода, необходимо различать температуру на поверхности кристалла и в области p-n-перехода. От первой зависит срок службы, от второй — световой выход. В целом с повышением температуры p-n-перехода яркость светодиода падает, потому что уменьшается внутренний квантовый выход из-за влияния колебаний кристаллической решетки. Поэтому так важен хороший теплоотвод.
Падение яркости с повышением температуры не одинаково у светодиодов разных цветов. Оно больше у AlGalnP- и AeGaAs-светодиодов, то есть у красных и желтых, и меньше у InGaN, то есть у зеленых, синих и белых.

15. Почему нужно стабилизировать ток через светодиод?
Как видно из рисунка, в рабочих режимах ток экспонен­циально зависит от напряжения и незначительные изме­нения напряжения приводят к большим изменениям тока.Поскольку световой выход прямо пропорционален току, то и яркость светодиода оказывается нестабильной. Поэ­тому ток необходимо стабилизировать. Кроме того, если ток превысит допустимый предел, то перегрев светодиода может привести к его ускоренному старению.

16. Для чего светодиоду требуется конвертор?
Конвертор (в англоязычной терминологии driver) для светодиода — то же, что балласт для лампы. Он стаби­лизирует ток, протекающий через светодиод.

17. Можно ли регулировать яркость светодиода?
Яркость светодиодов очень хорошо поддается регули­рованию, но не за счет снижения напряжения пита­ния — этого-то как раз делать нельзя, — а так называе­мым методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), для чего необходим специальный управляю­щий блок (реально он может быть совмещен с блоком питания и конвертором, а также с контроллером упра­вления цветом RGB-матрицы). Метод ШИМ заключа­ется в том, что на светодиод подается не постоянный, а импульсно-модулированный ток, причем частота сиг­нала должна составлять сотни или тысячи герц, а ши­рина импульсов и пауз между ними может изменяться. Средняя яркость светодиода становится управляемой, в то же время светодиод не гаснет.
Небольшое изменение цветовой температуры свето­диода при диммировании несравнимо с аналогичным смещением для ламп накаливания.

18. Чем определяется срок службы светодиода?
Считается, что светодиоды исключительно долговеч­ны. Но это не совсем так. Чем больший ток пропуска­ется через светодиод в процессе его службы, тем вы­ше его температура и тем быстрее наступает старение. Поэтому срок службы у мощных светодио­дов короче, чем у маломощных сигнальных, и состав-ляет в настоящее время 20 — 50 тысяч часов. Старение выражается в первую очередь в уменьшении яркости. Когда яркость снижается на 30% или наполовину, све­тодиод надо менять.

19. «Портится» ли цвет светодиода с течением времени?
Старение светодиода связано не только со снижением его яркости, но и с изменением цвета. В настоящее вре­мя нет стандартов, которые позволили бы выразить ко­личественно изменение цвета светодиодов в процессе старения и сравнить с другими источниками.

20. Не вреден ли светодиод для человеческого глаза?
Спектр излучения светодиода близок к монохроматиче­скому, в чем его кардинальное отличие от спектра солн­ца или лампы накаливания. Хорошо это или плохо — доподлинно не известно, потому что, насколько я знаю, серьезных исследований в этой области нигде не прово­дилось. Какие-либо данные о вредном воздействии све­тодиодов на человеческий глаз отсутствуют.
Есть надежда, что вскоре влияние светодиодов на зрение будет изучено досконально. Проблемой заинте­ресовался академик Михаил Аркадьевич Остров­ский — крупный специалист в области цветного зре­ния. Тема, за решение которой он взялся, называется так: «Психофизическое восприятие светодиодного ос­вещения системой зрения человека».

21. Когда и как сверхъяркие светодиоды появились в России?
Об этом лучше всех расскажет профессор Юнович.
— Люминесценцию карбида кремния впервые на­блюдал Олег Владимирович Лосев в Нижегородской радиотехнической лаборатории в 1923 г. и показал, что она возникает вблизи p-n-перехода. Первая науч­ная статья о кристаллах нитрида галлия была опубли­кована профессором МГУ Г.С. Ждановым в 30-х гг. Люминесценцию в гетероструктурах на основе арсе-нида галлия впервые исследовали в лаборатории Ж.И. Алферова в 60-х гг. и показали, что можно соз­дать структуры с внутренним квантовым выходом близким к 100%. Разработки структур и светодиодов на основе нитрида галлия велись в ленинградских По­литехническом и Электротехническом институтах, в Калуге, в Зеленограде в 70-х гг., но они тогда не при­вели к созданию эффективных голубых светодиодов.
В 1995 году я прочел первые статьи Накамуры и понял, что «голубая проблема» в принципе решена. Тогда же я получил грант соросовского фонда. В декабре на эти день­ги я смог поехать на конференцию в США, и там профес­сор Жак Панков познакомил меня с Ш. Накамурой. Я за­бросил наживку: мол, хочу приобщить студентов Московского университета к передовым достижениям вобласти голубых светодиодов и рассказать им о столь за­мечательном изобретении. Рыбка клюнула, и в феврале я получил от д-ра Ш. Накамуры из Японии бандеролью 10 светодиодов от фиолетового до зеленого. Все потом ока­залось просто — фирма Nichia Chemical начинала выпуск светодиодов на рынок и была заинтересована в научной рекламе. В лаборатории МГУ мы их досконально исследо­вали, сняли все характеристики и получили новые науч­ные результаты. Д-р Ш. Накамура дал любезное согласие на совместную публикацию наших первых статей.
Одновременно специалисты из группы Бориса Фера-понтовича Тринчука в Зеленограде продемонстрировали образцы зеленых светодиодов начальникам из ГАИ и по­лучили положительный отзыв. Все дело в том, что эта группа сделала опытный образец светодиодного светофо­ра, но у них не было хороших зеленых светодиодов. Све­тофоры с новыми сверхъяркими зелеными светодиодами намного превосходили светофоры с лампами, и москов­ское правительство сделало заказ на 1000 светодиодных светофоров к 850-летию Москвы. Такое везение!
Как раз тогда у нас гостила киргизская скрипачка Райкан Карагулова — выпускница Московской консер­ватории, ученица моей жены, которая работала в Япо­нии первым концертмейстером симфонического оркест­ра в Осаке. Выяснилось, что место ее работы находится неподалеку от фирмы Nichia Chemical! Б.Ф. Тринчук дал ей тысячу долларов и попросил купить на них и при­слать на мой адрес 200 зеленых светодиодов. Из них бы­ли изготовлены первые светофоры из той юбилейной тысячи. Москва стала первым в мире городом с массо­вымприменением светодиодных светофоров.
Наши ученые и инженеры в НИИ «Сапфир» пыта­лись повторить достижение японцев и изготовитьструк­туры на основе нитридов для голубых и зеленых свето­диодов на старой эпитаксиальной установке, которую пришлось модернизировать, чтобы достичь более высо­ких температур и давлений. Но инициатива заглохла из-за отсутствия денег и интереса руководства.

22. Какие на сегодняшний день существуют технологии изготовления светодиодов и светодиодных модулей?
Что касается выращивания кристаллов, то основная тех­нология — металлоорганическая эпитаксия. Для этого процесса необходимы особо чистые газы. В современных установках предусмотрены автоматизация и контроль состава газов, их раздельные потоки, точная регулировка температуры газов и подложек. Толщины выращивае­мых слоев измеряются и контролируются в пределах от десятков ангстрем до нескольких микрон. Разные слои необходимо легировать примесями, донорами или акцеп­торами, чтобы создать p-n-переход с большой концентра­цией электронов в n-области и дырок — в р-области.

За один процесс, который длится несколько часов, мож­но вырастить структуры на 6 — 12 подложках диаметром50 — 75 мм. Очень важно обеспечить и проконтролировать однородность структур на поверхности подложек. Стои­мость установок для эпитаксиального роста полупроводни­ковых нитридов, разработанных в Европе (фирмы Aixtron и Thomas Swan) и США (Emcore), достигает 1,5 — 2 млн долла­ров. Опыт разных фирм показал, что научиться получать на такой установке конкурентоспособные структуры с необ­ходимыми параметрами можно за время от одного года до трех лет. Это — технология, требующая высокой культуры.
Важным этапом технологии является планарная об­работка пленок: их травление, создание контактов к п- и р-слоям, покрытие металлическими пленками для кон­тактных выводов. Пленку, выращенную на одной под­ложке, можно разрезать на несколько тысяч чипов раз­мерами от 0,24×0,24 до 1×1 мм2.
Следующим шагом является создание светодиодов из этих чипов. Необходимо смонтировать кристалл в кор­пусе, сделать контактные выводы, изготовить оптиче­ские покрытия, просветляющие поверхность для вывода излучения или отражающие его. Если это белый свето-диод, то нужно равномерно нанести люминофор. Надо обеспечить теплоотвод от кристалла и корпуса, сделать пластиковый купол, фокусирующий излучение в нуж­ный телесный угол. Около половины стоимости светоди-ода определяется этими этапами высокой технологии.
Необходимость повышения мощности для увеличе­ния светового потока привела к тому, что традиционная форма корпусного светодиода перестала удовлетворять производителей из-за недостаточного теплоотвода. Надо было максимально приблизить чип к теплопроводящей поверхности. В связи с этим на смену традиционной тех­нологии и несколько более совершенной SMD-техноло-гии (surface montage details — поверхностный монтаж деталей) приходит наиболее передовая технология СОВ (chip on board). Светодиод, изготовленный по техноло­гии СОВ, схематически изображен на рисунке.
Светодиоды, выполненные по SMD- и СОВ-техноло-гии, монтируются (приклеиваются) непосредственно на общую подложку, которая может исполнять роль радиа­тора — в этом случае она делается из металла. Так созда­ются светодиодные модули, которые могут иметь линей­ную, прямоугольную или круглую форму, бытьжесткими или гибкими, короче, призваны удовлетворить любую прихоть дизайнера. Появляются и светодиодные лампы с таким же цоколем, как у низковольтных гало­генных, призванные им на замену. А для мощных све­тильников и прожекторов изготавливаются светодиод­ные сборки на круглом массивном радиаторе.
Раньше в светодиодных сборках было очень много светодиодов. Сейчас, по мере увеличения мощности, светодиодов становится меньше, зато оптическая систе­ма, направляющая световой поток в нужный телесный угол, играет все большую роль.

 23. Кто в мире сегодня производит светодиоды?

Чтобы делать качественные светодиоды в нужном количест­ве, понадобилось слияние двух отраслей — электронной и светотехнической. Все западные гиганты, производящие све­тодиоды для светотехники по полному циклу, начиная с про­изводства чипов и заканчиваяразличными светодиодными модулями и сборками, а также светильниками на их основе, идут по этому пути. General Electric заключила союз с произ­водителем полупроводниковых приборов Emcore, создав компанию GEL Core. Philips Lighting совместно с Agilent, до­черней компанией Hewlett-Packard, создали предприятие LumiLeds. Osram объединяет усилия с полупроводниковыми предприятиями своей материнской компании Siemens. Как заметил Макаранд Чипалкатти, менеджер по маркетингу из подразделения Opto Semiconductorsкомпании Osram Sylvania, специализирующемуся на устройствах LED, произ­водители светотехники сами уничтожают свой бизнес. Но если сегодня не «наступить на горло собственной песне», то завтра придут другие и сделают это куда более жестко.
Впрочем, существуют компании, специализирующи­еся только на производстве чипов. Это предприятия ра­диоэлектронной промышленности, и они не занимаются светотехникой. К их числу относится Nichia Chemical.
Итак, перечислим основных производителей.
Чипы и отдельные светодиоды производят компании Сгее (www.cree.com), LumiLeds Lighting (www.lumileds.com), Nichia Corporation (www.nichia.com), Opto Technology (www.optotech.com), Osram Opto Semiconductors (www.osram-os.com), GEL Core (www.gelcore.com).Массо­вое производство структур и чипов для светодиодов ведут тайваньские фирмы Lite-On, Taiwan Oasis и др.
В России светодиоды производят компании «Корвет Лайт» (www.corvette-lights.ru), «Светлана Оптоэлектро-ника» (www.svetlana-o.spb.ru), «Оптэл», «Оптоника» (www.optonica.ru). По конструкции и технологическому исполнению наши светодиоды не уступают зарубежным,специалисты перечисленных компаний имеют соответ­ствующие патенты. В Москве и Санкт-Петербурге есть возможность выращивать собственные чипы — напри­мер, эпитаксиальная установка имеется в Санкт-Петер­бургском физтехе, — но для промышленного производ­ства необходимо крупное финансирование, и пока наши компании используют зарубежные чипы.24. Каковы основные производители светодиодных модулей и сборок и представленные ими модельные ряды?

Светодиоды и светодиодные модули на основе чипов собственного или чужого производства выпускают ком­пании Lumileds Lighting, OsramOpto Semiconductors, GEL Core, Vossloh-Schwabe (www.vossloh-schwabe.com, www.vs-optoelectronic.com), Color Kinetics(www.colorkinetics.com), Tridonic Atco (www.tridonic.com) и др. В этой статье приводятся мо­дельные ряды светодиодных модулей компанийOsram Opto Semiconductors, Vossloh-Schwabe и LumiLeds Lighting, представленные на российском рынке.

Алексей Рябов

Преимущества светодиодного освещения перед традиционными источниками света

Мир выбирает светодиоды вместо ламп. Президент США Джордж Буш подписал закон, согласно которому обычные бытовые лампочки будут практически полностью заменены на энергосберегающие в 2014 году. Но по мнению российских ученых, одним из самых перспективных направлений в освещении является внедрение светодиодов. Разработками этого направления в рамках госпрограмм занимаются в Соединенных Штатах, в Китае, в Японии, Корее, Австралии, на Тайване. В России необходимо создание программы развития светодиодной промышленности, светотехнических устройств на основе светодиодов и применения этих устройств в общем освещении, считает доктор физико-технических наук, профессор МГУ Александр Эммануилович Юнович.

По мнению профессора, светодиодное освещение – проблема глобальная, имеющая научное обоснование; ее решение будет иметь не только экономические, но и социальные последствия. Этой проблеме был посвящен его доклад “Современное состояние и тенденции развития светодиодов и светодиодного освещения” на выставке “Интерлайт-2007”. Стенды выставки демонстрировали как готовую светотехническую продукцию (уличные светильники, светодиодные лампы с цоколем, гирлянды), так и светодиоды и компоненты для их изготовления. Больше половины участников выставки составили отечественные компании – больше половины выставленной ими продукции оказалась импортной. Часть электрической энергии, расходуемой на освещение, составляет в мире около 21% от общего количества потребляемой электроэнергии.

Светодиод – это прибор, который с высоким коэффициентом полезного действия преобразует электрическую энергию в световую. Новые источники света, светодиоды, позволят сэкономить электроэнергию, оцениваемую миллиардами долларов, и решить часть экологических проблем, связанных с глобальным потеплением. Исследования в области светодиодов проводились еще в начале 20 века: в 1907 году Дж. Раунд в Америке наблюдал электролюминесценцию в карбиде кремния, а позже, независимо от него, в 20-е годы Олег Владимирович Лосев открыл “эффект Лосева”. В 1939 году О.В.Лосев написал, что это явление возникает на границе р и n областей. Эта статья опережала работы 1949 г. о р-n переходах и основанных на них транзисторах, за которые В.Шокли, Дж.Бардин и У.Браттейн получили нобелевскую премию. Следующим важнейшим шагом в истории светодиодов стало открытие Жоресом Ивановичем Алферовым и его школой свойств гетеропереходов (Нобелевская премия 2000 г.). Гетеропереход – контакт двух различных по химическому составу полупроводников.

Полупроводниковые структуры, имеющие несколько гетеропереходов, называются гетероструктурами. В 90-е годы японские ученые, И.Акасаки, Х.Амано, Ш.Накамура добились значимых результатов в области изучения светодиодов на основе нитрида галлия. Физика, связанная с гетеропереходами, была использована в структурах с контактами нитрид галлия – нитриды индия/галлия и галлия/алюминия. “В этих приборах используются десятки слоев, толщина которых составляет несколько или десятки постоянных кристаллической решетки (постоянная решетки – это шаг размером порядка нанометров, при сдвиге решётки на этот шаг она совпадает сама с собой).

Светодиодное освещение – это… Что такое Светодиодное освещение?

Светодиодная лампа Вариант светодиодных ламп, используемых в дизайне помещений Разноцветные экономичные лампы Светильник, адаптированный по технологии LED

Светодиодное освещение — одно из перспективных направлений технологий искусственного освещения^[1], основанное на использовании светодиодов в качестве источника света. Активное использование данных источников света в России началось только в начале двухтысячных, хотя подсветка из светодиодной ленты стала применяться еще в начале 90-х прошлого века.
Вскоре использование светодиодных ламп в освещении стало занимать не менее 6% рынка (по данным 2006 года).^[2] Развитие светодиодного освещения непосредственно связано с технологической эволюцией светодиода.^[3] Разработаны так называемые сверхъяркие светодиоды^[2], специально предназначенные для искусственного освещения.

Преимущества

В сравнении с обычными лампами накаливания, а также люминесцентными лампами светодиоды обладают многими преимуществами:

1. Экономично используют энергию по сравнению с предшествующими поколениями электрических источников света — дуговых, накальных и газоразрядных. Так, световая отдача светодиодных систем уличного освещения с резонансным источником питания достигает 120 люменов на ватт^[4], что сравнимо с отдачей натриевых газоразрядных ламп — 150—220 люмен на ватт. Люминесцентные лампы имеют световую отдачу 60-100 люмен на ватт, а лампы накаливания — 10-24 люмен на ватт (включая галогенные).
2. При оптимальной схемотехнике источников питания и применении качественных компонентов средний срок службы светодиодных систем освещения может быть доведён до 100 тысяч часов, что в 50-200 раз больше по сравнению с массовыми лампами накаливания и в 4-16 раз больше, чем у большинства люминесцентных ламп. Большой срок службы в некоторых применениях играет решающую роль. Так экономия на обслуживании и замене ламп в уличных светильниках зачастую превышает экономию на электроэнергии^[5].
3. Возможность получать различные спектральные характеристики без применения светофильтров (как в случае ламп накаливания).
4. Безопасность использования.
5. Малые размеры.
6. Высокая прочность.
7. Отсутствие ртутных паров (в отличие от газоразрядных люминесцентных ламп и других приборов), что исключает отравление ртутью при переработке и при эксплуатации.
8. Малое ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.
9. Незначительное тепловыделение (для маломощных устройств).
10. Устойчивость к вандализму.

Среди производителей именно светодиодные источники света считаются наиболее функционально-перспективным направлением как с точки зрения энергоэффективности, так и затратности и практического применения. В основном применяются приборы на белых светодиодах.

Недостатки

1. Основной недостаток — высокая цена.^[6] Отношение цена/люмен у сверхъярких светодиодов в 50 — 100 раз больше, чем у обычной лампы накаливания.^[6]. Впрочем, на начало 2011 года в продаже уже появились светодиодные лампы по ценам (за люмен), конкурентоспособным с компактными люминесцентными лампами. На конец 2011 года некоторые фирмы (такие как К2 Leuchten) уже начали адаптацию светильников по технологии LED по адекватным ценам (см. картинку Светильник, адаптированный по технологии LED).
   
2. Напряжение питания светодиода значительно меньше напряжения питания обычных ламп накаливания. Поэтому светодиоды соединяют последовательно или используют преобразователи напряжения.
3. Низкая предельная температура: мощные осветительные светодиоды требуют внешнего радиатора для охлаждения, потому что имеют неблагоприятное соотношение своих размеров к выделяемой тепловой мощности (физические размеры светодиодов малы при высокой мощности рассеиваемого излучения) и не могут рассеять столько тепла, сколько выделяют (несмотря даже на более высокий КПД, чем у ламп накаливания). Осветительный светодиод мощностью 10 Ватт при питании стабилизированным током требует пассивный радиатор размером как у микропроцессора Pentium 4 без вентилятора.^[7] Такой большой радиатор не только удорожает конструкцию, но и с трудом может быть вписан в формат бытовых осветительных приборов.

Применение

Светодиодная лампа заливающего света GL-BR20. Светодиодная лампа заливающего света GL-BR40.

Светодиодные технологии освещения благодаря эффективному расходу электроэнергии и простоте конструкции нашли широкое применение в светильниках, прожекторах, светодиодных лентах, декоративной светотехнике и особенно в компактных осветительных приборах — ручных фонариках. Их световая мощность доходит до 5000- лм.^[8] Светодиодные осветительные приборы подразделяются на уличные и интерьерные. Сегодня их применяют для подсветки зданий, автомобилей, улиц и рекламных конструкций, фонтанов, тоннелей и мостов. Данное освещение используют для подсветки производственных и офисных помещений, домашнего интерьера и мебели.

Светодиодное освещение применяется в светотехнике для создания дизайнерского освещения в специальных современных дизайн-проектах. Надёжность светодиодных источников света позволяет использовать их в труднодоступных для частой замены местах (встроенное потолочное освещение, внутри натяжных потолков и т. д.).
Декоративная светодиодная подсветка в основном применяется для праздничной иллюминации. Для чего используется новогоднее украшение – светодиодная гирлянда. В период праздников (в большей степени новогодних) их можно увидеть на улицах городов, они украшают деревья, фасады зданий и другие уличные объекты.

Примечания

Ссылки

Светодиодное освещение в школах, противоречия требований

     При применении светодиодных светильников в детских садах и лечебных учреждениях крайне трудно выполнить требование, касающееся недопущения попадания в поле зрения прямого излучения светодиодов (требование п. 3.1.5 СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03).  Так как и дети в детских садах, и проходящие лечение в медицинских учреждениях могут находиться в лежачем положении, и в этом случае направление взгляда может совпасть с осью светового отверстия светильника. В таком случае никакие защитные углы осветительного прибора не защитят глаза от слепящего воздействия источников света. Проблема в том, что значительный световой поток излучается сравнительно малой поверхностью светодиода, что и вызывает зрительный дискомфорт при попадании в поле зрения прямого излучения светодиодов – светящаяся поверхность светодиода очень яркая.

     Хотя, если использовать светильники отраженного света, у которых световой поток направлен на потолок, то можно обеспечить хорошую световую среду и в спальных помещениях. В этом случае помещение освещается светом, отраженным от потолка. Если такие светильники подвесить на расстоянии 0,5 – 1 метра от потолка, а потолок покрасить качественной белой краской с хорошей отражательной способностью, то лишь 15 – 20 % светового потока будет потеряно. Но зато таким образом можно обеспечить комфортное освещение.

 

     Основные проблемы светодиодного освещения:

1. Пульсации светового потока. Некоторые светильники имеют пульсации 30-50%, а пульсации светового потока у отдельных экземпляров достигают 90%.  Многие производители светодиодных осветительных приборов эту проблему давно решили. Но, пока еще значительная часть светильников не удовлетворяет современным требованиям.

      А механизма контроля качества осветительных приборов по существу нет. Это одна из главных причин, почему внедрение светодиодных источников света проходит столь медленно, несмотря на запрет использования ламп накаливая мощностью 100 Вт и выше и планов по запрету производства ламп накаливания мощностью 60 и 75 Вт.

     Наш зрительный аппарат воспринимает пульсации освещенности с частотой электрической сети, но мозг проделывает большую работу, что бы мы видели окружающую обстановку как бы при неизменной во времени освещенности. При уровне пульсаций более 20% мозг перегружается, в результате чего появляется синдром «вечной усталости», который сопровождается повышенной утомляемостью, головными болями и другими неприятными явлениями. У взрослых наблюдается потеря трудоспособности на десятки процентов. А школьники перестают усваивать изучаемый материал.

     Аналогичная проблема наличия пульсаций светового потока присуща и светильникам с люминесцентными лампами. Но использование электронных пускорегулирующих аппаратов позволяет обеспечить пульсации не боле 2-3% в течение всего срока службы светильника.

2. Увеличение пульсаций светового потока после 1 – 2 лет эксплуатации светильника. Сам светодиод может проработать и 50 тысяч часов. Но электронные компоненты, входящие в состав блоков управления светильников часто выходят из строя значительно раньше. Особенно если блок управления расположен непосредственно в корпусе самого источника света и подвергается значительному нагреву. В первую очередь выходят из строя электролитические конденсаторы, осуществляющие сглаживание пульсаций напряжения. Именно поэтому на упаковке светодиодной лампы, предназначенной для прямой замены ламп накаливания, можно прочитать две противоречивые надписи:

– время работы 25 лет;

– гарантийные обязательства 1 год.

     То есть производитель гарантирует сохранение параметров лампы всего лишь в течение одного года. Поэтому производители светодиодов часто «забывают» указывать важнейший параметр источника света – пульсации светового потока. Но в течение 25 лет ни один электролитический конденсатор, работающий при высокой температуре окружающей среды, не сохранит своих параметров. Очень часто уже по прошествии 2 – 3 лет они вспучиваются и выходят из строя. Поэтому блок управления всегда, если есть возможность, стараются выполнить отдельно от самой лампы, что позволяет избежать нагрева электронных компонентов и увеличить их срок службы.

     У ламп накаливания пульсации светового потока находятся в пределах 10 – 15% (чем мощнее лампа, тем меньше пульсации) и практически не меняются в течение всего срока службы лампы. Если лампа накаливания подключена к электрической сети без использования регулятора яркости (диммера), изменяющего напряжение на лампе, то она всегда работает хорошо весь свой срок службы (около 1000 часов, галогенные лампы накаливания могут работать 2 – 3 тысячи часов). Использование диммеров часто приводит к возникновению пульсаций при  низких напряжениях на лампе и лампы иногда даже гудят. Лампа накаливания вследствие инерционности нагретой нити спирали не может иметь пульсации светового потока десятки процентов. Она работает либо хорошо, либо не работает после перегорания нити спирали. И, к сожалению, все ограничения на использование ламп накаливания преждевременны, так как пока взамен этим источникам света с гарантированным качеством (качество обеспечивается самой конструкцией лампы накаливания) не предложены никакие другие источники света с таким же гарантированным качеством. Обустраивая светодиодное освещение, мы можем приобрести светильники, имеющие как лучшие параметры по сравнению с лампами накаливания, так и существенно худшие. Качество светодиодного светильника или лампы, заменяющей лампу накаливания, в первую очередь зависит не от качества самих светодиодов, а от использованной схемы блока управления и от качества использованных электронных компонентов. Причем у одного и того же производителя светодиодных светильников могут быть как качественные осветительные приборы, так и не отвечающие современным требованиям.

3. Наличие опасной для глаз синей составляющей в спектре излучения. Эта неприятная особенность светодиодных источников света широко описана в литературе, например в подборке статей  в журнале  «Светотехника» №3 за 2012 год, (http://www.sveto-tekhnika.ru/files/2012/2012_3_ru.pdf) и отражена в стандартах: ГОСТ Р МЭК 62471-2013 «Лампы и ламповые системы. Светобиологическая безопасность» и в статье Освещение – требования к спектру ламп.

     Что бы избежать воздействия на глаза синей составляющей света следует использовать светодиоды с цветовой температурой не выше 4000К , а для освещения помещений для детей 3000К и ниже. Лампы с более низкими значениями цветовой температуры используют в спальных помещениях.

4. Светодиодные светильники, как отмечалось выше, часто слепят глаза из-за большой яркости  поверхности светодиода. Поэтому следует использовать светильники, у которых либо световой поток направлен на потолок, либо с качественными рассеивателями, обеспечивающими равномерную яркость выходного отверстия светильника. Но если в поле зрения попадают светящиеся поверхности светодиодов, то комфортной световой среды добиться не удастся.

 

     По мере совершенствования качества изготовления светодиодов и блоков управления светодиодное освещение  со временем займет достойную нишу рынка осветительного оборудования.

Об основных качественных показателях осветительных установок можно прочитать в статье Искусственное освещение (основные критерии качества).

Дополнение. Вступил в действие свод правил СП 52.13330.2016, в котором разрешено использовать светодиодные светильники в учебных классах школ.  Но, в СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 пока действует запрет на применение светодиодов в школах, поэтому без предварительного согласования с санэпидемнадзором лучше не начинать строительство школ со светодиодным освещением.

 

 Виктор Чернов

К ОГЛАВЛЕНИЮ (Все статьи сайта) 

 15.07.2016

Светодиодное освещение

Преимущества светодиодного освещения перед традиционными источниками света:

12.03.2021

Основные преимущества светодиодных источников света

– Низкое энергопотребление. Светодиодное освещение позволяет снизить энергопотребление по сравнению с иными источниками света в 3—10 раз. Например, аналогом лампы накаливания мощностью 60 Вт будут: люминесцентный светильник на 13,5—15 Вт, либо светодиодный светильник мощностью всего 6 Вт.
– Высокая светоотдача. То есть соотношение между световым потоком и потребляемой мощностью у светодиодов — 50—110 и более лм/Вт (для сравнения: лампы накаливания — 10—15 лм/Вт, компактные люминесцентные лампы — 55—70 лм/Вт, металлогалогеновые лампы — 70—90 лм/Вт).
– Длительный срок службы — от 50 000 до 100 000 часов. Для сравнения: лампа накаливания — 1000 часов, галогеновая лампа — 2000, люминесцентная — от 5000 до 10000, металлогалогеновая — 10000 часов.
– Экономичность применения и эксплуатации светодиодного освещения достигается не только низким энергопотреблением, но и рядом других факторов. Во-первых, при монтаже светодиодных осветительных систем возможно использовать провод и кабель меньшего сечения. Во-вторых, использование светодиодного оборудования на существующих мощностях и кабельных трассах позволит, помимо экономии энергии, существенно увеличить освещенность объекта (при наличии такой потребности) за счет увеличения количества светильников. В-третьих, отсутствие необходимости замены ламп не требует затрат на их приобретение и на оплату работ по обслуживанию светильников (оплата персонала и вспомогательной техники), что особенно значимо, если светильники установлены в труднодоступных местах. И наконец, достигнутая экономия электроэнергии позволит перераспределить высвободившуюся мощность на другие нужды.
– Возможность регулировки яркости светодиодных светильников за счет снижения питающего напряжения (например, согласно СНиП в ночное время допускается снижение освещенности улиц на 30—50%). Как известно, традиционные газоразрядные лампы такой возможности для снижения энергозатрат не дают.
– Стабильная работоспособность. Светодиоды меньше, чем иные источники света, чувствительны к падениям или скачкам напряжения в сети, могут работать от напряжения в диапазоне от 120 до 280 вольт. При этом колебания напряжения не влияют на работу светодиодов
– Широкий температурный диапазон применения светодиодных светильников позволяет эксплуатировать их в условиях от –60° С до +60° С. Температура окружающей среды не влияет на время запуска светодиодных приборов освещения.
– Мгновенное зажигание и достижение рабочего режима при подаче питающего напряжения (в отличие от ламп люминесцентных, ДРЛ, ДНаТ). Это делает светодиоды совершенно незаменимыми там, где требуется максимальное быстродействие, например, в рекламном освещении.
– Устойчивость к внешним воздействиям. Отсутствие нити накаливания дает светодиодным светильникам высокую виброустойчивость и механическую прочность, использование поликарбонатного стекла позволяет выдерживать значительные ударные нагрузки (вплоть до выстрелов из пневматического оружия). Кроме того, в зависимости от назначения светодиодный светильник может быть изготовлен с любой требуемой степенью пыле- влагозащиты, вплоть до IP 68 (полная защита от пыли и возможность полного погружения в воду).
– Цветовая температура светодиодов имеет широкий спектр — от «теплого белого» (2600 К) до «холодного белого» (10000 К). Это дает возможность применять светодиодные светильники как в помещениях различного функционального назначения (жилые, офисные, производственные помещения, учебные аудитории и т.д.), так и в уличном освещении. Для сравнения: свет пламени свечи — 2000 К, лампа накаливания — 2360 К, прямой солнечный дневной свет — 5500 К, люминесцентные лампы — от 2700 до 6500 К.
– Высокая контрастность света улучшает качество освещения объектов, позволяя достигнуть лучшей четкости, что особенно значимо при освещении зданий, подъездов, дворов, складов, охраняемых территорий, спортивных сооружений, парков, рекламных щитов.
– Высокий индекс цветопередачи создает комфортную для человеческого зрения освещенность, не уступая по данному показателю характеристикам других источников света. Индекс цветопередачи светодиодов — 75—85 Ra, ламп накаливания — 68 Ra, люминесцентных ламп – 60—90 Ra, натриевых — 25 Ra.
– Экологичность. Светодиодные светильники, в отличие от люминесцентных, не содержат ртути, абсолютно безвредны и не требуют вложения средств в утилизацию.
– Высокий уровень безопасности определяется тем, что светодиодные осветительные приборы это низковольтное оборудование (то есть имеют высокую степень электробезопасности), отсутствует также опасность перегрузки электросетей в момент включения. Кроме того, светодиодные светильники не имеют эффекта низкочастотных пульсаций (стробоскопического эффекта), который можно наблюдать у люминесцентных и газоразрядных светильников. Светодиоды не создают электромагнитных помех, а в спектре их излучения отсутствуют ультрафиолетовая и инфракрасная составляющие (однако есть и светодиоды специально предназначенные для работы именно в этих частях спектра). Малое энергопотребление и слабый нагрев светодиодных светильников обеспечивают высокую степень пожарной безопасности.
– Отсутствие шума. Светодиодные лампы абсолютно беззвучны (в отличие от люминесцентных), что делает их особо незаменимым источником света в библиотеках, больницах, учебных заведениях, офисах, жилых помещениях и т. д.
– Возможность получения разного цвета и оттенка излучения светодиодов без применения цветных светофильтров, чего нельзя достичь, используя иные источники искусственного освещения. Это достигается управлением через контроллеры, диммеры, в том числе с плавным изменением яркости и цвета свечения.

Что такое светодиодное освещение? – Решения CStore

Множество отраслей подключаются к экономичному, яркому, жесткому и безопасному варианту

Томас Маллой | 19 апреля 2019 г.

С технической точки зрения, светодиод означает «светоизлучающий диод». По сути, это полупроводник, который загорается, когда через него проходит электричество. Электролюминесценция.

Хотя развитие светодиодного освещения – недавнее явление, оно было разработано в начале 1960-х годов вместе с компьютерными технологиями.Первые светодиодные фонари излучали инфракрасные лучи. Затем они излучали красный цвет. В последующие 50 лет количество вариантов расцветки увеличилось, а стоимость производства снизилась.

Современные светодиоды потребляют меньше энергии, чем лампы накаливания и люминесцентные лампы, которые в течение нескольких десятилетий были стандартом в осветительной отрасли – на 50-80% меньше энергии. Срок службы типичной светодиодной лампы составляет от 35 000 до 50 000 часов. Это в два-три раза дольше, чем у люминесцентных ламп, и в 25-50 раз дольше, чем у ламп накаливания Томаса Эдисона.В отличие от перегоревшей лампочки или мерцающей лампы, когда светодиодные лампы выходят из строя, они со временем тускнеют.

Световые блоки меньшего размера позволяют размещать светодиодные ленты под полками для освещения товаров внизу. Они даже лучше подходят для освещения продуктов в холодильниках. Поскольку светодиоды работают при температуре 42 градуса, напитки и замороженные продукты остаются более холодными, и холодильным установкам не приходится работать так тяжело. Бонус: это также может продлить более прохладную жизнь.

Безопасность – важный фактор в развитии светодиодного освещения.Из-за их значительно более длительного срока службы светодиоды необходимо заменять реже. Рабочие будут реже подниматься и спускаться по лестницам или добираться до арендованного тяжелого оборудования, например, сборщика вишен.

И поскольку они сделаны из полупроводников, это так называемые твердотельные устройства. Вот что делает их жестче. Бросьте агрегат, и он, скорее всего, по-прежнему будет работать. Попробуйте сделать это с хрупкой лампой накаливания, и очистка стекла будет на ваших руках. Хуже того, разбитая люминесцентная лампа также выделяет опасную ртуть и порошок люминофора, которые опасны при прикосновении или вдыхании.

Все эти факторы объясняют стремительный рост использования светодиодов во множестве отраслей. Светодиоды теперь являются предпочтительным выбором не только для интерьеров c-store и газовых навесов, но и для уличных и настольных ламп, фонарей и стоп-сигналов, и даже для больших экранов от подвала до футбольных стадионов.

Все эти вещи составляют технологию освещения, которая намного превосходит своих предшественников.

Интегрированные светодиодные светильники

: плюсы и минусы

Светодиодное освещение произвело революцию на рынке осветительных приборов за последние несколько лет, и светодиодные лампы также начали доминировать в освещении общего назначения.Все больше и больше производителей стали интегрировать светодиоды непосредственно в свои продукты – но разве это хорошая новость для потребителя?

Здесь, благодаря Superior Lighting, – это быстрое Разбор плюсов и минусов встроенных светодиодных осветительных приборов: конечно, сложнее заменить встроенную лампу (светодиодную или другую), чем ввинчиваемую лампочку, но, учитывая длительный срок службы светодиодной лампы, это действительно так. проблема? Какие еще проблемы, если таковые имеются, следует учитывать потребителю при принятии решения о покупке интегрированных светодиодных осветительных приборов?

Интегрированные светодиодные осветительные приборы: Плюсы

• Дольше срок службы по сравнению с люминесцентными лампами или лампами накаливания
• Дольше срок службы, чем ввинчиваемые светодиодные лампы
• Более контроль светоотдачи и внешнего вида
• Легче контроль диммирования

Встроенные светодиодные лампы в зависимости от способа их установки имеют еще больший срок службы, чем ввинчиваемые светодиодные лампы.Они также выглядят более привлекательно и намного более энергоэффективны.

Интегрированные светодиодные светильники: минусы

• Установка сложнее ввинчиваемой лампы
• Передняя стоимость выше
• Сложность при обновлении

Первоначальные затраты на интегрированный светодиодный осветительный прибор могут быть выше, но в течение срока службы светодиодная лампа окупится за счет многократной экономии затрат. Кроме того, поскольку срок службы многих светодиодных ламп составляет более двадцати лет, стоимостью установки можно пренебречь.

Интегрированные светодиодные осветительные приборы: ваш выбор из превосходного освещения

eW Profile Powercore

Это светодиодный светильник постоянного напряжения для общих задач освещения, например, для использования в витринах. Он подходит как для модернизации, так и для новых установок, обеспечивая отличное качество освещения, а также значительную экономию энергии.

eW Profile Powercore доступен в 3000K или 4000K цветовая температура, три длины крепления и несколько цветов корпуса разработан, чтобы соответствовать любой декоративной среде.Он потребляет на 40 процентов меньше энергии чем любой флуоресцентный аналог, и на ошеломляющие 80 процентов меньше, чем лампы накаливания.

eW Downlight SM Bezel Module

Этот элемент представляет собой накладной светодиодный потолочный светильник с низким профиль, который идеально подходит для обеспечения основного белого света в любых условиях ситуация. Модуль W Downlight SM Bezel Module прост в установке и имеет стоячий монтаж, поэтому нет необходимости в выносных трансформаторах.

Есть четыре версии – модели 2700K и 3000K. подходят для открытых пространств, таких как дома, рестораны и гостиницы вестибюли, а модели 3500K и 4000K лучше всего подходят для помещений, где уровни освещения необходимы, например, в офисах и больницах.

Этот прибор потребляет на 80 процентов меньше энергии, чем эквивалентен лампе накаливания и длится более чем в сорок раз.

Хотите узнать больше о встроенных светодиодных осветительных приборах?

Если вы еще не убедились в эффективности интегрированных светодиодных осветительных приборов, особенно с точки зрения экономической эффективности в течение длительного периода времени, свяжитесь с командой Superior Lighting сегодня по телефону 888-577-1894. или воспользуйтесь нашей онлайн-формой , и мы свяжемся с вами по электронной почте в ближайшее время.

Что означает светодиод и как он работает? | Домашняя страница Руководства

Даниэль Хольцер Обновлено 17 декабря 2018 г.

Энергоэффективность в моде не без оснований. Выбор энергоэффективного освещения снижает счета за коммунальные услуги и снижает нагрузку на невозобновляемые источники энергии, на которые приходится 89 процентов производства энергии в США (см. Ссылки 4). Светодиоды, самые эффективные светильники на рынке, начинают появляться вместе с лампами накаливания и компактными люминесцентными лампами в хозяйственных магазинах и магазинах товаров для дома.Однако они являются загадкой для многих, поскольку их внутреннее устройство несколько отличается от стандартных ламп.

Определение

LED означает «светоизлучающий диод». Диод – это электрический компонент с двумя выводами, которые проводят электричество только в одном направлении. Под действием электрического тока диод излучает яркий свет вокруг маленькой лампочки. Обычно диоды используются во многих технологиях, таких как радио, телевизоры и компьютеры, в качестве электрического компонента для проводимости.(См. Ссылки 1)

Как они работают

Подключение диода к электрическому току возбуждает электроны внутри диода, заставляя их испускать фотоны, которые мы видим как свет. Цвет света является прямым результатом энергетической щели в полупроводнике диода. Это означает, что светодиоды легко и ярко воспроизводят спектр цветов, потребляя при этом очень мало электроэнергии. (См. Ссылки 1)

Важность

В поисках энергоэффективного освещения светодиоды оказались наиболее эффективными из имеющихся ламп.По данным Министерства энергетики США, светодиоды с рейтингом Energy Star потребляют как минимум на 75 процентов меньше энергии, чем традиционные лампы накаливания, и служат в 25 раз дольше. Светодиоды даже превосходят лампы CFL (компактные люминесцентные лампы) по эффективности, прежде всего потому, что их срок службы вдвое больше, чем у CFL. Светодиоды более эффективны, чем лампы накаливания и КЛЛ, потому что они излучают свет в определенном направлении – вместо того, чтобы рассеивать его во всех направлениях – и они не требуют и не выделяют большое количество тепла. Лампы накаливания и КЛЛ выделяют большую часть своей энергии в виде тепла – 90% и 80% соответственно.(См. Ссылки 1)

Соображения

Самая большая проблема для потребителей при покупке светодиодов для освещения жилых помещений – это первоначальная стоимость. В зависимости от размера и марки лампы светодиоды могут стоить от двух до шести раз дороже КЛЛ. При замене лампочек на несколько осветительных приборов идея потратить сотни долларов на лампочки отпугивает многих потенциальных клиентов. Однако производство светодиодов не только улучшается, но и увеличивается, что означает большую доступность для потребителей в ближайшем будущем.(См. Ссылки 3)

Почему переход на светодиодное освещение – это разумный бизнес-шаг

Статья Constellation 2 мин чтения

Портовое управление Нью-Йорка и Нью-Джерси (PANYNJ) проводит серьезную модернизацию Всемирного торгового центра, которая повысит качество освещения всего объекта и сэкономит деньги транспортного агентства.Более 13 000 осветительных приборов будут модернизированы до высокоэффективной светодиодной технологии, что приведет к снижению энергопотребления и увеличению срока службы ламп.

Ожидается, что после внедрения этих обновлений администрация порта сэкономит более 715 000 долларов в первый год с постоянной ежегодной экономией в течение 10 лет. По словам У.Агентство S. по охране окружающей среды оценивает и будет способствовать достижению целей администрации порта по сокращению выбросов парниковых газов.

Доступные по цене компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) часто выбирают руководители предприятий, но они не обладают таким же преимуществом долгосрочной экономии средств, как светодиодное освещение. Помимо экономии энергии, есть много способов, которыми светодиодное освещение превосходит освещение от КЛЛ.

светодиод против . Люминесцентные лампы

Светодиодные лампы

излучают свет, когда через них проходит электрический ток, благодаря чему мгновенно появляется полный свет.Процесс освещения КЛЛ немного сложнее и занимает от 30 секунд до трех минут, поэтому кажется, что КЛЛ требуется некоторое время, прежде чем они полностью зажгутся. ¹

Вот некоторые другие отличия, которые следует учитывать при изучении CFL и светодиодных ламп:

• Светодиоды излучают очень мало тепла. Напротив, по данным Energy.gov, КЛЛ выделяют около 80% своей энергии в виде тепла. Это влияет на срок службы лампочки; чем выше температура, тем короче срок службы.Светодиоды, как правило, служат от 15 до 25 с лишним лет, тогда как КЛЛ служат до 10 лет. ²
• Поскольку светодиоды излучают свет в определенном направлении, им не нужны рассеиватели или отражатели, улавливающие свет. Это помогает повысить эффективность использования светодиодов для таких применений, как потолочные светильники, распространенные в коридорах или ванных комнатах, или рабочее освещение.
• светодиоды более экологичны. КЛЛ содержат ртуть и должны утилизироваться определенным образом, тогда как к светодиодным лампам не предъявляются те же требования.
• Выбирая светодиодную лампу, вы можете платить вдвое меньше, чем если бы вы использовали лампу КЛЛ.См. Дополнительную информацию в инфографике ниже.

Приступите к переходу на светодиодное освещение и воспользуйтесь экологическими и финансовыми преимуществами. Светодиодное освещение может уменьшить ваш углеродный след и сократить расходы на электроэнергию, компенсируя затраты, необходимые для модернизации вашего объекта. Учить больше.

Артикул:

1. https://blog.constellation.com/2016/03/25/led-vs-cfl-bulbs/?_ga=2.19380410.341077210.1539609975-600283820.1535558592
2. http: // www.nrdc.org/energy/lightbulbs/files/lightbulbguide.pdf

Источник: http://www.nrdc.org/energy/lightbulbs/files/lightbulbguide.pdf

Опубликовано: 6 ноября 2018 г.

16 преимуществ светодиодного освещения, от энергоэффективности до диапазона цветов

Краткий рассказ:

• Популярность светодиодных фонарей в последние годы постоянно растет.
• Среди множества преимуществ светодиодного освещения можно отметить тот факт, что они потребляют значительно меньше энергии, чем лампы накаливания и даже лампы накаливания.
Светодиодные светильники
• можно адаптировать, направлять, регулировать яркость и постоянно улучшать по сравнению с другими вариантами освещения.

Технология светодиодных фонарей существует уже несколько десятилетий, но только недавно они стали доступными и достаточно надежными, чтобы их популярность резко возросла. Благодаря преимуществам, начиная с энергоэффективности для достижения практически любых целей в области энергопотребления и длительного срока службы, светодиодные фонари являются экологически ответственными и экономичными.

По данным Министерства энергетики США, светоизлучающие диоды или светодиоды представляют собой твердотельное осветительное решение, в котором для преобразования электричества в свет используются полупроводники.Это означает, что светодиодные фонари не требуют бьющейся стеклянной колбы, как традиционные фонари.

Plus, светодиодные фонари можно использовать где угодно: от спортивных арен до промышленных предприятий и дома. Они надежно и безопасно работают в различных дизайнерских приложениях. Если этого краткого списка преимуществ светодиодного освещения недостаточно, чтобы убедить вас, что это решение, в которое стоит инвестировать, возможно, подойдет одно из следующих 16.

1. Энергоэффективность

По данным The New York Times, светодиодные лампы

потребляют на 85% меньше энергии, чем традиционные лампы.Это означает, что светодиоды позволяют снизить затраты на электроэнергию и не вредят окружающей среде. В 2007 году Конгресс принял Закон об энергетической независимости и безопасности, который, хотя и оспаривается администрацией Трампа, помогает США не отставать от глобального перехода к светодиодным и другим энергоэффективным осветительным решениям для повседневных лампочек.

2. Возврат инвестиций

В независимом школьном округе Биг-Сэнди светодиодные фонари от Energy Focus позволили школам значительно сэкономить электроэнергию.Фото любезно предоставлено Energy Focus

По мере того, как светодиоды становятся все более распространенным явлением, люди и США в целом заметят значительную экономию энергии. По данным Министерства энергетики США, «полный переход на светодиодные фонари в течение следующих двух десятилетий может сэкономить 250 миллиардов долларов США на затратах на электроэнергию, снизить потребление электроэнергии для освещения почти на 50% и избежать 1,800 миллионов метрических тонн выбросов углерода».

В меньшем масштабе компания E3 использовала светодиодные фонари Energy Focus для модернизации независимого школьного округа Биг-Сэнди в Восточном Техасе в 2016 году.«Стоимость была основной составляющей для Big Sandy. Светодиоды потребляют от 15 до 18 Вт на лампу по сравнению с 32–36 Вт на лампу, используемую люминесцентными лампами. Таким образом, школы экономят деньги и получают хорошую окупаемость инвестиций », – сказал Тим Эванс, вице-президент E3, gb & d .

3. Длительный срок службы

Светодиоды

потребляют значительно меньше ватт, чем традиционные лампы, для получения яркого света, что означает, что они служат намного дольше. По данным NOPEC, некоммерческого поставщика энергии в северо-восточном Огайо, срок службы большинства светодиодов составляет не менее 25 000 часов.NOPEC утверждает, что если вы будете держать светодиодную лампу включенной весь день каждый день, то потребуется около 15 лет, прежде чем вам придется менять лампочку.

4. Слабое тепловое излучение

Одним из преимуществ светодиодного освещения является то, что они излучают очень мало тепла, особенно по сравнению с КЛЛ и лампами накаливания. По данным Министерства энергетики США, лампы накаливания выделяют 90% своей энергии в виде тепла, а КЛЛ выделяют около 80% своей энергии в виде тепла по сравнению со светодиодами. Это делает светодиодные фонари менее опасными, особенно с точки зрения пожарной безопасности.

5. Яркий и интенсивный свет

Подвесные светильники Globe и встроенные светодиодные фонари в библиотеке Спрингдейла напоминают покровителям ночное небо. Фото Ник Лехоукс

Светодиоды

не снижают яркость или интенсивность ради энергоэффективности. По яркости они конкурируют с лампами накаливания и CFL, что делает их хорошим дополнением к рабочим местам, где яркий свет способствует повышению производительности.

6. Мгновенный свет

Светодиодные лампы

имеют меньшее время прогрева по сравнению с другими лампами, осветляя комнаты и открытые пространства с момента щелчка переключателя.

7. Гибкость конструкции

В клубном лаундже Yotel креативное использование светодиодного освещения поддерживает выбранный бренд отеля. Фото Николаса Кенига

Конструкция светодиодных фонарей позволяет использовать их как функционально, так и художественно. В помещениях любого типа светодиодные светильники обеспечивают гибкость дизайна. В Yotel NYC компания Focus Lighting использовала светодиодные светильники во всех сферах применения, от точечных прожекторов до торшеров и потолочных панелей, чтобы соответствовать сильному фирменному стилю отеля.

8. Индекс высокой цветопередачи

Многие варианты светодиодного освещения имеют очень высокий индекс цветопередачи (CRI), что означает, что они раскрывают истинный цвет всего, что они освещают. Philips, одна из ведущих компаний в области светодиодного освещения, производит светодиодные светильники с индексом цветопередачи не менее 80 по сравнению с 100 естественным освещением. Это позволяет потребителям дома предсказать, как будет выглядеть их одежда, например, когда они выйдут на улицу. Высокий индекс цветопередачи светодиодов также полезен в трансляциях, где яркий и точный по цвету свет позволяет ночным спортивным играм выглядеть яркими и реалистичными даже на телевидении.

9. Возможность затемнения

Светодиодные лампы

можно настроить так же, как лампы накаливания и КЛЛ. Это увеличивает экономию энергии и позволяет регулировать свет в соответствии с потребностями помещения в течение дня.

10. Цветовая гамма

В отделении поведенческого здоровья Шведского медицинского центра Балларда не хватало дневного света, поэтому ZGF использовала регулируемое светодиодное освещение. Фото Бенджамина Беншнайдера. Фотография

. Светодиоды

бывают разных цветов с удивительной и все более впечатляющей точностью с точки зрения соответствия цветов.В одной из набирающих популярность современных тенденций оздоровительного дизайна светодиоды играют решающую роль. В соответствии с циркадными ритмами людей светодиоды можно запрограммировать на регулировку цвета и тепла в течение дня.

11. Прочный

В светодиодах

используется полупроводниковый материал, а не нить накала или неоновый газ. По данным Министерства энергетики, светодиод представляет собой крошечный чип, заключенный в растительную эпоксидную смолу, что делает светодиоды намного более прочными, чем традиционные лампы накаливания или неоновые лампы.

12. Отлично на случай ЧП

Одним из преимуществ светодиодного освещения является то, что его яркость и долгий срок службы делают его отличным вариантом для аварийного освещения в школах и других местах. Фото любезно предоставлено Фулхэмом

Поскольку светодиодное освещение обеспечивает яркий свет при такой низкой мощности и, следовательно, может длиться очень долго, они являются отличным решением для аварийного освещения.

13. Экологичность

Светодиоды

не содержат ртути, и если бы их алюминиевые радиаторы были переработаны, их влияние на жизненный цикл было бы заметно сокращено.В целом их экономия энергии и базовая конструкция позволяют светодиодам выиграть билет на самый экологически чистый свет, согласно исследованию, финансируемому Министерством энергетики, из трех частей.

14. Работоспособен при различных температурах и климатических условиях

Светодиодные высокие отсеки Essentials Series 4.0 компании

Flex Lighting Solutions увеличили уровень освещенности на 80% на промышленном предприятии Dana Incorporated. Фото предоставлено Future Energy Group

Светодиодные лампы работают особенно хорошо в холодных условиях.В последнее время они также научились работать в жарких и влажных условиях. В промышленных помещениях часто нет климат-контроля, но Flex Lighting Solutions – одна из компаний, чьи светодиоды являются ведущим вариантом промышленного освещения из-за их впечатляющих технологий управления температурным режимом.

15. Направленный свет

По своей природе светодиоды излучают свет в одном направлении, а не вокруг себя. Эта 180-градусная подсветка позволяет получать более точный и полезный свет – идеально подходит для встраиваемого и рабочего освещения – и способствует экономии энергии, поскольку световая энергия не теряется и не задерживается.

16. Надежная работа

Опять же, основная технология, лежащая в основе светодиодов, существует уже много лет. Хотя лампы тускнеют к концу своего очень, очень длительного срока службы, в целом их рабочие характеристики надежны и надежны в любом помещении, даже в условиях ненастной погоды или частых ударов.

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

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

Как работают светодиоды

Диод – это простейший полупроводниковый прибор. Вообще говоря, полупроводник – это материал с различной способностью проводить электрический ток. Большинство полупроводников сделано из плохого проводника, в который были добавлены примеси (атомы другого материала). Процесс добавления примесей называется легированием .

В случае светодиодов материалом проводника обычно является арсенид алюминия-галлия (AlGaAs). В чистом арсениде алюминия-галлия все атомы идеально связаны со своими соседями, не оставляя свободных электронов (отрицательно заряженных частиц) для проведения электрического тока. В легированном материале дополнительные атомы изменяют баланс, либо добавляя свободные электроны, либо создавая дыры, по которым электроны могут уходить. Любое из этих изменений делает материал более проводящим.

Полупроводник с дополнительными электронами называется материалом N-типа , поскольку в нем есть дополнительные отрицательно заряженные частицы.В материале N-типа свободные электроны перемещаются из отрицательно заряженной области в положительно заряженную.

Полупроводник с дополнительными отверстиями называется материалом P-типа , поскольку он фактически содержит дополнительные положительно заряженные частицы. Электроны могут прыгать из отверстия в отверстие, перемещаясь из отрицательно заряженной области в положительно заряженную. В результате кажется, что сами отверстия перемещаются из положительно заряженной области в отрицательно заряженную.

Диод состоит из секции материала N-типа, прикрепленной к секции материала P-типа, с электродами на каждом конце.Это устройство проводит электричество только в одном направлении. Когда на диод не подается напряжение, электроны из материала N-типа заполняют отверстия в материале P-типа вдоль стыка между слоями, образуя зону обеднения. В зоне истощения полупроводниковый материал возвращается в свое исходное изолирующее состояние – все отверстия заполнены, поэтому нет свободных электронов или пустых пространств для электронов, и электричество не может течь.

Чтобы избавиться от зоны истощения, вы должны заставить электроны двигаться из области N-типа в область P-типа, а дырки – в обратном направлении.Для этого вы подключаете сторону N-типа диода к отрицательному концу цепи, а сторону P-типа – к положительному концу. Свободные электроны в материале N-типа отталкиваются отрицательным электродом и притягиваются к положительному электроду. Отверстия в материале P-типа перемещаются в другую сторону. Когда разность напряжений между электродами достаточно высока, электроны в зоне обеднения выталкиваются из своих отверстий и снова начинают свободно перемещаться.