Светильник led что такое: Что такое LED?

Что такое LED?

13 Января 2009

Интерес к светодиодам растет быстрее, чем территория их применения в светотехнике. Производители и потребители, продавцы и покупатели — все как будто замерли на старте, боясь отстать от других. И только дизайнеры уже вовсю пользуются уникальными возможностями светодиодов. Давно прошло то время, когда светодиоды были интересны одним лишь ученым. Теперь тема про светодиодные светильники у всех на слуху. Говорят, за ними будущее. Но, может статься, ожидания преувеличены? Узнать бы поточнее!

Настоящая публикация не случайно построена в форме вопросов и ответов (FAQ, frequently asked questions — часто задаваемые вопросы). Именно так заинтересованный человек подходит к новому для него объекту, с тем чтобы «пощупать» его с разных сторон и уж потом решить: нужен — не нужен. А мне задавать правильные вопросы и находить на них верные ответы помогал профессор МГУ Александр Эммануилович Юнович , один из ведущих российских специалистов по светодиодам.

1. Что такое светодиод?
Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобра­зующий электрический ток непосредственно в световое излучение.
Кстати, по-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.

2. Из чего состоит светодиод?
Из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Современ­ные светодиоды мало похожи на первые корпусные свето-диоды, применявшиеся для индикации. Конструкция мощного светодиода серии Luxeon, выпускаемой компа­нией Lumileds, схематически изображена на рисунке.

Конструкция светодиода Luxeon фирмы Lumileds lighting

3. Как работает светодиод?
Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода. Значит, прежде всего ну­жен p-n-переход, то есть контакт двух полупроводников с разными типами проводимости.

Для этого приконтакт-ные слои полупроводникового кристалла легируют раз­ными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую — донорскими.
Но не всякий p-n-переход излучает свет. Почему? Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной обла­сти светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излу­чения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой, для чего полупроводниковый кри­сталл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу.
Реально, чтобы соблюсти оба условия, одного р-п-пе-рехода в кристалле оказывается недостаточно, и прихо­дится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры, за изуче­ние которых российский физик академик Жорес Алфе­ров получил Нобелевскую премию 2000 года.

4. Означает ли это, что чем больший ток проходит через светодиод, тем он светит ярче?
Разумеется, да. Ведь чем больше ток, тем больше элект­ронов и дырок поступают в зону рекомбинации в едини­цу времени. Но ток нельзя увеличивать до бесконечно­сти. Из-за внутреннего сопротивления полупроводника и p-n-перехода диод перегреется и выйдет из строя.

5. Чем хорош светодиод?
В светодиоде, в отличие от лампы накаливания или люми­несцентной лампы, электрический ток преобразуется не­посредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь. Действительно, светоди­од (при должном теплоотводе) мало нагревается, что дела­ет его незаменимым для некоторых приложений. Далее, светодиод излучает в узкой части спектра, его цвет чист,что особенно ценят дизайнеры, а УФ- и ИК-излучения, как правило, отсутствуют. Светодиод механически про­чен и исключительно надежен, его срок службы может достигать 100 тысяч часов, что почти в 100 раз больше, чем у лампочки накаливания, и в 5 — 10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Наконец, светодиод — низко­вольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.

6. Чем плох светодиод?
Только одним — ценой. Пока что цена одного люмена, излученного светодиодом, в 100 раз выше, чем галоген­ной лампой. Но специалисты утверждают, что в ближай­шие 2 — 3 года этот показатель будет снижен в 10 раз.

7. Когда светодиоды начали применяться для освещения?
Первоначально светодиоды применялись исключитель­но для индикации. Чтобы сделать их пригодными для освещения, необходимо было прежде всего научиться изготавливать белые светодиоды, а также увеличить их яркость, а точнее светоотдачу, то есть отношение све­тового потока к потребляемой энергии.
В 60-х и 70-х годах были созданы светодиоды на осно­ве фосфида и арсенида галлия, излучающие в желто-зе­леной, желтой и красной областях спектра. Их применя­ли в световых индикаторах, табло, приборных панелях автомобилей и самолетов, рекламных экранах, различ­ных системах визуализации информации. По светоотда­че светодиоды обогнали обычные лампы накаливания. По долговечности, надежности, безопасности они тоже их превзошли. Одно было плохо — не существовало све-тодиодов синего, сине-зеленого и белого цвета.
К концу 80-х годов в СССР выпускалось более 100 млн светодиодов в год, а мировое производство со­ставляло несколько десятков миллиардов.

8. От чего зависит цвет светодиода?
Исключительно от ширины запрещенной зоны, в кото­рой рекомбинируют электроны и дырки, то есть от мате­риала полупроводника, и от легирующих примесей. Чем «синее» светодиод, тем выше энергия квантов, а значит, тем больше должна быть ширина запрещенной зоны.

9. Какие трудности пришлось преодолеть ученым, чтобы изготовить голубой светодиод?
Голубые светодиоды можно сделать на основе полу­проводников с большой шириной запрещенной зо­ны — карбида кремния, соединений элементов II и IV группы или нитридов элементов III группы. (Помните таблицу Менделеева?)
У светодиодов на основе SiC оказался слишком мал кпд и низок квантовый выход излучения (то есть число излученных квантов на одну рекомбинировавшую пару).

У светодиодов на основе твердых растворов селенида цинка ZnSe квантовый выход был выше, но они перегре­вались из-за большого сопротивления и служили недол­го. Оставалась надежда на нитриды.
Нитрид галлия GaN плавится при 2000 °С, при этом рав­новесное давление паров азота составляет 40 атмосфер; яс­но, что растить такие кристаллы непросто. Аналогичные соединения — нитрилы алюминия и индия — тоже полу­проводники. Их соединения образуют тройные твердые растворы с шириной запрещенной зоны, зависящей от со­става, который можно подобрать так, чтобы генерировать свет нужной длины волны, в том числе и синий. Но… проб­лему не удавалось решить до конца 80-х годов.
Первым, еще в 70-х, голубой светодиод на основе пле­нок нитрида галлия на сапфировой подложке удалось по­лучить профессору Жаку Панкову (Якову Исаевичу Панчечникову) из фирмы IBM (США). Квантовый выход был достаточен для практических применений, однако руководство сказало: «Ну, это ж на сапфире — дорого и не так уж ярко, к тому же p-n-переход нехорош. ..» — и работы Панкова не поддержали.

Между тем группа Сапарина и Чукичева из МГУ об­наружила, что под действием электронного пучка GaN с примесью цинка становится ярким люминофором, и да­же запатентовала устройство оптической памяти. Но то­гда загадочное явление объяснить не удалось.
Это сделали японцы — профессор И. Акасаки и док­тор X. Амано из университета Нагоя. Обработав плен­ку GaN с примесью магния электронным пучком со сканированием, они получили ярко люминесцирую-щий слой р-типа с высокой концентрацией дырок. Од­нако разработчики светодиодов не обратили должного внимания на их публикации.
Лишь в 1989 году доктор Ш. Накамура из фирмы Nichia Chemical, исследуя пленки нитридов элементов III группы, сумел воспользоваться результатами про­фессора Акасаки. Он так подобрал легирование (Мд, Zn) и термообработку, заменив ею электронное скани­рование, что смог получить эффективно инжектирую­щие слои р-типа в GaN-гетероструктурах. Вот как был получен голубой светодиод.

Фирма Nichia запатентовала ключевые этапы техно­логии и к концу 1997 года выпускала уже 10 — 20 млн го­лубых и зеленых светодиодов в месяц, а в январе 1998 го­да приступила к выпуску белых светодиодов.

10. Что такое квантовый выход светодиода?
Квантовый выход — это число излученных квантов све­та на одну рекомбинировавшую электронно-дырочную пару. Различают внутренний и внешний квантовый вы­ход. Внутренний — в самом p-n-переходе, внешний — для прибора в целом (ведь свет может теряться «по до-роге» — поглощаться, рассеиваться). Внутренний кван­товый выход для хороших кристаллов с хорошим тепло-отводом достигает почти 100%, рекорд внешнего кван­тового выхода для красных светодиодов составляет 55%, а ддя синих — 35%.

Внешний квантовый выход — одна из основных ха­рактеристик эффективности светодиода.

Красный+зеленыйН-голубой СД	Голубой СД+ желтый люминофор	Голубой СД+зеленый и красный люминофор	УФСД+ RGB-люминофор
470   525   590  630 (NM)	470    525   590  630 (NM)	410     470    525  590 630 (NM)	410     470  525  590  630 (NM)

11. Как получить белый свет
с использованием светодиодов?
Существует три способа получения белого света от све­тодиодов. Первый — смешивание цветов по технологии RGB. На одной матрице плотно размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды, излучение которых смешивается при помощи оптической системы, напри­мер линзы. В результате получается белый свет. Второй способ заключается в том, что на поверхность светоди­ода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне (есть и такие), наносится три люминофора, излучающих, со­ответственно, голубой, зеленый и красный свет. Это похоже на то, как светит люминесцентная лампа. И на­конец в третьем способе желто-зеленый или зеленый плюс красный люминофор наносятся на голубой свето-диод, так что два или три излучения смешиваются, об­разуя белый или близкий к белому свет.

12. Какой из трех способов лучше?
У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. Технология RGB в принципе позволяет не только полу­чить белый цвет, но и перемещаться по цветовой диа­грамме при изменении тока через разные светодиоды. Этим процессом можно управлять вручную или по­средством программы, можно также получать различ­ные цветовые температуры. Поэтому RGB-матрицы широко используются в светодинамических системах. Кроме того, большое количество светодиодов в матри­це обеспечивает высокий суммарный световой поток и большую осевую силу света. Но световое пятно из-за аберраций оптической системы имеет неодинаковый цвет в центре и по краям, а главное, из-за неравномер­ного отвода тепла с краев матрицы и из ее середины светодиоды нагреваются по-разному, и, соответствен­но, по-разному изменяется их цвет в процессе старе­ния — суммарные цветовая температура и цвет «плы­вут» за время эксплуатации. Это неприятное явление достаточно сложно и дорого скомпенсировать.
Белые светодиоды с люминофорами существенно деше­вле, чем светодиодные RGB-матрицы (в пересчете на еди­ницу светового потока), и позволяют получить хороший бе­лый цвет. И для них в принципе не проблема попасть в точку с координатами (0.33, 0.33) на цветовой диаграмме МКО. Недостатки же таковы: во-первых, у них меньше, чем у RGB-матриц, светоотдача из-за преобразования света в слое люминофора; во-вторых, достаточно трудно точно проконтролировать равномерность нанесения люминофо-ра в технологическом процессе и, следовательно, цветовую температуру; и наконец в-третьих — люминофор тоже ста­реет, причем быстрее, чем сам светодиод.
Промышленность выпускает как светодиоды с люми­нофором, так и RGB-матрицы — у них разные области применения.

13. Каковы электрические и оптические характеристики светодиодов?
Светодиод — низковольтный прибор. Обычный свето­диод, применяемый для индикации, потребляет от 2 до 4 В постоянного напряжения при токе до 50 мА. Свето­диод, который используется для освещения, потребля­ет такое же напряжение, но ток выше — от нескольких сотен мА до 1 А в проекте. В светодиодном модуле от­дельные светодиоды могут быть включены последова­тельно и суммарное напряжение оказывается более высоким (обычно 12 или 24 В).
При подключении светодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напря­жение пробоя указывается изготовителем и обычно со­ставляет более 5 В для одного светодиода.
Яркость светодиода характеризуется световым пото­ком и осевой силой света, а также диаграммой направ­ленности. Существующие светодиоды разных конструк­ций излучают в телесном угле от 4 до 140 градусов. Цвет, как обычно, определяется координатами цветности и цве­товой температурой, а также длиной волны излучения.
Для сравнения эффективности светодиодов между собой и с другими источниками света используется све­тоотдача: величина светового потока на один ватт элект­рической мощности. Также интересной маркетинговой характеристикой оказывается цена одного люмена.

14. Как реагирует светодиод на повышение температуры?
Говоря о температуре светодиода, необходимо различать температуру на поверхности кристалла и в области p-n-перехода. От первой зависит срок службы, от второй — световой выход. В целом с повышением температуры p-n-перехода яркость светодиода падает, потому что уменьшается внутренний квантовый выход из-за влияния колебаний кристаллической решетки. Поэтому так важен хороший теплоотвод.
Падение яркости с повышением температуры не одинаково у светодиодов разных цветов. Оно больше у AlGalnP- и AeGaAs-светодиодов, то есть у красных и желтых, и меньше у InGaN, то есть у зеленых, синих и белых.

15. Почему нужно стабилизировать ток через светодиод?
Как видно из рисунка, в рабочих режимах ток экспонен­циально зависит от напряжения и незначительные изме­нения напряжения приводят к большим изменениям тока.Поскольку световой выход прямо пропорционален току, то и яркость светодиода оказывается нестабильной. Поэ­тому ток необходимо стабилизировать. Кроме того, если ток превысит допустимый предел, то перегрев светодиода может привести к его ускоренному старению.

16. Для чего светодиоду требуется конвертор?
Конвертор (в англоязычной терминологии driver) для светодиода — то же, что балласт для лампы. Он стаби­лизирует ток, протекающий через светодиод.

17. Можно ли регулировать яркость светодиода?
Яркость светодиодов очень хорошо поддается регули­рованию, но не за счет снижения напряжения пита­ния — этого-то как раз делать нельзя, — а так называе­мым методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), для чего необходим специальный управляю­щий блок (реально он может быть совмещен с блоком питания и конвертором, а также с контроллером упра­вления цветом RGB-матрицы). Метод ШИМ заключа­ется в том, что на светодиод подается не постоянный, а импульсно-модулированный ток, причем частота сиг­нала должна составлять сотни или тысячи герц, а ши­рина импульсов и пауз между ними может изменяться. Средняя яркость светодиода становится управляемой, в то же время светодиод не гаснет.
Небольшое изменение цветовой температуры свето­диода при диммировании несравнимо с аналогичным смещением для ламп накаливания.

18. Чем определяется срок службы светодиода?
Считается, что светодиоды исключительно долговеч­ны. Но это не совсем так. Чем больший ток пропуска­ется через светодиод в процессе его службы, тем вы­ше его температура и тем быстрее наступает старение. Поэтому срок службы у мощных светодио­дов короче, чем у маломощных сигнальных, и состав-ляет в настоящее время 20 — 50 тысяч часов. Старение выражается в первую очередь в уменьшении яркости. Когда яркость снижается на 30% или наполовину, све­тодиод надо менять.

19. «Портится» ли цвет светодиода с течением времени?
Старение светодиода связано не только со снижением его яркости, но и с изменением цвета. В настоящее вре­мя нет стандартов, которые позволили бы выразить ко­личественно изменение цвета светодиодов в процессе старения и сравнить с другими источниками.

20. Не вреден ли светодиод для человеческого глаза?
Спектр излучения светодиода близок к монохроматиче­скому, в чем его кардинальное отличие от спектра солн­ца или лампы накаливания. Хорошо это или плохо — доподлинно не известно, потому что, насколько я знаю, серьезных исследований в этой области нигде не прово­дилось. Какие-либо данные о вредном воздействии све­тодиодов на человеческий глаз отсутствуют.
Есть надежда, что вскоре влияние светодиодов на зрение будет изучено досконально. Проблемой заинте­ресовался академик Михаил Аркадьевич Остров­ский — крупный специалист в области цветного зре­ния. Тема, за решение которой он взялся, называется так: «Психофизическое восприятие светодиодного ос­вещения системой зрения человека».

21. Когда и как сверхъяркие светодиоды появились в России?
Об этом лучше всех расскажет профессор Юнович.
— Люминесценцию карбида кремния впервые на­блюдал Олег Владимирович Лосев в Нижегородской радиотехнической лаборатории в 1923 г. и показал, что она возникает вблизи p-n-перехода. Первая науч­ная статья о кристаллах нитрида галлия была опубли­кована профессором МГУ Г.С. Ждановым в 30-х гг. Люминесценцию в гетероструктурах на основе арсе-нида галлия впервые исследовали в лаборатории Ж.И. Алферова в 60-х гг. и показали, что можно соз­дать структуры с внутренним квантовым выходом близким к 100%. Разработки структур и светодиодов на основе нитрида галлия велись в ленинградских По­литехническом и Электротехническом институтах, в Калуге, в Зеленограде в 70-х гг., но они тогда не при­вели к созданию эффективных голубых светодиодов.
В 1995 году я прочел первые статьи Накамуры и понял, что «голубая проблема» в принципе решена. Тогда же я получил грант соросовского фонда. В декабре на эти день­ги я смог поехать на конференцию в США, и там профес­сор Жак Панков познакомил меня с Ш. Накамурой. Я за­бросил наживку: мол, хочу приобщить студентов Московского университета к передовым достижениям вобласти голубых светодиодов и рассказать им о столь за­мечательном изобретении. Рыбка клюнула, и в феврале я получил от д-ра Ш. Накамуры из Японии бандеролью 10 светодиодов от фиолетового до зеленого. Все потом ока­залось просто — фирма Nichia Chemical начинала выпуск светодиодов на рынок и была заинтересована в научной рекламе. В лаборатории МГУ мы их досконально исследо­вали, сняли все характеристики и получили новые науч­ные результаты. Д-р Ш. Накамура дал любезное согласие на совместную публикацию наших первых статей.
Одновременно специалисты из группы Бориса Фера-понтовича Тринчука в Зеленограде продемонстрировали образцы зеленых светодиодов начальникам из ГАИ и по­лучили положительный отзыв. Все дело в том, что эта группа сделала опытный образец светодиодного светофо­ра, но у них не было хороших зеленых светодиодов. Све­тофоры с новыми сверхъяркими зелеными светодиодами намного превосходили светофоры с лампами, и москов­ское правительство сделало заказ на 1000 светодиодных светофоров к 850-летию Москвы. Такое везение!
Как раз тогда у нас гостила киргизская скрипачка Райкан Карагулова — выпускница Московской консер­ватории, ученица моей жены, которая работала в Япо­нии первым концертмейстером симфонического оркест­ра в Осаке. Выяснилось, что место ее работы находится неподалеку от фирмы Nichia Chemical! Б.Ф. Тринчук дал ей тысячу долларов и попросил купить на них и при­слать на мой адрес 200 зеленых светодиодов. Из них бы­ли изготовлены первые светофоры из той юбилейной тысячи. Москва стала первым в мире городом с массо­вымприменением светодиодных светофоров.
Наши ученые и инженеры в НИИ «Сапфир» пыта­лись повторить достижение японцев и изготовитьструк­туры на основе нитридов для голубых и зеленых свето­диодов на старой эпитаксиальной установке, которую пришлось модернизировать, чтобы достичь более высо­ких температур и давлений. Но инициатива заглохла из-за отсутствия денег и интереса руководства.

22. Какие на сегодняшний день существуют технологии изготовления светодиодов и светодиодных модулей?
Что касается выращивания кристаллов, то основная тех­нология — металлоорганическая эпитаксия. Для этого процесса необходимы особо чистые газы. В современных установках предусмотрены автоматизация и контроль состава газов, их раздельные потоки, точная регулировка температуры газов и подложек. Толщины выращивае­мых слоев измеряются и контролируются в пределах от десятков ангстрем до нескольких микрон. Разные слои необходимо легировать примесями, донорами или акцеп­торами, чтобы создать p-n-переход с большой концентра­цией электронов в n-области и дырок — в р-области.

За один процесс, который длится несколько часов, мож­но вырастить структуры на 6 — 12 подложках диаметром50 — 75 мм. Очень важно обеспечить и проконтролировать однородность структур на поверхности подложек. Стои­мость установок для эпитаксиального роста полупроводни­ковых нитридов, разработанных в Европе (фирмы Aixtron и Thomas Swan) и США (Emcore), достигает 1,5 — 2 млн долла­ров. Опыт разных фирм показал, что научиться получать на такой установке конкурентоспособные структуры с необ­ходимыми параметрами можно за время от одного года до трех лет. Это — технология, требующая высокой культуры.
Важным этапом технологии является планарная об­работка пленок: их травление, создание контактов к п- и р-слоям, покрытие металлическими пленками для кон­тактных выводов. Пленку, выращенную на одной под­ложке, можно разрезать на несколько тысяч чипов раз­мерами от 0,24×0,24 до 1×1 мм2.
Следующим шагом является создание светодиодов из этих чипов. Необходимо смонтировать кристалл в кор­пусе, сделать контактные выводы, изготовить оптиче­ские покрытия, просветляющие поверхность для вывода излучения или отражающие его. Если это белый свето-диод, то нужно равномерно нанести люминофор. Надо обеспечить теплоотвод от кристалла и корпуса, сделать пластиковый купол, фокусирующий излучение в нуж­ный телесный угол. Около половины стоимости светоди-ода определяется этими этапами высокой технологии.
Необходимость повышения мощности для увеличе­ния светового потока привела к тому, что традиционная форма корпусного светодиода перестала удовлетворять производителей из-за недостаточного теплоотвода. Надо было максимально приблизить чип к теплопроводящей поверхности. В связи с этим на смену традиционной тех­нологии и несколько более совершенной SMD-техноло-гии (surface montage details — поверхностный монтаж деталей) приходит наиболее передовая технология СОВ (chip on board). Светодиод, изготовленный по техноло­гии СОВ, схематически изображен на рисунке.
Светодиоды, выполненные по SMD- и СОВ-техноло-гии, монтируются (приклеиваются) непосредственно на общую подложку, которая может исполнять роль радиа­тора — в этом случае она делается из металла. Так созда­ются светодиодные модули, которые могут иметь линей­ную, прямоугольную или круглую форму, бытьжесткими или гибкими, короче, призваны удовлетворить любую прихоть дизайнера. Появляются и светодиодные лампы с таким же цоколем, как у низковольтных гало­генных, призванные им на замену. А для мощных све­тильников и прожекторов изготавливаются светодиод­ные сборки на круглом массивном радиаторе.
Раньше в светодиодных сборках было очень много светодиодов. Сейчас, по мере увеличения мощности, светодиодов становится меньше, зато оптическая систе­ма, направляющая световой поток в нужный телесный угол, играет все большую роль.

 23. Кто в мире сегодня производит светодиоды?

Чтобы делать качественные светодиоды в нужном количест­ве, понадобилось слияние двух отраслей — электронной и светотехнической. Все западные гиганты, производящие све­тодиоды для светотехники по полному циклу, начиная с про­изводства чипов и заканчиваяразличными светодиодными модулями и сборками, а также светильниками на их основе, идут по этому пути. General Electric заключила союз с произ­водителем полупроводниковых приборов Emcore, создав компанию GEL Core. Philips Lighting совместно с Agilent, до­черней компанией Hewlett-Packard, создали предприятие LumiLeds. Osram объединяет усилия с полупроводниковыми предприятиями своей материнской компании Siemens. Как заметил Макаранд Чипалкатти, менеджер по маркетингу из подразделения Opto Semiconductorsкомпании Osram Sylvania, специализирующемуся на устройствах LED, произ­водители светотехники сами уничтожают свой бизнес. Но если сегодня не «наступить на горло собственной песне», то завтра придут другие и сделают это куда более жестко.
Впрочем, существуют компании, специализирующи­еся только на производстве чипов. Это предприятия ра­диоэлектронной промышленности, и они не занимаются светотехникой. К их числу относится Nichia Chemical.
Итак, перечислим основных производителей.
Чипы и отдельные светодиоды производят компании Сгее (www.cree.com), LumiLeds Lighting (www.lumileds.com), Nichia Corporation (www.nichia.com), Opto Technology (www.optotech.com), Osram Opto Semiconductors (www.osram-os.com), GEL Core (www.gelcore.com).Массо­вое производство структур и чипов для светодиодов ведут тайваньские фирмы Lite-On, Taiwan Oasis и др.
В России светодиоды производят компании «Корвет Лайт» (www.corvette-lights.ru), «Светлана Оптоэлектро-ника» (www.svetlana-o.spb.ru), «Оптэл», «Оптоника» (www.optonica.ru). По конструкции и технологическому исполнению наши светодиоды не уступают зарубежным,специалисты перечисленных компаний имеют соответ­ствующие патенты. В Москве и Санкт-Петербурге есть возможность выращивать собственные чипы — напри­мер, эпитаксиальная установка имеется в Санкт-Петер­бургском физтехе, — но для промышленного производ­ства необходимо крупное финансирование, и пока наши компании используют зарубежные чипы. 24. Каковы основные производители светодиодных модулей и сборок и представленные ими модельные ряды?

Светодиоды и светодиодные модули на основе чипов собственного или чужого производства выпускают ком­пании Lumileds Lighting, OsramOpto Semiconductors, GEL Core, Vossloh-Schwabe (www.vossloh-schwabe.com, www.vs-optoelectronic.com), Color Kinetics(www.colorkinetics.com), Tridonic Atco (www.tridonic.com) и др. В этой статье приводятся мо­дельные ряды светодиодных модулей компанийOsram Opto Semiconductors, Vossloh-Schwabe и LumiLeds Lighting, представленные на российском рынке.

Алексей Рябов

LED-светильники — Практическая электроника

LED—светильники — это приборы, который излучают свет с помощью осветительных светодиодов. Эксперты определили его как одну из самых перспективных и развитых технологий нынешнего века. Данный источник света, известный также как светодиодный, становится все более востребованным в разных сферах. Успешно применяется в промышленном, бытовом и даже уличном освещении.

Умеренное свечение: история развития

Развитие LED-светильников имеет насыщенную многолетнюю историю. Данное таинственное свечение было обнаружено совершенно случайно. Как обычно и случается в научных открытиях – пытаются найти одно, а получают совсем другое и новое. Именно благодаря рекламной индустрии, которая двигает прогресс последние полвека, началось продуктивное развитие LED-изобретений.

Изначально свет, который излучался от полупроводника, назвали довольно странным именем – эффект Лосева. Затем в СССР занимались дальнейшими доработками в области световой индустрии, а в США внедряли все на практике. Однако LED—свечение еще не было развито должным образом.

1962 год стал прорывным в области освещения. Ник Холоньяк с командой изобретателей США (Иллинойский университет) создали светодиоды, которые светили красным и желто-зеленым цветом по структурам GaP, GaAs. Первооткрывателем современных светодиодных ламп считают именно Ника Холоньяка. В результате его открытия мир получил абсолютно новый источник освещения. Он имеет массу отличий от люминесцентных, классических ламп, а также и от неоновых устройств. Волна, излучаемая новым прибором, определялась в верхней границе созерцания человеческих глаз, и ее длина составляла до 600 нм. Первые светодиоды предлагали световую отдачу максимально 2 Лм/Вт. Основными проблемами, с которыми на тот момент столкнулись, были высокая себестоимость светодиода и малый диапазон светового излучения.

Через некоторое время свою лепту в продвижение LED-светильников на практике внесла рекламная индустрия. Наружная реклама уже не обходилась без диодов – разноцветных, мигающих. Но в то же время весь цивилизованный мир стала волновать тема тотального расхода энергоресурсов.

Читайте крутую статью про автомобиль тесла.

В Японии как самой технически развитой стране начали работу над оптимизацией затрат. В итоге удалось открыть LED синего цвета, за что японцы получили Нобелевскую премию. Светодиод синего цвета стал решающим кирпичиком в развитии LED-технологий. Ученые, наконец, определили, что на получение определенного цвета влияет сплав проводника, точнее, его состав. При смешении зеленых, синих и красных спектров получался диод белого цвета. В то время LED уже обоснованно себя зарекомендовало как основной вид освещения.

Современные LED-светильники: преимущества

Нынешние технологии направлены на оптимизацию и эффективное использование количества расходуемой электроэнергии. Прогресс все эти годы не стоял на месте, и сейчас мы имеем возможность выбирать определенный уровень яркости освещения.

Светодиодные светильники по сравнению со стандартными лампами накаливания отличаются своей долговечностью, пожаробезопасностью и надежностью. Высокоэффективные светодиоды, расположенные в комплексе по одной прямой, способны задавать направленность освещению. Кроме того, теперь появился огромный выбор цветовой гаммы. Помимо белого (теплый, холодный тон) успешно используются LED-лампы зеленого, красного, желтого, синего, золотистого цвета и их различные вариации.   

В чем измеряется напряжение, статья на эту тему.

Традиционные лампы накаливания имеют мощность 30 Вт, LED-светильники отличаются потребляемой мощностью начиная от 14,5 Вт.  

Технология производства LED-светильников исключает использование вредных и угрожающих здоровью человека веществ. Корпус из алюминиевого сплава несет в себе функцию теплоотвода.  

Светодиодное освещение, несомненно, способно придать любому помещению особую атмосферу и уют.

Помимо всего вышеперечисленного, LED-светильники имеют еще ряд неоспоримых преимуществ: 

• простота монтажа; 
• огромный диапазон рабочих температурных показателей: от -50◦ до +65◦ по Цельсию; 
• показатель КПД – около 100%, у ламп накаливания – около 5-15%.

Варианты исполнения LED-светильников

Классификация светодиодных ламп определяется сферами их применения. Их можно разбить на следующие группы:  

– в зависимости от места монтажа:  

• настенные; 
• потолочные;  
• напольные; 

 

– в зависимости от способа монтажа:  

• накладные; 
• встраиваемые;  

 

– в зависимости от типа корпуса:  

• каскадные; 
• светильники-прожекторы; 
• точечные; 
• светодиодные ленты; 

 

– в зависимости от области применения:  

• для офиса;  
• для дома; 
• промышленные; 
• для общественных помещений; 
• экстерьерные.   

Придать любой точке помещения акцент и выгодно ее выделить помогут светодиодные споты, которые имеют поворотный кронштейн.    

После определения сферы применения и места крепления осветительного прибора вторым вопросом обычно становится цена. Немалая стоимость по сравнению с обычными лампами обусловлена тем, что светильники LED гарантированно прослужат Вам не один десяток лет и станут отличным дополнением любого интерьера.  

Современное LED-освещение – это, несомненно, весомый прорыв не только в сфере световой индустрии, но и в дизайнерских решениях. Если для Вас на первом месте всегда остается здоровье – свое и окружающих, впору задуматься о данных абсолютно безвредных приборах.

Широкий выбор многофункциональных, креативных вариантов LED-светильников представлен в современных магазинах. Выбирайте свой вариант комфорта, не выходя из дома!

Узнайте о светодиодном освещении | ENERGY STAR

• Основы
  • Что такое светодиоды и как они работают?
  • Срок службы светодиодных осветительных приборов
  • Где использовать светодиодные лампы
  • светодиоды и тепло
• Чем отличается светодиодное освещение?
• Почему я должен выбирать продукты светодиодного освещения, сертифицированные 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 используются в лампах и светильниках 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

В светодиодах 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.

В светодиодных продуктах используется множество уникальных конструкций и конфигураций 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 конца номинального срока службы.

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

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

Светодиоды 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 «белоснежной» или, как говорят, не раскалится. 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.

Светодиодные лампы, получившие сертификат ENERGY STAR, подчиняются очень специфическим требованиям, разработанным для того, чтобы 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, обеспечивающая достаточное количество света
  • Требования к распределению света, чтобы свет попадал туда, где он нужен
  • Руководство по заявлениям об эквивалентности, позволяющее исключить догадки при замене
• Душевное спокойствие
  • Подтверждено соответствие более чем 20 требованиям по производительности и маркировке
  • 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 все продукты ENERGY STAR, сертифицированные светодиодные лампы ежегодно проходят выборочное тестирование, чтобы убедиться, что они продолжают соответствовать требованиям ENERGY STAR.

Для получения дополнительной информации о том, как выбрать лампочку, сертифицированную ENERGY STAR, для каждого применения в вашем доме, ознакомьтесь с Руководством по покупке лампочки ENERGY STAR (PDF, 1,49 МБ) или воспользуйтесь интерактивным онлайн-инструментом «Выбор лампы».

Найдите лампочки и светильники, сертифицированные ENERGY STAR.

404: Страница не найдена

Страница, которую вы пытались открыть по этому адресу, похоже, не существует. Обычно это результат плохой или устаревшей ссылки. Мы приносим свои извинения за доставленные неудобства.

Что я могу сделать сейчас?

Если вы впервые посещаете TechTarget, добро пожаловать! Извините за обстоятельства, при которых мы встречаемся. Вот куда вы можете пойти отсюда:

Поиск

• Пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы сообщить, что эта страница отсутствует, или используйте поле выше, чтобы продолжить поиск
• Наша страница «О нас» содержит дополнительную информацию о сайте, на котором вы находитесь, WhatIs. com.
• Посетите нашу домашнюю страницу и просмотрите наши технические темы

Просмотр по категории

ПоискСеть

• восточно-западный трафик

  Трафик Восток-Запад в контексте сети — это передача пакетов данных с сервера на сервер в центре обработки данных.

• CBRS (Гражданская широкополосная радиослужба)

  Служба широкополосной радиосвязи для граждан, или CBRS, представляет собой набор операционных правил, заданных для сегмента общего беспроводного спектра и …

• частный 5G

  Private 5G — это технология беспроводной сети, которая обеспечивает сотовую связь для случаев использования частных сетей, таких как частные …

ПоискБезопасность

• Что такое модель безопасности с нулевым доверием?

  Модель безопасности с нулевым доверием — это подход к кибербезопасности, который по умолчанию запрещает доступ к цифровым ресурсам предприятия и . ..

• RAT (троянец удаленного доступа)

  RAT (троян удаленного доступа) — это вредоносное ПО, которое злоумышленник использует для получения полных административных привилегий и удаленного управления целью …

• атака на цепочку поставок

  Атака на цепочку поставок — это тип кибератаки, нацеленной на организации путем сосредоточения внимания на более слабых звеньях в организации …

ПоискCIO

• пространственные вычисления

  Пространственные вычисления широко характеризуют процессы и инструменты, используемые для захвата, обработки и взаимодействия с трехмерными данными.

• Пользовательский опыт

  Дизайн взаимодействия с пользователем (UX) — это процесс и практика, используемые для разработки и внедрения продукта, который будет обеспечивать положительные и …

• соблюдение конфиденциальности

  Соблюдение конфиденциальности — это соблюдение компанией установленных правил защиты личной информации, спецификаций или . ..

SearchHRSoftware

• Поиск талантов

  Привлечение талантов — это стратегический процесс, который работодатели используют для анализа своих долгосрочных потребностей в талантах в контексте бизнеса …

• удержание сотрудников

  Удержание сотрудников — это организационная цель сохранения продуктивных и талантливых работников и снижения текучести кадров за счет поощрения …

• гибридная рабочая модель

  Гибридная рабочая модель — это структура рабочей силы, включающая сотрудников, работающих удаленно, и тех, кто работает на месте, в офисе компании…

SearchCustomerExperience

• CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) аналитика

  Аналитика CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) включает в себя все программные средства, которые анализируют данные о клиентах и ​​представляют.