Светодиодные светильники как работают

Из чего состоит светодиодный светильник, как работает

Светодиодные светильники часто используют в качестве основного освещения в офисных, производственных и жилых помещениях. Они значительно превосходят другие виды освещения по энергопотреблению, экологичности и сроку службы.

В статье мы рассмотрим, что такое светодиодные приборы освещения, как устроены светодиодные лампы и светильники, принцип работы, какие виды существуют.

Что такое светодиодные источники света

Светодиодный светильник – это высокотехнологичный продукт, источником света которого служит светодиод или диод. Его также называют LED-элементом. По своим характеристикам светодиодные лампы во многом превосходят лампы накаливания и люминесцентные осветительные приборы. К их главным достоинствам относят простоту установки, длительный срок службы и энергоэффективность.

Светодиодные светильники создавались в качестве аналога лампы накаливания. Сегодня они почти полностью вытеснили предшественников. Светодиоды применяют для освещения жилых и производственных помещений, в растениеводстве, медицине, автомобилестроении и т. д. В них не содержится веществ и материалов, способных нанести вред здоровью или окружающей среде.

Главные преимущества светодиодных источников света:

длительный срок службы;
экономичный расход электроэнергии;
экологичность;
высокое качество светового потока;
низкий коэффициент пульсации;
низкая потеря яркости с течением времени.

Виды светодиодных светильников

Выбор светодиодных светильников на современном рынке радует своим разнообразием. LED-лампы классифицируют по типу конструкции, особенностям установки, форме и другим характеристикам. При выборе важно учитывать, в каких целях и в каком помещении осветительный прибор будет использоваться.

Основные виды светодиодных светильников:

Настенные светильники предназначены для крепления на вертикальные поверхности, но при этом их можно крепить накладным и подвесным способом.
Аккумуляторные светильники в большинстве случаев оснащены зарядным устройством. Их устанавливают в направлении эвакуационного, пожарного и аварийного выходов.
Встраиваемые светодиодные лампы монтируют в подвесных и натяжных потолках.

Линейные светильники используются в качестве дополнительного освещения. К ним относят светодиодные ленты.
Поворотные светильники способны менять направление светового потока с помощью кронштейна.

По принципу светорассеяния осветительные приборы бывают узконаправленные и с широким углом рассеивания. Первые отличаются концентрированным излучением, вторые – распространяют свет во все стороны.

Устройство светодиодных приборов освещения

Конструкция светодиодной лампы состоит из корпуса с отражателем и набора светодиодов. Главные элементы осветительного прибора – светодиоды. Стабильность и длительность их работы напрямую зависит от других компонентов. Чтобы обеспечить качественный световой поток, при производстве светильника используют матрицу и теплоотвод.

Для предотвращения нагрева светодиодов применяется радиатор, на который наносится термопаста. Корпус светодиодного светильника выполняется из пластика или алюминия. Его форма может меняться в зависимости от сферы применения светильника.

Алюминиевая плата светильника включает в себя несколько слоев теплоотводящих материалов. Она необходима для передачи энергии на теплоотвод от кристалла. В отличие от люминесцентных светильников на ее поверхности не присутствует вредных веществ.

Роль светорассеивателя в устройстве светодиодной лампы выполняет плафон, способствующий равномерному распределению светового потока. Он должен быть устойчивым не только к механическим повреждениям, но и к критическим температурам. Именно поэтому многие бренды используют для изготовления плафона поликарбонат.

Принцип работы светодиодной лампы

Понять, как работает светодиодная лампа, достаточно легко. В основе этого действия лежит эффект излучения света p-n-переходом. При прохождении тока выполняется рекомбинация электронов, что способствует излучению света в определенной последовательности. Белый свет получается в результате покрытия синего светодиода желтым люминофором. Оттенок света регулируется толщиной люминофора, а его яркость – током.

Принцип работы светодиодной лампы:

Переменное напряжение попадает на диодный мост, после чего выпрямляется.
На следующем этапе происходит сглаживание пульсаций.
Выпрямленное напряжение перемещается на контроллер, отвечающий за управление работой светильника.
Дальше напряжение проходит через импульсный трансформатор с электронного модуля на светодиоды.

Зная, как устроена светодиодная лампочка, несложно понять, в чем преимущества перед другими осветительными приборами. Отсутствие вредных компонентов делает LED-лампы безопасными по отношению к здоровью и окружающей среде. При этом они обеспечивают необходимый уровень освещенности и отличаются длительным сроком службы.

Как работают светодиодные светильники в вытяжках

Светодиодные лампы широко используются в бытовом, декоративном, индикаторном освещении. В частности, они нашли широкое применение для обеспечения подсветки в различных современных бытовых приборах, потеснив обычные лампы накаливания.

История лампочки

Впервые свечение твердого кристалла под влиянием тока было обнаружено в начале двадцатого века. Британский экспериментатор Генри Раунд открыл электролюминесценцию, заметив цветное свечение при прохождении тока через соединение металла с карбидом кремния. Дальнейшее развитие науки позволило создать светодиодные светильники. Конструктивно светодиодный источник света состоит из соединенных в одном корпусе элементов:

цоколя – служит для вкручивания в патрон люстры, изготавливается из латуни с никелевым покрытием, стойким к коррозии; обычно выпускают цоколи типа Е27 и Е14;
драйвера - служит для стабилизации поступающего напряжения, преобразуя переменный ток в постоянный; состоящий из микросхем, импульсного трансформатора и конденсаторов драйвер обеспечивает питание светодиода;
радиатора – служит для отвода тепла от светодиодов, обеспечивая для них оптимальный режим работы; может изготавливаться из различных материалов – керамики, пластика, алюминия, композитных материалов;
рассеивателя – выполняется в виде прозрачного колпака, помогающего распределять свет в пространстве; изготавливается из поликарбоната или пластика, конструктивно выглядит как полусфера – такая форма обеспечивает рассеивание пучков света под широким углом; еще одной задачей рассеивателя является защита внутренностей светильника от попадания пыли и влаги; смягчение резкости и уменьшение раздражающего действия на глаза достигается покрытием внутренней поверхности рассеивателя люминофором; при этом обеспечивается цветовая температура, максимально приближенная к естественному освещению;
светодиоды – главный рабочий элемент LED лампы, обеспечивающий свечение.

Что такое светодиод?

Светодиод является полупроводниковым устройством, излучающим свет при прохождении через него электрического тока. Важно понимать, что светодиоды могут пропускать ток только в одну сторону. В зависимости от модели светодиоды состоят из анода, обеспечивающего подачу положительной полуволны на кристалл, катода, отвечающего за подачу отрицательной полуволны постоянного тока на кристалл полупроводника и чипа или кристалла полупроводника, обеспечивающего излучение светового потока за счет p-n перехода.

Принцип работы

В основе принципа работы светодиодных ламп лежат физические процессы в полупроводниках. При прохождении тока через границу соприкосновения двух полупроводников, в одном из которых преобладают отрицательно заряженные электроны, а в другом – положительно заряженные ионы, появляется свечение. В момент прохождения тока электроны переходят на другой энергетический уровень, при этом появляется световое излучение. Кроме этого процесс сопровождается выделением тепла, отводящегося от светодиода радиатором.

Преимущества светодиодных светильников

Преимущества светодиодных светильников по сравнению с обычными лампами обеспечивают им большую популярность. Светодиоды отличаются высокой прочностью, гарантирующей безотказную работу светодиодных ламп даже в экстремальных условиях эксплуатации. Светодиодные лампы являются экологичными, поскольку в их конструкции не используются вредные вещества и газы. Важным фактором является экономичность светодиодных ламп. При очень маленькой мощности - в десять раз меньшей для аналогичных ламп накаливания - они обеспечивают достаточную яркость.

Несомненным достоинством светодиодных ламп является их долгий срок непрерывной работы, намного превышающий срок эксплуатации галогенных ламп и ламп накаливания. При этом светодиодные лампы не теряют мощность освещения, в отличие от других ламп. Отсутствие вредных низкочастотных пульсаций исключает вредное воздействие светодиодных ламп на зрение человека. Поэтому такое освещение не вызывает усталости глаз даже при длительной работе.

Вытяжки Faber со светодиодным освещением

Кухонные вытяжки давно стали не только функциональных прибором, очищающим воздух от неприятных запахов, дыма и продуктов сгорания. Стильные вытяжки Faber являются настоящим украшением кухни, дополняя общий стиль комфорта, достатка и изысканного вкуса. Модельный ряд представлен приборами различных габаритов, способами установки и производительности, что позволяет подобрать оптимальную модель для каждого потребителя. Все модели вытяжек Faber имеют яркую светодиодную подсветку, обеспечивающую световой поток, максимально приближенный к естественному. Это создает дополнительные удобства при приготовлении пищи.

Узнайте о светодиодном освещении | ENERGY STAR

Основы
- Что такое светодиоды и как они работают?
- Срок службы светодиодных осветительных приборов
- Где использовать светодиодные лампы
- светодиоды и тепло
Чем отличается светодиодное освещение?
Почему я должен выбирать продукты светодиодного освещения, сертифицированные ENERGY STAR®?

Основы светодиодного освещения

Что такое светодиоды и как они работают?

Светодиод означает светоизлучающий диод . Светодиодные осветительные приборы производят свет на 90% эффективнее, чем лампы накаливания. Как они работают? Электрический ток проходит через микрочип, который освещает крошечные источники света, которые мы называем светодиодами, и в результате получается видимый свет. Чтобы предотвратить проблемы с производительностью, тепло, выделяемое светодиодами, поглощается радиатором.

Срок службы светодиодных осветительных приборов

Срок службы светодиодных осветительных приборов определяется иначе, чем срок службы других источников света, таких как лампы накаливания или компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). Светодиоды обычно не «сгорают» и не выходят из строя. Вместо этого они испытывают «амортизацию светового потока», когда яркость светодиода медленно тускнеет с течением времени. В отличие от ламп накаливания, «срок службы» светодиодов определяется прогнозом, когда светоотдача уменьшится на 30 процентов.

Как светодиоды используются в освещении

Светодиоды используются в лампах и светильниках для общего освещения. Небольшие по размеру светодиоды открывают уникальные возможности для дизайна. Некоторые решения на основе светодиодных ламп могут физически напоминать знакомые лампочки и лучше соответствовать внешнему виду традиционных ламп накаливания. Некоторые светодиодные светильники могут иметь встроенные светодиоды в качестве постоянного источника света. Существуют также гибридные подходы, в которых используется нетрадиционный формат «лампочки» или сменного источника света, специально разработанный для уникального светильника. Светодиоды предлагают огромные возможности для инноваций в форм-факторах освещения и подходят для более широкого спектра применений, чем традиционные технологии освещения.

Светодиоды и тепло

В светодиодах используются радиаторы для поглощения тепла, выделяемого светодиодом, и рассеивания его в окружающую среду. Благодаря этому светодиоды не перегреваются и не перегорают. Управление температурным режимом , как правило, является наиболее важным фактором успешной работы светодиода в течение всего срока его службы. Чем выше температура, при которой работают светодиоды, тем быстрее ухудшается качество света и тем короче срок службы.

В светодиодных продуктах используется множество уникальных конструкций и конфигураций радиаторов для отвода тепла. Сегодня достижения в области материалов позволили производителям разрабатывать светодиодные лампы, которые по форме и размерам соответствуют традиционным лампам накаливания. Независимо от конструкции радиатора, все светодиодные продукты, получившие сертификат ENERGY STAR, были протестированы, чтобы убедиться, что они правильно распределяют тепло, чтобы световой поток оставался должным образом до окончания номинального срока службы.

Чем светодиодное освещение отличается от других источников света, таких как лампы накаливания и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)?

Светодиодное освещение отличается от ламп накаливания и люминесцентных ламп по нескольким параметрам. При правильном проектировании светодиодное освещение является более эффективным, универсальным и служит дольше.

Светодиоды являются «направленными» источниками света, что означает, что они излучают свет в определенном направлении, в отличие от ламп накаливания и компактных люминесцентных ламп, которые излучают свет и тепло во всех направлениях. Это означает, что светодиоды могут более эффективно использовать свет и энергию во множестве приложений. Однако это также означает, что для производства светодиодной лампочки, излучающей свет во всех направлениях, необходимы сложные инженерные решения.

Общие цвета светодиодов включают желтый, красный, зеленый и синий. Для получения белого света светодиоды разных цветов комбинируются или покрываются люминофорным материалом, который преобразует цвет света в знакомый «белый» свет, используемый в домах. Люминофор представляет собой желтоватый материал, покрывающий некоторые светодиоды. Цветные светодиоды широко используются в качестве сигнальных и световых индикаторов, таких как кнопка питания на компьютере.

В КЛЛ электрический ток течет между электродами на каждом конце трубки, содержащей газы. Эта реакция производит ультрафиолетовый (УФ) свет и тепло. Ультрафиолетовый свет преобразуется в видимый свет, когда он попадает на люминофорное покрытие внутри колбы. Узнайте больше о КЛЛ.

Лампы накаливания излучают свет, используя электричество для нагревания металлической нити до тех пор, пока она не станет «белой» или, как говорят, не накалится. В результате лампы накаливания выделяют 90% своей энергии в виде тепла.

Почему мне следует выбирать светодиодные осветительные приборы, сертифицированные ENERGY STAR?

Сегодня доступно больше вариантов освещения, чем когда-либо прежде. Несмотря на это, ENERGY STAR по-прежнему является простым выбором для экономии на счетах за коммунальные услуги.

К светодиодным лампам, получившим сертификат ENERGY STAR, предъявляются очень специфические требования, призванные воспроизвести опыт, к которому вы привыкли при использовании стандартной лампы, поэтому их можно использовать для самых разных целей. Как показано на рисунке справа, светодиодная лампа общего назначения, не отвечающая требованиям ENERGY STAR, может не распространять свет повсюду и может разочаровать при использовании в настольной лампе.

ENERGY STAR означает высокое качество и производительность, особенно в следующих областях:

Качество цвета
- 5 различных требований к цвету для обеспечения качества сразу и с течением времени
Световой поток
- Минимальная светоотдача, обеспечивающая достаточное количество света
- Требования к распределению света, чтобы свет попадал туда, где он нужен
- Руководство по заявлениям об эквивалентности, позволяющее исключить догадки при замене
Душевное спокойствие
- Подтверждено соответствие более чем 20 требованиям по производительности и маркировке
- Долгосрочное тестирование для подтверждения заявлений о сроке службы
- Тестирование продуктов в условиях эксплуатации, аналогичных тем, в которых вы будете использовать продукт дома
- Минимальный срок гарантии 3 года

Как и все продукты ENERGY STAR, сертифицированные светодиодные лампы ежегодно проходят выборочное тестирование, чтобы убедиться, что они продолжают соответствовать требованиям ENERGY STAR.

Для получения дополнительной информации о том, как выбрать лампочку, сертифицированную ENERGY STAR, для каждого применения в вашем доме, ознакомьтесь с Руководством по покупке лампочки ENERGY STAR (PDF, 1,49 МБ) или воспользуйтесь интерактивным онлайн-инструментом «Выбор лампы».

Найдите лампочки и светильники, сертифицированные ENERGY STAR.

Светодиодные фонари: как они работают?

Светодиодные лампы быстро завоевывают популярность в качестве наиболее эффективного варианта освещения для большинства применений. источник: Википедия

В индустрии освещения прямо сейчас есть два слова, которые доминируют над многими вариантами освещения, которые подрядчики и владельцы зданий делают прямо сейчас - энергоэффективность. Новой технологией, которая движет этой тенденцией, являются светодиодные фонари.

В конце концов, чем эффективнее светильник, тем дольше он прослужит и тем меньше энергии потребуется для обеспечения высококачественного освещения. Все эти вещи в долгосрочной перспективе приведут к экономии средств для всех участников. Кому бы это не понравилось?

В мире энергоэффективного освещения популярность светодиодных светильников быстро растет. До сих пор светодиодные фонари использовались в основном для таких приложений, как светофоры и электронные гаджеты. Достижения в технологии светодиодного освещения позволяют использовать светодиодное освещение в жилых и коммерческих помещениях. Это делает их жизнеспособной заменой традиционных ламп накаливания и люминесцентных ламп.

История светодиодных ламп

История светодиодных ламп восходит к 1907 году, когда ученый по имени Х. Дж. Раунд, помощник изобретателя Гульельмо Маркони, обнаружил явление, известное как электролюминесценция. . Этот опыт является как оптическим, так и электрическим, и происходит, когда электрический ток проходит через определенный материал, и этот материал из-за него светится. В этом случае Раунд работал с карбидом кремния — веществом, создающим свет, когда через него проходит электричество — цвет света менялся в зависимости от того, какое напряжение он использовал.

После этого только в 1920-х годах были проведены дополнительные исследования электролюминесценции. На этот раз это был русский исследователь по имени Олег Владимирович Лосев, который в 1927 году опубликовал свои исследования, посвященные, опять же, карбиду кремния и электролюминесценции.

Хотя Лосев не изобретал светодиодные фонари, его исследования помогли проложить путь тем, кто это сделал. Этот день наконец настал в 1961 году благодаря двум американским изобретателям из Texas Instruments — Роберту Биарду и Гэри Питтману. Дуэт изобрел инфракрасный светодиод случайно, когда пытался сделать что-то еще. Здесь это был арсенид галлия (GaAs) — соединение мышьяка и галлия — изобретатели обнаружили, что он излучает свет, когда через него проходит электрический ток.

В 1962 году Питтман и Биар подали заявку на патент на свое открытие, и они получили первый в истории патент на то, что мы сегодня знаем как светодиодную лампу. Позже в том же году Texas Instruments начала производить светодиодную продукцию для коммерческого применения.

Невидимый светодиод

Интересно отметить, что светодиоды, изобретенные Питтманом и Биардом, излучают инфракрасный свет. Это означает, что ни один человек не мог увидеть свет, который он излучал. Это было в 1962 был создан первый светодиод видимого света - красный. На этот раз это сделал Ник Холоньяк из General Electric. Затем, в последующие годы, другие изобретатели создали другие цветные светодиодные фонари. Например, светодиод желтого цвета был изобретен в 1972 году М. Джорджем Крафордом для компании Monsanto. В 1991 году Нарухито Иваса из химической компании Nichia разработал белый светодиод. В 1994 году Сюдзи Накамура в Японии изобрел синий светодиод.

Как работают светодиодные фонари

Так как же работают светодиодные фонари?

В своей простейшей форме светодиод — или светоизлучающий диод — представляет собой тип полупроводника, который имеет две клеммы и управляет направлением движения света. Когда электрический ток проходит через полупроводник (он же диод), он излучает свет.

Чтобы воплотить световую магию, в светодиоде используется процесс, называемый p-n переходом. Одна сторона диода заполнена полупроводниковыми веществами, имеющими отрицательный заряд, а другая сторона заполнена полупроводниковыми веществами. Однако на этот раз они имеют положительный заряд. Эти две стороны разделены тем, что мы называем p-n переходом. Кроме того, p-n переход удерживает электрический ток только в нужном вам направлении.

Когда через диод проходит электрический ток, материал испускает электроны на стороне n-типа. Эти электроны приходят в движение, переходят на сторону р-типа и буквально «заполняют» электронные дыры, которые находятся там в положительных атомах. Когда происходит это заполнение, эти электроны теряют часть энергии, которая высвобождается в виде фотона света.

Размер, который излучает фотография, зависит от того, сколько энергии высвобождается. В зависимости от частоты фотона, который вы получаете, будет регулироваться цвет света, который вы видите, или виден ли свет людям. Как мы упоминали ранее, инфракрасные и красные светодиоды доступны благодаря использованию арсенида галлия. Если вы хотите получить светодиод синего цвета, вы должны использовать соединение нитрида галлия. А для белого светодиода вы бы использовали искусственное кристаллическое вещество, называемое иттриево-алюминиевым гранатом.

Светодиодное освещение: Лампы

Так как же все это работает в светодиодной лампе?

В отличие от обычной лампы накаливания, в светодиодной лампе не используется нить накала, которая при нагревании светится и излучает свет. Вместо этого одна светодиодная лампа состоит из группы небольших светодиодов в лампе, которые ввинчиваются в патрон. Или ламповый продукт, который может заменить флуоресцентное освещение.

Трубчатые лампы T8 теперь доступны со светодиодами.

Вообще говоря, светодиодная лампа может заменить лампы накаливания мощностью от 5 до 60 Вт. Большинство из них используют основание, которое делает его совместимым со стандартными патронами для лампочек.