Светодиоды и их практическое применение
Светодиоды излучают не только уникальный по своим характеристикам свет, но и завидный оптимизм по поводу своего места на рынке светотехники. По-английски светодиод называется light emitting diode, или LED
Особенно активно экспансия LED разворачивается в области интерьерного оформления и светодизайна.
Дисплеи из органических светодиодов широко применяются в сотовых телефонах, GPS-навигаторах, для создания приборов ночного видения.
Светодиод-это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение.
Так как светодиод является полупроводниковым прибором, то при включении в цепь необходимо соблюдать полярность. Светодиод имеет два вывода, один из которых катод («минус»), а другой — анод («плюс»).
Светодиод состоит из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Современные светодиоды мало похожи на первые корпусные светодиоды, применявшиеся для индикации. Конструкция мощного светодиода серии Luxeon, выпускаемой компанией Lumileds, схематически изображена на рисунке.
Принцип работы светодиода заключается в следующем: свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода. Значит, прежде всего нужен p-n-переход, то есть контакт двух полупроводников с разными типами проводимости. Для этого приконтактные слои полупроводникового кристалла легируют разными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую — донорскими.
Реально, чтобы соблюсти оба условия, одного р-п-перехода в кристалле оказывается недостаточно, и приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры, за изучение которых российский физик академик Жорес Алферов получил Нобелевскую премию 2000 года.
Чем больший ток проходит через светодиод, тем он светит ярче. Ведь чем больше ток, тем больше электронов и дырок поступают в зону рекомбинации в единицу времени. Но ток нельзя увеличивать до бесконечности. Из-за внутреннего сопротивления полупроводника и p-n-перехода диод перегреется и выйдет из строя [1].
Рис. 1. Световая отдача различных типов светодиодов в сравнении с другими источниками света
Плох светодиод только одним — ценой. Пока что цена одного люмена, излученного светодиодом, в 100 раз выше, чем галогенной лампой. Но специалисты утверждают, что в ближайшие 2 — 3 года этот показатель будет снижен в 10 раз.
Первоначально светодиоды применялись исключительно для индикации. Чтобы сделать их пригодными для освещения, необходимо было прежде всего научиться изготавливать белые светодиоды, а также увеличить их яркость, а точнее светоотдачу, то есть отношение светового потока к потребляемой энергии.
К концу 80-х годов в СССР выпускалось более 100 млн светодиодов в год, а мировое производство составляло несколько десятков миллиардов.
Цвет светодиода зависит исключительно от ширины запрещенной зоны, в которой рекомбинируют электроны и дырки, то есть от материала полупроводника, и от легирующих примесей. Чем «синее» светодиод, тем выше энергия квантов, а значит, тем больше должна быть ширина запрещенной зоны.
Доклад лампы будущего светодиоды 7 класс — Есть ответ на
Историческая справка
Спустя год, Василию Федоровичу Дидрихсону удалось усовершенствовать лампу Лодыгина, тем самым продлив срок ее службы. Он предложил откачивать воздух из сосуда, а также использовать не одну, а несколько нитей накаливания.
- стеклянная колба грушевидной или округлой формы;
- тело накала (вольфрамовая или угольная нить), расположенное в ней на двух держателях-крючках;
- два электрода;
- предохранитель;
- ножка;
- цоколь (корпус) с изолятором;
- его контакт (донышко).
Рассмотрев, из чего состоит лампочка, важно понять и принцип её работы:
- При включении света через донышко цоколя к телу накала проходит ток.
- Вольфрамовая нить сильно разогревается после замыкания электрической цепи, что приводит к её свечению.
- На этот момент температура нити достигает 570 градусов.
- Таким образом спектр свечения лампочек сдвинут в сторону теплых температур.
Для справки: чем ниже градус вольфрамовой/угольной нити, тем ниже будет доля энергии, которая подходит к телу накала и провоцирует его видимое излучение. Ретро-лампы тем и отличаются, что медленнее и слабее прогревают спираль.
Какими будут светодиодные светильники будущего.
⇡#Энергопотребление
Больше всего, разумеется, потребляют ЛН. Их КПД по любым меркам постыдно мал и составляет 2-5% в зависимости от мощности. Световая отдача при этом 10-17 лм/Вт, цветовая температура 2700-2800 К. Самые ходовые лампы мощностью 40-100 Вт имеют КПД 2,5-3%. Казалось бы, и говорить не о чем — вон из дома! Зачем греть воздух?
Калашниковский электроламповый завод изящно обошел законодательный запрет на мощные ЛН, обозвав их инфракрасными электрообогревателями. Не поспоришь
Качественная низковольтная галогенка, все параметры приведены на упаковке. Обратите внимание на срок службы, цветовую температуру и 100%-ю цветопередачу (параметр Ra). Также упоминаются неограниченное число включений, диммируемость, отсутствие ртути и УФ-фильтр
КЛЛ, как утверждает реклама, впятеро эффективнее ЛН. Почти на каждой упаковке ласкает глаз цифра 80%: считается, что 100-ваттную ЛН без ущерба для освещенности можно заменить КЛЛ мощностью 20 Вт и тем самым сэкономить 80% электроэнергии.
Микролинзы в этой светодиодной лампе дают узкий пучок в 30°. Равномерность пятна, в отличие от зеркальных галогенок, идеальная, так что это прекрасный вариант для подсветки мелких предметов
Светодиодные лампы преимущества и недостатки: узнаем вместе с Квартблогом
- Продукция ведущих мировых брендов в области источников света — в первую очередь Osram и Philips, в несколько меньшей степени General Electric. Их КЛЛ средних и старших модельных рядов имеют стабильно высокое качество и длительный срок службы (4-7 лет). Все заявленные параметры выдерживаются, а гарантийный срок доходит до трех лет. Однако и цена таких ламп высока — 300-400 р. за штуку. Продвинутые модели (например, диммируемые КЛЛ) еще дороже, они редки в продаже или вообще поставляются под заказ. Отношение цена/качество у данных брендов не самое лучшее, так что их изделия можно назвать энергосберегающими, но вряд ли — деньгосберегающими.
Лампочки и здоровье
Нахождение в помещении, освещаемом светодиодными световыми решениями, настолько же безопасно, как и пребывание на улице с естественным освещением или в помещении с любым другим искусственным источником света, будь то галогенная лампа или лампа накаливания.
Наиболее вредна для нашего зрения синяя часть спектра. Людям, которые входят в группу риска (слишком чувствительные к этой части спектра), стоит использовать в повседневной жизни светодиодные или компактные люминесцентные лампы с низкой цветовой температурой. Также рекомендуется отдавать предпочтение светильникам с абажурами.
⇡#Разберемся с производителями
- необходима утилизация, т.к содержат ртуть и фосфор (меньше 5 мг), они классифицируются как отходы первой (высшей) категории опасности и требуют утилизации в заводских условиях. Для сравнения: в домашнем градуснике содержится 3 000 – 5 000 мг ртути.
- ИК и УФ излучения
- фаза разогрева (до 1 минуты), но Philips производит лампы, которым достаточно нескольких секунд, чтобы загореться в полную силу, такие лампы имеют логотип Quick Start.
- сравнительно высокая цена
- уменьшение срока службы из-за скачков электричества
- нестабильная работа при температуре воздуха меньше 0°C
