Звоните нам с 9 до 18 в рабочие дни →

Заказать звонок

+38 066 994 50 00 или же вы можете →

Особенности эксплуатации светодиодного освещения

В статье уделяется внимание вопросу устройства светодиодов и приборов на их базе. Рассматриваются конструкция, принцип действия и особенности применения их в условиях стандартных параметров сети.

Уровень потребления электроэнергии обществом растет из года в год стремительными темпами. Этому способствуют изменившийся стиль жизни человека, большое количество бытовой техники и гаджетов и зависимых от сети. Но основным источником или производителем электричества являются атомные и тепловые станции, где оно является результатом превращения внутренней энергии ископаемого топлива (ТВЭЛов, газа, мазута, каменного угля и т. д.). Оно не безгранично, то есть цены на конечный продукт будут постоянно расти. Это значит, нужно искать альтернативные источники энергии (они есть, но для массового применения еще довольно дорогие), либо более эффективные технологии ее использования. В этом смысле особенности светодиодного освещения позволяют ему уверенно прибавлять в популярности. Далее мы постараемся разобраться в особенностях устройства и эксплуатации осветительных приборов на базе излучающих полупроводников.

Что такое светодиод?

На протяжении всей своей истории человечество активно боролось с тьмой, не столько в религиозном, сколько в буквальном, практическом смысле. Различные эксперименты с использованием открытого огня продолжались вплоть до второй половины XIX века, когда Томас Эдисон создал работающий прототип лампы накаливания. Ставший впоследствии одним из наиболее массовых осветительных приборов, он генерирует излучение видимого диапазона вследствие нагрева электрическим током металлической нити. Ее температура достигает 2000-2500°С, поэтому в качестве материала используется вольфрам.

Все бы хорошо, да только долговечность таких источников света даже при современных технологиях желает лучшего. А если к этому добавить низкий КПД вследствие большого потребления электроэнергии, то поиск альтернативы выглядит более чем обоснованным. Более эффективными и перспективными в этом плане оказались приборы на базе полупроводниковых излучающих диодов. Впервые они увидели мир в начале 60-ых годов ХХ века, а авторство принадлежит американскому ученому Нику Холоньяку.

Маленький светодиод сам является оптическим прибором, несмотря на то, что на его базе создаются более привычные для восприятия лампы и светильники. Видимое излучение в нем является результатом электронно-дырочного или p-n-перехода. Этот термин в буквальном смысле означает зону контакта двух полупроводниковых материалов с разными типами проводимости (наличием определенного количества позитивно или негативно заряженных свободных частиц). Если на такой поликристалл подать ток в прямом направлении, то начнется рекомбинация (обмен) зарядами через зону перехода, который сопровождается выделением оптического излучения.

Как уже было сказано выше, даже внешне небольшой светодиод является прибором, то есть состоит из отдельных, пускай и миниатюрных узлов:

  • Кристалл. Маленький полупроводниковый элемент, в котором в процессе производства формируются с разными проводящими свойствами и контакты. Длина стороны такого кристалла варьируется в пределах 1 мм. Кстати, в профессиональной среде даже используется специальная единица измерения «mil», которая равна 0,0254 мм. То есть, если в технических характеристиках светодиода есть запись «45×45 mil», это значит, что размеры его излучающего кристалла равны 1,143×1,143 мм;
  • Основа (корпус). Металлическая форма, часто с конусообразной отражающей (направляющей) посадочной поверхностью. Используется для размещения кристалла, соединения его контактов с выводами анода и катода, а также, что важнее всего, эффективной теплоотдачи. В отличие от лампы накаливания здесь тепло является не причиной излучения, а его следствием (результатом трансформации энергии). Более того, чем выше температура кристалла, тем ниже его оптические характеристики и долговечность. Поэтому основу изготавливаются из меди или алюминия – материалов с высокой теплопроводностью;
  • Линза. Оптический элемент, который преломляет, рассеивает или формирует направленный пучок света. Учитывая маленькие размеры чипа не изготавливается, как самостоятельный узел – формируется путем заливки силикона или прочих светопропускающих полимерных материалов.

Светильник и лампа

Использование светодиодного освещения не предусматривает применения с этой целью излучающего кристалла, как самостоятельного элемента (хоть он и является оптическим прибором). Во-первых, его нужно как-то подключить к сети: не какой-то миниатюрной, а вполне реальной, со стандартными параметрами работы и протоколами соединения. Во-вторых, базовая линза светодиода дает довольно узкий поток света, недостаточный для охвата определенной площади/объема пространства. Для этого необходимо соединить в единую цепь несколько полупроводниковых приборов, к тому же, использовать дополнительные оптические элементы (линзы, рассеиватели, отражатели).

Адаптация происходит путем создания специфических ламп и светильников. И первый, и второй вариант в качестве источника излучения используют печатную плату (или их комплект), на которой размещают необходимое количество светодиодов. В обоих случаях в конструкции используют следующие элементы:

  • Монтажный узел платы. Алюминиевый или медный сердечник, на котором располагается плата со светодиодами. Обеспечивает хороший отвод тепла во время работы прибора;
  • Радиатор. Внешняя декоративная оболочка, имеющая с внутренней стороны контакт с сердечником или платой. Часто имеет оребрение, которое способствует интенсификации охлаждения прибора (увеличивается площадь теплоотдачи);
  • Драйвер. Узел, который отвечает за стабилизацию работы прибора, защиту от перенапряжений, пульсаций, адаптацию к параметрам сети;
  • Оптическая система. Рассеиватель, линза, отражатель или их комбинация, которые используют для определенной формы пучка света.

Основное же отличие между светильником и лампой заключается в способе подключения к сети. В первом случае внутри корпуса имеются контакты для соединения с проводами, а во втором – используется один из стандартных цоколей. Такая компоновка позволяет использовать светодиодную лампу в любом светильнике, как альтернативу обычной лампе накаливания.

О возможности использования светодиодного освещения

Каждый прибор имеет свои сильные и слабые стороны, и LED светильники или лампы здесь не исключение. Пожалуй, основным их достоинством является низкое потребление энергии, хотя более правильно, наверное, будет рассматривать этот момент в контексте соотношения потребляемой мощности и светоотдачи. Она равна примерно 120 Лм/Вт, что в 5-10 раз выше, чем у лампы накаливания. При этом наблюдается обратная пропорция по мощности: 4-6 Вт LED лампы достаточно для замены 60 Вт с обычной вольфрамовой нитью накала.

Еще больший перевес наблюдается в плане долговечности (наработки до отказа). Так, светодиодные приборы способны достичь показателя в 40-70 тысяч часов, что в среднем в 50 раз больше, чем у лампы накаливания. Этот список можно продолжать сколько угодно, вспомнив, возможность регулировать яркость, цвет излучения, электрическую (питание – 24В) и экологическую (не используются токсичные соединения) безопасность, отсутствие ультрафиолетового и инфракрасного излучения, и т. д.

Но такой большой шлейф позитива вовсе не означает, что применять светодиоды можно свободно и повсеместно. Основной проблемой таких приборов является, пожалуй, необходимость эффективного теплоотвода. Чем выше его мощность и температура окружающей среды, тем больше должна быть поверхность радиатора, вплоть до применения внешнего дополнительного элемента. Для сравнения, при температуре воздуха +40°С на каждые 5 Вт мощности требуется до 100 см2 площади теплоотдачи. По той же причине исключается возможность применения LED светильников в условиях саун, микроволновок, духовок и т. п.

Еще одним очевидным недостатком, как не парадоксально, является одно из преимуществ – низковольтное питание. Электробезопасность с одной стороны выливается в необходимость применения дополнительного преобразователя, а это означает, как минимум, увеличение габаритов и стоимости.

Анализируя рынок, можно прийти к выводу, что объемы производства и реализации светодиодной продукции растут. Происходит это благодаря очевидным преимуществам технологии, которая при грамотном применении, учете недостатков и параметров работы на голову, а то и более опережает традиционные лампы накаливания.

Подробнее
18 Окт
Что такое теплоотвод в светодиодном светильнике?
Подробнее
18 Окт
Сколько в год можно сэкономить на электроэнергии с использованием светодиодного освещения?
Подробнее
20 Сен
Энергоэффективное освещение, как конкурентное преимущество
Подробнее
30 Авг
Особенности эксплуатации светодиодного освещения
Подробнее
16 Авг
Автоматизация освещения
Подробнее
26 Июл
Окупаемость инвестиций в модернизацию системы освещения
Подробнее
19 Июл
Оптическая система LED светильника: линзы, отражатели
Подробнее
12 Июл
Виды монтажа светильников
Подробнее
5 Июл
Особенности освещения для торговых помещений
Подробнее
28 Июн
Системы управления освещения: виды, назначение и особенности
Подробнее
21 Июн
Принцип работы светодиодных ламп
Подробнее
14 Июн
Особенности проектирования освещения
Подробнее
7 Июн
Корпус светильника — ключ к энергоэффективности и продолжительному сроку службы
Подробнее
31 Май
Как производятся светодиодные светильники?
Подробнее
17 Май
Устройство светодиодного светильника. Почему важен подбор качественных компонентов?
©2017
- ООО «Интелтек Украина». Все права защищены.
Top