Светодиодные лампы или светодиодные светильники в качестве источника света используют светодиоды, применяются для бытового, промышленного и уличного освещения. Светодиодная лампа является одним из самых экологически чистых источников света. Принцип свечения светодиодов позволяет применять в производстве и работе самой лампы безопасные компоненты. Светодиодные лампы не используют веществ, содержащих ртуть, поэтому они не представляют опасности в случае выхода из строя или разрушения. Различают законченные устройства — светильники и элементы для светильников — сменные лампы.
Принцип работы светодиодных ламп состоит в излучении света от находящихся в этих лампах одиночных светодиодов или групп светодиодов, связанных специальной микросхемой, вмещающей в себе преобразователь сетевого тока в рабочий ток, на котором работают данные элементы.
Сам же светодиод представляет собой полупроводниковый аналоговый элемент, ранее использовавшийся для индикации в микроэлектронике. Этот элемент семейства диодов перерабатывает электрический ток в свет по средствам прохождения его (тока) через полупроводниковый кристалл. Кроме того, он имеет свойство пропускать ток только в одном направлении.
Если подробнее о принципе действия светодиода лампы, то он состоит из анода и катода, которые расположены по противоположным сторонам светоизлучающего кристалла, который легирован с этих сторон примесями: с одной – акцепторными, со второй — донорскими. В свою очередь кристалл находится на подложке из различного материала: кремния, силикона или находится в стеклянной оболочке.
При прохождении электрического тока от источника с большим потенциалом (анода, «+»), он движется через кристалл в направлении электрода с меньшим потенциалом (катод, «-»). Эту область перехода тока называют p-n переходом, в котором, собственно и возникает свечение при рекомбинации электронов и дырок в его области.
Преимущества светодиодных ламп
1. Срок службы. Срок службы светодиодов настолько велик, что в этом смысле они не имеют себе равных. Если взять в качестве примера галогенную лампу, то она способна проработать около 1000 часов. Значительно больше срок службы у металлогалогенных осветительных приборов — примерно три тысячи часов. В то же время светодиодные светильники отличаются возможностью работы до 50–100 тысяч часов. Это эквивалентно 15–25 годам эксплуатации при условии использования ламп по 10 часов в сутки. За то время, пока будет работать всего один светодиод, нужно 50 раз поменять галогенный прибор и не менее 15-ти раз — металлогалогенный. Несмотря на такой внушительный срок службы, основные характеристики светодиодов со временем практически не претерпевают изменений. Например, сила светового потока остается одинаковой и не уменьшается в течение всего периода работы.
2. Энергопотребление. Светодиоды отличаются экономным энергопотреблением. С учетом одинакового освещения они используют на 70% электричества меньше, чем светильники на основе традиционных газоразрядных ламп ДНАТ и ДРЛ. Что касается ламп накаливания, то по сравнению с ними светодиоды потребляют в десять раз меньше энергии, выдавая при этом практически одинаковую силу света. Как следствие, значительно снижаются расходы потребителей.
3. Экологическая безопасность. В состав ртутного осветительного прибора может входить до 100 мг паров ртути — сильнодействующего и вредного для организма человека вещества. Это становится большой проблемой при транспортировке и эксплуатации таких приборов, в чрезвычайных ситуациях. С другой стороны, у светодиодов таких проблем нет. Для эксплуатации и утилизации этих ламп не требуется каких-либо специальных условий, поскольку они не содержат ртути или ее производных, а также других опасных составляющих.
4. Прочность и небольшой размер. Эргономичность, компактность и применяемые при изготовлении светодиодов прочные материалы позволяют использовать их в условиях, при которых большое значение имеют устойчивость к механическим повреждениям. Более того, отсутствие нити накаливания и газовых составляющих делает такие лампы невосприимчивыми к различным вибрациям.
5. Высокая контрастность. Высокая контрастность светодиодных ламп позволяет обеспечить хорошую четкость освещаемой территории и объектов. При этом они могут использовать различную цветовую температуру — от теплого белого до холодного белого. Как показывают многие исследования, белый свет способен улучшить ночное видение, цветопередачу и повышает контрастность, что позволяет увеличить глубину восприятия в полтора-два раза. При этом коэффициент использования потока света практически равен 100%, в то время как другие лампы предлагают 60–75%. Использование светодиодов позволяет получить различные спектральные (цветовые) характеристики без необходимости применения специальных светофильтров, как того требуют те же лампы накаливания.
6. Отсутствие пульсаций. Стробоскопический эффект — это низкочастотные пульсации, свойственные, например, газоразрядным и люминесцентным светильникам. При их использовании в учебных заведениях, научных и других учреждениях происходит незаметная, но значительная нагрузка на глаза, что повышает утомляемость людей. Светодиодные лампы не имеют такого эффекта. На всем протяжении работы их свет остается ровным и способствует восприятию окружающей обстановки.
7. Стабильная работа. После подачи электроэнергии (включения питающего напряжения) светодиодные лампы начинают давать свет мгновенно. При этом до самого выключения их работа отличается стабильностью. Кроме того, если обычный уличный светильник (типа уличной лампы ДНаТ) может запускаться при температуре –15ºC, то светодиод способен сделать это даже при шестидесятиградусном морозе.
8. Безопасность для охранных систем. Спектр светового потока диодных ламп почти не содержит ультрафиолетового и, самое главное, инфракрасного излучения. В результате этого светодиоды практически не создают помех для работы инфракрасных камер ночного видения и других технических устройств, обеспечивающих охрану территории и объектов. Это является важным условием для обеспечения комплексной безопасности. Также в них нет пускового тока.
9. Пожаробезопасность. Поскольку светодиодные лампы не нагреваются в процессе всего срока эксплуатации, они не могут служить причиной возникновения пожаров. Тепловое излучение в них отсутствует. При включении светодиодная лампа не создает опасность перегрузки электросетей, так как использует значительно меньшую силу тока, чем осветительные устройства других типов.
10. Мировой энергетический кризис. В настоящее время во всем мире актуальным стал вопрос энергосбережения. Поэтому многие страны мира планируют ввести или уже осуществили запрет на импорт, закупку и производство ламп накаливания. Это сделано для стимулирования их замены на энергосберегающие приборы. Директива Евросоюза 2005/32/EG, датированная 2009 годом, стала исходной точкой для постепенного ввода запрета на оборот ламп накаливания (кроме специальных осветительных приборов). С 2011 года в России запрещена продажа таких ламп мощностью свыше 100 Вт, ожидается ввод запрета на лампы свыше 75 Вт с 2013 года и свыше 25 Вт — с 2014 года. Со временем энергосберегающие светотехнические изделия с особо длительным сроком работы будут по достоинству оценены даже теми людьми, которые не хотят экономить в долгосрочной перспективе.
Недостатки светодиодных ламп
Единственным значимым недостатком светодиодных ламп является их сравнительно высокая стоимость.
Источники информации:
Дополнительно от Генон: