Состав светодиодных ламп: Светодиодные лампы:устройство, принцип работы,принципиальная схема,виды,характеристики – Основные компоненты в устройстве светодиодных ламп

Содержание

Основные компоненты в устройстве светодиодных ламп

Как устроены светодиодные лампы

Не смотря на то, что светодиодные лампы уже прочно вошли в нашу жизнь и 60 процентов населения нашей страны давно используют их в своих квартирах, для большинства устройство светодиодных ламп остается «секретом». И не потому, что внутренности лампы сложны, а из-за того, что мало кого интересует из чего состоят любые LED лампы. Мы уже выяснили, что светодиодные лампы не имеют аналогов по энергоэффективности. Но немаловажным является и то, что эти источники света являются экологически чистыми.

Но не будем опять переливать из пустого в порожнее о том, на сколько хороши LED лампы. Цель этой статьи – рассмотреть как устроены светодиодные лампы. В отличии от ламп накаливания состоят они из нескольких важных элементов. Но обо всем по порядку…

Устройство светодиодных ламп
Устройство светодиодных ламп

Цоколь — одна из важных частей в устройстве LED ламп при их выборе


 

Устройство светодиодных ламп - цоколиЦоколи светодиодных ламп

Эта часть практически ничем не отличается от привычных нам ЛН или КЛЛ. Так же, как и везде при производстве используют либо металл, либо керамику. Хорошие лампы от известных производителей выпускают без применения пайки, что позволяет полностью исключить окисление или прилипание цоколя к патрону. Вроде бы несущественное изменение, но очень приятное, особенно для тех, кто помнит, сколько времени стоит потратить, чтобы «вызволить цоколь из лап патрона» светильника.

Цоколи выпускают разных типов и видов. Наиболее популярные и распространенные представлены на картинке выше. В нашей стране большинство потребителей используют LED лампы с цоколем Е27 и Е14.

Устройство LED ламп не мыслимо без радиатора


Мы рассматривали вопрос о том, что излишнее тепло очень критично сказывается на работоспособности светодиода. И это если мы берем во внимание только один диод. А если рассматривать лампу, то тепловой нагрев в этом случае становится еще более критичным. Без хорошего теплоотвода лампа проживет в лучшем случае год. В худшем – два-три месяца. Поэтому перед покупкой стоит обратить внимание на то, каким образом выполнен теплоотвод в лампе.

Много LED lamp устроены таким образом, что теплоотвод выполнен ТОЛЬКО одними продольными или поперечными отверстиями по всему корпусу лампы. Как показывает эксплуатация, этого не достаточно. Не зря «продвинутые» производители используют металлические радиаторы. Китайцы зачастую вместо металла могут впихнуть керамику. Не скажу, что это плохо, но хрупкое от этого получается детище.

Радиаторы могут быть сплошными, спиралевидными, пластинчатыми и т.д. Толщина зависит от мощности используемых светодиодов.

Устройство светодиодных ламп - радиаторыРадиаторы LEDs lamp

Какой бы радиатор не использовался, как бы не отводилось тепло, мы все-равно до сих пор не можем найти тот единственный радиатор, который смог бы установить необходимое рабочее тепло для светодиодов. Разные производители с попеременным успехом пытаются решить эту проблему.

Есть даже такие, которые внесли кардинальное изменение в устройство светодиодной лампы и в качестве охладителя используют обычную воду. К сожалению, мне еще не попадались такие экземпляры, но я бы с удовольствием их протестировал. Может когда-нибудь и свершится это чудо))).

Драйвер в устройстве светодиодных ламп


Драйверы для светодиодных лампДрайеры для светодиодных ламп

Драйвер – один из главных, если не основных компонентов в устройстве светодиодной лампы. Ни один LED источник света без него не будет работать. Другое дело, что кто-то выполняет его из качественных компонентов, а кто-то использует минимум компонентов. Драйверы можно разделить на электронные и на конденсаторах. Лампа и в том и в другом случае работать будет, но как долго и какая безопасность от этого – другой вопрос.

О том, какие драйвера лучше я рассмотрю в другой статье. А сейчас могу только сказать, что огромным минусом в устройстве светодиодных ламп драйверов на конденсаторах стоит считать пульсацию.

Монтажные платы со светодиодами


Лирическое отступление))) Вообще я не люблю писать материал на очевидные темы. Мне всегда кажется, что понятные вещи мне, должны быть понятны и другим. Так и с этой статьей. Пишу и думаю… А кому эта информация нужна? Ведь все очевидно! Но да ладно… Раз начал, то прийдется закончить и перейти к более интересным темам.

ПлатаМонтажная плата со светодиодами

Монтажная плата. Тут каждый производитель изгаляется по своему. Пытаясь удешевить свою конструкцию за счет использования этих плат. Вернее материалов, на которых выполнена плата. В настоящий момент я отдаю предпочтение лампам, в которых монтажные платы выполнены из сплава алюминия. Т.к. это способствует абсорбции теплового излучения до 90 процентов. При этом не стоит забывать о том, что использование термопасты уменьшит тепловое сопротивление самой платы, тем самым передав тепло на радиатор.

Светодиоды в устройстве диодных ламп


Второй по значимости компонент))

Светодиоды, используемые в лампахСветодиоды в лампах

Тут уж точно, ставят виды светодиодов какие бог на душу положит. Лампы могут быть на smd диодах, мощных или COB. Упоминалось в наших статьях и о филаментных светодиодах. Важным моментом остается только факт «правильного» количества чипов. Чем больше свтодиодов, тем больше тепла выделяется, тем тяжелее его отводить. Чем меньше, тем холоднее будет лампа. Но от этого пострадает мощность. Дилемма…

Рассеиватели и линзы в светодиодных лампах


Рассеиватели LEDs lampРассеиватели светодиодных ламп

Очень мало видов ламп, которые выпускаются без рассеивателей. Они способствуют концентрировать свет под определенным углом. В своем большинстве изготовлены из матового пластика. Плюсом стоит отметить то, что такие рассеиватели безопасны, в отличии от стеклянных колб по вполне понятным причинам. По конструкции могут быть шарообразные, грушевидные, свечеообразные и т.п.

ЛинзыЛинзы для светодиодных ламп

Часто производители вместо рассеивателей используют линзы для светодиодов. Они также имеют огромное количество разновидностей. Производят их из разнообразных материалов. Более полную информацию о рассеивателях и линзах я опубликую не много позднее.

В принципе, устройство любой светодиодной лампы одинаково. И основные компоненты указаны в моей статье. Кто-то может вносить некоторые изменения в форму, корпус, радиатор и т.п. Но от этого ничего не меняется. Улучшаются одни характеристики и занижаются другие. Какие? Это уже необходимо смотреть каждую лампу индивидуально. Но сам факт того, что устройство LED ламп простое не подвергается сомнению. Пока «рожал» в муках ( так как особо писать про устройство не вижу смысла ) статью, появилась мысль о создании другого интересного материала, в частности про светодиодные драйверы лед ламп. Типы, виды и преимущества… Чем и займусь в ближайшее время. А пока можете оставить комментарии, поругать или похвалить…Как говорится, мне все равно…Вообще, у меня стоит задача в настоящее время наполнить наш раздел общей информацией по светодиодным лампам. Для меня это тяжело, т.к. больше люблю освещать не обыденные и обмусоленные всеми темы, а что-то новое и интересное. Жду-не дождусь, когда закончу с общими вопросами и приступлю к публикации тестов и обзоров). Благо материала накопилось вагон и маленькая тележка.

Видео материал по устройству светодиодных ламп


Ну и в конце, как уже повелось, приведу пример видео материала, в котором Вы можете воочию увидеть то, из чего устроена светодиодная лампа. Пишу, пишу… А может заняться и делать видеообзоры? Стоит подумать. Но и времени, как всегда, катастрофически не хватает…( Жаль.

Как выбрать светодиодную лампу для домашнего освещения

Организации света в дизайне помещения отводится большое значение. При умелом использовании он позволяет создавать оригинальные эффекты, комфортные условия, незаметно подчеркивает имидж и вкус хозяина.

Искусственные осветительные приборы в дизайнерских проектах работают как источники местного освещения, так и общего.

Сейчас большой популярностью пользуется светодиодная люстра с пультом дистанционного управления. Она работает как от ПДУ, так и настенного выключателя, удобна в пользовании, значительно экономит электрическую энергию, красиво вписывается в интерьер квартиры.

Источником света в такой люстре служит сложная электронная схема на полупроводниковых элементах, называемая LED-конструкцией, в которую входят матрицы из светодиодов с блоком питания. Они выпускаются разнообразными моделями с большим диапазоном технических характеристик. Материал этой статьи призван помочь разобраться неискушенному пользователю в их выборе под свои конкретные нужды.


Содержание статьи

Как устроена и работает светодиодная лампа

Основным элементом, испускающим свет под действием приложенного напряжения, является полупроводниковый элемент. Эта технология первоначально стала использоваться для выпуска светодиодов — световых индикаторов протекания электротехнических процессов.

Конструкция светодиода

От положительного вывода корпуса к отрицательному проходит электрический ток, измеряемый в сотых, тысячных долях ампера. Для его создания достаточно приложить напряжение около 1,5 вольта.

Конструкция светодиода
Световые лучи излучаются полупроводником через прозрачную оболочку во внешнюю среду. Часть электрической энергии расходуется на нагрев общей конструкции и излучается теплом в атмосферу. При работе создается тепловой баланс, когда допустимая температура не превышает критичную норму. В противном случае светодиод сгорает.

Работа светодиода

Эти полупроводниковые элементы испускают свет при прохождении через их внутреннюю структуру только постоянного электрического тока строго определенного направления.

Как работает светодиод

Если через светодиод пойдет синусоида переменного тока, которая используется в бытовой домашней сети, то свечение будет происходить периодически и только тогда, когда направление полуволны напряжения соответствует полярности включения светодиода. При противоположной полугармонике света не будет.

Это означает, что свет станет мигать с частотой питающей сети. А это вредно для глаз, хоть при промышленной частоте 50 герц и малозаметно. С этим явлением мирятся в индикаторах и борются в лампах.

Конструкция светодиодной лампы

За основу ее создания взят принцип работы светодиода. Только полупроводники устанавливают большим количеством, подключая по разным схемам при каждом типе модуля.

Конструкция светодиодной лампы
В состав светодиодной лампы производители вводят блок питания, который подает на каждый светодиод порядка 1,5 вольта постоянного напряжения, преобразовывая для этого входную величину бытовой сети амплитудой 220 вольт и частотой 50 герц.

Наиболее распространенная схеме сборки у ламп эконом класса — последовательное подключение каждого светодиода к единой цепочке. Блок питания выдает общее постоянное напряжение, которое делится на каждом элементе равномерно, пропорционально одинаковым электрическим сопротивлениям.

Основной недостаток подобной схемы: при нарушении контакта в любом месте цепочки она вся перестает светить. Неисправность можно устранить восстановлением контакта, а при перегорании единичного полупроводника его вход и выход допустимо зашунтировать, если отсутствует возможность замены исправным.


Характеристики светодиодной лампы

Основными техническими параметрами, влияющими на выбор модели являются:

  • потребляемая мощность электрической энергии;
  • напряжение питания;
  • качество световой отдачи;
  • диапазон цветовой температуры;
  • тип цоколя на колбе;
  • габариты и форма;
  • угол рассеивания светового потока;
  • подтвержденный гарантийными обязательствами производителя ресурс работы;
  • возможности отвода тепла от светодиодных модулей встроенными радиаторами.

Обозначение характеристик светодиодной лампы
Проанализируем их подробнее.

Мощность потребления

Далеко не секрет, что светодиодные лампы позволяют значительно экономить оплату электроэнергии за счет эффективности их конструкции. Они на порядок лучше преобразуют свет чем их аналоги с обычными нитями накала. Даже люминесцентные, энергосберегающие, галогенные и другие газонаполненные источники света значительно проигрывают им в этом вопросе.

Мощность потребления электроэнергии светодиодной лампы является первым основным, но не единственным показателем, на который стоит обращать внимание при выборе подходящей модели.

Для сравнения ориентировочно можно прикинуть, что освещение комнаты от светодиодной лампы мощностью 8-10 ватт мало чем отличается от излучения лампочки накаливания в 75. Экономия от такой замены значительно сказывается при оплате коммунальных услуг с первого же месяца эксплуатации.

Комфортные условия по освещению помещения вполне можно создать заменой устаревших лампочек Ильича в люстре на светодиодные лампы с мощностью 6-8 ватт.

Они же хорошо работают не только в составе светодиодной люстры, но и в качестве точечных источников местного освещения.

Напряжение питания

На вход встроенного в светодиодную лампу блока питания могут подводиться не только обычные 220, но и другие стандартные напряжения промышленной частоты, например, 12, 24,110 вольт. Оно указывается в сопроводительной документации.

Световая отдача

Этим показателем оценивают эффективность преобразования источниками света потребляемой ими мощности Р в световой поток Фи.

Световая отдача источников света
Световая отдача ŋ рассчитывается по формуле ŋ= Фи/Р. Ее размерностью является лм/вт (люмен/ватт).

Для сравнения характеристик работы лампы накаливания в 100 ватт с единичным светодиодом разных конструкций приняты показатели 13,8 и 10÷300 лм/вт соответственно.

Естественно, что в светодиодные лампы для освещения идут модули светодиодов верхнего диапазона светоотдачи, которые максимально эффективно преобразовывают электроэнергию в световой поток.

Цветовая температура

По этому показателю оценивают комфортные условия для человека, находящегося под действием светодиодного освещения.

Цветовая температура светодиодных ламп
Единицей измерения цветовой температуры выбран градус шкалы Кельвина. Условно рабочий диапазон светодиодных источников разделен на 4 группы:

  1. 2700÷3200 K — тепло белый;
  2. 3900÷4500 K — нейтрально белый/дневной;
  3. 4700÷6000 K — белый;
  4. более 6000 K — холодно белый.

Для сравнения: привычные в быту лампы с нитями накаливания обладают цветовой температурой около 2800 K. По этой причине наш глаз уже приспособился к этому показателю источника и воспринимает спектр первого диапазона комфортнее, чем остальных.

На основе экспериментов выявлено, что теплые тона освещения лучше обеспечивают создание атмосферы уюта, располагающей к отдыху, а холодные — к работе.

Тип цоколя колбы

По сложившейся традиции во время массового использования ламп накаливания у людей в быту работают различные источники света с электрическими патронами марок:

  • Е27, работающих в люстрах и настольных лампах;
  • Е14, устанавливаемых в бра, ночных светильниках.

Тип цоколя светодиодной лампы
Производители светодиодных ламп стали выпускать свою продукцию с таким же цоколем, чтобы потребителю было удобно ею пользоваться. Учитывая большой спрос на точечные источники света, применяемые для дизайнерских целей и местного освещения, введен дополнительный стандарт — цоколь типа Е12.

Габариты и форма

По своей величине светодиодные лампы не превышают размеры обычных моделей с нитями накаливания, а часто повторяют их привычную форму в виде груши.

Формы светодиодной лампы
Дизайнеры светодиодной продукции своими творческими решениями стараются привлечь внимание покупателей различными способами.

Угол рассеивания светового потока

Луч единичного светодиода строго направлен в одну сторону. Поскольку лампы состоят из большого их количества, то производители стараются все источники расположить под типовыми углами для создания определённого типа освещения. Такого эффекта, как у аналогов с нитями накала, когда световые потоки равномерно расходятся во все стороны, у этих конструкций добиться сложно.

Угол рассеивания светодиодной лампы
Светодиодные лампы выполняют освещение под углом:

  • 30 градусов — острое фокусное направление, когда светодиоды размещены строго в плоскости. Способ подходит для освещения светильниками настольного рабочего места;
  • 60 градусов — применяется для установки лампы в люстру;
  • 90 градусов — используют внутри помещений с большим пространством, когда других источников мало. У подобных ламп светодиоды ориентируют сложным образом. Им придают повышенную мощность излучения.

Для домашних условий освещения лучше подходит вариант источников, рассеивающих свет под углом в 60 градусов. Их работу в переделанной светодиодной люстре демонстрирует фотография. Световые лучи идут вниз и в стороны. А потолок остается в тени.

Светодиодные лампы в люстре

Ресурс работы

Срок службы относительно дорогих источников освещения интересует всех потребителей. Предоставление гарантий производителем позволяет бесплатно осуществлять ремонт или замену преждевременно повредившихся светодиодных ламп.

Завод определяет гарантийный ресурс источника света исходя из применяемой им технологии и качества используемых материалов с учетом обеспечения номинальных параметров в питающей сети. Однако стоит заметить, что в домашней проводке еще часто возникают скачки и недопустимые перепады напряжения. В этой ситуации светодиодные лампы, имеющие в своей конструкции сложные электронные блоки питания и полупроводниковые элементы для излучения света, могут значительно раньше выйти из строя.

Возьмет ли на себя ремонт производитель, когда обнаружит такую причину поломки светодиодной лампы? А ведь подобную ситуацию легко предупредить. Достаточно просто в защиты квартирного щитка подключить реле контроля напряжения. Оно на даст возможности развиваться аварийным ситуациям в электропроводке, позволит использовать предоставленный ресурс в полном объеме.

Оптимальным выбором считается 50 тысяч часов работы светодиодной лампы. Меньшие показатели обычно говорят о проблемах с качеством их изготовления.

Встроенные радиаторы

Конструкция светодиодной лампы не позволяет при покупке рассмотреть способ отвода тепла от электронной схемы из-за матовой поверхности оболочки корпуса и экрана. Поэтому этот вопрос желательно изучить заранее. А при необходимости использования большой партии — приобрести одну контрольную модель для разборки и изучения. Ее работоспособность при этом не нарушается.

Возможности отвода тепла от светодиодных модулей встроенными радиаторами очень сильно влияют на ресурс работы. Чаще всего их выполняют из алюминия с осеребренной поверхностью, через которую создается циркуляция воздуха.

Если полупроводниковые излучатели размещены на простой пластмассовой подложке, да еще эксплуатируются при высоком нагреве внутри герметичного корпуса колбы или плафона, то рассчитывать на их долгую службу не стоит.


Дополнительные сведения

Температурный диапазон эксплуатации

Светодиод более устойчив к холоду, чем другие источники света. Рабочие пределы для него от —40 до +40 градусов считаются нормальными.

О мерцании светодиодных ламп

Об этом явлении одни люди даже не подозревают, а другие специально умалчивают. Посмотрите кратковременно сбоку на работающую светодиодную лампу через объектив цифрового фотоаппарата, и вы увидите его действие.

Более подробно о нем рассказывает автор видеоролика Данил Чудинов. Его советы вам помогут избежать стандартных ошибок.

Сочетания с диммерами

Устройства плавного включения света, используемые в лампах накаливания не во всех случаях могут создавать нормальные условия для работы электронной схемы блока питания светодиодных конструкций. Использовать обычные диммеры для них не стоит.

Светодиодные лампы для диммера

Но это не означает, что необходимо отказываться от подобной идеи. Она популярна для создания дизайна помещений. В продаже существуют специальные светодиодные лампы с диммером.
Цена их выше, чем у обычных моделей вследствие усложненной схемы.

Как видим, выбрать светодиодную лампу с подходящими для нас параметрами освещения не совсем и просто. Необходимо заранее подготовиться, пополнить знания. Помочь в этом вопросе и закрепить прочитанную информацию поможет видеоролик Анатолия Шириева.

Ждем ваших вопросов в комментариях, а если статья заинтересовала, то передавайте ссылку на нее друзьям в соц сетях через установленные кнопки.

Полезные товары

Филаментные лампы — что это такое?

Светодиодные лампы очень популярны и потребляют мало электроэнергии, но для некоторых светильников их внешний вид не подходит. Особенно касается хрустальных люстр и бра. В таких случаях лучше приобрести светодиодные лампы filament.

Филаментные лампы что это такое?

Это вид светодиодных ламп, которые внешне максимально приближены к лампам накаливания. Они имеют полностью прозрачную стеклянную колбу и цоколь, а внутри расположены светодиоды вместо нити накала.

Филамент – основной функциональный элемент такой лампы, представляет собой светодиодную полоску особой конструкции. Внешним видом филаменты напоминают нить, потому некоторые так их и называют — лампочки на светодиодных нитях.

Так выглядит филаментная лампа

Из чего состоит светодиодная нить?

Рассмотрим более подробную структуру такого типа LED – Filament. Дословно на русском языке это слово звучит, как нить накала. Состоит из трёх слоев:

  1. Стеклянное или сапфировое основание;
  2. 28 светодиодов синего свечения. Иногда, для получения более тёплых оттенков, часть синих светодиодов заменяются красными, в пропорции 1 к 3;
  3. слой люминофора, который обеспечивает свечение белого цвета необходимой цветовой температуры.
светодиодные нити или филаменты крупным планомсветодиодные нити (филаменты) крупным планом

В среднем мощность одного филамента – порядка 1Вт, а напряжение – от 60 вольт. Такое напряжение питания не позволяет производить низковольтные лампы со светодиодными нитями.

Филаментные лампы выдают довольно сильный световой поток, сравните его с другими типами из таблицы. Филаменты выпускаются в весьма узком диапазоне мощностей – от 4 до 8 Вт.

Корпус филаментных ламп совершенно отличается от светодиодных, в привычном их виде. Филаментные в точности повторяют конструкцию лампочек накаливания, что позволяет отечественным производителям делать их на тех же производственных линиях, что и накаливания. О том, какие последствия влечет за собой такое исполнение, мы расскажем ниже.

Конструкция филаментной лампы Томича

Лампа с нитевыми светодиодами состоит из:

  • Цоколя, обычно E27 или E14;
  • стеклянная колба;
  • внутри колбы расположена стеклянная ножка и проводники для питания филаментов;
  • филаментные светодиоды;
  • драйвер, который расположен в цоколе.

Конструкция филаментной лампы Rusled

На фото подробно рассмотрена конструкция производителя Rusled. Они продают свою продукцию под название «лампочка Томича».

Это изделия отечественного производства, они нацелены на замещение импортной продукции. Даже в своем названии проводят аналогию с лампой «Ильича». Лампа Томича — это своего рода новый шаг в развитии бытового освещения.

Кроме «Томича» на территории нашей страны производство есть в Саранске – на заводе «Лисма». Как заявляют рекламные ролики: «Единственная в РФ производственная линия лампового стекла и цоколей».

При этом в России нет мощных предприятий способных наладить выпуск подобных светодиодов, поэтому LED-комплектующие импортируют из Китая.


В обычных светодиодных лампах драйвер размещен на плате, для которой в корпусе достаточно много места. Это позволяет использовать схемы высокого качества и уровня сложности, с целью снижения коэффициента пульсаций.

В случае с размерами драйвера лампы filament led есть ограничения – его плата очень маленькая и должна вмещаться в пределах полости цоколя. Взгляните как это выглядит в жизни.

Драйвер светодиодной лампы Томича

В таком маленьком пространстве конструкторам удалось разместить все необходимые детали. Качественные лампы не пульсируют или их пульсации крайне малы и находятся в пределах допустимого.

Естественно, бюджетные лампы зачастую оборудованы обычной схемой питания на гасящем конденсаторе, как и в случае с пластиковыми классическими светодиодными лампами. Это дает слишком пульсирующий свет, что крайне вредно для вашего здоровья.

Схема драйвера

Схема драйвера филаментной лампы

Драйвер выполняется обычно по подобной схеме. Вместо предохранителя F1 может использоваться низкоомный резистор (до 20Ом) средней мощности (до 1Вт).

DB1 – это выпрямительный диодный мост, рассчитанный на обратное напряжение до 400-1000В. E2 – конденсатор сглаживающий пульсации диодной моста, E1 – дополнительный конденсатор для питания микросхемы. SM7315P и подобные – это микросхема драйвер, сердце всей цепи.

Его устройство включает в себя ШИМ-контроллер, цепи обратной связи по току (различные мультиплексоры, компараторы и другие элементы. Они сравнивают значение номинального тока и реального, после чего дают сигнал ШИМ-контроллеру на изменение коэффициента заполнения управляющих импульсов). ШИМ управляет силовым ключом (n-MOS скорее всего). Силовой ключ расположен в корпусе микросхемы, поэтому на плате его вы не найдёте.

R1 – датчик тока, позволяет изменить силу тока в цепи светодиодов. Чем больше его номинал – тем меньше ток.

L1 – накопительная индуктивность, благодаря которой происходит преобразование напряжения.

D1 – диод, необходимый для работы преобразователя.

E3 – конденсатор, фильтрующий выходные пульсации.

R2 – резистор, обеспечивающий минимальную нагрузку для преобразователя.

В целом, контур образованный из L1, D1 и транзисторного ключа, встроенного в микросхему, представляет собой типовую схему импульсного понижающего преобразователя. Упрощенный вариант такой схемы изображен на следующем рисунке.

Упрощенная схема драйвера лампочки Томича

Особенности конструкции

Как я часто пишу – светодиоды греются. При этом нагрев происходит настолько сильный, что некоторые чипы не могут проработать и минуты без дополнительного теплоотвода. У мелких светодиодов в SMD-корпусах тепло отводится через их контактные площадки.

Мощность одного филамента около 1 ватта. Взгляните на SMD-светодиоды – на каждый ватт их мощности, нужно 25-30кв.см. площади радиатора. Отсюда возникает интересный вопрос, связанный с охлаждением филаментов.

Мощность филаментной лампы можно определить по её внешнему виду, а именно по количеству нитей. 1 нить — 1Вт.

Как охлаждаются филаментные светодиоды?

Во-первых, филамент – это не цельный мощный светодиод, а лишь матрица. Тип матрицы в этом форм-факторе на англоязычных ресурсах называется «COG» или «Chip-on-Glass». На русском языке это что-то вроде «Матрица на стеклянной основе».

«COG» или «Chip-on-Glass»

Во-вторых, раз уж это матрица, значит на ней есть множество мелких светодиодов. По отдельности они выделяют очень мало тепла, так как они маломощные. Приблизительный расчет:

1 Вт / 28 светодиодов = 0,036 Вт/светодиод

Для отвода тепла нужен носитель. Производители заполняют колбу филаментных ламп хорошо проводящим тепло газом. Одни источники заявляют, что этот газ — гелий, в рекламных видео о лампочках томича говорится о специальной рецептуре газов. Однозначной информации по этому поводу нет.

Благодаря такой конструкции нагрев филаментной лампочки слабый – порядка 50-60 градусов. Вы смело можете использовать их в светильниках с бумажными, тканевыми и пластиковыми абажурами. Нагрев самой нити филамента доходит до температур свыше 100 градусов. Современные светодиоды способны работать и при температурах КРИСТАЛЛА в 120 градусов, а корпус имеет значительно меньший нагрев.

Распространение филаментов

После появления филаментных ламп – спрос на них начал расти и постепенно дошел до уровня обычных светодиодных изделий. Причина этому проста – их дизайн и возможность добиться большого угла свечения, без использования дополнительных оптических систем.

У стандартных светодиодных ламп, в пластиковом корпусе, угол излучения до 170 градусов. У филаментных же доходит до 300 градусов.

Углы свечения светодиодных ламп

Такого угла свечения получилось достичь благодаря стеклянной прозрачной колбе и расположенных по кругу филаментов. Некоторые модели имеют нестандартные формы и способ расположения филаментов (под углом, крест на крест, S-образно), для обеспечения более равномерного освещения.

S-образная форма филаментов

Сравнительная таблица филаментнов от разных производителей

Если решили покупать — обратите внимание на производителя. Заявленные параметры у всех отличаются и зачастую завышен процентов на 10.

Как вы можете понять из таблицы, изделия разных производителей выдают различное количество света при одинаковой мощности. Это связано с тем, что они получают различный удельный световой поток (Лм/Вт) с каждого ватта мощности светодиодного светильника.

Это вызвано различными поставщиками материалов или схемотехникой и режимами работы драйвера.

Проблемы нитевидных светодиодов

Колба, выполненная из стекла бьется. Хоть и форма колбы придаёт ей большую жесткость, и способна выдержать некоторую нагрузку, но все же она бьется. Рассеиватель стандартной светодиодной лампы гораздо прочнее. При этом битая филаментная лампа может сохранить свою работоспособность, что вы можете увидеть на фотографии.

Разбитая филаментная лампа тоже работает

Также сохраняется высокая вероятность поражения электрическим током, при прикосновении к токоведущим частям.

Этот вопрос прорабатывается производителями, ведутся работы по внедрению колб из поликарбоната, что повысит прочность и снизит стоимость продукта.

Бюджетные филаментные лампы не работают заявленные сроки в 15 000 и более часов, по причине низкого качества комплектующих. Лампа либо просто перестает включаться, либо начинают мерцать или перестают светиться отдельные нити.


Филаментные лампы в отличии от классических моделей светодиодных ламп, не поддаются ремонту, что является еще одним минусом в этой конструкции.

Может вы заметили еще какие-то достоинства или недостатки? Поделитесь в комментариях.

Преимущества филаментных ламп

  • Равномерное свечение во всех направлениях;
  • низкая рабочая температура;
  • хорошо выглядят, можно использовать в открытых и прозрачных светильниках;
  • утилизируются как бытовые отходы;

Недостатки

  • Цена выше чем у обычных;
  • хрупкая стеклянная колба;
  • не пригодны для ремонта;
  • при выходе из строя отдельной филаменты – создает дискомфорт и мигания;
  • разброс по качеству и выбраковка в разы большая, чем у пластиковых аналогов;
  • производятся только для сетей 220 вольт;
  • доступно два цоколя – E27 и E14;

У светодиодных ламп филаментного типа есть свои плюсы и минусы, однако минусов на момент написания статьи больше чем плюсов. Это не значит, что нужно забыть об этих лампах, просто нужно учитывать для чего вы её покупаете.

Филаментные лампы неплохо подойдут как источник света для настольных светильников, а также в декоративных целях. Они практически холодные во время своей работы. Репутацию филаментных ламп портит низкосортная продукция недобросовестных китайских производителей.

Понравилась статья? Расскажите о ней! Вы нам очень поможете:)

Светодиодные лампы, что это такое? Подробный ответ

Лампы, в которых функцию источника света выполняют светодиоды (или led, от англ. light-emitting diode), называются светодиодными. Они предназначены для замены всех устаревших типов ламп, применяемых в освещении в настоящее время. Благодаря использованию безопасных компонентов, светодиодные лампы востребованы во всех сферах освещения: бытовом, производственном, уличном, аварийном.

Как она выглядит

Классическая светодиодная лампа (иногда их называют светодиодный светильник), подобно лампе накаливания, имеет грушевидную форму. Чаще всего её цокольная часть выполнена из белого металлопластика, а колба представляет собой матовую полусферу из пластика. Данный тип LED-ламп выпускается с цоколями Е14 и Е27, которые наиболее востребованы среди населения. наиболее распространенные видыСветодиодная лампочка может иметь любую форму и изготавливаться под любой стандартный цоколь. Например:

  • GU5.3 – для потолочных светильников направленного свечения;
  • G4 – для люстр и декоративных светильников;
  • G13 – для замены линейных люминесцентных ламп.

Более 90% выпускаемых сегодня светодиодных ламп собраны на SMD-светодиодах, которые имеют миниатюрные размеры и при этом обладают высокой светоотдачей. Кроме них в продаже можно увидеть так называемые филаментные лампы, внешне очень напоминающие обычную лампочку накаливания (ЛН). Ещё реже встречаются лампочки, в которых источник света выполнен в виде COB-матрицы, залитой слоем люминофора. Тем не менее в будущем планируется, что именно они перехватят инициативу в сфере производства LED-ламп.

Из чего состоит светодиодная лампа

Условно любую светодиодную лампу можно представить в виде составных частей: блока со светодиодами, радиатора, светорассеивающего колпака, блока драйвера и цоколя. Источник света SMD-светодиоды – располагаются на плате из текстолита, которая через термопасту (теплопроводный клей) соединяется с радиатором. У большинства светодиодных ламп на 220 В функцию радиатора выполняет корпус. Он выполнен из алюминия, покрытого тонким слоем белого пластика. Внутри корпуса расположена плата драйвера, предназначенная для преобразования переменного напряжения сети 220 вольт в постоянное напряжение. Величина выходного напряжения зависит от количества и схемы включения установленных светодиодов. Драйвер соединяется с цоколем проводами или через разъём. Для того чтобы свет от лампочки равномерно распределялся во все стороны, светодиоды накрывают рассеивающей колбой, которая также служит защитой от механических повреждений. конструкцияЛинейные светодиодные лампы типа Т8 устроены аналогичным образом. Просто они имеют другую форму и размер составных частей. В дешёвых светодиодных лампах с цоколем типа Е14 и Е27 блок драйвера может отсутствовать. Вместо него в центре платы со светодиодами запаян примитивный бестрансформаторный блок питания, не имеющий стабилизации по току и напряжению. Аналогичным образом собраны многие миниатюрные LED-лампы, так как внутри их корпуса недостаточно места для монтажа драйвера.

Основные достоинства и недостатки

Постоянно растущий спрос на светодиодные лампы свидетельствует об их явном превосходстве над остальными источниками искусственного света. Действительно, если взглянуть на их технические характеристики, то станет понятно, что люминесцентные и спиральные лампы проигрывают светодиодным практически по всем показателям. И это при том что светодиодные технологии продолжают совершенствоваться и ещё не достигли своего пика. Преимуществ у светодиодных ламп действительно много:

  1. Относительная световая отдача уже достигает 30% (теоретический максимум для светодиодов – 40%). Для люминесцентных источников света этот показатель равен 15%, а для ЛН не превышает 3%.
  2. Низкое энергопотребление (в 7–9 раз меньше, чем ЛН).
  3. Срок службы от 10 тыс. часов и выше. Заявленный срок службы ЛН – 1 тыс. часов.
  4. Стойкость к механическим повреждениям и вибрации.
  5. Мгновенное включение. Причем количество переключений не влияет на работу светодиодов.
  6. Отсутствие вредных веществ, что позволяет их безопасно эксплуатировать и утилизировать.
  7. Возможность производства лампочек разной мощности и с любым оттенком света (холодным, нейтральным, тёплым). А в «умных» светодиодных лампах цвет света и его яркость можно задавать дистанционно с помощью смартфона.
  8. Во время работы рассеиватель практически не нагревается, а температура цоколя не превышает 85 °C.

Стоит признать, что LED-лампы не идеальны, а значит, им присущи определённые недостатки:

  1. Сравнительно высокая стоимость. Даже с учётом того, что за последние 2 года цены на них снизились более чем в 2 раза и сравнялись с ценами на КЛЛ, многие люди по привычке продолжают покупать «прожорливые» ЛН. Убедиться в том, что покупка светодиодной лампы, с экономической точки зрения, полностью оправдана можно путем проведения несложных расчётов, которые сведены в отдельную статью.
  2. Вредное мерцание, невидимое невооруженным глазом и приводящее к общей усталости и головным болям. Данный недостаток присущ дешёвым светодиодным лампам, драйвер которых не имеет стабилизации по току.
  3. Необходимость в понижающем преобразователе, вследствие чего возрастает стоимость изделия и снижается его надёжность.
  4. Светодиодные лампы, подключенные через выключатель с подсветкой и находясь в выключенном состоянии, могут мерцать или слабо светиться. Проблема решается заменой выключателя или доработкой схемы подключения.
  5. Высокий процент брака, особенно среди дешёвых LED-ламп. Данный недостаток объясняется ускоренными темпами производства светодиодной продукции и отсутствием должного технического контроля на всех стадиях изготовления.

Что такое светодиод? История развития, интересные факты, перспективы

Во всех наших статьях мы стараемся доносить информацию до читателей и покупателей магазина в максимально доступной форме, старательно избегая малопонятных обывателю терминов и описания физико-химических процессов. Так мы попробуем поступить и сейчас, поскольку, подкованные в научных дисциплинах читатели без труда смогут найти в Интернете информацию по данной теме на гораздо более научном языке.

Что такое светодиод?

Светодиод — это полупроводниковый прибор, трансформирующий электроток в видимое свечение. У светодиода есть общепринятая аббревиатура — LED (light-emitting diode), что в дословном переводе на русский язык означает «светоизлучающий диод». Светодиод состоит из полупроводникового кристалла (чип) на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Непосредственно излучение света происходит от этого кристала, а цвет видимого излучения зависит от его материала и различных добавок. Как правило, в корпусе светодиода находится один кристалл, но при необходимости повышения мощности светодиода или для излучения разных цветов возможна установка нескольких кристаллов.

В светодиоде, в отличие от привычной лампы накаливания или люминесцентной лампы (ее еще называют «энергосберегающей»), электроток трансформируется в видимый свет. В теории, такое преобразование можно выполнить вообще без, так называемых, «паразитных» потерь электроэнергии на нагрев. Это связано с тем, что при грамотно спроектированном теплоотводе светодиод нагревается очень слабо. Светодиод излучает свет в узком спектре, его цвет «чист», что особенно ценно применительно к дизайнерскому освещению. Ультрафиолетовые и инфракрасные излучения, как правило, отсутствуют.
 

История развития светодиода

В 1907 году британский инженер-экспериментатор Генри Джозеф Раунд (на фото слева) впервые обнаружил едва заметное излучение, испускаемое карбидокремниевыми кристаллами, вследствие неизвестных в то время электронных превращений.

В 1923 году в Нижнем Новгороде, молодой российский ученый Олег Лосев (на фото справа) также зафиксировал это свечение при проведении радиотехнических лабораторных опытов с полупроводниковыми детекторами, но интенсивность обнаруженных свечений была крайне низкой и Российское научное сообщество не придало этому событию должного значения. Через несколько лет Олег Лосев провел целенаправленные исследования этого феномена и углублялся в их изучение вплоть до своей смерти — Олег Лосев ушел из жизни в блокадном Ленинграде зимой 1942 года в возрасте 38 лет. До начала войны Олег Лосев активно публиковал результаты своих изысканий в немецкий научных изданиях, где открытый им эффект посчитали сенсационным и назвали его именем ученого — «Losev Licht». Природа этого излучения окончательно стала понятна только в 1948 после изобретения транзистора и появления теории «p-n-перехода», являющейся научной основой функционирования известных ныне полупроводников. 

В 1962 году группа ученых из Университета Иллинойса (США), которой руководил Ник Холоньяк (на фото слева), продемонстрировала работу первого светодиода, что стало знаковым событием и именно этот момент многие специалисты считают открытием привычного нам светодиода. В этом же году Ник Холоньяк создал первые «красные» светодиоды, которые уже можно было применять в промышленности. 

В 1972 были открыты полупроводниковые излучатели зеленого и желтого цвета. Их яркость постепенно увеличивалась и в 1990 году уже составляла 1 люмен.

Суджи Накамура (на фото справа) — инженер малоизвестной тогда японской фирмы Nichia (Ничиа) в 1993 году получил первый синий сверхъяркий светодиод. После этого, почти моментально были созданы светодиодные RGB (Red-Green-Blue) устройства, поскольку эти три цвета (зеленый, синий, красный) в своем сочетании сделали возможным создать любой цвет, даже белый. Этот момент стал настоящим прорывом и первые светодиоды белого цвета «увидели свет» в 1996 г., что явилось сильнейшим толчком к развитию отрасли.

К 2005 году яркость светодиода достигла значения 100 лм/Вт и продолжает увеличиваться. Были сконструированы так-называемые многоцветные светодиоды, а повышение яркости и надежности всех компонентов светодиодных ламп позволило начать конкуренцию с энергосберегающими (люминесцентными) и лампами накаливания. У нас есть интересная статья на эту тему, где сравниваются разные типы ламп.

С 2008-2009 годов стартовало активное применение светодиодных источников света в бытовых светильниках и чуть позднее с ростом светоотдачи — в уличном освещении. В 2012-2013 годах из-за многократного роста объемов производства их стоимость начала снижаться, что привело к стремительному повышению интереса со стороны потребителей.
 

Яркость светодиода

Яркость светодиода зависит от силы тока (измеряемой в амперах), который через него проходит. Однако, силу тока нельзя увеличивать без ограничений, так как кристалл перегреется и выйдет из строя. Именно по этой причине конструкция светодиодных ламп относительно сложна и дорога в производстве. Но прогресс не стоит на месте и ежегодно ведущие производители светодиодов добиваются роста светового потока своих светодиодов на 20-30%, что с точки зрения скорости прогресса, весьма впечатляющие цифры. Постоянному совершенствованию подвергаются конструкции и материалы элементов светодиодных ламп. 

По силе света светодиоды делятся на три основные группы:
— светодиоды ультравысокой яркости, мощностью от 1W (Ultra-high brightness LEDs) – сотни канделл;
— светодиоды высокой яркости, мощностью до 20 mW (High brightness LEDs) – сотни и тысячи милликанделл;
— светодиоды стандартной яркости (Standard brightness LEDs) – десятки милликанделл.

Яркость свечения светодиодов очень хорошо поддается регулированию или «диммированию» при использовании так называемого метода широтно-импульсной модуляции, для чего необходим специальный управляющий блок, встроенный в лампу. Однако, на сегодняшний день (2013-2014 года) не все продаваемые светодиодные лампы диммируются, что делает их немного дешевле и этот момент надо учитывать при покупке. Именно поэтому, перед приобретением светодиодных ламп мы настоятельно рекомендуем прочитать нашу статью «Как выбрать светодиодную лампу».
 

Основные типы светодиодов

Существует два основных типа светодиодов: индикаторные и осветительные.

Индикаторные светодиоды — не яркие, маломощные и оттого дешевые в производстве светодиоды, используемые в качестве световых индикаторов в различных электронных приборах, подсветке дисплеев компьютеров, ЖК-телевизоров, приборных панелей автомобиля и многих других устройств.

Осветительные светодиоды отличаются высокой мощностью и яркостью, что позволяет использовать их в производстве бытовых и промышленных лампах и светильниках.

Исторически из-за небольшой яркости и мощности светодиоды применялись только для индикации. Чтобы сделать их пригодными для освещения, необходимо было прежде всего научиться изготавливать светодиоды с белым светом, что, как мы писали выше, произошло только в 90-х годах двадцатого века, а также значительно увеличить светоотдачу, чего в свою очередь, удалось добиться только в двухтысячных годах.
 

Долговечность и старение светодиодов

Светодиод механически прочен и надежен — даже при нынешнем развитии технологий, его срок эксплуатации в системе освещения теоретически может достигать ста тысяч часов, что примерно в 100 раз больше среднего срока эксплуатации обычной лампы накаливания и примерно в 10 раз больше, чем у энергосберегающих (люминесцентных) ламп. Однако, срок службы светодиода может быть разным и напрямую зависит от типа светодиода, силы подаваемого на него тока, охлаждения кристалла (чипа) светодиода, состава и качества кристалла, компоновки элементов и сборки в целом. Именно поэтому срок службы у осветительных светодиодов короче, чем у маломощных индикаторных. В бытовом смысле, старение светодиода связано в большей степени со снижением его яркости и в меньшей — с изменением цвета видимого излучения. Сам процесс старения начинает быть заметным по истечение нескольких десятков тысяч часов и происходит достаточно медленно, т.е. резкого угасания светодиода не происходит.

Однако, все вышесказанное относится исключительно к качественным продуктам от производителей с именами мировой величины. Проблема в том, что большинство российских светодиодных ламп построено на ультра-дешевых китайских светодиодах и других комплектующих, что сказывается на потребительских свойствах продуктов. Чаще всего это проявляется в том, что указанные на упаковке характеристики мощности, светового потока и срока службы очень сильно завышены. Именно по этой причине мы рекомендуем покупать лампы известных брендов.

Наибольшему старению подвержены как раз белые светодиоды, применяемые в освещении. Как мы уже писали ранее, светодиодов с белым светом пока не изобрели и белый свет получается за счет наложения структуры кристаллов, на которую нанесен люминофор (специальный состав). При этом люминофор ухудшает тепловые характеристики светодиода и срок его службы сокращается. Тем не менее, на сегодняшний день, светодиодные лампы по заявлениям ведущих производителей будут работать без ухудшения своих характеристик от 30 до 50 тысяч часов, что при их непрерывной работе составляет минимум 3,5 года. Если учесть, что по статистике лампа включена не более 3-х часов в сутки, то этот срок увеличивается минимум до 30 лет! Такие цифры впечатляют!
 

Сфера применения светодиодов. Перспективы развития.

Сферу применения светодиодов в качестве источников света можно описать одним словом — повсеместно: в уличном, промышленном, автотранспортном и бытовом освещении. При подготовке этой статьи мы планировали перечислить сферы применения, но начав составления перечня, поняли, что в этом нет смысла, так как придется перечислять все. Потом мы попробовали идти от обратного — где сейчас пока еще не применяют светодиоды в качестве источников света и пришли к выводу, что примеров этому нет. Все крупные Компании переводят освещение своих производственных и офисных помещений на светодиодное. Те, кто пока не делает — планируют это сделать в самое ближайшее время и ждут еще большего снижения цен. Основных причин такого массового перехода две: экономический эффект и безвредность для человека и экологии планеты в целом.

По мнению большинства специалистов отрасли, стоимость светодиодных ламп, как бытовых, так и специальных будет снижаться и весьма сильно. По разным оценкам, от 10 до 20% в год в течение последующих нескольких лет. Ежегодно, световой поток самого производительного светодиода каждого из мировых брэндов возрастает на 20-30%.

Светодиодная лампа абсолютно безопасна для использования в жилых и рабочих помещениях. В отличие от ламп накаливания и люминесцентных («энергосберегающих») ламп, она не содержит стекло (за редким исключением) и опасные вещества, такие как ртуть и свинец. Лампа не наносит вреда экологии и не требует специальной утилизации. В наше время это особенно важно: экологические требования всех развитых стран постоянно меняются в сторону уменьшения вреда здоровью людей и экосистеме планеты в целом. При этом всячески стимулируется развитие технологий энергосбережения. В подавляющем большинстве стран Евросоюза и в США продажа ламп накаливания уже запрещена, а продажи люминесцентных ламп стремительно снижаются. На этом фоне «светлое» будущее систем освещения на основе светодиодов видится весьма отчетливо. 

Лампы накаливания и галогенные лампы уходят в прошлое. Объемы производства падают в разы год от года. Люминесцентные (энергосберегающие) лампы также по всем параметрам проигрывают светодиодным и их объем производства также снижается. Причины победного шествия светодиодных технологий настолько очевидны, что не возникает ни малейшего сомнения, что другие типы ламп скоро просто вымрут или останутся в узких сегментах рынка.


    

 

типы и разновидности светильников, подходящих для освещения дома

Лед-элементами оснащают светильники бытового, общественного и промышленного назначения. Главные их преимущества в сравнении с другими приборами освещения – экономичность, долговечность и высокие светотехнические показатели. Рассмотрим, какие виды современных светодиодных ламп существуют, какие их модификации наиболее распространены, какими основными параметрами они характеризуются и по каким критериям различаются.

Распространенные разновидности изделий

В отличие от других видов ламп при изготовлении светодиодных моделей нет строгих ограничений по форме и размеру колбы. Поэтому и существует такое огромное разнообразие их типов по этим параметрам, среди которых наиболее популярными все же выделяются следующие три:

  1. Груша. Большинство led-лампочек изготавливается именно в такой модификации, так как напоминают по внешнему виду всем привычную и еще не вышедшую из обихода стандартную лампу накала. Угол распространения светового потока варьируется от 180 до 360 градусов. Это позволяет применять их в любых люстрах, плафонах, фонарях и прочих светильниках для дома или офиса с возможностью вкручивания цоколем вперед.
  2. Свеча. Благодаря компактности и рассеиванию излучения светоисточники подобного вида устанавливаются в небольшие светильники, ночники, торшеры, настольные лампы. Небольшие размеры не позволяют оснащать их мощными лед-элементами, и потому их светимость, как правило, не превышает 500-600 лм.
  3. Кукуруза. Цилиндрическая колба с равномерно распределенными лэд-кристаллами по ее внутренней поверхности, позволяющая создавать широкое светорассеивание излучения до 300, – главная особенность строения этого вида светодиодных ламп. Используется преимущественно в горизонтальных и точечных светильниках с затеняющими плафонами.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о