Из чего состоят светодиодные лампы: Устройство светодиодной лампы: принцип действия, конструкционные особенности

Устройство светодиодной лампы: принцип действия, конструкционные особенности

Освещение играет важную роль в жизни человека. Оно бывает основным, акцентным, декоративным. Для создания подсветки используются различные источники света. Самыми современными, надежными и качественными приборами являются светодиодные лампы. Они имеют множество преимуществ перед классическими источниками света. Однако устройство светодиодной лампочки сложнее.

Содержание

1. Принцип работы
2. Преимущества светодиодных ламп
3. Устройство светодиодных источников
4. Брендовая продукция
5. Низкокачественные изделия
6. Филаментные приборы
7. Способы сборки
8. Рекомендации по проверке лампы при покупке

Принцип работы

Основа светодиода – полупроводниковый кристалл, состоящий из двух материалов разной проводимости.

Светодиодные лампы

Принцип работы светодиодной лампы заключается в следующем: при подаче электрического тока происходит переход частиц из одного полупроводника в другой, сопровождающийся созданием частицы света – фотона.  Оба полупроводника способы пропускать ток только в одном направлении, поэтому при подключении важно соблюдать полярность. Во время подачи тока протекают и другие процессы. Часть энергии тратится на выделение тепла.

Светодиоды изготавливаются из разных материалов, поэтому их спектр, интенсивность потока, яркость также отличаются. В настоящее время светоизлучающие диоды охватывают практически весь диапазон излучения.

Принцип работы Led лампы

Светодиоды применяются в самых разных сферах: для создания освещения в доме, на производстве, в административных помещениях. С их помощью делается рекламная, художественная и архитектурная подсветка. Светодиоды можно встретить в фонарях для уличного освещения.

Преимущества светодиодных ламп

Современные источники света должны быть экономичными, эффективными и безопасными. Светодиоды полностью подходят под эти характеристики. Для работы светоизлучающего диода требуется небольшое количество энергии, при этом они выдают яркое освещение с минимальным выделением тепла. Светодиодные источники света обладают пониженной чувствительностью к скачкам в сети и имеют большое количество циклов включения и выключения. При подаче напряжения они загораются сразу, не нужно время для разогрева. Светодиоды для ламп освещения выгодно отличаются от других источников света своим долгим сроком службы – до 50000 часов.

Безопасность светодиодов заключается в отсутствии в них вредных компонентов. В колбе отсутствуют пары ртути и смесь инертных газов, поэтому они не требуют особых условий утилизации. Также светодиоды выполняются в прочном качественном корпусе. Устройства имеют низкий коэффициент пульсаций, поэтому они безопасны для человеческого здоровья.

В продаже можно найти широкий ассортимент светодиодных ламп. Они отличаются своими характеристиками, размерами, цветовой температурой, конструктивными особенностями. Светодиодные лампы выполняются разной формы – свеча, цилиндр, трубка и другие.

Недостаток, ограничивающий широкое распространение светодиодных приборов – высокая стоимость.

Устройство светодиодных источников

Конструкция светодиодной лампы

Общая конструкция ламп идентична, могут быть небольшие отличия. Они сложнее с технической точки зрения, чем лампы накаливания. Чтобы узнать, из чего состоит лампочка, ее нужно разобрать, в то время как в классическом источнике света с нитью накала просмотреть внутреннюю часть можно через стеклянную колбу.

Из чего состоит светодиодный светильник:

• Led. В лампе устанавливается один или несколько светодиодов. Они отличаются по мощности, цвету свечения, размерам. Количество диодов в матрице может быть различным, вычисляется на производстве для обеспечения оптимального уровня света. Диоды припаиваются к алюминиевой или текстолитовой плате разных размеров и форм. Группы соединяются друг с другом последовательно.
• Драйвер. Используется для преобразования сетевого напряжения в необходимую для работы светодиодов величину. Схемы драйверов бывают разными, чаще всего применяются трансформаторные. По конструкции выделяют открытые и закрытые, которые устанавливаются прямо в корпус лампочки. В дешевых китайских изделиях часто ставятся некачественные драйверы, которые неэффективны и могут навредить здоровью.
• Цоколь. Светодиодные лампочки пришли на замену лампам накаливания, поэтому устанавливаться должны аналогичным образом. Изготавливаются приборы со стандартными цоколями Е27 и Е14.
• Корпус. Колба изготавливается из пластика или стекла. Полная герметичность не требуется, так как в составе нет вредных паров ртути и газов.
• Радиатор. Так как во время работы выделяется некоторое количество тепла, его нужно отвести, чтобы не было перегрева. Алюминиевая плата понижает негативное влияние температуры, но этого может быть недостаточно. Поэтому дорогие качественные лампочки дополнительно оснащаются радиаторами.

Ассортимент изделий с цоколем Е14 и Е27 можно разделить на три категории — брендовые, низкокачественные и филаментные.

Брендовая продукция

Брендовая Led-лампа

Устройство светодиодного светильника, изготовленного известной компанией, обязательно включает в себя:

• Рассеиватель в форме полусферы. Может изготавливаться из пластика или стекла.
• Алюминиевая печатная плата на теплопроводящей пасте.
• Набор чипов.
• Драйвер. Состоит из импульсного трансформатора, микросхем, полярных конденсаторов, планарных элементов. Также является соединителем цоколя и радиатора.
• Основание цоколя из полиэтилентерефталата.
• Цоколь с резьбой необходимого диаметра, выполненный из латуни с никелевым покрытием.

В качественном приборе обязательно есть радиатор. Он объемный и окрашивается белым полимером. Увеличивает вес и габариты лампочки, но является обязательным элементом для стабильной работы.

Низкокачественные изделия

Разобранная китайская светодиодная лампа

Приборы неизвестного производства обычно имеют низкую стоимость. Это связано с использованием некачественных материалов и отсутствием важных деталей – радиатора и драйвера. Вместо драйвера применяется обычный блок питания, размещенный рядом со светодиодами. Роль радиатора выполняет корпус, в котором проделывают отверстия. Такой способ малоэффективен, поэтому дешевые лампочки быстро выходят из строя.

Плата крепится к корпусу при помощи специальной защелки. Цоколь и плата соединяются пайкой. Такое соединение не может обеспечить высокую надежность и продолжительную работу светодиодов.

Филаментные приборы

Светодиодная филаментная лампа

Внешне филаментная лампочка похожа на лампу накаливания. Ее важное отличительное свойство – не требуется дополнительный отвод тепла. Такая светодиодная лампочка состоит из филамента и колбы.

Работает на основе светодиодных нитей. Их количество выбирается в зависимости от мощности лампы. Светодиоды размещены на тонком стеклянном стержне — эта конструкция и называется филаментом. По всей длине нанесен люминофор, поэтому лампа желтая. Отвод тепла производится через колбу, внутри которой находится смесь газов.

К недостаткам филаментной лампы можно отнести высокий коэффициент пульсаций. Частое моргание негативно влияет на зрение и психику человека, поэтому ведутся работы по модернизации конструкции лампы. Драйвер высокого качества должен устанавливаться в пластиковую вставку в виде кольца между колбой и цоколем.

Способы сборки

Светодиодные лампы можно разделить на несколько категорий по способу сборки:

Самой распространенной технологией является COB.

Рекомендации по проверке лампы при покупке

Радиаторы светодиодных ламп

Покупая осветительное изделие, его следует визуально осмотреть в магазине. Корпус должен быть без царапин и вмятин. Нужно убедиться в наличии радиатора. Он может быть монолитным или наборного типа. Размеры зависят от мощности лампы – чем она выше, тем крупнее радиатор.

Также проверяется цоколь. Он должен быть без механических дефектов и люфтов. По возможности нужно проверить работоспособность лампы путем подключения к электросети. На свет нужно посмотреть через камеру телефона, чтобы убедиться в отсутствии пульсаций. Если заметны мигания, лампа некачественная, покупать ее не рекомендуется.

Прежде чем сделать выбор, стоит внимательно изучить технические характеристики: на сколько вольт светодиоды в лампе, цветовую температуру, коэффициент пульсаций.

Светодиодная лампа: устройство, принцип работы, применение

Светодиодные лампочки пользуются все большей популярностью у покупателей, что объясняется рядом достоинств этих источников света. В отличие от классических ламп накаливания и ламп дневного света их энергопотребление существенно ниже, да и рабочий ресурс заметно больше. При равной потребляемой мощности LED-лампочки обеспечивают лучшую освещенность комнат, чем те же люминесцентные аналоги. Все это вынуждает подробно ознакомиться с тем, что такое светодиодная лампа, какой у нее принцип работы и конструкция. Итак, обо всем по порядку.

• Устройство LED-лампы
• Принцип действия
• Различия по типу питания
• Область применения
• Виды ламп и оценка их качества

Устройство LED-лампы

Пользователям, желающим ознакомиться с тем, что это такое, придется разобраться с конструкцией и принципом работы светодиодной лампочки. Прежде всего, классический LED светильник представляет собой сборное устройство, состоящее из следующих основных узлов (фото ниже):

• Нескольких светодиодных излучателей, размещенных на теплоотводящей алюминиевой подложке (радиаторе).
• Матового куполообразного рассеивателя, конструкция которого обеспечивает равномерность распределения светового потока.
• Электронного преобразователя (драйвера), снабжающего LED светодиоды питанием нужного качества.
• Стандартного цоколя (E14, E 27, E 40 и других типов).

Важно! В простейших моделях лампочек от китайского производителя может устанавливаться один мощный светодиод.

При рассмотрении различных вариантов исполнения светодиодных лампочек важно научиться различать их по величине питающего напряжения.

Принцип действия

Принцип работы лампочки на светодиодах представляется как ряд преобразований, обеспечивающих свечение входящих в ее состав излучателей. При подаче питающего напряжения на цоколь сначала оно поступает на драйвер, назначение которого как раз и состоит в приведении высокого напряжения к приемлемому для LED ламп виду.

Чтобы кратко описать этот способ энергообеспечения, достаточно обратиться к следующей схеме:

Если выражаться простыми словами – ее работа может быть представлена так:

1. Сначала переменное напряжение подается на диодный мост, где частично выпрямляется.
2. Следующая за ним электролитическая емкость предназначена для сглаживания пульсаций.
3. После этого полностью выпрямленное напряжение подается на контроллер, управляющий работой LED лампы.
4. С электронного модуля оно через развязывающий импульсный трансформатор поступает непосредственно на светодиоды.

Важно! При ответе на нередко задаваемый вопрос: для чего нужна такая развязка, ответим – ее наличие частично снижает угрозу поражения высоким напряжением при работе с цоколем лампы.

Принцип действия LED лампочки на 12 Вольт намного проще, поскольку для преобразования напряжения потребуется типовой блок питания и ничего больше. А это, в конечном счете, снижает стоимость всего изделия в целом.

Различия по типу питания

В соответствие с этим параметром известные образцы LED ламп подразделяются на следующие модификации:

• со светодиодами, рассчитанными на 220 Вольт.
• работающие от пониженного и выпрямленного напряжения 12 Вольт.

Первые в этом списке источники света работают в типовых электросетях и включаются подобно обычным лампам накаливания.

Светодиодные лампы, рассчитанные на 12 Вольт постоянного тока, благодаря низкому напряжению и широкому выбору цоколей, относятся к универсальным изделиям.

Для работы таких ламп потребуется специальный блок питания, понижающий переменное сетевое напряжение до постоянной величины 12 Вольт.

Область применения

При рассмотрении вопроса о том, где применяются светодиодные лампы, потребуется отдельный подход к различным образцам. Изделия, включаемые непосредственно в сеть 220 Вольт, эксплуатируются как обычные лампы (люминесцентные или накаливания) с соответствующим цоколем. В отличие от них низковольтные светодиодные осветители используются в самых различных целях, начиная от точечного освещения при обустройстве натяжных потолков и заканчивая организацией наружной и внутренней подсветки. Отдельные образцы позиционируются как автомобильные лампочки, устанавливаемые в большинстве моделей современного автотранспорта.

Важно! Сравнительно низкое по величие напряжение питания обеспечивает светодиодным лампам высокую электрическую и пожарную безопасность (исключает удар током и возгорание).

Указанные достоинства позволяют расширить область применения LED лампочек и устанавливать низковольтные модели в следующих ситуациях:

1. В помещениях повышенной влажности (например, при обустройстве светодиодной подсветки зеркала в ванной).
2. В условиях высокой пожарной и взрывоопасности.
3. При обустройстве подсветок различного вида.
4. В складах и подвальных помещениях.
5. На улице под открытым небом.

В последнем случае такие лампы могут эксплуатироваться без специальных мер защиты и использования проводки с повышенными требованиями к надежности изоляции.

Обратите внимание: Универсальность светодиодных ламп подчеркивается тем, что в качестве блока питания в них нередко используется модуль от ленточных светодиодных подсветок.

Однако для надежности эксплуатации низковольтных ламп лучше всего воспользоваться специализированным блоком питания 12 Вольт, рассчитанным на работу со светодиодами.

Виды ламп и оценка их качества

С технической точки зрения все рассмотренные светодиодные лампы различаются по следующим показателям:

• Вид питания (220 или 12 Вольт).
• Тип цоколя.
• Количества светодиодов.
• Мощность освещения (световой поток).
• Форма корпуса.

По конструктивным особенностям, влияющим на надежность данного образца и его стоимость, LED лампочки подразделяются на фирменные изделия и на дешевые китайские образцы. Последние из них имеют более простое устройство и не отличаются высокой надежностью.

Конструктивные отличия брендовых изделий от китайского ширпотреба проявляется в таких деталях как наличие «мощного» теплового отвода и качественно оформленные рассеиватель и цоколь.

 

Любая лампочка на светодиодах, представленная на рынке, рассматривается пользователем двояко: со стороны ее надежности (качества) и с точки зрения издержек на покупку. При таком подходе к приобретению осветителей выбор остается за самим покупателем. В заключение отметим, что светодиоды позволяют на практике реализовать принцип экономии электроэнергии в бытовых условиях. Благодаря особенностям их устройства и функционирования удается сберечь часть средств, расходуемых на осветительные нужды.

Теперь вы знаете, что такое светодиодная лампа, как она устроена и как работает. Надеемся, предоставленная информация была для вас понятной и полезной!

Материалы по теме:

• Как выбрать светодиодные лампы для дома
• Как понизить напряжение в сети
• Как экономить на освещении

Из каких материалов состоит светодиодная лампа?

Всякий раз, когда я обсуждаю плюсы и минусы светодиодов, я часто затрагиваю различные компоненты внутри и их назначение.

Потому что каждый компонент светодиодного светильника играет свою роль, делая его энергоэффективным, долговечным и безопасным. Все они выполняют важную работу по превращению светодиодных технологий в будущее домашнего освещения.

И хотя я написал много руководств о преимуществах светодиодного освещения по сравнению с более старыми технологиями, я не делал полного разбора деталей, используемых в светодиодах.

Итак, давайте сделаем это сейчас.

Наряду со светодиодным чипом, который генерирует свет, светодиоды состоят из крышки колбы, которая действует как линза; радиатор для отвода тепла от диодов; схема с драйвером для управления током; корпус для защиты цепи; и основание для подключения лампы к светильникам.

В этой статье давайте более подробно рассмотрим:

• Компоненты, используемые в светодиодах
• Различаются ли компоненты RGB-диодов
• Из чего сделаны колпаки для светодиодных ламп

Какие компоненты используются в светодиодах?

Светодиодные лампы не очень сложны, но они умны и предлагают много преимуществ по сравнению с более старыми технологиями, такими как лампы накаливания.

Начнем с самого светодиода. Это часть лампы, которая генерирует свет, и она состоит из полупроводников, излучающих свет при прохождении тока.

Лампа может иметь один или несколько диодов, в зависимости от конструкции, но все они будут выполнять одну и ту же работу по излучению света при питании от тока.

Ток должен оставаться постоянным. Слишком большая мощность и диод будет поврежден.

Слишком мало, и свет не будет работать правильно, возможно мигание, что может сильно раздражать.

Это причина, по которой лампы имеют цепь с компонентом, называемым светодиодным драйвером.

Этот драйвер светодиодов состоит из конденсаторов для регулирования потока электричества.

Они преобразуют переменный ток в постоянный ток с более низким напряжением, который требуется диоду, обеспечивая стабильное питание, которое не приведет к перегрузке лампы.

Материнская плата не только выполняет работу драйвера — она также сообщает лампочке, когда включаться и выключаться, и, если ваша лампочка подключена к диммеру, она регулирует яркость диодов.

Эта цепь защищена корпусом. Это средняя часть лампы, между цоколем и крышкой лампы.

Этот корпус обычно имеет алюминиевое покрытие, а металлическая пластина служит радиатором. Это жизненно важная часть, потому что она помогает отводить тепло от диода.

Без хорошего радиатора ваши диоды сгорят намного быстрее.

Ток проходит в лампочку через цоколь. Светодиодные лампы имеют широкий выбор цоколей для разных светильников, так что это просто случай, когда вы можете найти то, что вам нужно.

Обычно они изготавливаются из алюминия, так как это легкий и проводящий материал.

Наконец, у вас есть крышка лампы, которая действует как линза.

Он поглощает свет от диодов, а затем излучает его в равной степени, поэтому ваша лампочка выглядит гораздо большим светом, чем просто горящая пара маленьких диодов.

Диоды RGB имеют разные компоненты?

Огни, меняющие цвет, немного отличаются, потому что вам нужны определенные полупроводники для генерации цветного света.

Эти лампочки могут создавать около 16 миллионов цветовых оттенков, но они делают это всего лишь с помощью нескольких компонентов, смешивая свет, как если бы вы рисовали, чтобы создать выбранный оттенок.

Вы, вероятно, встречали аббревиатуру RGB, которая означает «красный, зеленый, синий», и их сочетание даст вам любой желаемый цвет.

Таким образом, RGB-диоды имеют разные компоненты, поскольку полупроводники изготавливаются из разных материалов для получения этих цветов.

Когда через них пропускают ток разной силы, вы получаете нужный оттенок.

Алюминий Фосфид индия галлия (AlGaAs) создает красный, оранжевый и желтый цвета высокой яркости.

Фосфид галлия (GaP), как правило, является вашим «G» RGB — он создает желтые и зеленые оттенки.

Нитрид индия-галлия (InGaN) используется для создания некоторых зеленых, но в основном синих и ультрафиолетовых цветов.

В некоторых светодиодах арсенид алюминия-галлия также используется для красного и инфракрасного цветов.

Из чего сделана крышка светодиодной лампы?

Крышка светодиодной лампы делает гораздо больше, чем барьер для защиты хрупких компонентов внутри. Тем не менее, это одна важная роль, которую он играет.

Во-первых, давайте разберемся с материалом. Со многими светодиодами крышка будет из прочного пластика.

Однако, если вы покупаете прозрачную светодиодную лампу, она все же может быть сделана из стекла — прозрачные светодиоды очень стильны, и стеклянная отделка играет определенную роль.

Другие используют сверхпрочную эпоксидную смолу. Однако, как правило, материал гораздо менее подвержен разрушению, чем старые лампы.

Из любого материала крышка может быть прозрачной или матовой. При матировании крышка также действует как диффузор.

Это означает, что он преломляет свет, генерируемый диодами, в разных направлениях, поэтому вместо маленькой точки или нескольких точек света внутри крышки вы получаете один последовательный равномерный свет.

И последнее, на что стоит обратить внимание, это цвет обложки. Обычно это простой белый цвет, но крышки светодиодных ламп могут быть окрашены в другой оттенок.

Это не так часто встречается в большинстве лампочек для дома, но светодиоды имеют множество применений.

Да, вы можете добиться того же эффекта с помощью диодов RGB внутри белой крышки, но это означает дополнительную плату за освещение RGB и необходимость каждый раз устанавливать нужный цвет.

Если для лампы требуется одноцветность, дешевле и проще использовать цветную крышку с простым белым диодом внутри.

Вы даже можете сами покрасить крышку лампы.

Заключительные слова

Это полное описание компонентов светодиодной лампы, материалов, из которых они сделаны, и того, почему все они важны.

Вы всегда должны покупать светодиодные лампы у известных брендов, потому что очень легко сократить расходы на некоторые из этих внутренних компонентов.

Недорогие драйверы светодиодов неэффективны при регулировании тока, поэтому диоды могут быстрее сгореть. В то же время дешевые радиаторы не отводят достаточно тепла.

По возможности не покупайте в Китае, так как часто производство там не регулируется, и хотя цены очень привлекательны, вы можете не получить безопасную лампочку для использования.

Небольшая доплата за лампу, изготовленную из высококачественных компонентов, гарантирует, что вы сможете пользоваться всеми преимуществами долговечности светодиодов.

Ищете светодиодную лампу, но не знаете, какой тип вам нужен?

Воспользуйтесь моим бесплатным выбором лампочек и выберите нужную лампочку за несколько кликов.

ИСПОЛЬЗУЙТЕ СБОРНИК ЛАМП

Как производятся светодиоды? | Sitler’s LED Supplies

Типы и разновидности светодиодов растут с каждым днем, но сегодня мы возвращаемся к основам. Сегодня мы собрались здесь, чтобы ответить на вечный вопрос: «Как производятся светодиоды?» Мы кратко расскажем вам об основных различиях между светодиодными и традиционными источниками света, о том, какие материалы используются для создания светоизлучающих диодов, как эти материалы разработаны и, наконец, как они соединяются вместе для создания наиболее энергоэффективного свет на рынке!

Исходная информация: светодиоды в сравнении с традиционными светильниками

Светодиодное освещение, лампы накаливания и люминесцентные лампы не только имеют разную конструкцию, но и излучают свет по-разному. Традиционное освещение создает свет, присоединяя провода к источнику энергии. Когда провода нагреваются, они излучают свет. Светодиоды создают свет за счет электронного возбуждения, а не тепла. Вот почему светодиоды потребляют меньше энергии и излучают меньше тепла, поскольку тепло не является основным компонентом при создании света.

Материалы для светодиодов

LED означает светоизлучающий диод. Поэтому светодиодные фонари состоят из маленьких диодов. Каждый диод создан из полупроводникового материала. Один из слоев полупроводникового материала будет иметь избыток электронов, один слой будет обеднен электронами. Эта разница в электронных уровнях позволяет электронам перемещаться из одного слоя в другой, создавая свет посредством упомянутого выше электронного возбуждения.

Чтобы разобрать его немного дальше, сам полупроводниковый материал состоит из кристаллического материала и нуждается в примесях, чтобы проводить электричество. Однако эти примеси добавляются в полупроводниковый материал позже в процессе производства.

Однако не следует путать эти примеси с несовершенством полупроводникового материала. Они не уменьшают значение диода, они увеличивают его! Добавление этих примесей в полупроводник называется легированием, и это важный материал, используемый при изготовлении светодиодов. Наиболее распространенными добавляемыми примесями являются цинк и азот.

Наконец, для питания диодов необходимо добавить электрические провода. Соединения золота и серебра часто используются в светодиодных проводах, так как они хорошо переносят пайку и хорошо нагреваются. Наконец, диоды заключены в прозрачный пластик, а не в стекло, как традиционные лампы, что делает их прочными и долговечными.

Светодиодный дизайн

При проектировании светодиодных светильников допускается немного больше творчества. В зависимости от области применения света цветовая температура, яркость и эффективность определяются до начала производства. Эти атрибуты определяются на основе размера диода, используемого полупроводникового материала, типов добавленных примесей и толщины слоев диода.

Производство: как изготавливают светодиоды

Производство светодиодов — дело тонкое и сложное, но мы постараемся подвести итог. В первую очередь необходимо изготовить полупроводниковый материал. Это называется полупроводниковая пластина. Полупроводниковый материал «выращивается» в камере с высокой температурой и высоким давлением. Такие элементы, как галлий, мышьяк и/или люминофор, очищаются и смешиваются вместе в камере, которая затем сжижается в концентрированный раствор. После того, как элементы смешаны, в раствор помещают стержень и медленно вытягивают. Раствор кристаллизуется на конце стержня, когда его вытягивают, создавая длинный цилиндрический кристаллический слиток.

Затем этот материал нарезается на полупроводниковые пластины и шлифуется, как если бы вы шлифовали стол, до тех пор, пока поверхность не станет гладкой. Затем его погружают в раствор различных растворителей для тщательной очистки, чтобы избавиться от грязи, пыли или органических материалов.