8 800 777 800 2

Бесплатный звонок по России

Светодиодное освещение - основные термины и характеристики, описание

02/06/2021
автор да

 

Библиотека знаний о светодиодном освещении

Эта публикация отвечает на некоторые часто задаваемые вопросы о системах освещения с использованием светоизлучающих диодов (LED). Ответы на вопросы освещения помогут практикующим специалистам понять различия между светодиодами и другими традиционными источниками света, а также некоторые их соответствующие рабочие характеристики. Описываются ключевые вопросы, которые важны для понимания эффективного использования светодиодов в осветительных приборах, включая электрические характеристики, тепловые характеристики и оптические характеристики. Эта публикация должна быть полезна любому практикующему специалисту, который хочет эффективно использовать светодиодные системы освещения.


yes  Все статьи

Что такое светодиод?

Источник света. Представляет собой полупроводниковый материал, излучающий свет, когда через него течет ток. Излучаемый свет находится в узком диапазоне спектра, в отличии от лампы накаливания, у которой более широкий спектр. Впервые разработаны в 1960-х годах, но только в последнее десятилетие светодиоды получили повсеместное распространение.

Светодиоды - это полупроводниковые диоды, электронные устройства, которые позволяют току течь только в одном направлении. Диод формируется путем объединения двух немного разных материалов вместе, чтобы сформировать PN-переход. В PN-переходе сторона P содержит избыточный положительный заряд («дырки», указывающие на отсутствие электронов), а сторона N содержит избыточный отрицательный заряд (электроны).

  • Полупроводник - материал, электрическая проводимость которого находится между проводником и изолятором. Проводимость полупроводников зависит от температуры.

Когда прямое напряжение прикладывается к полупроводниковому элементу, образующему PN-переход (ранее называемый переходом), электроны перемещаются из области N в область P, а дырки перемещаются в область N. Рядом с переходом электроны и дырки объединяются. Когда это происходит, высвобождается энергия в виде света, который излучается светодиодом.

  • PN-переход - для светодиодов это часть устройства, в которой положительные и отрицательные заряды объединяются для получения света.

Светодиод - самый экономичный и эффективный источник света 4-го поколения. Бывает белого и цветного излучения. На основе светодиодов производятся светодиодные светильники и другие источники света, телевизоры, рекламные экраны, габаритные огни автомобиля и многое другое.

Что такое люминофор светодиода?

Светодиодный люминофор - это вещество, обладающее феноменом флюоресценции, которое может поглощать свет или другое электромагнитное излучение, тем самым создавая свет с более длинными волнами. Люминесценция - нетепловое свечение вещества, происходящее после поглощения им энергии возбуждения.

Это важный компонент для белых светодиодов, обеспечивающий широкий спектр и высокий индекс цветопередачи (CRI).

Два способа создания белого цвета у светодиода

  • Смешанный белый свет. Один из подходов - смешать свет от нескольких цветных светодиодов для создания спектрального распределения мощности, которое выглядит белым. Аналогичным образом, так называемые 3-х фосфорные люминесцентные лампы используют три люминофора, каждый из которых излучает относительно узкий спектр синего, зеленого или красного света при получении ультрафиолетового излучения от ртутной дуги в трубке лампы. Расположив красный, зеленый и синий светодиоды рядом друг с другом и правильно смешав количество их выходного сигнала, полученный свет станет белым по внешнему виду.
  • Белый свет с преобразованием люминофора. Другой подход к созданию белого света - использование люминофоров вместе с коротковолновыми светодиодами. Например, когда один люминофор, используемый в светодиодах, освещается синим светом, он излучает желтый свет, имеющий довольно широкое спектральное распределение мощности. За счет включения люминофора в корпус синего светодиода с максимальной длиной волны от 450 до 470 нанометров часть синего света будет преобразована люминофором в желтый свет. Оставшийся синий свет при смешивании с желтым светом дает белый свет. Новые люминофоры разрабатываются для улучшения цветопередачи.

Толщина и концентрация люминофора - второстепенные факторы для упаковки белых светодиодов. Это связано с тем, что световой поток и цвет светодиода регулируются в основном за счет изменения толщины и концентрации люминофора после выбора преобразователей люминофора. Толщина и концентрация люминофора могут варьироваться в процессе производства, и они влияют на оптическую стабильность белых светодиодов.

Что такое светодиодные чипы (LED chips)?

Чип SMD (СМД)

Светодиодный чип SMD - это форма светодиодного корпуса, который заключен в тонкий корпус и устанавливается непосредственно на поверхность печатной платы (РСВ). Это передовая технология по сравнению с прямыми встроенными светодиодами, которая имеет преимущества простого, компактного и хорошего рассеивания тепла.

Этот метод производства электронных плат основан на технологии поверхностного монтажа (SMT), которая в значительной степени заменила технологию сквозных отверстий (THT), особенно в устройствах, которые должны быть небольшими или плоскими. По сравнению с последним, SMT позволяет при необходимости использовать обе стороны печатной платы.

Самый распространенный пример SMD - это смартфон. В нем есть компоненты, которые необходимо очень плотно упаковать в очень тонкий корпус, поэтому использовать компоненты THT нереально. Последние также занимают место внизу или за печатной платой, так как именно там они припаяны, что приводит к острым концам, где припой встречается с выводами. Компоненты SMT могут быть меньше, чем компоненты THT, поскольку они могут иметь либо меньшие выводы, либо вообще не иметь выводов, что упрощает усадку компонентов.

 

Чип COB (КОБ)

Светодиодный чип СОВ - это производственный подход, при котором светодиодные чипы размещаются непосредственно на печатной плате (РСВ), а не в корпусах светодиодов. Плата контролирует тепловые компоненты лампы и следит за тем, чтобы она не перегревалась. Благодаря отсутствию упаковки продукт может быть более компактным и, следовательно, иметь более высокую плотность просвета, чем SMD. 

COB - мульти-светодиодные чипы упакованы вместе как один модуль освещения. Они имеют большое преимущество в виде теплового сопротивления, большей площади охлаждения, лучшего светового эффекта и высокой световой отдачи.

Другой аспект светодиодов COB, который снижает частоту отказов, заключается в том, что точечная пайка отдельных светодиодных чипов не требуется, поскольку каждый чип устанавливается непосредственно на подложку. Меньшее количество точек сварки снижает вероятность отказа.

Топ-10 мировых производителей светодиодных чипов

Что такое индекс цветопередачи (СRI)?

Индекс цветопередачи - это способность источника света по сравнению с естественным дневным светом, определяемую СIЕ. СRI измеряется путем сравнения 14 тестовых образцов цвета при освещении эталонным дневным светом и тестируемым источником света. Результаты представляют собой 14 числовых значений в диапазоне до 100 (обозначены R1-R14), что указывает на лучшую способность цветопередачи источника света для значения, близкого к 100, а также может быть отрицательным из-за очень плохой производительности. CRI - это среднее арифметическое R1-R14, однако вместо этого часто предпочитают другой параметр Ra, который представляет собой среднее значение R1-R8.

Типичные белые светодиоды на основе люминофора имеют значения индекса цветопередачи (CRI), сравнимые с газоразрядными лампами (люминесцентные и разрядные с высокой интенсивностью), которые используются во многих осветительных приборах. Распространено мнение, что высокий индекс цветопередачи означает хорошие свойства цветопередачи. CRI на самом деле является показателем того, насколько похожий источник света заставляет цвета выглядеть по сравнению с эталонным источником, таким как лампа накаливания (вот почему лампа накаливания имеет индекс цветопередачи около 100). 

Для светодиодных систем смешанного цвета индекс цветопередачи очень чувствителен к длинам волн составляющих цветов; однако эта чувствительность не обязательно отражает предпочтения человека в отношении внешнего вида цвета в реальном приложении. Недавние исследования показали, что смешанные белые светодиодные системы с индексом цветопередачи в 20-е годы могут давать более высокое цветовое предпочтение, чем системы с индексом цветопередачи в 90-х годах.

Что такое коррелированная цветовая температура (ССТ)?

Иногда называют «цветовой температурой», хотя это не совсем то же самое, разберемся подробнее.

Цветовая температура - это метод описания характеристик видимого света от различных излучателей. Шкала цветовой температуры работает, сравнивая излучение видимого света от данной лампочки с излучением «черного тела» излучателя (объекта, температура поверхности которого совпадает со значением цветовой температуры).

Нужен пример? Лампы накаливания обеспечивают хорошее приближение к излучателям черного тела, поэтому они являются полезным примером для описания цветовой температуры. Когда нить лампы накаливания нагревается, она в конечном итоге начинает светиться. Свечение, конечно же, имеет цветовые характеристики. По мере того, как температура поверхности самой нити становится выше, ее свечение меняет цвет. Свечение начнется при относительно низких температурах (около 1500K) в виде темно-красного цвета. По мере того, как температура поверхности нити накаливания продолжает повышаться, свечение будет переходить от красного к оранжевому, от оранжевого к желтому, от желтого к белому и, если оно станет достаточно горячим (обычно не в случае ламп накаливания), от белого к голубому.

Теперь о запутанной части: хотя темно-красное свечение возникает при относительно более низкой температуре поверхности, его обычно называют «теплой» цветовой температурой. Это потому, что люди обычно ассоциируют красный цвет с огнем и, следовательно, с горячими (или в данном случае «теплыми») предметами. И наоборот, белое или светло-голубое свечение возникает при относительно более высокой температуре поверхности нити, но его обычно называют «холодной» цветовой температурой. Это потому, что люди обычно ассоциируют синий цвет со льдом и, следовательно, с холодными вещами (или в данном случае «холодными»).

На приведенной выше диаграмме показана цветовая температура различных источников света, когда они работают на своей типичной рабочей мощности, но важно понимать, что фактическая цветовая температура будет в диапазоне, зависящем от количества энергии, подаваемой на свет (большая мощность будет приводит к более высокой температуре нити и, следовательно, к «более холодной» цветовой температуре).

Температура цвета любого источника света при длительном прибывании напрямую влияет на производительность труда, самочувствие, утомляемость и другие факторы.

Что такое человеко-ориентированное освещение?

Что такое световой поток (Lm)?

Световой поток - это мера общего выходного света источника света, воспринимаемого человеческими глазами. Единица измерения - люмен (лм) . В отличие от лучистого потока, световой поток регулируется для отражения чувствительности человеческого глаза к видимому свету с помощью функции яркости.

Пульсация (мерцание) светового потока.

Люмен (Лм)

Люмен - это единица светового потока в системе СИ‚ указывающая общий видимый свет, излучаемый за единицу времени. Обычно указывается производителем на коробке источника света с другими основными характеристиками. Чем выше значение (лм), тем ярче светит лампа.

Люмен определяется единицей силы света - канделой (кд). Таким образом, один люмен - это световой поток, излучаемый в пределах единичного телесного угла (один стерадиан) небольшим источником, имеющим равномерную силу света в одну канделу, так что 1 лм = 1 кд-ср, а общий поток во всех направлениях составляет 4 π лм.

Что такое освещенность?

Освещенность - это мера светового потока на поверхности на единицу площади. Единица измерения люкс (пк) Таким образом, освещенность света зависит не только от светового потока, но также от расстояния до измеряемой поверхности и распределения света, если не изотропно.

Люкс (Лк)

Люкс - это единица измерения освещенности в системе СИ ‚ определяемая как лм/м.кв., которая измеряет свет, падающий на поверхность. Это основной параметр при светотехническом расчете, другими словами как ярко или тускло должно быть на поверхности.

Вектор освещения

Термин, используемый для описания потока света. У него есть и величина, и направление. Величина определяется как максимальная разница в величине освещенности на диаметрально противоположных элементах поверхности небольшой сферы с центром в рассматриваемой точке. Направление вектора - это диаметр, соединяющий более яркий элемент с более темным.

Сила света 

Величина, которая описывает силу освещения источника в определенном направлении. Точнее говоря, это световой поток, излучаемый внутри очень узкого конуса, содержащего это направление, деленное на телесный угол конуса.

Кандела (сокращение cd) 

Единица силы света в системе СИ . Термин «сила свечи» означает силу света, выраженную в канделах.

Что такое световая отдача?

Световая отдача (LE) измеряет эффективность источника света. Это отношение выходного светового потока к потребляемой электроэнергии, измеряемое в люменах на ватт (лм / Вт). В зависимости от цели источника света эффективность также может быть измерена в других единицах (например, мощность излучения на ватт или РPF для растущих растений), если это не предназначено для освещения людей.

Максимальное значение LЕ составляет 683 лм / Вт (т.е. вся электрическая мощность переходит в зеленый свет) в соответствии с определением светового потока. В то время как большинство современных светодиодов имеет значение менее 200 лм/вт.

Первые светодиоды были довольно маленькими, элемент составлял всего около 0,25 миллиметра по краю. В более поздних моделях есть элементы с ребром 1 миллиметр - значительно больше, но все же довольно маленькие. Одним из ограничений больших размеров является проблема несовершенства материалов, образующих полупроводниковые элементы, когда они осаждаются на гораздо более крупные подложки; эти недостатки значительно снижают эффективность. Таким образом, светодиоды, состоящие из одного элемента, вряд ли в ближайшем будущем превысят светоотдачу обычных источников света. Однако светодиоды с несколькими элементами, объединенными в одно устройство, уже доступны на рынке; Эти устройства уже приближаются к световому потоку некоторых маломощных ламп накаливания, и будущие продукты, вероятно, будут и дальше обеспечивать более высокий световой поток. 

Энергосберегающие лампы, виды, отличия

 

 

Что такое переменный ток (AC)?

Переменный ток - это электрический ток, который периодически меняет свое направление. Это форма электричества, которая обычно используется для подачи электричества в сеть (энергоснабжение) внутри стенной розетки в жилых, коммерческих или других зданиях. Напряжение в цепях переменного тока также периодически меняется на противоположное, потому что ток меняет направление. Напряжение и частота являются основными характеристиками переменного тока и различаются в разных странах. Например, 110 В / 60 Гц в США, 230 В / 50 Гц в Германии, 220 В / 50 Гц в Китае.

Что такое постоянный ток (DС)?

Постоянный ток - это электрические потоки в постоянном направлении, которые обычно наблюдаются во многих устройствах малой мощности. Для светодиодов и их осветительной арматуры постоянный ток - это только надлежащая форма источника питания по сравнению с переменным током, поскольку полупроводники светодиодов пропускают электрические импульсы только в одном направлении.

 

 

Что такое светодиодный источник питания (LED драйвер)?

Драйвер светодиода выполняет функцию, аналогичную балласту для газоразрядных ламп. Он контролирует ток, протекающий через светодиод. Большинство драйверов светодиодов предназначены для подачи тока на конкретное устройство или массив. Поскольку светодиодные корпуса и массивы в настоящее время не стандартизированы, очень важно выбрать драйвер, который соответствует конкретному устройству или массиву для освещения.

Светодиоды могут приводиться в действие только постоянным током (DС) из-за принципа свечения светодиодов. Таким образом, для работы светодиодов требуется дополнительный компонент для преобразования электросети (АС) в постоянный ток, который называется источником питания светодиодов. Профессиональный источник питания для светодиодов должен не только не иметь мерцания, но и иметь функции для защиты светодиодов от перегрузки по току и других угроз.

LED драйвер, светодиоды и другие электронные компоненты используются для производства светодиодных светильников различного назначения и применения.

Как устроен светодиодный светильник?

Что такое диммер?

Диммер - это электронное устройство, которое может переключать электрические токи. Используется для настройки яркости светодиодов, которые могут быть подключены до, после или интегрированы в источник питания светодиодов.

Регулировка яркости светодиодов может осуществляться двумя способами: аналоговой и широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Аналоговое регулирование яркости изменяет световой поток светодиода, просто регулируя постоянный ток в цепочке, в то время как затемнение с ШИМ достигает того же эффекта, изменяя рабочий цикл постоянного тока в цепочке, чтобы эффективно изменять средний ток в цепочке. Несмотря на привлекательную простоту, аналоговое регулирование яркости не подходит для многих приложений.

Аналоговое затемнение не подходит для многих приложений, потому что оно теряет точность затемнения примерно на 25% + только при уровнях яркости 10: 1, а также искажает цвет светодиодов. В отличие от этого, ШИМ-регулирование яркости может обеспечить коэффициент яркости 3000: 1 и выше (при 100 Гц) без какой-либо значительной потери точности и без изменения цвета светодиода.

  • Диммер ШИМ

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) - это метод уменьшения средней мощности путем прерывания постоянного тока до дискретных импульсов. Он имеет значительное преимущество в экономии энергии по сравнению с диммерами 0-10 В. Но имеет риск вызвать заметное мерцание, если частота импульсов недостаточно высока. На практике рекомендуется частота выше 1 Гц, чтобы избежать мерцания, обнаруживаемого человеком. А частота выше 25 Гц рекомендуется для камер со скоростью 120 кадров в секунду.

  • Диммер 0-10

С развитием светодиодной технологии для жилого и коммерческого освещения, регулировка яркости 0-10 В постоянного тока привлекает большое внимание как более эффективный способ управления светоотдачей светодиодных светильников. При повышении или понижении напряжения соответствующий диммируемый драйвер 0-10 В согласовывает световой поток прибора с увеличением или уменьшением до определенного процента. Диммирование 0-10 В постоянного тока - одно из самых простых и популярных средств управления динамическим освещением, используемое в офисах, торговых помещениях и домах.

Как работает диммирование 0-10 В?

Драйверы светодиодов, совместимые с регулировкой яркости 0-10 В, включают схему, которая выдает сигнал постоянного тока 10 В и имеет фиолетовый и серый провод. Когда два провода разомкнуты и не соприкасаются друг с другом, сигнал остается на уровне 10 В, а световой сигнал имеет выходной уровень 100%. Когда провода соприкасаются друг с другом или «закорочены» вместе, сигнал затемнения будет на 0 В, а свет на минимальном уровне затемнения, установленном водителем. Для управления изменением сигнала от 10 В до 0 В используются диммерные переключатели 0-10 В для понижения или «понижения» напряжения до более низкого уровня.

Напряжение постоянного тока обычно соответствует уровню затемнения драйвера, что означает, что если сигнал составляет 8 В, светильник имеет выходную мощность 80%. Если сигнал понижается до 0 В, свет имеет минимальный уровень затемнения.

Это метод раннего затемнения, который просто понижает ток, что приводит к затуханию света. Но приводит к дополнительному потреблению энергии и нагрузки на сеть.

 

yes  Каталог светильников ФОКУС

Комментарии

Сообщения не найдены

Новое сообщение