Как устроен и работает светодиод

Характеристики СМД светодиодов

Каждый вид SMD светодиода характеризуется не только величиной излучения и количеством потребляемого тока, но и другими параметрами. Тип изделия определяет применение прибора и особенности монтажа.

Характеристики светодиода 3528

Как видно из таблицы, светодиод SMD 3528 бывает однокристальным и трехкристальным. В первом случае он может генерировать белый нейтральный и теплый свет, а также желтый, синий, зеленый и красный. Во втором подает сразу несколько цветов. Однокристальный вариант оборудован 2 выводами для подсоединения, а трехкристальный – 4 (1 катод и 3 анода). Чтобы предупредить влияние окружающей среды, кристаллы заливаются прозрачным компаундом. Материал может включать люминофор: так выравнивают цветовые показатели прибора.

Световой поток, который излучает прибор, невелик. Зато SMD 3528 обладает миниатюрными размерами и регенерирует разные цвета. Благодаря этому светодиоды используют в лентах подсветки и недорогих декоративных светильниках.

Характеристики светодиода 5050

Светодиод SMD 5050 может включать 3 или 4 кристалла. Для одноцветного светильника выбирают одинаковые или близкие по оттенку кристаллы. 5050 отличается более высокой яркостью – в 3 раза больше, чем 3528. В диодах предусмотрена такая же защита: прозрачный компаунд или люминофор.

Прибор отличается лучшим соотношением мощности и цены и обеспечивает любой цвет светового потока. Как правило, 5050 устанавливают на декоративные осветительные ленты – одноканальные, RGB, RGBW. Если увеличить плотность крепления – до 60 штук на 1 м, светодиодную ленту можно использовать не только как украшение, но и для освещения интерьерных элементов. Ленты оснащены контроллерами, что позволяет регулировать оттенок и интенсивность света.

Характеристики светодиода 5630

Элемент 5630 имеет только однокристальное исполнение, но отличается высокой мощностью: генерирует световой поток в 57 люменов. Цвет белый, с разной температурой: холодный, дневной, теплый. Прибор защищен 2 старисторами и может выдерживать импульс тока до 400 мА.

У светодиода 4 вывода, но работу элемента обеспечивает только 2. 2 других вместе с подложкой требуются для отвода тепла. Применяют диод при изготовлении мощных ламп и прожекторов.

Важно! Яркость диода зависит от температуры воздуха. При +85 градусов показатель падает на 25%.

Характеристики светодиода 5730

Однокристальный вариант обладает такой же мощностью, что и 5630, а вот трехкристальный SMD светодиод 5730 втрое мощнее: изучает свет яркостью до 158 люменов. Также предназначен для получения светового потока белого цвета, но с разной цветовой температурой.

Модификация отличается очень низким тепловым сопротивлением, что позволяет обойтись без двух дополнительных выводов, как в 5630. При этом она выдерживает также импульсный ток.

Элемент отличается высокой производительностью и используется также как и 5630 – при производстве мощных светодиодных светильников.

Характеристики светодиода 3014

Однокристальный элемент умеренной мощности – до 11 люменов, и очень небольших размеров. В качестве защиты используется компаунд. Светодиод генерирует белый свет – теплый, холодный, основные цвета, а также оранжевый. Эту относительно недавно появившуюся модификацию относят к категории слаботочных.

При монтаже изделия нужно учитывать его особенность: выводы у него нетипично длинные и достигают нижней части корпуса. Таким образом, улучшается теплоотвод.

Главное назначение 3014 – модули и ленты декоративной подсветки. Нередко диоды применяют при производстве автомобильных ламп и настольных приборов.

Характеристики светодиода 2835

Из всех типов SMD светодиодов модель является самой мощной: излучает примерно на 20% больше света, чем 5730. Так можно уменьшить энергопотребление. Однокристальный прибор производят в трех версиях разной мощности. Он излучает белый свет разной температуры. По размерам близок к элементу 3528, но имеет круглую линзу.

Этот вариант наиболее популярен, так как применяют его при изготовлении буквально любых осветительных приборов: ламп на улице, прожекторов, бытовых светодиодных светильников. А это означает большое количество подделок, где вместо одноваттного диода устанавливают элемент меньшей мощности.

Характеристики светодиодов

Светодиоды описываются множеством характеристик и параметров. Важнейшие из них:

  • сила света и энергетическая эффективность – Лм и Лм/Вт;
  • угол расхождения светового потока по уровням 0,5 или 0,7, градусы – у обычных от 120 до 140 град., у индикаторных моделей – от 15 до 45 град.;
  • мощность, потребляемая при работе, Вт – малая – до 0,5, средняя – 0,5-3, большая – более 3;
  • рабочий ток через диод, мА или А;
  • цвет или оттенок белого света, цветовая температура, градусы Кельвина, К – от 2000-2500 К – теплый белый и до 6500-9500 К – белый холодный.

Размеры светодиодов

Размеры светодиода определяются габаритами его корпуса. Для корпусов SMD – длина, ширина, толщина. Первые две величины заложены в обозначении, например, SMD2835, где две пары цифр – это 2,8 мм – ширина и 3,5 мм – длина. Толщину корпуса нужно брать из описания или паспорта на диод.

Для цилиндрических DIP-диодов важные характеристики – диаметр корпуса и его высота с линзой. При этом нужно учесть длину проволочных выводов и рекомендации производителя по их изгибу перед монтажом.

Длина волны светодиода

Такая характеристика светодиодов, как длина волны используется очень редко. Чаще называют цвет свечения.

Оттенок цвета Длина волны, нм
Инфракрасный (невидимый) 760-880
красный 620-760
оранжевый 585-620
желтый 575-585
желто-зеленый 555-575
зеленый 510-555
голубой 480-510
синий 450-480
фиолетовый 390-450
Ультрафиолетовый (невидимый) 10-390

Длина волны свечения диода измеряется в нанометрах – нм. В паспортных данных изделия она указывается не всегда.

Производство светодиодов

В светодиодах свет излучает p-n переход, образованный двумя полупроводниковыми материалами огромной степени чистоты. В миллионах и десятках миллионов атомов полупроводникового кремния или германия, может присутствовать один или несколько атомов другого вещества-примеси. Если в полупроводник n- или p-типа ввести строго определенное количество легирующего металла, то получается сплав с требуемыми характеристиками.

Для изготовления кристалла светодиода с p-n переходом необходимо провести десятки технологических операций. Это:

  • нагрев до строго определенной температуры;
  • испарение металла в вакууме;
  • осаждение металлических паров на поверхность полупроводника строго определенное время;
  • поверхность должна иметь заданную температуру;
  • давление в камере – точно соответствовать требуемому и мн. др.

С высокой точностью выдержать требуемые параметры всех операций невозможно. Поэтому операций выполняют с технологическими допусками – отклонениями. Даже в одной партии полупроводниковых приборов, изготовленных в один день возможен разброс параметров от десятков процентов до нескольких раз.

Готовые светодиоды в технологические партии сортируют по величине важнейших параметров, например по световому потоку, 10 Лм с точностью ± 5, 10 или 20%.

Американцы и англичане дискрет малой величины назвали bin или rank, а операцию сортировки каких-то предметов – биновка, распиновка или ранжирование.

Производство светодиодов ведут по важнейшим параметрам:

  • величина светового потока;
  • прямое рабочее напряжение на p-n переходе;
  • оттенок свечения или цветовая температура и др. параметры.

Величина дискретизации в бинах конкретного светодиода дает инженерам информацию, как быстро он деградирует, т. е. меняет оттенок свечения, уменьшает яркость, качество света и цветовоспроизведения – Ra или CRI.

Светодиоды по bin-группам, например по цветопередаче сортируют люди-эксперты, а если параметр можно измерить – по приборам.

Устройство

Ниже приводится подробное описание устройства диода, изучение этих сведений необходимо для дальнейшего понимания принципов действия этих элементов:

  1. Корпус представляет собой вакуумный баллон, который может быть изготовлен из стекла, металла или прочных керамических разновидностей материала.
  2. Внутри баллона имеется 2 электрода. Первый является накаленным катодом, который предназначен для обеспечения процесса эмиссии электронов. Самый простейший по конструкции катод представляет собой нить с небольшим диаметром, которая накаливается в процессе функционирования, но на сегодняшний день более распространены электроды косвенного накала. Они представляют собой цилиндры, изготовленные из металла, и обладающие особым активным слоем, способным испускать электроны.
  3. Внутри катода косвенного накала имеется специфический элемент – проволока, которая накаливается под воздействием электрического тока, она называется подогреватель.
  4. Второй электрод является анодом, он необходим для приема электронов, которые были выпущены катодом. Для этого он должен обладать положительным относительно второго электрода потенциалом. В большинстве случаев анод также имеет цилиндрическую форму.
  5. Оба электрода вакуумных приборов полностью идентичны эмиттеру и базе полупроводниковой разновидности элементов.
  6. Для изготовления диодного кристалла чаще всего используется кремний или германий. Одна из его частей является электропроводимой по p-типу и имеет недостаток электронов, который образован искусственным методом. Противоположная сторона кристалла также имеет проводимость, но n-типа и обладает избытком электронов. Между двумя областями имеется граница, которая и называется p-n переходом.

Такие особенности внутреннего устройства наделяют диоды их главным свойством – возможностью проведения электрического тока только в одном направлении.

Виды светодиодов по назначению

С тем, какими бывают светодиоды, стоит разобраться подробнее. Подобные изделия принято делить на две большие группы: осветительные и индикаторные. Каждый вид имеет свои преимущества и возможную область использования. Предлагаем ознакомиться с каждой группой более детально, чтобы лучше разбираться в широком ассортименте светодиодных изделий.

Светодиоды бывают разными

Индикаторные светодиоды: отличительные особенности

Индикаторные устройства благодаря своим характеристикам широко используются при выполнении цветовой индикации. Их используют для подсветки приборных панелей, дисплеев, а также ряда других изделий. При сравнительно небольшой мощности (менее 0,2 Вт) индикаторные светодиоды демонстрирую умеренную яркость.

Для индикаторов характерна умеренная яркость

Их принято делить на:

DIP светодиоды реализуют широкий спектр излучения

Super Flux «Piranha», используемые при оформлении рекламных вывесок

Straw Hat внешне похож на DIP

SMD светодиоды востребованы при изготовлении светодиодных лент

Осветительные светодиоды: отличительные особенности

Осветительные элементы входят в состав светодиодных ламп и лент, фар и других изделий, для которых важно обеспечить высокую интенсивность свечения. Обладают большой мощностью

Выпускаются в корпусах, допускающих поверхностный монтаж. Бывают только белого цвета (холодного или теплого). Выделяют:

SMD LED монтируют на медную или алюминиевую подложку

Матрица для COB

Filament LED – подходящее решение для подсветки

Плюсы и минусы осветительных светодиодов

К основным преимуществам осветительных светодиодов следует отнести:

  • энергосбережение, позволяющее сократить расходы на электричество;
  • различное цветовое свечение;
  • доступность выбора цветовой температуры;
  • различный угол pacceивaния света, позволяющий подобрать подходящий вариант для любого помещения;
  • небольшой кoэффициент пульcaции.

Светодиодное освещение может быть с различным цветовым свечением

Из недостатков следует отметить старение, сравнительно невысокий срок службы и нагрев.

Со временем интенсивность свечения уменьшиться

Ссылки[править]

  1. OSRAM: green LED
  2. (2001) «Ultraviolet Emission from a Diamond pn Junction». Science 292 (5523): 1899. DOI:10.1126/science.1060258. PMID 11397942.
  3. (2007) «Deep Ultraviolet Light-Emitting Hexagonal Boron Nitride Synthesized at Atmospheric Pressure». Science 317 (5840): 932. DOI:10.1126/science.1144216. PMID 17702939.
  4. (2004) «Direct-bandgap properties and evidence for ultraviolet lasing of hexagonal boron nitride single crystal». Nature Materials 3 (6): 404. DOI:10.1038/nmat1134. PMID 15156198.
  5. (2006) «An aluminium nitride light-emitting diode with a wavelength of 210 nanometres». Nature 441 (7091): 325. DOI:10.1038/nature04760. PMID 16710416.
  6. LEDs move into the ultraviolet, physicsworld.com, May 17, 2006. Проверено 2007-08-13.

  7. 1981 VW Rabbit Owner’s manual. Page 52. Volkswagen of America. 1980.
  8. «GaN-based blue light emitting device development by Akasaki and Amano» (PDF). Takeda Award 2002 Achievement Facts Sheet. The Takeda Foundation. 2002-04-05. http://www.takeda-foundation.jp/en/award/takeda/2002/fact/pdf/fact01.pdf. Retrieved 2007-11-28.
  9. U.S. Patent 5,578,839 «Light-emitting gallium nitride-based compound semiconductor device» Nakamura et al., Issue date: November 26, 1996
  10. Sensor Electronic Technology, Inc.: Nitride Products Manufacturer
  11. Mori, Mirei; Hamamoto, Akiko; Takahashi, Akira; Nakano, Masayuki; Wakikawa, Noriko; Tachibana, Satoko; Ikehara, Toshitaka; Nakaya, Yutaka et al. (2007). «Development of a new water sterilization device with a 365 nm UV-LED». Medical & Biological Engineering & Computing 45: 1237. doi:10.1007/s11517-007-0263-1.
  12. Taniyasu, Yoshitaka; Kasu, Makoto; Makimoto, Toshiki (2006). «An aluminium nitride light-emitting diode with a wavelength of 210 nanometres». Nature 441 (7091): 325. doi:10.1038/nature04760. PMID 16710416.
  13. Kubota, Y.; Watanabe, K.; Tsuda, O.; Taniguchi, T. (2007). «Deep Ultraviolet Light-Emitting Hexagonal Boron Nitride Synthesized at Atmospheric Pressure». Science 317 (5840): 932. doi:10.1126/science.1144216. PMID 17702939
  14. Watanabe, Kenji; Taniguchi, Takashi; Kanda, Hisao (2004). «Direct-bandgap properties and evidence for ultraviolet lasing of hexagonal boron nitride single crystal». Nature Materials 3 (6): 404. doi:10.1038/nmat1134. PMID 15156198.
  15. Koizumi, S.; Watanabe, K; Hasegawa, M; Kanda, H (2001). «Ultraviolet Emission from a Diamond pn Junction». Science 292 (5523): 1899. doi:10.1126/science.1060258. PMID 11397942
  16. J. H. Wold and A. Valberg (2000). «The derivation of XYZ tristimulus spaces: A comparison of two alternative methods». Color Research & Application 26 (S1): S222. doi:10.1002/1520-6378(2001)26:1+<::AID-COL47>3.0.CO;2-4.
  17. Ivan Moreno, Ulises Contreras (2007). «Color distribution from multicolor LED arrays». Optics Express 15 (6): 3607. doi:10.1364/OE.15.003607. PMID 19532605.
  18. Tanabe, S. and Fujita, S. and Yoshihara, S. and Sakamoto, A. and Yamamoto, S.. «YAG glass-ceramic phosphor for white LED (II): luminescence characteristics». Proc. of SPIE Vo 5941: 594112—1.
  19. Ohno, Y.. «Color rendering and luminous efficacy of white LED spectra». Proc. of SPIE Vol 5530: 89.
  20. WO patent 2008104936
  21. Burroughes, JH and Bradley, DDC and Brown, AR and Marks, RN and Mackay, K. and Friend, RH and Burns, PL and Holmes, AB, (1990). «Light-emitting diodes based on conjugated polymers,». Nature 347 (6293): 539–541. doi:10.1038/347539a0.
  22. Lawler, Richard (2007-01-08). «Sony’s 1,000,000:1 contrast ratio 27-inch OLED HDTV». Engadget. http://www.engadget.com/2007/01/08/sonys-1-000-000-1-contrast-ratio-27-inch-oled-hdtv/. Retrieved 2009-02-15.
  23. «New study says OLED efficiency is less than previously reported». LEDs Magazine (PennWell Corporation). 2008-08-20. http://www.ledsmagazine.com/news/5/8/18. Retrieved 2009-02-15.
  24. Quantum-dot LED may be screen of choice for future electronics Massachusetts Institute of Technology News Office, December 18, 2002
  25. Nanoco Signs Agreement with Major Japanese Electronics Company, 23/09/2009
  26. LED-design
  27. «Luminus Products». Luminus Devices, Inc.. http://www.luminus.com/content1044. Retrieved 2009-10-21
  28. «Luminus Products CST-90 Series Datasheet». Luminus Devices, Inc.. http://www.luminus.com/stuff/contentmgr/files/0/7c8547b3575bcecc577525b80d210ac7/misc/pds_001314_rev_03__cst_90_w_product_datasheet_illumination.pdf. Retrieved 2009-10-25.
  29. «XLamp XP-G LED». Cree, Inc.. http://www.cree.com/products/xlamp_xpg.asp. Retrieved 2009-09-28

Основные параметры светодиодов

Перед тем, как
рассматривать особенности существующих конструкций, следует ознакомиться с
основными характеристиками приборов:

  1. Светоотдача, или эффективность (Лм/Вт). Является отношением светового потока к используемой мощности. Эта величина высчитывается перед тем, как определить применимость диодов для различных осветительных систем. Модели 2020 года обладают показателями 120-140 Лм/Вт, то есть в несколько раз больше, чем у ламп накаливания.
  2. Цветовая температура (Кельвины). Применяется в следующих диапазонах:
  • 2500-3000 К – тёплый белый свет (WW);
  • 4000-5000 К – нейтральный белый свет (NW);
  • 6500-95000 К – холодный белый свет (CW).

Обратите внимание! Нейтральный свет диодов считается оптимальным для офисной работы, так как подсвечиваемые предметы имеют наибольшую чёткость. Также выделяют цветные (синий, красный, жёлтый, зелёный) и RGB световые диоды

Также выделяют цветные (синий, красный, жёлтый, зелёный) и RGB световые диоды.

3. Мощность светодиода (Вт, мА). Необходима для выбора подходящего источника питания. Диоды бывают:

  • малой мощности – менее 0,5 Вт (20-60 мА);
  • средней мощности – от 0,5 до 3 Вт (100-700 мА);
  • большой мощности – более чем
    3 ватта (от 1000 мА).

Обратите внимание! Чтобы продлить срок службы блока питания, его необходимо выбирать с запасом в 15-20%, превышающим реальную мощность светодиода. 4

Угол свечения (градусы). Обычно составляет 120-140о, для индикаторных – 15-45о

4. Угол свечения (градусы). Обычно составляет 120-140о, для индикаторных – 15-45о.

5. Ресурс, или деградация (часы). Определяет длительность эксплуатации. На ресурс влияют:

  • токовая деградация, когда через световые
    диоды пропускается избыточная сила тока;
  • температурная
    деградация, возникающая при некачественном отводе электронной энергии.

Обратите внимание! Чтобы лучшие светодиоды прослужили заявленное количество часов, температура в точке пайки должна быть не более 65оС

Работа диода и его вольт-амперная характеристика

Под вольт-амперной характеристикой данных приборов понимается кривая линия, которая показывает то, в какой зависимости находится электрический ток, протекающий через p-n-переход, от объемов и полярности напряжения, воздействующего на него.

Подобный график можно описать следующим образом:

  1. Ось, расположенная по вертикали: верхняя область соответствует значениям прямого тока, нижняя область параметрам обратного тока.
  2. Ось, расположенная по горизонтали: область, находящаяся справа, предназначена для значений прямого напряжения; область слева для параметров обратного напряжения.
  3. Прямая ветвь вольт-амперной характеристики отражает пропускной электрический ток через диод. Она направлена вверх и проходит в непосредственной близости от вертикальной оси, поскольку отображает увеличение прямого электрического тока, которое происходит при увеличении соответствующего напряжения.
  4. Вторая (обратная) ветвь соответствует и отображает состояние закрытого электрического тока, который также проходит через прибор. Положение у нее такое, что она проходит фактически параллельно относительно горизонтальной оси. Чем круче эта ветвь подходит к вертикали, тем выше выпрямительные возможности конкретного диода.
  5. По графику можно наблюдать, что после роста прямого напряжения, протекающего через p-n-переход, происходит медленное увеличение показателей электрического тока. Однако постепенно, кривая достигает области, в которой заметен скачок, после которого происходит ускоренное нарастание его показателей. Это объясняется открытием диода и проведением тока при прямом напряжении. Для приборов, изготовленных из германия, это происходит при напряжении равном от 0,1В до 0,2В (максимальное значение 1В), а для кремниевых элементов требуется более высокий показатель от 0,5В до 0,6В (максимальное значение 1,5В).
  6. Показанное увеличение показателей тока может привести к перегреву полупроводниковых молекул. Если отведение тепла, происходящее благодаря естественным процессам и работе радиаторов, будет меньше уровня его выделения, то структура молекул может быть разрушена, и этот процесс будет иметь уже необратимый характер. По этой причине, необходимо ограничивать параметры прямого тока, чтобы не допустить перегрева полупроводникового материала. Для этого, в схему добавляются специальные резисторы, имеющие последовательное подключение с диодами.
  7. Исследуя обратную ветвь можно заметить, что если начинает увеличиваться обратное напряжение, которое приложено к p-n-переходу, то фактически незаметен рост параметров тока. Однако в случаях, когда напряжение достигает параметров, превосходящих допустимые нормы, может произойти внезапный скачок показателей обратного тока, что перегреет полупроводник и будет способствовать последующему пробою p-n-перехода.

Разновидности

Светодиоды отличаются по:

  • Размеру внешнего корпуса
  • Форме корпуса (круглые – самые популярные, но прямоугольные тоже часто встречаются)
  • Типу линзы (направленная – прозрачная – или рассеивающая, матовая)

По форме светодиоды бывают самые разнообразные, но кристалл в основе не зависит от внешней оболочки. По размеру – от самых мелких светодиодов в корпусе типоразмера 0402 (0.5×1мм) до 100-ваттных светодиодов размером 50×50 мм. В зависимости от эффекта, ставят несколько кристаллов одного или разных цветов.

Одного – для повышения мощности, в таком случае они подключаются параллельно и в итоге фокусируются как единый светодиод. Разных – для многоцветного эффекта, например, для индикации (обычно синий-красный, встречается во многих аккумуляторных устройствах как индикатор работы/зарядки) или для отображения большого спектра цветов (как например RGB-светодиод, способный отобразить все возможные цвета – состоит из 3 кристаллов, красного (R), зелёного (G), синего (B)).

Параметры редких светодиодов представлены в таблице ниже:

Таблица основных параметров редких светодиодов.

Светодиоды отличаются по длине волны – они способны точно испускать свет определённого спектра, в частности, ультрафиолетовыми светодиодами можно засвечивать фоторезист, а фидосветодиоды ускоряют рост растений. Граничное напряжение светодиода меняется от 1.9 В (инфракрасный) до 3.7 В (белый). Часто светодиоды собирают в последовательные сборки (например, в дешёвых светодиодных лентах), чтобы запитать, например, 5 2.2-вольтовых светодиодов от 12В, потеряв всего 1В на резисторе.

Если Вы используете светодиоды на большой ток, то, скорее всего, придётся ставить мощные резисторы, на которых всё равно будет теряться большое количество тепла. В таком случае можно использовать импульсные стабилизаторы тока (на основе DC-DC преобразователей или самодельные) – при большом КПД они обеспечивают большой ток и практически не греются! Светодиоды от 100 мА желательно подключать уже именно так. Понятно, что все светодиоды имеют различные характеристики, но как же найти нужный номинал резистора для правильного подключения светодиода? В этом деле нам поможет давно забытый школьный курс физики, а именно закон Ома.

Контакты светодиода

Для примера, возьмём светодиод с падением напряжения 2В, который нам нужно запитать от 3.3 В. Ток возьмём по среднему для всех «мелких» светодиодов значению – 20 мА, а чтобы не убить его раньше времени – 15 мА. Разница в напряжении между напряжением питания и напряжением, нужным для светодиода, составляет 3.3 – 2 = 1.3 В. Вспоминаем закон Ома для замкнутой цепи – I = U/R. Преобразуем её относительно сопротивления . Поделим 1.3 на 0.015 (15мА в А), получим 86.7 Ом. Значение крайне нестандартное, поэтому возьмём ближайшее удобное (в большую сторону) – например, 100 Ом. Светодиоду по режиму будет только лучше, а ток изменится незначительно (13 мА) – невооружённым взглядом вы вряд ли заметите это изменение.

Преимущества

По сравнению с другими электрическими источниками света светодиоды имеют следующие отличия:

  • Высокая световая отдача. Современные светодиоды сравнялись по этому параметру с натриевыми газоразрядными лампами и металлогалогенными лампами, достигнув 146 люмен на ватт.
  • Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие нити накаливания и иных чувствительных составляющих).
  • Длительный срок службы — от 30000 до 100000 часов (при работе 8 часов в день — 34 года). Но и он не бесконечен — при длительной работе и/или плохом охлаждении происходит «деградация» кристалла и постепенное падение яркости.
  • Количество циклов включения-выключения не оказывают существенного влияния на срок службы светодиодов (в отличие от традиционных источников света — ламп накаливания, газоразрядных ламп).
  • Спектр современных белых светодиодов бывает различным — от тёплого белого = 2700 К до холодного белого = 6500 К.
  • Спектральная чистота, достигаемая не фильтрами, а принципом устройства прибора.
  • Отсутствие инерционности — включаются сразу на полную яркость, в то время как у ртутно-фосфорных (люминесцентных-экономичных) ламп время включения от 1 с до 1 мин, а яркость увеличивается от 30 % до 100 % за 3-10 минут, в зависимости от температуры окружающей среды.
  • Различный угол излучения — от 15 до 180 градусов.
  • Низкая стоимость индикаторных светодиодов.
  • Безопасность — не требуются высокие напряжения, низкая температура светодиода, обычно не выше 60 °C.
  • Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.
  • Экологичность — отсутствие ртути, фосфора и ультрафиолетового излучения в отличие от люминесцентных ламп.

Какова экономия светодиодного освещения

Светодиодные источники света – действительно экономичные осветительные приборы. Следует лишь внимательно относиться к качеству покупаемых ламп и не гнаться за недорогими моделями, которые, вероятно, быстро выйдут из строя.

В целях максимальной экономии для освещения квартир и домов светодиодами экономически целесообразно заменять лампы накаливания мощностью свыше 60 Вт. Иначе стоимость самой светодиодной лампы не окупится.

Также стоит заменять только источники света, которые работают максимальное количество часов. Светильник в кладовке, который включается раз в неделю на полчаса, вполне может остаться оснащенным лампой накаливания.

При применении этих правил светодиодное освещение оправдает себя, но не в первый месяц работы. Срок окупаемости led-ламп составляет 1-2 года. Рассчитывается окупаемость по следующему алгоритму.

Допустим, надо заменить все лампы на led. Примем число ламп за n=10 штук. Сравнительная мощность при равном световом потоке указана в таблице.

Допустим, мы заменяем лампы накаливания мощностью 75 Вт. Заменим на аналогичные светодиодные или люминесцентные. Стоимость замены составит:

Характеристика Накаливания Светодиодная Osram Люминесцентная Osram
Цена, руб 15 200 150
Общая стоимость замены, руб 150 2000 1500
Мощность,(P), Вт 75 14 20
Срок службы, час 1000 15000 8000

Примем, что за год электричество горит 5000 часов. Цена одного кВт электричества – 5 руб/кВт. Тогда:

  Накаливания Светодиодная Люминесцентная
Суммарная потребляемая мощность, (n×P/1000), кВт 0,75 0,14 0,2
Суммарное годовое потребление электроэнергии, кВт*ч 3750 700 1000
Годовые затраты на электроэнергию, тыс.руб. 18750 3500 5000
Затраты на покупку светильников, руб. 150 2000 1500
Затраты на обслуживание, тыс. руб. 750 рублей (5 раз в год заменять лампы: каждую 1000 часов) 2000 рублей каждые 15000 часов (замена ламп примерно каждые 3 года). 1500 руб. каждые 8000 часов (замена ламп примерно через 1,5 года.)
Суммарные затраты за 1 год, тыс.руб. 19,65 5,5 6,5
Суммарные затраты за 3 года, тыс.рублей 58,95 18,5 22,5

Таким образом, капитальные затраты на покупку новых ламп выше у светодиодных моделей. Но уже за первый год эксплуатации за счет экономии электроэнергии светодиодное освещение выигрывает и у ламп накаливания, и у люминесцентных. А за три года – срок службы led-ламп – суммарные затраты на светодиодное освещение самые минимальные.

В таблице не учитаны затраты на утилизацию (если таковые будут) люминесцентных ламп при их замене каждые 1,5 года. Также не учитывается падение яркости led с течением времени, из-за чего заменять панели придется чаще, чем каждые 9 года. Однако, и лампы для расчета брались не с максимальным заложенным сроком службы.

Применение светодиодов

  • В уличном, промышленном, бытовом освещении (в том числе светодиодная лента)
  • В качестве индикаторов — как в виде одиночных светодиодов (например, индикатор включения на панели прибора), так и в виде цифрового или буквенно-цифрового табло (например, цифры на часах)
  • Массив светодиодов используется в больших уличных экранах, в бегущих строках. Такие массивы часто называют светодиодными кластерами или просто кластерами
  • В оптопарах
  • Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях и светофорах
  • Светодиоды используются в качестве источников модулированного оптического излучения (передача сигнала по оптоволокну, пульты ДУ, светотелефоны, интернет)
  • В подсветке ЖК-экранов (мобильные телефоны, мониторы, телевизоры и т. д.)
  • В играх, игрушках, значках, USB-устройствах и прочее.
  • В светодиодных дорожных знаках.
  • В гибких ПВХ световых шнурах Дюралайт.
  • В растениеводстве
Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector