Что такое светодиодный свет: от принципа работы до преимуществ и применения

Сегодня на рынке осветительных приборов очень много именно светодиодных светильников. Эти устройства нового поколения очень популярны и используются для домашнего и городского освещения, а также в качестве подсветки матриц технических устройств. По размерам, техническим характеристикам и функционалу светодиоды очень разнообразны, выбирают их из-за хорошей энергоэффективности и широкой области применения. Но что такое светодиод?

Светодиод - это прибор-полупроводник, особенностью которого является преобразование электрического тока в световое видимое излучение. Внутри конструкции установлены 2 полупроводника, и каждый легирован разными примесями. В одном содержатся свободные электроны, во втором - отверстия.

Изначально светодиоды использовались только как индикаторы на аппаратуре и оборудовании. При этом светоизлучающие диоды обладали небольшой яркостью и свечение можно было увидеть лишь в темноте. Такие изделия отличались выводной конструкцией.

Устройство светодиода

В результате многолетние разработки специалистов принесли хорошие результаты - это SMD-диоды и многокристальные COB-диоды.

Типы светодиодов

Все светодиоды подразделяются на группы, и, исходя из параметров, можно выбрать прибор для определенного случая и цели, зная, какие бывают светодиоды:

• индикаторные - маленькие диоды с небольшой мощностью, умеренной яркостью.
• осветительные - бывают разной мощности, до нескольких десятков Ватт, благодаря чему обеспечивается яркость и свечение высокой интенсивности.

Существует три основных типа светодиодов, которые различаются между собой по форме и функциональности:

Выводные светодиоды

Такие диоды оснащены специальными «ножками», предназначенными для монтажа в отверстия печатной платы. Используются для подсветки и индикации, но есть отдельные модификации, применяемые для установки в бытовые фонари, переносные светильники, «лазерные» указки.

SMD-светодиоды

Используются очень широко, являются основой лампочек общего свечения, систем аварийного освещения и индикаторных панелей. Особенно популярны светодиодные ленты на SMD-диодах, которые выпускаются в виде линеек и модулей, с применением планарных светодиодов. Устанавливаются на плату с использованием поверхностного монтажа.

В основе диода установлен светодиодный чип (кристалл), который установлен в корпусе квадратной или прямоугольной формы. Выращивание кристаллов осуществляется с помощью технологии, которая использует металлоорганическую эпитаксию. На поверхность готового чипа наносится оптическое покрытие, в основном, это люминофор.

SMD-светодиоды различаются по особенностям исполнения. Если говорить об однокристальных светодиодах, они состоят только из одного монохромного кристалла и различаются по степени мощности/яркости. Модели малой мощности потребляют ток до 20 мА, выдавая световой поток величиной 5-50mCd и 100-2000mCd, в зависимости от модификации. Кристалл закрывается линзой сферической или плоской формы.

Многокристальные светодиоды могут содержать различное количество кристаллов, что дает возможность обеспечить необходимую яркость и цветовую палитру свечения.

• мультицветные - оснащены трехкристальной структурой, которая состоит из чипов, светящихся такими цветами, как зеленый, красный, синий. Это базовые цвета, они смешиваются, что позволяет создавать сотни оттенков. Потоки света от 3 кристаллов соединяются в один пучок света с помощью оптической линзы либо без нее, за счет пространственного сложения.

Типоразмеры SMD-светодиодов кодируются четырехзначными числами, обозначение которых - это их линейные размеры.

• SMD3528 - модель малой мощности с низкой энергоэффективностью. Это решение экономично по стоимости и подходит для неярких светодиодных лент.
• SMD5050 - чип, состоящий из 3 кристаллов 3528 с зеленым, красным, синим свечением, суммарная яркость увеличена в 3 раза.
• SMD2835 - однокристальный чип с небольшим энергопотреблением, при этом мощность достаточно высокая. Увеличение площади контактов позволяет улучшить отвод тепла. Слой люминофорного покрытия увеличивает интенсивность светового потока.
• SMD5630 - разновидность мощного светоизлучающего прибора с высокой степенью яркости. Оснащен четырьмя выводами.
• SMD5730 - почти полный аналог SMD5630.
• SMD3014 - мощный источник светодиодного излучения, величина светового пучка составляет 9-11 люменов.

Выпускаются на базе чипов, с различным количеством кристаллов. Есть SMD-светодиоды с типоразмером типоразмера 3030, 7020, 8520, они используются редко.

SMD-светодиоды размеры

Маркировка SMD-светодиодов важна и предоставляет пользователю информацию об изделии. Для определения светодиода по внешнему виду необходимо измерить размеры диода, используя обычную линейку. На SMD-корпусах есть угловой срез, он указывает на катодный вывод. Еще один указатель полярности - пиктограммы. Они бывают в виде треугольника, букв Т и П.

Расположение выводов SMD-светодиодов

SMD-светодиоды просты в ремонте и замене, стоят недорого и надежны в эксплуатации, обладают высокой светоотдачей.

COB-светодиоды

На общей подложке COB-матрицы размещено большое количество светодиодных элементов. Такая компактная матрица излучает световой поток хорошей однородности и интенсивности. Подложка выполняется из керамики или алюминия, заливается герметично люминофором. COB-диоды соединяются последовательно в кластеры.

Технология COB отличается тем, что на теплоотводящей площадке расположены несколько светодиодных чипов, которые покрыты общим слоем люминофора.

COB светодиод что это

Параметры светодиодов

Выбирая светодиоды, необходимо обращать внимание на параметры светоизлучающих диодов, установленных в нем. У однокристальных светодиодов средняя величина рабочего тока, она варьируется в пределах 200 mA. В чипах многокристальных эта величина более высокая.

Если ток, выдаваемый драйвером (блоком питания), нестабилен, это приводит к негативному воздействию на интенсивность свечения и срок службы светодиодов. Питание светодиодов - это специальные драйверы, которые обеспечивают стабильность тока. Напряжение для каждой модели различается.

Такой параметр, как мощность, необходим для расчета нагрузки и подбора блока электропитания. Световой поток формируется светодиодами, угол рассеивания составляет 100-120 градусов. Комфортность зрительного восприятия искусственного светодиодного освещения зависит от цветовой температуры.

Преимущества и недостатки светодиодов

У светодиодов имеются как преимущества, так и недостатки.

Светодиодные лампы становятся всё более популярными в современном освещении, и их энергосберегающие свойства многие потребители смогли оценить уже на практике:

• Низкое энергопотребление: это позволяет значительно снизить затраты на электроэнергию, особенно в долгосрочной перспективе.
• Длительный срок эксплуатации: в среднем, они могут работать от 20000 до 100000 часов, что в несколько раз превышает аналогичный показатель у других источников освещения.
• Высокая прочность: при падении с малой высоты они не повредятся, в отличии от ламп накаливания.
• Низкий нагрев и пожаробезопасность: при работе светодиоды выделяют небольшое количество тепла и нагреваются гораздо меньше, чем другие типы ламп.
• Широкий ассортимент форм и размеров: это позволяет подобрать подходящую лампу для любого светильника.
• Экологическая безопасность: такие лампы изготавливаются без добавления токсичных веществ, не содержат ртути и УФ-лучей, не производят ИК-излучения, и не требуют особых мест для утилизации.
• У некоторых моделей есть возможность диммирования - регулирования яркости лампы и управления интенсивностью освещения.

Несмотря на множество плюсов, у светодиодов есть минусы:

• Стоимость. Они дороже обычных ламп с нитью накаливания.
• Мерцание. Это касается дешёвых моделей. Они могут вызывать дискомфорт.
• Температура свечения. Не все светодиоды обеспечивают тёплый свет. Для некоторых холодный световой поток слишком яркий и непривычный.
• В условиях минусовой температуры некоторые модели могут работать неэффективно.

Как выбрать светодиодную лампу

Выбирать светодиодные лампы следует, исходя из технических характеристик, которые указываются на упаковке.

Цоколь - это деталь лампы, которая крепится к светильнику или драйверу, тем самым обеспечивая подводку к лампе электричества.

• Это самый распространённый вид цоколя. Его удобство заключается в быстрой установке: лампа вкручивается в патрон.
• Устроен аналогично стандартному варианту, но имеет меньший диаметр. В быту такие лампы часто называют «миньоны».
• В штырьковом цоколе лампа соединяется с патроном и вставляется специальными штырьками в предназначенные для них разъёмные отверстия.
• Разновидность модификации G4, разработанная под светодиодные лампы с мощностью 220В.
• Лампы с поворотно-штырьковым цоколем имеют типоразмер MR16, вставляются в патрон и проворачиваются до упора в специальном замке. Благодаря своей надёжной фиксации, они используются там, где при вибрации или внешних воздействиях другие лампы могут выпасть.

Обратите внимание! При совпадении одной из букв в названии, лампочки не взаимозаменяются.

Мощность - это ключевой параметр, среди различных характеристик светодиодной лампы, и измеряется в Ваттах (Вт). От неё зависит, сколько электроэнергии потребляет лампа, и насколько она экономична.

Обратите внимание, что это усреднённые значения, и в зависимости от конструктивных особенностей конкретного изделия могут отличаться. В отличие от ламп накаливания, светодиодные лампы следует выбирать не по мощности, а по световому потоку.

Световой поток измеряется в Люменах (Лм). Именно от него зависит насколько светло будет в помещении. К примеру, матовая колба значительно снижает яркость свечения, примерно, на 25%, при этом, около одного Ватта расходуется на нагрев патрона, а это значит, что светодиодная лампа с матовой колбой, рассчитанная на 10Вт, по факту будет давать только 7 полезных Вт.

Цветовая температура определяет цвет лампы и измеряется в Кельвинах (К). На неё следует обращать внимание, если при выборе важно подобрать светодиодную лампу одного цвета для светильника. Чем выше цветовая температура, тем цвет холоднее.

• 2400-3400К - цвет от желтоватого до тёплого белого оттенка, который чаще всего используется для основного освещения и дополнительной подсветки в жилых помещениях: спальни, кухни, детской комнаты или кабинете.
• 3400-5000К - нейтральный белый цвет, приближенный к солнечному дневному свету. Не искажает цветовое восприятие предметов и не утомляет глаза, способствует улучшению видимости и повышению работоспособности. Подходит как для жилых помещений, так и для коммерческих, например, спальни, детской, офиса и др.
• Свыше 5000К - холодный белый цвет. Способствует чёткой видимости и фокусировке взгляда на необходимых предметах. Подходит для организации рабочего пространства, при чтении или работы с мелкими деталями. Широко применяется в коммерческих помещениях, например, парикмахерских, косметологиях или медицинских учреждениях.

Для того, чтобы точно подобрать светодиодную лампу к определённому светильнику, следует обращать внимание на форму колбы. Также, как и у цоколей, различные формы ламп имеют устоявшееся название и буквенно-цифровое обозначение, в котором латинские буквы означают тип колбы, а цифры - её размер. Наиболее распространённый вариант, который в быту называют «грушей», за счёт своей грушеобразной формы. Число возле буквы А означает диаметр лампы в миллиметрах, например, А60.

Обратите внимание! Угол рассеивания (свечения) - это угол, под которым световой поток расходится от источника света. Значение угла указывают на упаковке лампы. Угол рассеивания измеряется в градусах и может варьироваться от 15 до 360°. Так, например, выпуклые колбы лучше рассеивают световой поток и используются для общего освещения, а именно - грушеобразные и шарообразные изделия.

Помимо стандартных моделей, существует гораздо больше разновидностей светодиодных ламп. Благодаря наличию специального газа внутри колбы, они не нагреваются, что делает их использование более безопасным.

Для изменения интенсивности освещения используется диммер. Диммер может быть кнопочным - с управлением при помощи нажатия клавиш, механическим, поворотным - с регулировкой уровня освещения при помощи вращения элемента управления или дистанционным, управляющим яркостью освещения с помощью пульта или приложения на смартфоне.

Разнообразие форм, размеров и характеристик светодиодных ламп позволяет подобрать оптимальное решение для любого помещения и задачи.

Применение светодиодов

Светодиоды встречаются буквально везде. Освещают квартиры, дворы, дороги, офисы. Давно стали частью жизни. Почему так популярны? Да все просто: экономят деньги, не перегорают, светят ярче и дольше. Устанавливать можно на кухню, в спальню, в сад.

• Светодиодные лампы активно используются в домашних условиях. Для дома выбирают LED лампы с тёплым или нейтральным светом. Устанавливают их в стандартные светильники, люстры, бра.
• На производствах и в торговых центрах светодиоды просто незаменимы. Светодиоды в промышленных помещениях должны быть мощными и устойчивыми к внешним факторам.
• Светодиодные лампы отлично справляются с освещением улиц, парков, автодорог. Уличные лампы выбираются с холодным светом.
• Некоторые светодиодные лампы используют в особых условиях.

Современные светодиоды можно адаптировать под любые задачи.

Освещение квартиры светодиодными лампами

Светодиод - это будущее освещения. За несколько десятилетий прошёл путь от небольших индикаторов до мощных источников света. Сочетает эффективность, долговечность, экологичность и разнообразие. Постепенно вытесняет традиционные источники света.

Как выбрать светодиодную лампу для дома

В таблице ниже приведено сравнение светового потока для различных типов ламп:

Световой поток	Светодиодная лампа	Энергосберегающая лампа	Лампа накаливания
50 лм	1 Вт	4 Вт	20 Вт
100 лм	2 Вт	5 Вт	25 Вт
100-200 лм	2,5-3 Вт	6-7 Вт	30-35 Вт
300 лм	4 Вт	8-9 Вт	40 Вт
400 лм	5 Вт	10 Вт	50 Вт

Сравнение показывает, что светодиоды превосходят традиционные лампы. Причём по многим характеристикам. Это не только экономия денег. Это меньше забот о замене. Кроме того, они безопасны.