Світлодіодна лампа

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Світлодіодні лампи, 220 В, 50 Гц

Світлодіодні лампи або світлодіодні світильники — світлотехнічні вироби для побутового, промислового та вуличного освітлення, у яких джерелом світла є світлодіоди. Світлодіодна  лампа— це набір світлодіодів і схеми живлення для перетворення мережевої енергії на постійний струм низької напруги.

На світлодіоди має несприятливий вплив висока температура, через що, світлодіодні лампи, як правило, мають теплові елементи розсіювання, такі як радіатори й охолоджувальні ребра. Термін їх служби й електричний ККД (відносяться до енергоощадних ламп) у рази кращі, ніж у звичайних ламп розжарення і більшості люмінесцентних ламп. Щоб спростити заміну ламп розжарення на світлодіодні, останні конструктивно виконують зі стандартними цоколями: E14 (міньйон), E27, E40 та іншими. За прогнозами, ринок світлодіодних ламп, буде зростати більш ніж у дванадцять разів протягом наступного десятиліття, з $ 2 млрд на початку 2014 до $ 25 млрд 2023 року.

Рефлекторні світлодіодні лампи, 220 В, 50 Гц
Світлодіодні лампи на напругу 12В (змінну або постійну), світлодіодна матриця на 12В

На відміну від більшості люмінесцентних ламп (наприклад трубок або компактних), світлодіоди набирають повної яскравості без потреби часу на прогрівання; окрім цього, строк служби люмінесцентних ламп знижується частими вмиканнями та вимиканнями. Таких вад не мають світлодіодні лампи, але їх первісна вартість, зазвичай, набагато вище. Більшість світлодіодних ламп не випромінюють світло у всіх напрямках, проте лампи, які розповсюджують світло на усі боки (360 °), стають усе більш поширеними.

Історія[ред.ред. код]

Перший світлодіод, який працює у видимому діапазоні, було розроблено групою Ніка Голоняка («батька світлодіодів») — американського професора русинського походження, у компанії General Electric, 1962 року. Однак, вони були малопотужними і виробляли світло лише на низьких червоних частотах спектру. Перший синій світлодіод високої яскравості, було продемонстровано Сюдзі Накамурою з японської корпорації Nichia 1994 року.  Існування синіх і високоефективних світлодіодів, призвело до розробки першого «білого світлодіода», в якому було використано люмінофорне покриття для часткового перетворення випромінюваного синього світла, на червоні та зелені частоти, що створювало світло, яке здається білим. Ісаму Акасака, Хіросі Амано та Накамура, були згодом, відзначені Нобелівською премією 2014, з фізики за винахід синього світлодіода.

На початку 2007 року, були випущені перші світлодіодні лампи для звичайних лампових патронів E27 і E14. Спочатку, вони мали світловий потік усього в 300 лм, що відповідало побутовій лампі розжарення потужністю 30 Вт і кут розсіювання світла — 120°(у ламп розжарення — 330°). Наприкінці 2011 року було оголошено про те, що Panasonic досягла кута розсіювання близько 300 градусів, а 2015 — до 350 градусів. На додаток до недостатньої яскравості для багатьох завдань, спочатку вони мали блакитний («холодний») колір світла, котрий часто піддавався критиці. З 2010 року, світлодіодні лампи стали також, доступними з теплим білим світлом. З тих пір, на ринку ще, з'явилися так звані, волоконні світлодіодні лампи, які виготовлено з прозорою скляною колбою і змодельовано на зразок історичних ламп розжарення з одиночними нитками, але з десятками окремих світлодіодів.

Кількісне виробництво, знижує вартість світлодіодних ламп. Наприклад, в період з 2008 по 2015 рік, вартість таких ламп у США, впала на 94%.

Конструктивні особливості[ред.ред. код]

Світлодіодний світильник являє собою окремий і самостійний пристрій. Його корпус найчастіше індивідуальний за конструкцією, та спеціально спроектований під різні світлодіодні джерела освітлення. Велика кількість світлодіодів та їх малий розмір, дозволяють розташувати їх у різних місцях, збирати у панелі, використовувати для підсвічування дисплеїв, телевізорів тощо.

Освітлення загального призначення, потребує білого світла. Світлодіоди випромінюють світло у дуже вузькому діапазоні довжин хвиль, тобто з колірною

Складники світлодіодної лампи на 1000 Лм

характеристикою енергії напівпровідникового матеріалу, котрий використовується для виготовлення світлодіодів. Для випромінювання білого світла від світлодіодної лампи треба змішувати випромінювання від червоного, зеленого і синього світлодіодів або використовувати люмінофор для перетворення частини світла на інші кольори.

Оскільки короткохвильове світло, може бути перетворено на довгохвильове люмінофором, досить використати лише синій світлодіод, а інші кольори можуть випромінюватися за допомогою люмінесценції.

Один з методів — RGB (red, green, вlue), це використання кількох світлодіодних матриць, кожна з яких випромінює різну довжину хвиль, у безпосередній близькості, для створення загального білого кольору.

Використання[ред.ред. код]

Світлодіодна ілюмінація

Істотною відмінністю від інших джерел світла є те, що світлодіодне випромінювання більш спрямоване, тобто виглядає як вузький промінь. Світлодіодні лампи використовуються для загального освітлення та спеціального призначення. Там, де потрібно світло одного кольору, дуже зручно застосовувати світлодіоди, адже їм не потрібні світлофільтри, які поглинають частину світлової енергії.

Світлодіодні лампи, мають більш тривалий термін служби (до 50000 годин) та вищу ефективність (світлову віддачу 100 Лм/Вт), ніж більшість інших відомих ламп (у лампи розжарення — 12 Лм/Вт), у разі використання за належної температури. Світлодіодні джерела, малорозмірні, що дає гнучкість у проектуванні світильників і хороший контроль над розподілом світла з малими відбивачами або лінзами. Через невеликий розмір світлодіодів, керування просторовим розподілом освітленості світлодіодних ламп, є надзвичайно гнучким. Світлодіоди, що використовують принцип колірного змішування, можуть випромінювати широку смугу кольорів, змінюючи співвідношення світла, що створюється у кожному з основних кольорів. Це допускає повне їх змішування, у лампах зі світлодіодами різних кольорів. Деякі сучасні світлодіодні лампи, можна використовувати з димерами (регуляторами світла), так само як із застарілими лампами розжарення, або галогеновими. Світлодіоди використовуються у велосипедних та автомобільних фарах, ліхтариках, садових світильниках, у медицині, святковій ілюмінації, побуті, виробництві та інше.

Перевагами таких ламп, є також, повна відсутність ультрафіолетового випромінення, що корисно для комах, які не полюбляють ці промені.

Світлодіодні лампи не містять шкідливих речовин (ртуті, свинцю тощо) та утилізуються як побутові відходи, що також розширює практику їх застосування. Виробники світлодіодних ламп, пропонують гарантійний термін їх роботи до 3 років.

Вплив на рослини[ред.ред. код]

Досліди, розкрили величезну продуктивність та урожайність овочів та декоративних рослин, під світлодіодними джерелами світла. У парникових випробуваннях, оцінювалася чимала кількість видів рослин, щоби переконатися, що якість біомаси та біохімічних показників таких рослин, порівнянна або навіть вища, ніж у вирощених за польових умов. Продуктивність м'яти, васильків, сочевиці, салату, капусти, петрушки та моркви, було визначено за допомогою оцінки здоров'я і сили рослин та успіху світлодіодів у сприянні їх зростанню. Також, було помічено рясне цвітіння обраних декоративних рослин, у тому числі первоцвіту, нагідків тощо.

Світлові діоди забезпечують ощадне електричне освітлення на бажаних довжинах хвиль (червоний + синій кольори), які підтримують виробництво парникового тепла за невеликий час і з високою якістю та кількістю. Оскільки світлодіодні лампи є прохолодними, рослини може бути розташовано якомога ближче до джерел світла без ризику перегрівання або опіку. Це дозволяє вивільнити велику кількість місця для кількісного вирощування рослин.

Обмеження[ред.ред. код]

Передавання кольору світлодіодних ламп, не співвідносне з лампами розжарення, які створюють близьке до ідеального, випромінювання абсолютно чорного тіла, як від сонця (очі людини за тисячі років пристосувалися для найкращого сприйняття такого світла). Одиниця виміру, що називається Індекс передавання кольору (CRI), використовується для вираження здатності джерела світла, передавати кольори (шкала від 0 до 100). Світлодіодні лампи, які мають CRI нижче 75, не радять для використання у кімнатному освітленні.

Світлодіодна лампа

Світлодіодні лампи можуть мерехтіти. Ефект можна побачити на уповільненому відео такої лампи. Ступінь мерехтіння залежить від якості джерела живлення постійного струму, вбудованого у структуру лампи, (як правило, розміщується у цоколі лампи). Довге спостерігання мерехтливого світла, сприяє головним болям та утомі очей.

Світлодіодні лампи мають високу яскравість точкових джерел світла, тому дивитися прямо на них руйнівно для очей.

Світлодіодні лампи чутливі до впливу високих температур, як і більшість твердотільних електронних компонентів. Через це, вони повинні бути перевірені на сумісність для використання у повністю, або частково закритих світильниках перед установкою, оскільки накопичення тепла, може викликати поломку лампи і / або пожежу.

Залежно від конструкції лампи, світлодіоди можуть бути чутливі до електричних розрядів. Як правило, це не стосується ламп розжарення та галогенних, але може бути проблемою для LED і компактних люмінесцентних ламп. Кола живлення, світлодіодних ламп, може бути захищено від перепадів напруги, за допомогою пристроїв захисту від перенапруг.

У світлодіодів також, є серйозна екологічна вада: алюмінієвий радіатор, що охолоджує компоненти світлодіодних лампочок. Річ у тому, що процес видобутку, очищення й обробки алюмінію, є дуже енергоємним і створює кілька побічних продуктів, таких як сірчана кислота. Це зумовлює додаткове навантаження на довкілля, що знижує «екологічну якість» світлодіодних джерел світла.

Вчені вважають, що у найближчі п'ять років (до 2016 року), буде розроблено більш ефективні світлодіоди, з набагато меншими радіаторами, наприклад з використанням для охолодження, теплопровідної пластмаси.

Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

  • Енергоефективні світлодіодні освітлювальні системи : [монографія] / З. Готра, В. Корнага, В. Мартіросова, Г. Нікітський, І. Пастух, А. Рибалочка, В. Сорокін, В. Щиренко; ред.: В. Сорокін; НАН України, Ін-т фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова, Нац. ун-т "Львів. політехніка", НАМН України, Ін-т медицини праці. - Київ : Авіцена, 2016. - 334, [1] c.