Светодиодные лампы и светильники: виды, характеристики, применение rayvshalashe.ru

Светодиодные лампы и светильники: виды, характеристики, применение

Виды светодиодных ламп освещения и их характеристики

Экономить электроэнергию становится не просто модно, но и выгодно. С появлением разных видов светодиодных ламп стало возможным значительно сократить расходы на электричество как быту, так и на производстве. При этом их свет по качеству превосходит свет обычных ламп накаливания, а ресурс работы в несколько раз больше, чем у популярных недавно галогенных энергосберегающих лампочек.

Параметры для классификации

Единой общепринятой классификации видов светодиодных ламп и их характеристик пока что еще нет. Разные производители вводят свою маркировку и номенклатуру изделий. Но можно примерно классифицировать по таким параметрам:

  • сфера применения;
  • конструкция и световой поток;
  • тип применяемых светодиодов;
  • вид цоколя.

По сфере применения

Эта классификация наиболее понятная и простая. В зависимости от того, где будут применяться те или иные виды диодных ламп, зависят их параметры работы и размеры.

Источники света для офиса и дома на основе светодиодов предназначены для замены традиционных энергоемких ламп накаливания. Их размеры и форма практически идентичны тем, которые есть у ламп с нитью накала.

Уличные светодиодные источники света используются для подсветки сооружений, парков, дорог. Во многих городах уличные фонари заменяют на светодиодные светильники. Особенность таких ламп в их надежной защите от воздействия влаги и пыли.

Прожекторы как класс ранее не существовали — очень дорого обходились комплектующие для производителя. Отдельные прожекторы конструировались на основе мощных светодиодов и были всего лишь опытными и выставочными экземплярами. С улучшением технологии производства и снижением стоимости светодиодов стало возможно производить мощные и относительно недорогие ЛЕД прожекторы.

Автомобильные источники света включают в себя довольно много разновидностей светодиодных ламп — для подсветки салона, для индикации световых сигналов (габаритов, стопов, поворотов), для подсветки номера, для фар. Их форма и размеры такие же, как и у обычных автоламп. Автомобилисты предпочитают обычным лампам различные виды диодных лампочек по нескольким причинам:

  • более длительный срок службы;
  • экономичность, что важно при выключенном двигателе — не разряжается аккумулятор;
  • большая яркость;
  • безопасность — отсутствуют при разбитии осколки стекла, так как колба таких ламп изготавливается из прозрачного пластика.

Источники света на светодиодах для растений обладают особым свойством — они излучают много ультрафиолета. Для роста и жизни растений в тепличных условиях это важное свойство.

Промышленные светильники, как и уличные, оснащаются повышенной защитой от загрязнения. И их световая мощность на порядок выше бытовых, чтобы осветить значительные по размерам промышленные здания.

По конструкции и световому потоку

Существует всего три вида. Первый предназначен для общего использования. Он дает рассеянный световой поток и предназначен для освещения помещений и офисов. По своей форме такие лампочки напоминают груши (как у лампочек накаливания), «кукурузины» или свечи.

Второй тип — для получения акцентированного светового потока. Его применяют для подсветки витрин, различных небольших площадок и т. п. По конструкции напоминают светильники типа «спот» или миниатюрные прожекторы. Светильники линейного вида относятся к третьему типу. Они задуманы как замена люминесцентных источников света. По форме полностью с ними одинаковые.

По разновидности светодиодов

Первые лампочки этого типа производились с использованием индикаторных светодиодов. Сейчас их найти уже трудно, но возможно. Они воспринимаются больше как раритет для коллекций, нежели светотехническое оборудование для каждодневного использования. Их безопасность и качество излучаемого света намного ниже современных образцов.

Лампы на основе диодов SMD типа наиболее распространены. Малый нагрев и небольшие габариты делают возможным их применение в широких областях деятельности человека.

Более мощные лампы сконструированы на диодах мощностью 1, 2 или 5 Вт. Но у них большой недостаток — это сильный нагрев при работе. Организовать эффективный отвод тепла в небольшом корпусе нет возможности. Поэтому у них сравнительно большие корпусы, что делает их применение ограниченным.

Более современная технология основана на применении СОВ диодов. Они интегрируются напрямую в плату, а это повышает надежность и увеличивает отвод тепла. Световой поток более равномерный. Сами диоды можно изготовить любой формы.

Специалисты прогнозируют в будущем широкое использование ламп на основе филаментных диодов. Их технология производства еще находится на стадии развития. Опытные экземпляры имеют световую мощность с одним филаментом до 1,3 Вт, а световой поток равномерно распространяется во всех направлениях.

По виду цоколя

Существующие типы светодиодных ламп освещения по конструкции цоколя делятся на 3 основных класса. А именно:

  • резьбовой цоколь «Эдисона» (маркировка E);
  • штыревой цоколь (маркировка G);
  • контакты люминесцентных ламп (обозначается буквой T).

Наиболее распространен цоколь типа E. Цифры после буквы соответствуют его диаметру. У типа G цифра после буквы информирует о количестве контактов. Этот тип мало распространен, так как такие лампы нельзя подключать к сети 220 V напрямую без блока питания. Светодиодные аналоги люминесцентных ламп в своей маркировке цоколя также имеют цифру. Она обозначает расстояние между контактами в восьмых частях дюйма. Например: Т5 — это 5/8 дюйма, Т8 — 8/8 дюйма и т. д.

Несколько важных замечаний

При покупке LED лампы в интернет-магазине следует обратить особое внимание на размер колбы. На фотографиях лампочки кажутся одинаковыми по размеру с традиционными. Но часто их размер намного больше и они или не помещаются в плафон, или не эстетично торчат из него.

При замене галогенных ламп на светодиодные следует помнить, что блок питания от первых не подходит для подключения вторых. LED светильникам требуется свой источник питания.

Регулятор яркости (диммер) от ламп накаливания и галогенок также не подходит для светодиодных образцов. Есть некоторые виды LED лампочек, яркость которых можно регулировать. Но и диммер у них совсем с другими характеристиками.

Краткая историческая справка

Явление испускания электромагнитного излучения при прохождении тока через p-n переход было открыто еще в начале прошлого века британцем Раундом. Оно многие годы не имело применения на практике: сила излучения и его спектр не подходили для использования в быту из-за низкого качества самих полупроводников, образующих p-n переход.

В середине шестидесятых годов прошлого столетия появились первые индикаторные светодиоды красного цвета. Они и стали прародителями современных светодиодных ламп. Примерно через 30 лет сотрудниками компании Nichia были изобретены сверхяркие светодиоды. На них крепится специальная линза с люминофорным слоем, который отвечает за цветовую температуру получаемого светового потока.

Современные светодиодные лампы всех типов содержат четыре основных элемента, помещенных в общий корпус: непосредственно светодиод, оптическую систему, блок питания и радиатор для отвода излишней тепловой энергии.

Важные технические характеристики и параметры светодиодных ламп

Снижение розничных цен на светодиодные лампы привело к резкому росту их продаж. Однако ситуация с выбором качественного товара для многих по-прежнему остаётся тупиковой. Если купить лампочку накаливания было просто, с появлением КЛЛ задача не значительно усложнилась за счет более широкого ассортимента и оттенков излучаемого света. Параметры светодиодных ламп имеют значительно больше пунктов, чем у лампочек предыдущих поколений.

Но не стоит пугаться. Чтобы купить хорошую светодиодную лампу, углублённых познаний товара не понадобится. Достаточно один раз разобраться с основными параметрами, чтобы потом легко ориентироваться среди чисел, указанных на упаковке. Так что же нужно знать покупателю о светодиодных лампах, и на какие технические характеристики обратить внимание перед покупкой?

Основные характеристики

Следуя пословице: «Встречают по одёжке…» достаточно взять в руки коробку с лампочкой, чтобы ознакомиться с её основными техническими характеристиками. Обратить внимание следует не на крупные яркие цифры, а на напечатанное мелким шрифтом описание из 10 и более позиций.

Световой поток

Во времена, когда лампа накаливания была источником света №1, понятие светового потока мало кого интересовало. Яркость свечения определялась номинальной мощностью лампочки. С появлением светодиодов мощность потребления источников света снизилась в разы, а КПД вырос. За счет этого появилась экономия, о которой так часто напоминают рекламные ролики.

Световой поток (Ф, лм или lm) – величина, которая указывает на количество световой энергии, отдаваемой осветительным прибором. Опираясь на значение светового потока можно легко подобрать замену существующей лампочке со спиралью. Для этого можно воспользоваться нижеприведенной таблицей соответствия. Наравне со световым потоком часто можно встретить понятие «световая отдача». Её определяют как отношение светового потока к потребляемой мощности и измеряют в лм/Вт. Данная характеристика более полно отражает эффективность источника излучения. Например, светодиодная лампа нейтрального света мощностью 10 Вт излучает световой поток примерно в 900-950 лм. Значит, её светоотдача будет равна 90-95 лм/Вт. Это примерно в 7,5 раз больше, чем у аналога со спиралью в 75 Вт с таким же световым потоком.

Бывает, что после замены лампы накаливания на светодиодную её яркость оказывается ниже заявленной. Первая причина такого явления – установка дешёвых китайских светодиодов. Вторая – заниженная мощность потребления. Эти обе причины говорят о товаре низкого качества.

Также величина светового потока зависит от цветовой температуры. В случае со светодиодами принято указывать световой поток для нейтрального света (4500°K). Чем выше цветовая температура, тем больше световой поток и наоборот. Разница в светоотдаче между однотипными светодиодными лампами теплого (2700°K) и холодного (5300°K) свечения может достигать 20%.

Мощность потребления светодиодной лампы (P, Вт) – вторая по важности техническая характеристика, которая показывает на то, сколько электроэнергии потребляет светодиодная лампа за 1 час. Суммарное энергопотребление складывается из мощности светодиодов и мощности драйвера. Наиболее востребованы в наше время led осветительные приборы мощностью 5-13 Вт, что соответствует 40-100 ваттным лампам с нитью накала.

Качественные драйвера импульсного типа потребляют не более 10% энергии от общей мощности.

В качестве рекламы производители часто пользуются понятием «Эквивалентная мощность», которая выражается в надписи на упаковке наподобие 10 Вт=75 Вт. Это означает, что светодиодную лампу в 10 Вт можно вкрутить вместо обычной «груши» в 75 Вт, не потеряв при этом в яркости. Разнице в 7-8 раз можно верить. Но если на коробке красуется надпись вроде 6 Вт=60 Вт, то зачастую это не более чем рекламный трюк, рассчитанный на рядового покупателя. Это не значит, что изделие плохого качества, но реальная светоотдача будет, скорее всего, совпадать с лампой накаливания не в 60, а гораздо меньше.

Напряжение и частота питания

Напряжение питания (U, В) принято указывать на коробке в виде диапазона, в пределах которого производитель гарантирует нормальную работу изделия. Например, параметр 176–264В свидетельствует о том, что лампочка уверенно справится с любыми перепадами сетевого напряжения без существенной потери яркости.

Читать еще:  Входные пластиковые двери: мощные безопасные двери из пластика и металлопластика

Как правило, светодиодная лампа со встроенным токовым драйвером имеет широкий диапазон входных напряжений.

Если источник питания не содержит качественного стабилизатора, то перепады напряжения в сети питания будут сильно сказываться на светоотдаче и влиять на качество освещения. В России наибольшее распространение имеют led-лампы с питанием от сети переменного тока 230В частотой 50/60 Гц и от сети постоянного тока 12В.

Тип цоколя

Размер цоколя необходимо знать для того, чтобы подобрать лампочку в соответствии с существующим патроном в светильнике. Основная масса светодиодных ламп выпускается под резьбовой цоколь Е14 и Е27, которые являются стандартом для настенных, настольных и потолочных светильников советского образца. Не редкость светодиодные лампы с цоколем GU4, GU5.3, которые пришли на смену галогенным лампочкам, установленным в точечных светильниках и китайских люстрах с пультом дистанционного управления.

Цветовая температура

Цветовая температура (TC, °K) указывает на оттенок излучаемого света. Применительно к светодиодным лампам белого свечения всю шкалу условно делят на три части: с тёплым, нейтральным и холодным светом. При выборе следует учесть, что тёплые тона (2700-3500°K) успокаивают и располагают к уюту, а холодные (от 5300°K) бодрят и возбуждают нервную систему. В связи с этим для дома рекомендуется использовать тёплого свечения, а на кухне, в ванной и для работы – нейтрального. Светильники на светодиодах с TC≥5300°K пригодны только для выполнения специфической работы и в качестве аварийного освещения.

Угол рассеивания

По углу рассеивания можно судить о распространении светового потока в пространстве. Данный показатель зависит от конструкции рассеивателя и расположения светодиодов. Нормой для современных ламп широкого применения является значение ≥210°. Для эффективной работы с мелкими деталями лучше купить лампу с углом рассеивания 120° и установить её в настольный светильник.

Возможность диммирования

Возможность диммирования (управление яркостью освещения) светодиодной лампы подразумевает её корректную работу от светорегулятора (диммера). Диммируемые лампы стоят дороже, так как их электронный блок имеет более сложное устройство. Обычная led-лампочка при подключении к регулятору света не станет работать или будет моргать.

Коэффициент пульсации

Коэффициент пульсации (Кп) не всегда приводится в перечне характеристик, несмотря на то, что имеет первостепенное значение и оказывает влияние на здоровье. Необходимость в измерении данного параметра возникла ввиду наличия в лампе электронного блока и высокого отклика светодиодов. Низкокачественные источники питания не способны идеально сгладить пульсации выходного сигнала, в результате чего светодиоды начинают мерцать с некоторой частотой.

Коэффициент пульсации светодиодных ламп с питанием от сети стабильного постоянного тока равен нулю.

Наиболее качественными принято считать светодиодные лампы с Кп ниже 20%. В моделях с драйвером тока коэффициент пульсаций не превышает 1%. Определить данный параметр на практике несложно с помощью осциллографа. Для этого нужно измерить амплитуду переменной составляющей сигнала на светодиодах и разделить её на напряжение, измеренное на выходе блока питания.

По частоте переменного сигнала в нагрузке можно определить тип применённого драйвера.

Диапазон рабочих температур

Следует внимательно отнестись к данной характеристике, если предполагается эксплуатировать светодиодную лампочку в нестандартных условиях: на улице, в производственных цехах. Некоторые модели способны корректно работать только в узком диапазоне температур.

Индекс цветопередачи

С помощью индекса цветопередачи (CRI или Ra) можно оценить, насколько естественным виден цвет предметов, освещённых светодиодной лампой. Хорошим считается Ra≥70.

Степень защиты от влаги и пыли

Этот параметр выражается в виде обозначения IPXX, где ХХ – две цифры, указывающие на степень защиты от твёрдых предметов и воды. Его можно не обнаружить в перечне характеристик, если лампа предназначена исключительно для использования внутри помещений.

Дополнительные параметры

Срок службы изделия

Срок службы – весьма абстрактная характеристика светодиодной лампы. Дело в том, что под сроком службы производитель понимает общее время работы светодиодов, а не лампы. При этом наработка на отказ остальных деталей схемы остаётся под большим сомнением. Кроме того, на время работы влияет качество сборки корпуса и пайки радиоэлементов. К тому же не один производитель, в связи с долгим сроком службы, не проводит полноценных тестов по деградации светодиодов в лампе. Так что заявленные 30 тыс. часов и более – это теоретический показатель, а не реальный параметр.

Несмотря на то что тип колбы для многих не является критичным техническим параметром, во многих моделях его указывают в первой строчке. Обычно тип и маркировка колбы выражается в цифробуквенном коде.

Весом изделия редко кто интересуется в момент покупки, но для некоторых облегчённых светильников он имеет значение.

Сколько производителей – столько и корпусов, отличающихся внешним видом и габаритами. Например, светодиодные лампы мощностью 10 Вт от разных изготовителей могут отличаться в длину и ширину более чем на 1 см. Выбирая новую led лампу для освещения, не стоит забывать о том, что она должна поместиться в уже имеющийся светильник.

Рынок светодиодной продукции продолжает динамично развиваться, вследствие чего характеристики ламп изменяются и совершенствуются. Надеемся, что в ближайшее время применительно к светодиодным лампам будут выработаны стандарты качества, которые упростят покупателю задачу с выбором. Пока же собственные знания – это главная опора при выборе и покупке.

Как устроена светодиодная лампа

С развитием электротехники традиционная лампа накаливания перестает быть единственным вариантом для освещения жилья. На смену ей пришли сначала люминесцентные, а затем и светодиодные (LED) источники света. Светодиодные лампы – энергоэффективные, яркие, безопасные для окружающей среды. Но их устройство заметно сложнее. В статье будет рассмотрено устройство светодиодной лампы, ее плюсы и минусы.

Принцип работы и устройство ламп.

Конструкция LED лампы.

Светодиодный источник света состоит из нескольких элементов, соединенных в одном корпусе. Это цоколь, драйвер, радиатор, светодиод и светорассеивающая колба.

  • Цоколь – элемент, который вкручивается в патрон люстры или другого светильника. Чаще всего для бытового применения выпускают винтовой цоколь типа Е27 и Е14. Он изготовлен из латуни с никелевым антикоррозийным покрытием. Для других нужд выпускаются источники света со штырьковым цоколем.
  • Драйвер – элемент, который стабилизирует поступающее напряжение, преобразуя переменный ток в постоянный. Также он обеспечивает питание светодиода. Драйвер состоит из микросхем, импульсного трансформатора, конденсаторов. В недорогих LED изделиях драйвер может отсутствовать. Вместо него применятся простой блок питания, не обеспечивающий стабилизации тока и напряжения. Также драйвер не устанавливают в миниатюрных лампочках из-за нехватки места внутри корпуса.
  • Радиатор – элемент, который отводит тепло от светодиодов и обеспечивает для них оптимальный температурный режим работы. Обычно он составляет видимую часть корпуса осветительного прибора. Радиатор может изготавливаться из различных материалов: от дорогой керамики до дешевого пластика. Алюминиевые и композитные материалы занимают среднюю нишу: они достаточно бюджетны и качественно отводят тепло.
  • Рассеиватель – прозрачный «колпак», который помогает распределять свет в пространстве. Изготавливается в виде полусферы для рассеивания пучков света под широким углом. В качестве материала применяют поликарбонат или пластик. Кроме этого рассеиватель предотвращает попадание внутрь корпуса пыли и влаги. Для смягчения резкости света и уменьшения раздражающего влияния на глаза этот элемент изнутри покрывают люминофором. При этом достигается цветовая температура, аналогичная естественному освещению.
  • Светодиоды – главный рабочий элемент лампы. За счет работы диода и появляется свечение.

Принцип работы светодиодных ламп основан на физических процессах в полупроводниках. Свечение появляется после прохождения электрического тока через границу соприкосновения двух полупроводников (n и p), в одном из которых должны преобладать отрицательно заряженные электроны, а в другом – положительно заряженные ионы. Стоит отметить, что данные материалы пропускают ток только в одну сторону. При его прохождении в носители заряда осуществляют рекомбинацию – электроны переходят на другой энергетический уровень. В результате появляется видимое глазу световое излучение. Кроме свечения происходит еще и выделение тепла, которое отводится от светодиода при помощи радиатора.

Схема появления оптического излучения в LED-элементе.

На заре появления светодиоды могли испускать только определенную световую волну: зеленую, красную или желтую. Поэтому LED-элементы встраивались в электрические схемы в виде индикаторов. В процессе развития микроэлектроники были найдены материалы, позволяющие получить световую волну широкого спектра. Однако полностью эта проблема не решена: в свечении светодиодных ламп преобладает или синяя длина волны или красная с желтым. По этой причине они и делятся на холодные и теплые соответственно.

Виды и типы светодиодных ламп.

Четкая классификация у светодиодных ламп отсутствует: изделия производятся слишком разных форм, цветов и конфигураций.

По способу применения выделяют три типа:

  1. Источники света общего назначения для освещения квартир и офисов. Характеризуются углом рассеивания от 20 0 до 360 0 .
  2. Изделия направленного света. Такие лампочки называют спотами. Они используются для создания подсветок или выделения интерьерных зон в комнате.
  3. Изделия линейного типа, схожие с привычными люминесцентными лампами. Изготавливаются в виде трубок. Применяются в технических помещениях, офисах, залах магазинов и в других пространствах, где важна пожарная безопасность. Создают яркую, красивую подсветку, которая подчеркнет необходимые детали.

По типу назначения светодиодные лампы делятся на:

  1. Изделия для уличного применения. Изготавливаются в пыле- и влагозащищенном корпусе.
  2. Изделия для производственных целей, коммунальных служб. Дополняются антивандальным прочным корпусом. Изготавливаются с особыми требованиями к характеристикам освещения: стабильность, срок службы, условия эксплуатации.
  3. Бытовые лампы. Характеризуются невысокой мощностью, стильным дизайном, электро- и пожаробезопасностью, качеством светового потока (индекс цветопередачи, коэффициент пульсации и др.).

Исходя из потребляемого напряжения тоже выделяют три вида ламп:

  1. С питанием 4 В. Маломощные светодиоды, которые потребляют от одного до 4,5 В. Излучают свет разных длин волн от инфракрасного до ультрафиолетового.
  2. С питанием 12 В. Такое напряжение безопасно для человека, поэтому эти источника света подходят для помещений с повышенной влажностью. Часто выпускаются без цоколя со штырьками, что усложняет процесс подключения. Дополнительной трудностью является необходимость специального блока питания, который снизит напряжение сети до 12 В. Удобны для использования автолюбителям и туристам: они могут организовать освещение от аккумулятора.
  3. С питанием 220 В. Самый распространенный вид изделий. Широко применяются для бытовых нужд.
Читать еще:  Искусственные цветы в интерьере дома

Типы цоколей.

Чтобы LED источники света подходили к уже применяемой схеме электроснабжения домов, их оснащают винтовыми цоколями. В качестве альтернативы светильникам галогенного типа выпускают лампы со штырьковыми цоколями. Основные типы представлены в таблице.

Типы светодиодных светильников

На основе светодиодов производятся эффективно работающие светильники любых типов — в области как бытового, так и технического освещения. Однако, LED светотехника имеет принципиальные отличия от аналогов, рассчитанных на применение ламп накаливания и газоразрядных ИС. Обзор посвящен типологии светодиодных светильников с акцентом на этих отличиях.

Элементная база

Светодиоды и аппаратная часть бытовых LED лампочек, трековых софитов и промышленных прожекторов значительно отличаются друг от друга. Поэтому перед изучением типов светильников важно разобраться с их элементной базой. Без этого сложно оценивать плюсы и минусы разных коммерческих предложений.

В схеме светотехнических устройств на основе LED выделяются следующие структурные уровни:

  1. Собственно светодиод (СД) — бескорпусный, систем RGB, SMD, PCB Star, COB, Filament.
  2. ИС на основе светодиода(ов) — лампа, LED лента, либо сам светодиод без дополнительных элементов.
  3. Светильник — состоит из ИС, драйвера, радиатора охлаждения, объединяющего корпуса, линз, рассеивателя, рефлектора (отражателя).

Каждый светодиод состоит из подложки, чипа (излучающего кристаллического диода) и оптической линзы или слоя люминофора. Белый свет в диапазоне цветовых температур от 2200 К (теплый) до 6500 К (холодный) генерируется при прохождении излучения от синего или фиолетового светодиода сквозь слой цветного люминофора (обычно желтого или оранжевого цвета). На этом принципе построены все СД кроме RGB.

Объединяет в одном корпусе красный, синий и зеленый диоды под общей линзой. Такие устройства используются в лампах с переключением или регулировкой цвета излучения. С их помощью получают и белый свет, но его спектр далек от приемлемого для длительного восприятия. Поэтому область применения ИС на основе RGB светодиодов — декоративное освещение.

Рис. 1. Лампа с регулировкой цвета излучения

SMD и PCB Star

Устройства, состоящие из одного или нескольких кристаллов в корпусе под линзой или люминофором. Потребляемая мощность SMD (от 1 до 9 чипов) не превышает 1 Вт, а вот PCB Star, хоть и содержат в схеме только 1 кристалл — гораздо более мощные СД (до 10 Вт). Оба этих вида СД отличаются узконаправленным потоком, самой высокой светоотдачей Лм/Вт и рекордным сроком службы.

Рис. 2. СД SMD

Матрицы из множества (кол-во может быть более 100) чипов на общей пластине, залитой люминофором. Диапазон мощностей СД COB составляет 3,0 — 150 Вт (!) У этих светодиодов чуть меньше светоотдача и срок службы, чем у SMD, зато самая лучшая цветопередача (CRI = 80 – 96 %). Еще одно их принципиальное отличие от SMD — более широкий угол рассеивания света. Матрицы COB могут быть гибкими и иметь любую форму — прямоугольную, круглую, линейную и т.д.

Рис. 3. СД COB

СД, внешний вид которых имитирует нити накала в традиционной лампочке Эдисона. На узкой стеклянной полоске зафиксировано несколько крохотных чипов, и вся полоска покрыта люминофором. Этот вид светодиодов обеспечивает самое равномерное рассеивание света. Недостаток — сравнительно небольшой срок службы.

Рис. 4. СД Filament

Бескорпусные СД

Чипы малого размера и мощности под люминофором, но без корпуса или металлической пластины. Множество таких чипов, смонтированных на пластине (или объемном элементе), находящейся внутри светорассеивающей колбы — самая типичная начинка LED лампочки.

Лампы, ленты и мощные светодиоды как самостоятельные ИС

LED лампы производятся с патронами и штырьевым контактами всех видов. Это позволяет использовать их в светильниках, рассчитанных на ИС других типов. Лампы с негерметичными полимерными колбами делают на базе бескорпусных СД и очень редко — на базе SMD. В лампах LED filament со светодиодными «нитями» используют герметичные стеклянные колбы, наполненные гелием для улучшения теплоотвода.

SMD находят применение в производстве светодиодных лент. СД этого типа используются также в точечных и линейных светильниках.

Рис. 5. СД SMD и светодиодные ленты на их основе

Мощные COB служат главными элементами светодиодных ламп без колб, а в прожекторах и других технических светильниках их монтируют непосредственно на радиаторы охлаждения.

Аппаратная и конструкционная начинка LED светильников

Светодиоды нагреваются меньше, чем лампы накаливания. Почему же тогда радиатор теплоотвода является обязательным элементом конструкции светодиодного светильника? Дело в том, что эффективность (светоотдача) и срок службы светодиода заметно падают, если превышается температурный порог 60 – 70 °C. Радиатор может входить в конструкцию лампы, помещаться в корпус светильника, либо заменять собой этот корпус.

СД работают от постоянного тока низкого напряжения. Поэтому в лампочку или светильник устанавливают драйвер — устройство, выполняющее функции выпрямителя и трансформатора. Драйвер также называют блоком питания.

В схему управления ламп с регулировкой цвета (цветовой температуры) входит контроллер, обеспечивающий избирательное включение отдельных чипов.

Рис. 6. Главные конструктивные элементы LED светильника

В конструкцию некоторых светодиодные ИС включен диммер для изменения яркости свечения. Следует различать светильники/лампы с внутренним диммером и диммируемые светодиоды/лампы. Яркость вторых можно изменять внешними диммерами, например, встроенными в выключатели.

Диммеры в LED лампах иногда встраивают не для функционального затемнения, а с целью продления срока их службы. Термореле при повышении температуры выше установленного предела снижает напряжение, подаваемое на светодиоды. Можно рассматривать такой механизм как сомнительную альтернативу эффективным радиаторам охлаждения.

Важную роль в распределении светового потока от СД играют рефлекторы, линзы и рассеиватели. Наряду с аппаратной частью эти элементы определяют эффективность и внешний вид LED светильников.

Функциональные типы LED светильников

Рассмотрим основные группы LED светотехники, уделяя внимание конструкции, элементной базе, функциональным возможностям и сфере применения.

Точечные и узконаправленные софиты

3 основных приема для получения поток света с минимальным углом рассеивания — это применение:

  • ИС на базе SMD.
  • Узкоугольных рефлекторов.
  • Фокусирующих линз.

Такие светильники позволяют подсвечивать с необходимой яркостью отдельные зоны и объекты. Находят применение в декоративной и рекламной подсветке, освещении рабочих мест в помещениях с высокими потолками, а также в музеях, галереях и на выставочных экспозициях.

Рис. 7. Софит с рефлектором, обеспечивающим малый угол рассеивания

В экспозиционных софитах системы линз необходимы, так как расстановка экспонатов, их размер и расположение периодически меняются.

Софиты с переменным углом светового потока

Альтернативой дорогим системам оптической фокусировки с помощью линз выступают LED светильники с наборами сменных рефлекторов. Они обычно конструируются по схеме, включающей:

  • Один мощный СД типа COB круглой формы, закрепленный на радиатор.
  • Набор рефлекторов, фиксирующихся на радиатор или корпус.
  • Внешний драйвер.

Схема успешно работает в трековых и карданных светильниках. Область применения — коммерческие зоны, офисы, жилой интерьер.

Рис. 8. Софиты типа «комбо» на базе СД COB с набором рефлекторов 15°; 25°; 38°; 60°

Прожекторы и мощные светильники заливающего света

Формально прожектор — это уже рассмотренный узконаправленный софит. Разница заключается в масштабах явления. Прожекторы нужны для освещения зон и объектов большой площади, зачастую — расположенных на значительном удалении. Светильник заливающего света отличается от прожектора более широким углом светового потока. Но внешне устройства этих двух видов могут выглядеть почти одинаково.

Одним светодиодом SMD в мощном прожекторе уже не обойдешься. Востребованы конструкции, основанные на:

  1. Матрице из нескольких SMD с общим рефлектором.
  2. Матрице из нескольких SMD с индивидуальными линзами
  3. Одном мощном СOB с рефлектором.
  4. Матрице из нескольких COB с общим рефлектором.

Рис. 9. Типы прожекторов

Типичный пример светильника заливающего света — плоская панель с радиатором и матрицей с SMD или COB без рефлектора.

Прожекторы нужны для освещения территорий, зданий, площадок хранения техники и других м/c. Востребованы они и в системах внутреннего света — в гаражных боксах, театрах, спортивных и актовых залах.

Светильники верхнего заливающего света часто применяют в офисах, торговых и промышленных зонах с высокими потолками, а также в теплицах и оранжереях большой площади.

Светильники Omni и широкоугольного рассеивания

Термином «Omni» в световом проектировании называют условно-точечные ИС, распространяющие поток света равномерно во всех направления, т.е., сферически. Пример светодиодного источника света, близкого к omni — лампа LED filament с колбой грушевидной формы или типа «свеча» без внутреннего рефлектора. Похожее распределение света дает светодиодная лампа с распределением чипов типа «кукуруза» и матированной колбой.

В жилом, общественном и офисном интерьере источники omni применяются в светильниках традиционного дизайна. Примеры: рожковые люстры классического типа, люстры, бра и торшеры с абажурами, а также светильники с рассеивающими плафонами.

Достаточно поместить ИС omni под конический, полусферический или параболический рефлектор — и мы получим самый распространенный тип технического светильника с широкоугольным световым потоком. Но наибольший экономический эффект дает схема с мощными COB сборками под такими рефлекторами. Широкоугольными LED светильниками на подвесах часто оборудуют склады, промышленные цеха, общественные пространства большой площади. Кроме открытых СД COB в них применяют и LED лампы с люминофором, нанесенным на колбу.

Рис. 10. Широкоугольные параболические подвесные светильники для складских, коммерческих и промышленных помещений

Светодиодные светильники данного типа — одно из самых эффективных средств устройства эргономичного и энергосберегающего освещения. Сложно представить что-то более универсальное по своим функциональным возможностям. С помощью линейных LED светильников можно:

  • Обеспечивать как общее, так и местное освещение.
  • Оборудовать помещения с любой высотой потолков (регулировка за счет длины подвесов).
  • Освещать рабочие места в офисах и на производстве.
  • Равномерно освещать большие площади в коммерческих и общественных пространствах.
  • Использовать в жилых интерьерах в стилистиках хай-тек и минимализм.

Эффективный линейный светодиодный светильник имеет корпус с охлаждающим оребрением, смонтированную на нем прямоугольную или линейную плату со светодиодами и линейный рассеиватель в виде трубки с овальным или прямоугольным сечением.

Следует отличать современные линейные LED светильники от трубчатых светодиодных ламп, предназначенных для замены люминесцентных трубок в линейных светильниках старого типа. Первые на 20 % — 30 % эффективнее по светоотдаче и эксплуатируются в 3 – 5 раз дольше из-за лучших условий охлаждения.

Рис. 11. Линейные светодиодные светильники. Сверху — на базе SMD, снизу — на базе линейного COB

Линейные промышленные LED светильники отличаются от офисных и коммерческих более сложной конструкцией корпуса, удовлетворяющей специальным условиям эксплуатации.

Встраиваемые панели

Плоские светодиодные потолочные панели обеспечивают равномерный заливающий свет. В них могут использоваться как SMD, так и COB матрицы. Определяющую роль играет качество светорассеивающего экрана. Светильники этого типа создаются для монтажа на подвесных потолках, так как отдача тепла от радиаторов охлаждения возможна только в подпотолочное пространство.

Читать еще:  Цветы для клумбы

Большинство серийных моделей LED панелей рассчитана на крепление в секциях подвесных потолков типа «Армстронг» (600 х 600 мм).

Рис. 12. Типы рассеивания света поликарбонатными экранами встраиваемых LED панелей

Требования к условиям эксплуатации

В плане соответствия условиям эксплуатации LED светильники независимо от своего функционального типа нормируются так же, как и любая другая светотехника. То есть, всем изделиям присваивается определенная категория по:

  • Типу монтажа — потолочный, подвесной, консольный, напольный и т.д.
  • Классу энергопотребления — существует 7 классов от А до G, но светодиодная техника соответствует двум верхним классам (А и B).
  • Классу электробезопасности — от 0 до 3.
  • Степени пылезащищенности (от 2 до 6) и влагозащищенности (от 0 до 8) — маркируется двузначным индексом IP, например, IP20 (достаточно для чистых, сухих помещений) или IP67 (для уличного размещения и промышленных помещений с тяжелыми условиями эксплуатации).

Лампы освещения. Общие технические характеристики ламп.

На сегодняшний день рынок предлагает лампы освещения с огромной массой характеристик, абсолютно для любых целей в различных ценовых диапазонах. Давайте коротко их рассмотрим.

Для расчёта освещенности помещения вы можете воспользоваться калькулятором расчета освещенности помещения .

Различают следующие виды ламп освещения:

А теперь давайте рассмотрим каждый из видов.

Лампа накаливания.

Лампа накаливания — это электрический источник света, который излучает световой поток в результате накала проводника из тугоплавкого металла (вольфрама).

  • невысокая стоимость;
  • мгновенное зажигание при включении;
  • небольшие габаритные размеры;
  • широкий диапазон мощностей.
  • большая яркость (негативно воздействует на зрение);
  • небольшой срок службы — до 1000 часов;
  • низкий КПД. (только десятая часть потребляемой лампой электрической энергии преобразуется в видимый световой поток) остальная энергия преобразуется в тепловую.

Технические характеристики

Лампы

накаливания

Срок службы источника света

Выделение тепла при горении

Устойчивость к перепадам

Чувствительность к частым

Цветовая температура, К

Люминесцентная лампа.

Люминесцентные лампы, называемые еще, лампами дневного света, представляют собой запаянную с обоих концов стеклянную трубку, изнутри покрытую тонким слоем люминофора.

  • хорошая светоотдача и более высокий КПД (в сравнении с лампами накаливания);
  • разнообразие оттенков света;
  • рассеянный свет;
  • длительный срок службы (2?000 -20?000 часов в отличие от 1?000 у ламп накаливания), при соблюдении определенных условий.
  • химическая опасность (ЛЛ содержат ртуть в количестве от 10 мг до 1 г);
  • неравномерный, неприятный для глаз, иногда вызывающий искажения цвета, освещённых предметов (существуют лампы с люминофором спектра, близкого к сплошному, но имеющие меньшую светоотдачу);
  • Со временем люминофор срабатывается, что приводит к изменению спектра, уменьшению светоотдачи и как следствие понижению КПД ЛЛ;
  • мерцание лампы с удвоенной частотой питающей сети;
  • наличие дополнительного приспособления для пуска лампы — пускорегулирующего аппарата (громоздкий дроссель с ненадёжным стартером);
  • очень низкий коэффициент мощности ламп — такие лампы являются неудачной для электросети нагрузкой (проблема решается с применением вспомогательных устройств).

Технические

характеристики

Люминесцентные

лампы

Срок службы источника

Выделение тепла при

Цветовая температура, К

Галогенные лампы.

Галогенная лампа – это лампа накаливания, в колбу которой закачан буферный газ: пары галогенов (брома или иода). Данная особенность повышает срок службы лампы до 2000—4000 часов, а так же позволяет повысить температуру спирали.

  • выпускаются в богатом ассортименте;
  • позволяют лучше управлять световым пучком и направлять eгo c большей точностью;
  • компактны.
  • сильный нагрев;
  • сравнительно недолговечны, примерно 2000-4000 часов;
  • нельзя дотрагиваться к поверхности стекла лампы пальцами (перегорает).

Технические

характеристики

Галогенные

лампы

накаливания

к перепадам напряжения

к частым включениям

Цветовая температура, К

Светодиодные лампы.

В светод­иодных лампах или светильниках (в обиходе — «ледовых», от аббревиатуры LED, Light Emitting Diode) в качестве источника света используются светодиоды, данный вид светильников применяются для промышленного, бытового и уличного освещения.

  • самый большой срок службы среди всех ламп (от 10 000 до 100 000 часов);
  • низкое энергопотребление;
  • устойчивость к вибрации и механическим ударам;
  • безотказная работа при различных температурах от — 60 до +60?С;
  • светодиодные лампы изготавливаются на любое напряжение, нет необходимости установки дополнительных балластных резисторов;
  • обладает «чистым цветом», что важно в световом дизайне.
  • самый главный недостаток — высокая цена;
  • ограничена сфера применения, в некоторых случаях лампы накаливания нельзя заменить светодиодными.

Технические

характеристики

Светодиодные

лампы

Срок службы источника

Выделение тепла при

Устойчивость к перепадам

Чувствительность к частым

Цветовая температура, К

Металлогалогенные лампы.

Металлогалогенные лампы (МГЛ / HMI) являются одним из видов газоразрядных ламп (ГРЛ) высокого давления. От других ГРЛ отличаются тем, что для коррекции спектральной характеристики дугового разряда в парах ртути, в горелку МГЛ дозируются специальные излучающие добавки (ИД), представляющие собой галогениды некоторых металлов.

  • светоотдача в 10 раз больше, чем у ламп накаливания.
  • компактный источник света
  • надежная работа при низких температурах и различных условиях эксплуатации;
  • возможность применять лампы разной цветности.
  • время разгорания 30-50 секунд, после отключения не включаются пока не остынут;
  • высокая стоимость.

Технические

характеристики

Металлогалогенные
лампы

Срок службы источника

Устойчивость к перепадам

Чувствительность к частым

Цветовая температура, К

Дуговые ртутные люминесцентные лампы.

Лампы ДРЛ (Дуговые Ртутно Люминесцентные) имеют очень высокую световую отдачу (до 60 лм/Вт) и относятся к ртутным разрядным лампам высокого давления с исправленной цветностью. ДРЛ лампа состоит из кварцевой трубки (горелки), находящейся в стеклянной колбе, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора, он в свою очередь преобразовывает ультрафиолетовое излучение, возникающее в следствии дугового разряда в трубке, в видимый свет, который может улавливать человеческий глаз.

  • хорошая световая отдача (до 55 лм/Вт);
  • большой срок службы (10000 ч);
  • компактность;
  • неприхотливость к условиям окружающей среды (кроме сверхнизких температур).
  • преобладание в спектре лучей сине-зеленой части, ведущее к плохой цветопередаче, что исключает применение ламп, когда объектами которые необходимо осветить, являются лица людей или окрашенные поверхности;
  • возможность работы только на переменном токе;
  • необходимость включения через балластный дроссель;
  • длительность разгорания при включении (около7 минут) и долгое начало повторного зажигания (около 10 мин).
  • пульсации светового потока, большие чем у люминесцентных ламп;
  • уменьшение светового потока к концу службы.

Технические

характеристики

Дуговые ртутные
люминесцентные лампы

Срок службы источника

до 10 000 часов

Чувствительность к частым

Цветовая температура, К

Энергосберегающие лампы.

Энергосберегающие лампы работают по тому же принципу, что и обычные люминесцентные лампы, с тем же принципом преобразования электрической энергии в световую. Зачастую термин «энергосберегающая лампа» обычно применяют к компактной люминесцентной лампе, которую можно поставить на место обычной лампы накаливания без всяких переделок.

  • экономичны;
  • долгий срок службы;
  • низкая теплоотдача;
  • большая светоотдача;
  • выбор желаемого цвета.
  • высокая цена;
  • экологически вредная.

Газоразрядные лампы.

Газоразрядная лампа – это источник света, излучающий энергию в видимом диапазоне. Свечение в лампе создается непосредственно или опосредованно от электрического разряда в газе, парах металла или в смеси пара и газа.

  • высокий КПД;
  • длительный срок службы по сравнению с лампами накаливания;
  • экономичность;
  • высокая степень цветопередачи;
  • хорошая стабильность цвета;
  • хорошие характеристики светового потока в течение всего срока службы.
  • высокая стоимость;
  • необходимость пускорегулирующей аппаратуры;
  • долгий выход на рабочий режим;
  • высокая чувствительность;
  • наличие токсичных компонентов и как следствие необходимость в инфраструктуре по сбору и утилизации;
  • невозможность работы на любом роде тока;
  • невозможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт);
  • наличие мерцания и гудения при работе на переменном токе промышленной частоты;
  • прерывистый спектр излучения;
  • непривычный в быту спектр.

Неоновые лампы.

Неоновая лампа — это газоразрядная лампа, состоит из баллона, заполненного разреженным инертным газом (неоном), и укрепленных внутри баллона двух дисковых или цилиндрических электродов. В отличие от люминесцентных ламп неоновые значительно долговечнее, так как не имеют внутри нитей накаливания, создающих электронную эмиссию.

  • броский световой эффект;
  • высокий срок службы (от 80000 часов);
  • возможность изготовления ламп различных форм;
  • не нагреваются, следовательно – пожаробезопасны;
  • возможность широкого выбора любого нужного оттенка белого свечения ;
  • возможность управления яркостью газосветной лампы ;
  • бесшумность работы.
  • содержат вредные вещества;
  • требуют высокого напряжения в сети, необходимость высоковольтного трансформатора;
  • хрупкость;
  • высокая стоимость.

Ксеноновые лампы.

Ксеноновая лампа — это источник света, представляющий собой устройство состоящее из колбы с газом (ксеноном) в котором светится электрическая дуга, которая возникает вследствие подачи напряжения на электроды лампы. Ксеноновая лампа дает яркий белый свет, близкий по спектру к дневному. Ксеноновые лампы обеспечивают интенсивный свет, яркость которого в 3 раза выше света чем у галогеновых ламп.

  • интенсивный яркий свет;
  • надежность и высокий срок службы (3000 часов);
  • высокая экономичность;
  • малый нагрев.
  • высокая стоимость;
  • необходимость применения «блока розжига»;

Натриевые лампы.

Натриевые лампы высокого давления (ДНаТ) имеют самую высокую светоотдачу среди всех известных газоразрядных ламп (100 — 130 лм/Вт), но плохую цветопередачу (Ra = 20-30), и характеризуются минимальным снижением светового потока при длительном сроке службы.

  • со временем лампы теряют яркость, тускнеют и неравномерно освещают дорогу
  • ослепление встречных водителей и пешеходов.

Инфракрасные лампы.

Лампа инфракрасная — это прибор, по принципу действия напоминает лампу накаливания. Колба инфракрасной лампы (обычно красного, реже – синего стекла) участвует в формировании спектра излучения, и увеличивает общий КПД лампы. Проходя через цветное стекло, оставшаяся в излучении доля видимого света «окрашивается» в инфракрасные цвета.

Инфракрасные лампы подразделяются на:

  • медицинские инфракрасные лампы;
  • инфракрасные лампы для обогрева;
  • инфракрасные лампы для сушки;

Керосиновые лампы.

Керосиновая лампа — это светильник, который работает на основе сгорания керосина — продукта переработки нефти. Принцип действия лампы прост, в ёмкость заливается керосин, в эту же емкость опускается фитиль. Другой конец фитиля зажимается поднимающим устройством в горелке, которая устроена таким образом, чтобы воздух проникал снизу.

Кварцевая лампа.

Кварцевая лампа — это ртутная газоразрядная лампа, имеет колбу из кварцевого стекла, предназначена для получения ультрафиолетового излучения. Применяют подобные лампы для обеззараживания различных помещений, предметов, продуктов питания.

Ультрафиолетовые лампы.

Ультрафиолетовая лампа работает по тому же принципу, что и обычная люминесцентная лампа: ультрафиолетовое излучение образуется в колбе вследствие взаимодействия паров ртути и электромагнитных разрядов. Газоразрядная трубка изготавливается из специального кварцевого или увиолевого стекол, имеющих способность пропускать УФ-лучи.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector