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:

1. Настенные светильники предназначены для крепления на вертикальные поверхности, но при этом их можно крепить накладным и подвесным способом.
2. Аккумуляторные светильники в большинстве случаев оснащены зарядным устройством. Их устанавливают в направлении эвакуационного, пожарного и аварийного выходов.
3. Встраиваемые светодиодные лампы монтируют в подвесных и натяжных потолках.
4. Линейные светильники используются в качестве дополнительного освещения. К ним относят светодиодные ленты.
5. 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:

1. Переменное напряжение попадает на диодный мост, после чего выпрямляется.
2. На следующем этапе происходит сглаживание пульсаций.
3. Выпрямленное напряжение перемещается на контроллер, отвечающий за управление работой светильника.
4. 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.

Что представляет собой светодиодный светильник

Светодиодный светильник представляет собой осветительный прибор, состоящий из таких основных элементов, как светодиод – полупроводниковый элемент и драйвер – импульсный источник питания, преобразующий переменный ток в постоянный.

Светодиоды, применяющиеся в светодиодных светильниках, бывают двух типов:

1. Сверхъяркие – светодиоды Surface Mounted Device (SMD).
2. Светодиоды Сhip on Board (СОВ).

СОВ имеет некоторые технологические отличия – на теплоотводящей площадке размещены несколько светодиодных чипов, покрытых слоем люминофора. Благодаря этим особенностям, светильник отличается простотой сборки, улучшенным теплоотведением, миниатюрной готовой платой и невысокой стоимостью.

Что касается корпуса светодиодного светильника – обычно он изготавливается из любого теплоотводящего материала, но чаще всего — из алюминия, так как основной функцией корпуса является отведение от светодиода лишнего тепла (нормальная температура радиатора должна составлять от 35 до 50° С). К тому же корпус должен быть устойчивым к механическим повреждениям и воздействию влаги. Если это светильник светодиодный уличный – он дополнительно должен обладать малой парусностью и оснащаться усиленным креплением.

Также для таких светильников предусмотрена другая конструкция корпуса радиатора – ровная и гладкая, чтобы в ребра радиатора не забивалась листва и грязь, а зимой – не образовывались сосульки.

Светодиодные светильники нашли широкое применение во всех сферах жизнедеятельности человека. Благодаря своей экономичности, низкому энергопотреблению, длительному сроку службы, отсутствии ремонтных затрат и затрат на утилизацию, светодиоды стали прекрасной заменой традиционным уличным светильникам – лампам Днат, ДРЛ и МГЛ.

Для ЖКХ использование светодиодов для освещения подъездов, технических и служебных помещений зданий и других объектов также выгодно, так как светодиодные светильники с датчиками звука и движения позволяют экономить до 98% по сравнению с ранее применяемыми люминесцентными лампами и лампами накаливания.

Для офисных помещений светодиодное освещение выгодно не только с экономической точки зрения, так как оно способствует снижению утомляемости и, как следствие, повышает производительность служащих.

Это стало возможным благодаря таким особенностям светодиодных светильников, как отсутствие эффекта мерцания и равномерность освещения.

Для промышленности переход на светодиодное освещение имеет свои преимущества. Светодиодные светильники надежны, пожаробезопасны, имеют длительный срок службы и не требуют затрат на эксплуатацию и утилизацию. Кроме того, светодиодные лампы позволяют экономить не только на энергопотреблении – хотя, учитывая масштабы предприятия, сумма получится довольно внушительная, но и на материалах для монтажа освещения – на кабеле, автоматах и других необходимых элементах.

Еще одним весомым аргументом в пользу светодиодных светильников на производстве является то, что во время работы у них отсутствует стробоскопический эффект. Это имеет огромное значение при работе со станками и другим оборудованием, имеющим крутящиеся подвижные элементы, так как они хорошо просматриваются при светодиодном освещении, тогда как в мерцающем свете люминесцентных ламп они не всегда видны, что повышает вероятность травм. Также к преимуществам светодиодных светильников можно отнести широкий выбор вторичной оптики, которая дает возможность сформировать и направить световой поток в нужном направлении при незначительных светопотерях – от прямого луча до синусной или широкой кривой силы света (КСС). Лампы Днат, ДРЛ или МГЛ при применении вторичной оптики теряют до 50% светового потока. Именно поэтому светодиодные светильники являются более эффективными для освещения дорог, улиц и магистралей.

И если Вы, ознакомившись со всеми достоинствами светодиодных светильников, приняли решение отказаться от традиционных источников освещения – добро пожаловать к нам. У нас Вы найдете широкий выбор светодиодных светильников высочайшего качества, на каждый из которых мы предоставляем гарантию, а наши менеджеры, к которым Вы можете обратиться по телефону или через формы обратной связи на нашем сайте, всегда Вам помогут сделать правильный выбор.

Социальные кнопки для Joomla

светодиодов | Определение, источники света, типы и факты

светодиоды

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Сюдзи Накамура Ник Холоньяк-младший Акасаки Исаму Амано Хироши

Похожие темы:

электрооптический передатчик полупроводниковый диод

Просмотреть весь связанный контент →

Светодиод , полностью светоизлучающий диод , в электронике полупроводниковое устройство, излучающее инфракрасный или видимый свет при зарядке электрическим током.

Видимые светодиоды используются во многих электронных устройствах в качестве контрольных ламп, в автомобилях в качестве задних оконных и стоп-сигналов, а также на рекламных щитах и ​​вывесках в качестве буквенно-цифровых дисплеев или даже полноцветных плакатов. Инфракрасные светодиоды используются в автофокусных камерах и телевизионных пультах дистанционного управления, а также в качестве источников света в волоконно-оптических телекоммуникационных системах.

Известная лампочка излучает свет посредством накаливания, явления, при котором нагрев нити накала электрическим током заставляет провод испускать фотоны, основные энергетические пакеты света. Светодиоды работают за счет электролюминесценции, явления, при котором испускание фотонов вызвано электронным возбуждением материала. Материалом, наиболее часто используемым в светодиодах, является арсенид галлия, хотя существует множество вариаций этого основного соединения, например, арсенид алюминия-галлия или фосфид алюминия-галлия-индия.

Эти соединения относятся к так называемой III-V группе полупроводников, т. е. соединениям, состоящим из элементов, перечисленных в столбцах III и V периодической таблицы. Изменяя точный состав полупроводника, можно изменить длину волны (и, следовательно, цвет) излучаемого света. Излучение светодиодов обычно находится в видимой части спектра (т. е. с длинами волн от 0,4 до 0,7 мкм) или в ближней инфракрасной области (с длинами волн от 0,7 до 2,0 мкм). Яркость света, наблюдаемого от светодиода, зависит от мощности, излучаемой светодиодом, и от относительной чувствительности глаза на излучаемой длине волны. Максимальная чувствительность достигается при 0,555 мкм, что находится в желто-оранжевой и зеленой области. Прикладываемое напряжение в большинстве светодиодов довольно низкое, в районе 2,0 вольт; ток зависит от приложения и колеблется от нескольких миллиампер до нескольких сотен миллиампер.

Термин диод относится к двухконтактной структуре светоизлучающего устройства. Например, в фонарике нить накала соединена с батареей через две клеммы, одна из которых (анод) несет отрицательный электрический заряд, а другая (катод) несет положительный заряд. В светодиодах, как и в других полупроводниковых устройствах, таких как транзисторы, «выводы» на самом деле представляют собой два полупроводниковых материала с разным составом и электронными свойствами, соединенные вместе, чтобы сформировать переход. В одном материале (негативе или n -типа, полупроводник) носителями заряда являются электроны, а в другом (положительный, или p -тип, полупроводник) носителями заряда являются «дырки», созданные отсутствием электронов. Под действием электрического поля (создаваемого батареей, например, при включении светодиода) ток может течь через переход p — n , обеспечивая электронное возбуждение, которое заставляет материал светиться.

В типичной конструкции светодиода купол из прозрачной эпоксидной смолы служит конструктивным элементом, скрепляющим выводную рамку, линзой для фокусировки света и согласующим показателем преломления, позволяющим большему количеству света выходить из светодиодного чипа. Чип, обычно размером 250 × 250 × 250 микрометров, устанавливается в отражающую чашку, выполненную в выводной рамке. p — n — слои GaP:N представляют собой азот, добавленный к фосфиду галлия для получения зеленого свечения; слои GaAsP:N типа p — n представляют собой азот, добавленный к фосфиду арсенида галлия для получения оранжевого и желтого свечения; а слой GaP:Zn,O типа p представляет собой добавление цинка и кислорода к фосфиду галлия для получения красного свечения. Двумя дальнейшими усовершенствованиями, разработанными в 1990-х годах, являются светодиоды на основе фосфида алюминия-галлия-индия, которые эффективно излучают свет от зеленого до красно-оранжевого, а также светодиоды синего излучения на основе карбида кремния или нитрида галлия. Синие светодиоды можно комбинировать в кластере с другими светодиодами для получения всех цветов, включая белый, для полноцветных движущихся дисплеев.

Любой светодиод можно использовать в качестве источника света для оптоволоконной системы передачи на короткие расстояния, то есть на расстояние менее 100 метров (330 футов). Однако для волоконной оптики дальнего действия свойства излучения источника света выбираются в соответствии со свойствами передачи оптического волокна, и в этом случае инфракрасные светодиоды лучше подходят, чем светодиоды видимого света. Стеклянные оптические волокна имеют наименьшие потери при передаче в инфракрасном диапазоне на длинах волн 1,3 и 1,55 мкм. Чтобы соответствовать этим свойствам пропускания, используются светодиоды, изготовленные из фосфида арсенида галлия и индия, нанесенного на подложку из фосфида индия. Точный состав материала можно отрегулировать, чтобы излучать энергию точно на 1,3 или 1,55 микрометра.

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и дополнена Адамом Августином.

Ник Холоньяк-младший | Биография, LED и факты

Дата рождения:

3 ноября 1928 г. Иллинойс

Умер:

18 сентября 2022 г. (93 года) Урбана Иллинойс

Предметы изучения:

ВЕЛ диод

Просмотреть весь связанный контент →

Ник Холоньяк-младший (родился 3 ноября 1928 г. , Зейглер, Иллинойс, США — умер 18 сентября 2022 г., Урбана, Иллинойс), американский инженер, известный своей новаторской работой со светом. -излучающие диоды (светодиоды), в частности создание первого видимого светодиода.

Холоньяк был сыном иммигрантов с территории нынешней Украины. Он изучал электротехнику в Иллинойском университете в Урбана-Шампейн, где получил степень бакалавра наук. (1950), М.С. (1951) и доктор философии. (1954) градусов. Он был первым аспирантом двукратного лауреата Нобелевской премии Джона Бардина, соавтора транзистора.

После того, как Холоньяк проработал год (1954–55) в Bell Telephone Laboratories и два года (1955–57) в армии, он присоединился к лаборатории электроники General Electric (GE) в Сиракузах, штат Нью-Йорк. Несколько групп GE работали в области оптоэлектроники, преобразования электрического тока в свет. Коллега из GE Роберт Н. Холл разработал лазер с использованием полупроводникового диода (полупроводникового устройства с положительным и отрицательным электродами, которое может служить выпрямителем, то есть преобразователем переменного тока в постоянный). Лазер Холла излучал только инфракрасное излучение, лежащее за пределами человеческого зрения. Холоньяк решил сделать диодный прибор, излучающий видимый свет. Используя полупроводниковый материал фосфид арсенида галлия (GaAsP) и метод стимулированного излучения, в 1962 Холоньяку удалось запустить первое практическое светодиодное устройство видимого диапазона. Устройство Холоньяка излучало красный свет. После того, как были разработаны светодиоды, излучающие зеленый и синий свет (в 1970-х и 90-х годах соответственно), стали возможными светодиоды, излучающие белый свет, что произвело революцию в индустрии освещения. Среди других его работ для GE в 1959 году Холоньяк первым изготовил кремниевые туннельные диоды и первым наблюдал туннелирование с помощью фононов.

В 1963 году Холоньяк покинул GE, чтобы стать профессором Иллинойского университета, где в 19В 93 году он был назначен на кафедру электротехники, вычислительной техники и физики Джона Бардина. В Иллинойсе Холоньяк впервые применил ряд сплавов в диодах, а в 1977 году он и его студент изготовили первый лазерный диод с квантовыми ямами.