Светильники светодиодные

Освещение для спортивных залов

Подсветка фасадов

Ландшафтное освещение

Контакты
Статьи Светодиодные лампы изнутри

Светодиодные лампы изнутри

СветодиодВ свое время радиолампы уступили свое место полупроводникам и теперь абсолютно любое электронное устройство состоит из полупроводниковых элементов.


Нет сомнений, что такая же участь постигнет и обычные лампы накаливания - им на смену придут светодиодные (LED) лампы. Лампа накаливания по сути представляет собой нагревательное устройство, ведь более половины выделенной энергии - тепловое излучение. В то же время светодиодные лампы более энергоэффективны: они обеспечивают ту же освещенность при гораздо меньшей потребляемой мощности.

Во-вторых, важным отличием ламп на светодиодах является срок их службы. Теоретически светодиод может работать бесконечно долго, но на практике производители гарантируют беспрерывный срок службы в течении 50 000 ч. или до 7 лет (в бытовых условиях). Срок службы ламп накаливания составляет до 1000 ч.


От преимуществ, давайте перейдем к теории работы светодиодов и к технологии их производства.

Относительно давно было известно свойство фотопроводимости полупроводников. Данное свойство заключается в том, что фотон может выбить электрон из валетной зоны и закинуть его в зону проводимости. Т.е. под действием света у полупроводников увеличивается проводимость.

 

Полупроводник под действием света

В случае диода (два соединенных полупроводника p и n типа) происходит не просто увеличение тока в полупроводнике, в нем образуется ток. Т.е. под действием света заряды разделяются и устремляются к катоду или аноду. На этом принципе работают солнечные батареи.

 

ток в p-n переходе

Принцип работы работы светодиодов, проще говоря, основан на обратном процессе. Т.е. подаем на катод и анод напряжение и получаем световое излучение. Однако этого не достаточно для получения видимого светового спектра. Для этого используются специальные полупроводниковые материалы и примеси (GaAs - арсенид галия, GaN - нитрид галлия).

Итоговая структура современного прообраза светодиода показана на рисунке.


структура светодиода
Толщина активных слоев не превышает 15 нм. Для повышения КПД светодиода сапфировая подложка делается микроструктурированной. Высокая стоимость светодиода обусловлена высокотехнологичной структурой кристалла.

Теперь давайте посмотрим на спектр света светодиодных ламп и сравним его со спектрами других видов ламп.

 

Спектры ламп накаливания и лмап энергосберегающих


Наиболее равномерный спектр у ламп накаливания, причем максимум приходится на желтый цвет. У люминесцентных ламп спектр довольно полосатый. Вот почему свет люминесцентных ламп довольно не естественный.

 

Спектр светодиодных ламп



В светодиодных лампах имеются две компоненты - синяя от диода и более широкая и размазанная по всему спектру - от люминофора. Кстати, стоит заметить, что толщиной слоя люминофора определяется цветовая температура светодиодной лампы.

Теперь давайте рассмотрим подробней структуру строения светодиода под микроскопом.


структура светодиодного кристалла

В верхней части рисунка показана микроструктурированная сапфировая подложка (узорные линии). Линии на рисунке - токопроводящие контакты. Также на нижнем рисунке (где темное пятно), можно рассмотреть многослойную структуру светодиода.

 

Сравнение различных видов ламп на практике

 

Ну и самое интересное, перейдем от теории к практике и сравним получаемый свет от различных видов ламп (накаливания, люминесцентных и светодиодных) в практических условиях :

Свет от различных видов ламп

В тесте участвовали:

  1. Стандартная лампа накаливания 40 Вт (415Лм / 2700К);
  2. Стандартная лампа накаливания 60 Вт (720Лм / 2700К);
  3. Люминесцентная лампа шарообразная 13Вт (780Лм / 2700К);
  4. Люминесцентная лампа в виде спирали 15Вт (900Лм / 2700К);
  5. Светодиодная фабричного производства (Китай) 7Вт (630Лм / 3015К);
  6. Светодиодная дешевая лампа (Китай) 9Вт (800Лм / 3000К - данные не соответствуют действительности);

Лампа №6 - яркий представитель ламп, которые встречаются на рынках и даже в супермаркетах.


Чтобы оценить освещенность не только "на глаз", но и на основе реальных данных, эта фотография была переконвертирована из RGB режима в режим HLS и взят слой освещенности. Цифрами отмечена яркость в идентичных точках фотографий.

 

Освещенность различных видов ламп

 

О чем можно сказать на основе этих данных? О том, что светодиодные лампы уже могут составить хорошую альтернативу как лампам накаливания, так и люминесцентным лампам. При гораздо меньшей мощности светодиодные лампы обеспечивают такую же освещенность, как лампы накаливания и люминесцетные лампы. Главное руководство при выборе светодиодных ламп - не гнаться за дешевыми предложениями от NONAME производителей.

 

Ну и в заключении видео сравнение разных видов ламп:

 
Яндекс.Метрика