Как устроена светодиодная лампа и принцип ее работы

Как устроена светодиодная лампа?

Близкое знакомство с конструкцией LED-светильника может потребоваться только в одном случае – если необходимо отремонтировать или усовершенствовать источник света.

Домашние умельцы, имея на руках комплект элементов, могут самостоятельно собрать лампу на светодиодах, но новичку это не по силам.

Учитывая, что приборы со светодиодами стали основой систем освещения современных квартир, умение разбираться в устройстве ламп и ремонтировать их может сохранить весомую часть семейного бюджета

Зато, изучив схему и имея элементарные навыки работы с электроникой, даже новичок сможет разобрать лампу, заменить сломанные детали, восстановив функциональность прибора. Чтобы ознакомиться с подробными инструкциями по выявлению поломки и самостоятельному ремонту светодиодной лампы, переходите, пожалуйста, по этой ссылке.

Имеет ли смысл ремонт LED-лампы? Безусловно. В отличие от аналогов с нитью накаливания по 10 рублей за штуку, светодиодные устройства стоят дорого.

Предположим, «груша» GAUSS – около 80 рублей, а более качественная альтернатива OSRAM – 120 рублей. Замена конденсатора, резистора или диода обойдется дешевле, да и срок службы лампы своевременной заменой можно продлить.

Существует множество модификаций LED-ламп: свечи, груши, шары, софиты, капсулы, ленты и др. Они отличаются формой, размером и конструкцией. Чтобы наглядно увидеть отличие от лампы накаливания, рассмотрим распространенную модель в форме груши.

Вместо стеклянной колбы – матовый рассеиватель, нить накала заменили «долгоиграющие» диоды на плате, лишнее тепло отводит радиатор, а стабильность напряжения обеспечивает драйвер

Если отвлечься от привычной формы, можно заметить только один знакомый элемент – цоколь. Размерный ряд цоколей остался прежним, поэтому они подходят к традиционным патронам и не требуют смены электросистемы. Но на этом сходство заканчивается: внутреннее устройство светодиодных приборов намного сложнее, чем у ламп накаливания.

LED-лампы не предназначены для работы напрямую от сети 220 В, поэтому внутри устройства заключен драйвер, являющийся одновременно блоком питания и управления. Он состоит из множества мелких элементов, основная задача которых – выпрямить ток и снизить напряжение.

Характеристики СМД светодиодов

Каждый вид SMD светодиода характеризуется не только величиной излучения и количеством потребляемого тока, но и другими параметрами. Тип изделия определяет применение прибора и особенности монтажа.

Характеристики светодиода 3528

Как видно из таблицы, светодиод SMD 3528 бывает однокристальным и трехкристальным. В первом случае он может генерировать белый нейтральный и теплый свет, а также желтый, синий, зеленый и красный. Во втором подает сразу несколько цветов. Однокристальный вариант оборудован 2 выводами для подсоединения, а трехкристальный – 4 (1 катод и 3 анода). Чтобы предупредить влияние окружающей среды, кристаллы заливаются прозрачным компаундом. Материал может включать люминофор: так выравнивают цветовые показатели прибора.

Световой поток, который излучает прибор, невелик. Зато SMD 3528 обладает миниатюрными размерами и регенерирует разные цвета. Благодаря этому светодиоды используют в лентах подсветки и недорогих декоративных светильниках.

Характеристики светодиода 5050

Светодиод SMD 5050 может включать 3 или 4 кристалла. Для одноцветного светильника выбирают одинаковые или близкие по оттенку кристаллы. 5050 отличается более высокой яркостью – в 3 раза больше, чем 3528. В диодах предусмотрена такая же защита: прозрачный компаунд или люминофор.

Прибор отличается лучшим соотношением мощности и цены и обеспечивает любой цвет светового потока. Как правило, 5050 устанавливают на декоративные осветительные ленты – одноканальные, RGB, RGBW. Если увеличить плотность крепления – до 60 штук на 1 м, светодиодную ленту можно использовать не только как украшение, но и для освещения интерьерных элементов. Ленты оснащены контроллерами, что позволяет регулировать оттенок и интенсивность света.

Характеристики светодиода 5630

Элемент 5630 имеет только однокристальное исполнение, но отличается высокой мощностью: генерирует световой поток в 57 люменов. Цвет белый, с разной температурой: холодный, дневной, теплый. Прибор защищен 2 старисторами и может выдерживать импульс тока до 400 мА.

У светодиода 4 вывода, но работу элемента обеспечивает только 2. 2 других вместе с подложкой требуются для отвода тепла. Применяют диод при изготовлении мощных ламп и прожекторов.

Важно! Яркость диода зависит от температуры воздуха. При +85 градусов показатель падает на 25%

Характеристики светодиода 5730

Однокристальный вариант обладает такой же мощностью, что и 5630, а вот трехкристальный SMD светодиод 5730 втрое мощнее: изучает свет яркостью до 158 люменов. Также предназначен для получения светового потока белого цвета, но с разной цветовой температурой.

Модификация отличается очень низким тепловым сопротивлением, что позволяет обойтись без двух дополнительных выводов, как в 5630. При этом она выдерживает также импульсный ток.

Элемент отличается высокой производительностью и используется также как и 5630 – при производстве мощных светодиодных светильников.

Характеристики светодиода 3014

Однокристальный элемент умеренной мощности – до 11 люменов, и очень небольших размеров. В качестве защиты используется компаунд. Светодиод генерирует белый свет – теплый, холодный, основные цвета, а также оранжевый. Эту относительно недавно появившуюся модификацию относят к категории слаботочных.

При монтаже изделия нужно учитывать его особенность: выводы у него нетипично длинные и достигают нижней части корпуса. Таким образом, улучшается теплоотвод.

Главное назначение 3014 – модули и ленты декоративной подсветки. Нередко диоды применяют при производстве автомобильных ламп и настольных приборов.

Характеристики светодиода 2835

Из всех типов SMD светодиодов модель является самой мощной: излучает примерно на 20% больше света, чем 5730. Так можно уменьшить энергопотребление. Однокристальный прибор производят в трех версиях разной мощности. Он излучает белый свет разной температуры. По размерам близок к элементу 3528, но имеет круглую линзу.

Этот вариант наиболее популярен, так как применяют его при изготовлении буквально любых осветительных приборов: ламп на улице, прожекторов, бытовых светодиодных светильников. А это означает большое количество подделок, где вместо одноваттного диода устанавливают элемент меньшей мощности.

Достоинства и недостатки светодиодов

Плюсы

• Высокая механическая и вибрационная стойкость.
• Небольшой разогрев.
• Маленькие габаритные размеры, легкий
• Долговечность.
• Низкое энергопотребление и мощность.
• Возможность регулирования интенсивности свечения.
• Высокие декоративные качества: разнообразие цветов и оттенков свечения.
• Безынерционность: включаются сразу на полную мощность.
• Возможность работы при низких температурах.
• Низкая цена индикаторных светодиодов.
• Безопасность: низкие рабочие значения напряжения и тока.

Минусы

• Высокая цена SMD.
• Ухудшения со временем качества кристалла: чем дольше светодиод работает, тем он тусклее.
• Повышенные требования к источнику питания.
• Недопустимы даже небольшие превышения минимальных и максимальных значений электрических параметров.

Что такое SMD светодиоды: их характеристики и отличие от обычных

Четкая расшифровка этой аббревиатуры выглядит как Surface Mount Devices, что в буквальном переводе означает «монтируемый на поверхности». Чтобы было понятнее, можно вспомнить, что обычные световые диоды цилиндрической формы на ножках утапливаются ими в плату и припаиваются с другой стороны. В отличие от них SMD-компоненты фиксируются лапками с той же стороны, где находятся и сами. Такой монтаж дает возможность создания двусторонних печатных плат.

Такие светодиоды намного ярче и компактнее обычных и являются элементами нового поколения. Их габариты указываются в маркировке. Но не стоит путать размер SMD светодиода и кристалла (чипа) которых в составе компонента может быть множество. Разберем несколько таких световых диодов.

Вот они, LED SMD2835. Маленькие, но света от них достаточно

Параметры LED SMD2835: размеры и характеристики

Многие начинающие мастера путают маркировку SMD2835 с SMD3528. С одной стороны они должны быть одинаковы, ведь маркировка указывает, что эти светодиоды имеют размер 2.8х3.5 мм и 3.5 на 2.8 мм, что одно и то же. Однако это заблуждение. Технические характеристики светодиода SMD2835 намного выше, при этом он имеет толщину всего 0.7 мм против 2 мм у SMD3528. Рассмотрим данные SMD2835 с различной мощностью:

Параметр	Китайский 2835	2835 0,2W	2835 0,5W	2835 1W
Сила светового потока, Лм	8	20	50	100
Потребляемая мощность, Вт	0,09	0,2	0,5	1
Температура, в градусах С	+60	+80	+80	+110
Ток потребления, мА	25	60	150	300
Напряжение, В	3,2

Как можно понять, технические характеристики SMD2835 могут быть довольно разнообразны. Все зависит от количества и качества кристаллов.

Характеристики светодиода 5050: более габаритный SMD-компонент

Довольно удивительно, что при больших габаритах этот светодиод имеет меньшую силу светового потока, чем предыдущий вариант – всего 18-20 Лм. Причиной этому малое количество кристаллов – обычно их всего два. Наиболее распространенное применение такие элементы нашли в светодиодных лентах. Плотность из в полосе обычно составляет 60 шт/м, что в общей сложности дает около 900 Лм/м. Достоинство их в этом случае в том, что лента дает равномерный спокойный свет. При этом угол ее освещения максимальный и равен 120.

На таких элементах делается лампа «кукуруза»

Выпускаются такие элементы с белым свечением (холодного или теплого оттенка), одноцветными (красный, синий или зеленый), трехцветными (RGB), а так же четырехцветными (RGBW).

Характеристики светодиодов SMD5730

По сравнению с этим компонентом, предыдущие уже считаются устаревшими. Их уже можно назвать даже сверх яркими светодиодами. 3 вольта, которые питают и 5050, и 2835 выдают здесь до 50 Лм при 0.5 Вт. Технические характеристики SMD5730 на порядок выше, а значит их необходимо рассмотреть.

Параметр	Показатель
Сила светового потока, Лм	45-50
Потребляемая мощность, Вт	0,5
Диапазон рабочих температур, в градусах С	От -40 до +80
Номинальный ток, мА	150
Рабочее напряжение, В	3,1-3,2
Угол освещения	120 градусов

И все-таки это не самый яркий из SMD-компонентов светодиод. Сравнительно недавно на российском рынке появились элементы, которые в прямом смысле «заткнули за пояс» все остальные. О них сейчас и пойдет речь.

Элементы на ленте могут располагаться и в 2 ряда для яркости

Светодиоды «Cree»: характеристики и технические данные

На сегодняшний день аналогов продукции фирмы Cree не существует. Характеристики сверх ярких светодиодов их производства действительно поражают. Если предыдущие элементы могли похвастаться силой светового потока лишь в 50 Лм с одного кристалла, то, к примеру, характеристики светодиода XHP35 от «Cree» говорят о 1300-1500 Лм так же от одного чипа. Но и мощность их больше – она составляет 13 Вт.

Если обобщить характеристики различных модификаций и моделей светодиодов этой марки, то можно увидеть следующее:

Модификация	XM-L	XR-E, XP-G, XP-E, XP-C
Сила светового потока, Лм/вт	T5 (от 260 до 280)	T6 (от 280 до 300)	U2 (от 300 до 320)	Q2 (от 87,4 до 93,9)	Q3 (от 93,9 до 100)	Q4 (от 100 до 107)	Q5 (от 107 до 114)	R2 (от 114 до 122)

Сила светового потока SMD LED «Cree» называется бином, который в обязательном порядке проставляется на упаковке. В последнее время появилось очень много подделок под эту марку, в основном китайского производства. При покупке их сложно отличить, а вот уже через месяц использования их свет тускнеет и они перестают отличаться от других. При довольно высокой стоимости такое приобретение станет довольно неприятным сюрпризом.

Нить накала постепенно уходит в историю

Предлагаем Вам небольшое видео на эту тему:

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 лент

Условно СДЛ делятся на виды, исходя из их функций и рабочих характеристик:

Монохромные

Монохромные (одноцветные) ленты характеризуются одним цветом свечения. Для достижения определенного свечения кристалл диода окрашивается в нужный цвет, что приводит к снижению яркости и напрямую сказывается на цене.

Зависимость палитры led элементов от их стоимости (указана средняя цена за 1 метр с аналогичными рабочими характеристиками):

1. Белый цвет (CW) 145 руб./м.

Светодиодная лента белого цвета

1. Синий цвет (B) 232 руб./м.

СДЛ синего цвета

1. Зеленый цвет (G) 238 руб./м.

СДЛ зеленого цвета

1. Красный цвет (R) 240 руб./м.

СДЛ красного цвета

Кристаллы с белым свечением возможно применять для основного освещения, т.к. они обладают более высокой яркостью. Цветные кристаллы имеют менее яркое свечение и применяются для контурного освещения дизайна.

Контурная подсветка

RGB ленты

RGB лента – это разноцветная светодиодная лента, в конструкцию которой включен контроллер, отвечающий за цветовой поток, интенсивность свечения и режим работы.

RGB лента

Разные оттенки получаются суммарным свечением трех кристаллов основных цветов: синий, зеленый, красный. Контроллер регулирует интенсивность свечения каждого отдельного кристалла, в результате при суммарном смешивании цветов получаются различные оттенки. В зависимости от модификации контроллера можно получить от 3 до 16 млн. оттенков палитры, кроме чисто белого цвета.

Для возможности белого свечения применяется лента типа RGBW, которая содержит led элемент белого цвета. Отдельный «белый канал» также регулируется контроллером и может работать в самостоятельном белом режиме или в общей совокупности цветов, тем самым разнообразив палитру.

Стоимость за 1 метр от 200 руб. до 1600 руб.

Применяется для реализации дизайнерских решений, например, контурная подсветка рабочей или уличной зоны.

Пример RGB подсветки лестничного проема

Ленты «бегущий огонь»

Конструкция led ленты «бегущий огонь» состоит из микросхем и контроллера. У каждой группы диодов есть своя микросхема, которая управляет цветом и яркостью свечения каждого отдельного кристалла. Сигналы о «нужном параметре» на микросхему подает контроллер, который задает нужный эффект (бегущий огонь, мерцание, переливание определенных цветов).

СДЛ бегущий огонь

Например, новогодние гирлянды, контурные подсветки в общественных заведениях.

Стоимость за 1 метр от 370 руб. до 1400 руб.

Ленты бокового свечения

Цилиндрические светодиоды прикрепляются вдоль края (бок) платы. За счет такого расположения световой поток распространяется вдоль плоскости, на которую прикреплена конструкция и не имеет ослепляющего эффекта.

СДЛ бокового свечения

Применяется для контурной подсветки рекламных щитов, вывесок названий, периметра плазменных панелей.

Стоимость за 1 метр от 450 руб. до 1600 руб.

Все рассмотренные виды можно разделить на два типа:

Открытые

Открытая светодиодная лента – это плата, конструкция которой не защищена специальной оболочкой. Кристаллы данной ленты могут быть любого цвета, оттенка, конструкции и т.д.

СДЛ открытого типа

Её детали находятся на открытой части, что приводит к быстрой поломке из-за внешнего механического воздействия, попадания пыли и влаги. Это обуславливает низкую цену от 70руб./м.

Применяется чаще всего в мебельной подсветке и декоративных частях интерьера. Для сохранения работоспособности и более широкой эксплуатации её укладывают в специальные защищенные каналы.

Герметичные

Герметичная лента – это открытая светодиодная лента с нанесенным на неё герметичным диэлектрическим составом. Такая конструкция защищает кристаллы, резисторы, проводящие части платы и увеличивает срок её эксплуатации.

Показатель защищенности IP XZ характеризует степень защиты конструкции от внешних частиц и твердых предметов (X), и влаги (Z). Чем выше показатели XZ, тем лучше защита.

СДЛ открытого типа имеет показатель IP20, герметичная – IP68.

Степени защищенности светодиодной ленты

От толщины нанесенного состава зависит степень защищенности:

1. IP33 – защита от крупных внешних элементов, влаги и брызг воды направленных под углом 60 гр.;
2. IP65 – защита от частичек пыли, влаги и струи воды независимо от их направления;
3. IP67 – защиты от частичек пыли, влаги и воды при погружении в неё на глубину 1 м.

Высокая степень защиты от влаги позволяет применять герметичные платы для подсветки бассейнов, водоемов, бань и сауны.

СДЛ герметичного типа

Стоимость за 1 метр составляет от 180 до 1600 руб.

Как подключить светодиодную лампу.

Подключение аналогично лампам накаливания и люминесцентным — следует обесточить патрон и вкрутить в него лампу.

Если необходимо подключить несколько LED источников света, то возможны следующие варианты соединения:  последовательный и параллельный.

Однако данное подключение не стоит применять на практике. Даже светодиоды из одной партии не гарантируют одинакового падения напряжений. Из-за этого ток на отдельном LED элементе может превысить допустимый, что может спровоцировать выход элементов из строя.

Последовательный вариант требует минимального количества проводов, но применяется крайне редко. Причиной этому служат два недостатка. Во-первых, при перегорании одной лампочки из строя выходит вся цепь. Во-вторых, лампы работают не в полную силу, так как при последовательном соединении напряжение суммируется. Пожалуй, единственные случаи, где оправдано последовательное соединение – это елочная гирлянда и освещение подъездов. В этих случаях допустимы низкие показатели мощности у многих источников света.

Схема довольно проста:

• от распределительной коробки фаза идет на выключатель;
• от выключателя фаза переходит к светодиодной лампе;
• ко второму контакту последней лампы в цепи подключают нулевой провод;
• от ламп к друг к другу переходит фазовый провод.

Последовательная схема подключения светодиодных ламп.

Параллельный способ применяется чаще всего. Главное преимущество – подача одинакового напряжения ко всем лампочкам в цепи. В случае перегорания из цепи выпадает лишь, вышедший из строя источник света, который легко заменить.

Параллельно можно соединить двумя способами: лучевым и по шлейфной схеме.

Лучевой метод отличается надежностью. Хотя при этом требуется большое количество кабеля

И важно продумать момент соединения всех элементов. Чаще всего для этого используют клеммную колодку

С одной стороны на ее перемычки подают фазу.  С обратной стороны подключают провода, тянущиеся от лампочек. Внутри клеммную колодку рекомендуется заполнить антиокислительной пастой. Также вместо колодки использовать скрутку проводов со спайкой.

Схема параллельного лучевого подключения через клеммную колодку.

При использовании шлейфной схемы фазный и нулевой провода от щитка и выключателя подключаются к первой лампочке. От нее кабель подается на вторую и так далее. Таким образом, каждая лампочка (кроме последней) соединяет с четырьмя проводами: двумя фазными и двумя нулевыми.

Схема параллельного подключения по шлейфной схеме.

Подключение лампочек, работающих от напряжения 12В, аналогично, только в схему необходимо включить понижающий трансформатор.

Схема параллельного подключения точечных светильников 12В через трансформатор.

В чем самые главные плюсы технологии LED?

Одной из главных особенностей светодиодов является его высокий КПД. Дело в том, что обычная лампа накаливания при работе выделяет очень много тепла, а вот светодиод, напротив, остается достаточно холодным. Все это происходит из-за того, что он в большую часть света производит именно в видимом для человека спектре и не расходует энергию на ненужные длины волн. Это позволяет технологии LED серьезно доминировать над уже устаревшими лампами накаливания. Кроме того, светодиоды гораздо меньше по размеру и их можно располагать благодаря этому как угодно и где угодно.

Можно выстраивать из них целые фигуры и даже программировать последовательность того, как они загорятся с помощью мини-компьютеров. Таким образом, это дает очень большой толчок для дальнейшего развития и совершенствования, но довольно лирики.

Осветительные LED

Эти светодиоды применяются при освещении помещений и улиц в составе фонарей, автомобильных фар, светодиодных лент и т.д. В связи с этим обладают большой мощностью, высокой интенсивностью излучения, и выпускаются только в белом цвете в корпусах для поверхностного монтажа.

Обычно производятся две разновидности, различающиеся цветовой температурой: cool white (холодный белый) и warm white (теплый белый).

Поскольку кристаллов, излучающих белый свет, в природе не существует, при производстве осветительных светодиодов прибегают к различным технологиям смешения трех базовых цветов (RGB). От способа их сложения зависит цветовая температура получаемого белого света.

Одним из способов получения белого свечения является покрытие излучающего кристалла тремя слоями люминофора, причем каждый слой отвечает за свой базовый цвет. Другой метод состоит в нанесении двух слоев люминофора на кристалл голубого цвета.

Осветительные SMD LED

Большинство осветительных светодиодов также выпускаются в корпусах SMD. В отличие от индикаторных, характеризуются большей мощностью и производятся только в белом цвете.

Основная область применения SMD – светодиодные ленты и лампы, переносные фонари, фары автотранспорта. При этом они дают довольно направленное излучение (порядка 100⁰-130⁰), поэтому при освещении больших территорий приходится использовать большое количество этих LED для равномерной засветки площади.

Конструктивно осветительные SMD представляют собой покрытый люминофором излучающий кристалл на теплоотводящей подложке, обычно медной или алюминиевой. Встречаются как разновидности с линзой, так и без нее.

COB светодиоды

Большое распространение получили светодиоды типа COB (Chip On Board, чип на плате). По сути, это интеграция большого количества (обычно несколько десятков) кристаллов SMD в одном корпусе, которые потом покрываются люминофором.

На картинке вверху показаны для сравнения Cree SMD 5050 (слева) и COB – матрица из 36 чипов (справа).

COB используются только для освещения. Их световой поток на порядок больше, чем у одиночных SMD. Однако следует учесть, что эти светодиоды не подойдут для создания узконаправленного излучения ввиду большого угла рассеяния светового потока. При этом создать абсолютно ненаправленное излучение тоже не получится – угол рассеяния светодиодов менее 180⁰.

Filament LED

Этот тип светодиодов также используется пока только для освещения. Широкое распространение получили в качестве декоративной подсветки помещений. Спектр свечения, в отличие от SMD и COB, гораздо приятнее человеческому глазу и напоминает свет лампы накаливания. При этом сохраняются все присущие LED достоинства: низкое энергопотребление и долгий срок службы.

В этом ролике демонстрируется сравнение декоративной лампы накаливания мощностью 40 Вт и лампы Filament на 4 Вт:

Здесь видно, что при мощности в 10 раз меньше, световой поток, отдаваемый лампой Filament, в 3-4 раза больше.

В то же время КПД Filament даже выше, чем у тех же SMD, — при одинаковой мощности первые позволяют получить большую освещенность. Это достигается за счет технологии COG (Chip On Glass, чип на стекле), при которой светоизлучающие кристаллы устанавливаются на стеклянную подложку, а затем покрываются люминофором.

Сама подложка имеет цилиндрическую форму, что позволяет получить угол рассеяния светового потока 360⁰. То есть такие LED очень хороши при создании ненаправленного излучения.

Принцип работы или что светится в светодиоде

Подключая к p-n переходу постоянное напряжение определенной величины и полярности, вызывают в переходе электрический ток в виде встречного потока носителей электрического заряда — «дырок» – положительных «частиц» и электронов – отрицательных. При встрече этих потоков в p-n-переходе происходит их рекомбинация или слияние. В «дырку» попадает свободный электрон с повышенной энергией, и она исчезает.

Схема работы светодиода.

Справа n-полупроводниковая часть кристалла, «обогащенная» свободными электронами, слева – p-полупроводниковая часть с положительными «частицами» – «дырками».

Энергия высвобождается в виде квантов света. Они эмитируются, т.е. излучаются из торца кристалла. Поток квантов попадает на отражатель. Его полированная поверхность отражает свет в нужном направлении. Особой конфигурацией поверхности формируют требуемую диаграмму направленности светового потока.

Схема получения света в p-n-переходе.

Напряжение для питания перехода прикладывается «+» – к аноду диода, а «-» – к катоду.

Устройство светодиодных источников света

Светодиодный источник состоит из следующих конструктивных элементов:

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

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.

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.

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).

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.

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.

Что такое драйверы для светодиодов и зачем они нужны

Светодиоды – это полупроводниковые элементы. За яркость их свечения отвечает ток, а не напряжение. Чтобы они работали, нужен стабильный ток, определенного значения. При p-n переходе падает напряжение на одинаковое количество вольт для каждого элемента. Обеспечить оптимальную работу LED-источников с учетом этих параметров – задача драйвера.

Какая именно нужна мощность и насколько падает напряжение при p-n переходе, должно быть указано в паспортных данных светодиодного прибора. Диапазон параметров преобразователя должен вписываться в эти значения.

Устройство светодиода

По сути, драйвер – это блок питания. Но основной выходной параметр этого устройства – стабилизированный ток. Их производят по принципу ШИМ-преобразования с использованием специальных микросхем или на базе из транзисторов. Последние называют простыми.

Преобразователь питается от обычной сети, на выходе выдает напряжение заданного диапазона, которое указывается в виде двух чисел: минимального и максимального значения. Обычно от 3 В до нескольких десятков. Например, с помощью преобразователя с напряжением на выходе 9÷21 В и мощностью 780 мА можно обеспечить работу 3÷6 светодиодных элементов, каждый из которых создает падение в сети на 3 В.

Таким образом, драйвер – это устройство, преобразующее ток из сети 220 В под заданные параметры осветительного прибора, обеспечивающее его нормальную работу и долгий срок эксплуатации.

Внешний вид LED-драйвера

Вывод

Использование СДЛ позволяет подчеркнуть предметы интерьера (лестницы, кухонные гарнитуры, потолки, выступы и т.д.) Их низкая цена и большой выбор видов позволяет создавать различные сценарии освещения.

При использовании конструкции с питанием от переменного напряжения 220 В необходимо соблюдать правила электробезопасности и максимально изолировать токоведущие части. Запрещено использование led элементов напряжением выше 12 В для подводного освещения.

Преимущества

• Безопасный уровень рабочего напряжения 12/24 В.
• Наличие самоклеящегося слоя упрощает работы по монтажу и позволяет установить её в любом ровном месте.
•  Низкий уровень потребления электрической энергии.
• Долгий срок службы и уровень надежности при соблюдении правил эксплуатации.
• Для регулировки длины платы предусмотрены специальные места, в которых можно её отрезать или нарастить (припаять).
• Экологически безопасно.
• Широкий выбор палитры.

Недостатки

• Применение в схеме дополнительных элементов (драйвер).
• Высокая цена за комплект оборудования для реализации основного освещения. Как следствие применение в качестве подсветки.