Амангельдина М.А.

Восточно-Казахстанский государственный Технический университет им.Д.Серикбаева

LЕD СВЕТОДИОДНЫЕ ЛАМПЫ

Светодиодные лампы можно считать настоящим научным достижением. Сейчас они популярны во всём мире и становятся лидерами продаж среди осветительных приборов. Это несложное устройство, действие которого основано на прохождении электрического тока через полупроводник. Светодиодное освещение активно используются в быту. Ними не только освещают, но и украшают интерьер домов и квартир (использование лент, точечного освещения подвесных потолков и т.д.). Светодиоды являются основой различных сигнальных приборов и фонарей.

Также эти лампы используют в качестве декоративных элементов. Специальные линейки из них украшают вывески, рекламные баннеры, фасады зданий и даже новогодние пейзажи, город. Это возможно, благодаря устойчивости этого изделия к низким температурам. К тому же, если один элемент в светодиодной линейке вышел из строя, то все остальные продолжают работать. Это говорит о практичности такого вида ламп.

Широкое применение светодиодное освещение получило в торговых центрах, магазинах, заведениях ресторанно-гостиничного типа. Они привлекают внимание посетителей, создают атмосферу торжества. Также эксперты утверждают, что такое освещение способствует повышению продаж и увеличению количества посетителей.

Светодиоды могут продуцировать различные цвета светового потока: белый, красный, синий, зелёный и т.д. Это активно используется в рекламе и оформлении интерьера. Благодаря контроллеру, цвета могут соединяться и чередоваться. То есть светодиоды излучают все цвета радуги. Но главными их преимуществами являются:

- высокий процент экономии энергии (до 90%). Поэтому данный вид освещения обрёл мировую популярность;

- продолжительный срок службы. Он составляет до 50 тыс. часов. Такое временной отрезок эксплуатации характерен для качественных светодиодов. При этом лампа будет ярко светить до последнего. Изменение в освещении будет немного заметно на последних 1-2 тысячах часов. Затем она потухнет;

- лампы износоустойчивы. При перепадах напряжения до 260 В они не выходят из строя;

- не содержат ртути;

- потребляемая мощность в разы меньше, чем у обычных ламп. Она составляет (для 1 ед.) 0,08 КВт. Этим и обусловлена экономия электроэнергии;

- излучаемый свет наиболее приближен к природному, то есть солнечному. Поэтому такое освещение положительно сказывается на сихоэмоциональном состоянии людей.

Виды светодиодов и принцип действия

- стандартный светодиодный модуль. Имеет красный, жёлтый, синий и зелёный цвет. Состоит из кристалла-полупроводника с приваренной золотой нитью (анод). Он помещается в алюминиевую или медную чашку (катод). Изделие заливается прозрачным компаундом. Полученный светодиод прикрепляется к плате с электронной схемой. Это обеспечивает бесперебойность работы всего светодиода;

- светодиодный модуль с электронным стабилизатором тока.

Светодиод оснащён контроллером, который комбинирует цвета светового потока. Поэтому можно увидеть светильники, баннеры, вывески с меняющимся светом.

Особенности эксплуатации светодиодного освещения

Только оригинальные светодиоды имеют срок работы в 50 тыс. часов. Если в светильник встроен блок питания, то он должен соответствовать международным нормам. А срок гарантии на светодиодный прибор составляет до 2 лет, не меньше.

Преимущества наружного LED освещения:

- срок службы – до 70 тыс. ч, что эквивалентно 25 годам работы в режиме реального городского освещения. Это обусловлено отсутствием нити накала благодаря нетепловой природе излучения света. Например, галогеновую лампу за этот срок придется заменить примерно 100 раз, а металлогалогеновую – 30 раз;

- высокая экономичность энергопотребления;

снижение энергопотребления до 50 % в сравнении со светильниками на основе традиционных ламп;

- экологическая безопасность и отсутствие необходимости утилизации;

антивандальность вследствие отсутствия стеклянной колбы и нити накала (или горелки), высокая механическая прочность, виброустойчивость и надежность;

- контрастность света светодиодов в 400 раз превышает контрастность газоразрядных ламп, тем самым обеспечивая значительно лучшую четкость освещаемых объектов и цветопередачу (индекс цветопередачи 80–85) при, казалось бы, меньшей видимой яркости;

- показатель использования светового потока равен 100 %, тогда как у стандартных уличных светильников – 60–75 %;

- полное отсутствие опасности перегрузки электросетей в момент включения;

- потребляемый ток светодиодного светильника равен 0,6–1,0 А, тогда как у светильника с газоразрядной лампой потребляемый ток 2,1 А, а пусковой 4,5 А.

- светодиодные светильники (в отличие от светильников с газоразрядной лампой) обладают возможностью регулировки яркости (диммирование) за счет снижения питающего напряжения. СНиП 23-05–95 (п. 7.44) для экономии электроэнергии допускает в ночное время снижение уровня освещенности на 30–50 %. Применение светодиодных светильников позволяет выполнять данные рекомендации путем снижения питающего напряжения. При этом не изменяется спектральный состав излучения и цветопередача;

- дополнительным немаловажным преимуществом является мгновенное зажигание при подаче питающего напряжения и независимость работоспособности от низких температур окружающего воздуха;

- широко используемые в настоящее время для уличного освещения светильники с лампами ДРЛ и ДНаТ неудовлетворительно запускаются при низких температурах;

- при монтаже светодиодных светильников требуется кабель меньшего сечения, что является существенной статьей экономии.

Чтобы сократить потребление электроэнергии и сделать вашу жизнь комфортнее, в 2012 году R&D-инженеры компании MAXUS начали разработку нового поколения светодиодных ламп, существенно превосходящих по техническим характеристикам передовые мировые аналоги.

В качестве партнеров в работе над проектом были выбраны лидеры светодиодных технологий — корпорация Nichia и холдинг Citizen Еlectronics. Совместными усилиями была разработана технология, позволяющая достичь уникальных значений эффективности, индекса цветопередачи и равномерности цветности.

Корпорация Nichia является создателем первых в мире мощных светодиодов белого цвета, предназначенных для общего освещения. На долю компании приходится более 60% мирового производства светодиодных кристаллов. Холдинг Citizen Еlectronics — обладатель эксклюзивного права на сборку чипов из кристаллов Nichia. Изготовление новой линейки ламп осуществляется на заводе с мировым именем — LЕЕDARSON LIGHTING. Специально для проекта MAXUS LЕD здесь была запущена полностью автоматизированz ная линия, которая позволяет осуществлять 99,7% контроль качества готовой продукции и создавать действительно уникальные по своим характеристикам продукты.

Фактические параметры нового продукта превзошли самые смелые ожидания. В знак уважения к своим коллегам из Японии компания MAXUS дала «семье» LЕD ламп название Sakura, символизирующее японскую традицию наслаждения мягким и нежным светом.

В ответ японские инженеры направили в адрес MAXUS лаконичное послание — удивительный по своей красоте иероглиф Hikari («Хикари»), написанный известным японским художником Хироси Сендзю. Иероглиф был выбран не случайно — он означает «наслаждение светом». Этот иероглиф украсил каждую лампу линейки Sakura в качестве напоминания об истории создания этих светодиодных ламп с пожеланием украинцам — наслаждаться их чистым светом.

Лампы серии Sakura отличаются мягким светом с высокой цветопередачей и лаконичным дизайном, позволяющим использовать эти лампы в прикроватных и настольных светильниках, люстрах, бра. Безопасны для здоровья, обеспечивают ровное свечение независимо от перепадов напряжения и мгновенно разгораются.

Интерес к созданию осветительных приборов на основе светодиодов продолжает расти. Световая эффективность полупроводниковых излучателей уже превысила 100 лм/Вт. Вместе с тем, стремление к дальнейшему повышению светового потока неизбежно приводит к увеличению прямого тока через кристалл полупроводника, и как следствие, увеличению тепловыделения. При неправильном тепловом расчете устройства светильника излишек тепла повышает температуру излучающей области гетероперехода, что приводит к уменьшению оптического выхода и ограничивает срок службы светодиода и осветительного прибора в целом. Развитие производства мощных светодиодов сулучшенными характеристиками имеет более высокие темпы по сравнению с решением технических задач, связанных с применением таких светодиодов. Усовершенствование световых приборов идет по многим направлениям, в частности, по пути повышения эффективности систем охлаждения, что в принципе должно позволить использовать в световых приборах мощные (до 100 Вт) светодиоды [1].

Из анализа современного состояния разработок световых приборов на основе светодиодов и систем охлаждения для отвода тепла от рабочей области гетероперехода можно выделить несколько принципиальных решений для повышения надежности и долговечности светодиодных световых приборов повышенной мощности. Так, используются:

• термоэлектрические холодильники;

• термоэлектрические генераторы;

• фотоэлектрические эффекты;

• комбинированные системы охлаждения;

• высокоэффективные радиаторы.

Перспективным направлением в решении задач охлаждения мощных светодиодов является использование фотоэлементов для преобразования энергии ИК-излучения в электрическую, сопровождающегося отводом тепла от светодиода. Для реализации этой идеи необходимо использование фотоэлементов на основе полупроводников с узкой запрещенной зоной (таких, как InAs и InSb). Однако существующие в настоящее время ИК-преобразователи имеют низкий КПД, что также не обеспечивает эффективность такой системы охлаждения.