Баба светодиод сердцем видит: светодиодные лампы - свет и расходы. Информация лампы будущего светодиоды

Какие электрические лампы ожидают нас в будущем

Новый свет – все еще впереди!

Каким бы огромным и ярким не было солнце, человечество все равно изобретает все новые и новые источники освещения. Без них уже совершенно невозможно представить нашу жизнь, работу, отдых. Причем потребности в электроэнергии растут с каждым днем.

Всего лишь 10 лет назад в качестве основного источника освещения использовались лампы накаливания. За это время наука ушла далеко вперед, изобретено большое количество ламп и систем освещения.

Сегодня в основном используется 4 вида источников искусственного освещения:

лампы накаливания;
лампы галогенные;
лампы люминесцентные;
лампы газоразрядные.

Лампы накаливания

С 1879 года, когда Эдисон получил патент на изобретение лампы накаливания, конструкция ее постепенно совершенствовалась, изменялись методы получения света, применялись новые материалы. Несмотря на то, что на рынке появляются все новые виды этих ламп - зеркальные, декоративные, и т.п., «лампочка Ильича» для россиян (а во всем мире лампа Эдисона) продолжает оставаться символом света.

Принцип работы такой лампы мы все изучали на уроках физики. В лампочке накаливания использован эффект нагревания нити из вольфрама в момент прохождения через нее тока. Ее температура растет после включения тока, и часть энергии преобразуется в излучение.

Галогенные лампы

Галогенные источники света становятся популярнее год от года. Это обусловлено, в первую очередь, их сильным и ярким светом, во много раз превосходящим лампы накаливания. Поскольку галогенные лампы позволяют нашим глазам гораздо лучше воспринимать и различать цвета, предметы в их свете выглядят более отчетливыми, живыми, яркими. К тому же галогенный свет может меняться от узко направленного пучка до мягкого рассеянного, не дает тени. Это позволяет дизайнерам варьировать возможности освещения помещения.

Конструкция лампы – колба из кварцевого стекла и наполнитель из газа с галогеном – позволяет им работать намного дольше ламп накаливания. Привлекают в этих лампах также неизменная насыщенность в течение срока службы, возможность регулировки яркости, небольшие размеры, прозрачность колбы.

Люминесцентные лампы

В отличие от галогенных ламп, люминесцентные лампочки более экономичны и служат значительно дольше. Свечение люминофора на стенках колбы обусловлено выделяемым под воздействием электричества ультрафиолетом. Меняя сорт люминофора, можно подбирать цветовую окраску света.

На сегодняшний день можно назвать много различных типов люминесцентных ламп. В зависимости от свойств они используются в самых разных местах – от промышленных цехов и тоннелей, где их замена сопряжена с определенными трудностями, до миниатюрных дисплеев. Очень интересны лампы для аквариумов и растений. В их спектре преобладают красный и синий цвета, что идентично естественному излучению. Свет этих ламп способствует хорошему развитию микрофлоры аквариума и растений при отсутствии естественного освещения.

Энергосберегающие лампы

Несколько лет назад мода на эти лампочки буквально захватила всю страну. Энергосберегающие лампы - это небольшие люминесцентные лампы с электронным регулятором пуска. Поскольку они имеют размер цоколя как у обычной лампы, то могут с успехом заменить их, учитывая то, что срок их службы больше раз в 10.

Газоразрядные лампы

Такие лампы обычно применяются в тех местах, где требуются яркие и компактные осветительные приборы с увеличенным сроком службы. Их работа основана на действии электрических разрядов между электродами, которые и вызывают свечение газа в разрядной трубке.

Ртутные лампы применяются в основном для освещения улиц. Существуют также металлогалогенные лампы, в которых улучшена цветопередача за счет добавления к наполнителю йодидов металлов.

Самой большой светоотдачей и самым долгим сроком службы обладают натриевые лампы. Они экономичны, и дают возможность при освещении увидеть все естественные цвета. Эти лампы нашли применение в уличном освещении, на спортивных стадионах.

Перспективы

Передовые рубежи науки не перестают радовать новинками в области освещения. Перспективная технология OLED (органические светодиоды) уже применяется в дисплеях для карманной техники. Но дальнейшие исследования позволят OLED-панелям, достаточно гибким и широким, найти применение в оформлении целых комнат – ими можно украсить элементы интерьера, стены, потолки.

Специалисты Германии тоже удивляют оригинальными новинками в области освещения – теперь в дамских сумочках может появиться подсветка, представляющая собой зашитую в ткань гибкую люминесцентную панель. Все дамы знают, как порой тяжело в темноте найти нужную вещь в сумочке. В будущем это не составит труда. Но изобретатели не намерены останавливаться на сумочках – в будущем нас ждут светящиеся приборные панели в автомобилях, самолетах, другой технике, светящиеся детали интерьера.

Китайские и американские ученые впервые со времен изобретения лампочки внесли в нее радикальные изменения – заменили вольфрамовую нить на углеродные нанотрубки. Пока проводятся исследования и испытания, но есть надежда в ближайшие 5 лет увидеть такие лампы в продаже.

Недалеко то время, когда уличные фонари наших городов заменят на светящие дорожки, по улицам будут ездить светящиеся автомобили. Нас ждет светлое будущее.

www.plama.ru

Светодиодные лампы преимущества и недостатки: узнаем вместе с Квартблогом

Светодиодные лампы преимущества и недостатки

В вашем доме все еще обычные лампы накаливания или люминесцентные энергосберегающие лампочки? Наверное, вы думаете, что это слишком дорого, и не слышали обо всех их преимуществах. Эта статья расскажет вам, почему за светодиодами (или LED-лампами) будущее, и почему даже высокая цена — не недостаток.

1. Экономия денег за электроэнергию

С постоянно растущими тарифами на электроэнергию лампочки, которые ее экономят, — просто спасение. Светодиоду нужно 8-10 Вт, чтобы произвести столько же света, сколько произведет лампа накаливания на 100 Вт или энергосберегающая на 30-50 Вт.

2. Экологичность

В состав светодиодной лампочки не входят ртуть или опасные для атмосферы газы. Такую лампочку можно просто выбросить, обойдясь без специальной утилизации. Да и пониженные затраты электроэнергии помогают заботиться об окружающей среде.

3. Долговечность

Светодиоды работают долго. Очень долго. Например, продолжительность непрерывной работы одних из самых доступных и качественных в России светодиодов ИКЕА — 25 000 часов (около трех лет), есть лампочки и на 40 000—50 000 часов. Получается, если пользоваться светодиодной лампочкой по 5 часов в день, она может прослужить около 10 лет.

При этом светодиодные лампочки прочные сами по себе: их сложно разбить, уронив. Постоянное включение-выключение, длительную работу и перепады электричества они тоже переносят очень стойко, без неожиданных взрывов и перегораний.

4. Отсутствие нагрева

Светодиоды не нагреваются — это означает, что электроэнергия не уходит с теплом (у ламп накаливания такая потеря составляет около 30%). О светодиодные лампочки невозможно обжечься, что очень важно, особенно для безопасности детей. Это также расширяет возможности абажуров, которые могут быть сделаны из разных материалов и расположены близко к лампочке без риска расплавиться или загореться.

5. Разнообразие размеров и форм

Некоторые виды лампочек привязаны к типу цоколя в светильнике, но не светодиоды. Их выпускают с цоколями разных размеров и даже форм, например с штырьковым цоколем, чтобы можно было заменить светодиодами галогенные лампочки. Разнообразие форм и вовсе умопомрачительно: от привычной грушевидной до светящихся лент.

Больше о типах цоколей читайте здесь: «Как не ошибиться, покупая бытовую лампочку?»

6. Разнообразие тона и яркости света

Светодиодные лампы могут быть нескольких цветовых температур: холодной, нейтральной и теплой. Такой выбор помогает в создании желаемой атмосферы или позволяет сделать цвет объектов, освещаемых лампочкой, максимально естественным. Для создания особого настроения существуют цветные светодиоды, они даже дешевле белых.

Яркость лампочки тоже можно выбирать, она обозначается на упаковке в люменах. На картинке ниже — сравнение яркости ламп накаливания (в ваттах) и светодиодных ламп (в люменах).

Еще одно преимущество светодиодных ламп (не всех, уточняйте при покупке) — возможность регулировки яркости диммером. Тогда одна лампочка может стать и полноценным освещением, и ночником.

7. Окупаемость высокой стоимости

Светодиодные бытовые лампочки сейчас самые дорогие на рынке, и это часто отпугивает покупателей. Однако при учете срока действия одной лампочки и стоимости сэкономленной электроэнергии, цена будет сравнима даже с обычными энергосберегающими лампочками. Не стоит забывать и о все более широком распространении технологии, с которым приходит снижение цены: чем дальше в будущее, тем дешевле светодиоды.

Единственный возможный недостаток светодиодных ламп — они не самые яркие: если вам нужен очень сильный свет, стоит выбрать галогенные или люминесцентные лампочки или использовать несколько светильников.

О других видах лампочек читайте «Типы лампочек: плюсы и минусы».

Фотографии: habrastorage.org, tutknow.ru, e-outlet.ru, homedit.com, impressiveinteriordesign.com, drawhome.com

свет, электрика, освещение

kvartblog.ru

За светодиодами будущее! 7 причин на них перейти

В вашем доме все еще обычные лампы накаливания или люминесцентные энергосберегающие лампочки? Наверное, вас пугает высокая цена светодиодов или вы не слышали обо всех их преимуществах. Эта статья расскажет вам, почему за светодиодами (или LED по-зарубежному) будущее, и почему даже цена — не недостаток.

Экономия денег за электроэнергию

С постоянно растущими тарифами на электроэнергию лампочки, которые ее экономят, — просто спасение. Светодиоду нужно 8-10 Вт, чтобы произвести столько же света, сколько произведет лампа накаливания за 100 Вт или энергосберегающая за 30-50 Вт.

Экологичность

В состав светодиодной лампочки не входят ртуть или опасные для атмосферы газы. Такую лампочку можно просто выбросить, обойдясь без специальной утилизации. Да и пониженные затраты электроэнергии делают природе только лучше.

Долговечность

Светодиоды работают долго. Очень долго. Например, одни из самых доступных в России, но хорошие по качеству светодиоды ИКЕА имеют время непрерывной работы 25 000 часов (около трех лет), а есть лампочки и на 400 00-50 000 часов. То есть, если пользоваться светодиодной лампочкой по 5 часов в день, она может прослужить около 10 лет.

При этом светодиодные лампочки прочные сами по себе, их сложно разбить, уронив. Постоянное включение-выключение, длительную работу и перепады электричества они тоже переносят очень стойко, без неожиданных взрывов и перегораний.

Отсутствие нагрева

Светодиоды не нагреваются, а значит электроэнергия не уходит с теплом (у ламп накаливания такая потеря составляет около 30%). О светодиодные лампочки невозможно обжечься, что несомненный плюс, особенно для безопасности детей. Это также расширяет возможности абажуров, которые могут быть из разных материалов и расположенными близко к лампочке без риска расплавиться или загореться.

Разнообразие размеров и форм

Некоторые виды лампочек привязаны к типу цоколя в светильнике, но не светодиоды. Их выпускают с цоколями разных размеров и даже форм, например с штырьковым цоколем, чтобы можно было заменить светодиодами галогенные лампочки. Разнообразие формы и вовсе умопомрачительно: от привычной грушевидной до светящихся лент.

Больше о типах цоколей читайте здесь: «Как не ошибиться, покупая бытовую лампочку?»

Разнообразие тона и яркости света

Яркость лампочки тоже можно выбирать, она обозначается на упаковке в люменах. На картинке ниже соответствие яркости ламп накаливания (в ваттах) яркости светодиодных ламп (в люменах).

Еще одно преимущество светодиодных ламп (не всех, уточняйте при покупке) — возможность регулировки яркости света диммером. Тогда одна лампочка может стать и полноценным освещением, и ночником.

Окупаемость высокой стоимости

Светодиодные бытовые лампочки сейчас самые дорогие на рынке, и это часто отпугивает покупателей. Однако при учете срока действия одной лампочки и стоимости сэкономленной электроэнергии, цена будет сравнима даже с обычными энергосберегающими лампочками. Не стоит забывать и о все более широком распространении технологии, с которым приходит снижение цены — чем дальше в будущее, тем дешевле светодиоды. Учитывая, что энергия все продолжает повышаться в цене.

Если хочется ну хоть за что-то придраться к светодиодам — они не самые яркие среди лампочек. Если вам нужен очень сильный свет, стоит выбрать галогенные или люминесцентные лампочки или использовать два или более светильника.

О других видах лампочек читайте «Типы лампочек: плюсы и минусы».

Фотографии: habrastorage.org, tutknow.ru, e-outlet.ru, homedit.com, impressiveinteriordesign.com, drawhome.com

Больше интересного на «Квартблоге»:

Акценты светомТакое разное освещение: часть 1Такое разное освещение: часть 2

Мой мир

Facebook

Вконтакте

Twitter

Одноклассники

kvartblog.mediasole.ru

Светодиоды — идеальный источник света?

2 июня

В статье отражены особенности светодиодного освещения, в т.ч. его недостатки, которые необходимо учитывать при переходе к современным энергоэффективным технологиям.

В последнее время в СМИ стали появляться сообщения о запрещении в той или иной стране в ближайшем будущем использования ламп накаливания с целью перехода к современным энергоэффективным технологиям получения света.

Согласно этим сообщениям, одним из самых перспективных направлений в освещении и чуть ли не единственным, которое надо развивать, является использование светодиодов. Планируется заменить нынешние лампы накаливания светодиодными, игнорируя все другие энергоэффективные технологии.

Аргументов против массового внедрения светодиодов приводится всего лишь два: их высокая цена и отсутствие в санитарных нормах и правилах (СНиП) соответствующих положений относительно такого источника освещения как светодиоды. К сведению, стоимость светодиодной лампы превышает стоимость лампы накаливания в 100 раз и в 20—30 раз — стоимость люминесцентных ламп.

Кроме этих недостатков, существует еще целый ряд, о которых умалчивают производители светодиодов.

Одним из недостатков использования светодиодов для освещения является необходимость отвода тепла. В отличие от традиционных источников света, светодиоды не излучают тепло, а отдают его от p-n-перехода к расположенному на корпусе теплоотводу. Использование мощных светодиодов связано с потенциальной возможностью чрезмерного увеличения температуры перехода, от которой напрямую зависят надежность и световые характеристики устройств. Повышение температуры перехода приводит к снижению яркости свечения и смещению рабочей длины волны светодиода, а при неудовлетворительном теплоотводе — к деградации структуры кристалла (испарение крис-талла).

В качестве систем охлаждения мощных светодиодов необходимо использовать современные затратные технологии охлаждения, такие как керамические радиаторы, обдув с помощью вентиляторов, обдув ребер радиаторов импульсными турбулентными потоками воздуха (струйная технология обдува).

Светодиодный светильник является сложным техническим устройством, в котором источник света — светодиодный модуль — нельзя отделить от конструкции светильника. В нем должно быть рассчитано и взаимно согласовано множество компонентов: требования по освещенности и оптика, светодиоды и источники питания для них, режимы работы светодиодов и условия их охлаждения, охлаждающие радиаторы и корпус светильника [1]. В связи с этим неизвестно, как должен поступать пользователь в случае перегорания отдельного светодиодного источника света. Будут ли производители поставлять запасные части или придется заменять всю систему?

Миниатюрность светодиода не всегда является достоинством. Для создания светильников, применяемых для наружного освещения, необходимо поместить в корпус более 50 светодиодов, обладающих малой единичной мощностью. Такие светильники обладают сильнейшим слепящим эффектом. Во избежание повреждения сетчатки глаз не рекомендуется на них смотреть, т.к. светодиоды являются практически точечным источником монохроматического света. Информация о вредном воздействии светодиодов на человеческий глаз отсутствует, т.к. серьезные исследования о влиянии их на зрение не проводились. Есть надежда, что вскоре влияние светодиодов на зрение будет изучено досконально.

Применение точечных источников света создает зоны яркой светимости, что, в свою очередь, повышает показатели ослепленности (критерий оценки слепящего действия осветительной установки) и дискомфорта. По показателю ослепленности можно судить о степени ухудшения видимости при воздействии блестких источников света. Например, при значении этого показателя равном 100 видимость снижается на 10%. По российским нормам [2], для точных производственных работ значение показателя ослепленности не должно превышать 20. Показатель дискомфорта (М-критерий оценки дискомфортной блесткости, вызывающей неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения) характеризует степень неудобства или напряженность глаз при наличии в поле зрения источников повышенной яркости. Какие бы приемы ни использовали производители, добиться равномерного распределения светового потока пока не удается. Применение внешних линз требует дополнительных затрат на их производство. Для производства качественных линз требуются дорогие материалы, при этом стоимость конечного продукта заметно возрастает. В результате неравномерного распределения света крайне сложно создать заливающее освещение.

Следующим недостатком светодиодов, о котором умалчивают производители, является большая процентная глубина пульсаций освещенности в заданной точке помещения при питании непосредственно от сети переменного тока. Неконтролируемая пульсация освещенности приводит к повышенной опасности травматизма при работе с движущимися и, в особенности, с вращающимися объектами, а также к зрительному утомлению. В нормах России для большинства зрительных работ установлено значение коэффициента пульсаций (Кп) не более 20% [2].

В светодиодных светильниках пульсации не всегда заметны. Но если провести простой опыт, а именно, посмотреть на светильник через цифровой фотоаппарат или камеру, то на экране мы сразу увидим пульсирующий свет (стробоскопический эффект). Понятно, что практически во всех светильниках светодиоды работают в импульсном режиме, т.к. при работе в режиме постоянного свечения их срок службы резко сокращается. Кроме того, импульсный режим позволяет сэкономить на преобразователе.

Известно, что пульсирующий свет вызывает постоянные сокращения ресничной мышцы, мышца устает, что приводит к развитию близорукости. Поэтому говорить о высоком качестве света, создаваемого светодиодами, пока преждевременно.

Как достоинство светодиодов приводится полное отсутствие в спектре ультрафиолетового (УФ) излучения. По поводу УФ-излучения нельзя говорить, что оно однозначно вредно. Известно, что УФ-излучение делится на мягкое и жесткое. В солнечном (дневном) свете присутствует как мягкая, так и жесткая составляющие. Жесткое УФ-излучение, без сомнения, является вредным. Что касается мягкого УФ-излучения, то оно является «недостающим» звеном в системах искусственного освещения. Только благодаря воздействию мягкого ультрафиолета в нашей коже образуется витамин D, который напрямую связан с усваиванием кальция, необходимого для костей человека. Исследования показали, что отсутствие в искусственном освещении мягкого ультрафиолета провоцирует «световое голодание», которое, в свою очередь, отражается на самочувствии и производительности. Понятно, что УФ-излучение должно быть строго дозировано и не превышать допустимых норм. Такие компании как Philips и OSRAM выпускают специальную серию люминесцентных ламп, в которых уровень УФ-излучения приближен к уровню УФ-излучения в дневном свете. Например, в городе Анкоридж (Аляска) люминесцентные лампы рекомендованы местным департаментом здравоохранения для освещения офисов, детских учреждений, т.к. именно они способны восполнить нехватку естественного света в условиях полярного Севера [3]. Таким образом, полное отсутствие УФ-излучения нельзя назвать достоинством.

Хотелось бы заострить внимание на конструкции светодиодов белого свечения. Существуют три схемы получения белого света:

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, наносятся три люминофора, излучающие, соответственно, голубой, зеленый и красный свет. Совокупный свет схож с тем, который излучает люминесцентная лампа.

И, наконец, в третьем способе желто-зеленый или зеленый с красным люминофором наносятся на голубой светодиод, в результате чего смешиваются два или три излучения, образуя белый либо близкий к белому свет.

Система из трех разноцветных светодиодов самая дорогая и требует драйвера. Также крайне сомнительно, что при эксплуатации изменения характеристик кристаллов будут происходить в равной степени. Как следствие, белый цвет будет изменяться с течением времени.

Наибольшее распространение получила вторая схема, в которой используются ультрафиолетовый светодиод и люминофор. Она представляет собой явное заимствование из технологии люминесцентных ламп. Люминофор находится в непосредственной близи от излучающего перехода. Излучающий переход имеет температуру более 100°С (не путать с температурой светодиода). Под воздействием высокой температуры происходит истощение люминофора в светодиодах по аналогии с его выгоранием вблизи катодов люминесцентных ламп. Производители ничего также не говорят о долговечности применяемого люминофора при постоянном воздействии высокой температуры. Поэтому долговечность этого типа светодиодов вызывает сомнения. Также имеются сомнения относительно утверждения об отсутствии УФ-излучения.

В светодиодах, построенных по третьей схеме, помимо необходимости использования люминофора имеется проблема получения света близкого к белому.

Светодиоды позиционируются как экологически чистые приборы, не требующие утилизации. Продавцы светодиодного оборудования активно заявляют об этом преимуществе, чтобы продвигать свою продукцию, часто приводя в сравнение содержащие ртуть лампы.

На этот счет можно возразить следующее: исследований, направленных на выяснение последствий, связанных с попаданием отработанных светодиодов в окружающую среду, не проводилось. Поэтому утверждение, что светодиоды не загрязняют окружающую среду, кажется преждевременным. То, что в странах СНГ не налажена утилизация отходов, ни в коей мере не свидетельствует о том, что та или иная продукция не вызывает загрязнения окружающей среды. Для примера, в Европе любая электронная продукция подлежит обязательной сдаче в пункты сбора по завершению ее эксплуатации. Выбрасывать, к примеру, неисправный мобильный телефон вместе с бытовым мусором запрещено. У нас же ситуация с отходами иная. Учитывая, что объем используемых светодиодов будет возрастать, уровень отходов, связанных с выходом из строя этих источников света, станет расти, что, в свою очередь приведет к необходимости решать проблему утилизации светодиодов. С увеличением объемов продукции потребуется создание новых производств. Не секрет, что кристальные производства электронной промышленности являются одними из самых грязных.

Можно добавить, что созданные исследователями из Китая и Америки самые яркие светодиоды на квантовых точках (QDLEDs), которые могут использоваться для изготовления дисплеев, содержат ядро из селенида кадмия и «оболочку» из сульфида цинка [4]. Использование в технологическом процессе изготовления устройств токсичного тяжелого металла — кадмия — ставит под сомнение тезис об экологичности светодиодов.

Учитывая сказанное, имеются причины усомниться в заявленных качестве и надежности светодиодных светильников. Безусловно, всемирно известные производители уделяют должное внимание качеству выпускаемой продукции, которая, как правило, соответствует спецификации. Но цена этой продукции часто бывает неоправданно высокая, и далеко не все покупатели могут ее приобрести. Для основной массы покупателей стоимость продукции имеет чуть ли не первостепенное значение, а это значит, что выбор будет сделан в пользу светодиодных решений среднего и нижнего ценового уровней. Как правило, продукцию данной ценовой категории предоставляют производители из Юго-Восточной Азии, которые, как показывает практика, зачастую завышают параметры производимой продукции. В итоге конечный покупатель приобретет красивый с исключительными качествами (если верить рекламе) светодиодный осветительный прибор за немалые деньги, не задумавшись о качестве света, создаваемого этим устройством.

На текущий момент светодиоды просто идеально подходят для декоративной подсветки и разнообразных дизайнерских решений. Если же речь идет об освещении (улиц, рабочих мест и т.д.), то светодиодная техника пока не дотягивает до того качества, при котором не снижалась бы производительность труда, не появлялось чувство дискомфорта. Поставщики светодиодов оперируют цифрами, используя нагнетаемый ажиотаж вокруг светодиодной тематики исключительно ради увеличения продаж. В то же время замалчиваются изложенные в статье проблемы, в результате чего тратятся немалые суммы на перевооружение освещения, которое, если разобраться, не обеспечивает требуемого качества. Кто при этом выигрывает, решать конечному потребителю.

220015, Республика Беларусь, г. Минск, пр. Пушкина, 29Б, ТЧУП «ФЭК»

Тел./факс: +375 (17) 210-21-89

e-mail: [email protected]

www.fek.by

Литература

1. Редкий потребитель правит бал//Современная светотехника. №1, 2009.

2. Естественное и искусственное освещение. СНиП 23-05-95.

3. Общая информация по светотехнике. Люминесцентные лампы дома: польза или вред?//www.illuminator.ru.

4. Созданы яркие светодиоды на квантовых точках//Управление информатизации города Москвы: Новости IT//www.ui.mos.ru.

Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.

www.russianelectronics.ru

Баба светодиод сердцем видит: светодиодные лампы

Всё деградирует в нашем мире. И светодиодные лампы:(источник)К сожалению у ammo1 это тема не особо заинтересовала ни владельца, ни публику потому выложу здесь.

Итак, как оно деградирует и как светит.Хорошая новость: - деградируют, но слабо. Обыватель этого и не заметит, в промышленности - если на световой поток диода завязана точная измерительная система - нужны высококачественные.

Плохая новость: деградация есть и она ускоряется с температурой.Еще плохая новость: особо никто не заморачивается на тестировании этих новых изделий (10000 часов это, на минуточку больше года все 24 часа, при постоянной, контролируемой температуре и точной оценке качества света время во времени, что не каждый может себе позволить).

Посмотрим в ближайшее будущее: ламп будет всё больше, на радиаторах будут экономить, про деградацию будут молчать. Но для обычного пользователя у которого лампочка в подвале два раза зажигается это ерунда. Распространение светодиодного освещения будет взрывным: вместо одной люминисцентки можно будет купить несколько светодиодных. Не убиваемых. И тыкать их начнут везде: от дорожного полотна, до ванн и водоемов.И вот там полезут проблемы температуры, вибрации и паров воды.

Короче можно смело мутить институт на тему или хотябы лабу - работы в полный рост.тема деградации LED уже всплывала, я конечно полный отчет выложить не могу, дам лишь, что собралось у меня в божике:"я не отмечаю дату покупки для своих светодиодов. А Вы?

в 2014м в Daily Mail была опубликована статья, в которой утверждается, что 25% дорогих ламп с большим сроком службы не оправдали претензий, а некоторые даже умерли реньше - 6000 часов. Это были лампочки, которые гарантировали от 15 000 до 25 000 часов безпроблемной работы.

В статье обсуждались тесты по пяти образцам 46 типов лампочек. Это был простой тест: включение ламп на 165 минут и выключение на 15 минут до отказа. Результаты теста:

1) Пять типов перестали работать раньше 6000 часов2) Пять с гарантией в 25000 часов, остановились до 10 000 часов.3) 66 из 230 образцов провалились до истечения 10 000 часов, хотя обещали как минимум 15 000 часов использования.

Не любите Daily Mail? Во что вы могли бы поверить? На веб-сайте Министерства энергетики США обсуждаются тесты для различных типов ламп. Статистически достоверный образец ламп испытывают при температуре окружающей среды 25 °C, используя рабочий цикл продолжительностью 3 часа и 20 минут. Точка, в которой половина ламп провалила тест, - это расчетный средний срок службы лампы. Для ламп длительностью 10 000 часов этот процесс занимает около 15 месяцев ».

В этом случае, как вы думаете, сколько лет необходимо чтобы тестировать лампочку, гарантирующую 50 000 часов? Попробуйте 5,7 лет. Все сводится к тому, что, по-видимому, нет реальных надежных способов проверки долговременной производительности и жизнеспособности светодиода.сравним лампы:

Приведенная выше таблица взята из доклада Министерства энергетики США. И, хотя расчетный срок службы мощного светодиода выглядит внушительно, источником данных является производитель ламп. И некоторые производители гарантируют более 100 000 часов!Согласно Министерства энергетики США: "электрическое и тепловое проектирование светодиодной системы или светильника определяет срок службы светодиодов и силу света. Использование светодиода при превышении номинального тока ведет к увеличению относительного светового потока, но снижает срок его службы. Эксплуатация светодиода при температуре выше расчетной температуры также значительно снизит срок службы."

Но как это проверить потребителю? если лампа не работает, кто из вас бежит искать чек покупки?

Здесь ссылка о том, что такое наработка на отказ, деградация LED от профи своего дела.Баба правильно чует потому, что:спектр солнца (родной нам):Запомните что человеческий глаз имеет наибольшую чувствительность в районе 555нм (зелёный цвет).

Вот так галогенка:Ксенон (очень яркий в зеленом пике, но дискретный и много УФ, падла)

И светодиоды (хорошие!):"Есть такое понятие как индекс цветопередачи, CRI (Color Rendering Index), это относительная величина, показывающая на сколько хорошо видны другие цвета в свете данного источника.

К примеру в синем свете будут плохо различимы объекты желтого цвета, в жёлтом свете — объекты синего цвета.

Так вот при сравнении источников света получаем следующие цифры индекса цветопередачи:Солнце — 100,Галоген — 97,Ксенон 4300K — 75,Светодиоды 5000K — 85."

Т.е. светодиод дает холодное, "синее" освещение, хотя спектр уже научились сильно увеличивать в красном - он остается сильным в синем.А "синий" свет с длиной волны 446-477 нм подавляет синтез мелатонина.

engineering-ru.livejournal.com

Что такое светодиод? История развития, интересные факты, перспективы

Во всех наших статьях мы стараемся доносить информацию до читателей и покупателей магазина в максимально доступной форме, старательно избегая малопонятных обывателю терминов и описания физико-химических процессов. Так мы попробуем поступить и сейчас, поскольку, подкованные в научных дисциплинах читатели без труда смогут найти в Интернете информацию по данной теме на гораздо более научном языке.

Что такое светодиод?

Светодиод — это полупроводниковый прибор, трансформирующий электроток в видимое свечение. У светодиода есть общепринятая аббревиатура - LED (light-emitting diode), что в дословном переводе на русский язык означает "светоизлучающий диод". Светодиод состоит из полупроводникового кристалла (чип) на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Непосредственно излучение света происходит от этого кристала, а цвет видимого излучения зависит от его материала и различных добавок. Как правило, в корпусе светодиода находится один кристалл, но при необходимости повышения мощности светодиода или для излучения разных цветов возможна установка нескольких кристаллов.

В светодиоде, в отличие от привычной лампы накаливания или люминесцентной лампы (ее еще называют "энергосберегающей"), электроток трансформируется в видимый свет. В теории, такое преобразование можно выполнить вообще без, так называемых, "паразитных" потерь электроэнергии на нагрев. Это связано с тем, что при грамотно спроектированном теплоотводе светодиод нагревается очень слабо. Светодиод излучает свет в узком спектре, его цвет "чист", что особенно ценно применительно к дизайнерскому освещению. Ультрафиолетовые и инфракрасные излучения, как правило, отсутствуют.

История развития светодиода

В 1907 году британский инженер-экспериментатор Генри Джозеф Раунд (на фото слева) впервые обнаружил едва заметное излучение, испускаемое карбидокремниевыми кристаллами, вследствие неизвестных в то время электронных превращений.

В 1923 году в Нижнем Новгороде, молодой российский ученый Олег Лосев (на фото справа) также зафиксировал это свечение при проведении радиотехнических лабораторных опытов с полупроводниковыми детекторами, но интенсивность обнаруженных свечений была крайне низкой и Российское научное сообщество не придало этому событию должного значения. Через несколько лет Олег Лосев провел целенаправленные исследования этого феномена и углублялся в их изучение вплоть до своей смерти - Олег Лосев ушел из жизни в блокадном Ленинграде зимой 1942 года в возрасте 38 лет. До начала войны Олег Лосев активно публиковал результаты своих изысканий в немецкий научных изданиях, где открытый им эффект посчитали сенсационным и назвали его именем ученого - "Losev Licht". Природа этого излучения окончательно стала понятна только в 1948 после изобретения транзистора и появления теории "p-n-перехода", являющейся научной основой функционирования известных ныне полупроводников.

В 1962 году группа ученых из Университета Иллинойса (США), которой руководил Ник Холоньяк (на фото слева), продемонстрировала работу первого светодиода, что стало знаковым событием и именно этот момент многие специалисты считают открытием привычного нам светодиода. В этом же году Ник Холоньяк создал первые "красные" светодиоды, которые уже можно было применять в промышленности.

В 1972 были открыты полупроводниковые излучатели зеленого и желтого цвета. Их яркость постепенно увеличивалась и в 1990 году уже составляла 1 люмен.

Суджи Накамура (на фото справа) - инженер малоизвестной тогда японской фирмы Nichia (Ничиа) в 1993 году получил первый синий сверхъяркий светодиод. После этого, почти моментально были созданы светодиодные RGB (Red-Green-Blue) устройства, поскольку эти три цвета (зеленый, синий, красный) в своем сочетании сделали возможным создать любой цвет, даже белый. Этот момент стал настоящим прорывом и первые светодиоды белого цвета "увидели свет" в 1996 г., что явилось сильнейшим толчком к развитию отрасли.

К 2005 году яркость светодиода достигла значения 100 лм/Вт и продолжает увеличиваться. Были сконструированы так-называемые многоцветные светодиоды, а повышение яркости и надежности всех компонентов светодиодных ламп позволило начать конкуренцию с энергосберегающими (люминесцентными) и лампами накаливания. У нас есть интересная статья на эту тему, где сравниваются разные типы ламп.

С 2008-2009 годов стартовало активное применение светодиодных источников света в бытовых светильниках и чуть позднее с ростом светоотдачи - в уличном освещении. В 2012-2013 годах из-за многократного роста объемов производства их стоимость начала снижаться, что привело к стремительному повышению интереса со стороны потребителей.

Яркость светодиода

Яркость светодиода зависит от силы тока (измеряемой в амперах), который через него проходит. Однако, силу тока нельзя увеличивать без ограничений, так как кристалл перегреется и выйдет из строя. Именно по этой причине конструкция светодиодных ламп относительно сложна и дорога в производстве. Но прогресс не стоит на месте и ежегодно ведущие производители светодиодов добиваются роста светового потока своих светодиодов на 20-30%, что с точки зрения скорости прогресса, весьма впечатляющие цифры. Постоянному совершенствованию подвергаются конструкции и материалы элементов светодиодных ламп.

По силе света светодиоды делятся на три основные группы:- светодиоды ультравысокой яркости, мощностью от 1W (Ultra-high brightness LEDs) – сотни канделл;- светодиоды высокой яркости, мощностью до 20 mW (High brightness LEDs) – сотни и тысячи милликанделл;- светодиоды стандартной яркости (Standard brightness LEDs) – десятки милликанделл.

Яркость свечения светодиодов очень хорошо поддается регулированию или "диммированию" при использовании так называемого метода широтно-импульсной модуляции, для чего необходим специальный управляющий блок, встроенный в лампу. Однако, на сегодняшний день (2013-2014 года) не все продаваемые светодиодные лампы диммируются, что делает их немного дешевле и этот момент надо учитывать при покупке. Именно поэтому, перед приобретением светодиодных ламп мы настоятельно рекомендуем прочитать нашу статью "Как выбрать светодиодную лампу".

Основные типы светодиодов

Существует два основных типа светодиодов: индикаторные и осветительные.

Индикаторные светодиоды - не яркие, маломощные и оттого дешевые в производстве светодиоды, используемые в качестве световых индикаторов в различных электронных приборах, подсветке дисплеев компьютеров, ЖК-телевизоров, приборных панелей автомобиля и многих других устройств.

Осветительные светодиоды отличаются высокой мощностью и яркостью, что позволяет использовать их в производстве бытовых и промышленных лампах и светильниках.

Исторически из-за небольшой яркости и мощности светодиоды применялись только для индикации. Чтобы сделать их пригодными для освещения, необходимо было прежде всего научиться изготавливать светодиоды с белым светом, что, как мы писали выше, произошло только в 90-х годах двадцатого века, а также значительно увеличить светоотдачу, чего в свою очередь, удалось добиться только в двухтысячных годах.

Долговечность и старение светодиодов

Светодиод механически прочен и надежен - даже при нынешнем развитии технологий, его срок эксплуатации в системе освещения теоретически может достигать ста тысяч часов, что примерно в 100 раз больше среднего срока эксплуатации обычной лампы накаливания и примерно в 10 раз больше, чем у энергосберегающих (люминесцентных) ламп. Однако, срок службы светодиода может быть разным и напрямую зависит от типа светодиода, силы подаваемого на него тока, охлаждения кристалла (чипа) светодиода, состава и качества кристалла, компоновки элементов и сборки в целом. Именно поэтому срок службы у осветительных светодиодов короче, чем у маломощных индикаторных. В бытовом смысле, старение светодиода связано в большей степени со снижением его яркости и в меньшей - с изменением цвета видимого излучения. Сам процесс старения начинает быть заметным по истечение нескольких десятков тысяч часов и происходит достаточно медленно, т.е. резкого угасания светодиода не происходит.

Однако, все вышесказанное относится исключительно к качественным продуктам от производителей с именами мировой величины. Проблема в том, что большинство российских светодиодных ламп построено на ультра-дешевых китайских светодиодах и других комплектующих, что сказывается на потребительских свойствах продуктов. Чаще всего это проявляется в том, что указанные на упаковке характеристики мощности, светового потока и срока службы очень сильно завышены. Именно по этой причине мы рекомендуем покупать лампы известных брендов.

Наибольшему старению подвержены как раз белые светодиоды, применяемые в освещении. Как мы уже писали ранее, светодиодов с белым светом пока не изобрели и белый свет получается за счет наложения структуры кристаллов, на которую нанесен люминофор (специальный состав). При этом люминофор ухудшает тепловые характеристики светодиода и срок его службы сокращается. Тем не менее, на сегодняшний день, светодиодные лампы по заявлениям ведущих производителей будут работать без ухудшения своих характеристик от 30 до 50 тысяч часов, что при их непрерывной работе составляет минимум 3,5 года. Если учесть, что по статистике лампа включена не более 3-х часов в сутки, то этот срок увеличивается минимум до 30 лет! Такие цифры впечатляют!

Сфера применения светодиодов. Перспективы развития.

Сферу применения светодиодов в качестве источников света можно описать одним словом - повсеместно: в уличном, промышленном, автотранспортном и бытовом освещении. При подготовке этой статьи мы планировали перечислить сферы применения, но начав составления перечня, поняли, что в этом нет смысла, так как придется перечислять все. Потом мы попробовали идти от обратного - где сейчас пока еще не применяют светодиоды в качестве источников света и пришли к выводу, что примеров этому нет. Все крупные Компании переводят освещение своих производственных и офисных помещений на светодиодное. Те, кто пока не делает - планируют это сделать в самое ближайшее время и ждут еще большего снижения цен. Основных причин такого массового перехода две: экономический эффект и безвредность для человека и экологии планеты в целом.

По мнению большинства специалистов отрасли, стоимость светодиодных ламп, как бытовых, так и специальных будет снижаться и весьма сильно. По разным оценкам, от 10 до 20% в год в течение последующих нескольких лет. Ежегодно, световой поток самого производительного светодиода каждого из мировых брэндов возрастает на 20-30%.

Светодиодная лампа абсолютно безопасна для использования в жилых и рабочих помещениях. В отличие от ламп накаливания и люминесцентных ("энергосберегающих") ламп, она не содержит стекло (за редким исключением) и опасные вещества, такие как ртуть и свинец. Лампа не наносит вреда экологии и не требует специальной утилизации. В наше время это особенно важно: экологические требования всех развитых стран постоянно меняются в сторону уменьшения вреда здоровью людей и экосистеме планеты в целом. При этом всячески стимулируется развитие технологий энергосбережения. В подавляющем большинстве стран Евросоюза и в США продажа ламп накаливания уже запрещена, а продажи люминесцентных ламп стремительно снижаются. На этом фоне "светлое" будущее систем освещения на основе светодиодов видится весьма отчетливо.

Лампы накаливания и галогенные лампы уходят в прошлое. Объемы производства падают в разы год от года. Люминесцентные (энергосберегающие) лампы также по всем параметрам проигрывают светодиодным и их объем производства также снижается. Причины победного шествия светодиодных технологий настолько очевидны, что не возникает ни малейшего сомнения, что другие типы ламп скоро просто вымрут или останутся в узких сегментах рынка.

svetlix.ru

Светодиодный свет прошлое и будущее

28.05.12

Светодиодная лампа освещения

Нравиться нам или нет, но светодиодное освещение завоевывает все большую популярность. Светодиодные лампы становятся все более яркими, а цены более низкими. Еще в прошлом году не было бытовых светодиодных ламп формата A19 по цене менее 20 долларов. И эта цена сильно влияла на качество. А в текущем году некоторые светодиодные лампы с приличным качеством можно приобрести по цене вдвое дешевле.

По части эффективности светодиодные лампы почти догнали уровень люминесцентных, – 50 – 60 лм/Вт. И в отличии от люминесцентных, светодиодные технологии продолжают совершенствоваться, а первые не показывают никакого движения вперед.

Показатели светодиодной лампы производства LG мощностью 7,5 Вт – излучение светового потока в 485 лм, что соответствует отдаче 65 лм/Вт. Такой же поток излучает лампа накаливания мощностью 40 Вт, эффективность которой всего 12 лм/Вт, или в пять раз меньше.

Установленные вертикально в обычную настольную лампу, светодиодные лампочки, в том числе и упомянутая LG, максимум излучения направляет вверх, что связано с расположением светодиодных излучателей внутри лампочки. Для смягчения этой проблемы колбы Philips используют три светодиодные панели расположенные вертикально. Тем не менее, выше уровня плеч лампа освещает равномерно и не излучает тепла в освещаемую область.

Привычная нам конструкция настольной лампы и светодиодная лампа для замены

На рисунке выше показана привычная всем нам конструкция настольной лампы, которая была разработана для использования классической лампочки накаливания, излучающей свет равномерно во все стороны. В шпинделе этого светильника скрывается электрический шнур для подачи питания на лампочку, абажур играет роль диффузора. Для отвода обильно выделяющегося тепла, верхнее и нижнее пространство абажура должно быть открытым. Такая конструкция светильника, кроме всего прочего, удобна еще и для быстрой замены лампочек с ограниченным сроком службы.

В свое время керосиновые лампы были заменены на лампы вышеописанной конструкции, а последние, похоже, ждет очередная модернизация для использования, учитывая особенности светодиодных лампочек.

Светодиодная лампа, заменяющая лампу накаливания имеет сложную конструкцию

Поскольку срок службы светодиодных (или LED) лампочек измеряется десятилетиями, можно сказать, что отпадает необходимость вносить в конструкцию узлы и приспособления для замены ламп, усложняющие конструкцию светильника. Кроме того, светодиодные излучатели света сами по себе компактны и нет необходимости встраивать их в классические габариты лампы накаливания. Поэтому все чаще для современного освещения используют так называемые светодиодные ленты – экологичные, экономичные современные решения.

Однако у людей в домах существует огромное количество традиционных светильников, и поэтому светодиодные лампочки в классическом корпусе так же будут востребованы еще продолжительное время. По прогнозам аналитиков, объем рынка светодиодных лампочек для замены традиционных будет увеличиваться с $2,2 млрд. в 2011 году до $3,7 млрд. в 2016 году. Скорее всего LED лампы будут приняты потребителями с нетерпением, поскольку они обеспечивают куда более приятное освещение, чем люминесцентные. Кроме того, светодиодные лампы не содержат ртути и служат значительно дольше. Еще одна особенность – они зажигаются мгновенно, им не нужно время на разогрев газа, как у люминесцентных.

Цоколь и схема питания светодиодной лампы

Современные технологии используют сложные конструкции. Светодиодные лампы не исключение, они тоже имеют сложную электронную начинку. Хотя сам по себе светодиод – это обычный полупроводниковый элемент с низким уровнем питающего напряжения (около 3 вольт). А включаются LED лампы в сеть переменного тока с напряжением 110 или 220 вольт (в зависимости от стандартов страны и особенностей местного энергоснабжения).

Для преобразования высокого напряжения 220 вольт в необходимые 3 – 5 вольт, внутри цоколя светодиодной лампы (как и внутри люминесцентной), находится небольшая плата с элементами электрической схемы, которая поддерживает необходимые питающие напряжения. В дешевых светодиодных лампах напряжение питания не регулируется. В более дорогих моделях есть возможность изменения питающего напряжения для регулировки яркости светового потока.

Электрическая схема, поддерживающая необходимое питающее напряжение

Современные светодиоды имеют небольшие размеры и высокие светоизлучающие характеристики. Например, светодиодная лампа фирмы LG использует 32 светодиодных чипа, каждый из которых имеет размеры 0,5х0,5 мм. Эти мелкие светодиоды сгруппированы в двух квадратных излучателях, на каждом из которых находится по 16 полупроводниковых приборов. Эти излучатели накрыты куполом, который затонирован желтым флуоресцентным веществом, необходимым для преобразования синего света диодов на основе нитрида галлия в белый свет.

Флуоресцентное покрытие светоизлучающей поверхности светодиодного излучателя состоит из иттрий-алюминиевого состава с добавками бария, стронция и силиката кальция. Для того, чтобы получить разные оттенки света лампочки, могут применяться и другие материалы.

Квадратные излучатели с тонированным желтым флуоресцентным веществом

Каждая светодиодная матрица очень мала, и ей требуется устойчивая подложка. На сапфировой подложке толщиной 0,1 мм максимальная толщина слоя нитрида галлия составляет всего лишь 7 мкм, из которых 6 мкм практически не используются. При этом размеры области непосредственно излучающей свет на порядок ниже и измеряется нанометрами. Она расположена примерно в 100 нм от верхнего края поверхности. В процессе работы сапфировая подложка обеспечивает механическую прочность светодиода и отводит лишнее тепло.

Вид светодиодной матрицы через электронный микроскоп

Светодиодные лампы нижнего ценового диапазона преобразуют синий цвет диодов из нитрида галлия в приятный свет цветовой температурой 3000К, что очень близко к видимому диапазону солнечного света. Однако в этом свечении отсутствует инфракрасное излучение.

Некоторые производители дополнительно к синим светодиодам устанавливают красные. Это обогащает спектр излучения, но усложняет схему управления, так как она должна управлять в таком случае не одной, а двумя группами разных светодиодов с разными значениями рабочего напряжения.

Всякое усложнение любой конструкции не желательно, так как увеличивается вероятность выхода из строя какого либо элемента и потеря работоспособности. Но с другой стороны, одновременно с введением дополнительных диодов увеличивается энергетическая эффективность лампочки, чем обеспечивается большее количество люменов на ватт.