Светодиодные лампы - самые современные источники света. В основе их работы лежит принцип электролюминесценции. При пропускании электрического тока через границу, соединяющую два полупроводника различного типа проводимости (так называемый p-n переход) выделяется энергия в виде электромагнитного излучения видимого спектра, т.е. свет. Это явление было открыто британским ученым Г.Раундом в начале 20 века и долгое время не имело практического применения. Для возникновения эффекта электролюминесценции необходимо выполнение множества условий, таких как оптимально подобранная ширина запрещенной зоны в области контакта, качество и чистота (т.е. отсутствие дефектов) кристаллов для достижения достаточного удельного количества рекомбинаций дырка-электрон. Для этого сами полупроводники должны быть подобраны так, чтобы излучение на выходе приходилось именно на часть видимого спектра. Т.е. простыми словами – при прохождении тока через любой диод будет выделяться электромагнитное излучение, другой вопрос как добиться, чтобы оно было видимо человеческому глазу. Подробное описание теории электролюминесценции и механизма работы светоизлучающего диода выходит за рамки нашей статьи, подробную информацию без труда можно раздобыть в интернете.
Практическое применение светодиодов началось лишь в 60 - 70 года 20 века. Первые светодиоды излучали свет очень низкой интенсивности в красной части спектра. Поначалу они использовались в различных индикаторах и стоили очень дорого. Лишь с середины 1990-х годов после изобретения сверхярких синих светодиодов в лаборатории компании "Nichia" началась без преувеличения новая эра в развитии промышленного и бытового освещения. Для требуемого распределения светового потока в конструкцию светодиода входит линза. Путем нанесения на линзу желтого люминофора можно получить на выходе белый свет с различной цветовой температурой. В настоящее время этот метод используется в подавляющем количестве светодиодных ламп.
Как получается белый свет?
При прохождении тока через синий светодиод происходит рекомбинация электронов и дырок в области p-n перехода. Энергия преобразуется в электромагнитное излучение с частотой 400 – 500 нм. Далее синий свет проходит через слой люминофора, который нанесен на линзу. В результате на выходе получается белый свет. Его оттенок напрямую зависит от толщины люминофора.
Другой способ - это RGB. В этом случае на одной плате размещаются три различных светодиода, которые дают красный (Red), зеленый(Green) и синий (Blue) свет. При смешении их специальной линзой также возможно получение белого света. Однако при использовании данного метода ухудшаются как индекс цветопередачи(CRI), так и энергоэффективность.
Таким образом, соединяя в одном корпусе полупроводниковый источник излучения света, оптическую систему, радиатор для отвода излишков тепла и блок питания (драйвер) мы получаем целый класс приборов под общим названием - светодиодная лампа. По каким параметрам же отличать одну светодиодную лампу от другой ? На данный момент нет единой системы классификации светодиодов и led ламп. Рассмотрим несколько вариантов.
Способы классификации:
-
По области применения
-
По типу используемого светодиода
-
По виду цоколя
Расскажем о каждом из них поподробнее.
1. Область применения
-
Уличные – используются в подсветке зданий, общественных бассейнов и парков, дорог, автострад, пешеходных переходов и т.д. Основные особенности такого вида светодиодных ламп это высокая степень защиты (IP rating), «антивандальное» исполнение. Кроме того, широко применяются дизайнерские решения с использованием «умных» программируемых RGB ламп.
-
Светодиодные лампы для дома и офиса – этот вид служит для полной замены ранее применяемых ламп накаливания, галогенных и люминесцентных. Оборудуются таким же цоколем, что и предшественники, зачастую имеют схожие размеры и внешний вид.
-
Прожектора – выделяются в отдельный класс по следующей причине. До недавнего времени в прожекторах использовались преимущественно линейные кварцевые лампы. Из-за их технических характеристик и параметров, спектрального распределения и особой фотометрии зачастую не представляется возможным их прямая замена на светодиодные аналоги. Поэтому возникает большое количество прожекторов специально разработанных для использования в них светодиодных источников света.
-
Промышленные - применяются в складских помещениях, на производствах, заводах. Их основная особенность – большая мощность, высокий световой поток и хорошая степень защиты (IP rating).
-
Светодиодные лампы, предназначенные для выращивания растений (так называемые Grow light) - это особое направление. Они используются в теплицах и их основное отличие - специально подобранный спектр излучения для лучшего роста растений, который включает в себя ультрафиолетовую компоненту. Кроме того, обычно предусмотрена возможность программирования.
-
Автомобильные лампы – целый класс ламп, применяемых как в освещении салона, стоп-сигналах, автомобильном тюнинге, так и с недавнего времени для ближнего и дальнего света.
2. Тип используемого светодиода
Существуют два чрезвычайно распространенных типа светодиодов: DIP, а также Superflux (Spider). Они широко применяются в дисплеях, индикаторной подсветке, различных электронных приборах. Однако их световой поток слишком мал и не позволяет широко использовать их в осветительных целях. Поэтому обратимся к тем светодиодам, что пригодны для освещения.
-
SMD(Surface Mounted Device) - светодиоды. В настоящее время самый распространенный тип, применяемый в освещении. В отличие от DIP и Superflux светодиодов, они монтируются прямо на поверхность платы, что отражено в их названии. Принято обозначение SMD****, где **** - четыре цифры, обозначающие размеры светодиода в миллиметрах. Существует огромное количество разнообразных моделей с различными параметрами потребляемого тока и значениями светового потока. К примеру, SMD3528 имеет размеры 35мм. на 28 мм., потребляет ток 20 мА, его световой поток обычно составляет 6-7 люменов (в зависимости от производителя). Или SMD5050 – там показатели соответственно 60мА и 18-20люменов. В целом светодиоды данного типа заслуженно снискали всеобщее признание. Благодаря конструктивным особенностям обеспечивается приемлемый теплоотвод, что увеличивает срок службы. Какой именно SMD светодиод использовать в осветительном приборе – зависит от конкретной ситуации. Эта тема слишком обширна для обсуждения ее в рамках данной статьи.
-
Мощные и сверхмощные светодиоды. Сюда можно включить светодиоды типа 5630, 5730, рассчитанные на ток до 350мА, а также светодиоды в корпусе эмиттер с током потребления до 1А и мощностью 1-3Ватт. Встречаются и более мощные экземпляры (до 10 Ватт). Эти светодиоды специально разрабатывались для освещения, требуют повышенного внимания к охлаждению и зачастую сконструированы так, что не требуют специальных линз.
-
COB (Chip on Board) – светодиоды. В этой самой современной технологии излучающий чип монтируется напрямую в плату. Это приводит к повышению надежности всего устройства, улучшению теплоотвода. Использование одной общей оптической системы увеличивает равномерность светового потока.
3. Вид цоколя
Светодиодные лампы – самые «молодые» из всех известных источников освещения. До их активного внедрения в нашу повседневную жизнь в основном использовались лампы накаливания, галогенные, люминесцентные, газоразрядные и некоторые другие. Каждый тип ламп преимущественно использует «свои» патроны со «своими» цоколями. Создатели светодиодных ламп изначально пошли по другому пути. На данный момент существуют LED лампы с практически всеми известными цоколями. Более того, зачастую они полностью повторяют форму и размеры предшественника. Наличие встроенного драйвера позволяет подключать их напрямую либо к сети 220в. (AC), либо к 12 в.(DC).Этот вид классификации чрезвычайно удобен и используется многими производителями и продавцами светодиодной продукции. Подробнее про виды цоколей светодиодных ламп можно прочитать в статье на нашем сайте.
В заключение хочется отметить, что светодиодные технологии развиваются бурными темпами. Это сулит нам в скором времени новые области применения. Вероятно, появится и общепризнанная единая система классификации светодиодных ламп.