Что такое светодиодные лампочки

Как устроена светодиодная лампа

С развитием электротехники традиционная лампа накаливания перестает быть единственным вариантом для освещения жилья. На смену ей пришли сначала люминесцентные, а затем и светодиодные (LED) источники света. Светодиодные лампы – энергоэффективные, яркие, безопасные для окружающей среды. Но их устройство заметно сложнее. В статье будет рассмотрено устройство светодиодной лампы, ее плюсы и минусы.

Принцип работы и устройство ламп.

Конструкция LED лампы.

Светодиодный источник света состоит из нескольких элементов, соединенных в одном корпусе. Это цоколь, драйвер, радиатор, светодиод и светорассеивающая колба.

Принцип работы светодиодных ламп основан на физических процессах в полупроводниках. Свечение появляется после прохождения электрического тока через границу соприкосновения двух полупроводников (n и p), в одном из которых должны преобладать отрицательно заряженные электроны, а в другом – положительно заряженные ионы. Стоит отметить, что данные материалы пропускают ток только в одну сторону. При его прохождении в носители заряда осуществляют рекомбинацию – электроны переходят на другой энергетический уровень. В результате появляется видимое глазу световое излучение. Кроме свечения происходит еще и выделение тепла, которое отводится от светодиода при помощи радиатора.

Схема появления оптического излучения в LED-элементе.

На заре появления светодиоды могли испускать только определенную световую волну: зеленую, красную или желтую. Поэтому LED-элементы встраивались в электрические схемы в виде индикаторов. В процессе развития микроэлектроники были найдены материалы, позволяющие получить световую волну широкого спектра. Однако полностью эта проблема не решена: в свечении светодиодных ламп преобладает или синяя длина волны или красная с желтым. По этой причине они и делятся на холодные и теплые соответственно.

Виды и типы светодиодных ламп.

Четкая классификация у светодиодных ламп отсутствует: изделия производятся слишком разных форм, цветов и конфигураций.

По способу применения:

По назначению светодиодные лампы делятся на:

Исходя из потребляемого напряжения тоже выделяют три вида ламп:

Типы цоколей.

Чтобы LED источники света подходили к уже применяемой схеме электроснабжения домов, их оснащают винтовыми цоколями. В качестве альтернативы светильникам галогенного типа выпускают лампы со штырьковыми цоколями. Основные типы представлены в таблице.

Самый распространенный винтовой тип для бытовых источников света.

Винтовой цоколь для маломощных ламп.

Винтовой цоколь для мощных источников света ( в основном уличных).

Штырьковые контакты для маленьких лампочек.

Штырьковый контакт для мебельных и потолочных источников света.

Аналогично GU5.3, но расстояние между контактами составляет 10 мм.

Штырьковый контакт для плоских светильников.

Контакт, аналогичный люминесцентным трубчатым лампам.

Технические характеристики и маркировка светодиодных ламп.

Выпуском светодиодных источников света занимается множество мировых и российских компаний: OSRAM, Gauss, ASD, Philips, Navigator, ЭРА и другие. О самых популярных из них можно прочитать в статье «Рейтинг светодиодных ламп 2019 года».

Перед покупкой LED лампы стоит внимательно изучить технические ее свойства, указанные на упаковке. Их довольно много. Чтобы не запутаться, рассмотрим их подробнее.

Пример маркировки технических свойств на упаковках.

Мощность (измеряется в Вт). Показывает, сколько электричества потребляет осветительный прибор. По этому параметру светодиодные источники света на порядок превосходят лампы накаливания. На упаковке указывается фактическая и эквивалентная мощность. Лампа на рисунке фактически потребляет 9 Вт. Она заменяет лампу накаливания мощностью 75 Вт. За счет этого достигается экономия электроэнергии и семейного бюджета.

Мощность промышленных и уличных светодиодных источников света может доходить до 1000 Вт. Но для бытовых нужд фактической мощности от 2 до 20Вт вполне хватит. Для удобства пользователей составлены специальные таблицы с эквивалентными мощностями.

Световой поток (измеряется в Лм). Этим параметром описывается яркость. Чтобы было понятнее можно представить свет от ламп накаливания мощностью 40, 60 и 100 Вт. Их световой поток аналогичен яркости LED-элементов в 400, 600 и 1000 Лм соответственно. Для удобства стоит запомнить последнюю пару цифр и ориентироваться по ним: традиционная 100 ваттная лампа «Ильича» имеет яркость в 1000 Лм.

Срок службы в часах. Количество часов, которое проработает источник света. По этому показателю LED-элементы лидируют: в среднем они работают в 25 раз больше, чем традиционные лампы.

Однако стоит иметь в виду, что яркость лампы напрямую зависит от количества выработанных часов. Чем старше лампа, тем тусклее она светит. В мире принят стандарт L70. И если на упаковке написано, что световой поток по L70 равен 50000 часов, то означает, что по истечении времени яркость составит всего 70% от первоначальной.

Некоторые производители указывают большой срок службы, но приписывают, что гарантируют его при определенных условиях работы: например, если лампа будет работать в сутки не более трех часов. Это тоже прописывается на упаковке, но как правило сбоку.

Тип цоколя. На рисунке указан тип цоколя Е14 − для небольших светильников.

Цветовая температура (измеряется в К). Характеризует теплоту света. Из-за конструктивных особенностей светодиоды способны давать световой поток разной теплоты: с преобладанием синего спектра или красного с желтым.

Цветовая температура имеет широкий диапазон:

Цветовая температура led-ламп

При подборе цветовой температуры для освещения жилого помещения стоит отметить, что чем она ниже, тем более способствует расслаблению и спокойствию. Более холодные цвета бодрят и настраивают на рабочую обстановку.

Индекс цветопередачи. Определяет, будет ли искажение цветов в помещении. Обозначается латинскими буквами CRI или Ra и цифрами от 1 до 100. Чем ниже его значение, тем сильнее искажение цветов. При индексе 100 искажения не будет совсем. Для использования в доме советуют применять лампы с индексом цветопередачи не менее 80-90.

Габаритные размеры (указываются в мм). Размеры светодиодных источников света чуть больше, чем у аналогичных ламп накаливания. Поэтому, подбирая лампочку к определенному плафону или светильнику, не забудьте проверить габариты. Иначе есть вероятность, что она просто не поместится, куда нужно.

Также на упаковках указывается:

Как подключить светодиодную лампу.

Если необходимо подключить несколько LED источников света, то возможны следующие варианты соединения: последовательный и параллельный.

Однако данное подключение не стоит применять на практике. Даже светодиоды из одной партии не гарантируют одинакового падения напряжений. Из-за этого ток на отдельном LED элементе может превысить допустимый, что может спровоцировать выход элементов из строя.

Последовательный вариант требует минимального количества проводов, но применяется крайне редко. Причиной этому служат два недостатка. Во-первых, при перегорании одной лампочки из строя выходит вся цепь. Во-вторых, лампы работают не в полную силу, так как при последовательном соединении напряжение суммируется. Пожалуй, единственные случаи, где оправдано последовательное соединение – это елочная гирлянда и освещение подъездов. В этих случаях допустимы низкие показатели мощности у многих источников света.

Схема довольно проста:

Последовательная схема подключения светодиодных ламп.

Параллельный способ применяется чаще всего. Главное преимущество – подача одинакового напряжения ко всем лампочкам в цепи. В случае перегорания из цепи выпадает лишь, вышедший из строя источник света, который легко заменить.

Параллельно можно соединить двумя способами: лучевым и по шлейфной схеме.

Лучевой метод отличается надежностью. Хотя при этом требуется большое количество кабеля. И важно продумать момент соединения всех элементов. Чаще всего для этого используют клеммную колодку. С одной стороны на ее перемычки подают фазу. С обратной стороны подключают провода, тянущиеся от лампочек. Внутри клеммную колодку рекомендуется заполнить антиокислительной пастой. Также вместо колодки использовать скрутку проводов со спайкой.

Схема параллельного лучевого подключения через клеммную колодку.

При использовании шлейфной схемы фазный и нулевой провода от щитка и выключателя подключаются к первой лампочке. От нее кабель подается на вторую и так далее. Таким образом, каждая лампочка (кроме последней) соединяет с четырьмя проводами: двумя фазными и двумя нулевыми.

Схема параллельного подключения по шлейфной схеме.

Подключение лампочек, работающих от напряжения 12В, аналогично, только в схему необходимо включить понижающий трансформатор.

Схема параллельного подключения точечных светильников 12В через трансформатор.

Преимущества и недостатки светодиодных ламп.

В заключение стоит отметить, что светодиодные источники света – действительно экономичные осветительные приборы. Только перед выбором надо внимательно изучить технические характеристики.

Во-первых, ими экономически целесообразно заменять лампы накаливания мощностью свыше 60 Вт. Иначе стоимость самой светодиодной лампы не окупится.

Во-вторых, стоит заменять только источники света в светильниках, которые работают максимальное количество часов в день.

И, в-третьих, специалисты советуют вначале опробовать несколько марок светодиодных ламп, чтобы определить, чья цветовая температура (и другие параметры) устроит ваши глаза на 100%.

Источник

Все о Led лампочках

Led лампочка используется, как элементы освещения в приборах. Это самостоятельное устройство, имеющее корпус, спроектированный под диоды и источник поступающей энергии. Лампочки можно встретить в большинстве цифровых и осветительных приборах.

Что это такое

Led лампочка используется, как элементы освещения в приборах. Это самостоятельное устройство, имеющее корпус, спроектированный под диоды и источник поступающей энергии. Все известные модели лампочек состоят из цоколя, металлического корпуса, радиатора и платы, на которую зафиксированы светодиодные элементы с электронными драйверами управления и преобразования питания.

Отличительная особенность такого устройства заключается в том, что преобразованный свет может быть любого оттенка. На рынке представлены модели, которые имеют сменный тип освещения. При помощи мобильного приложения такую лампочку можно регулировать по интенсивности освещения, а также оттенку.

Преимущества и недостатки

Главным преимуществом является возможность использовать продолжительное время такой источник освещения. Базовая модель лампы может прослужить от полутора до 10 лет. Как заявляют сами производители, устройства хватит на 100000 часов работы.

К ещё одному преимущества также относится низкое энергопотребление. Здесь стоит учитывать тип лампы, а также её размер. В зависимости от конкретной модели этот показатель может меняться. Led лампа не содержит бьющихся элементов, которые могут навредить здоровью как в обычных лампа. Такие устройства устойчивы к вибрациям и различным механическим воздействиям. По заверениям многих производителей, световое оборудование также отлично справляется с климатическими особенностями и способно работать при температуре от −60 до +60 градусов.

К последнему преимуществу можно отнести универсальность. Производятся лампы на любой тип напряжения, что позволяет исключить необходимость установки различных видов балластных резисторов.

Главные преимущества лампочки

Одним из недостатков светодиодных ламп является то, что они дороже, чем обычные. Цена на светодиод измеряется в цене за люмен, поэтому более яркие модели, которые могут осветить всю комнату, стоят намного больше.

Обратите внимание! Несмотря на то, что светодиоды могут выдерживать очень низкие температуры, они не так хорошо работают при постоянной высокой температуре. Если это происходит, лампочка может перегреться и в конечном итоге привести к выходу устройства из строя.

Светодиодные фонари также имеют очень короткий диапазон освещения. На данный момент освещенность рассеянного света, излучаемого светодиодами, составляет всего несколько десятков метров. Это делает устройства подходящими для целей ближнего освещения, но также делает их плохим выбором для дальнего. Производители надеются со временем решить эту проблему.

Одна проблема, связанная со светодиодным освещением, заключается в том, что не существует стандартизации, регулирующей светодиодное освещение. Существуют отраслевые стандарты в отношении светодиодных огней, которые используются в качестве автомобильного освещения и светофоров, но пока нет ни одного светодиодного освещения, используемого в жилых домах.

Параметры

Есть несколько важных характеристик, на которые следует обращать внимание. К ним относятся описанные ниже пункты.

Коррелированная цветовая температура. Проще говоря, коррелированная цветовая температура (CCT) — это цвет белого света. К примеру, классическая лампа накаливания мощностью 60 Вт составляет около 2700 К при полной яркости. CCT выражается в градусах Кельвина, часто сокращается до K. Обычно, на коробке изделия присутствуют цифры, такие как 2700 K и 5000 K. Чем ниже число, тем «теплее» цвет. 2700 К можно охарактеризовать как теплый белый, а 5000 К можно считать холодным белым. Большинство продуктов внутреннего освещения производят свет в диапазоне от 1800 К до 6500 К.

Характеристики по типам ламп

Люмен. Люмены — это яркость источника белого света. Часто можно встретить много лампочек, рекламируемых с такими терминами, как «Эквивалент 60 Вт». В основном эти заявления ложны. Например, есть ряд лампочек «Эквивалент 60 Вт», которые на самом деле имеют люмены ближе к лампе 40 Вт.

При замене Led ламп следует использовать следующие значения люменов, чтобы найти светодиодный эквивалент:

Обратите внимание! При замене светодиодной лампы на 60 Вт, необходимо подбирать устройство с яркостью около 800 люмен.

Индекс цветопередачи. Индекс цветопередачи (CRI) — это показатель того, как «реальные» или точные цвета выглядят под источником белого света. Значения CRI варьируются от 0 до 100. Для большинства приложений, чем выше CRI, тем лучше. CRI дневного света составляет около 100. При сравнении с оранжевым освещением уличного фонаря, трудно различить цвет чего-либо. Он будет иметь CRI, близкий к 0. Классические лампы накаливания имеют очень высокий CRI около 100. Большинство светодиодов, продаваемых сегодня, имеют около 80 CRI. Однако встречаются лампочки с CRI 90 или выше.

Виды лампочек и цоколей для них

Винтовой фитинг Edison был разработан Томасом Эдисоном. Ученый изобрел первую лампочку в 1879 году, и к 1900 году на рынке было доступно не менее 15 различных конфигураций цоколя. Однако в период с 1900 по 1905 год промышленность стандартизировалась на винте Эдисона. Уточненная версия этого сокета остается в использовании сегодня. В мире существует 2 версии «стандартного» винтового фитинга Edison. Они подходят в светильник для домашнего использования.

Какие бывают виды лампочек

Кроме него используются также следующие виды цоколей под Led лампочки:

Существует некоторая путаница по поводу названия этих видов Led ламп. MR16 фактически означает многогранный отражатель, а 16 — диаметр поверхности цоколя. Часто люди ищут цоколь MR16, но на самом деле это может быть GU5.3.

Где используют

Светодиоды, являются настоящими незамеченными героями в мире электроники. Они выполняют десятки различных работ и встречаются во всех видах устройств. Помимо прочего, они формируют цифры на цифровых часах, передают информацию с пульта дистанционного управления, подсвечивают часы и сообщают, когда приборы включены. Собранные вместе, они могут формировать изображения на большом телевизионном экране или освещать светофор.

Основное назначение

Важно! По сути, светодиоды — это просто крошечные лампочки, которые легко вписываются в электрическую цепь. Но в отличие от обычных ламп накаливания, они не имеют нити накала. Они не становятся особенно горячими.

Устройства освещаются исключительно движением электронов в полупроводниковом материале и служат также долго, как и стандартный транзистор. Срок службы светодиода превосходит короткий срок службы лампы накаливания на тысячи часов. Крошечные светодиоды уже заменяют трубки, которые освещают ЖК- телевизоры высокой четкости, чтобы сделать их значительно тоньше.

Устройство

Лампочки на самом деле просто провода, подключенные к источнику энергии. Они излучают свет, потому что провод нагревается и выделяет часть своей тепловой энергии в виде света. Светодиод, с другой стороны, излучает свет электронным возбуждением, а не тепловыделением.

Диоды — это электрические клапаны, которые позволяют току течь только в одном направлении, так же, как односторонний клапан в водопроводной трубе. Когда клапан включен, электроны перемещаются из области высокой электронной плотности в область низкой электронной плотности.

Это движение электронов сопровождается излучением света. Чем больше электронов проходит через границу между слоями, известную как соединение, тем ярче свет. Это явление, известное как электролюминесценция наблюдалась еще в 1907 году. Однако, конструкция такого устройства намного сложнее, чем в обычной лампочке.

Рассеиватель

Светодиоды — это долговечные, энергоэффективные источники света. Тем не менее, светодиоды могут быть особенно сложными при создании необходимого типа освещения, так как они создают «горячие точки» сфокусированного света, которые могут ухудшить визуальную привлекательность светильника.

Специальные марки поликарбонатного, акрилового листа, и поликарбонатной пленки разработаны для рассеивания горячих точек светодиодов без ущерба для пропускания света. Они устанавливаются напротив диодов и фокусируют луч в нужном направлении.

Светодиодные чипы бывают разных размеров. LED лампочка может работать с микросхемами сложной конструкции, такими как SMD 5050 шириной 5 мм. SMD 3528, с другой стороны, имеют ширину 3,5 мм. Микросхемы SMD маленькие, почти такие же, как у плоских квадратных компьютерных чипов.

Важно! Одной из отличительных особенностей светодиодных чипов SMD является количество контактов и диодов, которые они имеют.

Микросхемы светодиодов SMD могут иметь более двух контактов (что отличает их от классических светодиодов DIP). На одной микросхеме может быть до 3 диодов, каждый из которых имеет отдельную схему. Каждая плата будет иметь один катод и один анод, что приведет к 2,4 или 6 контактам в микросхеме.

Алюминиевая печатная плата на теплопроводимой пасте

Печатные платы встречаются везде в технологическом обществе. Все, от компьютеров до медицинского оборудования и автомобилей, содержит эти печатные схемы в той или иной форме. Однако не все печатные платы одинаковы — многие из них используют разные конструкции или материалы для удовлетворения уникальных целей. Материал основы особенно важен для печатной платы, которая помогает определить, насколько эффективно она передает тепло.

Фиксация на печатной плате

Led лампы требуют определенных свойств в своих платах. Это особенно актуально для чувствительных к температуре моделей, одним из которых является светодиодное освещение на улице. Индустрия таких устройств быстро расширяется в ответ на возросший интерес к более эффективному и экономически выгодному способу освещения, но большая часть функциональности светодиодного освещения зависит от температуры его системы. Модуль используется для фиксации основных внутренних элементов. Служит проводником тепла. Размеры зависят от конкретной модели лампы.

Радиатор

LED лампы в процессе работы и интенсивном освещении выделяют достаточно много тепла. Чем больше модель, тем соответственно возрастает теплоотдача. Чтобы не достигать пика температуры в лампы устанавливаются дополнительные радиаторы.

Крепление на радиаторе

Обратите внимание! Базовые типы радиаторов имеет алюминиевую конструкцию. Они позволяют осуществлять дополнительный отвод тепла в корпусе при установке в отверстие для фиксации.

Есть также композитные и керамические радиаторы. Преимущества керамики заключается в том, что она как материал полностью диэлектрическая. Самый дешёвый вариант радиаторов состоит из пластика. Он наименее эффективен в плане отвода тепла энергии и используется для небольших светодиодов.

Драйвер

Драйвер для LED ламп используется чтобы стабильно осуществляет поддержку заданных значений тока. Они устанавливаются на выходе устройства. Такая функция стабилизирует напряжение, проходящее через установленные на плате диоды.

Расположение драйвера

Схемы довольно простые, но в зависимости от модели имеют свои особенности. В основе лежат диодные кристаллы, имеющие два полупроводника. Они полностью трансформируют поступающий электросигнал. Из основных отличительных характеристик отмечается передаваемая мощность, проходящая по установленной нагрузке. Это означает, что на устройство нельзя подавать максимально возможный ток и перегружать его.

Полимерное основание цокольной части

Основание делается из полимерных материалов для того, чтобы защитить от проводимости тока внешнюю часть устройства. Такая функциональность необходима для обеспечения надлежащего уровня безопасности. Само покрытие идет по корпусу цокольной части и упирается в элементы фиксации или колбу, в которая устанавливается поверх светодиодной платы.

Внутри также могут быть расположены рассеиватели и другие элементы для обеспечения нужной интенсивности света. Полимерные основания, используемые на внешней части, применяются на всех моделях светодиодных ламп.

Цоколь

Цоколь — это основание LED лампочки, которое используется для фиксации её в патроне. Обычно, именно размер этого элемента является маркировкой, по которой подбирается конкретный вид устройства. Существует порядка 5 типов маркировок.

Все цоколи имеют обозначение, которые начинаются с латинских букв. Каждое штырьковая соединение такого типа крепления имеет свой собственный диаметр. Для домашнего использования подходят модели лампочек типа Е27.

Как использовать

В первую очередь необходимо соблюдать установленные правила, указанные производителем. У каждого типа led лампочек имеются свои функциональные особенности. Если нарушить условия эксплуатации, к примеру, повысить напряжение, устройство сразу выйдет из строя.

Также не рекомендуется использовать led лампочки в условиях постоянной влажности. Чтобы защитить все внутренние контакты и микросхему потребуется использовать дополнительную насадку, которая не пропускает влагу и не замерзает при низких температурах. В остальном лампы достаточно эффективные и могут использоваться как на улице, так и дома в обычных условиях.

Производители

Лидирующие позиции на рынке занимают следующие производители Led лампочек:

Каждая компания пытается переманить клиентов на свою сторону и предлагает интересные решения. Часто лампочки используются в качестве систем умного дома. Это позволяет подключать их к информационному полю и удалённо регулировать через мобильное приложение интенсивность освещения, а также его цвет.

Philips

Производитель имеет широкий ассортимент моделей ламп. Предлагаются как классические, энергосберегающие лампы, так и современные светодиодные филаментные, имитирующие устройство накаливания старого образца. Цоколи имеют как российский, так и евростандарт. Средняя мощность от 5 до 20 Вт.

Есть модели с удалённым регулирование интенсивности освещения и выбора цвета. Минимальная цена в таких моделях начинается от 2500 руб*.

Osram

Компания предлагает на выбор светодиодные лампы в следующих категориях:

Средняя мощность, в зависимости от модели варьируется от 6 до 60 Вт. Есть модели, подходящие как под отечественный, так и под евро разъем. Минимальная цена модели начинается от 200 руб*.

Feron

Лампа от компании имеют стандартный винтообразный цоколь. Предлагаются в основном бюджетные модели, мощностью от 1 до 15 Вт. Чаще всего такие лампочки применяются для небольших светильников.

Отличительная особенность проявляется в том, что модели имеют высокое теплопотребление. Это позволяет устройству работать без перерыва продолжительное время. Стоимость одной лампочки мощностью 35 Вт начинается от 200 руб*.

Camelion

Популярная фирма, которая предлагает большой выбор светодиодных ламп, соответствующих требованиям ГОСТ. Они используются для полноценного освещения помещений. Цоколи имеют только винтовой тип.

Модель для инсталляции

Средняя мощность модели составляет 3-12 Вт. Оборудование может применяться не только для домашнего освещения, но также и для офиса. Если лампы линейного типа. Средняя стоимость одного изделия начинается от 150 до 300 руб*.

Jazzway

Лампочки отечественного производства, которые не уступают зарубежным аналогам. Освещение производится по стандартам, установленным в ГОСТ. Отличительной особенностью является бюджетный сегмент таких товаров, которые можно приобрести по цене за штуку до 300 руб*.

Лампочка имитирующая пламя свечи

Преимуществом является высокая светоотдача. быстродействие и экологичность. Средняя работоспособности составляет 50000 часов. Мощность от 5 до 50 Вт.

Все модели led лампочек отлично подходят для домашнего и офисного использования. Они хорошо экономят энергию и не перегорают. В отличии от старших образцов, устройства полностью безвредные, и как прогнозируют производители, они полностью вытеснят с рынка, уже в ближайшем будущем люминесцентные и с нитью накаливания модели.

*Цены актуальны на октябрь 2019 года.

Источник