Принцип действия светодиодных ламп: Светодиодная лампа: устройство, принцип работы, применение

Содержание

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

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:

Сначала переменное напряжение подается на диодный мост, где частично выпрямляется.
Следующая за ним электролитическая емкость предназначена для сглаживания пульсаций.
После этого полностью выпрямленное напряжение подается на контроллер, управляющий работой LED лампы.
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:

В помещениях повышенной влажности (например, при обустройстве светодиодной подсветки зеркала в ванной).

В условиях высокой пожарной и взрывоопасности.
При обустройстве подсветок различного вида.
В складах и подвальных помещениях.
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:

Принцип работы светодиодной (LED) лампы

Светодиодные светильники стали актуальными в бытовом пользовании и для различных предприятий. Принцип работы светодиодной лампы более сложный с точки зрения физических процессов, чем у лампы накаливания. Преимуществом использования является экономия электроэнергии, высокий эксплуатационный срок и безопасность.

Принцип работы

Источники света такого типа преобразовывают до 90% света, когда у ламп накаливания такой параметр в пределах 5%.

Устройство светильника представляет собой компоненты, которые взаимодействуют между собой и выдают максимальные показатели освещенности:

— Основа или подложка. В данном элементе конструкции монтируется кристалл. Изготавливается из материалов, обладающих высокой теплопроводностью;

— Все элементы светодиодного светильника собираются в корпусе. Обладает дополнительной защитой от влияния погодных условий, температуры, влаги и пыли;

— Токопроводящий узел. Состоит из анода и катода, которые одной частью подключены к кристаллу, а другой – к электросхеме;

— Распространение пучка света происходит за счет линзы. Чем качественнее она, тем ярче будет освещение;

— Люминофор представляет собой вяжущее вещество, покрывающее кристалл. Чаще всего – желтого цвета, но он защищает конструкцию

Принцип работы заключается в том, что при прохождении токопроводящего слоя, свет подается на излучатель, т.е. диод. Контролирует данные процессы микросхема, на которой расположены основные элементы.

Примечательно то, что в конструкции лампы входит несколько не проводящих ток элементов. Например, кремний, пропускающий ток только в одну сторону. Для его эффективной работы необходимы положительно и отрицательно заряженные ионы.

Плата питания

Рассматривая принцип работы, нельзя не упомянуть про плату, подающую питание на все компоненты. В её задачи входит выпрямить и распределить ток на все компоненты. При использовании лампочки на 220 Вольт, диоды попросту сгорят от воздействия напряжения такого типа.

От качества платы зависит долговечность работы осветительного прибора. В дешевых вариантах присутствует только резистор и диодный мост. Удивительными считаются варианты, где нет и этих элементов. Светят лампочки ярко, но не продолжительно. Распространенными считаются платы, где дополнительно находятся сглаживающий фильтр. Относятся к среднему сегменту и обладают невысокой стоимостью.

В дорогих используется уже встроенный блок питания. При любых изменения напряжения, он реагирует и подает необходимый ток на компоненты. Единственная проблема, которая может возникнуть – повышение температуры и соответственно, снижение рабочего ресурса. Покупая светодиодный источник, нужно тщательно проверять характеристики, указанные на упаковке.

Размещение светодиодов

Принцип работы светодиодных ламп не изменим с годами. Чтобы достичь максимального свечения, используется сразу от десяти и более диодов. Они расположены на плате из диэлектрика, выполняющая роль понижающего трансформатора. Но отдельного такого компонента в схеме нет, за счет чего и происходит экономия электроэнергии. Выбирается светодиодная лампа по мощности освещения и току, потребляемому во время работы.

Недостатком работы такой схемы является отключение всех источников, если один вышел из строя. Справиться с этой проблемой можно двумя способами: заменить плату или же перепаять неработающий компонент. Во второй ситуации, необходимо иметь соответствующие знания и опыт, чтобы не испортить плату.

Драйвер или блок питания

Недорогие лампы не обладают собственным драйвером. Это влияет на общую функциональность и может стать проблемой, если перепады напряжения наблюдаются часто. Владельцы светодиодных устройств отдельно приобретают БП, чтобы продлить срок эксплуатации устройств. Блоки питания могут быть трех типов:

— Открытые;

— Закрытые;

— Универсальные

Выбирается относительно тока, который могут стабилизировать и необходимого напряжения для стабилизации. Стоимость оборудования может быть выше, чем у нескольких дорогих лампочек, но при этом значительно увеличивается время эксплуатации. Поделитесь данной информацией в социальных сетях со своими знакомыми, если считаете ее полезной.

Принцип работы светодиодных ламп | LED Navigator

Светодиодные лампы с каждым днем становятся все популярней. Частные и корпоративные потребители выбирают изделия из-за их экономности, долговечности, хорошего влияния на настроение и самочувствие. Покупателя, разобравшегося в теме, не пугает высокая цена устройств, так как он понимает, что может сэкономить на них в разы больше потраченного.

Светодиод или light-emitting diode (LED) – это диод со специальным элементом, который излучает свет. Его низкое энергопотребление связано с высоким КПД – практически вся получаемая энергия сразу преобразуется в освещение. В лампах накаливания большая часть электричества расходуется на нагрев вольфрамовой нити, которая светится при высокой температуре.

Почему светодиодные лампы такие дорогие?

Обычные единичные светодиоды известны достаточно давно: они есть в большинстве телевизоров, видеомагнитофонах и в другой технике. Но между созданием единичного прибора и полноценной лампочки прошло достаточно много времени. Это связанно с тем, что производство LED-устройств освещения наталкивалось на несколько трудностей. Во-первых, необходимо было создать систему отвода излишков тепла. Дело в том, что диоды потребляют столько напряжения, сколько на них подадут, а в реальности им нужно всего несколько вольт. При подключении к сети 220 вольт устройство очень быстро перегорает, потребляя излишнюю энергию. Чтобы избежать этого, в них устанавливают специальные элементы, называемые радиаторами, которые отводят тепло. Вторая проблема заключается в том, что любой диод питается от постоянного тока, а в сети – переменный. Поэтому необходимо было создать достаточно компактный трансформатор, который бы позволил изменять тип энергии.

Также важной особенностью светодиода является тип его свечения, называемый ламбертовским. Каждый луч света, выдаваемый устройством, отдаляется от него на определенное расстояние. Если взять светодиод и направить его кристалликом вверх, то его свечение можно представить в виде шара. Таким шаром сложно осветить помещение, так как свет будет неравномерным. Поэтому для создания качественной лампочки потребовалось также разработка хорошей оптики, которая бы перераспределяла свет.

Технология создания изделий диктует их высокую стоимость. В ближайшие десять лет ученые планируют снизить себестоимость производства устройств примерно в 10 раз.

LED — технология, принцип работы.

Плюсы и минусы LED.

LED (Light-emitting diode) — технология, которая позволяет получить световое излучение в месте соприкосновения катода и полупроводника соединённого с анодом (электроны взаимодействуют с излучением фотонов при переходе через полупроводник на катод).

Для достижения всевозможных типов излучения, применяются различные типы полупроводников. Считается, что первый светодиод, излучающий в видимом диапазоне, был разработан в университете Иллинойса под руководством Ника Холоньяка («отец современного диода») в 1962 году. Но первое упоминание о подобном эффекте было ещё в 1907 году от Генри Раунда, экспериментирующего с различными материалами.

Светодиод был открыт случайно, когда во время экспериментов было обнаружено, что в определённых случаях при переносе заряда возникает свечение в видимом диапазоне. Позже были открыты диоды излучающие и в других спектрах. Развитие диоды получили лишь в середине 80-х, когда начали требоваться компактные и долговечные источники света для индикаторов, освещения и в тех местах где невозможно использовать лампы накаливания и лампы холодного катода. Диоды выгодно отличаются от них малыми габаритами, малым энергопотреблением, отсутствием необходимости особой подготовки напряжения, практически отсутствием нагрева, высокой выносливостью к ударам и перегрузкам.

Стоимость светодиодов постоянно падает из-за улучшения технологии и удешевления производства. Они применяются в карманных фонарях, прожекторах, фарах автомобилей, индикаторах, подсветках ЖК — матриц, телескопах, приборах ночного видения и многих других приборах.

У LED технологии есть несколько неоспоримых преимуществ в сравнении с другими источниками света:

· Способность выдерживать относительно тяжёлые условия эксплуатации (вибрации, небольшие удары, попадание воды, низкие температуры, давление).

· Низкое энергопотребление (примерно в 7-10 раз меньше чем у стандартных ламп накаливания) и высокий уровень КПД.

· Практически не содержат вредных для здоровья и окружающей среды соединений (в отличии от люминисцентных ламп и CCFL, которые содержат ртуть).

· Долговечность (в 70-80 раз выше чем обычные лампы с нитью накаливания, до 80 000 часов и до 2-х раз долговечнее ламп с холодным катодом).

Минусы LED технологии:

· Плохая переносимость высоких температур, что вызывает помутнение источника света и окружающего материала по причине распада полупроводника.

· Узкий спектр излучения (хотя в определённых случаях, это может быть и плюсом). Сейчас ведётся довольно успешная работа по расширению спектра для ЖК мониторов и ТВ.

Мировыми лидерами по производству светодиодов являются компании Philips и Osram (подразделение Siemens).

Также, активным изучением и производством светодиодов занимается немало известная TSMC.

Существует разновидность дисплейной технологии под названием OLED, диоды которой, излучают свет благодаря органическим соединениям. Применяются в сверх-контрастных и гибких экранах мобильных устройств, имеют великолепную яркость и контрастность, но имеют один существенный минус – малая долговечность. Каждый суб пиксель в OLED дисплеях это отдельный органический светодиод.

Принцип работы светодиодного светильника. shop220.ru

Светильник, в основе работы которого лежит светодиодный модуль является инновационным видом освещения, применяющийся во всех сферах деятельности человека. Конструкция данных модулей может быть разнообразной и в основном всё зависит от модели и области применения устройства.

Благодаря разработкам ведущих инженерных компаний по производству светильников, пользователям стали доступны модули цельной конструкции, обладающие хорошими техническими характеристиками и не требующие постоянного технического обслуживания. Несмотря на большую разновидность моделей, можно выделить основные узлы светильника:

1. Цоколь. Существует очень много разнообразных цоколей, при помощи которых производится подключение модуля к соответствующему патрону, подсоединённому к электрической сети. В основном все задекларированные виды цоколей применяются при изготовлении светодиодных ламп. Это даёт пользователю возможность устанавливать LED модули без замены ранее смонтированного патрона, что очень сильно облегчает переход от аналогового освещения на светодиодные источники света. Некоторые светильники не используют цоколь, такие как армстронг, линейные модули, прожектора и иные модели. В данном случае коннект к электросети производится при помощи проводников, которые заводятся в корпус светильника и фиксируются специальными зажимами.

2. Драйвер. Основное устройство в светодиодном светильнике, отвечающее за бесперебойную и нормированную подачу электроэнергии на светодиод. Драйвер представляет собой плату, на которой расположены электронные устройства. При различных нестандартных ситуациях, таких как перепад напряжения, короткое замыкание электросети и иных обстоятельствах, драйвер способен защитить светодиод от пагубной перегрузки напряжением. При крайних критических ситуациях драйвер может выйти из строя, и в дальнейшем его необходимо будет заменить, но эта манипуляция явно упрощённее, чем замена самого светодиода.

3. Радиатор. Как правило, изготавливается из сплава алюминия, и предназначается для охлаждения самого светодиода. Чем мощнее светодиодный модуль, тем более продуманным в плане охлаждения должен быть радиатор, поскольку ему будет необходимо компенсировать всё тепло исходящее от источника света. В светильниках с большим количеством LED модулей, радиатором может служить сам корпус устройства. Человек всегда должен учитывать температуру окружающей среды, которая в совокупности с теплом от светодиода будет воздействовать на радиатор. Данное предостережение в основном относится к светильникам, предназначенным для промышленных объектов, на которых окружающая среда может иметь очень высокую температуру. В технических характеристиках производители всегда указывает предельно допустимые температурные пороги эксплуатации модуля.

4. Светодиод. Устройство, излучающее световой поток. Имеет плоскую у основания базовую часть и выпуклую полукруглую форму поверх неё. В зависимости от мощности светодиода, увеличивается и его размер.

5. Рассеиватель. В любом LED светильнике для направления светового потока используется рассеиватель, который способствует более качественному распределению выделяемого света.

Конструкция светодиодного светильника очень сложная, несмотря на это пользователь не будет обременён его обслуживанием на протяжении всего срока эксплуатирования светового модуля.

Общие характеристики и принципы работы разных видов ламп

Наиболее знакомым видом ламп являются лампы накаливания. Однако все чаще в руках даже рядовых потребителей появляются не они.

Лампы накаливания

Всем известные грушевидные лампочки накаливания с привычным теплым светом на сегодняшний день являются для многих главным, а для некоторых и единственным источником искусственного освещения. Устройство таких ламп и схема их работы известна всем со школьных лет – спираль из вольфрама, помещенная в стеклянную сферу, из которой выкачан воздух, нагревается под действием электроэнергии до свечения. Это простая конструкция, хоть и действенна, но не настолько эффективна, как технологии других осветительных устройств. Помимо того, лампы накаливания уступают другим типам ламп и по ряду других параметров. Спектральный ряд этих ламп сильно искажает цветопередачу, что является серьезным недостатком. Но их низкая стоимость и многообразие размеров и форм (от грушевидной лампы для люстры и уличного прожектора до маленькой лампочки для новогодней гирлянды) приводят к тому, что спрос на них наиболее велик и с годами не уменьшается. Существуют и декоративные лампы накаливания: в виде свечи, груши, спирали, шара и т.д.

Галогенные лампы

При всей своей массовости и простоте лампы накаливания все же пытаются модифицировать, улучшать, добавляя к их свойствам некоторые изменения и улучшая их технологические свойства. Всем известные галогенные лампы, встречающиеся обычно во встроенных светильниках – это, в своем роде, усовершенствованный вид лампы накаливания. В галогенных лампах используются специальные типы стекла из кварца, а пространство внутри лампы заполняют парами одного из галогенов.

Галогенные лампы имеют свойства, выгодно отличающие их от традиционных ламп накаливания. Это, например, свет постоянной яркости в течение всего срока эксплуатации, чего нельзя сказать о лампах накаливания, которые с износом тускнеют и теряют яркость. Также галогенные лампы обеспечивают насыщенный контрастный свет, чем достигается отменная передача цветов, галогенные лампы компактнее при той же мощности, имеют усиленную светоотдачу. Все перечисленное, в свою очередь, обеспечивает больший срок эксплуатации и экономичность (приходится реже покупать новые для замены). К слову сказать, при пониженном напряжении в электрической сети к спектру ламп в таком случае добавятся цвета из красного сегмента.

При использовании галогенных ламп в комнатах создается эффект лакированных и глянцевых поверхностей объектов, что создает интересный визуальный эффект. Свет от таких ламп переливается и играет, что обусловлено встроенными отражателями, плюс ко всему к достоинствам галогенных ламп можно отнести их огромный ассортимент и варианты размеров и форм, что дает оформителям дополнительный простор для фантазий. Главный и серьезный недостаток галогенных лампочек – нагревание в ходе эксплуатации, поэтому их нельзя использовать в детских спальнях, игровых комнатах и в помещениях, где хранятся произведения изобразительного искусства и другие легковоспламеняющиеся предметы.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные (разрядные) лампы с низким давлением выполнены в виде полой цилиндрической трубы разной длины и диаметра с электродами по краям. В трубки под давлением нагнетены ртутные испарения. Когда происходит разряд электричества, эти испарения начинают излучать ультрафиолет, под действием которого нанесенный изнутри люминофор начинает излучать уже не ультрафиолетовый, а видимый свет. Лампы такого типа имеют повышенную цветопередачу и светоотдачу. Такие лампы могут исполняться с тремя и пятью полюсами люминофора, причем в первом случае лампы имеют большую экономичность (макс. 100 Лм\Вт) и меньшую цветопередачу (макс. 80 Ra), а во втором наоборот, передача цвета велика при низкой экономичности (88 ЛМ\ВТ).

Люминесцентные лампы, впрочем, равно как и лампы накаливания, также передают цвета некорректно.

По причине большой осветительной площади этих ламп, насыщенностью света в пределах помещения довольно проблематично управлять, хотя сами лампы распределяют равномерный и мягкий свет. Однако на рынке существуют люминесцентные лампы, выполненные в виде закручивающейся спирали, которые, кстати, по большинству характеристик приближены к обычным линейным лампам, зато имеют меньшую площадь, что помогает решить проблему распределения света в пределах помещения. Эти спиралевидные компактные лампы, между прочим, зачастую используют для замены лампочек «Ильича».

Люминесцентные лампы потребляют меньшее количество энергии и имеют более длительный срок эксплуатации, чем традиционные лампочки накаливания. И именно этот тип ламп в силу долговечности и экономичности чаще всего используется на предприятиях и в офисах.

Помимо перечисленного выше, эти лампы излучают свет с разными оттенками и цветами, что дает дополнительные возможности к их применению. Стоит упомянуть также и об огромном количестве форм исполнения люминесцентных ламп, которые выполняются в U-форме, L-форме, круговых вариантах.

Разумеется, у этих ламп есть и свои недостатки, среди которых большие размеры и хрупкость, необходимость в специализированных светильниках с регулирующим запуск устройством и особая чувствительность к температуре воздуха – при низких температурах ниже 15 градусов по Цельсию лампа может не загореться. Также в этих лампах присутствует мерцательный эффект стробоскопа, не ощутимый для человека и возникающий от колебаний напряжения в электросети, который приводит к нарушению восприятия пространства и скорости у человека и может вызывать мигрени. Мало того, люминесцентные лампы могут создавать помехи, если расположены вблизи радиоприемников и телевизоров.

От выбора типа лампы зависят итоги работы осветительного прибора в целом. Диапазон возможностей ламп различен, но у каждой есть особое преимущество перед другими. Наибольший интерес вызывают металлогалогенные лампы и светодиоды.

Лампы. Какие выбрать? Устройство и принцип работы ламп.

Работа любого осветительного прибора невозможна без источника света. Приобретая светильник, важно знать, какие лампы к нему подойдут. Лампы бывают разной формы, разной мощности, разным цоколем и т.д. Разберемся подробно в классификации ламп.

По принципу работы лампы делятся на:

Лампы накаливания, в т.ч. галогенные
Газоразрядные
Светодиодные

Лампа накаливания

Самая распространенная лампа. Состоит из цоколя и стеклянной колбы, в которой отсутствует воздух, либо колба наполнена газом. Внутри лампы находится вольфрамовая нить накала, она очень сильно нагревается при прохождении через нее электрического тока и излучает свет.

Достоинства лампы накаливания:

Низкая стоимость
Мгновенно запускается
Не содержит паров ртути
Работает при любой температуре окружающего воздуха
Излучает естественный свет
Совместима с диммерами (устройствами для плавного регулирования яркости лампы)

Недостатки ламп накаливания:

Очень низкий КПД. 95% потребляемой электроэнергии идет на нагрев
Недолговечность. Срок службы составляет 1000 часов
Теряется яркость в процессе эксплуатации. Это связано с испарением вольфрама и оседанием его на внутренней стороне колбы лампы, вследствие чего лампочка мутнеет

Галогенная лампа

Это разновидность лампы накаливания с аналогичным принципом работы. Разница лишь в том, что колба таких ламп изготавливается очень малого размера и содержит внутри себя пары брома или йода. В лампе накаливания, как было описано выше, происходит испарение вольфрама и осаждение его на колбе с внутренней стороны. Пары брома или йода не дают осаживаться испарившемуся вольфраму на стеклянную колбу, и как бы «возвращают» его обратно на нить накала. Небольшой размер колбы объясняется тем, что процесс, описанный выше, может происходить только в колбе небольшого объема с очень близко расположенной нитью накала. В связи с тем, что вольфрамовая нить расположена очень близко к колбе, возникает очень сильный нагрев лампы, который достигает 500°C. Поэтому важно, чтобы на лампе при установке не оставалось жирных следов от пальцев. Дело в том, что в месте загрязнения лампы происходит большой местный нагрев, возникают микротрещины на стекле и лампа выходит из строя раньше заявленного срока. Устанавливать галогенные лампы можно только в специальных перчатках, либо через кусок ткани.

Достоинства галогенных ламп:

Те же, что и у ламп накаливания
Увеличенный срок службы, который составляет 4000 часов
Яркость практически не теряется в процессе эксплуатации
Светоотдача выше, чем у ламп накаливания

Недостатки галогенных ламп:

Очень сильный нагрев
Чувствительны к перепадам напряжения, сокращается срок службы

Люминесцентные лампы.

На смену лампам накаливания пришли люминесцентные лампы, или как многие их называют «энергосберегающие». Такие лампы способны выдать тот же световой поток, что и лампа накаливания, потребляя в 5 раз меньше электроэнергии. Например, люминесцентная лампа мощностью 15 Вт будет аналогична 75 Ваттной лампе накаливания. Люминесцентная лампа состоит из цоколя и колбы. Колба выполнена из стекла и наполнена инертным газом с добавлением паров ртути. Внутренняя поверхность колбы покрыта люминофором. В результате работы лампы возникает ультрафиолетовое излучение. Люминофор преобразует это излучение в видимый нам свет. В компактных люминесцентных лампах (КЛЛ) с цоколем E27 и E14 имеется встроенная электронная пускорегулирующая аппаратура (ЭПРА), необходимая для запуска лампы. Без ЭПРА работа таких ламп невозможна, и если ЭПРА выходит из строя, то лампа, что называется «перегорает». Поэтому люминесцентные лампы прослужат дольше всего, если будут непрерывно находиться во включенном состоянии, нежели постоянно включаться/выключаться. Существуют люминесцентные лампы и с внешним ЭПРА, они используются, например, в светильниках типа «Армстронг». В случае выхода из строя ЭПРА, он подлежит замене.

Достоинства люминесцентных ламп:

Высокий КПД, в 5 раз выше, чем у ламп накаливания.
Меньший нагрев колбы, по сравнению с лампами накаливания
Срок службы 6000 часов, что в 6 раз больше, чем у ламп накаливания

Недостатки люминесцентных ламп:

Зажигаются не мгновенно
Не совместимы с диммерами
Содержат опасные пары ртути и должны специальным образом утилизироваться
При низких температурах возможны проблемы с запуском таких ламп
Самопроизвольное мерцание выключенной лампы. Происходит, как правило, если присутствует выключатель со световой индикацией. Объясняется тем, что лампа имеет значительную электрическую ёмкость, и даже при небольшой утечке тока эта емкость заряжается. В дальнейшем происходит разряд на электроды лампы, происходит кратковременная вспышка. Чем больше утечка тока, тем чаще будут наблюдаться вспышки света. Такое явление негативно сказывается на сроке службы лампы, а также может очень сильно раздражать, например, ночью.

Светодиодные лампы.

Это еще одна разновидность энергосберегающих ламп.Источником света в таких лампах являются светодиоды, которые помещены в колбу. В корпусе лампы размещается электронный драйвер, который является преобразователем питания.

В процессе работы светодиод вырабатывает тепло, и если он не будет охлаждаться, либо охлаждаться не достаточно, то через некоторое время выйдет из строя или существенно снизится яркость. Чтобы охладить плату со светодиодами на лампах предусмотрены радиаторы. Наиболее эффективным является алюминиевый радиатор, который может быть с ребрами, а может быть и гладким. Гладкий радиатор применяется в недорогих и маломощных лампах. Керамические радиаторы также используются для охлаждения светодиодов и являются весьма эффективными. Встречается также радиатор из алюминия, покрытого пластиком. Пластиковые радиаторы являются самыми неэффективными и, как правило, не вырабатывают свой ресурс.

Выбирая светодиодную лампу не гонитесь за дешевизной. Обратите внимание на радиатор. Отдайте предпочтение лампам с алюминиевым или керамическим радиатором, либо алюминий + пластик. Возьмите лампу в руку. Качественная лампа с алюминиевым радиатором будет заметно тяжелее пластиковой.

Достоинства светодиодных ламп

Низкое энергопотребление. Потребляют в 10 раз меньше электроэнергии, чем лампы накаливания и в 5 раз меньше, чем люминесцентные
Долгий срок службы. От 25000 часов и более
Самая низкая температура корпуса, по сравнению с лампами накаливания и люминесцентными лампами
Не требуют специальной утилизации, так как не содержат паров ртути

Недостатки светодиодных ламп:

Стоимость качественных светодиодных ламп выше, чем у ламп накаливания и люминесцентных. В дальнейшем затраты на приобретение таких ламп с лихвой компенсируются экономией электроэнергии
Деградация светодиодов при недостаточном охлаждении

Классификация ламп по форме:

Грушевидные. Лампы общего назначения. Используются в качестве источника света в люстрах, закрытых светильниках и т.д.
Шарообразные. Лампы общего назначения. Используются в качестве источника света в люстрах, закрытых светильниках и т.д.
Свеча. Используется в люстрах и светильниках, где плафон отсутствует, а также в узких плафонах.
Свеча на ветру. Декоративная лампа. Используется в люстрах и светильниках, где плафон отсутствует.
Рефлекторного типа. Используется в точечных светильниках. Дает направленный свет.
Капсульного типа. Галогенные и светодиодные лампы с цоколем G9 и G4
Спираль. Компактные люминесцентные лампы общего назначения
Таблетка. Используется в точечных светильниках.

Все виды форм лампочек на рисунке ниже.

Виды цоколей ламп.

Самые распространенные виды цоколей – это резьбовые и штырьковые.

Резьбовой цоколь маркируется буквой E и двумя цифрами, обозначающими диаметр цоколя в миллиметрах. Это самый распространенный тип цоколя, используется в большинстве осветительных приборов. С резьбовым цоколем выпускаются все виды ламп. Основные виды резьбовых цоколей:

E27. Диаметр резьбовой части 27 мм.
E14 (миньон). Диаметр резьбовой части 14 мм.
E40. Диаметр резьбовой части 40 мм.

Штырьковые цоколи.

Цоколь лампы соединяется с патроном при помощи штырьков. Маркировка начинается с буквы G с одной и более цифрами. Цифры обозначают расстояние между штырьками. После буквы G в маркировке могут присутствовать буквы U X Y Z, которые определяют модификацию конструкции. Например, лампы G5.3 и GX5.3 не взаимозаменяемы. Типы штырьковых цоколей в таблице ниже.

Тип	Расстояние междуконтактами, мм
G4 GU4 GY4	4
G5	5
G5. 3 GU5.3 GX5.3	5.3
GY6.35	6.35
G9	9
GZ10	10
G13	13
G53 GU53 GX53	53

G4. Используется в галогенных и светодиодных миниатюрных лампах напряжением 12В, 24В, 220В
G9. Используется в галогенных и светодиодных миниатюрных лампах напряжением 12В, 24В, 220В
G5. Используется в трубчатых лампах
GU5.3. Софитная лампа, используется в точечных светильниках
GU10. На концах штырьков имеются утолщения для фиксации лампы в патроне путем поворачивания

Светоизлучающий диод (LED) | Фиберлабс Инк

Дата выпуска: 2016 г., 8 августа 23 г. 最終更新日時 : 2018 год, 12 месяцев, 18 лет Источник: fiberlabsus_admin

1. Что такое светодиод?
Светодиод является аббревиатурой от Light Emission Diode и представляет собой устройство, которое излучает свет, пропуская ток через p-n переход, подобно полупроводниковому лазеру (LD). Он излучает свет с различной длиной волны в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах, что соответствует его ширине запрещенной зоны. В частности, белые светодиоды имеют длительный срок службы и низкое энергопотребление по сравнению с лампами накаливания и люминесцентными лампами, и поэтому в настоящее время все чаще используются для освещения.Белые светодиоды также используются во многих областях освещения и дисплеев, включая подсветку ЖК-дисплеев, используемых для сотовых телефонов, светофоров, дорожных знаков, наружных дисплеев и фонариков.

2. Принцип свечения светодиодов
На рисунке 1 показан принцип свечения светодиодов. Активный слой, зажатый между полупроводниками p- и n-типа, формируется на сапфировой подложке, а на p-n-переход с электродов подается напряжение. При прямом напряжении электроны соединяются с дырками в p-n переходе и исчезают.В это время электрон переходит из более высокого энергетического состояния в более низкое, и избыточная энергия высвобождается в виде света.

Рис.1 Принцип свечения светодиодов.

3. Что вызывает различия в цветах светодиодов?
На рис. 2 поясняется, почему длины волн излучения полупроводниковых материалов различаются. Объединение дырок и электронов на p-n переходе означает, что электроны падают из зоны проводимости в валентную зону. Когда разница энергий между обеими полосами больше, свет с более высокой энергией, т.е.е. излучается свет с более короткой длиной волны. Поскольку разница энергий (ширина запрещенной зоны) зависит от полупроводникового материала, материалы для светодиодов выбираются на основе ширины запрещенной зоны, чтобы соответствовать желаемому световому цвету.

Рис.2 Разница в цвете излучения полупроводникового материала.
(InGaN испускает как синий, так и зеленый свет, но соотношение In/Ga различается. )

4. Механизм излучения белого светодиода
Существует три способа получения белого света светодиодами, как показано на рис.3.
(1) Первый – это способ облучения желтого люминофора синим светодиодом. Поскольку желтый является дополнительным цветом к синему, смесь синего и желтого выглядит как белый. Хотя этот метод наиболее популярен из-за простоты изготовления и высокой интенсивности, у него есть слабое место в слегка голубоватом цвете.
(2) Второй — способ испускания синего, зеленого и красного люминофора путем облучения ультрафиолетовым светодиодом. Хотя свет выглядит естественным и чисто белым, интенсивность света пока не такая сильная, как в методе (1).
(3) Третий способ использовать три светодиода синего, зеленого и красного цвета. Поскольку свет интенсивный и можно воспроизвести любой цвет, этот метод применяется к большому дисплею и светодиодному экрану.

Рис.3 Механизм излучения белого светодиода.

5. Разница между светодиодом и ЛД
Светодиод представляет собой полупроводниковый светоизлучающий прибор, аналогичный ЛД. Какая разница между двумя? На рис. 4 показаны основные конструкции светодиода и ЛД. Хотя принцип излучения один и тот же, электроны и дырки соединяются в p-n переходе и излучается свет, свойства испускаемого света различны.Поскольку светодиодный свет имеет случайные фазы, он распространяется подобно лампочкам. С другой стороны, свет LD имеет определенную фазу, поэтому он движется прямолинейно, не рассеиваясь. Это различие связано с наличием или отсутствием резонатора. ЛД может выравнивать фазу света с помощью резонатора, но светодиод без резонатора излучает свет без изменений. Еще одним отличием являются потери при переходе в оптическое волокно. Свет LD может быть запущен в оптическое волокно с низкими потерями связи, поскольку свет выходит из узкого активного слоя.Между тем, свет светодиода не может лишь слегка падать на волокно, потому что светодиод имеет большую площадь излучения.

Рис.4 Основные конструкции светодиодов и ЛД.

Как работают светодиодные лампочки

Лампочка, которая освещала наши дома с 1800-х годов, официально вышла из строя после того, как бывший президент Джордж Буш подписал Закон об энергетической независимости и безопасности от 2007 года.Хотя закон не запрещал использование, покупку, продажу или производство ламп накаливания, он требовал, чтобы бытовые лампочки имели на 25 процентов большую эффективность (что означает на 25 процентов меньшее потребление энергии), чем традиционные лампочки, которые использовали от 40 до 100 ватт электроэнергии. Неэффективные лампы накаливания, 90% энергии которых уходит в виде тепла, потеряли популярность у финансовых и экологических заинтересованных сторон.

Когда в 2012 году вступили в силу новые стандарты освещения, основной заменой ламп накаливания были компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) с более высоким КПД и светодиоды (СИД). Однако у КЛЛ есть свои проблемы, в первую очередь включение в конструкцию токсичной ртути и странный, порой неприятный цвет, от которого у некоторых даже начинает болеть голова.

Введите светодиодные фонари. Светодиоды существуют уже много лет — они освещают цифровые часы, рождественские гирлянды, фонарики, светофоры и т. д. Но что касается бытового освещения, то светодиоды не были популярны. Некоторые недостатки не позволяли компаниям производить их в стандартной форме сменных лампочек.Но в последнее десятилетие или около того эти сменные светодиодные лампы, которые просто вкручиваются в лампу, как в лампу накаливания, стали гораздо более распространенными, то есть их использует большое количество предприятий и домохозяйств.

Опрос 2017 года показал, что 70 процентов американцев купили хотя бы одну светодиодную лампочку, а 38 процентов перешли с ламп накаливания на светодиоды. Этот процент, вероятно, увеличился с 2017 года.

В этой статье мы рассмотрим, как работают светодиодные лампочки, почему они являются желательным выбором для освещения, а также некоторые плюсы и минусы, связанные с ними. Давайте начнем с основ: как светодиод излучает свет?

Что такое светоизлучающий диод (LED) | Принцип работы светодиода

Светоизлучающий диод представляет собой полупроводниковый источник света с двумя выводами. Только в 1962 году Нику Холониаку пришла в голову идея светового диода, и он работал в компании General Electric. Светодиод — это особый тип диода с такими же электрическими характеристиками, как у диода с PN-переходом.

Позволяет току двигаться в опережение и предотвращает движение тока в противоположном направлении.Светодиод занимает небольшую площадь, менее 1 мм 2 . Во всех схемах используются светодиоды композиции

В этой статье мы увидим, что такое светодиод, какова его конструкция, каков его принцип работы, каково его использование и многое другое о светодиодах в этой статье.

Читайте также: Что такое полупроводниковые устройства? | Материалы для полупроводниковых устройств | Применение полупроводникового устройства

Что такое светоизлучающий диод?

Светодиод представляет собой диод с p-n-переходом, работающий по принципу электролюминесценции. Материал, называемый электролюминесцентным, используется для преобразования электрической энергии в световую, что впоследствии способствует распространению световой энергии. Когда свет излучается при переднем смещении, он называется светоизлучающим диодом.

Конструкция светодиода:

Материалы, используемые в светодиодах, обычно представляют собой арсенид галлия (GAS), фосфид галлия (GAP) или фосфид арсенида галлия (GASP). Любой из вышеперечисленных материалов может быть использован в конструкции светодиода, но цвет излучаемого света меняется с изменением материала.

В таблице ниже вы можете увидеть название материала, соответствующий цвет излучаемого ими света.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ	ЦВЕТ	ПРЯМОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (В ВОЛЬТАХ)
ГаП	Зеленый/Красный	2,2
GaAsP	Желтый	2. 2
GaAsP	Красный	1,8
GaN	Белый	4.1
GaN	Синий	5,0
АллнГаП	Янтарный	2.1
AllnGaP	Желтый	2.1

Как работает светоизлучающий диод?

Led — это не что иное, как светоизлучающий диод, который мы знаем как форму диода.Когда диод находится на стороне прямого смещения, электроны быстро движутся в дырочном переходе и непрерывно соединяются.

Таким образом, это делает весь атом более стабильным, и он выбрасывает немного энергии в виде небольшого пакета или фотона света.

Как видно из рисунка, кремний N-типа имеет красный цвет и содержит электроны, что показано черными кружками. Кремний P-типа имеет синий цвет и имеет отверстия, как показано белыми кружками. Подача питания на p-n переход смещает диод вперед и переводит электроны из n-типа в p-тип.Проталкивание отверстий в противоположном направлении.

Электроны и дырки соединены в месте соединения. Фотоны закрываются, когда электроны и дырки перестраиваются.

Читайте также: Основы оптических датчиков | Типы оптических датчиков | Применение оптических датчиков

Принцип работы светодиода:

Принцип работы светодиода основан на квантовом принципе. Согласно квантовой теории, электроны перемещаются с высоких энергетических уровней на более низкие энергетические уровни.Когда энергия высвобождается из фотона, расстояние между двумя уровнями энергии фотона равно

Если диод PN-перехода находится в прямом смещении, через диод протекает ток. Течение тока в полупроводниках обусловлено двумя токами в направлении, противоположном току, и потоком электронов в направлении тока.

Следовательно, будет рекомбинация из-за потока этих носителей заряда. Рекомбинация указывает на то, что электроны в зоне проводимости прыгают ниже валентной зоны.Когда электроны перескакивают из одной зоны в другую, электроны будут излучать электромагнитную энергию в виде фотонов, а энергия фотона равна запрещенному интервалу энергии.

Читайте также: Что такое обмотка двигателя | Типы обмотки двигателя | Расчет обмотки двигателя

Применение светодиодов:

Светоизлучающие диоды имеют множество применений, но некоторые из них следующие:

используются в бытовых светодиодных светильниках.
используется в качестве промышленного освещения.
Дороги используются в уличных фонарях и светофорах.
Используется как дисплей на мобильном телефоне.
Используется в цифровых часах и калькуляторах.

Преимущества светодиодов:

1. Температурный диапазон: Его рабочий диапазон находится в широком диапазоне 0 ⁰ C -70 ⁰ C.

2 . Время переключения: Время переключения светодиодов составляет порядка 1 нс. Таким образом, они полезны в динамических операциях, когда используется большое количество массивов.

3 . Низкое энергопотребление: Он потребляет очень мало энергии и может работать даже при низкой заданной мощности.

4. Лучшее управление: Мощность излучения светодиода зависит от тока, протекающего через него. Таким образом, интенсивность света светодиода можно легко контролировать.

5 . Экономичный и надежный: светодиоды дешевы и имеют высокую степень надежности.

6 . Небольшой размер и портативность: Они небольшого размера и могут быть сложены вместе, образуя буквенно-цифровой дисплей.

Недостатки светодиодов:

Недостатки светодиода следующие:

1. Перенапряжение или перегрузка по току: Существует вероятность потери, когда мощность превышает определенный предел.То же самое возможно даже при низкой мощности.

2 . Перегрев из-за мощности излучения: Нагревается при чрезмерном увеличении мощности излучения. Это может повредить светодиод.

Часто задаваемые вопросы (FAQ):
1. Что такое светоизлучающий диод?
Светодиод представляет собой диод с p-n-переходом, работающий по принципу электролюминесценции. Материал, называемый электролюминесцентным, используется для преобразования электрической энергии в световую, которая впоследствии способствует распространению световой энергии. Когда свет излучается при переднем смещении, он называется светоизлучающим диодом.
2. Каково применение светодиодов?
Применение светодиода:
Светодиоды
используются в бытовых светодиодных светильниках.
Светодиодная жидкость
используется в качестве промышленного освещения.
Дороги используются в уличных фонарях и светофорах.
Используется как дисплей на мобильном телефоне.
Используется в цифровых часах и калькуляторах.
3.Какова основная функция светодиода?
Светодиод представляет собой полупроводниковый прибор, через который проходит электрический ток. Затем он выбрасывает свет. Основная функция светодиодов — ярко светить дома, на фабриках, в офисах и т. д.
4. Каковы недостатки светодиодных светильников?
Недостатки светодиода следующие:
1. Перенапряжение или перегрузка по току: Существует вероятность потери, когда мощность превышает определенный предел. То же самое возможно даже при низкой мощности.
2 . Перегрев из-за мощности излучения: Нагревается при чрезмерном увеличении мощности излучения. Это может повредить светодиод.
Нравится этот пост? Не могли бы вы поделиться им с друзьями?
Предлагаемое чтение —
Принцип работы светоизлучающего диода
Светодиод похож на обычный диод с p-n-переходом, но обладает светоизлучающими свойствами. Его устройство и работу можно объяснить следующим образом.
Работа светодиода
Как и обычный диод, светодиод работает при прямом смещении. В этом случае полупроводник n-типа сильно легирован, чем p-тип, образующий p-n переход. Когда он смещен в прямом направлении, потенциальный барьер уменьшается, и электроны и дырки объединяются в обедненном слое (или активном слое), свет или фотоны испускаются или излучаются во всех направлениях. Типичный рисунок, показывающий излучение света из-за объединения электронно-дырочной пары при прямом смещении.
Объяснение эмиссии фотонов в светодиодном диоде лежит в теории энергетических зон твердых тел. Согласно этой теории, будет ли объединение электронов и дырок испускать фотоны или нет, зависит от того, имеет ли материал прямую запрещенную зону или непрямую запрещенную зону. Те полупроводниковые материалы, которые имеют прямую запрещенную зону, излучают фотоны. В материале с прямой запрещенной зоной нижняя часть энергетического уровня зоны проводимости находится непосредственно над самым верхним энергетическим уровнем валентной зоны на диаграмме энергии и импульса (волновой вектор «k»).Когда электроны и дырки рекомбинируют, энергия E = hν, соответствующая энергетической щели △ (эВ), улетучивается в виде световой энергии или фотонов, где h — постоянная Планка, а ν — частота света.
Прямая запрещенная зона
В то время как непрямая запрещенная зона по своей природе не является излучательной, поскольку дно зоны проводимости не совпадает с верхом валентной зоны, а энергия, соответствующая запрещенной зоне, в основном дается в форма тепла. Примерами являются Si, Ge и т.д.
Непрямая запрещенная зона
Примером материала с прямой запрещенной зоной является арсенид галлия (GaAs), составной полупроводник, который используется в светодиодах. Атомы легирующей примеси добавляются к GaAs для получения широкого спектра цветов. Некоторые из материалов, используемых в светодиодах:
Алюминий Арсенид галлия (AlGaAs) – инфракрасный.
Фосфид мышьяка галлия (GaAsP) – красный, оранжевый, желтый.
Фосфид галлия алюминия (AlGaP) – зеленый.
Нитрид индия-галлия (InGaN) – синий, сине-зеленый, ближний УФ.
Селенид цинка (ZnSe) – синий.
Физическая структура светодиода
Светодиод устроен таким образом, что излучаемый свет не поглощается материалом. Так обеспечивается, что электронно-дырочная рекомбинация происходит на поверхности.

На приведенном выше рисунке показаны два различных способа структурирования p-n перехода светодиода. Слой p-типа делается тонким и выращивается на подложке n-типа. Металлические электроды, прикрепленные по обе стороны от p-n перехода, служат узлами для внешнего электрического соединения.Светодиод p-n перехода заключен в куполообразный прозрачный корпус, благодаря чему свет излучается равномерно во всех направлениях и имеет место минимальное внутреннее отражение.

Большая ножка светодиода представляет собой положительный электрод или анод.
Светодиоды с более чем 2 ножками также доступны, например, с 3, 4 и 6 контактами для получения многоцветных светодиодов в одном корпусе. Доступны светодиодные дисплеи для поверхностного монтажа, которые можно монтировать на печатные платы.
Номинальный ток светодиода составляет несколько десятков миллиампер.Следовательно, необходимо подключить к нему последовательно большое сопротивление. Прямое падение напряжения светодиода намного больше, чем у обычного диода, и составляет от 1,5 до 3,5 вольт.
Светодиоды белого света или белые светодиодные лампы
Светодиодные лампы, лампы накаливания, уличное освещение становятся очень популярными в наши дни из-за очень высокой эффективности светодиодов с точки зрения светоотдачи на единицу входной мощности (в милливаттах) по сравнению с лампы накаливания. Поэтому для освещения общего назначения предпочтительнее использовать белый свет.Для получения белого света с помощью светодиодов используются два метода:
Смешивание трех основных цветов RGB для получения белого света. Этот метод имеет высокую квантовую эффективность.
Другой метод заключается в покрытии светодиода одного цвета люминофором другого цвета для получения белого света. Этот метод коммерчески популярен для производства светодиодных ламп и осветительных приборов.
Применение светодиодов
Электронные дисплеи, такие как OLED, микро-светодиоды, квантовые точки и т. д.
В качестве светодиодного индикатора.
В пультах дистанционного управления.
Освещение.
Оптоизоляторы.
Светоизлучающий диод ＜Что такое светодиоды и как они работают?＞ | Основы электроники
Что такое светодиоды?
Светодиоды
представляют собой тип полупроводника, который называется «светоизлучающий диод». Белые светодиоды, которые получили практическую реализацию благодаря использованию синих светодиодов высокой яркости, разработанных в 1993 году на основе нитрида галлия, привлекают повышенное внимание как 4-й тип источника света.
Как светодиоды излучают свет?
Светодиоды
(светоизлучающие диоды) — это полупроводниковые источники света, в которых полупроводник P-типа (с большей концентрацией дырок) сочетается с полупроводником N-типа (с большей концентрацией электронов). Приложение достаточного прямого напряжения заставит электроны и дырки рекомбинировать в PN-переходе, высвобождая энергию в виде света.
По сравнению с обычными источниками света, которые сначала преобразуют электрическую энергию в тепло, а затем в свет, светодиоды (светоизлучающие диоды) преобразуют электрическую энергию непосредственно в свет, обеспечивая эффективную генерацию света с минимальными потерями электроэнергии.
Типы светодиодов
Доступны два типа светодиодов: ламповый (выводной) и чиповый (поверхностный монтаж). Пользователи могут выбрать идеальный тип на основе заданных требований.
Длина волны и цвет
Цвет светодиода (длина волны излучения) будет меняться в зависимости от используемых материалов. Это позволяет настраивать цвет в соответствии с определенными характеристиками длины волны, необходимыми для приложений, использующих традиционные лампы в качестве источников света (для которых существуют стандарты), таких как светофоры и автомобильные лампы.
Для обозначения цвета используются две характеристики длины волны: λP (пиковая длина волны) и λD (доминирующая длина волны), где λD соответствует цвету, который фактически воспринимается человеческим глазом.
Как создается белый свет?
Существует несколько способов получения белого света с помощью светодиодов. Ниже приведены 2 типичных метода эмиссии.
Синий светодиод＋Желтый люминофор
Комбинация синего светодиода с желтым люминофором, который является дополнительным цветом, дает белый свет. Этот метод проще, чем другие решения, и обеспечивает высокую эффективность, что делает его самым популярным выбором на рынке.
Красный светодиод＋Зеленый светодиод＋Синий светодиод
Сочетание трех основных цветов дает белый свет. Обычно этот метод используется не для освещения, а для полноцветных светодиодных устройств.
Светодиод
LEDНа страницу продукта
Модельный ряд светоизлучающих диодов
ROHM включает в себя диоды с боковым излучением, с задним креплением и с лампой в дополнение к стандартным типам SMD.
Принцип работы и применение светодиодной люминесцентной лампы
Светодиодная люминесцентная лампа
, широко известная как лампа с прямой трубкой, является заменой традиционной люминесцентной лампы, которая воплощает в себе два аспекта энергосбережения и защиты окружающей среды. Размер и метод установки такие же, как и у традиционных люминесцентных ламп, но принцип излучения заключается в использовании светодиодных полупроводниковых чипов для излучения света. По материалу корпуса он делится на две категории: стекло, алюминий и поликарбонат.Световая отдача составляет 90 лм/Вт~200 лм/Вт.
Принцип свечения

Напряжение на клеммах PN-перехода представляет собой определенный потенциальный барьер. Когда приложено прямое напряжение смещения, потенциальный барьер падает, и основные носители в P- и N-областях диффундируют друг к другу. Поскольку подвижность электронов намного больше, чем у дырок, большое количество электронов диффундирует в Р-область, что представляет собой инжекцию неосновных носителей в Р-область.Эти электроны рекомбинируют с дырками в валентной зоне, и энергия, полученная при рекомбинации, выделяется в виде световой энергии. Это принцип светового излучения PN-перехода.
Конструктивные особенности и параметры
Состав
1. Светодиодная люминесцентная лампа состоит из нескольких сверхъярких и маломощных светодиодов, корпуса из поликарбоната с высокой светопроницаемостью, алюминиевых деталей, рассеивающих тепло, и блока питания.
2. Источник света, используемый в светодиодной люминесцентной лампе, имеет две модели: головка соломенной шляпы и шарики лампы SMD.
Среди них обычно используются лампы SMD 3528, 5050, высокой мощности 1 Вт и т. д.
Экстерьер
1) Прозрачный корпус ПК, высокая светопропускная способность, внутри видны бусины лампы;
2) Полупрозрачная матовая оболочка делает свет мягче.
4. Светодиодная люминесцентная лампа имеет встроенный источник питания, а рабочее напряжение представляет собой широкий диапазон напряжений, который можно использовать от 85 В до 265 В.
5. Светодиодные люминесцентные лампы могут быть красного, желтого, синего, зеленого, белого и теплого белого цвета.
Особенности
Светодиодные люминесцентные лампы отличаются высоким качеством, долговечностью и энергосбережением. Имеют большой диапазон регулировки угла проецирования. Яркость 18 Вт эквивалентна яркости обычных люминесцентных ламп мощностью 40 Вт. Он устойчив к высоким температурам, влаге, воде и протечкам. Рабочее напряжение: 110В, 220В опционально, а внешняя крышка может быть изготовлена из стекла или поликарбоната. Патрон такой же, как у обычной люминесцентной лампы.
Светодиодная люминесцентная лампа использует новейшую технологию светодиодного источника света и цифровой внешний вид, что позволяет сэкономить более 70% электроэнергии.Интенсивность светодиодной люминесцентной лампы мощностью 12 Вт эквивалентна люминесцентной лампе мощностью 40 Вт. Срок службы светодиодной люминесцентной лампы более чем в 10 раз превышает срок службы обычной люминесцентной лампы. Часто заменяйте лампы, балласты и стартеры. Зеленый и экологически чистый полупроводниковый электрический источник света имеет мягкий свет и чистый спектр, что полезно для защиты зрения и физического здоровья пользователя. Источник холодного света 6000K дает людям визуально прохладное ощущение, а гуманизированный дизайн разницы освещенности помогает сконцентрироваться и повысить эффективность.
1. Сильная применимость, улучшенная адаптируемость и надежность в различных суровых условиях внутри и вне помещений
2. Насыщенные цвета: состоит из трех основных цветов (красный, зеленый и синий) блоков дисплея, что позволяет электронному экрану отображать динамические изображения с насыщенными цветами, высокой насыщенностью, высоким разрешением и высокой частотой отображения
. 3. Высокая яркость: используется светодиод сверхвысокой яркости, который по-прежнему хорошо виден на больших расстояниях при сильном солнечном свете
. 4.Хороший эффект: с помощью технологии нелинейной коррекции изображение становится более четким, а чувство иерархии сильнее
5. Высокая надежность: использование технологии статического сканирования и технологии модульного проектирования обеспечивает более высокую надежность и стабильность
. 6. Разнообразные режимы отображения: поддержка нескольких режимов отображения
Недостаток
Цена дорогая. По-прежнему существует большой разрыв между светоотдачей, которая может быть достигнута повсеместно, и теоретической светоотдачей. Между достижимой жизнью и теоретической жизнью все еще существует большой разрыв. Определенное количество тепла все еще остается, и затухание света можно значительно уменьшить.
Преимущество
1. Лампы для защиты окружающей среды, защита земли
2. Эффективное преобразование, снижение тепловыделения
3. Тихий и удобный, без шума
4. Мягкий свет, защита глаз
5. Без ультрафиолета, без комаров
6. Напряжение регулируется от 80В до 245В
7.Экономьте энергию и продлите срок службы
8. Прочный и надежный, для длительного использования.
9. По сравнению с обычными люминесцентными лампами, светодиодные люминесцентные лампы не требуют балласта, стартера и мерцания.
10 Не требует технического обслуживания, частое переключение не приведет к повреждению.
11. Безопасное и стабильное качество, выдерживает высокое напряжение 4 кВ, низкое тепловыделение и может работать при низкой температуре -30 ℃ и высокой температуре 55 ℃.
12. Хорошая виброустойчивость и простота транспортировки.
13. Энергосбережение, долгий срок службы, хорошая применимость, благодаря небольшому размеру одного светодиода, ему можно придать любую форму, короткое время отклика, экологичность, отсутствие вредных металлов, простота переработки отходов, яркие цвета, чистый свет цвета и спектральный диапазон. Он узок и может быть смешан с красочным или белым светом посредством трех основных цветов: красного, зеленого и синего.
Световая отдача
Обычно это называется внешней квантовой эффективностью компонента, которая является произведением внутренней квантовой эффективности компонента и эффективности извлечения компонента.Так называемая внутренняя квантовая эффективность компонента на самом деле представляет собой эффективность электрооптического преобразования самого компонента, которая в основном связана с характеристиками самого компонента (такими как энергетическая зона, дефекты и примеси материала компонента). , барьерный кристаллический состав и структура компонента. Эффективность извлечения компонента относится к количеству фотонов, генерируемых внутри компонента, которые фактически могут быть измерены вне компонента после поглощения, преломления и отражения самого компонента.Таким образом, факторы, связанные с эффективностью извлечения, включают в себя поглощение материала самого компонента, геометрическую структуру компонента, разность показателей преломления компонента и упаковочного материала, а также характеристики рассеяния структуры компонента. Произведение внутренней квантовой эффективности компонента и эффективности извлечения компонента представляет собой световой эффект всего компонента, то есть внешнюю квантовую эффективность компонента.Ранняя разработка компонента была сосредоточена на улучшении его внутренней квантовой эффективности. Основной метод заключался в улучшении качества барьерного кристалла и изменении структуры барьерного кристалла, чтобы затруднить преобразование электрической энергии в тепло, тем самым косвенно увеличивая световую отдачу светодиода, чтобы получить теоретическое значение около 70 % Внутренняя квантовая эффективность, но такая внутренняя квантовая эффективность почти близка к теоретическому пределу. В таких условиях невозможно увеличить общее количество света модуля, просто улучшив внутреннюю квантовую эффективность модуля.Поэтому повышение эффективности извлечения модуля стало важной темой исследований. Основными методами являются: изменение формы структуры кристаллического зерна-TIP, технология придания шероховатости поверхности.
Каков принцип работы светодиода?
Как и обычные диоды, светоизлучающие диоды состоят из PN-перехода и также имеют однонаправленную проводимость. Когда на светодиод подается прямое напряжение, дырки, инжектированные из области P в область N, и электроны, инжектированные из области N в область P, контактируют соответственно с электронами в области N и пустотами. в области P в пределах нескольких микрон от PN-перехода.Дырки рекомбинируют, производя спонтанную эмиссионную флуоресценцию. Энергетические состояния электронов и дырок в разных полупроводниковых материалах различны.
При рекомбинации электронов и дырок выделяется несколько иная энергия. Чем больше высвобождается энергии, тем короче длина волны излучаемого света. Обычно используются диоды, излучающие красный, зеленый или желтый свет. Обратное напряжение пробоя светодиода больше 5 вольт. Его прямая вольт-амперная характеристика очень крутая, и для управления током через диод необходимо последовательно подключить токоограничивающий резистор.
Основная часть светодиодных уличных фонарей представляет собой пластину, состоящую из полупроводника P-типа и полупроводника N-типа. Существует переходный слой между полупроводником P-типа и полупроводником N-типа, который называется PN-переходом. В PN-переходе некоторых полупроводниковых материалов, когда инжектированные неосновные носители и основные носители рекомбинируют, избыточная энергия высвобождается в виде света, тем самым непосредственно преобразуя электрическую энергию в энергию света.
При обратном напряжении, приложенном к PN-переходу, инжекция неосновных носителей затруднена, поэтому он не излучает свет.