Виды светодиодов и их параметры: Виды светодиодов | Обзор типов и параметров

Светодиоды. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Светодиоды для человечества стали одним из наиболее распространенных источников света для промышленных и бытовых нужд. Этот полупроводниковый прибор имеет один электрический переход, он преобразует электроэнергию в энергию видимого светового излучения. Явление открыто Генри Джозефом Раундом в 1907 году. Первые эксперименты были поставлены советским физиком-экспериментатором О.В. Лосевым, которому в 1929 году удалось получить рабочий прототип современного светодиода.

Первые современные светодиоды (СД, СИД, LED) были созданы в начале шестидесятых годов. У них было слабое красное свечение, их применяли в качестве индикаторов включения в самых разных приборах. В 90-х появились синие, желтые, зеленые и белые светодиоды. Их стали выпускать в промышленных масштабах многие компании. Сегодня LED-диоды применяются повсеместно: в светофорах, лампочках, автомобилях и т.д.

Светодиод представляет полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, который создает оптическое излучение при прохождении через него тока в прямом направлении.

Стандартный индикаторный светодиод выполнен из следующих частей:

1 — Эпоксидная линза
2 — Проволочный контакт
3 — Отражатель
4 — Полупроводник (Определяет цвет свечения)
5 и 6 — Электроды
7 — Плоский срез

В основании светодиода закрепляются катод и анод. Все устройство сверху герметично закрыто линзой. На катоде установлен кристалл. На контактах имеются проводники, которые подсоединены к кристаллу p-n-переходом (проволока соединения для объединения двух проводников с различными типами проводимости). Для создания стабильной работы светодиода применяется теплоотвод, который необходим для осветительных приборов. В индикаторных приборах тепло не имеет решающего значения.

DIP-диоды имеют выводы, которые монтируются в отверстия печатной платы, они при помощи пайки подсоединяются на электрический контакт. Имеются модели с несколькими кристаллами различного цвета в одном корпусе.

SMD-светодиоды сегодня являются наиболее востребованными источниками света любых форматов.

• Основа корпуса, куда крепится кристалл, является отличным проводником тепла. Благодаря этому в разы улучшился отвод тепла от кристалла.
• В структуре белых светодиодов между линзой и полупроводником имеется слой люминофора, который нейтрализует ультрафиолет и задает необходимую цветовую температуру.
• В SMD-компонентах, имеющих широкий угол излучения, линза отсутствует. При этом сам светодиод выделяется формой параллелепипеда.

Устройство светодиодов по технологии COB предполагает следующее:

• На алюминиевую основу посредством диэлектрического клея крепят десятки кристаллов без подложки и корпуса.
• Полученная матрица покрывается общим слоем люминофора. В итоге получается источник света, который имеет равномерное распределение светового потока без возможности появления теней.

Разновидностью Chip-On-Board является Chip-On-Glass (COG) технология, предусматривающая размещение на поверхности из стекла множества мелких кристаллов. К примеру, это филаментные лампы, где излучающим элементом является стеклянный стержень со светодиодами, которые покрыты люминофором.

Несмотря на технологические особенности и разновидности, работа всех светодиодов основывается на общем принципе функционирования излучающего элемента:

• Преобразование электроэнергии в световой поток осуществляется в кристалле, который выполнен из полупроводников с самым разным типом проводимости.
• Материал с n­-проводимостью обеспечивают путем легирования его электронами, а материал с p-проводимостью при помощи дырок. В результате в сопредельных слоях появляются дополнительные носители заряда разной направленности.
• При подаче прямого напряжения стартует движение электронов, а также дырок к p-n-переходу.
• Заряженные частицы проходят барьер и начинают рекомбинировать, вследствие этого протекает электрический ток.
• Процесс рекомбинации электрона и дырки в зоне p-n-перехода идет выделением энергии в качестве фотона.

В целом, указанное физическое явление свойственно всем полупроводниковым диодам. Однако длина волны фотона в большинстве случаев располагается за пределами видимого спектра излучения. Чтобы элементарная частица двигалась в диапазоне 400-700 нм, ученые проводили множество опытов и экспериментов с разными химическими элементами. В итоге появились новые соединения: фосфид галлия, арсенид галлия и более сложные формы. У каждой из них своя длина волны, то есть свой цвет излучения.
К тому же, кроме полезного света, который испускает светодиод, на p-n-переходе образуется некоторое количество теплоты, которое уменьшает эффективность полупроводникового прибора. Именно поэтому в конструкции мощных светодиодов предусматривается эффективный отвод тепла.

На текущий момент LED-диоды могут быть следующих видов:

• Осветительные, то есть с большой мощностью. Их уровень освещенности равен вольфрамовым и люминесцентным источникам света.
• Индикаторные – с небольшой мощностью, их применяют для подсветки в приборах.

Индикаторные LED-диоды по типу соединения делятся на:

• Двойные GaP (галлий, фосфор) – имеют зеленый и оранжевый свет в структуре видимого спектра.
• Тройные AIGaAs (алюминий, мышьяк, галлий) – имеют желтый и оранжевый свет в структуре видимого спектра.
• Тройные GaAsP (мышьяк, галлий, фосфор) – имеют красный и желто-зеленый свет в структуре видимого спектра.

По типу корпуса светодиодные элементы могут быть:

Область применений светодиодов условно можно разделить на две широкие категории:

1. Освещение.
2. С использованием прямого света.

Светодиод в освещении применяется для освещения объекта, пространства или поверхности, вместо того, чтобы быть непосредственно видимым. Это интерьерная подсветка, фонарики, освещение фасадов зданий, освещение в автомобилях, подсветка клавиш мобильных телефонов и дисплеев и так далее. Широкое применение LED-диоды находят в коммуникаторах и сотовых телефонах.

Прямой светодиодный свет применяется для передачи информации, к примеру, в полноцветных видео дисплеях, в которых LED-диоды формируют пиксели дисплея, а также в алфавитно-цифровых табло. Прямой свет также применяется сигнальных устройствах. К примеру, это индикаторы поворота и стоп-сигналы автомобилей, светофоры и знаки.

Ученые создают светодиоды нового поколения, к примеру, на основе нано-кристаллических тонких пленок из перовскита. Они дешевые, эффективные и долговечные. Исследователи надеются, что такие LED-диоды будут применяться вместо обычных экранов ноутбуков и смартфонов, в том числе в бытовом и уличном освещении.

Создаются и волоконные LED-диоды, которые предназначены для создания носимых дисплеев. Ученые считают, что создаваемый метод производства волоконных светодиодов позволит наладить массовый выпуск и сделать интеграцию носимой электроники в одежду и текстиль совершенно недорогой.

Светодиоды характеризуются следующими параметрами:

• Цветовая характеристика.
• Длина волны.
• Сила тока.
• Напряжение (тип применяемого напряжения).
• Яркость (интенсивность светового потока).

Светодиодная яркость пропорциональна протекающему через него току, то есть чем напряжение будет выше, тем будет больше яркость. Единицей силы света служит люмен на стерадиан, она также измеряется в милликанделах. Бывают яркие (20-50 мкд.), а также сверх яркие (20000 мкд. и более) LED-диоды белого свечения.

Величина падения напряжения – характеристика допустимых значений прямого и обратного включений. Если подача напряжений выше этих значений, то наблюдается электрический пробой.

Сила тока определяет яркость свечения. Сила тока осветительных элементов обычно равняется 20 мА, для индикаторных светодиодов она составляет 20-40 мА.

Цвет излучения светодиода зависит от активных веществ, внесенных в полупроводниковый материал.

Длина волны света определяется разностью энергий при переходе электронов на этапе рекомбинации. Она определяется легирующими примесями и исходным полупроводниковым материалом.

Среди достоинств светодиодов можно отметить:

• Малое потребление электроэнергии.
• Долгий срок службы, измеряемый 30-100 тысячами часов.
• Высокая светоотдача. Светодиоды дают 10-250250 люменов светового потока на ватт мощности.
• Нет ядовитых паров ртути.
• Широкое применение.

Недостатки:

• Низкие характеристики у некачественных светодиодов, созданных неизвестными производителями.
• Сравнительно высокая цена качественных светодиодов.
• Необходимость качественных источников питания.

Похожие темы:

• Лампы на светодиодах. Виды и устройство. Работа и применение
• Технология Li-Fi. Устройство и работа. Применение и особенности
• Светодиодные ленты. Виды и типы. Применение и питание
• Органические светодиоды — OLED. Работа и особенности. Применение
• Лазерные диоды. Виды и подключение. Устройство и работа
• Сверхяркие светодиоды. Типы и устройство. Работа и применение

Виды и типы светодиодов, как классифицировать и упорядочить

Быстрое развитие рынка светодиодного освещения «выкинуло» на рынок различные виды и типы светодиодов. Большая часть производителей подразделяют свои чипы способом — «как Бог на душу положит». Четкая классификация отсутствует. Но все же просматривается некоторая «четкая линия» — подразделение по видам на основании общих признаков, характеристик.

По большей мере такая классификация не совсем правильная, однако обоснована. Нет точного разделения по характеристикам по одной простой причине: если брать цвет, то светодиоды можно отнести к одному виду или типу, а по второй ( мощности ) такие светодиоды уже с трудом можно отнести к одному виду. А так как характеристик у LEDs достаточно много, то «скомпоновать» их вместе достаточно проблематично.

На основании этого производители с легкостью сводят к одному классу COB и SMD диоды в одну группу, индикаторные и осветительные в другую. В общем и целом образовалась некоторая неразбериха по классификации светодиодов на основании характеристик.

Дабы исправить это положение стоит принять, что любые характеристики диодов условные. Только таким образом можно объединить и каким-то образом классифицировать их.

Виды и типы светодиодов индикаторных

К индикаторным типам следует относить такие виды диодов как: DIP (DIL), Superflux, Волоконные. Первые два достаточно сильно морально устарели, но все же их еще можно увидеть во многих гаджетах и устройствах. Не редки случаи, когда можно увидеть использование индикаторных диодов в качестве осветительных. Нонсенс на сегодняшний день, но это «имеет место быть». Оставим такое применение на совести производителей и будем рассматривать индикаторные светодиоды более подробно.

DIP (Dual In-line Package) или DIL (Dual In-Line – англ.

Интересные и устаревающие виды и типы светодиодов  DIP. Дословный перевод таких светодиодов — DIP(DIL) двойное размещение в линию. По способу монтажа определяются как: PHT (Plating Through Holes – англ. через отверстие платы).

Характерными представителями этой группы в классификации являются 3мм, 5мм, 8мм и 10мм светодиоды. Мы уже говорили, что это устаревшие типы, т.к. были первопроходцами в области становления твердотельного освещения. И использование в промышленных масштабах находится под большим вопросом.

Полупроводники этого вида различаются по цвету, материалу и диаметру колбы 3мм, 5мм, 8мм,10мм и т.д. Выбор шикарен. Можно найти чипы на любой вкус и цвет от круглых до прямоугольных. Главное достоинство любых экземпляров в этой группе —  малый нагрев при достаточно не плохой яркости. Основное использование в электронных табло, бегущих строках, разнообразных индикаторах ( отчего и идет такое разделение ).

Если смотреть со стороны конструкции, то индикаторные диоды имеют цилиндрическую форму с встроенной выпуклой линзой. Выпускают как в одном цвете, так и в многоцветном (RGB).

Обособленно в эту группу можно отнести и виды OLED диодов  ( Organic Light Emitting Diode )- органические светодиоды. Популярны в производстве подсветки ЖК экранов, дисплеев и телевизоров.

Super Flux Пиранья

Светодиоды Пиранья из данной группы обладают самыми лучшими световыми характеристиками по световому потоку. Конструктивной особенностью можно считать прямоугольную форму с четырьмя выводами (пинами). На сегодняшний день имеются 4 цвета: красный, зеленый, синий, белый. Размеры: 3мм, 5мм и Falt.

Основное применение сверхярких светодиодов Пиранья — автомобили и реклама.

Особенностью и преимуществом перед DIP диодами 3,5,10 мм — наличие четырех пинов. За счет этого обуславливается более «жесткое» присоединение к плате.

Подложка Пираней выполнена из свинца, т.к. имеет большую теплопроводность. Рабочий температурный режим достаточно широкий, что позволяет применять большие входные мощности. По поводу безопасности и экологичности остается вопрос… Свинец… Не совсем экологичный материал…Мягко говоря…

Угол рассеивания светового потока широкий — от 40 до 120 градусов.

Если проводить параллель по применяемости и востребованности, то Пираньи все-таки, держат пальму первенства.

Новый вид индикаторных — волоконные светодиоды

Это одни из новых видов и типов светодиодов, которые были представлены широкой публике корейскими производителями в конце 2015 года. Пока они используются только как отдельные волокна, но не за горами тот момент, когда их можно будет использовать в текстильной промышленности. И как только этот день настанет, то их можно с большой уверенностью переносить в группу осветительных светодиодов.

Способ производства основан на покрытии подложки полиэтилентерефталатом, пропитанным раствором PEDOT:PSS (поли-3,4-этилендиокситиофена полистиролсульфоната). Далее волокна покрывают олед диодом, сушат и наносят завершающий слой фтористого лития алюминия (LiAl).

Виды и типы светодиодов осветительных

Самый интересные и широко используемые виды и типы светодиодов — осветительные. В повседневном использовании применяются диоды с белым излучением. Он в свою очередь подразделяется на:  холодный белый, теплый белый. Сами по себе полупроводники не могут воспроизводить белый цвет. Поэтому используется несколько методик получения белого цвета.

К первому относится способ RGB. Самая дешевая технология получения белых диодов. Но с ее использованием ухудшается индекс цветопередачи. О том, что это такое — читайте в соответствующем материале.

Второй метод — самый распространенный. Нанесение люминофора на голубой или синий светодиод. Данный способ самый распространенный. В этом случае мы получаем желтый и зеленый цвета, или красный и зеленый. Этот метод идеален, если мы желаем получить цвет максимально приближенный к люминесцентному.

Осветительные светодиоды вида SMD

Один из самых распространенных видов в осветительной группе. Обратимся к переводу. Аббревиатура SMD — Surface Mounted Device – англ. прибор. монтируемый на поверхность.

Конструктивно такие типы достаточно сложные. Состоят из алюминиевой или медной подложки. На подложку монтируется сам кристалл, припаеваемый к контактам корпуса, в котором заключена подложка.

Кристалл покрывают линзой, в некоторых случаях только люминофором. На одной подложке можно разместить до трех диодов, в зависимости от применения будущего источника света.

Распространенный вид светодиодов – COB

Другими, наиболее распространенными и модными видами являются диоды COB типа (Chip On Board – англ. чип на плате). В этом случае на одну плату ( подложку ) монтируется от 9 и более кристаллов. Их заливают люминофором. В таком виде мы получаем светодиод с большой яркостью. Данная технология упростила и существенно удешевила изготовление светотехнических LED устройств. Световой поток COB диодов на порядок больше, чем у СМД.

Основное назначение – освещение. В то время, как COB диоды можно использовать и в качестве индикаторов.

В плане ремонтопригодности COB наименее предпочтительны, т.к. в случае перегорания придется поменять всю матрицу.

И кстати, мною давно замечено, что в COB чипах достаточно сложно (простому обывателю) определить количество, размер кристаллов. А соответственно и сопоставить полученные измерения ( подсчеты ) с заявленными характеристиками источников света.

Ну и последняя новинка 2015 года в твердотельном освещении – filament светодиоды.

Новый вид светодиодов – filament

Данный тип диодов сформировался не так давно. Но сразу полюбились покупателями. И это не мудрено, т.к. при одинаковой мощности ( в сравнении с COB или SMD ) мы можем получить большую освещенность.

Пока основное применение filament светодиодов — LED лампы. Филаментные светодиоды монтируются на стеклянную или сапфировую подложку.  Технология – Chip-On-Glass. В результате чего, свет распространяется на 360 градусов. Достаточно интересная и «далеко идущая» технология.

Заключение

В принципе, указанные в статье виды и типы светодиодов не полные и данную классификацию можно расширять, применяя ряд подвидов и классов. Кому-то она покажется простой. Кому-то правильной, кому-то смешной. Но в силу того, что никакой определенной «научной концепции» по распределению светодиодов не существует, то для общего понимания того, как можно разделить светодиоды на виды и классы мы получили. Чего, в принципе и добивались.

Light Emitting Diode (LED) – Last Minute Engineers

Светодиоды повсюду — в наших телефонах, в наших автомобилях и даже в наших домах. Всякий раз, когда загорается электронное устройство, есть большая вероятность, что за ним находится светодиод.

Светодиоды похожи на крошечные лампочки. Низкое энергопотребление, небольшой размер, быстрое переключение и длительный срок службы делают их идеальными для мобильных устройств и других приложений с низким энергопотреблением.

LED означает Light Emitting Diode . Это особый тип диодов, которые преобразуют электрическую энергию в свет. Они имеют очень похожие электрические характеристики на обычный диод с PN-переходом. Вот почему символ светодиода похож на обычный диод с PN-переходом, за исключением того, что он содержит стрелки, направленные в сторону от диода, указывающие на то, что диод излучает свет.

Конструкция светодиодов

Светодиоды настолько распространены, что бывают самых разных форм, размеров и цветов. Светодиоды, которые вы, скорее всего, будете использовать, представляют собой стандартные светодиоды со сквозными отверстиями и двумя ножками. На следующем рисунке показаны его части.

Конструкция светодиода сильно отличается от обычного диода. PN-переход светодиода окружен прозрачной, жесткой пластиковой оболочкой из эпоксидной смолы.

Оболочка сконструирована таким образом, что фотоны света, испускаемые соединением, фокусируются вверх через выпуклую верхнюю часть светодиода, которая сама действует как линза. Вот почему излучаемый свет кажется наиболее ярким над светодиодом.

Как и в обычном диоде, положительная сторона светодиода называется анодом , а отрицательная сторона светодиода называется катодом . Катод обычно обозначается более коротким выводом, чем анод. Мало того, снаружи пластикового корпуса обычно есть плоское пятно или выемка, которые также могут указывать на катодную сторону светодиода.

Не все светодиоды имеют полусферическую форму, некоторые прямоугольные, а некоторые цилиндрические, но в основном они имеют одинаковую конструкцию.

Светодиод в рабочем состоянии

Как и обычный диод, светодиод работает только в режиме прямого смещения. Когда светодиод смещен в прямом направлении, свободные электроны пересекают PN-переход и рекомбинируют с дырками. Поскольку эти электроны падают с более высокого на более низкий энергетический уровень, они излучают энергию в виде фотонов (света).

В обычных диодах эта энергия излучается в виде тепла, а в светодиодах энергия излучается в виде света. Этот эффект называется Электролюминесценция 9.0008 .

Цвета светодиодов

Светоизлучающие диоды доступны в широком диапазоне цветов, наиболее распространенными из которых являются красный, зеленый, желтый, синий, оранжевый, белый и инфракрасный (невидимый) свет.

В отличие от обычных диодов, изготовленных из германия или кремния, светодиоды изготовлены из таких элементов, как галлий, мышьяк и фосфор. Смешивая эти элементы вместе в разных пропорциях, производитель может производить светодиоды, излучающие разные цвета, как показано в таблице ниже.

Фактический цвет светодиода определяется длиной волны излучаемого света, которая, в свою очередь, определяется фактическим полупроводниковым материалом, используемым для изготовления диода.

Следовательно, цвет света, излучаемого светодиодом, НЕ определяется цветом корпуса светодиода. Он просто усиливает световой поток и указывает его цвет, когда он не освещен.

Напряжение и ток светодиода

Для большинства маломощных светодиодов типичное падение напряжения составляет от 1,2 В до 3,6 В при токе от 10 мА до 30 мА. Точное падение напряжения, конечно, будет зависеть от используемого полупроводникового материала, цвета, допуска и других факторов.

Поскольку светодиод в основном является диодом, его кривые ВАХ можно построить для каждого цвета, как показано ниже.

Если не указано иное, следует учитывать номинальное падение напряжения 2 В и прямой ток 20 мА.

Яркость светодиода

Яркость светодиода напрямую зависит от потребляемого им тока. Чем больше ток он потребляет, тем ярче будет светодиод.

Вы можете управлять яркостью светодиода, управляя силой тока через него.

Токоограничивающий резистор

Если вы подключите светодиод напрямую к батарее или источнику питания, он попытается рассеять как можно больше энергии и почти мгновенно разрушится.

Поэтому важно ограничить ток, протекающий через светодиод. Для этого используем резисторы. Резистор ограничивает поток электронов в цепи и не позволяет светодиоду потреблять слишком большой ток.

Токоограничивающий резистор устанавливается между светодиодом и источником напряжения следующим образом:

В приведенной выше схеме резистор имеет узловое напряжение VS слева и узловое напряжение VF справа, напряжение на резисторе представляет собой разницу между двумя напряжениями.

Применяя закон Ома, токоограничивающий резистор рассчитывается как:

Базовый пример

Рассмотрим красный светодиод с прямым падением напряжения 1,8 В, подключенный к источнику питания постоянного тока 5 В. Рассчитайте значение токоограничивающего резистора, необходимого для ограничения прямого тока примерно до 10 мА.

Решение:

Используя приведенную выше формулу, токоограничивающий резистор равен:

Отсюда следует, что нам понадобится резистор 320 Ом, чтобы ограничить ток до 10 мА. Но 320 Ом не является стандартным предпочтительным значением, поэтому нам нужно будет выбрать следующее по величине значение, равное 330 Ом.

Давайте пересчитаем прямой ток для токоограничивающего резистора 330 Ом:

Мы получили новое значение прямого тока 9,6 мА, и это нормально.

Многоцветные светодиоды

Большинство светодиодов излучают только один цветной свет. Однако теперь доступны многоцветные светодиоды, которые могут воспроизводить различные цвета в одном устройстве. На самом деле они имеют несколько светодиодов, изготовленных в одном корпусе.

RGB-светодиоды

На первый взгляд, RGB-светодиоды (красный, зеленый, синий) выглядят как обычные светодиоды, однако внутри обычного светодиодного корпуса на самом деле находятся три светодиода: один красный, один зеленый и да, один синий. Управляя интенсивностью каждого из отдельных светодиодов, вы можете смешивать практически любой цвет, какой захотите.

Светодиод RGB имеет четыре контакта: по одному для каждого цвета и общий контакт. У одних общий вывод является анодом, у других катодом.

Двухцветные светодиоды

В отличие от светодиодов RGB, двухцветные светодиоды не имеют синего светодиода внутри корпуса светодиодов. Как правило, есть только два светодиода, один красный и один зеленый. Управляя интенсивностью каждого из отдельных светодиодов, вы можете смешивать только оттенки красного и только зеленого.

Двухцветный светодиод имеет три контакта: по одному для каждого цвета и общий контакт. Подобно RGB-светодиоду, у некоторых общий контакт является анодом, а у других — катодом.

Основные сведения о светодиодах | Министерство энергетики

Твердотельное освещение

Узнайте больше об основах OLED.

В отличие от ламп накаливания, светодиоды по своей сути не являются источниками белого света. Вместо этого светодиоды излучают почти монохроматический свет, что делает их очень эффективными для цветных световых приборов, таких как светофоры и знаки выхода. Однако для использования в качестве общего источника света необходим белый свет. Белый свет можно получить с помощью светодиодов тремя способами:

• Преобразование люминофора, при котором люминофор используется на светодиоде или рядом с ним для преобразования цветного света в белый свет
• Системы со смешанными цветами, в которых свет от нескольких монохроматических светодиодов (например, красный, зеленый и синий) смешивается, в результате чего получается белый свет
• Гибридный метод, в котором используются как люминофорные (PC), так и монохроматические светодиоды.

Способность светодиодной технологии производить высококачественный белый свет с беспрецедентной энергоэффективностью является основной мотивацией для интенсивного уровня исследований и разработок, которые в настоящее время поддерживаются Министерством энергетики США.

Будущее светодиодов

На рынке представлено много продуктов с белыми светодиодами, и их число продолжает расти, постоянно появляются новые поколения устройств. Хотя многие из этих продуктов работают достаточно хорошо, их энергоэффективность и цветовые качества могут различаться; но стандарты, процедуры тестирования и ресурсы, такие как ENERGY STAR ^®  и список сертифицированных продуктов DesignLights Consortium™, помогают покупателям делать осознанный выбор.

Технология светодиодного освещения в настоящее время предлагает самую высокую светоотдачу (и КПД) среди всех технологий источников света, а низкие цены привели к значительному внедрению. Но, несмотря на этот прогресс, дальнейшие улучшения возможны и желательны. Технология все еще может быть улучшена с точки зрения эффективности, цветовых характеристик, распределения света, форм-фактора и интеграции в здание. Также могут быть улучшения в новых границах освещения, которые включают экономию энергии за счет более эффективного использования освещения, освещения, способствующего здоровью и производительности, и расширенного использования элементов управления для обеспечения нужного света в нужное время. Технология производства светодиодного освещения также может быть улучшена, чтобы снизить затраты, повысить ценность и обеспечить производство по индивидуальному заказу и по требованию, что приведет к максимально возможной экономии энергии, а также к преимуществам для здоровья и производительности для нации.

• Узнайте больше о передовых исследованиях и разработках в области освещения и проектах передовых исследований и разработок в области освещения, финансируемых Министерством энергетики
.
• Узнайте больше о потенциальной экономии энергии благодаря светодиодному освещению

Часто задаваемые вопросы

Чем светодиодное освещение отличается от других энергосберегающих технологий освещения?

Светодиоды позволяют сократить энергопотребление общего освещения почти вдвое к 2030 году, повысить отказоустойчивость сети, сэкономить средства на энергию и сократить выбросы углерода в процессе. Их уникальные характеристики, в том числе компактный размер, долгий срок службы, устойчивость к поломке и вибрации, хорошие характеристики при низких температурах, отсутствие инфракрасного или ультрафиолетового излучения и мгновенное включение, являются полезными во многих областях освещения. Еще одним преимуществом технологической платформы светодиодного освещения являются возможность диммирования и управления цветом.

Одной из отличительных особенностей светодиодов является то, что их небольшой размер и яркий свет обеспечивают хороший оптический контроль. Это снижает оптические потери, что повышает эффективность и позволяет использовать новые, более эффективные форм-факторы. Напротив, люминесцентные лампы и лампы накаливания в форме «колбы» излучают свет во всех направлениях, в результате чего большая часть излучаемого ими света теряется внутри светильника или выходит в направлении, непригодном для предполагаемого применения, или требует дорогих и громоздких светильников. оптика, чтобы получить свет в нужном месте.

Со многими типами светильников, включая встраиваемые потолочные светильники, трофферы и светильники под шкафами, нередко излучается от 50% до 60% всего производимого света.

Поскольку светодиодные источники по своей природе диммируются и мгновенно контролируются, их можно легко интегрировать с датчиками и системами управления, что обеспечивает дополнительную экономию энергии за счет использования датчиков присутствия, сбора дневного света и локального управления уровнями освещенности. Все это дает возможность улучшить характеристики и ценность освещения совершенно новыми способами.

Насколько энергоэффективны светодиоды?

Светодиодное освещение уже является наиболее энергоэффективной технологией освещения, эффективность которой в некоторых специализированных случаях достигает 150 люменов на ватт и более. Но все еще остаются значительные возможности для повышения эффективности и широкого внедрения более эффективных продуктов. Долгосрочная цель исследований и разработок Министерства энергетики требует создания экономичных комплектов светодиодов с теплым белым светом, производящих от 250 до 325 люменов на ватт, и в результате интегрированных осветительных приборов со световым потоком от 250 до 275 люменов на ватт.

Важно учитывать два аспекта энергоэффективности: эффективность самого светодиодного устройства (эффективность источника) и то, насколько хорошо устройство и светильник работают вместе для обеспечения необходимого освещения (эффективность светильника). Количество потребляемой электроэнергии зависит не только от светодиодного устройства, но и от конструкции осветительного прибора, эффективности источника питания и включения функций, которые могут снизить эффективность источника, но имеют другие преимущества. Достижения во всех аспектах конструкции светильников имеют решающее значение для достижения полной производительности светодиодной технологии.

Что можно сказать о качестве светодиодного освещения?

Ключевыми аспектами высококачественного света являются внешний вид самого источника света, который описывается его цветовыми координатами, но часто сводится (со значительной потерей информации) к коррелированной цветовой температуре (CCT), а также то, как свет влияет цветопередача объектов, называемая точностью цветопередачи. Точность цветопередачи можно количественно оценить с помощью индекса цветопередачи (CRI) или другого цветового показателя, недавно разработанного TM-30. Светодиодные источники света продемонстрировали, что они могут достигать широкого диапазона цветовых качеств в зависимости от требований освещения. Однако для достижения высокого уровня точности цветопередачи обычно приходится идти на компромисс между стоимостью и эффективностью. Как правило, для внутреннего освещения рекомендуется минимальный индекс цветопередачи 80, и светодиодные продукты легко достигают этих показателей. Индекс цветопередачи 90 или выше указывает на превосходную точность цветопередачи; Светодиоды также могут соответствовать этому порогу. CRI далек от идеального показателя и особенно плохо подходит для предсказания точности насыщенных красных тонов, для которых часто используется дополнительное значение R9. Индекс точности (R

f ) и индекс гаммы (R _g ), которые описаны в IES TM-30-15, могут обеспечить более полную оценку цветопередачи. Узнайте больше о TM-30-15 и цветовых характеристиках светодиодов.

Как долго служат светодиоды?

Светодиодные осветительные приборы обычно служат намного дольше, чем их обычные аналоги. Срок службы светодиодного светильника или лампы обычно описывается количеством часов работы до тех пор, пока он не будет излучать 70% своего исходного светового потока. Ожидается, что качественные белые светодиодные осветительные приборы будут иметь срок службы от 30 000 до 50 000 часов или даже больше. Типичная лампа накаливания работает около 1000 часов; сопоставимый CFL, от 8 000 до 10 000 часов; и лучшие линейные люминесцентные лампы, более 30 000 часов. Узнайте больше о сроке службы и надежности светодиодов.

Другие аспекты надежности также следует учитывать. Катастрофический отказ описывает ситуацию, когда светильник больше не излучает свет, как правило, из-за отказа электроники. Долгий срок службы светодиода означает, что электроника может выйти из строя до того, как светодиод выйдет из строя.

Другой тип отказа связан с изменением цвета. Все источники света со временем меняют цвет. Долгий ожидаемый срок службы светодиодного осветительного изделия означает, что до того, как светодиод выйдет из строя, цвет света может измениться до неприемлемой степени, в зависимости от применения. В целом, светодиодное освещение оправдывает свои обещания относительно долгого срока службы, но при выборе продукта следует учитывать все аспекты надежности.

Являются ли светодиоды рентабельными?

Цены на светодиодные осветительные приборы сильно различаются. Некоторые светодиодные лампы (лампочки) могут стоить от 1 до 2 долларов или значительно дороже. Различия в цене среди продуктов светодиодного освещения обычно связаны с различиями в различных характеристиках освещения, таких как качество цвета, срок службы, оптические характеристики и диммируемость. Как и в случае с большинством продуктов, потребители должны найти баланс между ценой и производительностью.