Разное

Белый свет светодиода: Как получить белый свет с использованием светодиодов?

Содержание

Как получить белый свет с использованием светодиодов?

09.06.2017

Современные светодиодные фонарики Fenix Мир бесповоротно изменился и сегодня фонарь из узкоспециализированного устройства превратился в элемент повседневного обихода. Прошло время громоздких и длинных тубусов с огромными батарейками и слабым светом. В линейке фонарей Fenix каждый может найти модель для своих нужд.

Подробнее

19.05.2017

Как выбрать нужный фонарь? Универсальный гид по выбору наиболее подходящего для вас фонаря. Мы собрали весь свой опыт общения с покупателями, и сделали концентрированную выжимку советов и рекомендаций, которая поможет вам ответить на массу вопросов, связанных с фонарной тематикой.

Подробнее

27.03.2017

Новые рекомендации по выбору фонаря Fenix Этой весной мы подобрали для вас рекомендации по самым актуальным фонарям Fenix — какую модель выбрать для туризма, кемпинга, охоты, спорта, велосипеда и другой активной деятельности. Также вы всегда можете обратиться за помощью к нашим специалистам.

Подробнее

23.03.2017

Рейтинг IP — что это такое и как его понимать? Что же такое рейтинг IP? Все эти IP67, IP68, IPX-8 и прочее. Оказывается всё очень просто и наглядно. А главное создано специально для удобства покупателей и помощи при выборе. Опираясь на информацию из нашей статьи вы легко во всём разберётесь.

Подробнее

15.03.2017

Отзыв о фонаре MecArmy SGN7 от нашего пользователя Выбирая подарок на Новый год для своей супруги, автор обзора, обратился к нам практически случайно, а узнав что у нас есть, и посмотрев варианты быстро нашёл подходящий ему по цене и функционалу фонарь. Его отзыв получился большим и практически художественным обзором фонаря и процесса его получения. Поэтому мы решили опубликовать его отдельно.

Подробнее

26.01.2017

Обзор Фонаря Fenix FD41 от эксперта CandlePower CandlePower это международный форум посвящённый фонарям и всему, что с ними связано. Естественно, эксперты сообщества не могли пройти мимо новинки от Fenix — лидера в производстве портативной светотехники. В этот раз на обзор попал фонарь Fenix FD41, главной отличительной чертой которого является изменяемая в широких пределах фокусировка луча. Недавно появившийся подробный обзор этого инновационного фонаря был переведён на русский язык и предлагается вашему вниманию.

Подробнее

Главная / Статьи / Как получить белый свет с использованием светодиодов?
Нет товаров
30.01.2012 Существует три способа получения белого света от светодиодов. Первый – смешивание цветов по технологии RGB. На одной матрице плотно размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды, излучение которых смешивается при помощи оптической системы, например линзы. В результате получается белый свет.

Второй способ заключается в том, что на поверхность светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне (есть и такие), наносится три люминофора, излучающих, соответственно, голубой, зеленый и красный свет. Это похоже на то, как светит люминесцентная лампа.
И наконец в третьем способе желто-зеленый или зеленый плюс красный люминофор наносятся на голубой свето-диод, так что два или три излучения смешиваются, образуя белый или близкий к белому свет.

Какой из трех способов лучше?
У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. Технология RGB в принципе позволяет не только получить белый цвет, но и перемещаться по цветовой диаграмме при изменении тока через разные светодиоды. Этим процессом можно управлять вручную или посредством программы, можно также получать различные цветовые температуры. Поэтому RGB-матрицы широко используются в светодинамических системах. Кроме того, большое количество светодиодов в матрице обеспечивает высокий суммарный световой поток и большую осевую силу света. Но световое пятно из-за аберраций оптической системы имеет неодинаковый цвет в центре и по краям, а главное, из-за неравномерного отвода тепла с краев матрицы и из ее середины светодиоды нагреваются по-разному, и, соответственно, по-разному изменяется их цвет в процессе старения — суммарные цветовая температура и цвет «плывут» за время эксплуатации. Это неприятное явление достаточно сложно и дорого скомпенсировать.

Белые светодиоды с люминофорами существенно дешевле, чем светодиодные RGB-матрицы (в пересчете на единицу светового потока), и позволяют получить хороший белый цвет. И для них в принципе не проблема попасть в точку с координатами (0.33, 0.33) на цветовой диаграмме МКО. Недостатки же таковы: во-первых, у них меньше, чем у RGB-матриц, светоотдача из-за преобразования света в слое люминофора; во-вторых, достаточно трудно точно проконтролировать равномерность нанесения люминофора в технологическом процессе и, следовательно, цветовую температуру; и наконец в-третьих — люминофор тоже стареет, причем быстрее, чем сам светодиод.

Промышленность выпускает как светодиоды с люминофором, так и RGB-матрицы — у них разные области применения.


Возврат к списку

(Голосов: 3, Рейтинг: 3.4)


Как получают белые светодиоды?

Строго говоря, светодиоды не могут быть «белыми» — это лишь условное название твердотельных источников белого света. В отличие от ламп накаливания и люминесцентных ламп, светодиоды излучают свет в очень узком диапазоне длин волн, то есть, практически монохромный. А белый свет, как мы знаем, представляет собой совокупную смесь всех составных частей видимого спектра.

Именно этот принцип — смешение цветов — используется при получении белого свечения светодиодов. На сегодняшний день, разработаны несколько методик получения светодиодного свечения белого цвета. Рассмотрим их подробнее.

1-ый способ схож с работой люминесцентных ламп и состоит в нанесении на поверхность светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне, люминофоров трёх цветов – зеленого, красного и голубого.


2-ой способ
также подразумевает применение люминофора, только в этом случае смешивается свечение голубого светодиода с излучением зелёного и красного, либо жёлто-зелёного люминофора. Данный метод часто является наиболее экономически оправданным.

3-ий способ получения белого LED излучения состоит в смешивании излучения монохромных кристаллов разных цветов. Обычно в этой методике используются три светодиода – красный (Red), зелёный (Green) и голубой (Blue), отсюда и название – RGB-светодиоды. Разноцветные кристаллы устанавливаются на одной матрице, а для смешения светового излучения используется какая-либо оптическая система (например, линза). В результате получается белый свет. Такой же принцип используется в телевидении при передаче цветного сигнала.


Каждая из вышеперечисленных технологий имеет свои достоинства и недостатки. RGB-технология позволяет не только получать белый цвет, но и перемещаться по цветовой диаграмме, управляя этим процессом вручную или с помощью программы. Таким же образом можно получать различные цветовые температуры белого света. Поэтому RGB-матрицы с успехом используются в светодинамических приборах. Кроме того, большое количество светодиодов в матрице обеспечивает высокий суммарный световой поток и большую осевую силу света.

Недостатком технологии RGB является ограниченный волновой диапазон излучения, из-за чего белый свет часто получается бледным, может иметь сероватый оттенок и зачастую неестественно взаимодействует с освещаемыми предметами. Этот недостаток можно преодолеть, добавляя к традиционной RGB-матрице эмиттеры других цветов: Amber, Liam, Cyan, Ginger и т. д. Таким образом можно значительно расширить спектр не только цветного, но и белого цвета.


Ещё один недостаток RGB-технологии состоит в том, что из-за неравномерного отвода тепла с краёв матрицы и из её середины светодиоды нагреваются неодинаково, а значит, их цвет будет по-разному меняться в процессе старения. Процесс усугубляется различиями в скорости деградации кристаллов разного цвета. Поэтому цветовая температура и цвет могут «плавать» в течение всего срока эксплуатации.

Белые светодиоды с люминофорами существенно дешевле, чем RGB-светодиоды. К тому же они имеют однозначно заданный в процессе производства оттенок белого света от более теплой области 2800 K, до холодной синевато-белой области 9000 К. Поэтому обычно белые люминофорные светодиоды обеспечивают лучшую цветопередачу.


Конечно, и эта технология имеет ряд существенных недостатков. 
  • Прежде всего, к ним относится снижение световой отдачи светодиодов из-за преобразования света в люминофоре.
  • Есть определённые технологические сложности и в плане равномерности нанесения слоя люминофора на кристалл, что приводит к неравномерному распределению света.
  • Ещё один значимый минус заключается в том, что светодиод значительно долговечнее люминофора, а это, в свою очередь, снижает потенциальный рабочий ресурс источника света.

Светодиоды, изготовленные по разной технологии, применяются в разных осветительных приборах. RGB-светодиоды незаменимы для цветной заливки сцены, создания динамических цветовых эффектов, архитектурной и интерьерной подсветки. Светодиоды с люминофорным слоем обеспечивают необходимую яркость и интенсивность белого света и идеально подходят для светильников с заранее заданной цветовой температурой. Производители выпускают как «тёплые», так и «холодные» светодиоды, которые можно смешивать в произвольной пропорции, достигая лучших результатов.

Читайте другие выпуски светодиодного ликбеза:

Выпуск 1. Что такое светодиоды и почему они светятся?

Выпуск 2. Какой свет излучают светодиоды?

Выпуск 3. Как получают белые светодиоды?

Выпуск 4. Смешение цветов в светодиодных приборах

Выпуск 5. Применение LED приборов

Выпуск 6. Светодиоды на сцене

Выпуск 7. Энергоэффективность светодиодов — миф или реальность?

Выпуск 8. От чего зависит срок службы светодиодов?

Физическая природа белых светодиодов / Статьи о рекламе / Наружная реклама

Всего десять-двенадцать лет назад о светодиодах мало кто слышал. Еще реже можно было встретить тех, кто мог бы поделиться опытом в использовании твердотельных источников света для подсветки вывесок. Сегодня же светодиоды занимают уверенные позиции на рынке производства электрифицированной рекламы, все активнее конкурируя с люминесцентными лампами и приходя на смену все реже встречающимся неоновым трубкам. Наибольшей популярностью по вполне очевидным причинам среди сайнмейкеров пользуются LED-модули, которые излучают белый свет. Чтобы максимально реализовывать потенциал LED-технологий в производстве световой рекламы, прежде всего необходимо лучше понимать природу белых светодиодов и знать об их сильных и слабых сторонах.

Принципы работы

Светоизлучающий диод представляет собой электронное устройство, которое излучает свет, когда через него пропускают электрический ток. Диод состоит из кристалла (нередко называемого чипом), который изготовлен из полупроводникового материала с вкраплениями примесей, необходимых для создания p-n-перехода (или электронно-дырочного перехода). В диоде ток проходит от стороны p (анода) к стороне n (катоду), но не в обратную сторону. Носители заряда (электроны и дырки) поступают в p-n-переход от электродов с разным напряжением. При столкновении электронов с дырками происходит высвобождение энергии в виде фотонов. 

Цвет свечения (или длина волны излучаемого света) светодиода определяется материалами, из которых изготовлен светодиод. Монохроматические диоды выпускаются в различных цветах, включая красный, синий, янтарно-желтый, зеленый и ультрафиолетовый, со светоотдачей от 10 до 200 люменов. Чтобы получить LED-устройства, излучающие белый свет, прибегают к одной из трех распространенных в настоящее время технологий, о чем  далее рассказывается более подробно.

 

Cветодиодная линейка Philips с белым цветом свечения

 

Методы изготовления белых светодиодов и особенности их цветопередачи

Если лампы накаливания и люминесцентные лампы по сути своей — источники белого света, то белые светодиоды таковыми не являются. В отличие от более традиционных ламп, светодиоды генерируют свет очень узкого диапазона длин волн в видимом спектре, результатом чего является их почти монохромное свечение. Именно поэтому светодиоды особенно эффективно использовать в световых установках, излучающих какой-либо определенный основной цвет, к примеру, в светофорах и указателях. Между тем в вывесках чаще всего необходима внутренняя подсветка, излучающая белый свет, по цветовой температуре и индексу цветопередачи сопоставимый со свечением привычных люминесцентных ламп. В этом случае выбор в пользу светодиодов не создаст никаких дополнительных сложностей в работе дизайнеров, поскольку воспроизведение цветов на лицевой стороне вывески будет именно таким, какое требуется заказчику. 

Основными способами для получения белого свечения в светодиодах являются а) нанесение слоя желтого фосфора на синие кристаллы; b) нанесение нескольких слоев разноцветных фосфоров на кристаллы, излучающие свет, близкий по цвету к ультрафиолетовому; и c) RGB-системы, в которых за счет смешения света множества монохромных красных, зеленых и синих диодов достигается свечение белого цвета.

В первом случае чаще всего используют кристаллы синих светодиодов, которые покрывают желтым фосфором. Фосфор поглощает некоторое количество синего света и излучает желтый свет. При смешении непоглощенного синего света с желтым человеческий глаз воспринимает свечение диода как белое.

Второй метод представляет собой не так давно разработанную технологию получения твердотельных источников белого света на основе комбинации диода, излучающего свечение, близкое по цвету к ультрафиолетовому, и нескольких слоев разноцветных фосфоров. В последнем случае белый свет получают путем смешивания трех базовых цветов (красного, зеленого и синего). Качество белого света улучшают за счет дополнения конфигурации RGB диодами с янтарно-желтым свечением, что позволяет охватывать желтую часть спектра.

У каждого из этих подходов есть свои плюсы и минусы. Так, для белых светодиодов, изготавливаемых по принципу комбинации синих кристаллов с фосфором, характерны достаточно низкий индекс цветопередачи (около 70), склонность к генерации белого света холодных тонов, неоднородность оттенка свечения при достаточно высокой светоэффективности и относительно небольшой стоимости.

Белые светодиоды, полученные на основе комбинации диодов, с близким к ультрафиолетовому цвету свечения и разноцветных фосфоров, обладают более высоким индексом цветопередачи, могут генерировать белый свет более теплых оттенков и отличаются большей однородностью оттенков свечения от диода к диоду. При этом они не столь энергоэффективны и не столь ярки, как первые.

В свою очередь, принцип RGB позволяет создавать светодинамические эффекты в световых установках со сменой цвета свечения и различными тонами белого свечения и потенциально может обеспечивать очень высокий индекс цветопередачи. В то же время светодиоды отдельных цветов по-разному реагируют на величины рабочего тока, окружающую их температуру и регулирование яркости, и нуждаются в достаточно сложных и дорогостоящих системах управления для достижения стабильного цвета свечения.

Для всех светодиодных модулей, излучающих белый свет, характерен ряд достоинств и недостатков, распространяющийся на твердотельные источники света в целом. Этим особенностям следует уделить отдельное внимание.

Преимущества LED-технологий

Бесспорным достоинством светодиодов является их световая эффективность. Так, поставляемые в настоящее время на рынке LED-модули генерируют световой поток в диапазоне от 25 до 80 люменов на каждый ватт потребляемой мощности. К примеру, у ламп накаливания светоэффективность не превышает 5-10 лм/Вт.

Второй плюс в использовании светодиодов — их долговечность, которая в среднем составляет 25-50 тыс. часов. Для сравнения: лампа накаливания мощностью 75 Вт работает примерно 1 тыс. часов, компактная люминесцентная лампа сопоставимой яркости — от 8 тыс. до 10 тыс. часов. Долговечность LED-модулей позволяет существенно сокращать затраты на обслуживание световых установок и покупку новых источников света для замены вышедших из строя ламп. К примеру, светодиодный светильник при работе восемь часов в день, способен прослужить 18 лет до того, как выйдет из строя, будет потреблять меньше электроэнергии, чем другие источники света и почти не потребует обслуживания.

Рассмотрим более детальное сравнение долговечности светодиодов и ламп дневного света. Обычно срок службы люминесцентных ламп оценивается в 30 тыс. часов. Что же касается светодиодов, считается, что заменять LED-модули на новые необходимо только тогда, когда уровень яркости их свечения составляет не более 30% от первоначальной величины. Согласно данным Министерства энергетики США, самый долговечный из уже протестированных светодиодов беспрерывно проработал 35 тыс. часов, прежде чем достиг этого показателя. В силу постоянного развития светодиодных технологий среднестатистический ресурс LED-модулей продолжает увеличиваться. По оценкам экспертов, срок службы современных белых светодиодов оценивается в 17-20 лет при ежедневной эксплуатации в течение восьми часов.

Стоит заметить, что светодиоды не перегорают, как люминесцентные или газоразрядные лампы, а в большинстве случаев со временем просто утрачивают свою первоначальную яркость.

Все эти плюсы в эксплуатации твердотельных источников света обеспечивают экономию электроэнергии, сокращение затрат на обслуживание световых конструкций и снижение цены владения  вывеской со светодиодной подсветкой на протяжении ее срока служба в целом. В конструкции светодиодов не используется опасных для человеческого здоровья веществ, в отличие от компактных люминесцентных ламп, внутри которых содержатся ртутные пары. Немаловажным плюсом светодиодной технологии является и тот факт, что при диммировании (снижении яркости свечения) оттенок цвета их свечения не меняется в отличие, к примеру, от ламп накаливания, свет которых в этом случае желтеет.

Светодиоды — оптимальный выбор для использования в вывесках, которые работают в постоянном или достаточно частом режиме включения/выключения. К примеру, люминесцентные лампы при частом выключении выходят из строя гораздо быстрее, а газоразрядным лампам требуется достаточно ощутимый промежуток времени, чтобы заработать в полную силу после включения питания. Светодиоды во включенном состоянии начинают излучать свет почти мгновенно: к примеру, красный  LED-модуль достигает полной яркости свечения за микросекунды.

Светодиоды, по сути своей являющиеся твердотельными устройствами, сложно повредить при внешних ударах, в отличие от люминесцентных ламп, неоновых трубок и ламп накаливания, которые при падении или сильном внешнем воздействии разрушаются без возможности починки.

…и их недостатки

Оценивая различные потребительские свойства и качества светодиодов, чаще всего их основным минусом называют более высокую стоимость в сравнении с традиционными источниками света. Эта величина еще более увеличивается за счет необходимости в использовании большего число LED-модулей при достижении требуемой яркости свечения вывески, а также за счет затрат на требуемые для их работы электронику и блоки питания. И все же стоит заметить, что в целом стоимость владения (включая затраты на электроэнергию и обслуживание) светодиодной световой конструкцией ощутимо ниже, чем вывеской аналогичного размера и яркости, оснащенной какими-либо другими источниками света.

В режиме эксплуатации выявляется и еще одна особенность светодиодов, которую, пожалуй, следует отнести к их недостаткам: сильная зависимость от температуры, окружающей световую конструкцию. Если LED-модули подвергаются сильному нагреву, происходит перегрев их корпусов, и в результате это может привести к преждевременному выходу светодиодов из строя. В частности, известно, что повышение эксплуатационной температуры на 10 градусов Цельсия может сократить срок службы светодиода вдвое. Таким образом,
для обеспечения максимально возможного срока службы светодиодов необходима соответствующая система отвода тепла. Поэтому при оценке предполагаемой долговечности светодиодов следует учитывать рекомендованную производителем рабочую температуру и решения, внедренные им в конструкцию LED-модуля для нивелирования нагрева.

Итак, на какие же вопросы следует получить ответы производителя или поставщика белых светодиодов, если мы стремимся получить качественную и долговечную подсветку нашей вывески? Это:

1) Какую технологию изготовления светодиодных модулей с белым цветом свечения практикует фирма-производитель?

2) Каковы светоэффективность (в люменах на ватт), угол рассеивания светового потока (в градусах), цветовая температура (ССT) в Кельвинах и индекс цветопередачи (в единицах от 1 до 100) этих источников света?

3) Каков предполагаемый срок службы светодиодов?

4) Какие дополнительные устройства необходимы для работы LED-модулей?

5) В каком диапазоне температур рекомендуется использовать эти светодиоды, и как в них реализована система отвода тепла?

Возможность регулирования яркости свечения светодиодов в вывеске является еще одним немаловажным аспектом, который целесообразно учитывать при проектировании той или иной световой конструкции. Диммирование LED-подсветки позволяет оптимизировать эксплуатацию установки, реализовать в рекламном изделии дополнительные светодинамические эффекты, а также увеличить срок службы диодов.


При подготовке публикации использованы материалы компаний Cree, Inc., Lutron Electonics Co., Inc., OSRAM Opto Semiconductors и Philips Lumec.

Белые светодиоды | Светодиодное табло

Существует два распространенных пути получения белого цвета свечения достаточной интенсивности с помощью светодиодов. Первый — это объединение в одном корпусе светодиода чипов трех основных цветов — красного, зеленого и синего. Смешением этих цветов получается белый цвет, кроме того, меняя интенсивность основных цветов, получается любой цветовой оттенок, что применяется при изготовлении электронных табло. Второй путь — использование люминофора для конвертирования излучения синего или ультрафиолетового светодиода в белый цвет. Подобный принцип используется в лампах дневного света. В настоящее время, второй способ превалирует из-за низкой стоимости и бóльшего светового выхода люминофорных светодиодов.

Люминофоры

Люминофоры (термин происходит от латинского lumen — свет и греческого phoros — несущий), это вещества, способные светиться под действием различного рода возбуждений. По способу возбуждения различают фотолюминофоры, рентгенолюминофоры, радиолюминофоры, катодолюминофоры, электролюминофоры. Некоторые люминофоры бывают смешанных типов возбуждения, например, фото-, катодо- и электролюминофор ZnS·Cu. По химической структуре различают органические люминофоры — органолюминофоры, и неорганические — фосфóры. Фосфóры, имеющие кристаллическую структуру, называют кристаллофосфóрами. Отношение излученной энергии к поглощённой называется квантовым выходом.

Свечение люминофора обуславливается как свойствами основного вещества, так и наличием активатора (примеси). Активатор создает в основном веществе (основании) центры свечения. Наименование активированных люминофоров складывается из имени основания и активатора, например: ZnS·Cu,Co означает люминофор ZnS, активированный медью и кобальтом. Если основание смешанное, то перечисляют сначала названия оснований, а затем активаторов, например, ZnS,CdS·Cu,Со.

Возникновение у неорганических веществ люминесцентных свойств, связано с образованием в кристаллической решетке основы люминофора в процессе синтеза структурных и примесных дефектов. Энергия, возбуждающая люминофор, может поглощаться как люминесцентными центрами (активаторное или примесное поглощение), так и основой люминофора (фундаментальное поглощение). В первом случае, поглощение сопровождается либо переходом электронов внутри электронной оболочки на более высокие энергетические уровни, либо полным отрывом электрона от активатора (образуется «дырка»). Во втором случае, при поглощении энергии основой, в основном веществе образуются дырки и электроны. Дырки могут мигрировать по кристаллу и локализоваться на центрах люминесценции. Излучение происходит в результате возвращения электронов на более низкие энергетические уровни или при рекомбинации электрона с дыркой.

Люминофоры, в которых люминесценция связана с образованием и рекомбинацией разноименных зарядов (электронов и дырок), получили название рекомбинационных. Основой для них служат соединения полупро­водникового типа. В этих люминофорах кристаллическая решетка основы является той средой, в которой развивается процесс люминесценции. Это дает возможность, изменяя состав основы, широко варьировать свойства люминофоров. Изменение ширины запрещенной зоны при использовании одного и того же активатора плавно в больших пределах изменяет спектральный состав излучения. В зависимости от применения, предъявляются различные требования к параметрам люминофора: типу возбуждения, спектру возбуждения, спектру излучения, выходу излучения, временным характеристикам (времени нарастания свечения и длительности послесвечения). Наибольшее разнообразие параметров можно получить у кристаллофосфоров, меняя активаторы и состав основания.

Спектр возбуждения различных фотолюминофоров широк, от коротковолнового ультрафиолетового до инфракрасного. Спектр излучения также находится в видимой, инфракрасной или ультрафиолетовой областях. Спектр излучения может быть широким или узким и сильно зависит от концентрации люминофора и активатора, а также от температуры. Согласно правилу Стокса — Ломмеля, максимум спектра излучения смещен от максимума спектра поглощения в сторону длинных волн. Кроме того, спектр излучения обычно имеет значительную ширину. Это объясняется тем, что часть энергии, поглощаемой люминофором рассеивается в его решетке, переходя в тепло. Особое место занимают «антистоксовские» люминофоры, которые излучают энергию в более высокой области спектра.

Энергетический выход излучения люминофора зависит от вида возбуждения, его спектра и механизма преобразования. Он снижается при увеличении концентрации люминофора и активатора (концентрационное тушение) и температуры (температурное тушение). Яркость свечения нарастает с начала возбуждения в течение различного промежутка времени. Длительность послесвечения определяется характером преобразования и временем жизни возбуждённого состояния. Наиболее короткое время послесвечения имеют органолюминофоры, наиболее длительное — кристаллофосфоры.

Значительная часть кристаллофосфоров представляет собой полупроводниковые материалы с шириной запрещенной зоны 1—10 эв, люминесценция которых обусловлена примесью активатора или дефектами кристаллической решётки. В люминесцентных лампах применяются смеси кристаллофосфоров, например, смеси MgWO4 и (ZnBe)2 SiO4·Mn] или однокомпонентные люминофоры, например галофосфат кальция, активированный Sb и Mn. Люминофоры для целей освещения подбираются так, чтобы их свечение имело спектральный состав, близкий к спектру дневного света.

Органические люминофоры могут обладать высоким выходом и быстродействием. Цвет люминофора может быть подобран для любой видимой части спектра. Они применяются для люминесцентного анализа, изготовления люминесцирующих красок, указателей, оптического отбеливания тканей и т.д. Органические люминофоры выпускались в СССР под торговой маркой люминоры.

Люминофор в процессе работы подвержен изменению параметров с течением времени. Этот процесс называется старением (деградацией) люминофора. Старение в основном обусловлено физическими и химическими процессами как в слое люминофора, так и на его поверхности, возникновение безызлучательных центров, поглощение излучения в изменившемся слое люминофора.

Люминофор в светодиоде

Белые светодиоды чаще всего изготавливаются на основе синего кристалла InGaN и желтого люминофора. Желтые люминофоры, применяемые большинством производителей, это модифицированный иттрий-алюминиевый гранат, легированный трехвалентным церием (ИАГ). Спектр люминесценции этого люминофора характеризуется максимумом длины волны 530..560 нм. Длинноволновая часть спектра имеет бóльшую протяженность, чем коротковолновая. Модифицирование люминофора добавками гадолиния и галлия, позволяет сдвигать максимум спектра в холодную область (галлий) или в теплую (гадолиний).

 

Интересны спектральные данные люминофора, применяемого в Cree. Судя по спектру, кроме ИАГ в состав люминофора белого светодиода добавлен люминофор со смещенным в красную область максимумом излучения.

В отличие от люминесцентных ламп, используемый в светодиодах люминофор имеет бóльший срок службы, и старение люминофора определяется в основном температурой. Люминофор чаще всего наносят непосредственно на кристалл светодиода, который сильно нагревается. Другие факторы воздействия на люминофор имеют значительно меньшее значение для срока службы. Старение люминофора приводит не только к уменьшению яркости светодиода, но и к изменению оттенка его свечения. При сильной деградации люминофора хорошо заметен синий оттенок свечения. Это связано с изменением свойств люминофора, и с тем, что в спектре начинает доминировать собственное излучение светодиодного чипа. С внедрением технологии с изолированным слоем люминофора (remote phosphor), влияние температуры на скорость деградации люминофора снижается.

Далее о светодиодах >>>

Как синий свет стал белым – аналитический портал ПОЛИТ.РУ

Японские ученые Исаму Акасаки, Хироси Амано и Сюдзи Накамура (последний сейчас живет в США) стали лауреатами Нобелевской премии в области физики за изобретение синих светодиодов. Аналитики приходят в себя от неожиданности: они не смогли предсказать, что Нобелевский комитет в этом году обратит внимание на прикладную сферу. Японское правительство может быть довольно: объявленный в 2001 году план «30 Нобелевских премий за полвека» еще немного приблизился к реализации. А мы попытаемся разобраться, что же привлекло внимание Нобелевского комитета.

 

Как и другие полупроводниковые приборы, светодиоды состоят из двух частей, обладающих разной проводимостью: электронной (n-типа) и дырочной (p-типа). В первой области есть избыток отрицательных зарядов, во второй – их недостаток, поэтому носителями положительного заряда являются вакантные места в электронных оболочках атомов – «дырки». Между p-областью и n-областью расположена граница – p-n-переход. Если к p-области диода подключить положительный полюс источника питания, а к n-области – отрицательный, электроны и «дырки» устремятся через p-n-переход к соответствующим полюсам, и в цепи возникнет электрический ток. Если полярность подключения поменять, тока в цепи не будет. Это общее свойство диодов.

Для светодиодов характерно еще и то, что при подключении тока в области p-n-перехода они излучают свет. Это происходит благодаря тому, что электроны занимают вакантные позиции в оболочках атомов (там, где были «дырки»), и при этом испускаются фотоны. Длина волны, какого цвета свечение мы увидим, зависит от материала полупроводника

Впервые свечение полупроводника наблюдал в 1907 году сотрудник Маркони британец Генри Раунд. В этот эффект независимо открыл 1923 году советский физик Олег Лосев, работавший тогда в Нижнем Новгороде. Но природа этого явления была тогда не до конца понятна ученым, а перспективы его применения неясны. Дальнейшие исследования Лосева были связаны с другим применением полупроводниковых материалов – созданием кристаллических радиодетекторов, но еще долгое время в англоязычной литературе свечение полупроводника называлось Losev light «свечение Лосева».

В начале 1960-х созданы инфракрасный светодиод (Роберт Байард, Гари Питтман) и светодиод, дающий красный свет видимого диапазона (Ник Холоньяк). Сначала светодиоды были довольного дорогими, а яркость их была еще мала, но со временем стоимость начала снижаться, а яркость наоборот расти, и светодиоды уже могли бы теоретически стать конкурентами ламп накаливания, если бы были способны давать свет широкого спектра (белый). Пока же они оставались красными и использовалась, в основном, в различных индикаторах.

В начале 70-х годов появились светодиоды желтого (Джордж Крафорд) и зеленого цвета свечения. Создаваемый ими световой поток к началу 1990-х достиг уровня в 1 люмен (50 ваттная лампа накаливания дает световой поток в 50 люменов). Но для успешного применения в качестве источников освещения этого было, конечно, еще недостаточно.

Сегодняшние лауреаты смогли решить две проблемы. Они разработали светодиоды большой яркости, а также создали светодиоды синего света. И Исаму Акасаки с Хироси Амано, работающие в университете города Нагоя, и Сюдзи Накамура, который в 1980-х был сотрудником компании «Nichia Chemical Industries», сделали ставку на нитрид галлия как основу светодиодов. Уже было известно, чтото вещество дает синее свечение, однако при выращивание кристаллов нитрида галлия было очень трудоемким и дорогим. Акасаки и Амано обнаружили, изучая вещество под сканирующим электронным микроскопом, что этот процесс увеличивает эффективность p-слоя. Это происходило из-за того, что поток электронов удалял мешающие формированию p-слоя ядра водорода. Им удалось в 1992 году создать яркий синий светодиод. Независимо в том же году создал светодиод Накамура. Он сумел получить высококачественные кристаллы нитрида галлия, выращивая кристаллические слои сначала при низкой, а потом при высокой температуре.

Получение синих светодиодов дало новый импульс к развитию светодиодного освещения. Полупроводниковые источники света стали выигрывать конкурентную борьбу. Они потребляют меньше энергии, дают при этом свет большой яркости. В отличие от флуоресцентных ламп они не содержат ртути. В отличие от ламп накаливания, они без потерь преобразуют энергию в свет, не тратя ее на выделение тепла. К тому же они небольшого размера, мало весят, долго служат, эффективно работают при низких температурах, не требуют времени на прогрев или выключение. Так как светодиоды не нагреваются при работе, они не создают опасность пожара.

Усилия многих разработчиков привели к дальнейшему совершенствованию светодиодных ламп. Последнее рекордное достижение в уровне световой отдачи (отношении излучаемого светового потока к потребляемой им мощности) составляет чуть более 300 люмен / ватт, то есть один светодиод по этому параметру равен примерно 20 стоваттным лампам накаливания или 17 стоваттным галогеновым лампам.

 

Сравнительная световая отдача масляной лампы, лампы накаливания, флуоресцентной лампы и светодиода (люмен / ватт).

Благодаря синим светодиодам стало возможным получение белого света. Для этого существуют два способа. Белый цвет получают, используя комбинацию трех светодиодов: красного, зеленого и синего. Или же в лампе применяют синие светодиоды, но слой люминофора преобразует их излучение в свет в относительно широкой спектральной полосе с максимумом в области желтого. В результате излучение светодиода и люминофора, смешиваясь, дают белый свет различных оттенков.

 

Конструкция белого светодиода (чип – собственно светодиод, дающий синий свет, люминофор позволяет преобразовать его в белый).

Использование синего света в светодиодах дает еще одну выгоду. Так как длина волны синего цвета короче, чем у, например, инфракрасного, его можно более эффективно использовать в устройствах хранения и передачи информации. В компакт-дисках (CD) для чтения информации используется инфракрасный лазерный луч с длиной волны 780 нм. Значительно большая емкость дисков Blu-Ray достигается за счет использования лазера синего-фиолетового цвета (405 нм). Создание синего лазера – тоже дело рук Акасаки и Амано с одной стороны, а также Накамуры с другой. Синий светодиод служит важнейшим компонентом этого лазера.

Белый светодиод — это… Что такое Белый светодиод?

Мощный белый светодиод

Белый светодиод — светодиод, многокомпонентный полупроводниковый прибор, излучающий свет, вызывающий в силу особенностей психофизиологии восприятия цвета человеком (метамерия), ощущение света близкого к белому.

Различают два вида белых светодиодов:

  • Многокристальные светодиоды, чаще — трехкомпонентные (RGB-светодиоды), имеющие в своём составе три полупроводниковых излучателя красного, зелёного и синего свечения, объединённые в одном корпусе.
  • Люминофорные светодиоды, создаваемые на основе ультрафиолетового или синего светодиода, имеющие в своем составе слой специального люминофора, преобразующего в результате фотолюминесценции часть излучения светодиода в свет в относительно широкой спектральной полосе с максимумом в области жёлтого (наиболее распространенная конструкция). Излучение светодиода и люминофора, смешиваясь, дают белый свет различных оттенков.

История изобретения

Первые полупроводниковые излучатели красного цвета для промышленного использования были получены Н. Холоньяком в 1962 году. В начале 70-х годов появились светодиоды желтого и зеленого цвета свечения. Световой выход в начале малоэффективных устройств к 1990 году достиг уровня в один люмен. В 1993 году Суджи Накамура, инженер компании Nichia (Япония) создал первый синий светодиод высокой яркости. Практически сразу появились светодиодные RGB устройства, поскольку синий, красный и зеленый цвета позволяли получить любой цвет, в том числе и белый. Белые люминофорные светодиоды впервые появились в 1996 г. В дальнейшем, технология быстро развивалась и к 2005 году световой выход светодиодов достиг значения 100 лм/Вт и более. Появились светодиоды с различными оттенками свечения, качество света позволило конкурировать с лампами накаливания и с ставшими уже традиционными люминисцентными лампами. Началось использование светодиодных осветительных устройств в быту, в внутреннем и уличном освещении[1].

RGB светодиоды

Типичный спектр RGB светодиода

Белый свет может быть создан путем смешивания излучений светодиодов различного цвета. Наиболее распространена трихроматическая конструкция из красного (R), зелёного (G) и синего (B) источников, хотя встречаются бихроматические, тетрахроматические[2][3][4] и более многоцветные[5] варианты. Многоцветный светодиод, в отличие от других RGB полупроводниковых излучателей (светильники, лампы, кластеры) имеет один законченный корпус, чаще всего аналогичный одноцветному светодиоду. Светодиодные чипы располагаются рядом друг с другом и используют одну общую линзу и отражатель. Поскольку полупроводниковые чипы имеют конечный размер и собственные диаграммы направленности, такие светодиоды чаще всего имеют неравномерные угловые цветовые характеристики[6]. Кроме того, для получения правильного соотношения цветов зачастую недостаточно установить расчётный ток, поскольку световой выход каждого чипа неизвестен заранее и подвержен изменениям в процессе работы. Для установки нужных оттенков, RGB светильники иногда оснащают специальными регулирующими устройствами[7].

Спектр RGB светодиода определяется спектром составляющих его полупроводниковых излучателей и имеет ярко выраженную линейчатую форму. Такой спектр сильно отличается от спектра солнца, следовательно индекс цветопередачи RGB светодиода невысок. RGB-светодиоды позволяют легко и в широких пределах управлять цветом свечения путем изменения тока каждого светодиода, входящего в триаду, регулировать цветовой тон излучаемого ими белого света прямо в процессе работы — вплоть до получения отдельных самостоятельных цветов.

Многоцветные светодиоды имеют зависимость светового выхода и цвета от температуры за счет различных характеристик составляющих прибор излучающих чипов, что сказывается в незначительном изменении цвета свечения в процессе работы[8][9]. Срок службы многоцветного светодиода определяется долговечностью полупроводниковых чипов, зависит от конструкции и чаще всего превышает срок службы люминофорных светодиодов.

Многоцветные светодиоды используются в основном для декоративной и архитектурной подсветки[10][11], в электронных табло[12] и в видеоэкранах.

Люминофорные светодиоды

Спектр одного из вариантов люминофорного светодиода

Комбинирование синего (чаще) или ультрафиолетового (реже) полупроводникового излучателя и люминофорного конвертера позволяет изготовить недорогой источник света с неплохими характеристиками. Самая распространенная конструкция[13] такого светодиода содержит синий полупроводниковый чип нитрида галлия, модифицированный индием (InGaN) и люминофор с максимумом переизлучения в области жёлтого цвета — иттрий-алюминиевый гранат, легированный трёхвалентным церием (ИАГ). Часть мощности исходного излучения чипа покидает корпус светодиода, рассеиваясь в слое люминофора, другая часть поглощается люминофором и переизлучается в области меньших значений энергии. Спектр переизлучения захватывает широкую область от красного до зелёного, однако результирующий спектр такого светодиода имеет ярко выраженный провал в области зелёного-синезелёного цвета.

В зависимости от состава люминофора, выпускаются светодиоды с разной цветовой температурой («тёплые» и «холодные»). Путем комбинирования различных типов люминофоров, достигается значительное увеличение индекса цветопередачи (CRI или Ra)[14][15], что позволяет говорить о возможности применения светодиодного освещения в критических для качества цветопередачи условиях.

Один из путей увеличения яркости люминофорных светодиодов при сохранении или даже снижении их стоимости — увеличение тока через полупроводниковый чип без увеличения его размеров — увеличение плотности тока. Такой метод связан с одновременным повышением требований к качеству самого чипа и к качеству теплоотвода. С увеличением плотности тока, электрические поля в объеме активной области снижают световой выход[16]. При достижении предельных токов, поскольку участки светодиодного чипа с различной концентрацией примеси и разной шириной запрещённой зоны проводят ток по-разному[17], происходит локальный перегрев участков чипа, что влияет на световой выход и долговечность светодиода в целом. В целях увеличения выходной мощности при сохранении качества спектральных характеристик, теплового режима, выпускаются светодиоды, содержащие кластеры светодиодных чипов в одном корпусе[18].

Одна из самых обсуждаемых тем в области технологии полихромных светодиодов — это их надёжность и долговечность. В отличие от многих других источников света, светодиод с течением времени меняет свои характеристики светового выхода (эффективности), диаграммы направленности, цветовой оттенок, но редко выходит из строя полностью. Поэтому для оценки срока полезного использования принимают, например для освещения, уровень снижения светотдачи до 70% от первоначального значения (L70)[19]. То есть, светодиод, яркость которого в процессе эксплуатации снизалась на 30% считается вышедшим из строя. Для светодиодов, используемых в декоративной подсветке используется в качестве оценки срока жизни уровень снижения яркости 50% (L50).

Срок службы люминофорного светодиода зависит от многих параметров[20]. Кроме качества изготовления самой светодиодной сборки (способа крепления чипа на кристаллодержателе, способа крепления токоподводящих проводников, качества и защитных свойств герметизирующих материалов), время жизни в основном зависит от особенностей самого излучающего чипа и от изменения свойств люминофора с течением наработки (деградация). Причём, как показывают многочисленные исследования, основным фактором влияния на срок службы светодиода считается температура.

Влияние температуры на срок службы светодиода

Полупроводниковый чип в процессе работы часть электрической энергии излучает в виде излучения, часть в виде тепла. При этом, в зависимости от эффективности такого преобразования, количество тепла составляет около половины для самых эффективных излучателей или более. Сам полупроводниковый материал обладает невысокой теплопроводностью, кроме того, материалы и конструкция корпуса обладают определенной неидеальной тепловой проводимостью, что приводит к разогреву чипа до высоких (для полупроводниковой структуры) температур. Современные светодиоды работают при температурах чипа в районе 70-80 градусов. И дальнейшее увеличение этой температуры при использовании нитрида галлия, недопустимо. Высокая температура приводит к увеличению количества дефектов в активном слое, приводит к повышенной диффузии, изменению оптических свойств подложки. Всё это приводит к увеличению процента безизлучательной рекомбинации[21] и поглощению фотонов материалом чипа. Увеличение мощности и долговечности достигается усовершенствованием как самой полупроводниковой структуры (снижение локального перегрева), так и развитием конструкции светодиодной сборки, улучшением качества охлаждения активной области чипа. Также, проводятся исследования с другими полупроводниковыми материалами или подложками[22][23].

Люминофор также подвержен действию высокой температуры. При длительном воздействии температуры переизлучательные центры ингибируются и коэффициент преобразования, а также спектральные характеристики люминофора ухудшаются. В первых и некоторых современных конструкциях полихромных светодиодов люминофор наносится прямо на полупроводниковый материал и тепловое воздействие максимально. Кроме мер по снижению температуры излучающего чипа, производители используют различные способы снижения влияния температуры чипа на люминофор. Технологии изолированного люминофора[24] и конструкции светодиодных ламп, в которых люминофор физически отделен от излучателя позволяют увеличить срок службы источника света.

Корпус светодиода, изготавливаемый из оптически прозрачной кремнийорганической пластмассы или эпоксидной смолы, подвержен старению под воздействием температуры и со временем начинает тускнеть и желтеть, поглощая часть излучаемой светодиодом энергии. Отражающие поверхности также портятся при нагреве — вступают во взаимодействие с другими элементами корпуса, подвержены коррозии. Все эти факторы в совокупности приводят к тому, что яркость и качество излучаемого света постепенно снижается. Однако, этот процесс можно успешно замедлить, обеспечивая эффективный теплоотвод.

Конструкция люминофорных светодиодов

Схема одной из конструкций белого светодиода. MPCB — печатная плата с высокой тепловой проводимостью.

Современный люминофорный светодиод — это сложное устройство, объединяющее много оригинальных и уникальных технических решений. Светодиод имеет несколько основных элементов, каждый из которых выполняет важную, зачастую не одну функцию[25][26]:

  • Светодиодный чип. Полупроводниковый материал, используемый в составе светодиодов должен, кроме собственно способности излучать свет, иметь хорошую оптическую прозрачность (для обеспечения свободного выхода квантов света из активной области), обладать малой шириной запрещённой зоны (параметр, определяющий прямое пороговое напряжение, при котором светодиод испускает свет), иметь хорошую электрическую проводимость (для снижения активных потерь при прохождении тока) и ещё удовлетворять многим критериям технологичности в производстве.
  • Люминофор. Слой люминофора или смеси люминофоров подбирается весьма тщательно. Кроме достаточно широкого спектра переизлучения, активный материал и вещество, которое играет роль носителя, должны обеспечивать минимальный уровень безизлучательного поглощения. Особое внимание уделяется температурной стойкости и стабильности при длительной работе. Способ нанесения люминофора во многом определяет цветовые характеристики, в том числе угловые характеристики цвета и яркости[27].
  • Кристаллодержатель. Медный или другой материал, обработанный специальным образом для обеспечения хороших отражающих свойств и максимальной теплопроводности. Современные конструкции светодиодов позволяют обеспечить достаточно низкое тепловое сопротивление, например за счет пайки на поверхность (SMD) теплопроводного элемента корпуса светильника. Кристаллодержатель обычно сочетает в себе и функцию отражателя света, поскольку часть переизлученной энергии, а также часть рассеянного в слое люминофора света возвращается обратно.
  • Клей или эвтектический сплав. Способ крепления светодиодного чипа в корпусе должен обеспечивать прочность соединения, хороший и равномерный электрический контакт и отличную теплопроводность. Кроме этого, должен иметь хорошую отражающую способность и выдерживать длительное воздействие высокой температуры.
  • Защитный компаунд, объединяющий собственно элемент, защищающий структуру светодиода от коррозии и воздействия окружающей среды, и линзу (в случае необходимости фокусирования светового потока).
  • Токоподводящие элементы. Проводники или токоподводящие нити подводят ток к верхней, направленной наружу, стороне полупроводникового чипа. Такой проводник и способ его крепления должен, с одной стороны, обеспечить хороший контакт и низкое активное сопротивление току, с другой стороны, не должен препятствовать выходу света.

Все элементы конструкции светодиода испытывают тепловые нагрузки и должны быть подобраны с учетом степени их теплового расширения. И немаловажным условием хорошей конструкции является технологичность и низкая стоимость сборки светодиодного прибора и монтажа его в светильник.

Яркость и качество света

Самым важным параметром считается даже не яркость светодиода, а его cветовая отдача, то есть световой выход с каждого Ватта потреблённой светодиодом электрической энергии. Световая отдача современных светодиодов достигает 150-170 лм/Вт. Теоретический предел технологии оценивается в 260-300 лм/Вт[28]. При оценке необходимо учитывать, что эффективность светильника на базе светодиодов существенно ниже за счет КПД источника питания, оптических свойств рассеивателя, отражателя и других элементов конструкции. Кроме того, производители зачастую указывают начальную эффективность излучателя при нормальной температуре. Тогда как температура чипа в процессе работы значительно выше. Это приводит к тому, что реальная эффективность излучателя ниже на 5 — 7%, а светильника зачастую — вдвое.

Второй не менее важный параметр — качество производимого светодиодом света. Для оценки качества цветопередачи существует три параметра:

  • Цветовая температура, цветовая кореллированная температура (correlated color temperature, CCT) — характеризует оттенок цвета, даётся производителями для указания субъективного восприятия цветового оттенка света, производимого источником в сравнении с Планковским чёрным телом, нагретым до указанной температуры (в Кельвинах). Для освещения жилых помещений, преимущественно используют излучатели тёплого света (от 2700K до 3000K) и в некоторых случаях нейтрального (от 3500K до 4000K).
  • Индекс цветопередачи (color rendering index, CRI) — характеризует полноту спектра излучения, способность передавать правильно цвет предметов, по сравнению с солнечным светом. Определяется по стандарту опытным путем при сравнении цвета восьми эталонов, освещённых тестовым источником и максимально приближенным к идеальному. Считается, что источник бытового освещения должен иметь индекс цветопередачи не менее 80.
  • Качество света. Цветовая температура и индекс цветопередачи во многих случаях не могут адекватно передать качество производимого светодиодами света. Это в основном определяется особенностями спектра с резкими выбросами и провалами. Некоторые цвета, такие как глубокий красный, не анализируются по стандарту измерения CRI. Для более полной оценки качества света принимаются новые методики, например основанные не на восьми, а на девяти эталонах (с дополнительным девятым эталоном красного цвета R9), шкала качества цвета (Color Quality Scale, CQS), которая в будущем, наверное заменит CRI[29][30].

Люминофорный светодиод на базе ультрафиолетового излучателя

Кроме уже ставшего распространённым варианта комбинации голубого светодиода и ИАГ, развивается также конструкция на базе ультрафиолетового светодиода. Полупроводниковый материал, способный излучать в близкой ультрафиолетовой области[31], покрывают несколькими слоями люминофора на базе европия и сульфида цинка, активированного медью и алюминием. Такая смесь люминофоров дает максимумы переизлучения в районе зелёной, синей и красной областей спектра. Полученный белый свет обладает весьма хорошими характеристиками качества, однако эффективность такого преобразования пока невелика.

Достоинства и недостатки люминофорных светодиодов

Учитывая высокую стоимость светодиодных источников освещения по сравнению с традиционными лампами, необходимы веские причины для использования таких устройств[32]:

  • Основное преимущество белых светодиодов — высокий КПД. Низкое удельное энергопотребление позволяет применять их в длительно работающих источниках автономного и аварийного освещения.
  • Высокая надежность и длительный срок службы позволяют говорить о возможной экономии на замене ламп. Кроме того, использование светодиодных источников света в труднодоступных местах и уличных условиях позволяет снизить затраты на обслуживание. В совокупности с высокой эффективностью, можно сказать о существенной экономии средств при использовании светодиодного освещения в некоторых применениях.
  • Малый вес и размер устройств. Светодиоды отличаются малыми габаритами и пригодны для использования в труднодоступных местах и малогабаритных переносных устройствах.
  • Отсутствие ультрафиолетового и инфракрасного излучения в спектре позволяет использовать светодиодное освещение без вреда для человека и в специальных целях (например для освещения раритетных книг или других подверженных влиянию света предметов).
  • Отличная работа при отрицательных температурах без снижения, а зачастую и с улучшением параметров. Большинство типов светодиодов показывают бо́льшую эффективность и долговечность при снижении температуры, однако устройства питания, управления и элементы конструкции могут иметь противоположную зависимость.
  • Светодиоды — безинерционные источники света, они не требуют времни на прогрев или выключение, как например люминесцентные лампы и количество циклов включения и выключения не оказывает негативного влияния на их надежность.
  • Хорошая механическая прочность позволяет использовать светодиоды в тяжёлых условиях эксплуатации.
  • Легкость регулирования мощности как скважностью, так и регулированием тока питания без снижения параметров эффективности и надёжности.
  • Безопасность использования, нет опасности поражения электрическим током за счет низкого питающего напряжения.
  • Низкая пожароопасность, возможность использования в условиях взрывоопасности и опасности возгорания за счет отсутствия накальных элементов.
  • Влагостойкость, стойкость к воздействию агрессивных сред.
  • Химическая нейтральность, отсутствие вредных выбросов и отсутствие специальных требований к процедурам утилизации.

Но есть и недостатки:

  • Белые светодиоды в производстве значительно дороже и сложнее аналогичных по световому потоку ламп накаливания, хотя их цена постоянно снижается.
  • Обладают в большинстве невысоким качеством цветопередачи, которое, однако постоянно растет.
  • Требуют продуманной и надёжной системы охлаждения[33].
  • Принципиальная невозможность работы при повышенных температурах окружающей среды более 60 — 80°C.
  • В силу значительной нелинейности вольт-амперной характеристики, белые светодиоды не могут непосредственно питаться от распространённых источников энергии и требуют для сохранения высокого КПД всей системы применения достаточно сложных специализированных источников питания (обычно, импульсных преобразователей — драйверов).

Светодиоды освещения обладают также особенностями, присущими всем полупроводниковым излучателям, учитывая которые, можно найти наиболее удачное применение, например направленность излучения. Светодиод светит только в одну сторону без применения дополнительных отражателей и рассеивателей. Светодиодные светильники наилучшим образом подходят для местного и направленного освещения.

Перспективы развития технологии белых светодиодов

Технологии изготовления светодиодов белого цвета, пригодных для целей освещения находятся в стадии активного развития. Исследования в этой области стимулируются повышенным интересом со стороны общества. Перспективы значительной экономии энергии привлекают инвестиции в сферу изучения процессов, развития технологии и поиска новых материалов. Судя по публикациям производителей светодиодов и сопутствующих материалов, специалистов в области полупроводников и светотехники, можно обозначить пути развития в этой области:

  • Исследования и поиск более эффективных и качественных люминофоров. Коэффициент преобразования люминофора влияет на общую эффективность светодиода, кроме того, спектр переизлучения во многом определяет качество излучаемого света. КПД самого на сегодняшний день популярного люминофора ИАГ составляет немногим более 95 %[34]. Эффективность же других люминофоров, обеспечивающих лучший спектр белого света, существенно меньше. Получение более эффективного, долговечного и с нужным спектром люминофора является целью многочисленных исследований[35][36][37][38][39][40].
  • Комбинированные многокомпонентные светодиоды. Кроме комбинации полупроводниковых чипов различного цвета, появляются светодиоды, содержащие несколько цветных чипов и люминофорный компонент[4]. Результирующий многокристальный светодиод получается ярким и хорошего качества, но его стоимость пока высока.
  • Белые светодиоды на квантовых точках. Использование в качестве конвертора квантовых точек позволяет создать светодиод с хорошим качеством света[41]. Однако, эффективность такого метода пока невысока.
  • Увеличение эффективности полупроводниковых излучающих материалов. Самый большой резерв эффективности — светодиодный чип. Квантовый выход для большинства полупроводниковых структур не превышает 50 %. Пока что самый высокий уровень эффективности достигнут у красных светодиодов и составляет чуть больше 60 %[42].
  • Переход на более дешёвые полупроводниковые структуры. Эпитаксиальные структуры на базе нитрида галлия (GaN) традиционно выращивают на подложке из сапфира. Использование в качестве основы других материалов, например карбида кремния, чистого кремния, позволяет существенно снизить стоимость светодиода[43]. Кроме попыток легирования нитрида галлия разными веществами, исследования ведутся с другими полупроводниковыми материалами — ZnSe, InN, AlN, BN.
  • Светодиоды без люминофора на базе эпитаксиальной структуры ZnSe на подложке ZnSe, активная область которой испускает голубой, а подложка одновременно — желтый свет[44].
  • Светодиоды с полупроводниковими преобразователями излучения. Дополнительный слой полупроводника с меньшей шириной запрещенной зоны способен поглотить часть световой энергии, что приводит к вторичному излучению в области меньших значений энергии[45].

См. также

Примечания

  1. Philips, 2010, p. 19—20
  2. Светодиоды MC-E компании Cree, содержащие красный, зелёный, голубой и белый излучатели  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  3. Светодиоды VLMx51 компании Vishay, содержащие красный, оранжевый, жёлтый и белый излучатели  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  4. 1 2 Многоцветные светодиоды XB-D и XM-L компании Cree  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  5. Светодиоды XP-C компании Cree, содержащие шесть монохроматических излучателей  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  6. Никифоров С. «S-класс» полупроводниковой светотехники // Компоненты и технологии : журнал. — 2009. — № 6. — С. 88—91.
  7. Трусон П. Халвардсон Э. Преимущества RGB-светодиодов для осветительных приборов // Компоненты и технологии : журнал. — 2007. — № 2.
  8. Шуберт, 2008, p. 404
  9. Никифоров С. Температура в жизни и работе светодиодов // Компоненты и технологии : журнал. — 2005. — № 9.
  10. Светодиоды для интерьерной и архитектурной подсветки  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  11. Сян Лин Ун (Siang Ling Oon) Светодиодные решения для систем архитектурной подсветки // Полупроводниковая светотехника : журнал. — 2010. — № 5. — С. 18—20.
  12. Светодиоды RGB для использования в электронных табло  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  13. Туркин А. Нитрид галлия как один из перспективных материалов в современной оптоэлектронике // Компоненты и технологии : журнал. — 2011. — № 5.
  14. Светодиоды с высокими значениями CRI  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  15. Технология EasyWhite компании Cree  (англ.). LEDs Magazine. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  16. Никифоров С., Архипов А. Особенности определения квантового выхода светодиодов на основе AlGaInN и AlGaInP при различной плотности тока через излучающий кристалл // Компоненты и технологии : журнал. — 2008. — № 1.
  17. Никифоров С. Теперь электроны можно увидеть: светодиоды делают электрический ток очень заметным // Компоненты и технологии : журнал. — 2006. — № 3.
  18. Светодиоды с матричным расположением большого количества полупроводниковых чипов  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  19. Срок службы белых светодиодов  (англ.). U.S. Department of Energy. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  20. Виды дефектов LED и методы анализа  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  21. Шуберт, 2008, p. 61, 77—79
  22. Светодиоды компании SemiLEDs  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  23. GaN-on-Si Программа исследований светодиодов на кремниевой основе  (англ.). LED Professional. Проверено 10 ноября 2012.
  24. Технология изолированного люминофора компании Cree  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  25. Туркин А. Полупроводниковые светодиоды: история, факты, перспективы // Полупроводниковая светотехника : журнал. — 2011. — № 5. — С. 28—33.
  26. Иванов А. В., Фёдоров А. В., Семёнов С. М. Энергосберегающие светильники на основе высокоярких светодиодов // Энергообеспечение и энергосбережение – региональный аспект : XII Всероссийское совещание: материалы докладов. — Томск: СПБ Графикс, 2011. — С. 74—77.
  27. Шуберт, 2008, p. 424
  28. Белые светодиоды с высоким световым выходом для нужд освещения  (англ.). Phys.Org™. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  29. Основы светодиодного освещения  (англ.). U.S. Department of Energy. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  30. Шаракшанэ А. Шкалы оценки качества спектрального состава света — CRI и CQS // Полупроводниковая светотехника : журнал. — 2011. — № 4.
  31. Ультрафиолетовые светодиоды SemiLED с длиной волны 390-420 нм.  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  32. Philips, 2010, p. 4—5
  33. Системы активного охлаждения кампании Nuventix  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  34. Н.П.Сощин Современные фотолюминофоры для эффективных приборов твердотельного освещения. Материалы конференции.  (рус.) (february 1, 2010). Архивировано из первоисточника 27 октября 2012.
  35. О.Е.Дудукало, В.А.Воробьев Синтез люминофора на основе алюмоиттриевого граната для источников белого света на основе сид методом горения. Материалы конференции.  (рус.) (may 31, 2011). Архивировано из первоисточника 27 октября 2012.
  36. Тесты ускоренной температурной деградации люминофоров  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  37. Research and Markets Releases New 2012 Report on LED Phosphor Materials  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 10 декабря 2012. Проверено 30 ноября 2012.
  38. Intematix представил набор люминофоров для качественной цветопередачи  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  39. Lumi-tech предложил SSE люминофор для белых светодиодов  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  40. Красный фосфор от компании Intematix  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  41. Светодиоды на квантовых точках  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  42. Прототип красного всетодиода с длиной волны 609 нм компании Osram с эффективностью 61 %  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  43. Переход на структуру GaN-on-Si  (англ.). LED Professional. Архивировано из первоисточника 23 ноября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  44. Tim Whitaker Joint venture to make ZnSe white LEDs  (англ.) (December 6, 2002). Архивировано из первоисточника 27 октября 2012. Проверено 10 ноября 2012.
  45. Шуберт, 2008, p. 426

Литература

Ссылки

Устройство светодиода принцип работы светодиода преимущества

Светодиод: устройство, принцип работы, преимущества

Интерес к светодиодам растет быстрее, чем территория их применения в светотехнике. Производители и потребители, продавцы и покупатели — все как будто замерли на старте, боясь отстать от других. И только дизайнеры уже вовсю пользуются уникальными возможностями светодиодов. Давно прошло то время, когда светодиоды были интересны одним лишь ученым. Теперь светодиодная тема у всех на слуху. Говорят, за ними будущее.

Светодиоды излучают не только уникальный по своим характеристикам свет, но и завидный оптимизм по поводу своего места на рынке светотехники. Особенно активно экспансия LED разворачивается в области интерьерного оформления и светодизайна.

Настоящая публикация не случайно построена в форме вопросов и ответов (FAQ, frequently asked questions — часто задаваемые вопросы). Именно так заинтересованный человек подходит к новому для него объекту, с тем чтобы «пощупать» его с разных сторон и уж потом решить: нужен — не нужен. А мне задавать правильные вопросы и находить на них верные ответы помогал профессор МГУ Александр Эммануилович Юнович, один из ведущих российских специалистов по светодиодам.

1. Что такое светодиод?

Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. Кстати, по-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.

2. Из чего состоит светодиод?

Из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Современные светодиоды мало похожи на первые корпусные светодиоды, применявшиеся для индикации.

Рис. 1. Конструкция светодиода Luxeon фирмы Lumileds lighting.

3. Как работает светодиод?

Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода. Значит, прежде всего нужен p-n-переход, то есть контакт двух полупроводников с разными типами проводимости. Для этого приконтактные слои полупроводникового кристалла легируют разными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую — донорскими.

Но не всякий p-n-переход излучает свет. Почему? Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной области светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой, для чего полупроводниковый кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу.

Реально, чтобы соблюсти оба условия, одного р-п-перехода в кристалле оказывается недостаточно, и приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры, за изучение которых российский физик академик Жорес Алферов получил Нобелевскую премию 2000 года.

4. Означает ли это, что чем больший ток проходит через светодиод, тем он светит ярче?

Разумеется, да. Ведь чем больше ток, тем больше электронов и дырок поступают в зону рекомбинации в единицу времени. Но ток нельзя увеличивать до бесконечности. Из-за внутреннего сопротивления полупроводника и p-n-перехода диод перегреется и выйдет из строя.

5. Чем хорош светодиод?

В светодиоде, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и, теоретически, это можно сделать почти без потерь. Действительно, светодиод (при должном теплоотводе) мало нагревается, что делает его незаменимым для некоторых приложений. Далее, светодиод излучает в узкой части спектра, его цвет чист, что особенно ценят дизайнеры, а УФ- и ИК-излучения, как правило, отсутствуют. Светодиод механически прочен и исключительно надежен, его срок службы достигает 100 тысяч часов, что в 100 раз больше, чем у лампочки накаливания, и в 10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Наконец, светодиод — низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.

6. Чем плох светодиод?

Только одним — ценой. Пока что цена одного люмена, излученного светодиодом, в 100 раз выше, чем галогенной лампой. Но специалисты утверждают, что в ближайшие 2-3 года этот показатель будет снижен в 10 раз.

7. Когда светодиоды начали применяться для освещения?

Первоначально светодиоды применялись исключительно для индикации. Чтобы сделать их пригодными для освещения, необходимо было прежде всего научиться изготавливать белые светодиоды, а также увеличить их яркость, а точнее светоотдачу, то есть отношение светового потока к потребляемой энергии.

В 60-х и 70-х годах были созданы светодиоды на основе фосфида и арсенида галлия, излучающие в желто-зеленой, желтой и красной областях спектра. Их применяли в световых индикаторах, табло, приборных панелях автомобилей и самолетов, рекламных экранах, различных системах визуализации информации. По светоотдаче светодиоды обогнали обычные лампы накаливания. По долговечности, надежности, безопасности они тоже их превзошли. Одно было плохо — не существовало светодиодов синего, сине-зеленого и белого цвета.

К концу 80-х годов в СССР выпускалось более 100 млн светодиодов в год, а мировое производство составляло несколько десятков миллиардов.

8. От чего зависит цвет светодиода?

Исключительно от ширины запрещенной зоны, в которой рекомбинируют электроны и дырки, то есть от материала полупроводника, и от легирующих примесей. Чем «синее» светодиод, тем выше энергия квантов, а значит, тем больше должна быть ширина запрещенной зоны.

9. Какие трудности пришлось преодолеть ученым, чтобы изготовить голубой светодиод?

Голубые светодиоды можно сделать на основе полупроводников с большой шириной запрещенной зоны — карбида кремния, соединений элементов II и IV группы или нитридов элементов III группы. (Помните таблицу Менделеева?)

У светодиодов на основе SiC оказался слишком мал КПД и низок квантовый выход излучения (то есть число излученных квантов на одну рекомбинировавшую пару). У светодиодов на основе твердых растворов селенида цинка ZnSe квантовый выход был выше, но они перегревались из-за большого сопротивления и служили недолго. Оставалась надежда на нитриды.

Нитрид галлия GaN плавится при 2000 °С, при этом равновесное давление паров азота составляет 40 атмосфер; ясно, что растить такие кристаллы непросто. Аналогичные соединения — нитрилы алюминия и индия — тоже полупроводники. Их соединения образуют тройные твердые растворы с шириной запрещенной зоны, зависящей от состава, который можно подобрать так, чтобы генерировать свет нужной длины волны, в том числе и синий. Но… проблему не удавалось решить до конца 80-х годов.

Первым, еще в 70-х, голубой светодиод на основе пленок нитрида галлия на сапфировой подложке удалось получить профессору Жаку Панкову (Якову Исаевичу Панчечникову) из фирмы IBM (США). Квантовый выход был достаточен для практических применений, однако руководство сказало: «Ну, это ж на сапфире — дорого и не так уж ярко, к тому же p-n-переход нехорош…» — и работы Панкова не поддержали.

Между тем группа Сапарина и Чукичева из МГУ обнаружила, что под действием электронного пучка GaN с примесью цинка становится ярким люминофором, и даже запатентовала устройство оптической памяти. Но тогда загадочное явление объяснить не удалось.

Это сделали японцы — профессор И. Акасаки и доктор X. Амано из университета Нагоя. Обработав пленку GaN с примесью магния электронным пучком со сканированием, они получили ярко люминесцирующий слой р-типа с высокой концентрацией дырок. Однако разработчики светодиодов не обратили должного внимания на их публикации.

Лишь в 1989 году доктор Ш. Накамура из фирмы Nichia Chemical, исследуя пленки нитридов элементов III группы, сумел воспользоваться результатами профессора Акасаки. Он так подобрал легирование (Мд, Zn) и термообработку, заменив ею электронное сканирование, что смог получить эффективно инжектирующие слои р-типа в GaN-гетероструктурах. Вот как был получен голубой светодиод.

Фирма Nichia запатентовала ключевые этапы технологии и к концу 1997 года выпускала уже 10-20 млн голубых и зеленых светодиодов в месяц, а в январе 1998 года приступила к выпуску белых светодиодов.

10. Что такое квантовый выход светодиода?

Квантовый выход — это число излученных квантов света на одну рекомбинировавшую электроннодырочную пару. Различают внутренний и внешний квантовый выход. Внутренний — в самом p-n-переходе, внешний — для прибора в целом (ведь свет может теряться «по дороге» — поглощаться, рассеиваться). Внутренний квантовый выход для хороших кристаллов с хорошим теплоотводом достигает почти 100%, рекорд внешнего квантового выхода для красных светодиодов составляет 55%, а для синих — 35%.

Внешний квантовый выход — одна из основных характеристик эффективности светодиода.

11. Как получить белый свет с использованием светодиодов?

Существует три способа получения белого света от светодиодов. Первый — смешивание цветов по технологии RGB. На одной матрице плотно размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды, излучение которых смешивается при помощи оптической системы, например линзы. В результате получается белый свет. Второй способ заключается в том, что на поверхность светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне (есть и такие), наносится три люминофора, излучающих, соответственно, голубой, зеленый и красный свет. Это похоже на то, как светит люминесцентная лампа. И, наконец, в третьем способе желто-зеленый или зеленый плюс красный люминофор наносятся на голубой светодиод, так что два или три излучения смешиваются, образуя белый или близкий к белому свет.

12. Какой из трех способов лучше?

У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. Технология RGB в принципе позволяет не только получить белый цвет, но и перемещаться по цветовой диаграмме при изменении тока через разные светодиоды. Этим процессом можно управлять вручную или посредством программы, можно также получать различные цветовые температуры. Поэтому RGB-матрицы широко используются в светодинамических системах. Кроме того, большое количество светодиодов в матрице обеспечивает высокий суммарный световой поток и большую осевую силу света. Но световое пятно из-за аберраций оптической системы имеет неодинаковый цвет в центре и по краям, а главное, из-за неравномерного отвода тепла с краев матрицы и из ее середины светодиоды нагреваются по-разному, и, соответственно, по-разному изменяется их цвет в процессе старения — суммарные цветовая температура и цвет «плывут» за время эксплуатации. Это неприятное явление достаточно сложно и дорого скомпенсировать.

Белые светодиоды с люминофорами существенно дешевле, чем светодиодные RGB-матрицы (в пересчете на единицу светового потока), и позволяют получить хороший белый цвет. И для них в принципе не проблема попасть в точку с координатами (0.33, 0.33) на цветовой диаграмме МКО. Недостатки же таковы: во-первых, у них меньше, чем у RGB-матриц, светоотдача из-за преобразования света в слое люминофора; во-вторых, достаточно трудно точно проконтролировать равномерность нанесения люминофора в технологическом процессе и, следовательно, цветовую температуру; и наконец в-третьих — люминофор тоже стареет, причем быстрее, чем сам светодиод. Промышленность выпускает как светодиоды с люминофором, так и RGB-матрицы — у них разные области применения.

13. Каковы электрические и оптические характеристики светодиодов?

Светодиод — низковольтный прибор. Обычный светодиод, применяемый для индикации, потребляет от 2 до 4 В постоянного напряжения при токе до 50 мА. Светодиод, который используется для освещения, потребляет такое же напряжение, но ток выше — от нескольких сотен мА до 1А в проекте. В светодиодном модуле отдельные светодиоды могут быть включены последовательно, и суммарное напряжение оказывается более высоким (обычно 12 или 24 В).

При подключении светодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напряжение пробоя указывается изготовителем и обычно составляет более 5В для одного светодиода. Яркость светодиода характеризуется световым потоком и осевой силой света, а также диаграммой направленности. Существующие светодиоды разных конструкций излучают в телесном угле от 4 до 140 градусов. Цвет, как обычно, определяется координатами цветности и цветовой температурой, а также длиной волны излучения.

Для сравнения эффективности светодиодов между собой и с другими источниками света используется светоотдача: величина светового потока на один ватт электрической мощности. Также интересной маркетинговой характеристикой оказывается цена одного люмена.

14. Как реагирует светодиод на повышение температуры?

Говоря о температуре светодиода, необходимо различать температуру на поверхности кристалла и в области p-n-перехода. От первой зависит срок службы, от второй — световой выход. В целом с повышением температуры p-n-перехода яркость светодиода падает, потому что уменьшается внутренний квантовый выход из-за влияния колебаний кристаллической решетки. Поэтому так важен хороший теплоотвод.

Падение яркости с повышением температуры не одинаково у светодиодов разных цветов. Оно больше у AlGalnP- и AeGaAs-светодиодов, то есть у красных и желтых, и меньше у InGaN, то есть у зеленых, синих и белых.

15. Почему нужно стабилизировать ток через светодиод?

Как видно из рисунка 2, в рабочих режимах ток экспоненциально зависит от напряжения и незначительные изменения напряжения приводят к большим изменениям тока. Поскольку световой выход прямо пропорционален току, то и яркость светодиода оказывается нестабильной. Поэтому ток необходимо стабилизировать. Кроме того, если ток превысит допустимый предел, то перегрев светодиода может привести к его ускоренному старению.

Рис. 2. Зависимость силы тока от напряжения питания светодиода.

16. Для чего светодиоду требуется конвертор?

Конвертор (в англоязычной терминологии driver) для светодиода — то же, что балласт для лампы. Он стабилизирует ток, протекающий через светодиод.

17. Можно ли регулировать яркость светодиода?

Яркость светодиодов очень хорошо поддается регулированию, но не за счет снижения напряжения питания — этого-то как раз делать нельзя, — а так называемым методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), для чего необходим специальный управляющий блок (реально он может быть совмещен с блоком питания и конвертором, а также с контроллером управления цветом RGB-матрицы). Метод ШИМ заключается в том, что на светодиод подается не постоянный, а импульсно-модулированный ток, причем частота сигнала должна составлять сотни или тысячи герц, а ширина импульсов и пауз между ними может изменяться. Средняя яркость светодиода становится управляемой, в то же время светодиод не гаснет. Небольшое изменение цветовой температуры светодиода при диммировании несравнимо с аналогичным смещением для ламп накаливания.

18. Чем определяется срок службы светодиода?

Считается, что светодиоды исключительно долговечны. Но это не совсем так. Чем больший ток пропускается через светодиод в процессе его службы, тем выше его температура и тем быстрее наступает старение. Поэтому срок службы у мощных светодиодов короче, чем у маломощных сигнальных, и составляет в настоящее время 20-50 тысяч часов. Старение выражается в первую очередь в уменьшении яркости. Когда яркость снижается на 30% или наполовину, светодиод надо менять.

19. «Портится» ли цвет светодиода с течением времени?

Старение светодиода связано не только со снижением его яркости, но и с изменением цвета. В настоящее время нет стандартов, которые позволили бы выразить количественно изменение цвета светодиодов в процессе старения и сравнить с другими источниками.

20. Не вреден ли светодиод для человеческого глаза?

Спектр излучения светодиода близок к монохроматическому, в чем его кардинальное отличие от спектра солнца или лампы накаливания. Хорошо это или плохо — доподлинно не известно, потому что, насколько я знаю, серьезных исследований в этой области нигде не проводилось. Какие-либо данные о вредном воздействии светодиодов на человеческий глаз отсутствуют.

Есть надежда, что вскоре влияние светодиодов на зрение будет изучено досконально. Проблемой заинтересовался академик Михаил Аркадьевич Островский — крупный специалист в области цветного зрения. Тема, за решение которой он взялся, называется так: «Психофизическое восприятие светодиодного освещения системой зрения человека».

21. Когда и как сверхъяркие светодиоды появились в России?

Об этом лучше всех расскажет профессор Юнович.

Люминесценцию карбида кремния впервые наблюдал Олег Владимирович Лосев в Нижегородской радиотехнической лаборатории в 1923 г. и показал, что она возникает вблизи p-n-перехода. Первая научная статья о кристаллах нитрида галлия была опубликована профессором МГУ Г.С. Ждановым в 30-х гг. Люминесценцию в гетероструктурах на основе арсенида галлия впервые исследовали в лаборатории Ж.И. Алферова в 60-х гг. и показали, что можно создать структуры с внутренним квантовым выходом близким к 100%. Разработки структур и светодиодов на основе нитрида галлия велись в ленинградских Политехническом и Электротехническом институтах, в Калуге, в Зеленограде в 70-х гг., но они тогда не привели к созданию эффективных голубых светодиодов.

В 1995 году я прочел первые статьи Накамуры и понял, что «голубая проблема» в принципе решена. Тогда же я получил грант соросовского фонда. В декабре на эти деньги я смог поехать на конференцию в США, и там профессор Жак Панков познакомил меня с Ш. Накамурой. Я забросил наживку: мол, хочу приобщить студентов Московского университета к передовым достижениям в области голубых светодиодов и рассказать им о столь замечательном изобретении. Рыбка клюнула, и в феврале я получил от д-ра Ш. Накамуры из Японии бандеролью 10 светодиодов от фиолетового до зеленого. Все потом оказалось просто — фирма Nichia Chemical начинала выпуск светодиодов на рынок и была заинтересована в научной рекламе. В лаборатории МГУ мы их досконально исследовали, сняли все характеристики и получили новые научные результаты. Д-р Ш. Накамура дал любезное согласие на совместную публикацию наших первых статей.

Одновременно специалисты из группы Бориса Ферапонтовича Тринчука в Зеленограде продемонстрировали образцы зеленых светодиодов начальникам из ГАИ и получили положительный отзыв. Все дело в том, что эта группа сделала опытный образец светодиодного светофора, но у них не было хороших зеленых светодиодов. Светофоры с новыми сверхъяркими зелеными светодиодами намного превосходили светофоры с лампами, и московское правительство сделало заказ на 1000 светодиодных светофоров к 850-летию Москвы. Такое везение!

Как раз тогда у нас гостила киргизская скрипачка Райкан Карагулова — выпускница Московской консерватории, ученица моей жены, которая работала в Японии первым концертмейстером симфонического оркестра в Осаке. Выяснилось, что место ее работы находится неподалеку от фирмы Nichia Chemical! Б.Ф. Тринчук дал ей тысячу долларов и попросил купить на них и прислать на мой адрес 200 зеленых светодиодов. Из них были изготовлены первые светофоры из той юбилейной тысячи. Москва стала первым в мире городом с массовым применением светодиодных светофоров.

Наши ученые и инженеры в НИИ «Сапфир» пытались повторить достижение японцев и изготовить структуры на основе нитридов для голубых и зеленых светодиодов на старой эпитаксиальной установке, которую пришлось модернизировать, чтобы достичь более высоких температур и давлений. Но инициатива заглохла из-за отсутствия денег и интереса руководства.

22. Какие на сегодняшний день существуют технологии изготовления светодиодов и светодиодных модулей?

Что касается выращивания кристаллов, то основная технология — металлоорганическая эпитаксия. Для этого процесса необходимы особо чистые газы. В современных установках предусмотрены автоматизация и контроль состава газов, их раздельные потоки, точная регулировка температуры газов и подложек. Толщины выращиваемых слоев измеряются и контролируются в пределах от десятков ангстрем до нескольких микрон. Разные слои необходимо легировать примесями, донорами или акцепторами, чтобы создать p-n-переход с большой концентрацией электронов в n-области и дырок — в р-области.

Рис. 3. Схематическое представления светодиода.

За один процесс, который длится несколько часов, можно вырастить структуры на 6-12 подложках диаметром 50-75 мм. Очень важно обеспечить и проконтролировать однородность структур на поверхности подложек. Стоимость установок для эпитаксиального роста полупроводниковых нитридов, разработанных в Европе (фирмы Aixtron и Thomas Swan) и США (Emcore), достигает 1,5-2 млн долларов. Опыт разных фирм показал, что научиться получать на такой установке конкурентоспособные структуры с необходимыми параметрами можно за время от одного года до трех лет. Это технология, требующая высокой культуры.

Важным этапом технологии является планарная обработка пленок: их травление, создание контактов к n- и р-слоям, покрытие металлическими пленками для контактных выводов. Пленку, выращенную на одной подложке, можно разрезать на несколько тысяч чипов размерами от 0,24 x 0,24 до 1 x 1 мм2/.

Следующим шагом является создание светодиодов из этих чипов. Необходимо смонтировать кристалл в корпусе, сделать контактные выводы, изготовить оптические покрытия, просветляющие поверхность для вывода излучения или отражающие его. Если это белый светодиод, то нужно равномерно нанести люминофор. Надо обеспечить теплоотвод от кристалла и корпуса, сделать пластиковый купол, фокусирующий излучение в нужный телесный угол. Около половины стоимости светодиода определяется этими этапами высокой технологии.

Необходимость повышения мощности для увеличения светового потока привела к тому, что традиционная форма корпусного светодиода перестала удовлетворять производителей из-за недостаточного теплоотвода. Надо было максимально приблизить чип к теплопроводящей поверхности. В связи с этим на смену традиционной технологии и несколько более совершенной SMD-технологии (surface montage details — поверхностный монтаж деталей) приходит наиболее передовая технология СОВ (chip on board). Светодиод, изготовленный по технологии СОВ, схематически изображен на рисунке.

Светодиоды, выполненные по SMD- и СОВ-технологии, монтируются (приклеиваются) непосредственно на общую подложку, которая может исполнять роль радиатора — в этом случае она делается из металла. Так создаются светодиодные модули, которые могут иметь линейную, прямоугольную или круглую форму, быть жесткими или гибкими, короче, призваны удовлетворить любую прихоть дизайнера. Появляются и светодиодные лампы с таким же цоколем, как у низковольтных галогенных, призванные им на замену. А для мощных светильников и прожекторов изготавливаются светодиодные сборки на круглом массивном радиаторе.

Раньше в светодиодных сборках было очень много светодиодов. Сейчас, по мере увеличения мощности, светодиодов становится меньше, зато оптическая система, направляющая световой поток в нужный телесный угол, играет все большую роль.

23. Кто в мире сегодня производит светодиоды?

Чтобы делать качественные светодиоды в нужном количестве, понадобилось слияние двух отраслей — электронной и светотехнической. Все западные гиганты, производящие светодиоды для светотехники по полному циклу, начиная с производства чипов и заканчивая различными светодиодными модулями и сборками, а также светильниками на их основе, идут по этому пути. General Electric заключила союз с производителем полупроводниковых приборов Emcore, создав компанию GEL Core. Philips Lighting совместно с Agilent, дочерней компанией Hewlett-Packard, создали предприятие LumiLeds. Osram объединяет усилия с полупроводниковыми предприятиями своей материнской компании Siemens. Как заметил Макаранд Чипалкатти, менеджер по маркетингу из подразделения Opto Semiconductors компании Osram Sylvania, специализирующемуся на устройствах LED, производители светотехники сами уничтожают свой бизнес. Но если сегодня не «наступить на горло собственной песне», то завтра придут другие и сделают это куда более жестко.

Впрочем, существуют компании, специализирующиеся только на производстве чипов. Это предприятия радиоэлектронной промышленности, и они не занимаются светотехникой. К их числу относится Nichia Corporation.

24. Каковы основные производители светодиодных модулей и сборок и представленные ими модельные ряды?

Чипы и отдельные светодиоды производят компании Nichia Corporation, Сгее, LumiLeds Lighting, Opto Technology, Osram Opto Semiconductors, GEL Core. Массовое производство структур и чипов для светодиодов ведут тайваньские фирмы Lite-On, Taiwan Oasis и др.

В России светодиоды производят компании Корвет Лайт, Светлана Оптоэлектроника, Оптэл, Оптоника. По конструкции и технологическому исполнению наши светодиоды не уступают зарубежным, специалисты перечисленных компаний имеют соответствующие патенты. В Москве и Санкт-Петербурге есть возможность выращивать собственные чипы — например, эпитаксиальная установка имеется в Санкт-Петербургском физтехе, — но для промышленного производства необходимо крупное финансирование, и пока наши компании используют зарубежные чипы.

25. Где сегодня целесообразно применять светодиоды?

Светодиоды находят применение практически во всех областях светотехники, за исключением освещения производственных площадей, да и там могут использоваться в аварийном освещении. Светодиоды оказываются незаменимы в дизайнерском освещении благодаря их чистому цвету, а также в светодинамических системах. Выгодно же их применять там, где дорого обходится частое обслуживание, где необходимо жестко экономить электроэнергию, и где высоки требования по электробезопасности.

26. Возможности и применение

Изобретение первых светодиодов — полупроводниковых диодов в эпоксидной оболочке, выделяющих монохроматический свет при подключении к электротоку — относится к 1960-м годам. Однако до 1980-х низкая яркость, отсутствие светодиодов синего и белого цветов, а также высокие затраты на их производство ограничивали их массовое применение в качестве источников света. Поэтому светодиоды в основном использовали в наружных электронных табло, ими оборудовали системы регулирования дорожного движения, применяли в оптоволоконных системах передачи данных и медицинском оборудовании.

Появление сверх ярких, а также синих (в середине 1990-х годов) и белых диодов (в начале XXI века) и постоянное снижение их рыночной стоимости привлекли внимание многих производителей к данным источникам света. Светодиоды стали использовать в качестве индикаторов режимов работы электронных устройств, в подсветке жидкокристаллических экранов различных приборов, в том числе — мобильных телефонов и пр. Впоследствии применение светодиодов основных цветов (красного, синего и зеленого) позволило получать цвета вывесок фактически любых оттенков, а также конструировать из них дисплеи с выводом полноцветной графики и анимации.

Светодиоды, за счет их малой потребности в электроэнергии, — оптимальный выбор декоративного освещения в местах, где существуют проблемы с энергетикой.

Срок службы светодиодов, превышающий в 6-8 раз долговечность люминесцентных ламп, относительная простота в работе с ними на этапе сборки изделий, отсутствие необходимости в регулярном обслуживании и их антивандальные качества делают эти источники света конкурентоспособными с более традиционными газоразрядными, люминесцентными лампами и лампами накаливания. Одним из немногих и существенных аспектов, за счет которого неон удерживает свои позиции в сегменте подсветки вывесок, является пока еще более высокая стоимость светодиодов.

27. Преимущества

Экономично…

Одним из достоинств светодиодов является их долговечность. Данные источники света обладают ресурсом использования 100 000 часов, а ведь это 10-12 лет непрерывной работы. Для сравнения — максимальный срок работы неоновых и люминесцентных ламп составляет 10 тыс. часов.

За это же время в световом модуле, использующем люминесцентные лампы, их нужно будет сменить 8-10 раз, а лампы накаливания придется заново «вкручивать» от 30 до 40 раз. Использование светодиодных модулей позволяет снизить затраты на электроэнергию до 87%!

Удобно…

Светодиодный модуль — многокомпонентная структура с неприхотливой схемой подключения. В цепочке, скажем, из полусотни светодиодов один-два неисправных не только не выводят рекламный фрагмент из строя, но даже не влияют на суммарное световое излучение. Гигантский ресурс работы светодиодов практически решает проблемы, связанные с необходимостью их замены. Кроме того, светоизлучающие диоды способны надежно функционировать в самом широком диапазоне рабочих температур.

Надежно…

Есть надежность совершенно особого рода — та, от которой порою зависят человеческие жизни. Применение светодиодов в устройствах отображения информации (дорожные знаки, светофоры, информационные табло и т.д.) ведет к значительному увеличению расстояния их восприятия человеческим глазом. Неслучайно во многих крупных городах развитых стран уже нет обычных светофоров, а светодиодные схемы используются в воздушных и надводных навигационных системах.

Другим аспектом, благодаря которому светодиодам некоторыми заказчиками отдается предпочтение, являются их прочность и антивандальные качества. В отличие от стеклянных трубок данные источники света изготовлены из пластика. За счет этого их нелегко вывести из строя посредством механических повреждений. Характерное напряжение, необходимое для работы одного светодиода, — 3-4 вольта. Поэтому в условиях, когда требуется соблюдение повышенных мер безопасности или нет возможности использовать высокие напряжения, светодиоды являются оптимальным выбором. Рабочее напряжение светодиодных модулей, как упоминалось ранее, составляет 10-12 В. Очевидно, что при низком напряжении не требуется применять провода большого сечения с сильной изоляцией. Это также облегчает подключение светодиодов к электросети. У газоразрядных трубок, в отличие от светодиодов, есть порог срабатывания: чтобы источник света загорелся, в начале необходимо подать на разряд необходимое напряжение. Светодиоды же начинают излучать свет сразу при подключении к электросети, и их яркость легко регулировать наращиванием или снижением напряжения практически сразу после включения. Одним из важных преимуществ светодиодов является устойчивость к воздействию низких температур. Известно, что на морозе внутри газоразрядных источников света происходит вымерзание ртути, и это приводит к снижению яркости свечения. При отрицательных температурах также возникают проблемы с включением неона. Светодиоды лишены этих минусов.

Красиво…

Если бы LED-технологии не изобрели светотехники, их бы создали дизайнеры. Светодиоды, в отличие от ламп с неоном, имеют практически неограниченные возможности для «игры» со спектрами, цепочки которых можно выстроить таким образом, чтобы световые акценты точно работали на образ. Плавные, почти незаметные для глаза световые переходы от пика к пику в плане выразительности, конечно, уступают живописи, но оставляют далеко позади другие источники света. Изощренная цветодинамика, характерная для светодиодных модулей, способна удовлетворить требования самого требовательного дизайнера. Интересно, что игра со спектрами имеет и экологическое значение. Ведь кривые чувствительности, скажем, растений и человеческого глаза не совпадают: те спектры, которые комфортны для нашего глаза, часто дискомфортны для растений, и наоборот. Зональное использование различных светодиодных «цепочек» в тех интерьерах, где одновременно пребывают и растения, и человек, снимают эту проблему.

Представительно…

Светодиодные модули необычайно компактны. Различные сувениры, миниатюрные стенды и компактные табло, украшенные светодиодной символикой компании, смотрятся на удивление выразительно и необычно. Доля рынка светотехнических изделий, занимаемая светодиодами, составляет ничтожную долю. В развитых странах, особенно в крупных городах и столицах, она медленно, но верно возрастает. Своеобразным символом этой нежной и неизбежной революции стало гигантское 500-метровое полотно из светодиодов, непрерывно протянувшееся над главной улицей Лас-Вегаса.

Преимущества белых светодиодных ламп для естественного освещения

Важность естественного белого света и зачем он нужен в вашем доме

Светодиодная технология претерпела значительные изменения, что позволило потребителям получить беспрецедентное качество и эффективность света. «Естественное внутреннее освещение» может показаться противоречивым термином, но в последние годы оно стало доступной реальностью, и трудно игнорировать денежные и эстетические преимущества светодиодных ламп.

По эстетическим соображениям и по здоровью белый свет — отличный выбор для внутреннего освещения. Тем не менее, многие потребители не знают о преимуществах использования белого светодиодного освещения, а также о долгом пути, с которым столкнулись технологические новаторы, когда дело дошло до создания естественного белого света в помещении.

Давайте углубимся в важность белого света, кратко рассмотрим историю его развития и узнаем, как потребители могут принести его в свои дома сегодня по доступной цене.

Почему важно белое светодиодное освещение?

Если вы не были в курсе последних событий в области освещения, узнайте о многих преимуществах белых светодиодных ламп. Чтобы понять, чем светодиодные лампы сравниваются с другими типами домашних ламп, давайте сравним три наиболее распространенных типа, используемых сегодня: лампы накаливания, компактные люминесцентные лампы и светодиодные.

Типы внутреннего освещения

Существует ряд критериев, которые следует учитывать при сравнении различных типов внутреннего освещения, включая желаемую яркость и энергоэффективность.

  • Лампы накаливания : Лампы накаливания настолько традиционны, насколько это возможно. Эти старомодные фонари, также известные как «лампы Эдисона», излучают свет через вольфрамовую нить накаливания, нагретую до 4000 градусов. Они недорогие, излучают мягкий свет и не являются энергоэффективными.
    • Эффективность яркости: 800 люмен для лампы мощностью 60 Вт
    • Стоимость: примерно 0,50 доллара США за штуку
    • Продолжительность: 1200 часов
    • Стоимость энергии: около 1 доллара.10 в месяц при среднем использовании 60-ваттной лампы
  • Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) : В лампах КЛЛ, являющихся во многом шагом вперед по сравнению с лампами накаливания, используется нагретый газ для получения инфракрасного света, который становится видимым через покрытие на лампе. Они немного дороже, чем лампы накаливания, но обеспечивают значительно лучшую энергоэффективность.
    • Эффективность яркости: 800 люмен для лампы мощностью от 13 до 15 Вт
    • Стоимость: примерно 4 доллара.00 каждый
    • Продолжительность: 8 500 часов
    • Стоимость энергии: около 0,26 доллара в месяц при среднем использовании лампы мощностью от 13 до 15 Вт
  • LED : представляет собой заметную модернизацию ламп накаливания и CFL. Светодиодные фонари значительно более энергоэффективны, чем любые из них, и могут обеспечивать гораздо более яркий и естественный свет. Хотя эти преимущества исторически компенсировались высокой стоимостью одной белой лампочки, эта стоимость стала намного меньше той, что была в последние годы из-за улучшенных методов производства и более низких производственных затрат.
    • Эффективность яркости: 800 люмен для лампы мощностью от 8 до 10 Вт
    • Стоимость: примерно 2-4 доллара США за штуку
    • Продолжительность: 15 000-50 000 часов
    • Стоимость энергии: около 0,19 доллара в месяц при среднем использовании лампы мощностью от 8 до 12,5 Вт

Учитывая приведенную выше статистику, ясно, что светодиоды приносят наибольшую отдачу от вложенных средств. Кроме того, они более разнообразны с эстетической точки зрения, что дает вам практически безграничные возможности, когда дело доходит до определения яркости и цветовой температуры , которые соответствуют потребностям вашего дома.Однако это только начало преимуществ, которые вы получите при переходе на светодиодное освещение.

Преимущества светодиодного освещения

Есть много других преимуществ светодиодных ламп. Подумайте, как освещение влияет на вашу психику. Все мы знакомы с эффектами, утомляющими глаза и вызывающими головную боль, которые может вызвать плохое освещение. Иногда это называется «флуоресцентной головной болью», но она может нанести вред вашему самочувствию, а даже повлиять на вашу продуктивность .С другой стороны, рассмотрите , как естественный свет снаружи влияет на вас. : он заставляет вас чувствовать себя бдительным, снижает стресс и делает вас счастливее.

Ни одно другое решение для внутреннего освещения, кроме открывания окон, не имитирует естественное освещение так эффективно, как белые светодиоды. Белые лампы для дома, созданные на основе синих светодиодов, стали доступны потребителям только с начала 2000-х годов, и с каждым годом они становятся все более доступными.

Белый свет имитирует естественное освещение на открытом воздухе и имеет множество положительных преимуществ, от улучшения фокусировки до простого эстетического удовольствия.В некоторых случаях это может даже принести пользу вашей работе. Например, если вам нравится фотографировать или рисовать, естественное светодиодное освещение создаст идеальные условия для работы.

История создания естественного освещения в помещениях долгая и сложная. Понимание того, почему это так важно в общей схеме вещей, может даже соблазнить вас внести изменения.

Дорога к внутреннему белому свету

В то время как работы первых пионеров, таких как Томас Эдисон, широко известны, более поздние разработки, особенно в области светодиодов, обсуждались не так широко.Однако значительные достижения повлияли на доступность и полезность светодиодного освещения на протяжении всего 20 века.

Краткий график

Вот очень краткая временная шкала с использованием исторической информации из Edison Tech Center :

  • 1927 : Олег Лосев изучает контактные переходы из карбида кремния в радиоприемниках, отмечая, что они излучают свет, когда через них проходит ток.В этом году он публикует подробный отчет о своих открытиях.
  • 1961 : Джеймс Биард и Гэри Питтман разрабатывают первый современный светодиод в Texas Instruments. Они «обнаружили» технологию случайно во время несвязанного тестирования.
  • 1962 : Ник Холоняк-младший из General Electric разрабатывает первый красный светодиод — первый светодиод видимого света.
  • 1972 : Герберт Маруска и Жак Панков разрабатывают фиолетовый светодиод — предшественник ярко-синего светодиода.В том же году Джордж Крафорд из Monsanto создает первый желтый светодиод и более яркий красный светодиод.
  • 1979 : Сюдзи Накамура разрабатывает первый ярко-синий светодиод. Однако высокая стоимость производства делает его нецелесообразным для коммерческого использования.
  • 1993 : Без сомнения, одной из самых больших инноваций в освещении является разработка синих светодиодов в 1993 году профессорами Хироши Амано, Исаму Акасаки и Сюдзи Накамура. Эта технология используется в современном светодиодном освещении и дает то, что сейчас называется «белым» или «естественным» светом в помещении.

Трудно переоценить влияние этой последней разработки. Фактически, три профессора, ответственные за разработку синих светодиодов , получили Нобелевскую премию по физике в 2014 году , награду, присуждаемую только за изобретения, которые приносят «величайшую пользу человечеству». Эта технология используется не только для более эффективного и яркого освещения домов по всему миру, чем любая из ее предшественников — она ​​даже обеспечивает питание экранов смартфонов.

Итак, как вы можете привнести эту революционную разработку в свой дом сегодня и воспользоваться ее преимуществами?

Как сделать ваш дом естественным светом сегодня

Как отмечалось выше, белое светодиодное освещение стало реальностью для потребителей с начала 2000-х годов, но только в последние годы оно стало настолько доступным.Ранние лампы легко стоили от 25 до 35 долларов за лампу, но сегодня их легко можно купить менее чем за 5 долларов. Consumer Reports соглашается. : Пора переходить. С чего начать?

Доступное естественное освещение: начало работы

Перед тем, как внести изменения, вы должны принять одно решение на ранней стадии: собираетесь ли вы устанавливать новые розетки или вы будете использовать модифицированные светодиодные лампы ? Хотя установка последнего не требует стольких трудозатрат, светильники для ламп накаливания часто не проектируются с учетом направленности светодиодного освещения; Внутренние светодиодные светильники , однако, обычно рассеивают такой свет более эффективно.Любой из этих способов — разумный способ перехода, но вам нужно решить, какой из них соответствует вашим потребностям и бюджету.

Затем подумайте о форме лампочки, которую вы хотите использовать. Ваш осветительный прибор может определять, какой из них вы выберете, но у каждого из них есть свои преимущества. Грушевые, глобусные, заливные и трубчатые лампы рассеивают свет по-разному. Поэкспериментируйте с разными формами — это отличный способ найти, что лучше всего подходит для каждой из ваших комнат. Это всего лишь несколько примеров.

Взгляд в будущее

Если вас интересуют последние достижения в области освещения, такие как регулируемые цвета света и интеграция с умным домом, светодиоды — это то, что вам нужно.Представьте себе, что вы можете запланировать автоматическое включение и выключение света в определенное время или настроить цвета каждой комнаты в соответствии с вашим настроением. Вы даже можете настроить свои потолочные светодиодные фонари так, чтобы они мигали красным, когда срабатывает ваш дом или пожарная сигнализация! Каждый год выпускаются новые приложения для умного дома для освещения, и эти захватывающие функции имеют серьезные перспективы.

Нет никаких сомнений в том, что популярность светодиодов на значительно выросла благодаря их энергоэффективным возможностям и доступности.Вы собираетесь переключиться?

5 вещей, о которых нужно подумать перед покупкой светодиодных ламп

Прежде чем отправиться в магазин, узнайте о технических характеристиках, на которые следует обратить внимание при покупке светодиодных ламп.

Крис Монро / CNET

Если вы еще не перешли на светодиодные лампы, то сейчас самое время. Причины веские. Во-первых, светодиодные лампы служат намного дольше, чем лампы накаливания, и они излучают такое же количество света, используя значительно меньше энергии. Это здорово для окружающей среды и может сэкономить вам много денег в долгосрочной перспективе на счетах за электроэнергию.

Если вы предпочитаете умный дом, светодиоды открывают двери для всех видов интересных и полезных функций, включая лампы, меняющие цвет, и лампы, которые синхронизируются с вашей системой безопасности или голосовым помощником по выбору.Кроме того, многие лампы накаливания, в том числе 100-ваттные лампы накаливания, постепенно выводятся из эксплуатации, так что вам все равно придется в конце концов переключиться.

Получите информационный бюллетень CNET Daily News

Узнавайте самые важные новости за считанные минуты. Доставка по будням.

Покупка правильного светодиода сильно отличается от покупки лампы накаливания. Однако прежде чем отправиться за покупками, вам нужно кое-что знать.

Подробнее: Лучшие светодиодные прожекторы, которые вы можете купить в 2020 году

Люмен, а не ватт

Забудьте все, что вы знаете о лампах накаливания — ваши ватты здесь никуда не годятся.

При покупке лампочек вы, вероятно, привыкли искать ватты как показатель яркости лампы. Однако яркость светодиодов определяется несколько иначе.

Сейчас играет: Смотри: Hacks @ Home: как начать работу с умными лампочками

4:17

Вопреки распространенному мнению, мощность — это не показатель яркости, а показатель того, сколько энергии потребляет лампа.Для ламп накаливания существует общепринятая корреляция между потребляемой мощностью и производимой яркостью, но для светодиодов ватты не являются отличным показателем того, насколько яркой будет лампа. (Дело, в конце концов, в том, что они потребляют меньше энергии.)

Например, светодиодная лампа с яркостью, сравнимой с лампой накаливания мощностью 60 Вт, имеет мощность всего от 8 до 12 Вт.

Но не беспокойтесь о математических расчетах — не существует единого способа преобразовать ватты лампы накаливания в ватты светодиодов. Вместо этого следует использовать другую форму измерения: люмены.

Люмен (лм) — это реальное измерение яркости, обеспечиваемой лампочкой, и это число, на которое следует обращать внимание при покупке светодиодов. Для справки, вот диаграмма, которая показывает преобразование ватт-люмен для ламп накаливания и светодиодов.

Подробнее: Лучшая светодиодная лампа для каждой комнаты в вашем доме

Шэрон Вакнин / CNET

Как видно из диаграммы выше, лампа накаливания может потреблять в пять раз больше ватт при том же количестве люменов.Прежде чем отправиться в магазин, почувствуйте необходимую вам яркость (в люменах) и отбросьте свою тягу к ваттам.

Вот дополнительная информация о ваттах и ​​люменах.

Выбор правильного цвета Светодиод

Лампы накаливания обычно излучают теплый желтоватый оттенок, но светодиоды бывают разных цветов.

Как показал Philips Hue, светодиодные лампы способны отображать впечатляющий цветовой диапазон, от фиолетового до красного, до спектра белого и желтого. Однако для дома вы, вероятно, ищете что-то похожее на свет, производимый лампами накаливания.

Два самых популярных цвета светодиодов — это мягкий белый (также называемый теплым белым) и ярко-белый (также называемый дневным светом). Совсем не сбивает с толку, правда?

Мягкий белый и теплый белый будут производить желтое свечение, похожее на свечу, близкое к лампе накаливания, тогда как лампы, обозначенные как ярко-белый или дневной свет, будут давать более белый свет, ближе к дневному свету и похожий на то, что вы видите в офисах и розничных магазинах.

Если вы хотите получить техническую информацию, цвет света в спектре белого света называется цветовой температурой и измеряется по шкале Кельвина.Чем меньше число, тем теплее (желтеет) свет. Типичная мягкая белая лампа накаливания находится в диапазоне от 2700 до 3500K, поэтому, если это тот цвет, который вы ищете, ищите этот диапазон при покупке светодиодных ламп. Хотите что-нибудь тонированное дневным светом? Ищите лампы с номинальной температурой 5 000K или выше.

Вы заплатите больше за светодиодную лампу (но в конечном итоге сэкономите).

Светодиодные лампы похожи на гибридные автомобили: дороже заранее, но дешевле в эксплуатации.

Раньше можно было купить лампочку накаливания в строительном магазине за доллар или около того.Затем появились светодиоды, большинство из которых стоили намного дороже. К счастью, несколько лет разработки и конкуренции снизили цены до такой степени, что вы найдете множество светодиодных опций в проходе с лампочками по цене 5 долларов или меньше.

Но доллары и центы на этом не заканчиваются. Вам нужно учитывать стоимость использования лампочки — и самое замечательное в светодиодах то, что их использование совсем не стоит очень дорого. Например, традиционная 60-ваттная лампа накаливания добавит к вашему счету за электроэнергию около 7 долларов каждый год, если вы используете ее в среднем 3 часа в день.Сменный светодиод мощностью 60 Вт, который излучает такое же количество света, потребляет всего 8 Вт и добавляет лишь около доллара к счету за электроэнергию за тот же год.

Другими словами, даже если светодиод стоит 5 долларов, а лампа накаливания — это халява, которую вы нашли где-то в ящике, светодиод по-прежнему остается менее дорогим вариантом после менее чем года использования. В то же время вы получите меньшее тепловыделение, более длительный срок службы лампы и даже возможность управлять ими с помощью смартфона — и он не перегорит через год.

Остерегайтесь светодиодов без диммирования

Из-за своей схемы светодиоды не всегда совместимы с традиционными диммирующими переключателями. В некоторых случаях переключатель необходимо заменить. В других случаях вы заплатите немного больше за совместимый светодиод.

Большинство существующих в настоящее время диммеров, вероятно, были разработаны для работы с лампами накаливания. Диммеры, подобные этим, работают, отсекая количество электричества, направляемого в лампочку, в быстрой последовательности, быстрее, чем может обнаружить глаз.Светодиоды потребляют намного меньше энергии, поэтому они не всегда хорошо работают с такими диммерами (вот удобное руководство, которое немного глубже объясняет причины, почему).

Первое, что нужно сделать, если вы покупаете светодиоды, которые хотите использовать с диммером, — это убедиться, что вы покупаете лампы с регулируемой яркостью. Большинство производителей предлагают светодиодные лампы без диммирования без какого-либо встроенного оборудования для диммирования, и хотя это нормально, если вы хотите сэкономить один или два доллара на лампе, предназначенной для светильника без диммирования, это последнее, что вам нужно. если вам нравится, свет приглушен.

Моя вторая рекомендация? Начните с одной лампочки от крупного производителя и повесьте чек. Попробуйте использовать диммеры у себя дома, и, если это сработает, не стесняйтесь покупать столько, сколько вам нужно. В противном случае большинство крупных розничных продавцов с радостью позволят вам вернуть лампочку и обменять ее на что-нибудь другое. В какой-то момент вы также можете подумать об обновлении своих диммеров до более новых моделей, предназначенных для работы со светодиодами. Такие громкие имена, как Lutron и Leviton, — ваш лучший выбор там.

И последнее: если диммирование действительно важно в вашем доме, вам действительно стоит подумать о умных лампах.Большинство из них используют свои собственные встроенные механизмы для управления затемнением, поэтому вам вообще не нужен диммер. Подобные механизмы затемнения великолепны, потому что они не мерцают и не гудят, и вы обычно сможете синхронизировать вещи с помощью голосового помощника, такого как Siri или Alexa, который открывает дверь для таких команд, как «установите свет на 20%. . »

Сейчас играет: Смотри: Как купить яркие светодиодные лампы, которые не отстой

2:13

Не во всех осветительных приборах должны использоваться светодиоды.

Знание того, где можно разместить светодиод, гарантирует, что лампа не перегорит раньше времени.

Вы, наверное, знаете, что светодиодные лампы работают намного холоднее, чем их собратья накаливания, но это не значит, что они не выделяют тепло. Светодиодные лампы нагреваются, но тепло отводится радиатором в основании лампы. Оттуда тепло рассеивается в воздухе, а светодиодная лампа остается прохладной, что помогает сохранить долгую жизнь.

В этом и заключается проблема: лампочке нужен способ отвода тепла. Если светодиодную лампу поместить в закрытый корпус, тепло не будет никуда уходить, отправляя его обратно в лампочку и приговаривая ее к медленной и мучительной смерти.Помните, что светодиодные лампы — это электронные устройства — как и в случае с телефоном или ноутбуком, нельзя допускать их перегрева.

Вот почему для закрытых светильников можно использовать лампы накаливания, люминесцентные или галогенные лампы. Светодиоды тоже будут работать, но в некоторых случаях нагрев внутри светильника сокращает срок службы лампы.

Продавец светодиодного освещения Скоттсдейл, AZ

Все, что нужно, чтобы придать вашему дому в Скоттсдейле красивое свечение, — это использовать правильный набор или комбинацию светодиодных лампочек.В частности, вам нужен соответствующий цвет света для вашего желаемого освещения или атмосферы.

Цвет лампочки может значительно украсить ваше жилое пространство, вдохнуть жизнь в дизайн интерьера и придать каждой зоне особое настроение. Правильный светлый цвет может превратить любую скучную комнату в нечто похожее на набор для съемки домашнего или садового журнала.

Как выбрать правильный цвет света

При выборе светодиодной лампы или любой другой лампочки в этом отношении многие покупатели не понимают, что такое широкий спектр цветов и цветовых температур.

Для светодиодных ламп наиболее популярны теплый белый, холодный белый и дневной свет. Цвет лампочки измеряется по шкале Кельвина (K). Например, светодиоды теплого белого цвета имеют температуру от 2700K до 3200K, дневной свет — от 4000K до 4500K, а холодный белый — от 5000K до 6200K.

Итак, в каких частях вашего дома в Скоттсдейле вы должны использовать свет определенных цветов? Ниже приведены несколько советов, которые помогут вам выбрать правильный цвет лампочки для жилого помещения.

Теплый белый

Теплый белый свет идеально подходит для создания теплой и уютной атмосферы.Подумайте о местах, где вы хотели бы провести время с семьей или друзьями, чтобы расслабиться и просто расслабиться. Подумайте о таких местах, как столовая или гостиная — места, где люди естественным образом собираются, чтобы поговорить и расслабиться. Теплый белый свет также отлично подходит для спальни, так как создаваемое им свечение достаточно яркое, но не слишком резкое.

Холодный белый

Холодно-белые светодиодные лампы, возможно, лучший выбор для создания более современного и современного вида, они придают ясное и свежее свечение любому помещению, которое они освещают.Благодаря яркому белому свечению и слегка голубоватому оттенку холодные белые светодиоды наполняют энергией пространство вашего дома. Это делает их идеальными для областей, требующих внимания и продуктивности, таких как кухня или гараж.

Дневной свет

Хотя лампочкам еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем они смогут идеально воспроизводить красивое свечение естественного и постоянно меняющегося солнечного света, светодиоды дневного света, пожалуй, являются следующим лучшим вариантом. Светодиоды дневного света идеально подходят для помещений, где вам нужен яркий свет, который выглядит естественным, но не имеет голубоватого оттенка холодного белого света.Эти универсальные светильники можно использовать практически в любой части вашего дома.

Получите максимум от светодиодных ламп, выбрав правильный цвет для помещения, в котором вы будете использовать лампочку. Они не только улучшат внешний вид помещения, но и помогут снизить расходы на электроэнергию и счета за обслуживание. И не ограничивайтесь одним цветом. Смешивание двух цветов также может дать вам уникальный и современный вид.

Если вы не можете выбрать, какой цвет получить. Лучше всего приобрести умную светодиодную лампу, которая позволит вам изменять цвет света с помощью приложения.Таким образом, вы можете настроить цвет и яркость лампочки по своему вкусу. Эти лампы немного дороже, но они предлагают широкий спектр функций настройки, которые дадут вам идеальное освещение, которое вы ищете.

Мягкий белый и дневной светодиодный свет

Современные энергосберегающие светодиодные (Light Emitting Diode) лампы в основном делятся на три цветовые температуры: дневной свет, ярко-белый и мягкий белый. Оглядываясь на хорошие времена в прошлом, можно сказать, что световое освещение определяется только мощностью, но это неверное утверждение, потому что мощность на самом деле является мерой количества потребляемой электроэнергии, а не фактической яркостью света.Однако современные источники света используют люмены и Кельвины как единицы измерения, которые лучше всего описывают интенсивность света. Например, лампа накаливания мощностью 100 Вт излучает около 1200 люмен света. Тем не менее, светодиодный светильник с номинальной мощностью 12 Вт излучает такое же количество света, как и их лампы накаливания.

При этом тремя основными типами цветовой температуры для света являются: мягкий белый (2700K — 3000K), ярко-белый / холодный белый (3500K — 4100K) и дневной свет (5000K — 6500K). Это не что иное, как представление количественной ценности Кельвина.В этой статье мы будем обсуждать только дневной свет и мягкий белый светодиодный свет. Затем вначале вы должны знать, что такое цветовая температура.

1.Что такое цветовая температура?

Цветовая температура источника света — это температура идеального излучателя черного тела, излучающего свет, сопоставимый по цвету с цветом источника света. Цветовая температура — это характеристика видимого света, который находит важное применение в освещении, фотографии, видеографии, издательском деле, производстве, астрофизике, садоводстве и других областях.На практике цветовая температура имеет значение только для источников света, которые на самом деле в некоторой степени соответствуют излучению некоторого черного тела, то есть свет в диапазоне от красного до оранжевого, от желтого, от белого до голубовато-белого; нет смысла говорить о цветовой температуре, например, зеленого или фиолетового света. Цветовая температура обычно выражается в кельвинах с помощью символа K, единицы измерения абсолютной температуры.

Soft White дает желтый оттенок и более низкую цветовую температуру в диапазоне 2700 — 3000 K.Дневной свет — это очень яркий бело-голубой свет с очень высокой цветовой температурой в диапазоне 5000–6500 К. Они естественным образом отражают цвета, как и теплые белые светодиоды, создавая почти идеальный естественный эффект. Помните, чем выше значение Кельвина, тем ярче свет. Мы представляем объективное сравнение двух типов светодиодного освещения на основе их цветовой температуры. Цветовые температуры свыше 5000 К называются «холодными цветами» (голубоватыми), а более низкие цветовые температуры (2700–3000 К) называются «теплыми цветами» (желтоватыми).

2. Что такое мягкий белый светодиодный свет?

Soft White дает желтый оттенок и более низкую цветовую температуру в диапазоне 2700–3000 K. Он воспроизводит желтовато-белый свет, который излучает обычные лампы накаливания. Светильники, помеченные как мягкий белый или теплый белый или градусы Кельвина ниже 3000 K, излучают теплый белый свет, создавая ощущение тепла и уюта в вашей гостиной и спальне. В отличие от светодиодных фонарей дневного света, мягкий белый более насыщен желтым и красным, что дает теплый свет.Мягкий белый цвет — самый желтый из всех светодиодных фонарей, и он хорошо работает там, где вам нужно мягкое освещение. Из-за более низкой интенсивности цвета он делает свет теплым, создавая более расслабляющий свет. Вот почему он идеально подходит для общего освещения в таких помещениях, как гостиная, столовая или спальня.

3. Что такое дневной светодиодный свет?

Дневной свет, как следует из названия, представляет собой очень яркие белые светодиодные лампы, которые создают приятный успокаивающий эффект благодаря более широкому спектру света.Светодиодный дневной свет обеспечивает более высокую цветовую температуру в диапазоне 5000 — 6500 К.

Хотя свету еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем он сможет идеально воспроизвести красивое свечение естественного и постоянно меняющегося солнечного света, светодиоды дневного света, возможно, являются следующим лучшим вариантом. Светодиоды дневного света идеально подходят для помещений, где вам нужен яркий свет, который выглядит естественным, но не имеет голубоватого оттенка холодного белого света. Эти универсальные светильники можно использовать практически в любой части вашего дома.

Получите максимум от светодиодных светильников, выбрав правильный цвет для помещения, в котором вы будете использовать свет. Они не только улучшат внешний вид помещения, но и помогут сократить расходы на электроэнергию и счета за техническое обслуживание.

4. Различия между мягким белым светодиодом и дневным светом:

a.Оттенок:

Soft White, с другой стороны, дает очень мягкий и теплый светло-желтый оттенок, который создает очень гладкое и расслабляющее ощущение.Из-за более низкой интенсивности цвета он делает свет более теплым, что приводит к более расслабленному свету. Светодиод дневного света обеспечивает мгновенное теплое свечение в вашем интерьере, как естественный свет солнца, в то время как светодиоды полного спектра излучают свет во всем спектре естественного света. Создает более голубовато-белый цвет. Светодиод дневного света менее вреден для глаз благодаря яркому свету.

б. Интенсивность цвета:

Интенсивность относится к яркости цвета и также может называться насыщенностью.Интенсивность — это то, насколько ярким выглядит цвет. Мягкий белый дает желтый оттенок и более низкую цветовую температуру в диапазоне 2700–3000 K, тогда как дневной светодиодный свет дает более высокую цветовую температуру в диапазоне 5000–6500 K. Дневной свет создает естественный эффект благодаря большему цветовому контрасту, в то время как мягкий белый из-за более низкой интенсивности цвета делает свет теплым, производя более расслабляющий свет.

c. Различное использование мягкого белого света и дневного света:

Мягкий белый или теплый белый цвет, напротив, создает желтоватый оттенок, близкий к лампам накаливания, что делает его идеальным для спален и гостиных, а также для общего освещения в столовой.Светодиодные лампы с более высоким световым потоком, такие как лампы дневного света, излучают яркий белый цвет или имитируют естественный свет солнца, а цветовая температура окружающей среды делает их идеальными для кухонь, ванных комнат и подвалов. Исключительно яркий, но естественный свет подходит для чтения или работы над проектами или для акцентного освещения.

5. Заключение

Следовательно, если вы хотите воспроизвести старый желтовато-белый свет рядом с лампой накаливания, то возможен свет, помеченный как мягкий белый с интенсивностью цвета 2700–300 К.Напротив, если вы хотите имитировать естественный свет солнца и хотите, чтобы свет имел более голубовато-белый цвет, тогда лучше всего подойдет светодиодный светильник с пометкой дневного света и цветовой температурой 5000-6500 К. выбор. Более низкая цветовая температура мягких белых светодиодных светильников делает их идеальными для спален и гостиных, в то время как цветовая температура окружающей среды дневных светодиодных светильников делает их подходящими для чтения или акцентного освещения. Что ж, в конечном итоге поиск подходящего светодиодного светильника для вашего дома в соответствии с вашими личными предпочтениями.

Разница между теплым белым, дневным и холодным белым светодиодными лампами — LED Hut

Теплый белый или холодный белый лучше всего подходит для гостиной, спальни и ванной комнаты? В то время как теплый свет имитирует закаты в диапазоне от 1000 до 5000 Кельвинов, холодный свет является ярким и клиническим в диапазоне от 5000 до 10 000 Кельвинов. Создайте идеальную уютную атмосферу с расслабляющим теплым светом и сконцентрируйте внимание на активных зонах с прохладным светом. Давайте подробнее рассмотрим холодный белый и теплый белый светодиодные лампы.Когда вы приедете покупать светодиодные лампы, у вас будет широкий выбор цветов, которые улучшат жилое пространство, создадут идеальную атмосферу и оживят окружающий декор.

Также читайте: Различная цветовая температура светодиодных ламп и как выбрать лучшую

Самыми популярными вариантами являются холодный белый, дневной и теплый белый, и эти цвета измеряются в Кельвинах. Чем выше значение Кельвина, тем светлее свет. Теплый белый цвет составляет от 2700 до 3200 Кельвинов, дневной свет — от 4000 до 4500 Кельвинов, а холодный белый — от 5000 до 6200 Кельвинов.Подробнее о кельвинах читайте здесь. Ниже вы можете увидеть разницу между каждым из них и то, где их лучше всего использовать:

теплый белый

Теплый белый цвет идеально подходит для создания уютной атмосферы в местах, где вы хотите расслабиться с друзьями и семьей. Большинство людей выбирают этот цвет для своей гостиной, спальни или столовой, где все собираются вместе.

Холодный белый

Холодный белый цвет дополняет современный и современный декор, так как он излучает свежее и чистое сияние.Он более яркий и сфокусированный, что делает его популярным для использования в ванных комнатах и ​​кухнях.

Дневной свет

Если вы хотите создать естественный эффект, дневной свет — это ваш цвет. Он имитирует естественный свет и может использоваться в любом месте вашего дома.

Помимо возможности адаптировать светодиодное освещение к вашему домашнему интерьеру, вы сэкономите много копеек на счетах за электроэнергию благодаря гораздо более низкому энергопотреблению и сроку службы 25 000 часов.Если вы заинтересованы в переходе на светодиодное освещение, вы можете увидеть наш ассортимент здесь. Предлагается широкий выбор цветов, фурнитуры, форм и 5-летняя гарантия.

Белая светодиодная лента — Освещение Armacost

Параметры яркости

Выберите модель с яркостью, подходящей для вашего освещения. Более яркие модели дороже и потребляют больше энергии. Модель с более высокой яркостью не требуется для каждого приложения освещения. Если сомневаетесь, выберите более яркую модель и используйте диммер.

0-100% Диммирование во всем диапазоне

Все модели RibbonFlex Pro полностью регулируются с помощью стандартных диммеров на 120 В переменного тока при использовании с блоками питания / драйверами светодиодов с регулируемой яркостью переменного тока Armacost Lighting. Они также регулируются с помощью линейки 12-вольтных диммеров Armacost Lighting, средств управления беспроводной связью и Wi-Fi (iOS и Android). Чтобы узнать больше, просмотрите параметры затемнения.

Плотность светодиодов включает 30, 60 и 120 светодиодов на метр. Более высокая плотность = более высокая яркость. Тип светодиодного модуля, используемого на ленте, также определяет общую яркость.

Опции модели серии RibbonFlex Pro

Серия 30 использует 30 светодиодов на метр (около 9 светодиодов на фут) и экономична в использовании, предназначена для проектов непрямого акцентного освещения нижнего уровня, таких как над шкафами, нишами, потолками подносов и подножками. Эти модели обеспечивают максимальную длину пробега для крупномасштабных проектов освещения бухт.

Серия 60 использует 60 светодиодов на метр (около 18 светодиодов на фут) и является хорошим универсальным решением для любого проекта акцентного освещения и хорошо подходит для установки под шкафами и везде, где требуется общее рабочее освещение.

Серия 120 использует 120 светодиодов на метр (около 36 светодиодов на фут). Светодиоды высокой плотности позволяют устанавливать ленточный светильник близко к прилегающей поверхности, обеспечивая максимально бесшовное освещение без ярких световых пятен. Серия 120 подходит для более требовательных проектов по освещению, где требуется более яркое освещение рабочей поверхности. Выберите диммер для этой модели, чтобы добиться практически бесшовного эффекта при любом уровне освещенности.

Цветовая температура (тепло)

Белая светодиодная ленточная подсветка RibbonFlex Pro доступна в трех цветовых температурах:

Мягкий белый 2700K схож с цветовой температурой стандартных ламп накаливания и дает успокаивающий теплый золотисто-желтый цвет.

Мягкий яркий белый 3000K немного белее, но все же теплый, больше похожий на галогенный свет. Это чистый натуральный цвет и популярный баланс между теплым и холодным белым цветом.

Ярко-белый 4000K — это естественный / нейтральный белый цвет, ближе к цвету солнечного света — не слишком холодный и без голубоватого оттенка.

Примечание. В настоящее время доступны не все модели для всех цветовых температур. См. Текущие параметры на странице каждого продукта.

изобретателей синих светодиодов удостоены Нобелевской премии за революцию в области белого светодиодного освещения.

Этот сайт может получать партнерские комиссии за ссылки на этой странице.Условия эксплуатации.

Трое японских ученых, которые изобрели первые эффективные синие светодиоды в середине 1990-х годов, получили Нобелевскую премию по физике 2014 года. Изобретение эффективных синих светодиодов было основополагающим шагом в создании ярких белых светодиодов, производимых такими компаниями, как Cree и Philips, которые привели к наиболее значительным преобразованиям в технологии освещения с момента изобретения лампы накаливания.Исаму Акасаки, Хироши Амано и Сюдзи Накамура разделят приз в размере 8 миллионов шведских крон (~ 1,1 миллиона долларов).

Как вы, наверное, знаете, красные и зеленые светодиоды (светодиоды) у нас были в течение долгого времени, но синие светодиоды по разным причинам до недавнего времени ускользали от наших ученых. Вот почему все ваши старые гаджеты — телевизоры, видеомагнитофоны, модемы — были украшены красными и зелеными светодиодами … до тех пор, пока в конце 90-х годов из ниоткуда не загорелись синие светодиоды. На мой взгляд, чрезмерное использование ярких синих светодиодов немного неприятно, но после 40 лет использования только красного и зеленого я могу понять, почему производители устройств внезапно захотели поставить синие светодиоды на все.

До конца 90-х годов главенствовали красные и зеленые светодиоды [Изображение предоставлено Люком Скаффом] Светодиоды

представляют собой очень простые устройства, по существу состоящие из одного куска полупроводникового материала, такого как арсенид галлия (GaAs), который был легирован создать pn переход . Когда к этому p-n-переходу подается электричество, электроны стремятся заполнить любые электронные дырки, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Точная частота света (т. Е. Цвет) определяется шириной запрещенной зоны p-n-перехода (т.е.е. сколько тока требуется, чтобы перепрыгнуть зазор). Таким образом, изменяя полупроводниковый материал и, таким образом, изменяя ширину запрещенной зоны, можно создавать светодиоды разного цвета.

В 1990-х годах, работая вместе и по отдельности, Исаму Акасаки, Хироши Амано и Сюдзи Накамура обнаружили, что нитрид галлия (GaN) может создавать эффективные ярко-синие светодиоды. Это изобретение принесло им Нобелевскую премию по физике 2014 года. Более поздние работы, включая квантовые ямы из нитрида индия-галлия (InGaN), еще больше повысили эффективность и позволили настроить частоту света.А теперь… ну, как вы знаете, произошел взрыв как в синих светодиодах, так и, что более важно, в белых светодиодах.

Прочтите: Может ли светодиодная лампа за 10 долларов, наконец, преобразовать лампы накаливания?

Ярко-синие светодиоды всегда были ключом к созданию высокоэффективных белых светодиодных ламп — и теперь, всего десять лет спустя, мы смотрим на светодиодные лампы таких производителей, как Cree и Philips, которые на порядок более эффективны с точки зрения электричества, чем стандартные. лампы накаливания и имеют срок службы около 20 лет.Поскольку светодиоды основаны на твердотельной электронике, они регулируются теми же технологическими достижениями, которые гарантируют, что компьютерные чипы с каждым годом становятся меньше и эффективнее, а это означает, что светодиоды и светодиодные лампы станут намного ярче и эффективнее в течение следующих нескольких лет.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *