Светодиод. Что такое LED? Что такое лед светильники

Что такое LED?

Светоизлучающие диоды или просто светодиоды, известные как LED (от агл.- light emitting diode), стали очень привычными благодаря использованию в качестве миниатюрных индикаторов в аудио-видеоаппаратуре и бытовой технике. Светодиод - полупроводниковый элемент, преобразующий энергию электрического тока в световую. Светильники LED - это крошечные светящиеся точки (иногда размером в несколько миллиметров), отдельные или объединенные в модули, собирающиеся в световые блоки.

LED состоит из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Свечение возникает при рекомбинации электронов и отверстий в области p-n-перехода, т.е. контакта двух полупроводников с разными типами проводимости. Для этого приконтактные слои полупроводникового кристалла легируют разными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую - донорскими. Но не всякий p-n-переход излучает свет. Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной области LED 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. Чтобы соблюсти оба условия, одного р-п-перехода 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.

Светодиодные лампы для дома, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь (КПД 90%!). LED мало нагревается, что делает его незаменимым при подсветке продуктов питания и продукции, для которой температурный режим хранения имеет большое значение.

LED излучает в узкой части спектра, его цвет чист, что особенно ценят дизайнеры, а УФ- и ИК-излучения отсутствуют. Один светодиодный светильник потребляет 12-15 Вт, в то время как обычная комнатная лампочка 30-70 Вт. Если освещение используется ежедневно, то экономия электроэнергии будет ощутимой. Принципиальным отличием светодиодных источников света от всех остальных является их беспрецедентно большой срок службы. Среднее время работы LED элемента с гарантией неизменности светового потока составляет 50-70 тыс. часов. Если источник эксплуатировать 8 часов в сутки, его ресурса может хватить примерно на 17 лет! Установив один раз светодиодный модуль, в дальнейшее мне нужно будет беспокоиться о его обслуживании.Наконец, LED - низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.

В современных условиях, вопрос экономии электроэнергии, а соответственно и уменьшение платы за её использование, волнует подавляющее число не только коммунальные службы, но и простых граждан и юридических лиц. Во многих странах мира в т.ч. и в России, разрабатываются программы по энергосбережению.Готовятся законопроекты, запрещающие продажу обычных ламп в Евросоюзе (с 2009 года), в Австралии и США (с 2010 года) и полном переходе на технологии LED, которые завоевывают всё больше места на современном рынке, благодаря своей экономичности, долговечности и экологической безопасности.Что это такое?

Еще в 1923 году инженер О.В. Лосев, проводя радиотехнические исследования, отметил свечение, испускаемое полупроводниковыми детекторами. При этом излучения тепла элементами конструкции не было, а свет рождался внутри карбидокремниевого кристалла.Но на открытие не обратили внимание, т.к. в тот период в электронике происходили открытия и поинтересней.

Лишь в 60-х годах появились первые светодиоды. Они стали идеальными сигнализаторами состояния Вкл/Выкл в радиоаппаратуре и вскоре засветились на лицевых панелях радиоприемников и телевизоров.

В начале 90-х годов малоизвестная японская фирма Hure представила на рынке светодиоды (AlGaInP) в десятки раз более яркие, чем их предшественники. Получение светодиодов с большей яркостью стало возможным за счет поиска и использования новых материалов с большей светоотдачей и цветовым спектром. Первыми появились источники света на светодиодах, содержащие алюминий (Al), галлий (Ga), индий (In) и фосфор (P) с цветовой палитре от красного до желто-зеленого с светоотдачей 20 лм/Вт.

В 1993 году японская корпорация Nichia объявила об открытии высокоэффективного материала - нитрида галлия, и на свет вышли светодиоды с цветами от голубого до зеленого. Теперь светодиоды освоили практически весь видимый световой спектр, что существенно расширило области их применения. Полупроводниковая палитра засверкала всеми цветами радуги. Наконец в последние годы были открыты органические полупроводники, позволяющие создавать источники света на сверх ярких диодах, сделав реальностью мечту о замене светодиодами лампочек Эдиссона.Где используется?

На сегодняшний день область применения технологии LED, как высокоэффективных источников света, огромна. Условно её можно разделить на две широкие категории: с использованием прямого света и освещение. Прямой светодиодный свет используется для передачи информации, например в алфавитно-цифровых табло и видеодисплеях, где светодиоды формируют пиксели дисплея. В сигнальных устройствах: дорожные сигналы, светофоры и знаки, в автомобильных стоп-сигналах и индикаторах поворота.

В освещении, светодиод используется, чтобы осветить поверхность, пространство или какой-либо объект, вместо того, чтобы быть видимым непосредственно. Это и использование светодиодов в фонариках, интерьерная подсветка (как правило применяются энергосберегающие лампы MR16), освещение фасадов зданий, подсветка дисплеев и клавиш мобильных телефонов, освещение в автомобилях.Чем выгодно?

Прежде всего, светодиоды - энергосберегающие источники света, их эффективность заключается в низком энергопотребление. Один светодиодный светильник потребляет 12-15 Вт, в то время как обычная комнатная лампочка 30-70 Вт. Если освещение используется ежедневно, то экономия электроэнергии будет ощутимой. Принципиальным отличием светодиодных источников света от всех остальных является их беспрецедентно большой срок службы. Среднее время работы LED элемента с гарантией неизменности светового потока составляет 50 тыс. часов. Если источник эксплуатировать 8 часов в сутки, его ресурса может хватить примерно на 17 лет! Установив один раз светодиодный модуль, в дальнейшее мне нужно будет беспокоиться о его обслуживании.

Что же касается воздействия на человека, то монохроматизм светодиодов означает также полное отсутствие у них губительного ультрафиолетового излучения.

Еще одно непревзойденное достижение светодиодных технологий - качество цветного света. LED лампам светофильтры не нужны. Каждый из светодиодов светится своим (только одним) цветом - красным, синим или зеленым. LED светильники состоят из десятков, а иногда и сотен светодиодов. А смешение в них зеленых, синих и красных элементов в определенных пропорциях, при соответствующей технической поддержке, обеспечивает плавную смену цветов. И здесь цветовые возможности становятся поистине безграничными: оборудование, работающее по цветовой модели RGB, позволяет получить количество оттенков большее, чем способен воспринять человеческий глаз, - до 16 миллионов!

Энергосберегающие светильники успешно заменяют галогенные лампы в интерьерной подсветке, локальной подсветке различных объектов. Светодиодные лампы надежно и долго работают в грунтовых, тротуарных, уличных и ландшафтных светильниках. Эти лампы идеальны для применения в аварийном освещении. Основным преимуществом светодиодных ламп для дома и в быту, вообще, является низкая температура нагрева, что позволяет их использовать при подсветке продуктов питания и продукции, для которой температурный режим хранения имеет большое значение.

Возврат к списку

www.stepdesign.ru

Светодиод. Что такое LED? - светодиоды, мощные светодиоды, led

Светодиод. Что такое LED?

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 светодиодная тема 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 светодиоды, применявшиеся для индикации. Конструкция мощного светодиода серии Luxeon, выпускаемой компанией Lumileds, схематически изображена на рисунке.

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 приконтактные 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-перехода 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 светодиодов 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. LED, история, создание, история создания, светодиодЛишь 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 дороге» — 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.

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 LED, история, создание, история создания, светодиодпроцессом 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 люминофора 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 видLED, история, создание, история создания, светодиодно 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.типичная вольт-амперная характеристика светодиода.

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 составляет 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 арсенида 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 в области 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 массовым применением светодиодных светофоров. Наши ученые и инженеры в НИИ «Сапфир» пытались повторить достижение японцев и изготовить структуры 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 диаметром 50 — 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 0,24x0,24 до 1x1 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-технологии, 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, быть 50 — 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 0,24x0,24 до 1x1 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, быть жесткими 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. Где сегодня целесообразно применять светодиоды? Светодиоды находят применение практически во всех областях светотехники, за исключением освещения производственных площадей, да и там могут использоваться в аварийном освещении. Светодиоды оказываются незаменимы в дизайнерском освещении благодаря их чистому цвету, а также в светодинамических системах. Выгодно же их применять там, где дорого обходится частое обслуживание, где необходимо жестко экономить электроэнергию и где высоки требования по электробезопасности.

В Москве в начале 2004 года была принята трехлетняя программа энергосберегающего освещения на базе светодиодных технологий. Координационный совет возглавил профессор Ю.Б. Айзенберг. Согласно этой программе предлагается использовать светодиоды в опытном строительстве, ЖКХ и других областях. Например, светодиодные светильники будут устанавливаться в подземных переходах, подъездах, на лифтовых площадках, то есть там, где не нужна большая освещенность, но требуется минимум обслуживания и энергозатрат, а также важна высокая вандалоустойчивость.

led-light.nethouse.ru

Как сделать встраиваемые светильники потолочные led своими руками: фото- и видео- инструкция

Инновационные технологии предоставили нам эффективные, высококачественные встраиваемые led светильники для потолка, дающие здоровое освещение для успешной, полноценной работы и отдыха. Постоянное их совершенствование ведет к непрерывному снижению стоимости при увеличении яркости, энергосбережения, долговечности и упрощению обслуживания.

LED светильники – это светодиодные светильники (аббревиатура: light emitting diode, англ.).

Характеристики LED светильников

Выпускаемые встраиваемые светильники led обладают отличными эксплуатационными качествами, оснащены специальной системой управления светом, исполнены согласно современным дизайнерским достижениям и соответствуют строгому международному стандарту по соблюдению качества (ISO 9001).

В России выпускают такие светильники, успешно используя новейшие полупроводниковые технологии.

Достоинства такого освещения

Встраиваемые светодиодные светильники имеют ряд существенных преимуществ.

Низкое энергопотребление уменьшает потребление электроэнергии на 90%.
Отсутствует вредное глазам мерцание.
Длительность службы достигает 100 000 часов.
Высококачественная яркость освещения.
Оптимальное соотношение качества и цены.
Максимально быстрая окупаемость.

Только такие светильники рассчитаны на большие нагрузки, хорошо защищены от механических повреждений, перепадов температуры и не выделяют никаких вредных веществ, т.е. это экологически чистые изделия.

Подсветка музеев и ценных раритетов осуществляют только светильники лед для потолка: спектр их ламп не содержит ультрафиолета (см. Встраиваемые потолочные светодиодные светильники: варианты исполнения и методы монтажа).

Led светильники стали излюбленным средством дизайна при оформлении комнат, офисов, рекламных объектов.

Недостатки

Основной недостаток – все еще высокая цена. Но уже продаются встраиваемые потолочные светильники по цене, равной обычной компактной люминесцентной лампе.
Необходимость в преобразователе напряжения или последовательном соединении светодиодов: напряжение требуется гораздо меньше, чем для обычных ламп.
Мощные светодиоды нуждаются в охлаждении внешним радиатором.
Спектр незначительно отличается от солнечного, но усовершенствованные за последнее время люминофоры легко устраняют этот недостаток.
Корпус светильника уникален: специально спроектирован для светодиодов.
Конструктивно встраиваемые led светильники состоят из корпуса, светодиодов и электронного драйвера — преобразователя питания.
Бывают обычные светильники со сменными светодиодными лампами. Но только специально спроектированный светильник имеет повышенную энергоэффективность и надежность.
Светодиодные источники дают направленное или местное освещение, т.к. светят в одном направлении.
Устанавливать их можно на любой потолок, а различные формы и модное исполнение превращают их в восхитительные декоративные изделия, которые гармонично подчеркивают стиль интерьера дома и офиса.

Особенности этих осветительных приборов

Стильные светильники led потолочные встраиваются в натяжные и подвесные потолки, не нагревая пространство и предметы.

Виды светильников

По типу освещения они бывают местными, общими, комбинированными, декоративными, ориентирующими и экспозиционными (см. Встраиваемые потолочные точечные светильники: виды и варианты монтажа).

С высокой степенью защиты

Пылевлагонепроницаемые, взрывозащищенные светильники освещают помещения с особыми требованиями.

Защищенная светодиодная подсветка потолка устойчива к вибрациям и не дает ультрафиолетового и инфракрасного излучения, электромагнитных помех, что абсолютно соответствует жестким экологическим нормам.

ЖКХ

Светодиодные источники для ЖКХ отвечают невысоким требованиям к качеству цветопередачи.

Их используют в лифтах, на лестницах зданий.

Эти антивандальные светильники укомплектованы отвёрткой и особыми саморезами, которые предохраняют корпус от случайного вскрытия .
Плафон — рассеиватель у этих светильников сделан из поликарбоната — в десятки раз более прочного, чем обычное стекло.

Промышленные

Встраиваемые LED светильники на сверхъярких светодиодах.

Склады, цеха, вокзалы, дворы, подземные переходы, многие автомобильные стоянки, территории городских школ, детских садов, общественные, а также административные здания освещены низковольтными и высоковольтными промышленными светодиодными светильниками.

Период их использования увеличен до 500 000 часов, что гарантированно исключает ремонт и замену на неудобной большой высоте.
Оптимальная led подсветка достигается благодаря фокусирующим и рассеивающим линзам, которые акцентируют направление света без изменения конструкции корпуса.

Офисные

В офисах требуется общее равномерное верхнее освещение с высокой контрастностью и яркостью. Именно светодиодные светильники исключат быструю утомляемость офисных сотрудников и создадут максимальный комфорт.

Светильники для офисов отличаются повышенным качеством освещения относительно его стабильности и цветопередачи и оптимально соответствуют условиям эксплуатации.
Плафон — рассеиватель изготовлен у этих светильников из поликарбоната, который значительно прочнее, нежели обычное стекло (см. Офисные потолочные светильники: виды и способы крепления).

Такие светильники снизят энергопотребление на 70% при сроке службы 50 000 часов с непрерывным свечением.

Экологически безопасные, офисные светильники еще и пыле–влагонепроницаемы, а их спектр излучения максимально близок к солнечному.
Они используются и в медицинских учреждениях: роддомах, реанимациях, операционных блоках, других специфически чистых местах.

Бытовые

Бытовые светильники потолочные led выпускаются более экономной невысокой мощности.

Они превосходно удовлетворяют разнообразные требования покупателей к их внешнему виду, интенсивности и цвету освещения, электро- и пожаробезопасности.
Как правило, они имеют сменные лампы.

Светодиодные ленты

LED лента белого цвета – оптимальный вариант подсветки гипсокартонных и натяжных потолков.

Именно инновационная led подсветка для потолка выигрышно оттенит стиль изысканного интерьера нашего дома, высокий статус офиса, обеспечит безаварийную безопасную работу и сделает нашу жизнь светлее и ярче.

Немаловажно и то, что встраиваемые led светильники для потолка не нуждаются в специальном обслуживании и особой утилизации. Это незаменимая подсветка эффектных архитектурных деталей и безотказное освещение.

potolokspec.ru

Что такое LED?

1. Что такое светодиод? Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобра зующий 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. Современ ные светодиоды мало похожи на первые корпусные свето-диоды, применявшиеся для индикации. Конструкция мощного светодиода серии Luxeon, выпускаемой компа нией 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 ну жен p-n-переход, то есть контакт двух полупроводников с разными типами проводимости. Для этого приконтакт-ные слои полупроводникового кристалла легируют раз ными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую — донорскими. Но не всякий p-n-переход излучает свет. Почему? Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной обла сти светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излу чения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой, для чего полупроводниковый кри сталл 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 прихо дится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры, за изуче ние 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 элект ронов и дырок поступают в зону рекомбинации в едини цу времени. Но ток нельзя увеличивать до бесконечно сти. 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 люми несцентной лампы, электрический ток преобразуется не посредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь. Действительно, светоди од (при должном теплоотводе) мало нагревается, что дела ет 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 про чен 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 — низко вольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.

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

7. Когда светодиоды начали применяться для освещения? Первоначально светодиоды применялись исключитель но 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 све тового потока к потребляемой энергии. В 60-х и 70-х годах были созданы светодиоды на осно ве фосфида и арсенида галлия, излучающие в желто-зе леной, желтой и красной областях спектра. Их применя ли в световых индикаторах, табло, приборных панелях автомобилей и самолетов, рекламных экранах, различных системах визуализации информации. По светоотда че 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 со ставляло несколько десятков миллиардов.

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

Между тем группа Сапарина и Чукичева из МГУ об наружила, что под действием электронного пучка GaN с примесью цинка становится ярким люминофором, и да же запатентовала устройство оптической памяти. Но то гда загадочное явление объяснить не удалось. Это сделали японцы — профессор И. Акасаки и док тор X. Амано из университета Нагоя. Обработав плен ку GaN с примесью магния электронным пучком со сканированием, они получили ярко люминесцирую-щий слой р-типа с высокой концентрацией дырок. Од нако 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 про фессора Акасаки. Он так подобрал легирование (Мд, Zn) и термообработку, заменив ею электронное скани рование, что смог получить эффективно инжектирую щие слои р-типа в GaN-гетероструктурах. Вот как был получен голубой светодиод. Фирма Nichia запатентовала ключевые этапы техно логии и к концу 1997 года выпускала уже 10 — 20 млн го лубых и зеленых светодиодов в месяц, а в январе 1998 го да приступила к выпуску белых светодиодов.

10. Что такое квантовый выход светодиода? Квантовый выход — это число излученных квантов све та на одну рекомбинировавшую электронно-дырочную пару. Различают внутренний и внешний квантовый вы ход. Внутренний — в самом p-n-переходе, внешний — для прибора в целом (ведь свет может теряться «по до-роге» — поглощаться, рассеиваться). Внутренний кван товый выход для хороших кристаллов с хорошим тепло-отводом достигает почти 100%, рекорд внешнего кван тового выхода для красных светодиодов составляет 55%, а ддя синих — 35%. Внешний квантовый выход — одна из основных ха рактеристик 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 све тодиодов. Первый — смешивание цветов по технологии RGB. На одной матрице плотно размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды, излучение которых смешивается при помощи оптической системы, напри мер линзы. В результате получается белый свет. Второй способ заключается в том, что на поверхность светоди ода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне (есть и такие), наносится три люминофора, излучающих, со ответственно, голубой, зеленый и красный свет. Это похоже на то, как светит люминесцентная лампа. И на конец в третьем способе желто-зеленый или зеленый плюс красный люминофор наносятся на голубой свето-диод, так что два или три излучения смешиваются, об разуя 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 полу чить белый цвет, но и перемещаться по цветовой диа грамме при изменении тока через разные светодиоды. Этим процессом можно управлять вручную или посредством программы, можно также получать различ ные цветовые температуры. Поэтому RGB-матрицы широко используются в светодинамических системах. Кроме того, большое количество светодиодов в матри це 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 неравномер ного отвода тепла с краев матрицы и из ее середины светодиоды нагреваются по-разному, и, соответствен но, по-разному изменяется их цвет в процессе старе ния — суммарные цветовая температура и цвет «плы вут» за время эксплуатации. Это неприятное явление достаточно сложно и дорого скомпенсировать. Белые светодиоды с люминофорами существенно деше вле, чем светодиодные RGB-матрицы (в пересчете на еди ницу светового потока), и позволяют получить хороший бе лый 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 ста реет, причем быстрее, чем сам светодиод. Промышленность выпускает как светодиоды с люми нофором, так и RGB-матрицы — у них разные области применения.

13. Каковы электрические и оптические характеристики светодиодов? Светодиод — низковольтный прибор. Обычный свето диод, применяемый для индикации, потребляет от 2 до 4 В постоянного напряжения при токе до 50 мА. Свето диод, который используется для освещения, потребля ет такое же напряжение, но ток выше — от нескольких сотен мА до 1 А в проекте. В светодиодном модуле от дельные светодиоды могут быть включены последова тельно и суммарное напряжение оказывается более высоким (обычно 12 или 24 В). При подключении светодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напря жение пробоя указывается изготовителем и обычно со ставляет более 5 В для одного светодиода. Яркость светодиода характеризуется световым пото ком и осевой силой света, а также диаграммой направ ленности. Существующие светодиоды разных конструк ций излучают в телесном угле от 4 до 140 градусов. Цвет, как обычно, определяется координатами цветности и цве товой температурой, а также длиной волны излучения. Для сравнения эффективности светодиодов между собой и с другими источниками света используется све тоотдача: величина светового потока на один ватт элект рической мощности. Также интересной маркетинговой характеристикой оказывается цена одного люмена.

15. Почему нужно стабилизировать ток через светодиод? Как видно из рисунка, в рабочих режимах ток экспонен циально зависит от напряжения и незначительные изме нения 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 стаби лизирует ток, протекающий через светодиод.

17. Можно ли регулировать яркость светодиода? Яркость светодиодов очень хорошо поддается регули рованию, но не за счет снижения напряжения пита ния — этого-то как раз делать нельзя, — а так называе мым методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), для чего необходим специальный управляю щий блок (реально он может быть совмещен с блоком питания и конвертором, а также с контроллером упра вления цветом RGB-матрицы). Метод ШИМ заключа ется в том, что на светодиод подается не постоянный, а импульсно-модулированный ток, причем частота сиг нала должна составлять сотни или тысячи герц, а ши рина импульсов и пауз между ними может изменяться. Средняя яркость светодиода становится управляемой, в то же время светодиод не гаснет. Небольшое изменение цветовой температуры свето диода при диммировании несравнимо с аналогичным смещением для ламп накаливания.

18. Чем определяется срок службы светодиода? Считается, что светодиоды исключительно долговеч ны. Но это не совсем так. Чем больший ток пропуска ется через светодиод в процессе его службы, тем вы ше его температура и тем быстрее наступает старение. Поэтому срок службы у мощных светодио дов 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, све тодиод 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 вре мя нет стандартов, которые позволили бы выразить ко личественно изменение цвета светодиодов в процессе старения и сравнить с другими источниками.

20. Не вреден ли светодиод для человеческого глаза? Спектр излучения светодиода близок к монохроматиче скому, в чем его кардинальное отличие от спектра солн ца 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 све тодиодов на человеческий глаз отсутствуют. Есть надежда, что вскоре влияние светодиодов на зрение будет изучено досконально. Проблемой заинте ресовался академик Михаил Аркадьевич Остров ский — крупный специалист в области цветного зре ния. Тема, за решение которой он взялся, называется так: «Психофизическое восприятие светодиодного ос вещения системой зрения человека».

21. Когда и как сверхъяркие светодиоды появились в России? Об этом лучше всех расскажет профессор Юнович. — Люминесценцию карбида кремния впервые на блюдал Олег Владимирович Лосев в Нижегородской радиотехнической лаборатории в 1923 г. и показал, что она возникает вблизи p-n-перехода. Первая науч ная статья о кристаллах нитрида галлия была опубли кована 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 соз дать структуры с внутренним квантовым выходом близким к 100%. Разработки структур и светодиодов на основе нитрида галлия велись в ленинградских По литехническом и Электротехническом институтах, в Калуге, в Зеленограде в 70-х гг., но они тогда не при вели 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 день ги я смог поехать на конференцию в США, и там профес сор 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 за мечательном изобретении. Рыбка клюнула, и в феврале я получил от д-ра Ш. Накамуры из Японии бандеролью 10 светодиодов от фиолетового до зеленого. Все потом ока залось просто — фирма Nichia Chemical начинала выпуск светодиодов на рынок и была заинтересована в научной рекламе. В лаборатории МГУ мы их досконально исследо вали, сняли все характеристики и получили новые науч ные 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 по лучили положительный отзыв. Все дело в том, что эта группа сделала опытный образец светодиодного светофо ра, но у них не было хороших зеленых светодиодов. Све тофоры с новыми сверхъяркими зелеными светодиодами намного превосходили светофоры с лампами, и москов ское 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 консер ватории, ученица моей жены, которая работала в Япо нии первым концертмейстером симфонического оркест ра 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 при слать на мой адрес 200 зеленых светодиодов. Из них бы ли изготовлены первые светофоры из той юбилейной тысячи. Москва стала первым в мире городом с массо вым применением светодиодных светофоров. Наши ученые и инженеры в НИИ «Сапфир» пыта лись повторить достижение японцев и изготовитьструк туры на основе нитридов для голубых и зеленых свето диодов на старой эпитаксиальной установке, которую пришлось модернизировать, чтобы достичь более высо ких 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 тех нология — 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 выращивае мых слоев измеряются и контролируются в пределах от десятков ангстрем до нескольких микрон. Разные слои необходимо легировать примесями, донорами или акцеп торами, чтобы создать p-n-переход с большой концентра цией электронов в n-области и дырок — в р-области.

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 заканчивая различными 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 Semiconductors компании 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, специализирующи еся 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, Osram OptoSemiconductors, GEL Core, Vossloh-Schwabe (www.vossloh-schwabe.com, www.vs-optoelectronic.com), Color Kinetics (www.colorkinetics.com), TridonicAtco (www.tridonic.com) и др. В этой статье приводятся модельные ряды светодиодных модулей компаний Osram Opto Semiconductors,Vossloh-Schwabe и LumiLeds Lighting, представленные на российском рынке.

Алексей Рябов

www.energoresurs-spb.ru

LED лампа, что это такое?

Светодиоды, или, в английском варианте LED — light emitting diode — полупроводниковый прибор, излучающий свет при пропускании через него электрического тока. Работа основана на физическом явлении возникновения светового излучения при прохождении электрического тока через p-n-переход. Цвет свечения cветодиода зависит от типа использованных полупроводниковых материалов, образующих p-n-переход.

На основе светодиодов...)))))

Light emmiting diod - светодиод

диод ...пропускает електричество только в одну сторону,... то есть если поменять проводов плюс и минус на батарейке, то например моторчик в другую сторону не будет крутиться. ....а тут он ещё и светиться

Это просто "букет" из множества светодиодов. Они используют оригинальный принцип - свет получается не через нагревание металлического волоска, и не через испарение металла при низком давлении, а через т. н. "электронную эмиссию". Ток протекает через полупроводниковый переход и электроны "выбивают" из его атомов световые кванты. Это очень экономичный способ излучения, т. к. не требует нагревания материала. Кроме того, такой способ очень долговечен - светодиод может работать десятки лет круглосуточно. Также, этот способ плох тем, что очень трудно добиться большого количества света, поэтому светодиодные лампы обычно состоят из множества (десятков) отдельных светодиодов. Еще один минус - светодиод излучает монохромный свет, т. е. не комфортную для жизни смесь разных цветов, а только один цвет. Отчасти это преодолевается путем нанесения на светодиод люминофора - тогда излучаемые светодиодом фотоны возбуждают люминофор, а уж он, в свою очередь, переизлучает собсвтенные фотоны. Такие светодиоды по спектру света соответствуют обычным люминесцентным лампам. Это не столь комфортно и уютно, как лампа накаливания, но все же для освещения пригодно. Но перед лампой накаливания светодиоды имеют то преимущество, что гораздо более долговечны и очень прочны механически - их не разобьешь, и не раздавишь. Кроме того, привычный для глаз белый свет можно получать не только с помощью переизлучающего люминофорного покрытия, но и путем смешивания цветных светодиодов. В этом случае не только не требуется люминофор, но и появляется возможность как угодно гибко и тонко управлять не только яркостью, но и спектральным составом света, что люминецентным лампам недоступно категорически. Проще говоря, светодиодный светильник можно заставить светить ЛЮБЫМ цветом, с любым количеством оттенков. Это и для декоративных целей выгодно, и просто для уютного освещения тоже. Вот только светодиодные лампы стоят намного дороже своих конкурентов, но это положение временное.

это наиболее перспективный на сегодняшний день источник освещения.

Вот на этом сайте <a rel="nofollow" href="http://leds-tech.ru/" target="_blank">http://leds-tech.ru/</a> вы найдёте ответ на любой свой вопрос связанный с светодиодным освящением. На нём полностью описано что такое светодиодные лампы, светильники, прожекторы и тд. Очень хороший сайт советую просмотреть его.

LED лампа это те же <a rel="nofollow" href="http://effenergy.ru" target="_blank" >светодиодные лампочки</a> они светят довольно ярко но в тоже время мягким светом к тому же еще и энергопотребление низкое, но они конечно подороже будут стоить чем обычные лампы галогеновые или накаливания

<a rel="nofollow" href="http://www.svetorezerv.ru/products/light/led-lamp/svetordiodnye-lampy-e27/kupit-svetodiodnaya-lampa-lms-008" target="_blank" >Модель ЛМС-008</a> применяется для уличного освещения и освещения больших производственных площадей. Светодиодная лампа работает в сетях переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Замена лампочек на светодиоды позволит Вам сократить расходы на электричество. Несомненное преимущество светодиодных ламп, которые имеют цоколь Е27, заключается в их универсальности наряду с изрядной экономичностью. Благодаря цоколю Е27 их можно применять во множестве современных осветительных приборов. Срок эксплуатации впечатляет- около 50 тысяч часов роботы. Лампы имеют свои индивидуальные черты, позволяющие пользователю подобрать лампу под конкретный прибор. Светодиодные лампы ЛМС-008 кроме цоколя е27 могут иметь цоколь стандарта Е14. Оба варианта ламп вполне уже заменяют обычные галогенные лампы мощностью 25 W и 60 W и напряжением питания 220 В, традиционно используемые в хозяйстве. Расход электроэнергии для данных ламп варьируется от 1 до 10 W. LED-лампы подходят для использования в офисах, а также в домашних условиях: в ванной комнате, коридоре, прихожей. Новые возможности открываются со светодиодными лампами и в дизайнерских работах по украшению интерьера, для подсветки зеркал, полок в кухонных шкафах.

LED лампы недорогие, с гарантией от производителя. <a rel="nofollow" href="http://dva220.com.ua/svetotehnika/led-osvishchenie/led-lampy/obshchego-naznacheniya/evrosvet-1/" target="_blank">http://dva220.com.ua/svetotehnika/led-osvishchenie/led-lampy/obshchego-naznacheniya/evrosvet-1/</a> Доступная цена, отличная экономия энергии!

Одним из главных плюсов светодиодной лампы является экономия энергии. В среднем LED технология позволяет экономить в 10 раз, по сравнению с лампой накаливания и в 2 раза по сравнению с люминесцентным освещением. <a rel="nofollow" href="http://prosvet1.com/g7317144-svetodiodnye-lampy" target="_blank">http://prosvet1.com/g7317144-svetodiodnye-lampy</a>

На самом деле - это отличная вещь, которая светит ярко, не напрягая глаза и помогает экономить на электроэнергии. Главным отличием светодиодных светильников от традиционных является то, что в первых применяется совершенно иной принцип генерации света и используются абсолютно иные материалы. Важно просто найти нормального качества.

Да где ж найти "нормального качества"? Везде только китай и продается. Хотя и он, конечно, бывает разный.

Доброго времени. Led лампы это новая современная разработка. Светодиодная лампа работает в сетях переменного тока. Лампа на самом деле очень мощная и светит достаточно ярко. У моего приятеля одного имеется бизнес свой небольшой, а точнее производство. И он себе закупил такие светодиодные лампочки. Я был у него был не раз в помещениях и там правда свет очень хороший, мне понравилось. И самое главное глаза вообще не напрягаются от освещения. Он говорил, что вроде бы не особо много заплатил за данные лампы. <a rel="nofollow" href="http://www.svetorezerv.ru/products/light/led-lamp/svetordiodnye-lampy-e14/led-lampy-lms-010-ceny" target="_blank">http://www.svetorezerv.ru/products/light/led-lamp/svetordiodnye-lampy-e14/led-lampy-lms-010-ceny</a>

могу порекомендовать объективную статью на заданную тему <a rel="nofollow" href="http://eglo.ua/ulichnyj-svet/lampochky/poluprovodnikovye" target="_blank">http://eglo.ua/ulichnyj-svet/lampochky/poluprovodnikovye</a> , после которой однозначно определилася с выбором

в диодных лампах надо обращать внимание на драйвер который в них установлен. если драйвер на основе конденсатора диодного моста и одного электролитического конденсатора то будет сильное мерцание лампы и такие можно ставить только не в жилом помещении. драйвер должен быть на основе трансформатора и желательно побольше ёмкостью конденсаторов на входе и выходе для лучшей фильтрации.

uniel tld 502 та же.. надёжно и экономично.. <img src="//otvet.imgsmail.ru/download/229467191_0da4ced93d55877f1b924999469c5715_800.jpg" data-lsrc="//otvet.imgsmail.ru/download/229467191_0da4ced93d55877f1b924999469c5715_120x120.jpg" data-big="1">

<a rel="nofollow" href="http://revoluciasweta.ru/" target="_blank">http://revoluciasweta.ru/</a>

люди а для led лампа нужна для маникюра, что она даёт

touch.otvet.mail.ru

Светодиод. Что такое LED? Что такое лед светильники

Что такое LED?

Светодиод. Что такое LED? - светодиоды, мощные светодиоды, led

Как сделать встраиваемые светильники потолочные led своими руками: фото- и видео- инструкция

Характеристики LED светильников

Достоинства такого освещения

Недостатки

Особенности этих осветительных приборов

Виды светильников

С высокой степенью защиты

ЖКХ

Промышленные

Офисные

Бытовые

Светодиодные ленты

Что такое LED?

470 525 590 630 (nm)

470 525 590 630 (nm)

410 470 525 590 630 (nm)

410 470 525 590 630 (nm)

LED лампа, что это такое?