Светодиодные лампы – новейшие технологии освещения

С каждым годом технический прогресс приносит нам различные новшества, позволяющие сделать жизнь более качественной и удобной. Не стоит на месте продвижение и в сфере осветительных технологий. Последним инновационным изобретением в данной области стали светодиоды. Эти миниатюрные приборы уже успели показать ту «мощь», на которую они способны. Несмотря на некоторые недостатки данных источников света, они уже успешно применяются в различных сферах человеческой деятельности.

В настоящее время светодиодные лампы со стандартными типами цоколей – далеко не редкость. Сейчас рассматриваемые приборы постепенно вытесняют традиционные виды источников света. Светодиоды находят себе применение не только в декоративных подсветках, но и в полноценном освещении помещений. На их основе создается светотехническое оборудование всевозможных типов.

Светодиодные лампочки: устройство и принцип работы

Главным элементом каждого светодиода является искусственно созданный полупроводниковый кристалл. Данный элемент напрямую преобразовывает электрический ток в излучение. В светодиодах большая часть энергии уходит в световой поток (потерь практически нет), поскольку полупроводниковые источники света не нуждаются в нагреве, как, к примеру, лампы накаливания.

Функционирование рассматриваемых приборов основано на принципе p-n перехода. Светодиодный кристалл включает в себя полупроводники с различной проводимостью. Под воздействием электрического тока в области контакта данных элементов происходит рекомбинация носителей отрицательных и положительных зарядов (электронов и дырок), в результате чего происходит испускание фотонов, благодаря которым и создается излучение.

В светодиодах полупроводниковый кристалл соединяется с анодом в виде золотой нити и размещается в медной или алюминиевой отполированной чашечке, которая одновременно служит катодом и рефлектором. Вся эта конструкция помещается в небольшую колбу или заливается специальным материалом, которому придают определенную форму. От формы защитной оболочки светодиода зависит угол его излучения. Чем более плоский вид у колбы, тем более рассеяно свечение (до 120-130 градусов). У выпуклых источников света рассматриваемого типа угол свечения составляет от 8 до 60 градусов.

Светодиоды можно подразделить на две основные разновидности: обычные, обладающие вытянутой формой и двумя выходами, и более компактные и яркие smd устройства. Последний тип обладает возможностью установки на поверхность печатной платы в автоматическом режиме.

Из рассматриваемых точечных источников света наиболее часто собирают лампы светодиодные. Данные приборы обладают традиционными типами цоколей, что позволяет заменять ими другие типы осветительных устройств. В полупроводниковые лампы встраивается блок питания, необходимый для преобразования переменного тока электросети в постоянный (благодаря этому обеспечивается ровность излучения). Полупроводниковые лампочки дополнительно защищаются сверху прочной колбой либо остаются открытыми.

Немного об истории создания инновационных источников света

Возможность получения свечения посредством использования полупроводниковых материалов была открыта еще в 1907 году экспериментатором из Британии Генри Раундом. Первый же светодиод с видимым спектром излучения появился лишь в 1962 году. Профессору Иллинойского университета Нику Холоньяку с группой своих ученых удалось тогда добиться красного светового потока. Таким образом, главная заслуга в разработке полупроводниковых источников света принадлежит именно данному ученому и изобретателю.

Немного ранее, в 1961 году, Гари Питманом и Робертом Байардом была разработана технология создания инфракрасных светодиодов.

После открытия полупроводниковых лампочек с красным излучением постепенно стали изобретаться зеленые, желтые, оранжевые, синие источники света. Первый белый светодиод появился только в самом конце 20-го столетия. На самом деле он представляет собой источник синего излучения, на поверхность колбы которого нанесен люминофор, преобразующий синее свечение в белое. Синие светодиоды появились на свет в 1995 году благодаря японским изобретателям.

В связи с чем лампы светодиодные обретают все большую популярность?

С каждым годом традиционные разновидности ламп все больше и больше уступают в своих качествах полупроводниковым источникам света. Конечно же, наибольшим превосходством светодиоды обладают над лампами накаливания. Общая доля этих устройств на мировом рынке постепенно уменьшается, в то время как объем продаж полупроводниковых ламп увеличивается.

Светодиодные приборы неидеальны – они имеют некоторые недостатки, но на фоне тех впечатляющих особенностей, которые присущи им, «минусы» становятся незначительными.

Итак, светодиодные лампы особенно заинтересовывают общей продолжительностью своей эксплуатации. Современные модели от мировых производителей действительно способны служить дольше многих других разновидностей источников света. Наиболее часто производителями обещается продолжительность «жизни», достигающая 50 000 и 100 000 часов. Ни один из других типов ламп не способен отслужить такое количество времени. Но здесь важно подметить, что называемые производителями цифры являются пока не проверенными на практике расчетами. К тому же, нередко на рынке полупроводниковых устройств встречаются некачественные приборы. Такие подделки могут выходить из строя быстрее даже ламп накаливания. В связи с этим, стоит обращать особое внимание на светодиодные лампы, цена которых выглядит слишком заманчивой.

Благодаря длительному сроку службы рассматриваемых приборов сокращаются денежные затраты, идущие на их техническое обслуживание осветительных устройств (не требуется частая замена лампочек). Кроме того, экономичность использования светодиодных источников света заключается и в их пониженном энергопотреблении. По сравнению с люминесцентными лампами, а тем более с лампами накаливания, полупроводниковые устройства «питаются» в разы меньшим количеством тока. При замене традиционных осветительных приборов рассматриваемыми источниками света можно сократить денежные затраты, идущие на оплату электроэнергии, на 60-90%.

Лампы светодиодные обладают удивительной стойкостью к различного рода внешним воздействиям. Прочность и надежность данных устройств объясняется особенностями их конструкции. К примеру, ключевым элементом лампы накаливания является нить накала. В связи с хрупкостью и ненадежностью данной составляющей источники света на основе нее могут выйти из строя при первом же падении или вибрации. Что касается ламп, в которых для создания свечения применяются газовые среды, то они зачастую не выносят низких температур. При сильных заморозках нередко качество их излучения значительно уменьшается. Светодиодным лампам «неведомы» все эти проблемы. Рассматриваемые полупроводниковые устройства излучают качественный световой поток практически в любых условиях. Им не страшны ни зимние стужи, ни повышенная воздушная влажность, а герметичные модели светодиодных ламп могут смело использоваться и в водных средах (например, в подводных фонариках). Рассматриваемые приборы способны достойно выдержать падения с высоты человеческого роста.

Светодиодные лампы – это абсолютно безвредные для экологии устройства. В их конструкции нет токсичных веществ, угрожающих чистоте окружающего мира и человеческому здоровью. Благодаря этому исключается необходимость специальной утилизации данных источников света, которая нередко требует вложения немалых денежных сумм. Помимо этого, лампы светодиодные не нарушают общий климат помещений, поскольку практически не выделяют тепло. При использовании большого количества ламп накаливания в жилой комнате или офисе приходится довольно часто проветривать воздух или устанавливать кондиционирующую систему, поскольку этот и некоторые другие типы осветительных приборов характеризуется большим тепловыделением. Конечно же, рассматриваемые полупроводниковые устройства незаменимы и в тех случаях, когда недопустим нагрев какого-либо освещаемого ими объекта.

По яркости излучения светодиодные лампы уступают некоторым газоразрядным источникам света. Тем не менее, световой поток полупроводниковых устройств обладает хорошими показателями по другим параметрам. Так, излучению светодиодных ламп свойственна мягкость, ровность и контрастность. Оно не связано со стробоскопическим эффектом и не обладает ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами, благодаря чему не вызывает усталость глаз и не способствует ухудшению зрения, как некоторые другие устройства.

Светодиодные лампочки обладают излучением чистых цветов. Для получения определенного оттенка светового потока им не требуются всевозможные фильтры и покрытия. Среди всего ассортимента рассматриваемых ламп встречаются устройства с синим, фиолетовым, красным, зеленым, желтым, оранжевым и многими другими цветами излучения. Можно с уверенностью сказать, что в сфере светодизайна данным источникам света просто нет равных. Что касается белых светодиодных ламп, то среди них встречаются модели с различной цветовой температурой. Полупроводниковые устройства с белым излучением характеризуются высоким показателем цветопередачи, т.е. они не искажают восприятие окружающей обстановки, на которую падает их свечение.

Еще одно преимущество, которым обладают лампы светодиодные, — это их быстрое реагирование на щелчок тумблера, т.е. они, в отличие от многих люминесцентных ламп, выдают полную мощность своего излучения сразу же после включения. Кроме того, количество и периодичность «включений/выключений», а также скачки напряжения, не влияют на продолжительность их срока службы.

Как уже говорилось выше, светодиодные лампы обладают и некоторыми недостатками, но специалисты передовых стран продолжают свою работу над совершенствованием рассматриваемых приборов. С каждым годом данные источники света становятся все более серьезными конкурентами для всех существующих осветительных устройств других типов.

Что же затормаживает популяризацию светодиодных ламп?

Конечно же, в первую очередь в глаза бросается стоимость рассматриваемых устройств. На светодиодные лампы до сих пор устанавливаются довольно высокие цены. Данный фактор имеет объяснение: высокая стоимость сопряжена со сложностью производства данных источников света. Для того чтобы изготовить качественную светодиодную лампу требуются не только опытные специалисты, но и дорогостоящее оборудование. Тем не менее, многие потребители не задумываются о том, что затраченные на такой источник света денежные средства в большинстве случаев окупаются в течение приблизительно двух лет благодаря низкому энергопотреблению полупроводникового прибора.

Еще один пункт, мешающий популяризации светодиодных ламп, – это постепенное уменьшение яркости их излучения на протяжении всего полезного срока эксплуатации. Хотя данное свойство сильно заметно в основном только у некачественной продукции малоизвестных производителей. У ламп, изготавливаемых ведущими производителями мира, степень ежегодной деградации излучения составляет не более пяти процентов.

Стоит также подметить еще и то, что многие потребители не приобретают лампы светодиодные в силу своей «привычки» к традиционным источникам света.

Виды светодиодных ламп

В настоящее время различные производители предоставляют вниманию потребителей широкий ассортимент полупроводниковых источников света. Сейчас можно подобрать светодиодную лампу, как говорится, на «любой случай жизни».

Рассматриваемые устройства отличаются друг от друга не только техническими характеристиками, но и особенностями устройства и внешним видом.

Светодиодные лампы классифицируют на приборы, работающие на напряжении 4 Вольта, 12 Вольт и 220 Вольт. Все они могут обладать различными типами цоколей. Лампы на 4 Вольта представляют собой небольшие светодиоды, используемые в различных портативных устройствах (фонариках, небольших декоративных светильниках и т.д.). Приборы на 12 вольт наиболее часто используются для замены галогенных осветительных устройств. Благодаря низкому напряжению успешно практикуется их использование в помещениях с повышенной влажностью или риском возникновения возгораний. Чаще всего такие приборы обладают цоколями следующих типов: GU5,3, GU10, E14 и иногда и E27, пригодные для замены рефлекторных ламп накаливания.

На напряжении 220 Вольт работают в основном светодиодные лампы для дома. Благодаря постепенному совершенствованию полупроводниковых материалов и использованию новейших технологий производства удалось добиться излучения рассматриваемых устройств, способного качественно освещать жилые помещения. Сейчас светодиодные лампы для дома – не фантастика, а реальность. Использование полупроводникового освещения успешно практикуется уже во многих домах. В таких устройствах потребителей больше всего привлекает безопасность, экономичность и долгий срок службы. Данные приборы – идеальный вариант для детских комнат.

Светодиодные лампы для дома (220 Вольт) также изготавливаются с такими стандартными и распространенными типами цоколей, как E14, E27, GU10 или GU5.3. Конечно же, встречаются и менее распространенные виды (E40, MR-16 и некоторые другие).

В настоящее время лампы светодиодные производятся с использованием мощных или сверхъярких светодиодов. Устройства с источниками света второго типа характеризуются низким тепловыделением, благодаря чему они не нуждаются в использовании радиаторов. Тем не менее, для того чтобы изготовить такую лампу, требуется множество сверхъярких светодиодов (от ста и более штук). В связи с этим, устройство данного типа приобретает удлиненную форму, неудобную для установки в некоторые светильники. К тому же излучение таких ламп создает эффект множественных теней. Устройства с мощными светодиодами обладают довольно большим тепловыделением, но их световой поток характеризуется более высокой яркостью и равномерностью. Единственный недостаток – габаритный радиатор, но он обычно не мешает установке во всевозможные светильники. Наиболее часто в светодиодные лампы для дома встраиваются именно мощные светодиоды.

Рассматриваемые полупроводниковые устройства подразделяют также на одноцветные и многоцветные. Монохромные лампы светодиодные выдают излучение «чистых» цветов. Данное свойство привлекает специалистов светодизайна, которые все чаще и чаще прибегают к использованию полупроводниковых источников света, но наибольший интерес для них представляют rgb устройства. В многоцветных лампах устанавливают светодиоды, обладающие тремя кристаллами с красным, зеленым и синим излучениями. Такие устройства путем «смешивания» лучей способны выдавать не только всевозможные разноцветные оттенки, но и белый световой поток с различными цветовыми температурами.

Светодиодные лампы выпускаются в различных вариациях форм и размеров. Они могут изготавливаться в виде привычных «шаров», а также в виде овалов, цилиндров, трубок и т.д. Некоторые модели могут повторять даже форму огня свечи.

Области применения светодиодных ламп

Преимущества и уникальные особенности рассматриваемых устройств вовлекают их в различные сферы применения, где их применение является наиболее актуальным на данный момент.

Конечно же, наибольший успех светодиодные лампы получили в области светодизайна. Разнообразная палитра излучений, «чистота» света, всевозможные динамичные эффекты светового потока – все это позволяет создавать впечатляющие эффекты, надолго остающиеся в памяти зрителей. Рассматриваемые устройства используются в архитектурной и ландшафтной подсветке, в украшении интерьеров различных помещений и во многих других областях, где требуется преображение «скучной» действительности.

В сфере освещения данные приборы пока еще не столь популярны, но, тем не менее, их популярность в этом деле с каждым годом возрастает. Как уже упоминалось выше, светодиодные лампы для дома легко заменяют традиционные источники света, позволяя сократить расходы на электроэнергию и создать в помещении более безопасную обстановку.

Устойчивость к ударам и вибрациям делает рассматриваемые устройства незаменимыми для использования в автомобильных фарах и сигналах, на строительных площадках, в производственных цехах и на многих других объектах, характеризующихся повышенным риском внешних механических воздействий на источники света.

Благодаря низкому тепловыделению лампы светодиодные успешно используются в холодильном оборудовании и во всевозможных витринах с товарами, способными испортиться в результате нагрева.

Где можно купить светодиодные лампы?

В настоящее время рассматриваемые устройства можно приобрести во многих местах. Возможность купить светодиодные лампы оптом и в розницу существует в различных специализирующихся на данной продукции интернет-магазинах. В таких торговых точках приобрести товар можно по приемлемой стоимости, без наценки, но, конечно же, присутствует такой недостаток, как отсутствие возможности «очно» рассмотреть прибор.

«Рядовыми» потребителям приобретаются лампы светодиодные и на рынках радиоэлектроники, и в обычных специализированных магазинах. Крупные же предприятия ищут партнеров (в основном за границей, поскольку именно зарубежные полупроводниковые источники света обладают высоким качеством), с которыми заключают договоры о поставках рассматриваемой продукции большими партиями. Кстати, в последнее время «обычные» потребители лампы светодиодные купить могут и в отделах распространенных сетей гипермаркетов, таких как «Ашан», «Леруа-Мерлен» и многих других.

Что касается фирм, на продукцию которых рекомендуется обращать внимание в первую очередь, то в настоящий момент производством высококачественных полупроводниковых источников света занимаются американские, европейские и японские организации. Лампы светодиодные, купить которые можно у таких брендов, как CREE, Osram, Philips, Nichia и некоторых других, успели получить известность во всем мире благодаря высоким показателям по всем параметрам (светоотдача, срок службы, экономичность и т.д.).

Таким образом, становится очевидным, что купить светодиодные лампы можно сегодня совершенно в разных местах, от поставщиков с разной степенью надёжности и ответственности, в различных ценовых диапазонах, но всё же следует тщательно оценивать приемлемость выбранных способов приобретения данной продукции – подделки, дешёвые экземпляры часто недолговечны и недостаточно качественны в эксплуатации.