Как устроена лампочка светодиодная


способы сборки и конструктивные элементы

По сравнению с обычными лампами накаливания устройство светодиодной лампы с технической точки зрения сложнее. Если для первых используется прозрачный стеклянный корпус, то в случае со вторыми разглядеть что-либо находящееся внутри не выйдет. Для того чтобы узнать, из чего состоит такой источник света, необходимо разобрать его на части.

Общее устройство светодиодных лампочек, независимо от производителя, практически идентичное (с небольшими отличиями). Ассортимент стандартных изделий с цоколем E14 или E27 делится на три категории — фирменные, низкосортные китайские и филаментные.

к содержанию ↑

Низкокачественные китайские лампочки

При разборе фирменной лампы можно обнаружить все необходимые для надежности и долговечности конструктивные элементы. Но если заглянуть под корпус дешевого китайского изделия, то первое, чего вы не обнаружите — радиатор и драйвер.

Драйвер обычно заменяют блоком питания с неполярным конденсатором, неспособным стабилизировать ток на выходе. Устанавливают такой блок в центр платы с диодами. Если взглянуть на нее сверху, то можно увидеть диодный мост с резисторами, снизу — два конденсатора. Это позволяет существенно уменьшить стоимость и качество изделия.

Для охлаждения прибора в корпусе проделывают небольшие отверстия. Эффективность низкая, кристаллы очень быстро перегорают. Плата установлена на пластиковом корпусе и закреплена защелками. Для соединения с цоколем используют два спаянных провода.

к содержанию ↑

Филаментные лампы

Филаментный источник света внешне напоминает лампу накаливания, но конструктивно остается светодиодным изделием. В таком случае пропадает необходимость в отводе тепла, но применение устройств в бытовой сфере связано с исключительно эстетическими соображениями.

Основной элемент филаментного прибора — светодиодная нить. В зависимости от количества таких нитей производят изделия разной мощности. Филамент — тонкий стержень из стекла, на поверхности которого имеются SMD-диоды. Верхняя часть покрывается люминофором, дающим желтый оттенок. Для отвода тепла применяют стеклянную колбу, внутренняя часть которой заполняется газом.

Из-за отсутствия места для драйвера внутри производители размещают низкокачественный модуль питания. Это повышает пульсацию, негативно сказывающуюся на зрительных органах. Для избавления от мерцания между цоколем и колбой добавляется пластиковое кольцо с качественным драйвером.

к содержанию ↑

Принцип действия светодиодных ламп

Принцип работы этих приборов построен на сложных физических процессах. При подаче электрического тока происходит соприкосновение двух веществ, изготовленных из разносортных материалов. Это приводит к образованию светового потока.

Парадоксальность системы связана с тем, что ни один из материалов, используемых для изготовления двух веществ, не относится к проводникам электрического тока. Это полупроводники, способные пропускать ток только в одном направлении. Поэтому при подключении светодиодов важно соблюдать полярность. Один материал наделен отрицательными электронами, а другой — положительными ионами.

Также в полупроводниках активизируются иные процессы. В момент смены состояния выделяется тепловая энергия. Экспериментальным методом изобретатели нашли нужное сочетание веществ, при котором помимо энергии появляется и световое излучение.

Все приборы, которые пропускают ток в одном направлении, называются диодами. Светодиоды — диоды, способные выделять световой поток.

Первые LED-диоды излучали свет в узком спектре — красном, желтом или зеленом. При этом сила свечения была минимальной. В течение продолжительного отрезка времени светодиоды использовались исключительно как индикаторы. Сегодня диапазон излучения значительно расширен и охватывает едва ли не весь спектр. С другой стороны, определенные волны всегда длиннее, поэтому данные устройства делятся на источники холодного и теплого света (в зависимости от тепловой температуры).

к содержанию ↑

Способы сборки

По способу сборки изделия делятся на несколько категорий.

DIP

DIP расшифровывается как Dual In-line Package. Конструкция приборов интересна, но существенно устарела. Выделяют следующие размеры светодиодов:

Также полупроводниковые изделия различаются цветом, материалом изготовления, формой чипа. Из преимуществ DIP-сборки выделим малый нагрев и высокую яркость. Бывают одноцветные и многоцветные (RGB-технология). Можно распознать по характерной цилиндрической форме и встроенной линзе выпуклого типа.

к содержанию ↑

«Пиранья»

Данная группа осветительных устройств характеризуется высоким световым потоком. Изготавливаются прямоугольной формы, имеют четыре PIN-вывода, бывают красными, синими, белыми или зелеными.

По сравнению с DIP-технологией изделия более жестко и прочно «сидят» на плате. Свинцовая подложка повышает теплопроводность, но в то же время понижает общую безопасность при эксплуатации. Широкая распространенность обусловлена большим диапазоном рабочих температур.

к содержанию ↑

SMD-технология

SMD расшифровывается как Surface Mounting Device (в переводе с англ. — «устройство, фиксируемое на поверхности»). Эти светодиоды характеризуются мощностью в диапазоне 0,01–0,2 Вт. Главная особенность связана с наличием нескольких кристаллов (1–3), монтируемых на керамическую подложку.

Корпус покрыт люминофором. Стандартный припой используется для соединения основной платы и контактных площадок.

Из недостатков выделим низкую ремонтопригодность: если выйдет из строя хотя бы один диод, то придется заменять целую плату.

к содержанию ↑

COB-технология

Последняя и наиболее надежная технология изготовления светодиодов получила название Chip On Board (COB). Полупроводники крепятся на плату без корпуса и какой-либо подложки, после чего покрываются люминофором.

Главное преимущество связано с небольшой площадью свечения при высокой мощности. Равномерное свечение изделия гарантируется высокой плотностью светодиодов и наличием люминофора. Такие светодиоды чаще применяются в наши дни.

к содержанию ↑

Устройство светодиодных источников света

Светодиодный источник состоит из следующих конструктивных элементов:

  • LED-диоды;
  • драйверы;
  • корпус;
  • радиатор;
  • цоколь.

к содержанию ↑

Светодиоды

Несколько лет назад конструкция светодиодной лампы незначительно отличалось из-за отсутствия широкого ассортимента LED-диодов. Самыми распространенными были чипы на 3–5 мм. Позже появились изделия на 10 мм.

Сегодня светодиодов намного больше. Чаще всего используются SMD 5050, SMD 3528, SMD 5730, SMD 2835, 1W, 3W и 5W.

Количество светодиодов бывает разным, его задает производитель. При монтаже нескольких диодов производят специальные расчеты, чтобы вывести оптимальный ток потребления. Припой осуществляется к текстолитовым или алюминиевым платам. Светодиоды собираются в группы, соединяемые последовательно. Опять же, количество групп неограниченно.

Последовательное соединение обеспечивает постоянный ток, но есть существенный недостаток — если выйдет из строя хотя бы один LED-диод, то перестает работать все изделие. С другой стороны, диод можно без проблем заменить на новый.

Платы, к которым припаиваются источники света, классифицируются по форме и бывают круглыми, прямоугольными, овальными, многоугольными и т. д.

к содержанию ↑

Драйверы

Драйверы предназначены для преобразования входящего напряжения в пригодную для питания устройства величину. Причем питание для каждой группы светодиодов может быть разным. Самыми распространенными являются трансформаторные схемы с драйверами.

Конструктивные элементы могут быть двух типов — открытыми и закрытыми (в корпусе). Монтируют их в корпус ламп, осветительных приборов.

Дешевые драйверы применяют в обычных фонариках, в которых светодиоды питаются от батареек. В таком случае нет необходимости в резисторе, ограничивающем ток. Из-за этого диоды могут получать повышенный ток, что приводит к их скорому выходу из строя.

Китайские производители нередко пытаются сэкономить на приборах, устанавливая вместо драйверов обычные ограничители тока со схемой на основе конденсатора. Избегайте покупки таких изделий, поскольку помимо крайней неэкономичности они негативно воздействуют на здоровье человека (высокая пульсация).

к содержанию ↑

Цоколь

Поскольку светодиодные изделия позиционируются как лучшие аналоги лампам накаливания, то нет ничего удивительного в том, что они изготавливаются со стандартными цоколями — E27 и E14. Последние часто применяются в ночных и настенных светильниках.

За рубежом иные стандарты, поэтому там чаще можно встретить светодиодные лампы E26.

Корпус

В отличие от ламп накаливания для светодиодных нет необходимости в полной герметичности колб, да и газовая среда внутри отсутствует. Одна из разновидностей светодиодных светильников — филаментный источник, повторяющий устройство лампы накаливания и нуждающийся в газовой среде.

Потребляя то же количество электроэнергии, изделия светят намного ярче аналогов. Обычная светодиодная лампа имеет закрытую колбу, производимую из стекла или пластика. Матовое покрытие понижает светопропускаемость, но это незначительные издержки производства.

к содержанию ↑

Радиаторы

Данные электротехнические изделия боятся высокой температуры и перегрева. По этой причине для повышения срока эксплуатации необходимо устройство для отвода тепла. Алюминиевые платы частично снижают влияние перегрева, но этого недостаточно. Дорогие и качественные лампы обязательно используют радиаторы, размер которых зависит от количества светодиодов в приборе.

Наличие радиатора повышает стоимость и габариты изделия, но является обязательным условием для создания качественного и долговечного прибора.

к содержанию ↑

Компоновка составных частей

В зависимости от производителя, устройство и конструкция лампы разные. С другой стороны, общий принцип компоновки остается одинаковым. Сборка начинается с цоколя, куда последовательно устанавливают драйвер, радиатор, плату с LED-диодами и колбу.

Для сравнения рассмотрим устройство изделия от двух производителей.

Светодиодная лампа BBK

Цоколь изготавливается из пластика. Внутри установлен качественный драйвер. Для корпуса используется алюминий, выполняющий функции радиатора. Туда крепится плата с диодами и линза. Наличие данной линзы понижает световую отдачу прибора.

к содержанию ↑

Лампа Gauss

Опять же цоколь изготовлен из пластика, имеются драйвер и алюминиевый корпус с установленной диодной платой. Конструкция гарантирует долговечность изделия.

Как проверить светодиодную лампу при покупке

Возьмите в руки светодиодную лампу и осмотрите ее внешне, чтобы убедиться в отсутствии каких-либо изъянов. Выполнить это можно только при условии применения прозрачной колбы. Для начала проверьте радиатор (он выпускается литого или наборного типа). Чем выше мощность изделия, тем объемнее должен быть радиатор. Отличным вариантом станет применение алюминиевых или керамических охладителей.

В идеале электротехнический элемент нужно покрыть термопластиком. Убедитесь, что в цоколе отсутствуют люфты и механические дефекты. Также в любом магазине есть возможность подключить лампу к электрической сети, чтобы проверить ее работоспособность. Сделав это, взгляните на излучаемый свет. Используйте фотокамеру на смартфоне, чтобы убедиться в отсутствии мерцания и пульсации. Ни в коем случае не покупайте лампу, которая мерцает при работе.

Полученной информации по устройству и принципу работы светодиодной лампы может быть недостаточно для выбора качественного осветительного прибора, характеризующегося безопасностью, надежностью и долговечностью. Также нужно учитывать другие критерии, включая характеристики и производителя, о чем подробно описано в этой статье.

Устройство светодиодной лампы: способы сборки и конструктивные элементы

Как работают светоизлучающие диоды

Диод - это простейший полупроводниковый прибор. Вообще говоря, полупроводник - это материал с различной способностью проводить электрический ток. Большинство полупроводников сделано из плохого проводника, в который были добавлены примеси (атомы другого материала). Процесс добавления примесей называется легированием .

В случае светодиодов материалом проводника обычно является арсенид алюминия-галлия (AlGaAs).В чистом арсениде алюминия-галлия все атомы идеально связываются со своими соседями, не оставляя свободных электронов (отрицательно заряженных частиц) для проведения электрического тока. В легированном материале дополнительные атомы изменяют баланс, либо добавляя свободные электроны, либо создавая дыры, по которым электроны могут уходить. Любое из этих изменений делает материал более проводящим.

Объявление

Полупроводник с дополнительными электронами называется материалом N-типа , так как в нем есть дополнительные отрицательно заряженные частицы.В материале N-типа свободные электроны перемещаются из отрицательно заряженной области в положительно заряженную.

Полупроводник с дополнительными дырками называется материалом P-типа , так как он фактически содержит дополнительные положительно заряженные частицы. Электроны могут прыгать от отверстия к отверстию, переходя из отрицательно заряженной области в положительно заряженную. В результате кажется, что сами отверстия перемещаются из положительно заряженной области в отрицательно заряженную.

Диод состоит из секции материала N-типа, прикрепленной к секции материала P-типа, с электродами на каждом конце. Это устройство проводит электричество только в одном направлении. Когда на диод не подается напряжение, электроны из материала N-типа заполняют дырки из материала P-типа вдоль стыка между слоями, образуя зону обеднения. В зоне истощения полупроводниковый материал возвращается в исходное изолирующее состояние - все отверстия заполнены, поэтому нет свободных электронов или пустых пространств для электронов, и электричество не может течь.

Чтобы избавиться от зоны истощения, вы должны заставить электроны двигаться из области N-типа в область P-типа, а дырки - в обратном направлении. Для этого вы подключаете сторону N-типа диода к отрицательному концу цепи, а сторону P-типа к положительному концу. Свободные электроны в материале N-типа отталкиваются отрицательным электродом и притягиваются к положительному электроду. Отверстия в материале P-типа перемещаются в другую сторону. Когда разница напряжений между электродами достаточно высока, электроны в зоне обеднения выталкиваются из своих отверстий и снова начинают свободно перемещаться.Зона истощения исчезает, и заряд перемещается по диоду.

Если вы попытаетесь пропустить ток другим способом, когда сторона P-типа подключена к отрицательному концу цепи, а сторона N-типа подключена к положительному концу, ток не будет течь. Отрицательные электроны в материале N-типа притягиваются к положительному электроду. Положительные отверстия в материале P-типа притягиваются к отрицательному электроду. Ток не течет через переход, потому что дырки и электроны движутся в неправильном направлении.Зона истощения увеличивается. (См. «Как работают полупроводники» для получения дополнительной информации обо всем процессе.)

Взаимодействие между электронами и дырками в этой установке имеет интересный побочный эффект - он генерирует свет!

.

Как работают светодиодные лампы

Хотя в наши дни вы не найдете светодиоды в слишком многих бытовых осветительных приборах, есть несколько веских причин, чтобы их было больше.

Во-первых, это снижение потребления энергии. Светодиодный метод получения света теряет гораздо меньше энергии на тепло, чем другие технологии освещения. Он значительно более эффективен, чем метод вакуума / нити накаливания, используемый в лампах накаливания - иногда примерно на 85 процентов эффективнее; и это даже примерно на 5 процентов эффективнее, чем подход с плазменной трубкой CFL [источник: Тауб].

Объявление

Один осветительный прибор с лампой накаливания мощностью 60 Вт потребляет около 525 кВтч электроэнергии в год; поместите в этот светильник светодиодную лампу GeoBulb, и годовое потребление энергии будет примерно 65 кВтч [источник: Sundance]. Годовое сокращение CO 2 исчисляется сотнями фунтов на одну лампу.

Но энергоэффективность - это только часть истории. Другая часть - это экономия времени: вы можете прожить 20 лет без замены светодиодной лампы.Твердотельные лампы, такие как светодиоды, являются более стабильными источниками света, чем лампы накаливания или люминесцентные лампы, и разница поразительна: срок службы обычной лампы накаливания составляет около 750 часов; Геобульба действует 30 000 часов [источник: Sundance].

Некоторые светодиодные лампы служат до 50 000 часов [источник: Linden].

Из-за этого преимущества по времени все становится немного более запутанным, когда вы переходите к вопросу о стоимости. Замена 60-ваттной светодиодной лампы стоит около 100 долларов, и даже версии с меньшей мощностью, используемые для таких вещей, как точечное освещение, будут стоить от 40 до 80 долларов.Это по сравнению с лампой накаливания за 1 доллар и люминесцентной лампой за 2 доллара.

Реальность такова, что даже при цене 100 долларов за одну лампочку светодиоды в конечном итоге сэкономят деньги, потому что вам понадобится только одна лампа каждые десять или два года, и вы тратите меньше денег на домашнее освещение, которое может составлять около 7 процентов ваш счет за электричество [источник: Greener Choices]. Но первоначальная стоимость по-прежнему остается непомерно высокой. Многие люди просто не могут потратить тысячу долларов на 10 лампочек.

Другая основная проблема светодиодов - ухудшение цвета света до чего-то голубоватого - решена в новых моделях.Светодиоды могут давать такой же мягкий белый свет, как и обычные лампы. (Хотя Energy Star действительно рекомендует искать этикетку Energy Star при покупке светодиодных ламп, поскольку организация проверяет стабильность цвета в рамках своих критериев сертификации.)

Так что цена действительно единственная проблема светодиодных лампочек прямо сейчас. Но это может скоро измениться.

.

Как работают светодиоды? [Как изготавливаются светодиоды?]

  • Дом
  • Блог
  • Политика конфиденциальности
  • Заявление об отказе от ответственности
  • Познакомьтесь с командой
Facebook Twitter Pinterest Электронная почта Искать: Поиск Facebook Twitter Pinterest Электронная почта
  • В ПОМЕЩЕНИИ
    • Лучшее освещение под шкафом
    • Лучшие светодиодные ленты
    • Лучшие светодиодные лампы Эдисона
    • Лучшее внутреннее солнечное освещение
    • Лучшие современные люстры
    • Лучшие канделябры
    • Лучшие настольные лампы
    • Лучшие светодиодные торшеры
    • Лучшие светодиодные шайбы
    • Лучшие светодиодные ночники
    • Лучшие светодиодные неоновые вывески
    • Кухонный светильник Inspiration
  • НА ПОМЕЩЕНИИ
    • Лучшие солнечные прожекторы
    • Лучшее сенсорное освещение
    • Лучшее солнечное освещение для забора
    • Лучшее охранное освещение
    • Лучшие светильники для беседки
    • Лучшие зонтики
    • Лучшие струнные светильники
    • Best Solar Path Lights
    • Best Solar Fairy Lights
    • Лучшие солнечные палубные фонари
    • Лучшие солнечные лампы
    • Лучшие светодиодные фонари для навесов
    • Лучшее освещение желоба
  • КОММЕРЧЕСКИЙ
    • Best Warehouse Lights
    • Лучшие светодиодные фонари рабочего освещения
    • Лучшее освещение стадиона
    • Лучшие светодиодные фонари для магазинов
    • Лучшие портативные прожекторы
    • Лучшие 4-футовые светодиодные фонари
    • Лучшие 8-футовые ламповые лампы
    • T5 против T8 Tube Lighting
  • ИЗДЕЛИЯ
    • Лучшие светодиодные фары
    • Лучшие светодиодные маски
    • Лучшая светодиодная обувь для детей
    • Лучшая светодиодная обувь для взрослых
    • Лучшие светодиодные ошейники для собак
  • АВТОМОБИЛЬНЫЙ
    • Лучшие светодиодные лампы для фар
    • Лучшие светодиодные панели
    • Лучшее внутреннее освещение RV
    • Лучшие светодиодные фонари для гаража
    • Лучшие фонари для гаражных ворот
    • Встраиваемые гаражные фонари
    • Самые яркие светодиодные фары
    • Законны ли светодиодные фары?
    • Какие фары мне нужны?
  • ФОТО
    • Лучшие фото световые короба
    • Лучшее освещение софтбокса
    • Лучшие вспышки для Nikon
    • Лучшие студийные зонтики
    • Обзор светового короба Foldio 3
    • Советы по фотографии продукта
    • Что такое световой короб для фотографий?
    • Softbox против зонтика освещения
  • УМНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ
    • Лучшие умные лампочки
    • Лучшее смещение экрана
    • Уличное интеллектуальное освещение
    • Интеллектуальные выключатели света
    • Световая полоса Philips Plus
    • Как работают умные фонари?
  • РОЖДЕСТВО
    • Светодиодные рождественские фонари
    • Рождественские огни на открытом воздухе
    • Рождественские огни
    • Новогодняя гирлянда с огоньками
    • Музыкальные рождественские огни
    • Рождественские огни для окон
    • Рождественские огни тропинки
    • Рождественские лазерные фонари
    • Светодиодные снежинки
Главное меню Искать: Поиск База знаний Дэвид Уиллис 0
  • Домашняя страница
  • База знаний
.

Как работает свет | HowStuffWorks

Свет одновременно очевиден и загадочен. Каждый день мы купаемся в желтом тепле и защищаемся от темноты с помощью ламп накаливания и люминесцентных ламп. Но что такое свет? Мы можем мельком увидеть его природу, когда солнечный луч проникает сквозь пыльную комнату, когда радуга появляется после шторма или когда соломинка для питья в стакане с водой выглядит бессвязной. Однако эти проблески вызывают только новые вопросы. Распространяется ли свет как волна, луч или поток частиц? Это один цвет или много цветов, смешанных вместе? Есть ли у него частота как у звука? И каковы некоторые общие свойства света, такие как поглощение, отражение, преломление и дифракция?

Вы можете подумать, что ученые знают все ответы, но свет продолжает их удивлять.Вот пример: мы всегда считали само собой разумеющимся, что свет распространяется быстрее всего во Вселенной. Затем, в 1999 году, исследователи из Гарвардского университета смогли замедлить луч света до 38 миль в час (61 километр в час), пропустив его через состояние вещества, известное как конденсат Бозе-Эйнштейна. Это почти в 18 миллионов раз медленнее, чем обычно! Еще несколько лет назад никто не мог подумать, что такой подвиг возможен, но это капризный путь света. Когда вы думаете, что это выяснили, это бросает вызов вашим усилиям и, кажется, меняет свою природу.

Объявление

Тем не менее, мы прошли долгий путь в нашем понимании. Некоторые из самых ярких умов в истории науки сосредоточили свой мощный интеллект на этой теме. Альберт Эйнштейн попытался представить, каково было бы ездить на луче света. «Что, если бы кто-то побежал за лучом света?» он спросил. «Что, если бы кто-то ехал на балке?… Если бы кто-то побежал достаточно быстро, разве он перестал бы двигаться?»

Эйнштейн, однако, забегает вперед.Чтобы понять, как работает свет, мы должны поместить его в надлежащий исторический контекст. Наша первая остановка - древний мир, где некоторые из первых ученых и философов размышляли об истинной природе этого загадочного вещества, которое стимулирует зрение и делает видимыми вещи.

.

Смотрите также