Види світлодіодних ламп

Світлодіодні лампи - найсучасніші джерела світла. В основі їх роботи лежить принцип електролюмінесценції. При пропусканні електричного струму через кордон, що сполучає два напівпровідника різного типу провідності (так званий p-n перехід) виділяється енергія у вигляді електромагнітного випромінювання видимого спектру, тобто світло. Це явище було відкрито британським вченим Р. Раундом на початку 20 століття і довгий час не мало практичного застосування. Для виникнення ефекту електролюмінесценції необхідне виконання багатьох умов, таких як оптимально підібрана ширина забороненої зони в області контакту, якість і чистота (тобто відсутність дефектів) кристалів для досягнення достатнього питомої кількості рекомбінацій дірка-електрон. Для цього самі напівпровідники повинні бути підібрані так, щоб випромінювання на виході припадало саме на частину видимого спектру. Тобто простими словами – при проходженні струму через кожен діод буде виділятися електромагнітне випромінювання, інше питання-як домогтися, щоб воно було мабуть людському оку. Детальний опис теорії електролюмінесценції і механізму роботи світло випромінюючого діода виходить за рамки нашої статті, детальну інформацію без праці можна знайти в інтернеті.

Практичне застосування світлодіодів почалося лише в 60 - 70 роки 20 століття. Перші світлодіоди випромінювали світло дуже низької інтенсивності в червоній частині спектра. Спочатку вони використовувалися в різних індикаторах і коштували дуже дорого. Лише з середини 1990-х років після винаходу яскравих синіх світлодіодів в лабораторії компанії "Nichia" почалася без перебільшення нова ера в розвитку промислового та побутового освітлення. Для необхідного розподілу світлового потоку в конструкцію світлодіода входить лінза. Шляхом нанесення на лінзу жовтого люмінофора можна отримати на виході білий світ з різною колірною температурою. В даний час цей метод використовується в переважній кількості світлодіодних ламп.

Як виходить білий світ?

При проходженні струму через синій світлодіод відбувається рекомбінація електронів і дірок в області p-n переходу. Енергія перетворюється в електромагнітне випромінювання з частотою 400 – 500 нм. Далі синій світло проходить через шар люмінофора, який нанесений на лінзу. У результаті на виході виходить білий світ. Його відтінок безпосередньо залежить від товщини люмінофора.

Інший спосіб - це RGB. У цьому випадку на одній платі розміщуються три різних світлодіода, які дають червоний (Red), зелений(Green) і синій (Blue) світло. При змішуванні їх спеціальної лінзою також можливе отримання білого світла. Однак при використанні даного методу погіршуються як індекс передачі кольору(CRI), так і енергоефективність.

Таким чином, поєднуючи в одному корпусі напівпровідниковий джерело випромінювання світла, оптичну систему, радіатор для відведення надлишків тепла і блок живлення (драйвер), ми отримуємо цілий клас приладів під загальною назвою - світлодіодна лампа. За якими параметрами ж відрізняти одну світлодіодну лампу від іншої ? На даний момент немає єдиної системи класифікації світлодіодів та світлодіодних ламп. Розглянемо кілька варіантів.

Способи класифікації:

1. По області застосування

2. За типом використовуваного світлодіода

3. По виду цоколя

Розповімо про кожній з них детальніше.

1. Область застосування

• Вуличні – використовуються в підсвічуванню будинків, громадських басейнів і парків, доріг, автострад, пішохідних переходів і т. д. Основні особливості такого виду світлодіодних ламп це високий ступінь захисту (IP rating), «антивандальне» виконання. Крім того, широко застосовуються дизайнерські рішення з використанням «розумних» програмованих RGB ламп.

• Світлодіодні лампи для дому та офісу – цей вид служить для повної заміни раніше застосовуваних ламп розжарювання, галогенні і люмінесцентні. Обладнуються цоколем таким же, що і попередники, часто мають схожі розміри і зовнішній вигляд.

• Прожектори – виділяються в окремий клас з наступної причини. До недавнього часу в прожекторах використовувалися переважно лінійні кварцові лампи. З-за їх технічних характеристик і параметрів, спектрального розподілу і особливої фотометрії часто не представляється можливим їх пряма заміна на світлодіодні аналоги. Тому виникає велика кількість прожекторів спеціально розроблених для використання в них світлодіодних джерел світла.

• Промислові - застосовуються в складських приміщеннях, на виробництвах, заводах. Їх основна особливість – велика потужність, високий світловий потік і хороша ступінь захисту (IP rating).

• Світлодіодні лампи, призначені для вирощування рослин (так звані Grow light) - це особливий напрямок. Вони використовуються в теплицях і їх основна відмінність - спеціально підібраний спектр випромінювання для кращого росту рослин, який включає в себе ультрафіолетову компоненту. Крім того, зазвичай передбачена можливість програмування.

• Автомобільні лампи – цілий клас ламп, що застосовуються як у висвітленні салону, стоп-сигнали, автомобільний тюнінг, так і з недавнього часу для ближнього і дальнього світла.

2. Тип світлодіода

Існують два надзвичайно поширених типу світлодіодів: DIP, а також Superflux (Spider). Вони широко застосовуються в дисплеях, індикаторної підсвічуванню, різних електронних приладах. Однак їх світловий потік занадто малий і не дозволяє широко використовувати їх в освітлювальних цілях. Тому звернемося до тих світлодіодам, що придатні для освітлення.

• SMD(Surface Mounted Device) - світлодіоди. В даний час найпоширеніший тип, застосовуваний в освітленні. На відміну від DIP і Superflux світлодіодів, вони монтуються прямо на поверхню плати, що відображено в їх назві. Прийнято позначення SMD****, де **** - чотири цифри, що позначають розміри світлодіода в міліметрах. Існує величезна кількість різноманітних моделей з різними параметрами споживаного струму і значеннями світлового потоку. Приміром, SMD3528 має розміри 35мм. на 28 мм, споживає струм 20 мА, його світловий потік зазвичай складає 6-7 люменів (залежно від виробника). Або SMD5050 – там показники відповідно 60мА і 18-20люменов. В цілому світлодіоди даного типу заслужено здобули загальне визнання. Завдяки конструктивним особливостям забезпечується прийнятний тепловідвід, що збільшує термін служби. Який саме світлодіод SMD використовувати в освітлювальному приладі – залежить від конкретної ситуації. Ця тема дуже обширна для обговорення її в рамках даної статті.

• Потужні і надпотужні світлодіоди. Сюди можна включити світлодіоди типу 5630, 5730, розраховані на струм до 350мА, а також світлодіоди в корпусі емітер з струмом споживання до 1А і потужністю 1-3Ватт. Зустрічаються і більш потужні екземпляри (до 10 Ват). Ці світлодіоди спеціально розроблялися для освітлення, потребують підвищеної уваги до охолодження і часто сконструйовані так, що не вимагають спеціальних лінз.

• COB (Chip on Board) – світлодіоди. У цій самій сучасній технології випромінює чіп монтується безпосередньо в плату. Це призводить до підвищення надійності всього пристрою, поліпшення тепловідводу. Використання однієї загальної оптичної системи збільшує рівномірність світлового потоку.

3. Вид цоколя

Світлодіодні лампи – самі «молоді» з усіх відомих джерел освітлення. До їх активного впровадження в наше повсякденне життя в основному використовувалися лампи розжарювання, галогенні, люмінесцентні, газорозрядні та деякі інші. Кожен тип ламп переважно використовує «свої» патрони зі «своїми» цоколями. Творці світлодіодних ламп спочатку пішли по іншому шляху. На даний момент існують LED лампи з практично всіма відомими цоколями. Більше того, часто вони повністю повторюють форму і розміри попередника. Наявність вбудованого драйвера дозволяє підключати їх до мережі 220в. (AC), або до 12 ст.(DC).Цей вид класифікації надзвичайно зручний і використовується багатьма виробниками і продавцями світлодіодної продукції. Докладніше про види цоколів світлодіодних ламп можна прочитати в статті на нашому сайті.

На закінчення хочеться відзначити, що світлодіодні технології розвиваються бурхливими темпами. Це обіцяє нам незабаром нові області застосування. Ймовірно, з'явиться і загальновизнана єдина система класифікації світлодіодних ламп.