Всё о LED

LED освещение уверенно вытесняет устаревшие лампочки накаливания. Главной причиной роста популярности светодиодной продукции является экономичность нового вида ламп. Экономия электричества заложена в самом принципе работы: в лампочках LED свечение возникает при подаче слабого напряжения на электроды полупроводников. При этом почти вся энергия превращается в видимый спектр света. КПД некоторых светодиодов достигает 95%!

Нити накаливания устаревших ламп излучают свет только при нагревании. При этом значительная часть энергии излучается в виде тепла. В условиях подорожания электроэнергии такая расточительность уже неприемлема.

Значение LED

Благодаря высокой энергоэффективности светодиодное освещение все шире внедряется во все сферы нашей деятельности. LED светильники освещают производственные цеха, улицы городов, используются в рекламных баннерах, применяются в быту. Значение LED трудно переоценить.

Выгоды от применения светодиодных осветительных приборов:

  • существенное уменьшение потребления электроэнергии;
  • улучшение качества среды обитания населения;
  • удешевление производства, в том числе продуктов питания, выращиваемых в теплицах, оборудованных LED светильниками;
  • сокращение затрат на световое оформление архитектурных ансамблей;
  • повышение уровня безопасности на улицах городов, включая снижение аварийности с участием транспортных средств.

Большое значение имеют LED приборы, применяемые в дизайнерском оформлении помещений. К ним относятся точечные и ленточные светильники, способные создавать невероятно красивые эффекты на подсветке потолков или отдельных элементов декора.

История создания

О свечении некоторых кристаллов под напряжением стало известно еще в начале прошлого века. Британец Г. Раунд, экспериментируя с карбидом кремния в 1907 г,, заметил световое излучение. В СССР Опыты с полупроводниками продолжил Олег Лосев, который в 1923 г. заметил слабое свечение в точке соприкосновения карборунда и стали. Через 4 года он создал, так называемое световое реле, излучающее свет при напряжении 10 В.

Первые полупроводниковые элементы не нашли практического применения, ввиду очень слабого свечения. Полноценный светодиод красного свечения был изобретен Ником Холоньяком – ученым Университета Иллинойса. Изобретение оценила компания  General Electrics, впервые применившая светодиод на практике. Однако высокая стоимость производства первых светодиодов не сопутствовала их массовому внедрению.

Над усовершенствованием полупроводниковых источников света работали Жак Панков (американец украинского происхождения, открыл синее излучение), а также ученик Н. Холоньяка, исследователь Джордж Крафорд, которому удалось в 1972 г повысить световой поток в 10 раз и найти способ получения желтого света.

До 1990 г. светодиоды использовались только в качестве индикаторов. Массовое производство LED светильников началось в конце 90-х годов, после того как сотрудники известной японской корпорации Nichia Chemical Industries сумели создать недорогие светодиоды с синим, а потом и с белым спектром свечения.

Современные светильники с высоким световым потоком начала выпускать упомянутая нами компания General Electrics, применив модуль под названием Chip-on-Board, (сокращенно COB). Это случилось только в 2003 году. С тех пор развитие LED освещения обрело второе дыхание.

Основные производители

Популярность экономных ламп и LED светильников настолько выросла, что их производят практически во всех развитых странах, включая Украину. Из числа крупнейших поставщиков светодиодной продукции можно выделить бренды:

  • Nichia Corporation;
  • Royal Philips Electronics;
  • Nichia Chemical;
  • Emcore Corp;
  • Cree;
  • Veeco Instruments и многие другие.

В России LED продукцию производят фирмы «Оптоган» и «Светлана-Оптоэлектроника». На рынке Украины представлена продукция европейских производителей Eurolamp, Feron, а также линейка китайского бренда Lemanso.

Из числа украинских производителей можно отметить лидеров отрасли: компанию Maxus и ООО НПМП «Связьэнергосервис», занимающееся проектированием и производством LED светильников серии - Z-LED.

Принцип работы светодиода

Полупроводниковые диоды состоят из двух пластин, обладающих разными типами электронно-дырочной проводимости. В зоне соприкосновения этих веществ возникает барьерный слой (p-n переход), образованный электронами с одной стороны и дырками (положительно заряженными ионами) с другой стороны.

Рисунок 1. Схема строения диода

Рисунок 1. Схема строения диода

Такая полупроводниковая конструкция обладает интересным свойством – она проводит постоянный ток только в одну сторону – от катода к аноду. В противоположном направлении ток не может преодолеть барьер.

У приборов данного типа есть еще одно замечательное свойство: при использовании полупроводников определенного типа, диод в состоянии проводимости излучает свет в зоне p-n перехода. Цвет (длина волны) видимого излучения зависит от свойств применяемых полупроводников. Такие полупроводниковые изделия называют светодиодами.

Конструкция светодиодной лампы

Световой поток отдельно взятого светодиода обычно невелик и недостаточен для освещения даже небольшого помещения. Но если объединить несколько таких элементов на одном светоотражателе, то общее значение светового потока достигнет уровня, достаточного для полноценного освещения.

рисунок 2. Расположение полупроводников на отражателе лампы

Рисунок 2. Расположение полупроводников на отражателе лампы

Количество точечных элементов может быть сколь угодно большим. Оно  ограничивается только из соображений целесообразности яркости света и мощностью выпрямительного устройства (драйвера).

Рисунок 3. Конструкция светодиодной лампы

Рисунок 3. Конструкция светодиодной лампы

На описанном выше принципе работают практически все лампы и LED светильники. Конструктивно они отличаются лишь способом монтажа полупроводниковых элементов, их свойствами и формами осветительных приборов. Например, светодиодная лампочка по форме часто напоминает обычную лампу накала с колбой и цоколем, а мощные светильники делают в виде подвесных или встраиваемых светодиодных панелей.

Рисунок 4. Втраиваемый светильник

Рисунок 4. Встраиваемый светильник

Для питания одного светодиода требуется постоянный ток, напряжением всего 4,5 – 5 В. Поэтому светильники нельзя напрямую подключать к обычной сети. Для этого существуют понижающие выпрямительные схемы (драйверы), которые помещаются либо в корпус лампочки, либо комплектуются отдельными блоками, питающими осветительное оборудование.  

Преимущества  LED освещения:

  1. Отсутствие инерционности при включении. В отличие от газоразрядных ламп, максимальная яркость свечения появляется сразу.
  2. Высокая светоотдача – до 146 люмен на ватт.
  3. Светодиоды экологически чистые. Применяемые материалы безопасны для человека.
  4. Длительный срок эксплуатации. Современные лампочки могут работать до 100 000 часов (При условии обеспечения их стабильным напряжением).
  5. На срок службы не влияет количество циклов включений.
  6. Нечувствительность к низким температурам (Перегрев светодиодов свыше 60º опасен).

К недостаткам, которыми в большинстве случаев можно пренебречь, можно отнести отличие белого света от солнечного спектра. Это приводит к искаженному цветовому восприятию глазом человека. То есть, цвета воспринимаются, но некоторые тона могут искажаться.

Какие материалы используются

Выбор материала для светодиода продиктован, в первую очередь, требованиями по спектру света, цвет которого зависит от сплавов полупроводников. В частности, для видимого спектра применяются сплавы:

Дающие красный свет:

  • алюминия-галлия арсенид;
  • галлия асенид-фосфид;
  • алюминии-галлия-индия фосфид.

Зеленый свет:

  • галлия фосфид;
  • индия-галлия нитрид;
  • галлия-нитрид;
  • алюминия-галлия-фосфид.

Синий свет:

  • селенид цинка;
  • индия галлия нитрид;
  • карбид кремния;
  • кремний.

Для получения оттенков основных цветов используются сплавы в других сочетаниях.

Часто для получения разных оттенков света, в том числе белого, максимально приближенного к солнечному, используют люминофоры, которыми покрывают поверхности полупроводников.

Что касается ламп и светильников, то их колбы и корпуса делают из высокопрочных пластиков. Цоколи ламп, естественно, металлические.

Температуры света

Строго говоря, о температуре света можно говорить лишь по отношению к лампам накаливания. В среднем она составляет примерно 2800 К. Такой свет наиболее привычен глазу. Он ощущается как теплый.

Температуры света светодиодных ламп и светильников весьма условные величины и соответствуют излучению  вольфрама, нагретого до 2700 – 3500 К. Такая температура света обычно достигается с помощью люминофоров и считается комфортной.

Для большинства видов работ рекомендуются источники света с температурой 4000 – 4500 К (нейтральный белый свет).

Тц свыше 53 000 К считается холодным белым.  Такой свет раздражительно действует на человека.

Цветовая температура является очень важной характеристикой LED светильников. От данного параметра зависит уровень комфортности в интерьере. Это надо учитывать при выборе светильников.

Могут ли перегореть светодиоды

Несмотря на высокие эксплуатационные свойства, светодиоды могут запросто перегореть, в двух случаях:

  1. Если напряжение будет выше номинального.
  2. Если температура полупроводника превысит 60 ºC.

За питание отвечает электронный блок, который к тому же стабилизирует напряжение. Но если сетевые перепады слишком большие, блок может не справиться.

Что касается температурного режима, то светодиод при номинальном токе питания не может самостоятельно нагреться до критической температуры. В данном случае может проявиться человеческий фактор. Например, пользователь может поместить возле светильника мощный отопительный прибор.

Где используются

Сегодня сфера применения светильников LED ограничивается лишь нашей фантазией. Эти экономные осветительные приборы используют:

  • для оборудования комнатного освещения;
  • с целью усиления эффекта декоративного оформления фасадов и зданий;
  • для подсветки дорожных знаков;
  • в светофорах;
  • в прожекторах, фонарях, для создания буквенно-цифровых табло и т.д.

Фитолампы, усиливающие фотосинтез, применяют в растениеводстве, в частности, для освещения теплиц. Светодиоды используются в радиоэлектронной промышленности в качестве индикаторов, в оптопарах, для подсветки дисплеев.

Сегодня трудно найти сферу деятельности, где бы отсутствовали LED технологии.

Рисунок 5. Офисный светильник

Рисунок 5. Офисный светильник

Рисунок 6. Уличный светильник

Рисунок 6. Уличный светильник

Сколько энергии потребляют

Для сравнения возьмем обычную лампу накаливания. Допустим ее мощность 60 Вт. При такой мощности световой поток составляет около 500 люменов. Такой же поток света сгенерирует светодиодная лампочка, мощность всего 6 Вт. Экономия очевидная – в 10 раз, или на 900%. В сравнении с люминесцентными осветительными приборами экономия составляет 100 – 200%.

Проведем несложный расчет.

Пусть вы заменили 4 лампочки накаливания по 60 Вт одним LED светильником на 24 Вт. Будем считать, что свет горит 5 часов в сутки. Устаревшие лампы за 1 месяц употребят: (60 × 4 × 5) × 30 = 3600 Вт = 3,6 кВт.

Светильник использует: (4 × 5) × 30 = 600 Вт = 0.6 кВт.

При тарифе 1.68 грн/ кВт за освещение традиционным способом мы заплатим: 1,68 × 3,6 = 6,048 грн, а за LED освещение заплатим: 1,68 × 0,6 = 1,008 грн, то есть – гривна в месяц. Впечатляет, не так ли?

Окупаемость, в зависимости от интенсивности освещения, составляет от нескольких месяцев до года.

Как выбрать

Учитывайте температуру света. Для комнатного освещения подойдут светильники с температурой освещения 2700 – 3500 К. В рабочих помещениях можно использовать лампы до 4500 К. Мощность рассчитывайте исходя от площади помещения.

Где купить

Качественные LED приборы предлагает компания Z-LED.

В ассортименте:

  • светильники для растений;
  • настольные лампы;
  • магистральные и линейные светильники;
  • накладные и встраиваемые светильники;
  • промышленное LED освещение.

Рисунок 7. Потолочный светильник

Рисунок 7. Потолочный светильник

Компания изготавливает LED светильники по индивидуальному заказу. Цены от производителя, без баснословных накруток.

Заказ обратного звонка

В настоящее время наш рабочий день закончен. Оставьте свой телефон и мы перезвоним в удобное для Вас время!

Заказ обратного звонка

Ваш заявка принята. Ожидайте звонка.