Светодиодное освещение: какое бывает, виды источников освещения, что такое диодная иллюминация помещений

Освещение является важнейшим элементом благоустройства любых зданий или помещений. Без него возможность нормальной эксплуатации исчезает, вне зависимости от назначения или прочих особенностей. В настоящее время приоритетным видом является светодиодное освещение, демонстрирующее значительное преимущество перед всеми альтернативными вариантами.

Содержание

• 1 Что такое светодиодное освещение
• 2 Принцип работы светодиодных источников освещения
• 3 Хаpaктеристики светодиодов
• 4 Виды
• 5 Преимущества и недостатки
• 6 Конструкция стандартных светодиодных ламп
• 7 Основные выводы

Что такое светодиодное освещение

Система подсветки любого типа представляет собой комплекс приборов, обеспечивающих внутреннее или наружное освещение зданий, земельных участков, улиц и т.д. Освещение светодиодными светильниками выполняет те же функции, отличаясь только конструкцией ламп. При этом, существует заметная разница в способе организации и обеспечения питания осветительных приборов. Потрeбление электроэнергии у ЛЕД приборов многократно понижено, чем у традиционных ламп накаливания или люминесцентных конструкций. Это меняет технологии прокладки проводов, а в последнее время появились автономные лампы, питающиеся от собственного источника.

Изначально светодиодные источники света были дороги и использовались только в освещении помещений соответствующего уровня и назначения. Однако, цены быстро упали, сделав LED приборы наиболее эффективными и экономичными. Начался массовый переход с люминесцентных (энергосберегающих) ламп на полупроводниковые устройства, поскольку расходы на содержание и обслуживание подобных систем гораздо ниже, чем у любого альтернативного варианта.

Не менее широко LED освещение используется в наружных системах. Разработаны автономные фонари, снабженные блоком питания от солнечных батарей. Они накапливают заряд в светлое время суток, а при наступлении темноты отдают его светильникам. Такие приборы не нуждаются в проведении кабеля, могут быть перемещены в любое удобное место. Они снабжаются детекторами освещенности, автоматически включающими приборы при падении освещенности до определенного уровня.

Также есть датчики движения, включающие фонарь только при появлении на обслуживаемой территории движущихся объектов достаточно большого размера.

Принцип работы светодиодных источников освещения

Светодиод — это полупроводниковый прибор, способный к преобразованию электрического тока в световой поток. Основным элементом конструкции является светоизлучающий кристалл. Он установлен на алюминиевом или медном основании, фиксируется с помощью слоя силикона. К поверхности кристаллов подведены анод и катод, на которые подается напряжение питания. Сверху установлена линза из силикатного стекла или эпоксидного компаунда (в дешевых моделях). Вокруг кристалла находится рефлектор, формирующий световой поток и определяющий угол раскрытия данного светодиода.

Свечение возникает вследствие рекомбинации электронов и дырок на p-n переходе. Для усиления процесса границу между полупроводниками легируют специальными материалами, увеличивающими эффект. Рекомбинация происходит при ударе электрона о поверхность слоя n, когда возникает т.н. туннельный эффект — электрон ударяется о противоположные границы слоев, и при каждом ударе образуется фотон света.

Важно! Любой дефект поверхности исключает возможность рекомбинации в этой точке. Для получения интенсивного и стабильного процесса используют многослойные кристаллы — гетероструктуры.

Это базовая конструкция светодиода, которая послужила основой для создания множества более мощных и ярких устройств. Для создания таких конструкций изготавливаются матрицы из множества кристаллов, которые излучают световой поток одновременно, демонстрируя высокую яркость.

Хаpaктеристики светодиодов

Технические хаpaктеристики светодиодов значительно отличаются от привычных видов светильников, что вызывает немало вопросов при выборе нужного прибора. Диодное освещение определяется по другим параметрам, которые необходимо знать при подборе максимально удачного варианта. Хаpaктеристики, которые отображают свойства ЛЕД приборов:

• мощность. Это показатель рассеивания на кристалле. Если надо подыскать аналог традиционной лампе накаливания, следует ее мощность разделить на 8 (например, аналогом 100-ваттной лампочки будет ЛЕД светильник мощностью 100 : 8 = 12,5 Вт) ;
• светоотдача. Это значение интенсивности светового потока. Это сложный и малоинформативный показатель, поскольку у 100-ваттной лампы накаливания он равен 100 Лм, а у диодного светильника диаметром 5 мм — 5 Лм;
• угол рассеивания. Это угол раскрытия конуса, созданного потоком света. Границами считаются линии, в которых яркость свечения падает до половинного значения. Разные устройства имеют угол раскрытия от 20° до 120°;
• цветовая температура. Этот параметр не имеет никакого отношения к нагреву, определяя оттенок свечения прибора. За эталон приняты цвета побежалости стальной пластины, нагретой до определенных температур в Кельвинах. К наиболее приятным для глаза видам относятся мягкие желтые, красные или желтовато-белые оттенки. Более жесткие синие или фиолетовые светильники способны изменять цвет предметов, находящихся в комнате. Желтый цвет соответствует 2000-2700 К, а жесткий фиолетовый — от 7500 К и выше;
• цветопередача. Означает степень реалистичности восприятия цвета при использовании того или иного типа светильников. Показатель, важный для художников, фотографов или дизайнеров;
• срок службы. Светодиоды — весьма долговечные устройства. Их ресурс доходит до 50-100 тыс. часов. По сравнению с лампой накаливания, они способны работать в 50-100 раз дольше.

При выборе светодиодного освещения наиболее важными параметрами считаются цветовая температура и мощность прибора. Для удобства покупателей изготовители на упаковку наносят значение мощности лампы накаливания, соответствующей данному устройству.

Виды

Светодиодное освещение создается из LED приборов разных видов и формы. Все устройства принадлежат к одной из двух групп:

• индикаторные;
• осветительные.

Первая группа — светодиоды, применяющиеся в различных технических установках для обеспечения визуального контроля за процессами или для наглядной демонстрации работы. Вторая группа — устройства, с помощью которых создаются осветительные приборы разного назначения. Эта группа самая обширная, имеет устройства большой мощности и яркости:

• SMD. Это светодиоды, предназначенные для монтажа непосредственно на несущую подложку. Из них делают ЛЕД ленты, матрицы мощных прожекторов, лампы с обычным цоколем типа Е27 и т.п.;
• COB. Это несколько светодиодов типа SMD, интегрированных в одну матрицу. Используются только в осветительных системах, демонстрируют большую яркость и мощность;
• Super Flux (Пиранья). Это сверхъяркие элементы, внешне похожие на SMD. Отличительной особенностью является наличие 4 ножек, которые не позволяют устройству плотно ложиться на опopную плоскость при монтаже;
• Straw Hat (соломенная шляпа). Это светильники, корпус которых близок по форме к обычному виду индикаторных приборов, но увеличенного диаметра и уменьшенной высоты. Отличаются большим углом рассеивания. Область их применения — декоративная иллюминация, приборы оповещения, прочая подсветка.

Интересно! Помимо этих видов широкое распространение получили филаментные светодиоды. Они способны полностью имитировать лампы накаливания, в роли нити у них выступают несколько элементов, расположенных на тонкой основе.

Такое расположение источников света позволяет получить лампы для установки в обычные люстры, где важно сохранить форму и общий вид традиционных светильников, получая при этом все преимущества светодиодов. Освещение филаментными лампами не слишком яркое, цветовая температура близка к обычным лампам накаливания.

Преимущества и недостатки

К достоинствам светодиодной подсветки следует отнести:

• низкое энергопотрeбление;
• длительный срок службы;
• большое количество видов светильников;
• высокая светоотдача;
• есть возможность подбора светодиодов по цветовой температуре;
• большие декоративные возможности, позволяющие создавать привлекательные варианты освещения;
• отсутствие нагрева способствует увеличению пожарной безопасности;
• есть возможность диммирования (плавного убавления или прибавления яркости с помощью специальных устройств;
• устойчивость освещения к механическим воздействиям;
• отсутствие ртути или иных вредных компонентов, экологическая безопасность светильников.

Недостатками светодиодных устройств освещения следует считать:

• цена. Несмотря на заметное снижение стоимости ЛЕД приборов, расходы на их приобретение еще велики;
• необходимость использования специального источника питания;
• непереносимость высоких температур, требующая применения радиаторов и теплоотводов;
• наличие возрастной деградации светодиодов, вызванной низким качеством теплоотведения.

При покупке следует обращать внимание на качество и конструкцию теплоотводящей пластины. Если она не внушает доверия, лучше выбрать продукцию другого производителя. Даже качественные и яркие элементы быстро начнут тускнеть из-за плохого качества радиаторов, это надо иметь в виду.

Конструкция стандартных светодиодных ламп

Стандартные виды светодиодных светильников изготавливаются для установки в обычные люстры или иные виды светильников. Менять конструкцию или конфигурацию освещения сложно и дорого, поэтому производители пошли другим путем — они максимально подгоняют форму и размер ЛЕД ламп к стандартному виду традиционных устройств.

Конструкция стандартной светодиодной лампы состоит из следующих элементов:

• цоколь Е27, Е14 или другой размер;
• имитация колбы — корпус, внутри которого находятся светодиоды;
• драйвер (блок питания), расположенный внутри корпуса.

Важно! Основной проблемой светодиодного освещения стало наличие угла раскрытия, ограничивающего направление потока в одном направлении. Решением вопроса стала установка нескольких элементов на цилиндрическую основу, позволяющая организовать равномерно распределенное во все стороны излучение.

Кроме этого вида конструкции, имитирующего традиционную лампу накаливания, имеются другие разновидности светильников — линейные, точечные и т.д. Они созданы из одних и тех же светодиодных элементов, только внешне оформлены в другом формфакторе.

Основные выводы

Светодиодное освещение обладает массой важных преимуществ:

• длительный срок службы;
• невысокое энергопотрeбление;
• яркое интенсивное свечение.

Производители обеспечили выпуск пpaктически всех светодиодных аналогов для установки в существующие конструкции светильников. Это позволило просто поменять одни виды на другие, без необходимости переоформления всей системы освещения зданий.

Полученная экономия обусловила успех и сделала светодиодное освещение наиболее востребованным, экономичным и эффективным. Этому способствовало также и наличие множества вариантов цветового оттенка и прочих параметров светодиодных устройств, расширяющих возможности подсветки.

Качества светодиодного освещения сразу были высоко оценены дизайнерами и оформителями. Декоративный эффект в сочетании с высокими эксплуатационными качествами сделали светодиодное освещение универсальным и многовариантным типом подсветки. Свои варианты организации ЛЕД освещения излагайте в комментариях.