Применение светодиодных ламп: Почему стоит использовать светодиодные источники света

В последние годы светодиодные лампы все больше и больше применяются вместо ламп накаливания и даже вместо компактных люминесцентных ламп (которые часто называются «энергосберегающими»).  Светодиодные лампы имеют 2 основных преимущества — высокую светоотдачу на единицу потребляемой мощности, и высокий срок службы. Также светодиодные, или LED (light emission diode) лампы стойки к вибрациям, не содержат ядовитых веществ и проще в утилизации. Все эти преимущества определяют их все более широкое применение на производстве и в быту.

Типичная светоотдача недорогих светодиодных ламп — 50-80 люмен на ватт. Светодиодные лампы от именитых производителей обеспечивают светоотдачу до 120-130 лм/Вт, но такие лампы в несколько раз дороже. Типичный срок службы, заявляемый производителями — 50000 часов. Но такой срок службы будет только у дорогих светодиодных ламп с качественными драйверами, работающих в идеальных условиях. У обычных ламп, массово продающихся в магазинах, реальный срок службы будет в несколько раз меньше (15-20 тысяч часов).

Низковольтные светодиодные лампы очень энергоэффективны, они хорошо переносят частые включения и выключения и пониженное питающее напряжение. В этом их преимущество перед люминесцентными лампами.

Два фактора сокращают срок службы светодиодных ламп.

1. Первое — это перенапряжение. Если лампы используются в системах с автономных электроснабжением и напряжение питания лампы превышает 14,5В (для 12В системы), светодиоды могут перегореть. Если вы используете высокое напряжение при заряде ваших аккумуляторов (например, в режиме выравнивающего заряда), постарайтесь выключать светодиодные лампы во время такого заряда.

Многие зарядные устройства позволяют устанавливать зарядное напряжение на уровне 15В. Такое напряжение может привести к выходу светодиодные лампы.

Современные качественные светодиодные лампы имеют в своем составе драйвер, работающий эффективно и без проблем в диапазоне от 8-9В до 17-18В. 

Дешевые светодиодные лампы вместо такого драйвера могут иметь только гасящие резистор и фильтрующий конденсатор. Конечно, такие лампы долго не прослужат.

2. Другой фактор, приводящий к выходу из строя светодиодную лампу — перегрев. Мощные светодиодные лампы довольно сильно нагреваются при своей работе. Поэтому на мощных лампах (например, светодиодных прожекторах) применяются массивные радиаторы.

Если такие лампы применяются в закрытых невентилируемых светильниках, они перегреваются и выходят из строя. Если мощность одного светодиода превышает 1 ватт, удостоверьтесь, что обеспечен хороший отвод тепла от светодиодов. Именно поэтому многие прожекторы и светильники со светодиодами имеют массивные теплоотводящие поверхности.

Купить светодиодные лампы на напряжение 12 и 220В вы можете в нашем Интернет-магазине.

Эта статья прочитана 4447 раз(а)!

Продолжить чтение

• 92

  Компактные люминесцентные лампы Компактные люминесцентные лампы представляют собой осветительные приборы с встроенным в цоколь лампы электронным пуско-регулирующим устройством. Такие лампы обычно выпускаются со стандартными цоколями Е27 и Е14, что позволяет использовать их в обычных люстрах и светильниках. Компактные люминесцентные лампы…

• 92

  Светодиодные лампы MCOB Технологии светодиодных ламп постоянно развиваются. Светоотдача на единицу потребляемой мощности постоянно увеличивается. У недорогих ламп светоотдача составляет 80-90 лм/Вт. Более качественные лампы выдают 100-120 лм/Вт. Лучшие образцы светодиодных ламп имеют светоотдачу 200 и более люмен на ватт,…

• 77

  Всё о светодиодных лампах 18 мая 2016   Алексей Надежин Источник В этой статье мы расскажем всё о бытовых светодиодных лампах: на какие важные параметры лампы нужно обращать внимание, чем дорогие лампы отличаются от дешёвых, какие вредные факторы могут быть у некачественных ламп,…

• 64

  Энергоэффективность — важный элемент автономной энергосистемы Дешевле (и лучше для окружающей среды) улучшить эффективность использования энергии в вашем доме, чем производить больше энергии для того, чтобы покрыть недостаток энергии. Перед тем, как инвестировать в технологии возобновляемой энергетики, посмотрите и посчитайте,…

Статьи

Новая продукция — новые возможности

С начала 2010 года в ассортименте продукции ASD появился ряд светильников, использующих в качестве источника света световые диоды: аккумуляторные светильники СБА / КБА, аварийные светильники «ВЫХОД», переносные светильники РВО и ПРОФИ, прожекторы СДО. Также появилась в продаже линейка светодиодных ламп моделей LED-S/JDR, LED-S/JCDR и LED-S/MR16. Продукция на базе светодиодов пользуется все большей популярностью и очевидно, что модельный ряд в дальнейшем будет расширяться.

Повышенный интерес к светодиодным светильникам и лампам, несомненно, обоснован. Применение световых диодов позволило максимизировать полезные характеристики оборудования. Так, время непрерывной работы аккумуляторного светильника СБА-1089C составляет 30 часов, что несравнимо больше стандартных 4-5 часов работы люминесцентных светильников аналогичной конструкции. Светодиодные лампы, в отличие от своих галогенных аналогов, потребляют 1,5-2,2 Вт вместо 35-75 Вт. На самом деле, световые диоды имеют целый ряд преимуществ, на которых мы остановимся ниже. Но вначале скажем несколько слов о том, что из себя представляет световой диод.

Что такое световые диоды?

Светоизлучающий диод или СИД сокращенно (с англ., light emitting diode или LED) — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. Характеристики светового диода зависят от химического состава использованного в нем полупроводника. Сначала светодиоды были чрезвычайно дорогими — около 200 долларов за штуку, их практическое применение было ограничено. Только с 1968 года началось массовое производство светодиодов и с этого момента стоимость светодиодов начала снижаться, а полезные свойства — активно улучшаться. К сегодняшнему дню световые диоды стали настолько совершенными, что могут успешно конкурировать с другими источниками света в светотехнической отрасли.

На рисунке ниже показано устройство светового диода:

Преимущества светодиодного освещения:
По сравнению с традиционными лампами различных видов, световые диоды имеют целый ряд существенных преимуществ:

Экономия электроэнергии. Электрическая энергия преобразуется в излучение наиболее непосредственным образом из всех существующих, что позволяет добиться наибольшей светоотдачи на сегодняшний момент. КПД светодиода – до 100%, люминесцентная лампа – до 25%, лампа накаливания – до 5%. За счет высокой энергоэффективности светодиоды обеспечивают экономию электроэнергии до 85%, по сравнению с лампами накаливания.
Отсутствие эксплуатационных расходов. Срок службы светодиода достигает 100 тысяч часов, что составляет около 10 лет непрерывной работы! Это в 100 раз больше, чем у лампы накаливания и 8-10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Светодиоды намного надежнее любых ламп, всилу невосприимчивости к вибрациям и ударам. Устойчивы к воздействию высоких, низких и очень низких температур температур. Благодаря длительному сроку службы и надежности, световые диоды позволяют фактически свести к нулю эксплуатационные расходы (т.е. затраты на ремонт, замену, техническое обслуживание).
Безопасность. Светодиоды имеют очень малую теплоотдачу и практически не нагреваются во время работы. Это исключает возможность возгорания, а также порчи легковоспламеняющихся элементов светильников и т.п. Также высокий уровень безопасности светодиодных ламп и светильников определяет низкое рабочее напряжение — поражение электрическим током полностью исключено!
Экологичность. В состав световых диодов не входят соединения вредных веществ: данный источник света удовлетворяет самым строгим экологическим стандартам. Светодиоды не требуют затрат на специальную утилизацию и не оказывают негативного воздействия на окружающую среду. 

Светодиоды SMD

В светильниках и лампах торговой марки ASD применяются световые диоды модели SMD 3528, являющиеся одним из наиболее эффективных источников света на сегодняшний день. Данная модель отличается повышенной яркостью, максимальной светоотдачей, красочной передачей цветов. В то же время, отработанная технология производства позволяет создавать на основе SMD 3528 современные образцы светотехники в промышленных масштабах по доступной цене.
Благодаря своим превосходным техническим характеристикам, светодиоды SMD 3528 также начали широко применяться в рекламной индустрии для создания вывесок, подсветок, световых панно, в дизайне интерьера для подсветки потолочных ниш, гипсокартонных конструкций. В том числе, используются светодиоды, изготовленные в виде гибких лент или жестких линеек. При запайке в полимерную оболочку, SMD 3528 приобретают степень защиты IP67 или IP65, что еще больше расширяет сферу применения данных светодиодов.

Светодиоды модели SMD 3528 предназначены для «поверхностного монтажа». Основным отличием данной технологии от «традиционной» технологии монтажа в отверстия является то, что компоненты монтируются на поверхность печатной платы, При этом удается достичь высокой компактности электронных узлов, надежности и точности соединения. В результате автоматизации производства на основе технологии поверхностного монтажа, вероятность возникновения брака в лампах и светильниках ASD сведена к минимуму.

«Свет будущего»

В целом, специалисты сходятся во мнении, что массовое внедрение светодиодных технологий неизбежно, причем долго этого ждать не придется. С учетом того, что светодиодные технологии становятся все более доступными, уже через 15-20 лет во всех сетях освещения вместо обычных ламп будут использоваться лампы на светодиодах.

Торговая марка ASD идет в ногу со временем, поэтому наши клиенты уже сегодня имеют возможность сделать выбор в пользу светодиодных технологий, получив в качестве бонуса значительную экономию на электроэнергии, а также покупке и замене ламп!

Применение светодиодного освещения

Существует множество домашних светодиодных приложений, которые может сделать любой мастер. От светодиодного освещения под шкафом с использованием наших светодиодных лент или светодиодных модулей до замены ламп накаливания в помещении и на открытом воздухе, преобразование светодиодного освещения для вашего дома не только легко сделать, но и сэкономит вам энергию и расходы на замену, поскольку светодиодные светильники экологически безопасны и низкоэнергетичны. , и долговечный.

Наши светодиодные ленты RGB, модули, лампочки и настенные шайбы идеально подходят для любого бара, клуба, ночного заведения, витрины, вывесок, специальной стойки, акцента здания или любого места, где требуется эффектный изменяющий цвет свет.Наши одноцветные светодиодные ленты, модули, лампы и настенные светильники идеально подходят для внутреннего и внешнего рабочего освещения, а также для акцентного освещения. Весь наш продукт светодиодного освещения экологически чистый, с низким энергопотреблением и длительным сроком службы, что экономит деньги вашего бизнеса, а также привлекает новых клиентов.

Модернизация существующих вывесок или выставок с неоновой или флуоресцентной подсветкой на светодиодные лампы — это простой способ сэкономить деньги на энергии и затратах на ремонт. Поскольку срок службы большинства наших светодиодных светильников составляет до 50 000 часов, ваши светодиоды требуют минимального обслуживания и потребляют гораздо меньше энергии, чем люминесцентные или неоновые. Кроме того, благодаря RGB-подсветке, меняющей цвет, и сложным системам управления вы можете заставить свою светодиодную вывеску или выставку делать все, что вы можете себе представить.

Наши продукты Ecolocity LED Lighting использовались в сотнях различных развлекательных приложений, таких как: Chris Brown, Death Cab for Cutie, Black Eyed Peas, America’s Got Talent, BET Awards, Dancing with the Stars, Rascal Flats Tour Stage, Rihanna Tour Stage , CSI New York, Fear Factor, 101 Way to Leave A Game Show, Animal Planet’s Tanked, Color Splash HGTV, Disney Land и Lego Land и многие другие.

Специальное светодиодное освещение для мероприятий идеально подходит для организаторов вечеринок, планировщиков мероприятий, поставщиков общественного питания, ди-джеев, специалистов по аудио / видео или любого другого типа планировщика или дизайнера специальных мероприятий. Если вы хотите оживить свою вечеринку или мероприятие с помощью меняющих цвет светодиодных ламп RGB или просто добавить акцентное или одноцветное окружающее освещение, наш продукт идеально подходит для вашего мероприятия.

имеют широкий спектр применения в лодочном и морском мире. В связи с тем, что большинство морских судов работают от 12 В постоянного тока, 24 В постоянного тока, а также от высокого напряжения переменного тока, светодиодные фонари обеспечивают сверхяркое и низкоэнергетическое решение для морского освещения.Модернизируйте существующие галогенные светильники, чтобы увидеть преимущества энергосбережения светодиодных ламп.

идеально подходит для всех автомобильных приложений. Низкое энергопотребление светодиодных ламп делает их идеальной заменой галогенных ламп и ламп накаливания и значительно продлевает срок службы вашей батареи или источника питания 12 В постоянного тока. Существует множество модификаций, которые можно выполнить для обновления вашего автомобиля, дома на колесах или прицепа.

Многие люди не осознают, какие улучшения можно внести в художественную работу с помощью светодиодных ламп.Светодиодные светильники настолько универсальны, что их можно использовать в самых разных мультимедийных приложениях. Если вы хотите использовать энергосберегающие светодиоды для освещения своей работы или хотите использовать светодиоды как часть своей работы, они представляют собой отличное решение для художественных работ.

можно использовать во всех типах архитектурных приложений. Если вы хотите осветить свою лестницу или расставить акценты на скульптуре, светодиодные светильники и освещение могут придать совершенно новое измерение вашему архитектурному приложению.У нас есть продукты для внутреннего и наружного применения светодиодов.

Узнать о светодиодных фонарях | ENERGY STAR

Основы светодиодного освещения

Что такое светодиоды и как они работают?

Светодиод означает светоизлучающий диод . Светодиодные осветительные приборы производят свет на 90% эффективнее, чем лампы накаливания. Как они работают? Электрический ток проходит через микрочип, который освещает крошечные источники света, которые мы называем светодиодами, и в результате получается видимый свет. Чтобы предотвратить проблемы с производительностью, тепло, выделяемое светодиодами, поглощается радиатором.

Срок службы светодиодных осветительных приборов

Срок службы светодиодных осветительных приборов определяется иначе, чем срок службы других источников света, таких как лампы накаливания или компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). Светодиоды обычно не «сгорают» и не выходят из строя. Вместо этого они испытывают «амортизацию светового потока», когда яркость светодиода медленно тускнеет с течением времени. В отличие от ламп накаливания, «срок службы» светодиодов определяется прогнозом, когда светоотдача уменьшится на 30 процентов.

Как светодиоды используются в освещении

Светодиоды встраиваются в лампы и светильники для общего освещения. Небольшие по размеру светодиоды открывают уникальные возможности для дизайна. Некоторые решения на основе светодиодных ламп могут физически напоминать знакомые лампочки и лучше соответствовать внешнему виду традиционных ламп накаливания. Некоторые светодиодные светильники могут иметь встроенные светодиоды в качестве постоянного источника света. Существуют также гибридные подходы, в которых используется нетрадиционный формат «лампочки» или сменного источника света, специально разработанный для уникального светильника.Светодиоды предлагают огромные возможности для инноваций в форм-факторах освещения и подходят для более широкого спектра применений, чем традиционные технологии освещения.

светодиоды и тепло

используются радиаторы для поглощения тепла, выделяемого светодиодом, и рассеивания его в окружающую среду. Благодаря этому светодиоды не перегреваются и не перегорают. Управление температурным режимом , как правило, является наиболее важным фактором успешной работы светодиода в течение всего срока его службы. Чем выше температура, при которой работают светодиоды, тем быстрее ухудшается качество света и тем короче срок службы.

используются различные уникальные конструкции и конфигурации радиаторов для отвода тепла. Сегодня достижения в области материалов позволили производителям разрабатывать светодиодные лампы, которые соответствуют формам и размерам традиционных ламп накаливания. Независимо от конструкции радиатора, все светодиодные продукты, получившие сертификат ENERGY STAR, были протестированы, чтобы убедиться, что они правильно распределяют тепло, чтобы световой поток оставался должным образом до окончания номинального срока службы.

Чем светодиодное освещение отличается от других источников света, таких как лампы накаливания и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)?

отличается от ламп накаливания и люминесцентных ламп по нескольким параметрам.При правильном проектировании светодиодное освещение является более эффективным, универсальным и служит дольше.

являются «направленными» источниками света, что означает, что они излучают свет в определенном направлении, в отличие от ламп накаливания и компактных люминесцентных ламп, которые излучают свет и тепло во всех направлениях. Это означает, что светодиоды могут более эффективно использовать свет и энергию во множестве приложений. Однако это также означает, что для производства светодиодной лампочки, излучающей свет во всех направлениях, необходимы сложные инженерные решения.

Общие цвета светодиодов включают желтый, красный, зеленый и синий.Для получения белого света светодиоды разных цветов комбинируются или покрываются люминофорным материалом, который преобразует цвет света в знакомый «белый» свет, используемый в домах. Люминофор представляет собой желтоватый материал, покрывающий некоторые светодиоды. Цветные светодиоды широко используются в качестве сигнальных и световых индикаторов, таких как кнопка питания на компьютере.

В КЛЛ электрический ток течет между электродами на каждом конце трубки, содержащей газы. Эта реакция производит ультрафиолетовый (УФ) свет и тепло.Ультрафиолетовый свет преобразуется в видимый свет, когда он попадает на люминофорное покрытие внутри колбы. Узнайте больше о КЛЛ.

Лампы накаливания излучают свет, используя электричество для нагревания металлической нити до тех пор, пока она не станет «белой» или, как говорят, не накалится. В результате лампы накаливания выделяют 90% своей энергии в виде тепла.

Почему мне следует выбирать светодиодные осветительные приборы, сертифицированные ENERGY STAR?

Сегодня доступно больше вариантов освещения, чем когда-либо прежде.Несмотря на это, ENERGY STAR по-прежнему является простым выбором для экономии на счетах за коммунальные услуги.

, получившим сертификат ENERGY STAR, предъявляются очень специфические требования, призванные воспроизвести опыт, к которому вы привыкли при использовании стандартной лампы, поэтому их можно использовать для самых разных целей. Как показано на рисунке справа, светодиодная лампа общего назначения, не отвечающая требованиям ENERGY STAR, может не распространять свет повсюду и может разочаровать при использовании в настольной лампе.

ENERGY STAR означает высокое качество и производительность, особенно в следующих областях:

• Качество цвета
  • 5 различных требований к цвету для обеспечения качества сразу и с течением времени
• Световой поток
  • Минимальная светоотдача для обеспечения достаточного освещения
  • Требования к распределению света, чтобы свет попадал туда, где он нужен
  • Руководство по заявлениям об эквивалентности, позволяющее избежать догадок при замене
• Душевное спокойствие
  • Подтверждено соответствие более чем 20 требованиям в отношении производительности и маркировки
  • Долгосрочное тестирование для подтверждения заявлений о сроке службы
  • Тестирование продуктов в условиях эксплуатации, аналогичных тем, в которых вы будете использовать продукт дома
  • Минимальный срок гарантии 3 года

Как и вся продукция ENERGY STAR, светодиодные лампы, сертифицированные по стандарту ENERGY STAR, ежегодно проходят выборочное тестирование, чтобы убедиться, что они продолжают соответствовать требованиям ENERGY STAR.

Для получения более подробной информации о том, как выбрать сертифицированную лампу ENERGY STAR для каждого приложения в вашем доме, просмотреть ENERGY STAR Лампочка закупок Руководство (PDF, 1,49 МБ) или использовать интерактивный онлайн Выберите Light инструмента.

Современные светодиодные технологии освещения и применение в нашей повседневной жизни

Теплых намеки: Слово в этой статье составляет около 3200 и времени чтения составляет около 20 минут.

В последние годы, с быстрым развитием индустриализации и урбанизации, спроса и предложения энергии и ресурсов становится все более напряженной, что оказало определенное негативное воздействие на источник питания. Применение светодиодного освещения , благодаря энергосбережению, длительному сроку службы, экологичности, небольшому размеру, быстрому отклику, высокой надежности, простоте управления и многим другим преимуществам, становится все более и более широко используемым в качестве нового типа освещения. В этой статье основное внимание будет уделено конкретному обсуждению новых перспектив развития энергосберегающих светодиодных источников света и их рыночного спроса на основе технологии светодиодного освещения и ее применения.

Характеристики светоизлучающих диодов, работа и применение

Каталог

Ⅱ Терминология светодиодов

Светодиод ( Осветительный излучающий диод ) представляет собой полупроводниковое твердотельное излучающее устройство.Он используется в качестве люминесцентных материалов с использованием твердотельных полупроводниковых чипов в полупроводниковом носителе, происходит высвобождение избыточной энергии комплекса, вызванное эмиссией фотонов, непосредственно излучающих красный, желтый и синий и зеленый свет, на этой основе используется принцип трех основных цветов, добавляя флуоресцентный порошок, может излучать любой цвет света. Осветитель, изготовленный с использованием светодиода в качестве источника света, представляет собой светодиодную лампу. Светодиодное освещение, отражающее использование светодиодного освещения может быть полностью квалифицировано для любого случая, большая площадь внутреннего освещения еще не созрела.

2.1.1 Обзор светодиодов (LED)

Светодиоды (LED) представляют собой диоды, изготовленные из соединения галлия (Ga), мышьяка (As), фосфора (P), азота (N) и индия (In). Когда электроны рекомбинируют с электронными дырками внутри устройства, они излучают видимый свет; таким образом, их можно превратить в светоизлучающие диоды и применять в качестве световых индикаторов в цепи и оборудовании. Диоды из арсенида галлия и фосфора излучают красный свет, диоды из фосфида галлия излучают зеленый свет, диоды из карбида кремния излучают желтый свет, а диоды из нитрида индия и галлия излучают синий свет.

Это разновидность полупроводникового диода , который преобразует электрическую энергию в свет. Светодиоды и обычные диоды состоят из PN-перехода и имеют одностороннюю проводимость. В различных полупроводниковых материалах электроны и дырки находятся в разных энергетических состояниях. Поэтому при рекомбинации электронов и дырок выделяется несколько иная энергия. Чем больше энергии высвобождается, тем короче длина волны света. В настоящее время обычно используются диоды красного, зеленого или желтого света.

2.2 Развитие светодиодных технологий

С глобальным консенсусом в отношении развития низкоуглеродной экономики индустрия светодиодного освещения открывает ценные возможности для быстрого развития благодаря своим преимуществам в области энергосбережения. В нынешней низкоуглеродной экономике индустрия светодиодного освещения набирает обороты, а конкуренция становится все более жесткой. Светодиод, известный как источник света четвертого поколения или источник зеленого света, с характеристиками энергосбережения, длительного срока службы, экологичности, небольшого размера и т. д., может широко использоваться в различных областях, таких как индикация, отображение, декорирование, подсветка, общее освещение и городское ландшафтное освещение… Некоторые развитые страны мира объявили жесткую техническую конкуренцию, направленную на разработку светодиодов. США вложили 500 млн долларов США в реализацию «Национальной исследовательской программы полупроводникового освещения» с 2000 г., а ЕС объявил о запуске аналогичного «Радужного проекта» в июле 2000 г. Министерство науки и технологий Китая предложило разработку программа полупроводникового освещения при поддержке программы «863» в июне 2003 года.

На протяжении многих лет светодиодное освещение привлекало большое внимание многих стран и правительств благодаря своим энергосберегающим и экологическим преимуществам. Большинство стран внедрили соответствующие политики и инициативы для ускорения разработки светодиодного освещения. В то же время массовые потребители также давно желают получить эту новую экологически чистую осветительную продукцию.

2.3 Принцип работы светодиодного освещения

Светодиодный источник света Светодиод изготовлен из соединений III-IV групп, таких как GaAs (арсенид галлия), GaP (фосфид галлия), GaAsP (фосфид арсенида галлия) и других полупроводников, сердцевина которых является PN-узлом.При определенных условиях он также обладает световыми характеристиками. При прямом напряжении электроны инжектируются в P-область из N-области, а дырки инжектируются в N-область из P-области. Часть неосновного носителя (неосновной носитель), попадая в другую область, и основной носитель (множественный носитель) рекомбинируют, излучая свет. Если предположить, что люминесценция происходит в области P, то инжектированные электроны будут непосредственно рекомбинировать с дырками валентной зоны, излучая свет.Или же они будут сначала захвачены люминесцентным центром, а затем рекомбинированы с дырками, чтобы излучать свет. Помимо этого люминесцентного композита часть электронов будет захватываться нелюминесцентным центром (центр находится вблизи середины зоны проводимости и зоны проводимости) и затем рекомбинировать с дырками. Каждый раз высвобождаемой энергии недостаточно для образования видимого света. Чем больше отношение количества люминесцентного комплекса к количеству нелюминесцентного комплекса, тем выше будет квантовая эффективность.Поскольку рекомбинация излучает свет в области неосновной диффузии, свет генерируется только в пределах нескольких микрон вблизи PN-перехода.

Теория и практика показывают, что пиковая длина волны света λ связана с шириной запрещенной зоны Eg полупроводникового материала в светоизлучающей области, то есть Eg в λ≈1240/Eg (мм) выражается в единицах электрон-вольт (эВ). Если вы можете излучать видимый свет (длина волны 380 нм фиолетовый ~ 780 нм красный), например, полупроводниковый материал должен быть между 3.26 ~ 1,63 эВ. Свет с большей длиной волны, чем красный свет, является инфракрасным светом. Сейчас есть инфракрасные, красные, желтые, зеленые и синие светодиоды, но стоимость синего диода высока, поэтому он не получил широкого распространения.

• Рисунки: цвета и материалы

2.4 Характеристики светодиодного освещения

Данные исследований показывают, что, поскольку светодиод является холодным источником света, полупроводниковое освещение само по себе не загрязняет окружающую среду. По сравнению с лампами накаливания и люминесцентными лампами, его эффективность энергосбережения может достигать более 90%. При одинаковой яркости потребляемая мощность составляет всего 1/10 от обычной лампы накаливания и 1/2 от люминесцентной лампы. Если мы заменим 50% нашего традиционного освещения на светодиоды, годовая экономия электроэнергии в нашей стране будет эквивалентна сумме электроэнергии, вырабатываемой электростанцией «Три ущелья», и ее преимущества в области энергосбережения будут значительными.

— источник зеленого света. Светодиодные фонари управляются постоянным током без стробоскопической вспышки, без инфракрасных и ультрафиолетовых компонентов, радиационного загрязнения, с высокой цветопередачей и сильным направлением света. Более того, благодаря хорошим характеристикам затемнения он не будет вызывать визуальных ошибок при изменении цветовой температуры. Поскольку источник холодного света производит мало тепла, вы можете безопасно прикасаться к светодиоду. Все это преимущества, которых нет у ламп накаливания и люминесцентных ламп. Светодиод может не только обеспечить комфортное световое пространство, но и удовлетворить потребности физического здоровья людей.

демонстрирует свои непревзойденные преимущества в области цветного отображения света. Цветные светодиодные продукты охватывают весь видимый спектр. Они являются хорошими монохроматами с высокой чистотой цвета. Комбинация красного, зеленого и желтого светодиодов обеспечивает большую гибкость выбора. Мы можем использовать сочетание яркой и темной оптики в оптических технологиях, сочетание света и цвета более гибко. И увеличьте свободу дизайна, чтобы ослабить функцию освещения лампы, чтобы сделать лампу визуальным искусством и создать удобный и красивый эффект светового искусства.

3.1 Применение светодиодного уличного освещения

Дорожное освещение тесно связано с жизнью людей. С ускорением урбанизации в нашей стране светодиодные уличные фонари стали массовым явлением благодаря своим преимуществам направленного освещения, низкого энергопотребления, хороших характеристик вождения, быстрого отклика, высокой сейсмостойкости, длительного срока службы и защиты окружающей среды и стали мировым лидером. самая энергоэффективная альтернатива источникам света нового поколения; поэтому светодиодные фонари будут лучшим выбором для энергосберегающего дорожного освещения.

Соединенные Штаты планируют установить 140 000 светодиодных уличных фонарей в течение пяти лет, а Юта объявила тендер на поставку светодиодных уличных фонарей. Компания объявила о замене 1,28 миллиона светодиодных уличных фонарей в течение трех лет.

3.2 Применение светодиодного освещения городского ландшафта

1) Полный доступ к эпохе светодиодного освещения

широко используется на рынке ландшафтного освещения, быстро привела к быстрому росту рынка освещения и помогла ландшафтному освещению занять наибольшую долю рынка в отрасли светодиодного освещения благодаря превосходным цветовым характеристикам, чрезвычайно сильному изменению цвета света. контроль, малый размер и энергосбережение, стабильность и другие характеристики.

2) Украшение городского пейзажа

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ, буквально, можно понимать как продукты или услуги, изготовленные на заказ, адаптированные к потребностям клиента. «Индивидуальный» часто используется в одежде, обуви и головных уборах, ювелирных изделиях и других областях. С развитием времени значение настройки постепенно обогащалось. Пользовательские продукты ландшафтного освещения могут максимизировать творческий потенциал и воображение дизайнера, специальную кисть дизайнера ландшафтного освещения.Архитекторы и дизайнеры будут не только выбирать подходящие источники света, но также учитывать световые эффекты и эффекты окружающей среды, а также материалы, текстуру и соображения надежности, уделяя особое внимание единству естественной среды и освещения. Индивидуальные лампы выходят за рамки традиционной концепции. однородного дизайна. Как любят дизайнеры, они все чаще используются в проектах ландшафтного освещения.

3) Интеллектуальное управление лидирует в техническом освещении

широко используются на крупных отечественных мероприятиях и площадках, в парках.Одна из причин заключается в том, что его интеллектуальная система управления превосходит традиционные осветительные приборы. Интеграция управления и контроля позволяет легко контролировать статус проектов освещения в режиме реального времени. Интеграция управления является ключевой технологией для энергосбережения освещения с надлежащей стратегией управления. Светодиод программируется и управляется в соответствии с общими требованиями окружающей среды. Благодаря координации цветов светодиодного освещения можно создать общий художественный эффект ландшафта.

Проект освещения светильников и фонарей хорошего качества является основой обеспечения качества. Светодиодный источник света имеет различные принципы традиционного освещения, поэтому его дизайн освещения от внутренней структуры до внешней формы, а также должен соответствовать самому светодиодному устройству с точки зрения специальной конструкции и производства.

1) Декоративный газонный светильник, ландшафтный светильник, лампа накаливания

На городских улицах или в зеленых насаждениях светящиеся детали выполнены в различных формах, например, в виде колец и лент, для локального освещения газона; в то же время они становятся декоративными элементами в дневной обстановке.Общие продукты имеют номинальное напряжение AC220V, методы управления в основном внутренний контроль (при необходимости синхронизировать изменения в месте можно использовать для достижения синхронизации принудительной синхронизации). В актуальном проекте часто используется вместе с газоразрядной лампой в качестве декоративного освещения. Использование газонного светильника, ландшафтного светильника, лампочки и других различных форм, различные функции светодиодного источника света могут быть объединены в красочную световую иллюзию. Эти «многоцветные, яркие пятна, многоцветные» изменения отражают характеристики светодиодного источника света.

2) Подводные фонари

используются для освещения водоема под водой, уровень защиты которых должен достигать IP68. Номинальное рабочее напряжение DC12V. Рабочие характеристики низковольтных светодиодов делают их более безопасными, чем любые предыдущие лампы. Преимущества длительного срока службы также облегчают обслуживание, что приводит к более глубоким световым эффектам, чем обычные лампы PAR, газоразрядные лампы.

3) Наземные светильники: заглубленные светильники, светящаяся плитка, каменные светильники

Наземные светильники, использующие светодиодный источник света, могут быть миниатюризированы.С одной стороны, его можно использовать в качестве окружающего освещения, а с другой стороны, его можно использовать в качестве декоративного или вспомогательного освещения. В зависимости от конкретной структуры поверхности светораспределительной площадки площадь покрытия может быть увеличена или уменьшена. Встроенная каменная лампа, методы обработки отделки света из кирпича и мощеный камень созданы для достижения гармонии между окружающей средой и световыми эффектами.

3.

В качестве элемента современного декора водное рекламное освещение применяется во многих местах, например, во многих развлекательных заведениях, парикмахерских, отелях, ресторанах, компаниях за дверью.Мы можем видеть широкий спектр рекламных огней. Так называемые рекламные водяные огни представляют собой серию рекламных огней, соединенных последовательно вместе, а затем в определенном порядке эти огни включаются или выключаются один за другим или несколько раз. Поскольку рекламные огни светят с эффектом бегущей воды, их называют водяными рекламными огнями.

Светодиодный рекламный световой короб постоянно мигает во время пребывания, эффективно улучшая визуальное воздействие людей. Кроме того, это улучшает использование площади рекламного блока, а рекламный эффект трансформируемых световых коробов и передвижных световых коробов неописуем.Светодиодный рекламный световой короб сочетает в себе все преимущества неоновых огней. Он может постоянно мигать днем ​​и ночью. Сочетание статичности и динамики удачно привлекло внимание людей. Эти различные тексты, узоры упорядоченно прыгают и попеременно светятся с сильным визуальным воздействием. Таким образом, это удовлетворит визуальный опыт зрителя, а затем будет способствовать тому, чтобы рекламодатели максимизировали свою экономическую эффективность. Светодиодный электронный мигающий световой короб станет сияющей жемчужиной в рекламной индустрии будущего.

За последние 10 лет светодиоды претерпели большие изменения по типу цвета, яркости и мощности. Светодиод играет непревзойденную роль традиционного источника света благодаря своему удивительному и восхитительному применению в городском внутреннем и наружном освещении. Срок службы светодиода составляет до 100 000 часов, а это означает, что если он работает по восемь часов в день, вы можете иметь 35 лет теоретической защиты без обслуживания. При работе с низким напряжением, более высокой светоотдачей и диммированием от низкой до нулевой мощности вы можете комбинировать тысячи цветов света, а площадь излучаемого света может быть очень маленькой, даже до 1 квадратного миллиметра. После двух оптических схем освещения можно добиться идеального распределения интенсивности света. Быстрое развитие светодиодных технологий откроет новые возможности для дизайна и применения освещения, чего не могут достичь многие традиционные источники света. Развитие технологии белых светодиодов способствует развитию энергосберегающих систем освещения.

Подробнее о LED Basics можно посмотреть в этом видео:

Общий обзор технологии светодиодного освещения

Рекомендуемое значение

Учебное пособие по основам работы со светоизлучающими диодами

Защита цепи светодиодного освещения

Базовое введение в светоизлучающие диоды

Часто задаваемые вопросы о технологии и применении светодиодного освещения

1.Почему светодиодное освещение лучше? Светодиод
отличается высокой энергоэффективностью: меньше тепла, больше света, меньше затрат. Используйте меньше электроэнергии для того же светового потока — на 85 % меньше электроэнергии по сравнению с обычным освещением и примерно на 18 % меньше электроэнергии по сравнению с КЛЛ. … Светодиод может оказать большое влияние на потребление энергии.

2. Что особенного в светодиодных светильниках? Светодиодные лампы
не содержат агрессивных химикатов и не излучают ультрафиолетовые лучи. Светодиодные фонари также на 100% подлежат вторичной переработке и могут значительно снизить выбросы углекислого газа.Благодаря тому, что одна светодиодная лампа способна выполнять работу примерно 25 ламп накаливания за свой срок службы, светодиодные лампы также помогают сэкономить на материалах и производстве.

3. Каковы недостатки светодиодных светильников?
Высокие первоначальные затраты
Совместимость с трансформатором
Потенциальное изменение цвета в течение срока службы лампы
Стандартизация производительности еще не оптимизирована
Перегрев может привести к сокращению срока службы лампы

4. Можно ли прикасаться к светодиодным лампам?
Поскольку светодиоды излучают свет за счет электролюминесценции, а не тепла, к ним можно прикасаться голыми руками.При этом лучше не обращаться с ними больше, чем это абсолютно необходимо.

5. Вредны ли светодиодные лампы для глаз?
Согласно новому отчету, «синий свет» светодиодного освещения может повредить сетчатку глаза, а также нарушить естественные ритмы сна. … «Воздействие интенсивного и мощного (светодиодного) света «фототоксично» и может привести к необратимой потере клеток сетчатки и снижению остроты зрения», — говорится в сообщении.

6. Привлекают ли светодиоды насекомых?
Поскольку разные типы жуков видят разные длины волн, никогда не гарантируется, что светодиодный свет не привлечет их…. Светодиодные лампы почти не излучают УФ-света и незначительную теплоту, что делает их менее привлекательными для насекомых, поскольку они излучают более длинные волны света.

7. Используют ли светодиодные фонари электричество в выключенном состоянии?
Светодиодные или светоизлучающие диоды никак не влияют на включение и выключение ламп. Эта характеристика делает светодиодные лампы одним из лучших вариантов энергосберегающего освещения.

8. Стоит ли переходить на светодиодное освещение?
Согласно приведенным выше расчетам, ежемесячная экономия на использовании одной лампочки составляет 1 доллар США.25. Таким образом, большинство людей смогут окупить стоимость новой светодиодной лампочки чуть более чем за три месяца. Светодиоды не только экономят деньги, но и экономят ваше время, поскольку вам приходится меньше ходить в магазин и подниматься по лестнице. Они служат около 25 000 часов.

9. Экономят ли светодиоды?
Фактически, лампы накаливания выделяют около 90% своей энергии в виде тепла. Energy Saver, онлайн-ресурс Министерства энергетики, который помогает потребителям экономить деньги, сообщает, что светодиодные светильники потребляют на 75-80% меньше энергии, экономя потребителям до 75 долларов в месяц.

10. Какой цвет светодиодной лампы лучше всего подходит для спальни?
Мягкий белый (от 2700 до 3000 Кельвинов) теплый и желтый, типичный цветовой диапазон, который вы получаете от ламп накаливания. Этот свет создает ощущение тепла и уюта и часто лучше всего подходит для гостиных, кабинетов и спален. Теплый белый (от 3000 до 4000 Кельвинов) более желтовато-белый.

Альтернативные модели

Часть	Сравнить	Производители	Категория	Описание
Произв. Номер детали: 94HAB16T	Сравните: Текущая часть	Производители:Grayhill	Категория:DIP/SIP-переключатели	Описание: Переключатель DIP SP16T 16 Утопленная отвертка 0.03A 30VDC PC Штифты 10000Cycles 2,54 мм Сквозная трубка
№ производителя: CRD16RM0CB	Сравните: 94HAB16T ПРОТИВ CRD16RM0CB	Производители:C&K Components	Категория:DIP/SIP-переключатели	Описание: Переключатель DIP SP16T 16 Утопленная отвертка 20 В переменного тока 20 В постоянного тока 0. 4VA PC Pins 30000Cycle 2.54mm Thru-Hole Tube
Изготовитель Деталь №:CD16RM0AK	Сравните: 94HAB16T ПРОТИВ CD16RM0AK	Производители:C&K Components	Категория:DIP/SIP-переключатели	Описание: Переключатель DIP SP16T 16 Утопленная отвертка 20 В переменного тока 20 В постоянного тока 0.4VA Штифты для ПК 20000 циклов 2,54 мм сквозная трубка
№ производителя: CRD16RM0AK	Сравните: 94HAB16T ПРОТИВ CRD16RM0AK	Производители:C&K Components	Категория:DIP/SIP-переключатели	Описание: Переключатель DIP SP16T 16 Утопленная отвертка 20 В переменного тока 20 В постоянного тока 0. 4VA PC Pins 30000Cycles 2.54mm Thru-Hole Tube

Преимущества и области применения светодиодных уличных фонарей

Уличное освещение относится к общественному освещению и контролируется государством.Поскольку светодиод обладает такими характеристиками, как высокая эффективность, защита окружающей среды, энергосбережение и длительный срок службы, светодиодный источник света может быть первым, который будет применяться в уличном и туннельном освещении.

Лампы, используемые для освещения дорог, называются уличными фонарями. Светильники дорожного освещения, в которых в качестве источников света используются светодиоды, называются светодиодными уличными фонарями. Основой светодиодных уличных фонарей является светодиодный источник света. Светодиодный источник уличного освещения состоит из множества мощных белых светодиодов, соединенных гибридным соединением.В дополнение к светодиодным модулям светодиодные уличные фонари также включают в себя силовые приводы, оптические компоненты и устройства рассеивания тепла.

Статус разработки дорожного освещения

Когда людям нужно ехать ночью, включается дорожное освещение. Современное дорожное освещение началось с появления ламп накаливания. Дорожное освещение развивается с развитием времени, прогрессом науки и техники и постоянным улучшением уровня жизни людей. Из ситуации, когда людям нужно только осветить тротуар, чтобы воспринимать дорогу, чтобы помочь людям определить, является ли дорога пешеходом или препятствием, чтобы помочь водителям моторизованных и немоторизованных транспортных средств определить
характеристик пешеходов.

Основная цель дорожного освещения состоит в том, чтобы обеспечить водителям и пешеходам хорошие условия для обзора и направить их в движение, чтобы повысить эффективность дорожного движения, снизить количество дорожно-транспортных происшествий и преступлений в ночное время и в то же время помочь пешеходам увидеть окружающую среду и идентифицировать направления. С развитием социальной экономики и постоянным повышением уровня жизни людей люди все чаще и чаще отправляются на отдых на природу, в магазины, на экскурсии и другие мероприятия в ночное время.Хорошее дорожное освещение также
играет роль в обогащении жизни, процветании экономики и улучшении имиджа города.

В зависимости от освещения дороги можно разделить на четыре категории: дороги только для автомобилей, обычные улицы, коммерческие улицы и тротуары. Вообще говоря, дорожное освещение относится к специальному дорожному освещению для автомобилей. Среди многих целей дорожного освещения обеспечение водителей транспортных средств безопасными и комфортными условиями видимости является первой.

Источником дорожного освещения стали сначала ртутные лампы высокого давления, а затем одна за другой появились натриевые лампы высокого давления (HPS) и металлогалогенные лампы, высокоэффективные энергосберегающие лампы, индукционные лампы и светодиодные лампы. Среди более зрелых источников уличного освещения натриевые лампы имеют самую высокую светоотдачу, обычно достигающую 100~120 лм/Вт. На текущем китайском рынке дорожного освещения (около 15 млн ламп) натриевые лампы высокого давления занимают более 60% рынка.. В некоторых населенных пунктах и ​​на сельских дорогах источниками освещения в основном являются электронные энергосберегающие лампы (КЛЛ), на долю которых приходится около 20% рынка дорожного освещения. Традиционные лампы накаливания и ртутные лампы высокого давления постепенно выводятся из употребления.

Представление светодиодного источника света и светодиодного уличного освещения

Светоизлучающий диод, сокращенно LED, является аббревиатурой от английского light Emitting диод. Его светоизлучающий принцип заключается в использовании твердых полупроводниковых чипов в качестве светоизлучающих материалов.Когда прямое напряжение прикладывается к обоим концам, неосновные и основные носители вводятся в PN-переход полупроводникового материала. Когда токи рекомбинируют, испускаются фотоны для генерации света, который напрямую преобразует электрическую энергию в энергию света.

В качестве сплошного источника света светодиод изначально использовался в качестве светового индикатора и панели дисплея, но с развитием технологий его уже можно использовать в качестве источника света. Он может не только напрямую преобразовывать электрическую энергию в энергию света с высокой эффективностью, но и имеет теорию.Срок службы до 100 000 часов, и он имеет много преимуществ, таких как защита окружающей среды и отсутствие ртути, насыщенные цвета, непрерывное переключение и мигание, функция затемнения 0% ~ 100% и отсутствие мерцания выходного света, что делает его очень эффективным и энергосберегающий Тенденция развития нового поколения экологически чистых источников света.

представляет собой продукт, который объединяет технологию светодиодного источника света, технологию устройства управления светодиодным освещением, технологию разъема светодиодного модуля и технологию проектирования ламп.Применение мощных светодиодных ламп для дорожного освещения в последние годы было в центре внимания светотехнической промышленности.

Для того, чтобы способствовать энергосбережению и сокращению выбросов, а также эффективно направлять здоровое и быстрое развитие приложений полупроводникового освещения, Министерство науки и техники народа Быстрое применение светодиодных ламп в проектах уличных фонарей в крупных городах. Местные органы власти использовали светодиодные уличные фонари в проектах освещения в качестве важной задачи по энергосбережению и сокращению выбросов.

Поскольку светодиодные лампы являются новым продуктом, остается еще много проблем во многих технических аспектах, которые не решены. В результате многие светодиодные уличные фонари не соответствуют соответствующим стандартам по освещенности, однородности и сроку службы. В то же время, поскольку нет национального единого стандарта для светодиодных ламп и всех производителей, производимые светодиодные лампы разнообразны и не могут использоваться взаимозаменяемо, что затрудняет техническое обслуживание светодиодных ламп подразделениям по обслуживанию уличных фонарей.

Преимущества светодиодных уличных фонарей

По сравнению с традиционными уличными светильниками, представленными натриевыми лампами высокого давления, светодиодные уличные фонари имеют множество очевидных и потенциальных преимуществ.

В настоящее время светоотдача мощных белых светодиодов превысила 100 лм/Вт, а лабораторный уровень мощных белых светодиодов таких компаний, как Cree и Osram Opto Semiconductors, достиг 160 лм/Вт еще в начале 2009 года.По прогнозу Министерства энергетики США (DOE), к 2020 г. светоотдача коммерческих светодиодных изделий высокой мощности может достичь 165 лм/Вт, а светоотдача лабораторных образцов — 230 лм/Вт. После 2020 года светоотдача светодиодов в основном больше не будет значительно улучшаться, и наступит период задержки.

В дорожном освещении доминируют натриевые лампы высокого давления из-за их световой отдачи 120 лм/Вт. Однако с постоянным улучшением светоотдачи светодиодов монопольное положение натриевых уличных фонарей высокого давления находится под угрозой. В настоящее время светодиодные уличные фонари мощностью менее 150 Вт, используемые на второстепенных дорогах, продемонстрировали очевидные преимущества в плане энергосбережения.

Традиционные источники уличного освещения обычно освещают все пространство, но уличными фонарями должны быть освещены только проезжие части и пешеходные дорожки. Поэтому в конструкции уличных фонарей для максимально равномерного и концентрированного проецирования света на дорогу необходимы изогнутые отражатели, собирающие свет и заставляющие его светить в нужном направлении.В процессе распространения света из-за блокировки источника света и поглощения отражающей поверхностью светоотдача уличного фонаря составляет всего 65-70%. В отличие от светодиодных уличных фонарей, благодаря их хорошей направленности, при использовании вторичных оптических линз КПД лампы может достигать около 80%. Если оптическая схема выполняется три раза, светоотдача лампы может достигать 85%~90%.

Факты доказали, что замена уличного фонаря с натриевыми лампами высокого давления мощностью 250 Вт, используемого на второстепенной дороге, на научно обоснованный и разумный светодиодный уличный фонарь мощностью 100 Вт может не только обеспечить среднюю освещенность, требуемую стандартом дорожного освещения, но и значительно улучшить однородность. Средняя освещенность уличных фонарей с натриевыми лампами высокого давления может быть выше в отдельных районах, но ее равномерность оставляет желать лучшего. Видно, что светодиодные уличные фонари обладают значительным энергосберегающим пространством.

Уличные фонари с разрядом высокой интенсивности (HID), как правило, можно затемнять только в небольшом диапазоне, в то время как светодиодные уличные фонари могут обеспечивать управление яркостью от 0% до 100% и могут гибко регулировать светоотдачу в соответствии с окружающим освещением и условиями движения. Сокращение ненужного энергопотребления при соблюдении требований к освещению.Можно видеть, что для дорожного освещения, на которое приходится от 15% до 20% от общей потребляемой мощности освещения, широкомасштабное внедрение светодиодных уличных фонарей имеет большое значение для энергосбережения и сокращения выбросов углерода.

Срок службы уличных фонарей напрямую влияет на стоимость обслуживания всего дорожного освещения. В настоящее время срок службы натриевых ламп высокого давления обычно составляет около 20 000 часов, срок службы натриевых ламп высокого давления для дорожного освещения составляет всего около 5 000 часов, а срок службы мощных светодиодов обычно достигает от 50 000 до 70 000 часов.

Средний срок службы натриевых ламп высокого давления и светодиодов определяется по-разному. Средний срок службы натриевой лампы высокого давления определяется как «время воспламенения партии испытанных образцов источника света до 50% количества повреждений», а средний срок службы светодиода относится к «световому затуханию партии проверенных образцов до 50% от количества. 70% времени».

Если светодиод измеряется в соответствии с определением срока службы натриевой лампы высокого давления, срок службы светодиода 50 000 часов может достигать 100 000 часов; если натриевая лампа высокого давления измеряется в соответствии с определением срока службы светодиода, натриевая лампа высокого давления со сроком службы 20 000 часов составляет всего около 10 000 часов.

Конечно, срок службы светодиодов не равен сроку службы светодиодных уличных фонарей. Срок службы светодиодных уличных фонарей определяется сроком службы светодиодного источника света и сроком службы управляющей цепи. Срок службы светодиода и его схемы управления зависит от способности рассеивания тепла лампы, топологии схемы и выбора электронных компонентов. Судя по современному техническому уровню, срок службы светодиодных уличных светильников может превышать срок службы натриевых ламп высокого давления.

Хотя натриевая лампа высокого давления имеет самую высокую светоотдачу среди традиционных источников света, ее цветопередача является наихудшей, с индексом цветопередачи Ra всего около 20.Такая плохая цветопередача может только помочь людям воспринимать дорожные условия, но не может помочь пешеходам четко их различать. Индекс цветопередачи светодиодов может достигать около 80, что в основном близко к естественному свету, более реалистично передает цвета и может лучше отражать цвет самого объекта. Высокая цветопередача светодиодов, несомненно, поможет водителям и пешеходам идентифицировать цели и обеспечит лучшие условия движения при той же яркости дороги.

Лампа накаливания загорается в одну точку, но фактическое время включения около 0.от 1 до 0,2 секунды. Газоразрядным лампам, таким как натриевые лампы высокого давления и металлогалогенные лампы, требуется десятки секунд или даже десять минут от запуска до стабильного светового потока. После выключения требуется от 3 до 6 минут, чтобы остыть перед запуском. Время запуска светодиода составляет всего несколько десятков наносекунд (нс), время ожидания перезапуска отсутствует, и светодиодная лампа может нормально работать в режиме непрерывного включения/выключения.

Светодиод небольшого размера и может излучать свет в полуплоскостном направлении.Его можно рассматривать как точечный источник света в конструкции светильника. Он очень подходит для использования линз или отражателей в оптической конструкции для получения более идеального распределения света и достижения более высокой эффективности лампы.

Форма светодиодного уличного фонаря обладает сильной пластичностью, а декор и местные гуманистические характеристики могут быть отражены в дизайне формы, а также может быть добавлена ​​​​добавочная стоимость красоты и городского имиджа.

представляет собой твердотельный источник света и не содержит уязвимых частей, таких как стекло и нить накала. При разумном дизайне светодиодные лампы могут быть очень прочными.

особенно подходит для использования солнечной фотоэлектрической технологии. Газоразрядные лампы, такие как натриевые лампы высокого давления, содержат ртуть и другие вредные вещества, которые могут привести к серьезному долгосрочному загрязнению окружающей среды и источников воды после отказа от источника света. Светодиодный чип и его упаковка соответствуют требованиям директивы ЕС RoHS и не содержат вредных веществ, таких как ртуть и свинец. Светодиод можно утилизировать после того, как он был выброшен, и он не загрязняет окружающую среду.

Характеристики светодиодного привода постоянного тока особенно подходят для применения солнечной фотоэлектрической технологии и дополнительной технологии ветра и солнца для дорожного освещения, чтобы добиться действительно энергосберегающего и экологически чистого освещения.

В настоящее время цена за единицу светодиодных уличных фонарей более чем в 4 раза выше, чем у натриевых ламп высокого давления.Светодиодный уличный фонарь мощностью 250 Вт имеет тот же эффект, что и натриевая лампа высокого давления мощностью 400 Вт, но цена первого составляет 6000–8000 юаней, а второго — всего 1500 юаней. Однако при условии, что высокая светоотдача и длительный срок службы светодиодных уличных фонарей могут быть полностью использованы, разница в первоначальных затратах может быть возмещена за счет экономии электроэнергии и затрат на техническое обслуживание. С постепенным развитием технологии светодиодного уличного освещения и постоянным снижением начальной стоимости ее потенциальные преимущества в общей стоимости не заставят себя долго ждать.

Текущие проблемы светодиодных уличных фонарей

Хотя светодиодные уличные фонари имеют некоторые преимущества по сравнению с традиционными уличными фонарями, из-за короткого времени разработки светодиодных уличных фонарей они все еще находятся на стадии испытаний и исследований. Некоторые светодиодные уличные фонари столкнулись со многими проблемами в демонстрационных приложениях и не достигли ожидаемых результатов.

В настоящее время различные степени проблем, существующих в светодиодных уличных фонарях, следующие:

(1) Фактическая светоотдача ниже, чем у уличных фонарей с натриевыми лампами высокого давления.С точки зрения световых эффектов яркость поверхности дороги низкая, однородность плохая, а «эффект зебры» более очевиден, что может соответствовать требованиям только дорог с относительно низким уровнем освещенности, например, с опорами ниже 8 метров. . Главная дорога.

(2) Цветовая температура слишком высокая, слепящая, некомфортная

(3) Плохое рассеивание тепла и слишком большое повышение температуры, что приводит к серьезному ослаблению света и низкой надежности.

(4) Низкая производительность блока питания привода, постоянно возникают неисправности.Из раннего выхода из строя светодиодных уличных фонарей более 95% неисправностей вызваны повреждением цепи привода.

(5) Стоимость слишком высока, а единовременные инвестиции слишком велики, что стало основным препятствием для популяризации и применения.

(6) Поскольку не существует единого технического стандарта для светодиодных уличных фонарей, продукция разных производителей имеет очень низкую универсальность и очень сложна в обслуживании.

Причин вышеуказанных проблем много, не только технические факторы, но и стереотипы мышления.

По сути, светодиодные уличные фонари — это системный проект. Поскольку светодиодный источник света существенно отличается от натриевой лампы высокого давления, метод проектирования светодиодного уличного фонаря полностью отличается от традиционного уличного фонаря. В дополнение к опыту проектирования освещения, дизайнеры также должны иметь всестороннее и глубокое понимание характеристик светодиодов. Некоторые производители уличных фонарей до сих пор используют традиционные идеи дизайна уличных фонарей для проектирования светодиодных уличных фонарей, не зная требований и характеристик светодиодного дорожного освещения.Они по-прежнему имеют обычную форму «змеиной головы» и используют концепцию газоразрядных ламп. Поместите определенную мощность светодиода в держатель лампы, чтобы удовлетворить требования к дорожному освещению. Светодиодные уличные фонари, спроектированные и изготовленные таким образом, не могут быть практичными.

Технические трудности, которые необходимо решить светодиодным уличным фонарям

Если светодиодные уличные фонари должны применяться в больших масштабах и стать основным источником света для дорожного освещения, все еще необходимо решить некоторые трудности.Таким образом, есть три основные трудности, а именно: оптическая конструкция, проблемы с рассеиванием тепла и конструкция блока питания привода.

1. Оптическая схема

Облегчение оптической конструкции изначально является основным преимуществом светодиодных уличных фонарей, но это также и серьезная трудность. С точки зрения светораспределения светодиодных уличных фонарей их светоотдача имеет практическое значение только в том случае, если они соответствуют требованиям стандарта дорожного освещения CJJ45-2006, как показано в таблице ниже.

Светораспределение светодиодных уличных фонарей включает первичное светораспределение (с использованием инкапсулированной линзы), вторичное светораспределение и третичное светораспределение. Когда требования к яркости, освещенности и однородности дорожного покрытия могут быть удовлетворены за счет вторичного светораспределения, нет необходимости выполнять третью оптическую схему. Чтобы соответствовать требованиям дорожного освещения, светораспределение светодиодных уличных фонарей должно быть многократно спроектировано для достижения.

В настоящее время люди исследовали множество схем распределения света светодиодных уличных фонарей, таких как первичное распределение света светодиодов (то есть пакет линз) плюс вторичное распределение света ламп, вторичное распределение света светодиодов (с использованием вторичных линз) плюс третичное распределение света ламп и рефлекторы Однако какой бы ни была схема светораспределения, она не может быть научной и обоснованной.В той или иной степени существуют такие проблемы, как низкая общая оптическая эффективность, большие блики, яркость дороги и плохая равномерность освещения. Как выбрать метод распределения света, как выбрать линзу, как улучшить структуру уличного фонаря, чтобы удовлетворить требования по распределению света и рассеиванию тепла, все еще нужны более зрелые решения.

2. Проблемы с рассеиванием тепла

Способность рассеивания тепла светодиодными уличными фонарями напрямую влияет на фактическую светоотдачу и срок службы светодиода.

LED — электролюминесцентный прибор. В процессе его работы только от 15% до 25% электрической энергии преобразуется в световую энергию, а остальная часть электрической энергии практически преобразуется в тепловую энергию, что увеличивает температуру светодиода и вызывает резкое падение светоотдачи. . Если температура перехода светодиода превышает максимально допустимую температуру (обычно 125°C), светодиод выйдет из строя из-за перегрева. Поэтому при проектировании светодиодных светильников важнейшей задачей является проектирование отвода тепла.

Система отвода тепла светодиодных ламп включает в себя отвод тепла от светодиодного модуля и отвод тепла от радиатора на конструкции лампы (например, на корпусе). Последний в настоящее время является распространенным методом отвода тепла. Из-за суровых условий эксплуатации светодиодных уличных фонарей легко накапливаются пыль и летающие насекомые. Поверхность радиатора легко подвергается коррозии и окислению, что влияет на рассеивание тепла светодиодом и электроприборами в лампе, что приводит к в сокращении срока службы светодиодного уличного фонаря.

Чтобы решить проблему отвода тепла светодиодными уличными фонарями, микровентиляторы могут быть настроены на лампы для активного принудительного отвода тепла, но срок службы вентиляторов отвода тепла в суровых внешних условиях трудно удовлетворить требованиям.

Вес светодиодных уличных фонарей в основном определяется весом радиатора. По мере увеличения мощности светодиодных уличных фонарей размер и вес радиатора также должны соответственно увеличиваться. Чтобы уменьшить вес радиатора мощного светодиодного уличного фонаря, необходимо оптимизировать конструкцию методов рассеивания тепла, конструкций и материалов для рассеивания тепла.

светоизлучающих диодов: учебник для начинающих | источники света | Справочник по фотонике

Светоизлучающие диоды (СИД) — это полупроводники, преобразующие электрическую энергию в световую. Цвет излучаемого света зависит от полупроводникового материала и состава, при этом светодиоды обычно делятся на три длины волны: ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное.

Russ Dahl, Opto Diode Corporation

Ультрафиолетовые светодиоды (УФ-светодиоды): от 240 до 360 нм

УФ-светодиоды специально используются для промышленного отверждения, дезинфекции воды и медицинских/биомедицинских целей.Уровни выходной мощности более 100 мВт были достигнуты на длинах волн всего 280 нм. Материал, в основном используемый для УФ-светодиодов, представляет собой нитрид галлия/алюминий-галлиевый нитрид (GaN/AlGaN) с длиной волны 360 нм или более. Для более коротких длин волн используются запатентованные материалы. В то время как рынок для длин волн 360 нм и более стабилизируется из-за более низких цен и большого количества поставщиков, более короткие длины волн производятся лишь несколькими поставщиками, и цены на эти светодиоды все еще очень высоки по сравнению с остальными предложениями светодиодной продукции.

Светодиоды от ближнего ультрафиолетового до зеленого: от 395 до 530 нм

Материалом для изделий этого диапазона длин волн является нитрид индия-галлия (InGaN). Хотя технически возможно создать длину волны где-то между 395 и 530 нм, большинство крупных поставщиков концентрируются на создании синих светодиодов (от 450 до 475 нм) для получения белого света с помощью люминофоров и зеленых светодиодов в диапазоне от 520 до 530 нм для сигнал светофора зеленый свет. Технология для этих светодиодов обычно рассматривается как зрелая.За последние несколько лет улучшения оптической эффективности замедлились или прекратились.

Светодиоды от желто-зеленого до красного: от 565 до 645 нм

Алюминий-индий-галлиевый фосфид (AlInGaP) — полупроводниковый материал, используемый для этого диапазона длин волн. Он преимущественно выполнен в желтом сигнале светофора (590 нм) и красном сигнале светофора (625 нм). Лаймово-зеленый (или желтовато-зеленый 565 нм) и оранжевый (605 нм) также доступны в этой технологии, но их доступность ограничена.

Интересно отметить, что ни технологии InGaN, ни AlInGaP не доступны в виде чисто зеленого (555 нм) излучателя.В этом чисто зеленом регионе существуют более старые, менее эффективные технологии, но они не считаются эффективными или яркими. Во многом это связано с отсутствием интереса/спроса со стороны рынка и, следовательно, с отсутствием финансирования для разработки технологий альтернативных материалов для этого диапазона длин волн.

От темно-красного до ближнего инфракрасного диапазона (IRLED): от 660 до 900 нм

В этой области существует множество вариантов конструкции устройства, но во всех используется материал из арсенида алюминия-галлия (AlGaAs) или арсенида галлия (GaAs) .Приложения включают инфракрасное дистанционное управление, освещение ночного видения, промышленное фотоуправление и различные медицинские приложения (при 660–680 нм).

Теория работы светодиодов

Светодиоды — это полупроводниковые диоды, которые излучают свет, когда электрический ток подается в прямом направлении устройства — электрическое напряжение, достаточно большое для того, чтобы электроны могли перемещаться через обедненную область и объединяться с дырка на другой стороне для создания электронно-дырочной пары должна быть применена.Когда это происходит, электрон высвобождает свою энергию в виде света, и в результате получается испускаемый фотон.

Ширина запрещенной зоны полупроводника определяет длину волны излучаемого света. Более короткие длины волн равны большей энергии, поэтому материалы с большей шириной запрещенной зоны излучают более короткие волны. Материалы с более высокой шириной запрещенной зоны также требуют более высоких напряжений для проводимости. Коротковолновые синие УФ-светодиоды имеют прямое напряжение 3,5 В, а светодиоды ближнего ИК-диапазона имеют прямое напряжение от 1,5 до 2,0 В. конкретная длина волны, доступная на рынке, связана с рыночным потенциалом, спросом и стандартными для отрасли длинами волн.Это особенно заметно в областях 420–460 нм, 480–520 нм и 680–800 нм. Поскольку для этих диапазонов длин волн нет массовых приложений, нет крупных производителей, поставляющих светодиодную продукцию для этих диапазонов. Тем не менее, можно найти мелких или средних поставщиков, предлагающих продукты для заполнения этих конкретных длин волн на индивидуальной основе.

Рисунок 1. Текущее значение находится с помощью уравнения I = (V _cc − V _F )/R _L . Чтобы быть абсолютно уверенным в протекании тока в цепи, необходимо измерить каждый светодиод V _F и указать соответствующий нагрузочный резистор. В практических коммерческих приложениях V _cc спроектирован так, чтобы быть намного больше, чем V _F , и, таким образом, небольшие изменения в V _F не сильно влияют на общий ток. Отрицательным моментом этой схемы являются большие потери мощности через R _L .

Подача тока и напряжения на светодиоды

Хотя светодиоды являются полупроводниками и для их работы требуется минимальное напряжение, они по-прежнему являются диодами и должны работать в токовом режиме.Существует два основных способа работы светодиодов в режиме постоянного тока: Самый простой и распространенный — использование токоограничивающего резистора. Недостатком этого метода является большое тепловыделение и рассеивание мощности в резисторе. Чтобы ток был стабильным при изменении температуры и от устройства к устройству, напряжение питания должно быть намного больше, чем прямое напряжение светодиода.

В приложениях, где диапазон рабочих температур узок (менее 30 °C) или мощность светодиода не критична, можно использовать простую схему с токоограничивающим резистором, как показано на рисунке 1.

Рисунок 2. Пример точной и стабильной схемы. Эту схему обычно называют источником постоянного тока. Обратите внимание, что ток питания определяется напряжением питания (V _cc ) минус V _в , деленное на R ₁ , или (V _cc — V _в )/R ₁ .

Лучшим способом управления светодиодом является источник постоянного тока (рис. 2). Эта схема будет обеспечивать одинаковый ток от устройства к устройству и перепады температуры.Он также имеет меньшую рассеиваемую мощность, чем при использовании простого токоограничивающего резистора.

Готовые коммерческие драйверы светодиодов можно приобрести в различных источниках. Обычно они работают с использованием принципов широтно-импульсной модуляции для управления яркостью.

Импульсные светодиоды в режиме сильного тока и/или высокого напряжения для массивов в последовательно-параллельной конфигурации создают уникальный набор проблем. Начинающему разработчику нецелесообразно проектировать импульсный привод с управлением по току, способный выдавать 5 А и 20 В. Есть несколько производителей специального оборудования для импульсных светодиодов.

Светодиоды для наблюдения человеком

В приложениях, где светодиоды используются непосредственно для наблюдения или используются в качестве осветительных приборов, точный цвет гораздо важнее, чем точный выходной сигнал в люменах или канделах. Человеческий глаз относительно нечувствителен к изменениям интенсивности света, и мозг достаточно хорошо компенсирует возникающие изменения интенсивности. Например, глядя на светодиодный видеоэкран в здании, средний человек не заметит падения интенсивности на 20%, поскольку части экрана просматриваются под углом от 10° до 20° от оси по сравнению с частью прямо на — оси, так как это постепенное изменение, движущееся к краю поля зрения и не воспринимаемое.Напротив, если длина волны светодиодов в одном месте отличается на 10 нм от длины волны в других участках, человеческий глаз легко заметит эту разницу в цвете и посчитает ее отвлекающей.

Большинство белых светодиодов, используемых сегодня, сделаны из синего светодиода, накачивающего видимый люминофор с большей длиной волны. Индекс цветопередачи (CRI) — это мера спектрального соответствия солнечному свету. 100 считается таким же, как солнечный свет, и большинство светодиодов, используемых сегодня в общем освещении, имеют индекс цветопередачи больше 80.Улучшения CRI наряду с лучшей оптической эффективностью сделали белые светодиоды наиболее желательным продуктом для большинства приложений освещения.

Преимущества и области применения светодиодов

Светодиоды для монохроматических применений имеют огромные преимущества по сравнению с лампами с фильтрами — спектры длин волн определены лучше, чем то, что может быть достигнуто с источником белого света и фильтром. Для общего освещения экономия энергии легко может в 100 раз превысить эксплуатационные расходы при использовании лампы накаливания с фильтром.Это создает огромные дивиденды в таких приложениях, как архитектурное освещение и светофоры. Портативные светодиодные вывески с низким энергопотреблением могут легко питаться от небольшой солнечной панели вместо большого генератора, что дает явное преимущество.

более надежны, чем лазеры, обычно стоят дешевле и могут управляться с помощью более дешевой схемы. Европейский союз теперь присоединился к США в классификации светодиодов как отдельной организации. К счастью, светодиоды не несут тех же опасений или предупреждений о безопасности глаз, что и лазеры и лазерные диоды.С другой стороны, светодиоды нельзя превратить в чрезвычайно маленькие, сильно коллимированные и оптически плотные пятна. В приложениях, где требуется чрезвычайно высокая плотность мощности на небольшой площади, почти всегда требуется лазер. Светодиоды

в настоящее время используются на многих различных рынках и в различных областях (таблица 1). Их высокая надежность, высокая эффективность и более низкая общая стоимость системы по сравнению с лазерами и лампами делают эти устройства очень доступными и привлекательными как для потребительского, так и для промышленного сегментов. Каждая отдельная светодиодная технология и/или цвет были разработаны для конкретных целей и требований.

Справочник по проектированию электротехники и вычислительной техники

В 2014 году Нобелевская премия по физике была присуждена исследовательской группе, которая изобрела новый вид светодиода. Светоизлучающие диоды (LED) существуют уже много лет, так что же делает этот новый вариант таким особенным? В этой статье обсуждается, как работают светодиоды и что делает эту светоизлучающую технологию такой особенной.

— или сокращенно светодиоды — представляют собой разновидность полупроводника, который генерирует свет при прохождении через него тока.Светодиоды, впервые изобретенные в 1962 году, всегда были хороши в качестве световых индикаторов, но в течение долгого времени их низкий уровень или яркость не позволяли использовать их в традиционных приложениях освещения. Благодаря последним разработкам в области технологий они начали заменять лампы накаливания в повседневном использовании. В этой статье мы представим светодиод, обсудим технологию, области применения и почему определенный светодиод был достоин Нобелевской премии по физике 2014 года.

Свет всегда был необходим для жизни, какой мы ее знаем.Для большинства существ, включая ранних людей, свет исходил от солнца. Открытие огня, изобретение мифологического масштаба привело к появлению у человечества первого искусственного и управляемого источника света, освещающего пещеры, маленькие домики в прериях и большие викторианские поместья. Следующая веха не наступила через тысячи лет после изобретения лампы накаливания. Лампа накаливания будет безраздельно господствовать около века, пока не будут изобретены люминесцентные лампы, а затем, наконец, светодиодные лампы.

за последние несколько лет приобрели огромную популярность, потому что они могут быть такими же яркими, как лампы накаливания, но с более высокой эффективностью и более длительным ожидаемым сроком службы.

Но есть неучтённые полвека, в течение которых светодиоды существовали, а светодиодные лампочки — нет. В первые несколько лет светодиоды могли лишь генерировать крошечные, едва заметные количества света; идея освещения любого реального пространства была совершенно неосуществима. В целом светодиодным лампам не хватало экономической эффективности и энергоэффективности.Показателем эффективности лампочки является лм/Вт или люмен на ватт. Люмен — это мера яркости света на площади, а ватт — это мера потребления энергии. С точки зрения непрофессионала, светоотдача это (яркость/энергия).

Рисунок 1

Типы светодиодов. Источник: Автор.

Прежде чем мы начнем говорить о светоизлучающих диодах, было бы неплохо обсудить физику самого света. Свет – это разновидность электромагнитной волны.Повседневный свет, который мы думаем как «Свет», на самом деле представляет собой лишь узкую полосу электромагнитного спектра. Другими видами электромагнитных волн являются радиоволны, микроволны, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Все это формы света, но они находятся за пределами видимого спектра, поэтому мы не воспринимаем их как традиционный свет. Длина волны света будет определять тип волны, а в спектре видимого света она также определяет цвет света: как видно на рисунке 2, свет с длиной волны приблизительно 700 нм будет казаться красным, а свет с длиной волны приблизительно 400 нм будут казаться синими или фиолетовыми.

Рисунок 2

Электромагнитный спектр видимого света.

Это означает, что если у нас есть свет определенной длины волны, мы будем видеть его только в этом цвете. Повседневные предметы имеют цвет, потому что они отражают определенные длины волн света больше, чем другие. Зеленое яблоко отражает зеленый свет, красный пожарный гидрант отражает красный свет. Если посветить красным светом на зеленое яблоко, свет не отразится, а поглотится. Белый свет представляет собой совокупность всех цветов света.Когда светят белым светом на зеленое яблоко, зеленый цвет отражается, но все остальные цвета поглощаются. Следовательно, свет, исходящий от яблока, зеленый, и яблоко кажется человеческому глазу зеленым.

Не существует определенной длины волны видимого света белого цвета. Это связано с тем, что можно генерировать разные цвета света, комбинируя несколько разных длин волн света. Белый свет на самом деле представляет собой равную комбинацию всех длин волн видимого света. Типичная лампочка с беловато-желтым светом возникает, когда свет излучает большинство цветов света, но излучает больше света с желтой длиной волны, чем другие.Типичный спектр излучения бытовой лампочки можно увидеть ниже в Таблице 1. Наше Солнце также ярко выражено в желтом спектре, и другие звезды, которые кажутся красными или синими, имеют соответствующую интенсивность цвета.

, с другой стороны, излучают только несколько длин волн света. Это связано с тем, что материалы, из которых сделаны светодиоды, в отличие от звезд или ламп накаливания, при электрическом возбуждении способны излучать только несколько определенных длин волн. Как видно из Таблицы 1, разные светодиоды имеют разные спектры излучения: каждый с очень тонким спектром излучения. Светодиоды излучают свет только одного цвета не потому, что они покрыты цветным пластиком поверх белого света, а потому, что они излучают свет только с одной длиной волны.

Таблица 1

ЭМ спектры различных цветов.

Модель атома Бора объясняет, как атомы излучают различные световые лучи.Типичный атом имеет некоторое количество как электронов, так и протонов: обычно эти числа равны и определяют поведение атома. Как правило, электроны находятся в оболочках: каждая со своей связанной энергией.

Когда атом получает энергию (электрическую, тепловую, механическую и т. д.), электроны могут перемещаться на более высокие энергетические оболочки. Затем, когда электроны возвращаются к более низким энергетическим оболочкам, они испускают свет определенной длины волны. Это чрезмерное упрощение поведения, но важный вывод заключается в том, что существует лишь несколько конкретных частот света, которые могут излучаться атомами.

Типичную работу лампы накаливания можно увидеть на рисунке 3. Когда электричество проходит через катушку из определенного материала, электроны врезаются в атомы материала, возбуждая атомы. Затем, когда атомы теряют энергию, они излучают свет. Лампы накаливания вынуждают электроны переходить на более высокие энергетические уровни, а затем, когда электроны падают вниз, излучается свет. Однако лампы накаливания грубо форсируют этот процесс: нет контроля над тем, как энергия поглощается и высвобождается.Это означает, что цвет света, исходящего от лампы накаливания, по существу случайный, и сочетание всех этих случайных цветов представляет собой белый свет, который мы видим от этих ламп.

Рисунок 3

Работа лампы накаливания.

генерируют свет иначе, чем лампы накаливания. В то время как нити накаливания беспорядочно и бессистемно испускают свет с разными длинами волн, светодиоды осуществляют этот процесс гораздо более регулируемым и точным образом. В процессе, известном как рекомбинация, электроны, текущие в одном направлении, объединяются с дырками — ток, который течет из-за отсутствия электронов — течет в другом направлении.Когда эти два тока встречаются, электроны и дырки рекомбинируют, восстанавливая электрическую нейтральность проводника. Однако электроны будут находиться на более высоком энергетическом уровне, чем дырки, поэтому, когда электрон падает, он излучает свет с нужной длиной волны.

Рисунок 4

Работа светодиода.

Различные цвета светодиодов генерируются путем управления тем, насколько далеко электрон попадает в дырку, с которой он объединяется. Различные длины волн света создаются различными потенциалами напряжения между двумя токами.Как правило, цвет и интенсивность излучаемого света зависят от химического состава полупроводника. Инфракрасные светодиоды, длина волны которых немного больше, чем видимый красный свет, были первыми светодиодами, изобретенными еще в 1962 году. (Холл и др. ) Инфракрасные светодиоды были впервые изготовлены из арсенида галлия (GaAs). Путем добавления фосфора для получения GaP или галлия Фосфидные диоды, все виды других цветов, таких как красный, зеленый и желтый.Много работы было потрачено на открытие новых полупроводников, которые излучают цвета ярче или эффективнее, но в течение очень долгого времени исследователи изо всех сил пытались создать синие светодиоды, не говоря уже о доступном синем свет.

В течение долгого времени ученые и исследователи гонялись за священным Граалем — созданием синих или коротковолновых светодиодов. Зеленые и красные светодиоды уже существовали, но для создания белого светодиода также требовался голубой свет. Проблема заключалась в том, что, хотя синие светодиоды можно было сделать из GaN или нитрида галлия, выращивание чистой кристаллической решетки материала оказалось исключительно сложным. Только в 1989 году первый синий светодиод появился в исследовательских лабораториях благодаря совершенно новым технологиям изготовления, которые обеспечили новый уровень точности и контроля процесса. К 1992 году добавление нитрида алюминия-галлия (AlGaN) и слоев нитрида индия-галлия (GaInN) увеличило светоотдачу в десять раз. С тех пор эффективность снова увеличилась в десять раз. За свои усилия в этом направлении Исаму Акасаки, Хироши Амано и Сюдзи Накамура были удостоены Нобелевской премии по физике 2014 года.

Сам по себе синий светодиод мало что значит. В наши дни чисто синие светодиоды в основном используются для кнопок питания или других наклеек и индикаторов. Изобретение синего светодиода не имело значения, потому что оно синее, оно важно, потому что оно позволяло светить светодиодами белого цвета.Когда красный светодиод. Зеленый светодиод и синий светодиод помещаются в непосредственной близости друг от друга, и свет рассеивается, в результате чего получается белый светодиод. И если горят только один или два светодиода, можно создать любой цвет света. Другой метод создания белого света известен как регулировка спектра.

Регулировка спектра происходит, когда свет поглощается, а затем снова излучается. Таким образом можно изменить цвет и внешний вид света. Однако есть оговорка, что свет может быть смещен только в сторону больших длин волн.Если бы материал был способен поглощать длинноволновый свет и излучать такое же количество более коротковолнового света, это нарушало бы закон сохранения энергии. Вот почему было невозможно генерировать синий свет от других диодов. Однако на самом деле работает и обратный процесс: если синий диод пропустить через желтый люминофор, синий и желтый объединяются в белый свет, хорошо подходящий для повседневных задач.

Прежде чем они стали доступны в качестве бытового освещения, светодиоды служили индикаторами в устройствах и продолжают использоваться по сей день.Светодиоды в качестве индикаторов являются важным и мощным средством обучения для начинающих электроников: они обеспечивают немедленную обратную связь о том, правильно ли работает схема. На самом деле, одна из первых программ, которую напишет любой, кто изучает платформу Arduino, называется «blink», и все, что она делает, — мигает светодиодом.

Помимо домов и фар, светодиодные лампы начали проникать в офисы городского планирования. Благодаря своей эффективности и длительному сроку службы светодиодные уличные фонари начали постепенно внедряться во многих городах по всему миру, включая Сомервилль, Арлингтон и многие другие города в Массачусетсе.Светодиоды как источники света — это то место, где за последние несколько лет произошли большие прорывы, поэтому основной вопрос сейчас заключается в том, сколько устройств мы можем интегрировать со светодиодами и как быстро мы можем интегрировать эти новые формы освещения в инфраструктуру общества.

Теперь, когда светодиоды превзошли традиционные методы освещения с точки зрения срока службы и эффективности, они открыли шлюзы эффективности для других технологий, использующих свет. ЖК-телевизоры, например, когда-то требовали больших флуоресцентных ламп, которые должны были фильтроваться через дисплей LDC для создания изображения на экране.Вместо этого, используя массив белых светодиодов, не только резко снижается энергопотребление, но даже можно делать более контрастные экраны, фактически уменьшая свет в определенных областях, а не просто фильтруя его.

Что касается экранов, некоторые экраны полностью сделаны из органических светодиодов или органических светодиодов. В отличие от стандартных светодиодов, которые обычно имеют небольшую площадь излучения света, OLED состоят из множества плоских листов, которые образуют полную поверхность, способную излучать свет. OLED уменьшают толщину устройств и позволяют использовать экраны, состоящие только из светодиодов — ЖК-фильтр не требуется.Хотя технологии и химический состав отличаются от обычных светодиодов, они по-прежнему актуальны в качестве одного из следующих больших рубежей светодиодов.

Процитируем статью Нобелевской премии об этом изобретении: «Лампы накаливания освещали 20 век; XXI век будет освещаться светодиодными лампами». По сравнению с лампами накаливания светодиоды лучше почти во всех отношениях. Они имеют меньший энергетический след, у них более длительный срок службы, и их можно поместить в меньшую упаковку. На свет приходится 19% энергии, которую использует весь мир, а лампы накаливания эффективны только на 5%. Если бы вся эта энергия пошла на лампы накаливания, это означало бы, что более 18% мировой энергии немедленно теряется в виде тепла. Это огромная сумма. Светодиоды дороже в изготовлении и производстве, но они окупаются за счет экономии энергии в кратчайшие сроки.

Новая технология часто борется с массовой адаптацией. Однако из-за короткого срока службы ламп накаливания процесс их постепенного отказа намного проще, чем мог бы быть. Поскольку потребление энергии растет во всем мире, интеграция этой технологии может стать ключом к отпору.Синие светодиоды используются не только для освещения, они также используются в новых светодиодных и OLED-экранах для телевизоров и телефонов. При ближайшем рассмотрении многих устройств светодиоды гораздо более распространены и имеют гораздо большее значение для повседневных технологий, чем можно было бы подумать.

• Акасаки, И. (2007). Ключевые изобретения в истории синих светодиодов на основе нитридов и LD 300(1). DOI: 10.1016/j.jcrysgro. 2006.10.259
• Аспенс, Д.Э., Студна, А.А. (1983). Диэлектрические функции и оптические параметры Si, Ge, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs и InSb от 1.от 5 до 6,0 эВ. Физ. Ред. B 27(2). DOI: 10.1103/PhysRevB.27.985
• Бергстром, Л., Делсинг, П., Л’Юилье, А., Инганас, О., Роуз, Дж., Синие светодиоды – Наполнение мира новым светом. Получено из Шведской королевской академии наук
.
• Холл Р.Н., Феннер Г.Е., Кингсли Д.Д., Солтис Т.Дж., Карлсон Р.О. ( ). Когерентное излучение света от переходов GaAs. физ. Преподобные письма 9 (9). DOI: 10.1103/PhysRevLett.9.366
• Калиновск Дж., Ди Марко П., Фаттори В., Джулетти, Л., Кокки, М., (1998). Индуцированная напряжением эволюция спектров излучения в органических светодиодах. Журнал прикладной физики
  , 4242-4242. DOI: 10.1063/1.367181
• Камтекарм, К., Монкман, А., Брайс, М., (2009) Последние достижения в области белых органических светоизлучающих материалов и устройств (WOLED). Доп. Матер. 2010, 22, 572–582. DOI: 10.1002/adma.200
  8
• Парк, Дж., Ли Дж. Х., Раджу, С. Р., Мун, Б. К., Чон, Дж. Х., Чой, Б. К., Ким, Дж. Х. (2014). Керамика Интернэшнл, 40 (4).DOI: 10.1016/j.ceramint.2013.11.007
• Сато, Т., Имаи, М. (2002). Характеристики GaAsP-светодиодов, легированных азотом. Япония. Дж. Заявл. физ. DOI: 10.1143/JJAP.41.5995

Светоизлучающие диоды (LED) — Learn.sparkfun.com

Введение

Светодиоды окружают нас повсюду: В наших телефонах, автомобилях и даже домах.Каждый раз, когда загорается что-то электронное, есть большая вероятность, что за этим стоит светодиод. Они бывают самых разных размеров, форм и цветов, но независимо от того, как они выглядят, у них есть одна общая черта: они — бекон электроники. Считается, что они делают любой проект лучше, и их часто добавляют к маловероятным вещам (к всеобщему удовольствию).

Однако, в отличие от бекона, они уже не годятся после того, как их приготовили. Это руководство поможет вам избежать случайных светодиодных барбекю! Впрочем, обо всем по порядку.Что именно это этот светодиод, о котором все говорят?

(это «элли-и-ди») — это особый тип диодов, которые преобразуют электрическую энергию в свет. На самом деле, светодиод означает «светоизлучающий диод». (Он делает то, что написано на банке!) И это отражено в сходстве между схематическими обозначениями диода и светодиода:

Короче говоря, светодиоды похожи на крошечные лампочки. Тем не менее, светодиоды требуют гораздо меньше энергии для освещения по сравнению с ними. Они также более энергоэффективны, поэтому они не нагреваются, как обычные лампочки (если только вы не накачиваете их энергией).Это делает их идеальными для мобильных устройств и других приложений с низким энергопотреблением. Однако не сбрасывайте их со счетов в мощной игре. Светодиоды высокой интенсивности нашли свое применение в акцентном освещении, прожекторах и даже автомобильных фарах!

Вы уже испытываете тягу? Тяга поставить светодиоды на все подряд? Хорошо, оставайтесь с нами, и мы покажем вам, как!

Предлагаемая литература

Вот некоторые другие темы, которые будут обсуждаться в этом руководстве. Если вы не знакомы с каким-либо из них, пожалуйста, ознакомьтесь с соответствующим руководством, прежде чем идти дальше.

Что такое цепь?

Каждый электрический проект начинается со схемы. Не знаете, что такое цепь? Мы здесь, чтобы помочь.

Что такое электричество?

Мы можем видеть электричество в действии на наших компьютерах, освещая наши дома, как удары молнии во время грозы, но что это такое? Это не простой вопрос, но этот урок прольет на него свет!

Диоды

Диодный праймер! Свойства диодов, типы диодов и применение диодов.

Электроэнергия

Обзор электроэнергии, скорость передачи энергии. Мы поговорим об определении мощности, ваттах, уравнениях и номинальных мощностях. 1,21 гигаватт обучающего веселья!

Полярность

Введение в полярность в электронных компонентах. Узнайте, что такое полярность, в каких частях она присутствует и как ее определить.

Предлагаемый просмотр

Как их использовать

Вот вы и пришли к разумному выводу, что нужно ставить светодиоды на все.Мы думали, ты придешь.

Пройдемся по книге правил:

1) Полярность имеет значение

В электронике полярность указывает, является ли компонент схемы симметричным или нет. Светодиоды, будучи диодами, пропускают ток только в одном направлении. А когда нет тока, нет и света. К счастью, это также означает, что вы не сможете сломать светодиод, подключив его наоборот. Скорее просто не получится.

Положительная сторона светодиода называется «анодом» и маркируется более длинным «выводом» или ножкой. Другая, отрицательная сторона светодиода называется катодом . Ток течет от анода к катоду и никогда в обратном направлении. Перевернутый светодиод может препятствовать правильной работе всей цепи, блокируя протекание тока. Так что не волнуйтесь, если добавление светодиода сломает вашу цепь. Попробуйте перевернуть его.

2) Moar Current равен Moar Light

Яркость светодиода напрямую зависит от потребляемого им тока. Это означает две вещи. Во-первых, сверхъяркие светодиоды быстрее разряжают батареи, потому что дополнительная яркость достигается за счет дополнительной потребляемой мощности.Во-вторых, вы можете контролировать яркость светодиода, контролируя величину тока через него. Но создание настроения — не единственная причина сократить потребление.

3) Существует такая вещь, как слишком много энергии

Если вы подключите светодиод напрямую к источнику тока, он попытается рассеять столько энергии, сколько ему разрешено потреблять, и, подобно трагическим героям прошлого, он уничтожит себя. Вот почему важно ограничить величину тока, протекающего через светодиод.

Для этого мы используем резисторы. Резисторы ограничивают поток электронов в цепи и защищают светодиод от слишком большого тока. Не волнуйтесь, для определения наилучшего номинала резистора требуется лишь немного базовой математики. Вы можете узнать все об этом в примерах применения нашего руководства по резисторам!

Резисторы

1 апреля 2013 г.

Учебник по всем резисторам вещей. Что такое резистор, как они ведут себя параллельно/последовательно, расшифровка цветовых кодов резисторов и применение резисторов.

Пусть вас не пугает вся эта математика, на самом деле очень сложно все испортить. В следующем разделе мы рассмотрим, как сделать светодиодную схему без калькулятора.

Светодиоды без математики

Прежде чем мы поговорим о том, как читать техническое описание, давайте подключим несколько светодиодов. В конце концов, это учебник по светодиодам, а не учебник по для чтения .

Это также не учебник по математике, поэтому мы дадим вам несколько практических правил для запуска и работы светодиодов.Как вы, вероятно, поняли из информации в предыдущем разделе, вам понадобится батарея, резистор и светодиод. Мы используем батарею в качестве источника питания, потому что ее легко найти, и она не может обеспечить опасное количество тока.

Базовый шаблон для светодиодной цепи довольно прост, просто подключите батарею, резистор и светодиод последовательно. Так:

Резистор 330 Ом

Хорошим номиналом резистора для большинства светодиодов является 330 Ом (оранжевый — оранжевый — коричневый).Вы можете использовать информацию из последнего раздела, чтобы помочь вам определить точное значение, которое вам нужно, но это светодиоды без математики . Итак, начните с включения резистора 330 Ом в приведенную выше схему и посмотрите, что произойдет.

Метод проб и ошибок

Интересная особенность резисторов заключается в том, что они рассеивают дополнительную мощность в виде тепла, поэтому, если у вас есть резистор, который нагревается, вам, вероятно, нужно использовать меньшее сопротивление. Однако, если ваш резистор слишком мал, вы рискуете сжечь светодиод! Учитывая, что у вас есть несколько светодиодов и резисторов, вот блок-схема, которая поможет вам спроектировать светодиодную схему методом проб и ошибок:

Броски с батарейкой типа «таблетка»

Еще один способ зажечь светодиод — просто подключить его к батарейке типа «таблетка»! Так как батарейка типа «таблетка» не может обеспечить ток, достаточный для повреждения светодиода, вы можете соединить их напрямую! Просто вставьте батарейку типа «таблетка» CR2032 между выводами светодиода.Длинная ножка светодиода должна касаться стороны батареи, отмеченной знаком «+». Теперь вы можете обмотать все это лентой, добавить магнит и приклеить к чему-либо! Ура метателям!

Конечно, если вы не получаете отличных результатов методом проб и ошибок, вы всегда можете взять свой калькулятор и посчитать. Не волнуйтесь, рассчитать наилучшее значение резистора для вашей схемы несложно. Но прежде чем вы сможете определить оптимальное значение резистора, вам нужно найти оптимальный ток для вашего светодиода.Для этого нам нужно сообщить в техпаспорт…

Узнать подробности

Не подключайте никакие странные светодиоды к своим цепям, это просто вредно для здоровья. Познакомьтесь с ними первыми. А как лучше читать даташит.

В качестве примера мы рассмотрим техническое описание нашего базового красного светодиода 5 мм.

Ток светодиода

Начиная сверху и спускаясь вниз, первое, с чем мы сталкиваемся, это очаровательный стол:

Ах, да, но что все это значит?

В первой строке таблицы указано, какой ток ваш светодиод сможет непрерывно выдерживать.В этом случае вы можете подать на него 20 мА или меньше, и он будет светить ярче всего при 20 мА. Вторая строка говорит нам, каким должен быть максимальный пиковый ток для коротких импульсов. Этот светодиод может выдерживать короткие скачки до 30 мА, но вы не хотите поддерживать этот ток слишком долго. Это техническое описание даже достаточно полезно, чтобы предложить стабильный диапазон тока (в третьем ряду сверху) 16-18 мА. Это хорошее целевое число, которое поможет вам выполнить расчеты резисторов, о которых мы говорили.

Следующие несколько строк менее важны для целей данного руководства.Обратное напряжение — это свойство диода, о котором в большинстве случаев не стоит беспокоиться. Рассеиваемая мощность — это мощность в милливаттах, которую светодиод может использовать до того, как он выйдет из строя. Это должно работать само собой, пока вы держите светодиод в пределах рекомендуемых значений напряжения и тока.

Напряжение светодиода

Посмотрим, какие еще столы сюда поставили… А!

Полезный столик! Первая строка говорит нам, каким будет прямое падение напряжения на светодиоде.Прямое напряжение — это термин, который часто встречается при работе со светодиодами. Это число поможет вам решить, какое напряжение потребуется вашей схеме для питания светодиода. Если у вас есть более одного светодиода, подключенного к одному источнику питания, эти цифры действительно важны, потому что прямое напряжение всех светодиодов, сложенных вместе, не может превышать напряжение питания. Мы поговорим об этом более подробно позже в более подробном разделе этого руководства.

Длина волны светодиода

Во второй строке этой таблицы указана длина волны света.Длина волны — это, по сути, очень точный способ объяснить, какого цвета свет. Это число может немного варьироваться, поэтому в таблице указаны минимум и максимум. В данном случае это от 620 до 625 нм, что находится как раз на нижнем красном конце спектра (от 620 до 750 нм). Опять же, мы рассмотрим длину волны более подробно в более подробном разделе.

Яркость светодиода

Последняя строка (обозначенная как «Интенсивность света») показывает, насколько ярким может быть светодиод. Единица мкд, или милликандел , является стандартной единицей измерения интенсивности источника света.Этот светодиод имеет максимальную интенсивность 200 мкд, что означает, что он достаточно яркий, чтобы привлечь ваше внимание, но не совсем яркий фонарик. При 200 мкд этот светодиод мог бы стать хорошим индикатором.

Угол обзора

Далее у нас есть веерообразный график, представляющий угол обзора светодиода. Различные стили светодиодов будут включать линзы и отражатели, чтобы либо концентрировать большую часть света в одном месте, либо распространять его как можно шире. Некоторые светодиоды подобны прожекторам, испускающим фотоны во всех направлениях; Другие настолько направленны, что вы не можете сказать, что они включены, если не смотрите прямо на них.Чтобы прочитать график, представьте, что светодиод стоит прямо под ним. «Спицы» на графике обозначают угол обзора. Круглые линии представляют интенсивность в процентах от максимальной интенсивности. Этот светодиод имеет довольно узкий угол обзора. Вы можете видеть, что если смотреть прямо вниз на светодиод, он наиболее яркий, потому что при 0 градусах синие линии пересекаются с крайним кругом. Чтобы получить угол обзора 50 %, угол, при котором интенсивность света вдвое меньше, проследите за кругом 50 % на графике, пока он не пересечет синюю линию, затем следуйте по ближайшему выступу, чтобы считать угол.Для этого светодиода угол обзора 50% составляет около 20 градусов.

Размеры

Наконец, механический чертеж. Это изображение содержит все размеры, которые вам понадобятся для установки светодиода в корпус! Обратите внимание, что, как и у большинства светодиодов, у этого есть небольшой фланец внизу. Это удобно, когда вы хотите установить его в панель. Просто просверлите отверстие идеального размера для корпуса светодиода, и фланец предотвратит его падение!

Теперь, когда вы знаете, как расшифровать техническое описание, давайте посмотрим, какие причудливые светодиоды вы можете встретить в дикой природе. ..

Типы светодиодов

Поздравляем, вы знаете основы! Может быть, вы даже получили в свои руки несколько светодиодов и начали их освещать, это круто! Как бы вы хотели активизировать свою игру с миганием? Давайте поговорим о том, как сделать что-то необычное за пределами вашего стандартного светодиода.

Крупный план сверхяркого светодиода 5 мм Крупный план

Типы светодиодов

Вот другие персонажи.

Светодиоды RGB

RGB (красный-зеленый-синий) на самом деле представляют собой три светодиода в одном! Но это не значит, что он может делать только три цвета.Поскольку красный, зеленый и синий являются аддитивными основными цветами, вы можете контролировать интенсивность каждого из них, чтобы создать любой цвет радуги. Большинство светодиодов RGB имеют четыре контакта: по одному для каждого цвета и общий контакт. У некоторых общий штырь является анодом, а у других катодом.

Общий прозрачный светодиод RGB с катодом

Светодиоды с интегральными схемами

Велоспорт

Некоторые светодиоды умнее других. Возьмем, к примеру, велосипедный светодиод. Внутри этих светодиодов на самом деле есть интегральная схема, которая позволяет светодиоду мигать без какого-либо внешнего контроллера.Вот крупным планом микросхема (большой черный квадратный чип на кончике наковальни), управляющая цветами.

5-мм светодиодный индикатор с медленным циклом, крупный план

Просто включите его и смотрите, как он работает! Они отлично подходят для проектов, где вы хотите немного больше действий, но не имеете места для схемы управления. Есть даже мигающие светодиоды RGB, которые переключаются между тысячами цветов!

Адресные светодиоды

Другие типы светодиодов могут управляться индивидуально.Существуют различные наборы микросхем (WS2812, APA102, UCS1903 и другие), используемые для управления отдельными светодиодами, соединенными вместе. Ниже показан крупный план WS2812. Большая квадратная микросхема справа управляет цветами по отдельности.

Адресный WS2812 PTH Close Up

Встроенный резистор

Что это за магия? Светодиод со встроенным резистором? Вот так. Существуют также светодиоды с небольшим токоограничивающим резистором. Если вы внимательно посмотрите на изображение ниже, на штыре есть небольшая черная квадратная микросхема для ограничения тока на этих типах светодиодов.

Светодиод со встроенным резистором Крупный план

Итак, подключите светодиод со встроенным резистором к источнику питания и зажгите его! Мы протестировали эти типы светодиодов при напряжении 3,3 В, 5 В и 9 В.

Суперяркий зеленый светодиод со встроенным резистором

Примечание: В техническом описании светодиодов со встроенным резистором указано, что рекомендуемое прямое напряжение составляет около 5 В. Тестирование одного на 5 В, он потребляет около 18 мА. Стресс-тест с батареей 9В, тянет около 30мА. Вероятно, это верхний предел входного напряжения. Использование более высокого напряжения может сократить срок службы светодиода. При напряжении около 16 В в наших стресс-тестах светодиод перегорел.

Корпуса для поверхностного монтажа (SMD)

SMD представляют собой не столько определенный вид светодиодов, сколько тип корпуса. По мере того, как электроника становится все меньше и меньше, производители придумали, как втиснуть больше компонентов в меньшее пространство. Детали SMD (Surface Mount Device) представляют собой крошечные версии своих стандартных аналогов.Вот крупный план адресуемого светодиода WS2812B, упакованного в небольшой корпус 5050.

Адресный WS2812B Крупный план

SMD бывают разных размеров, от довольно больших до размеров меньше рисового зерна! Поскольку они такие маленькие и имеют подушечки вместо ножек, с ними не так просто работать, но если у вас мало места, они могут быть именно тем, что прописал доктор.

Светодиоды SMD также упрощают и ускоряют установку большого количества светодиодов на печатные платы и ленты.Вы, вероятно, не стали бы вручную припаивать все эти компоненты вручную.

Высокая мощность