О радиопомехах, излучаемых светодиодными лампами
В светодиодных лампах применяют драйверы двух видов: с токоограничивающим элементом – конденсатором и импульсные.
Светодиодные лампы с драйверами, в которых ток ограничивается с помощью конденсаторов хоть и имеют большой коэффициент пульсаций светового потока, но радиопомехи в бытовую электропроводку и эфир не излучают.
Импульсные драйверы работают в ключевом режиме на высокой частоте, благодаря чему обеспечивают низкий коэффициент пульсаций светового потока, но при этом излучают помехи, которые увеличиваются с увеличением мощности лампы. Помехи воздействуют на схемы электронных устройств, например, сенсорного выключателя, что может привести к нарушению их нормальной работы.
Если Вы столкнулись с подобной ситуацией, то нужно либо заменить лампу на неизлучающую импульсные помехи или попробовать подключить светильник, если это настольная лампа, к другой розетке.
Основные параметры светодиодов
Перед тем, как
рассматривать особенности существующих конструкций, следует ознакомиться с
основными характеристиками приборов:
- Светоотдача, или эффективность (Лм/Вт). Является отношением светового потока к используемой мощности. Эта величина высчитывается перед тем, как определить применимость диодов для различных осветительных систем. Модели 2020 года обладают показателями 120-140 Лм/Вт, то есть в несколько раз больше, чем у ламп накаливания.
- Цветовая температура (Кельвины). Применяется в следующих диапазонах:
- 2500-3000 К – тёплый белый свет (WW);
- 4000-5000 К – нейтральный белый свет (NW);
- 6500-95000 К – холодный белый свет (CW).
Обратите внимание! Нейтральный свет диодов считается оптимальным для офисной работы, так как подсвечиваемые предметы имеют наибольшую чёткость. Также выделяют цветные (синий, красный, жёлтый, зелёный) и RGB световые диоды
Также выделяют цветные (синий, красный, жёлтый, зелёный) и RGB световые диоды.
3. Мощность светодиода (Вт, мА). Необходима для выбора подходящего источника питания. Диоды бывают:
- малой мощности – менее 0,5 Вт (20-60 мА);
- средней мощности – от 0,5 до 3 Вт (100-700 мА);
- большой мощности – более чем
3 ватта (от 1000 мА).
Обратите внимание! Чтобы продлить срок службы блока питания, его необходимо выбирать с запасом в 15-20%, превышающим реальную мощность светодиода. 4
Угол свечения (градусы). Обычно составляет 120-140о, для индикаторных – 15-45о
4. Угол свечения (градусы). Обычно составляет 120-140о, для индикаторных – 15-45о.
5. Ресурс, или деградация (часы). Определяет длительность эксплуатации. На ресурс влияют:
- токовая деградация, когда через световые
диоды пропускается избыточная сила тока; - температурная
деградация, возникающая при некачественном отводе электронной энергии.
Обратите внимание! Чтобы лучшие светодиоды прослужили заявленное количество часов, температура в точке пайки должна быть не более 65оС
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.
Особенности конструкции
Схема светодиодного светильника IC1 BP5041; преобразователь AC/DC.
Преобразователь подключается к сети с напряжением 220 В. На выходе он обеспечивает напряжение равное 5 В с учётом тока 100 мА.
Подключение к сети происходит через выпрямитель, изготовленный на сверхъярком диоде D1, а также конденсаторе C3. За устранение импульсных помех отвечают конденсатор C2 и резистор R1.
Полноценную защиту устройства обеспечивает предохранитель F1. Его номинальное значение не должно быть выше указанного на схеме. Сглаживание пульсации напряжения на выходе выполняет конденсатор C3. У выходного напряжения отсутствует гальваническая развязка от сети. Она требует точного соблюдения техники безопасности во время её производства. В этой схеме её наличие не нужно.
Конденсатор C2 должен изготавливаться из керамических или плёночных материалов. Для конденсаторов C2 и C3 рабочее напряжение должно составлять не меньше, чем 450 В. Сопротивление резистора R1 должно быть в диапазоне от 10 до 20 Ом, что обеспечивает нормальное функционирование преобразователя.
Эксплуатация такого преобразователя предоставляет возможность не использовать понижающий трансформатор. Это в разы уменьшает размеры всего устройства.
В качестве диода D1 подойдёт любой, у которого обратное напряжение составляет не меньше, чем 800 В, а выпрямление тока равно примерно 500 мА. Для этого подойдёт, например, диод 1N4007.
Виды конструкций настольных светильников можно разделить на две группы:
- Классические. Для них характерна плоская платформа-основание. У данного типа устройств имеется гибкая часть от основания до плафона.
- Струбцинные. Это настольные светодиодные лампы с креплением к столу или устанавливаемые на край столешницы благодаря винтовой струбцинке. Такая разновидность имеет шарнирные конструкции, которые регулируют положение устройства.
Недостатки
- Высокая цена.
- Производственный брак.
- Чувствительность к механическим воздействиям. Подавляющее большинство типов лампочек изготавливается из хрупких или мягких материалов. В случае удара или падения отсутствует нужный уровень защиты.
- Чувствительность к напряжению. Электрический ток и срок эксплуатации изменяются при небольшом изменении приложенного напряжения. Таким образом, они требуют питания с регулируемым током (обычно это просто последовательный резистор для светодиодных индикаторов).
- Загрязнение голубым светом. По причине того, что сверхъяркие диоды холодного белого цвета излучают пропорционально больше синего света, чем обычные источники наружного света, такие как натриевые лампы высокого давления, возникает зависимость рэлеевского рассеяния от длины волны. Это означает, что светодиоды такого типа могут быть большими световыми загрязнителями, нежели иные источники света. Международная ассоциация темного неба не рекомендует использовать источники белого света с коррелированной цветовой температурой выше 3000 К.
- Постепенное снижение эффективности. КПД светодиодов снижается соразмерно увеличению электрического тока. Нагревание светильников также увеличивается с увеличением тока, что снижает срок службы самих диодов. Эти эффекты накладывают ограничения на ток через светодиод в условиях большой мощности.
Конструктивные особенности светодиодных излучателей
С появлением в продаже ламп и лент в терминологии стали применяться буквенные обозначения LED SMD. Это сокращенное название—описание светодиодов специальной конструкции. В полном виде получается так:
- L – light;
- E – emitting;
- D – diode;
- S – surface;
- M – mounted;
- D – device.
Если перевести с английского на русский язык, получится «светоизлучающий диод для поверхностного монтажа». Конструктивно под монтаж SMD-светодиоды «заточены» очень хорошо. Они предназначены для удобной пайки на печатные платы без отверстий для выводов. В каждой лампе и ленте плата представлена в том либо ином виде. Лента – это та же плата, только настолько тонкая, что легко гнется и разрезается на части. Ее ширина и размеры светодиодов взаимосвязаны. Неизменной остается длина ленты, которая равняется пяти метрам. На ней может размещаться много маленьких излучателей и намного меньше более крупных по размерам.
Лента на основе RGB-триад
То же самое относится и к лампочкам. Расположение SMD—светодиодов в них делается в зависимости от того, какой должна получиться характеристика направленности света лампы и какое количество люмен светового потока она должна выдать. Для светодиодов SMD их конструктивное монтажное предназначение – это основная характеристика. Дело в том, что классификация светодиодов становится тем более условной, чем большее число их моделей появляется на рынке. Но их маркировка принципиальной сложностью не отличается.
Актуальные производители и модели
Лидирующие позиции в сегменте рынка светодиодного оборудования и сопутствующих элементов занимают европейские концерны Philips и Osram.
Они предлагают клиенту широчайший ассортимент сертифицированной продукции, соответствующей всем самым жестким международным требованиям к качеству источников подачи света.
LED-лампы от Phillips и Osram считаются одними из самых надежных, отлично выдерживают интенсивные эксплуатационные нагрузки и наполняют помещения приятным, не раздражающим глаза, светом
Нормальное качество при невысокой цене демонстрирует продукция компании «Ферон» из России. Линейка светодиодных изделий представляет лампы разной конфигурации, включая модули, предназначенные для встраивания в мебель.
Заслуженным успехом у покупателей пользуются лед-лампы, выпущенные под брендом Gauss отечественной компанией «Ватрон». Торговая марка продает как бюджетные, так и премиум модули и дает 3-летнюю гарантию на свои товары.
Чтобы LED-лампа оправдала ожидания, покупать ее следует не на рынке или столике у метро, а в специализированных фирменных магазинах. Это поможет защититься от бракованной или откровенно некачественной продукции
Российская фирма Era – новичок на рынке светодиодов, однако, ее неизменно качественная продукция уже успела приглянуться клиентом.
Сейчас компания активно развивает производство и в будущем собирается потеснить конкурентов и даже опередить их в битве за покупателя.
Основные причины снижения светового потока
Перегрев
Перегрев светодиодных ламп – основная причина, из-за которой снижается яркость и качество светового потока. Несмотря на то, что такие источники света имеют очень высокий КПД, часть энергии все же преобразуется в тепло, большинство светодиодов не рассчитаны на нагрев выше 60-70 градусов (ряд современных изделий гарантированно работает без ухудшения характеристик при существенно более высоких температурах). На графике видно, что увеличение температуры на 11 градусов привело к снижению эффективного срока службы в несколько раз.
Конструкция типичной светодиодной лампы небольшой мощности
В большинстве ламп бытового класса размеры радиатора минимальны или его роль выполняет плата, на которой распаяны светодиоды. Более серьезные система охлаждения для светодиодных ламп (массивные радиаторы) используется при мощности от 18Вт. В моделях с мощностью более 40-50Вт, часто кроме радиатора используется еще и активная система охлаждения (куллер).
Также следует отметить, что особенно остро стоит проблема перегрева RGB светодиодов, поскольку красные светодиоды деградируют значительно быстрее, чем синие, что приводит к искажению цвета.
Перегрев светодиодов приводит к:
Деградации кристаллов светодиода. При перегреве возникают дефекты в кристаллических решетках, такие области не излучают свет, но при этом активно генерируют тепло, еще более усугубляя процессы деградации кристалла.
Вторым моментом является электрическая диффузия металлов, из-за которой в кристалл светодиода мигрируют атомы электродов, что приводит к нарушению кристаллической структуры p-n перехода и уменьшению напряжения на участках излучающих свет.
Выгорание люминофора. При перегреве люминофорное покрытие может выгорать, что приводит к падению яркости и изменению оттенка свечения, поскольку в спектре может появляться собственное излучение светодиодного кристалла.
Еще одной, не столь явной, проблемой перегрева светодиодных ламп становится ускоренное старение электролитических конденсаторов, это, в первую очередь, касается светодиодных ламп, где светодиоды и драйвер питания находятся в одном корпусе. Такие процессы могут привести к росту коэффициента пульсаций, что негативно сказывается на комфортном восприятии для глаза.
Помутнение оптической части
Оптическая система светодиода изготавливается из пластмассы или силикона, в некоторых случаях она может помутнеть, что, естественно, приводит к снижению интенсивности светового потока. Причиной становится или воздействие УФ-излучения, или сильный перегрев.
Механические повреждения и напряжения
При производстве и в процессе эксплуатации в светодиодах могут возникать участки внутреннего напряжения, они могут стать причиной обрыва контакта или ухудшения теплопередачи от кристалла на радиатор.
Что можно предпринять
Основным советом становится рекомендация – приобретать только качественные светодиодные лампы, ленты, модули и т.д. поскольку практически все зависит от производителя. Если производитель сэкономил на светодиодных кристаллах, люминофоре, системе охлаждения, драйвере питания и т.д., использовал устаревшее оборудование и технологии – срок службы лампы существенно сокращается. В то время как качественные изделия служат многие годы без таких явлений как деградация кристаллов светодиодов, выгорание люминофора и смещение цветового спектра.
При использовании светодиодных ламп в плафонах закрытого типа, когда отсутствует циркуляция воздуха, забирающего избыточное тепло, период эффективного срока службы может существенно снижаться. Также это касается и помещений с повышенной температурой – кухни, сауны и т.д.
Для светодиодных лент, особенно с мощными светодиодами и с большой плотностью их посадки, необходимо использовать алюминиевые профили или алюминиевые подложки, которые выступают в роли радиатора. Также необходимы качественные источники питания.
Выбор LED для разных помещений
Меньше всего утомляют зрение лампы с естественным белым светом. Однако для жилых помещений все же рекомендуется подбирать LED с мягким желтым оттенком свечения. Искусственный свет от них более комфортен при длительном воздействии на глаза. Яркие комнатные светильники рано или поздно начнут раздражать.
Самый оптимальный вариант светодиодного освещения для дома – это «теплый желтый» рассеянный свет с потолка и точечные подсветки с нейтральным белым спектром по зонам
Лампы с синими холодными оттенками больше предназначены для офисов. Там “генерируемая” ими бодрость и сосредоточенность будут как нельзя кстати. А вот в спальне и детской такие варианты устанавливать точно не стоит.
Еще один момент – пульсация светодиодных лампочек. Если плата с трансформатором для LED спроектирована непрофессионально, то лампа будет пульсировать. Это результат ее питания от переменного тока.
В подавляющем большинстве случаев для невооруженного глаза это даже незаметно. Однако свое негативное воздействие на зрение и мозг это постоянное пульсирование оказывает. Не стоит при покупке ламп на светодиодах гоняться за излишней дешевизной.
Именно в этом моменте многие нерадивые производители и экономят, создавая потом проблемы потребителям с самочувствием.
Немаловажное значение при выборе диодных лампочек отыграет и фирма-изготовитель. Мы подготовили цикл обзорных статей о LED-светильниках разных производителей
Советуем ознакомиться:
- Светодиодные лампы «ASD»: обзор модельного ряда + советы по выбору и отзывы
- Светодиодные лампы «Эра»: отзывы о производителе + краткий обзор модельного ряда
- Светодиодные лампы Osram: отзывы, преимущества и недостатки, сравнение с другими производителями
- Светодиодные лампы “Gauss”: отзывы, обзор достоинств и недостатков производителя
Классификация светодиодов по их области применения
Такие элементы могут быть индикаторными и осветительными. Первые были изобретены раньше вторых, при этом они уже давно используются в радиоэлектронике. А вот с появлением первого осветительного светодиода начался настоящий прорыв в электротехнике. Спрос на осветительные приборы подобного типа неуклонно растет. Но и прогресс не стоит на месте – изобретаются и внедряются в производство все новые виды, которые становятся все ярче, не потребляя при этом больше энергии. Разберем более подробно, какими бывают светодиоды.
Индикаторные светодиоды: немного истории
Первый такой светодиод красного цвета был создан в середине ХХ века. Хотя он имел низкую энергоэффективность и излучал тусклое свечение, направление оказалось перспективным и разработки в этой обрасти продолжились. В 70-х годах появляются зеленые и желтые элементы, а работы по их усовершенствованию не прекращаются. К 90-му году сила их светового потока достигает 1 Люмена.
В наше время светодиодные лампы могут быть даже такими
1993 год ознаменован появлением в Японии первого синего светодиода, который был намного ярче предшественников. Это означало, что теперь, совмещая три цвета (которые и составляют все оттенки радуги), можно получить любой. В начале 2000-х сила светового потока уже достигает 100 Люмен. В наше время светодиоды не перестают совершенствоваться, наращивая яркость без увеличения потребляемой мощности.
Использование светодиодов в бытовом и промышленном освещении
Сейчас подобные элементы используются во всех отраслях, будь то машино- или автомобилестроение, освещение производственных цехов, улиц или квартир. Если взять последние разработки, то можно сказать, что даже характеристики светодиодов для фонариков порой не уступают старым галогеновым лампам на 220 В. Попробуем привести один пример. Если взять характеристики светодиода 3 Вт, то они будут сопоставимы с данными лампы накаливания с потреблением 20-25 Вт. Получается экономия электроэнергии почти в 10 раз, что при ежедневном постоянном использовании в квартире дает весьма существенную выгоду.
Фонари на диодах со специальными линзами светят на расстояние до 3 км
Чем хороши светодиоды и есть ли в них минусы
О положительных качествах световых диодов можно сказать многое. Основными из них можно назвать:
- Экономичность без потери силы светового потока – здесь они вне конкуренции;
- Прочный корпус – отсутствует опасность механического повреждения;
- Долговечность – такие элементы работают в десятки раз дольше ламп накаливания;
- Компактность – имеют малые габариты;
- Наиболее безопасны – работают от сети 3-24 В;
- Экологичны – не требуют специальной утилизации.
Что же касается отрицательных сторон, то их всего две:
- Работают только с постоянным напряжением;
- Вытекает из первого – высокая стоимость ламп на их основе по причине необходимости использования драйвера(электронного стабилизирующего блока).
Ультрафиолетовый и инфракрасный световые диоды – изготавливают даже такие
Тип цоколя
Самый распространённый тип цоколя E27. В сети большинство технических характеристик именно под эти светодиодные лампы. Это классический размер цоколя под обыкновенные лампочки накаливания.
| Схема | Обозначение | Назначение |
| E14 Миньон | Традиционные цоколи, наиболее популярные в быту | |
| E27 Стандарт | ||
| E40 | Предназначается для мощных лампочек. Освещение больших помещений или улиц | |
| G4 | Данные цоколи используются для полноценной замены галогенок светодиодами | |
| GU5.3 | ||
| GU10 | ||
| GX53 | Используются в светильниках (встраиваемых или накладных) в мебели или потолках | |
| G13 | Трубчатый поворотный цоколь используется в лампах Т8 |
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.
Заключение
LED-лампы — достойная альтернатива стандартным лампам накаливания. Устройства работают более экономно, отличаются увеличенным сроком службы, многофункциональностью. Используя светодиодные приборы можно регулировать яркость освещения, подсвечивать определенные объекты, создавать наиболее благоприятную атмосферу для глаз в помещении. В продаже представлены разные LED-лампы, которые отличаются по своей форме, характеристикам, размеру, уровню мощности, цветопередаче, углу рассеивания. Выбор оборудования зависит от места, в котором оно будет использоваться, а также от дополнительных функций, которые нужно выполнять.
