Светодиодные лампы что это: Светодиодные лампы, что это такое? Подробный ответ

Светодиодные лампы, что это такое? Подробный ответ

Лампы, в которых функцию источника света выполняют светодиоды (или led, от англ. light-emitting diode), называются светодиодными. Они предназначены для замены всех устаревших типов ламп, применяемых в освещении в настоящее время. Благодаря использованию безопасных компонентов, светодиодные лампы востребованы во всех сферах освещения: бытовом, производственном, уличном, аварийном.

Как она выглядит

Классическая светодиодная лампа (иногда их называют светодиодный светильник), подобно лампе накаливания, имеет грушевидную форму. Чаще всего её цокольная часть выполнена из белого металлопластика, а колба представляет собой матовую полусферу из пластика. Данный тип LED-ламп выпускается с цоколями Е14 и Е27, которые наиболее востребованы среди населения.

Светодиодная лампочка может иметь любую форму и изготавливаться под любой стандартный цоколь. Например:

• GU5.3 – для потолочных светильников направленного свечения;
• G4 – для люстр и декоративных светильников;
• G13 – для замены линейных люминесцентных ламп.

Более 90% выпускаемых сегодня светодиодных ламп собраны на SMD-светодиодах, которые имеют миниатюрные размеры и при этом обладают высокой светоотдачей. Кроме них в продаже можно увидеть так называемые филаментные лампы, внешне очень напоминающие обычную лампочку накаливания (ЛН). Ещё реже встречаются лампочки, в которых источник света выполнен в виде COB-матрицы, залитой слоем люминофора. Тем не менее в будущем планируется, что именно они перехватят инициативу в сфере производства LED-ламп.

Из чего состоит светодиодная лампа

Условно любую светодиодную лампу можно представить в виде составных частей: блока со светодиодами, радиатора, светорассеивающего колпака, блока драйвера и цоколя. Источник света SMD-светодиоды – располагаются на плате из текстолита, которая через термопасту (теплопроводный клей) соединяется с радиатором. У большинства светодиодных ламп на 220 В функцию радиатора выполняет корпус. Он выполнен из алюминия, покрытого тонким слоем белого пластика. Внутри корпуса расположена плата драйвера, предназначенная для преобразования переменного напряжения сети 220 вольт в постоянное напряжение. Величина выходного напряжения зависит от количества и схемы включения установленных светодиодов. Драйвер соединяется с цоколем проводами или через разъём. Для того чтобы свет от лампочки равномерно распределялся во все стороны, светодиоды накрывают рассеивающей колбой, которая также служит защитой от механических повреждений.

Линейные светодиодные лампы типа Т8 устроены аналогичным образом. Просто они имеют другую форму и размер составных частей. В дешёвых светодиодных лампах с цоколем типа Е14 и Е27 блок драйвера может отсутствовать. Вместо него в центре платы со светодиодами запаян примитивный бестрансформаторный блок питания, не имеющий стабилизации по току и напряжению. Аналогичным образом собраны многие миниатюрные LED-лампы, так как внутри их корпуса недостаточно места для монтажа драйвера.

Основные достоинства и недостатки

Постоянно растущий спрос на светодиодные лампы свидетельствует об их явном превосходстве над остальными источниками искусственного света. Действительно, если взглянуть на их технические характеристики, то станет понятно, что люминесцентные и спиральные лампы проигрывают светодиодным практически по всем показателям. И это при том что светодиодные технологии продолжают совершенствоваться и ещё не достигли своего пика. Преимуществ у светодиодных ламп действительно много:

1. Относительная световая отдача уже достигает 30% (теоретический максимум для светодиодов – 40%). Для люминесцентных источников света этот показатель равен 15%, а для ЛН не превышает 3%.
2. Низкое энергопотребление (в 7–9 раз меньше, чем ЛН).
3. Срок службы от 10 тыс. часов и выше. Заявленный срок службы ЛН – 1 тыс. часов.
4. Стойкость к механическим повреждениям и вибрации.
5. Мгновенное включение. Причем количество переключений не влияет на работу светодиодов.
6. Отсутствие вредных веществ, что позволяет их безопасно эксплуатировать и утилизировать.
7. Возможность производства лампочек разной мощности и с любым оттенком света (холодным, нейтральным, тёплым). А в «умных» светодиодных лампах цвет света и его яркость можно задавать дистанционно с помощью смартфона.
8. Во время работы рассеиватель практически не нагревается, а температура цоколя не превышает 85 °C.

Стоит признать, что LED-лампы не идеальны, а значит, им присущи определённые недостатки:

1. Сравнительно высокая стоимость. Даже с учётом того, что за последние 2 года цены на них снизились более чем в 2 раза и сравнялись с ценами на КЛЛ, многие люди по привычке продолжают покупать «прожорливые» ЛН. Убедиться в том, что покупка светодиодной лампы, с экономической точки зрения, полностью оправдана можно путем проведения несложных расчётов, которые сведены в отдельную статью.
2. Вредное мерцание, невидимое невооруженным глазом и приводящее к общей усталости и головным болям. Данный недостаток присущ дешёвым светодиодным лампам, драйвер которых не имеет стабилизации по току.
3. Необходимость в понижающем преобразователе, вследствие чего возрастает стоимость изделия и снижается его надёжность.
4. Светодиодные лампы, подключенные через выключатель с подсветкой и находясь в выключенном состоянии, могут мерцать или слабо светиться. Проблема решается заменой выключателя или доработкой схемы подключения.
5. Высокий процент брака, особенно среди дешёвых LED-ламп. Данный недостаток объясняется ускоренными темпами производства светодиодной продукции и отсутствием должного технического контроля на всех стадиях изготовления.

Что такое светодиодная лампа?

Светодиодная лампа представляет собой источник света, выполненный в форм-факторе какой-либо обычной лампы накаливания (или люминесцентной).

Это позволяет легко включить светодиодную лампу в электрическую цепь – нужно всего лишь удалить лампу накаливания и на её место поставить светодиодную (с подходящими характеристиками по напряжению).

Схематическое изображение лампы накаливания и светодиодной

Хотя внешне светодиодные лампы очень похожи на лампы накаливания, в них используется совершенно иной принцип свечения: светодиодные лампы светятся в результате движения электронов в полупроводниковом материале.

Светодиод (один или несколько), установленный в лампе, выполняет функцию спирали в лампе накаливания – генерирует свет. Но при этом светодиоды лишены основных недостатков ламп накаливания – светодиоды крайне редко перегорают и их срок службы практически не зависит от количества включений-выключений лампы. Срок службы светодиодов достигает 50 тысяч часов, что в десятки раз превышает срок службы обычной лампы.

Светодиодные лампы изготавливаются из абсолютно безопасных материалов и могут быть использованы в любой комнате Вашего дома.

Экономия электроэнергии на светодиодных лампах

За последние 10 лет технологи производства светодиодов шагнули далеко вперёд. Светодиоды стали более яркими и более дешевыми, у них существенно вырос индекс цветопередачи. Наступило время, когда светодиодные лампы можно использовать в качестве основного освещения дома, в офисе, на производстве и в уличных фонарях.

Современные светодиоды отличаются очень высокой светоотдачей (количество света в расчёте на один ватт мощности). По этому показателю они в 5-10 раз превосходят лампы накаливания, соответственно, для получения того же количества света, как и от лампы накаливания, достаточно светодиодной лампы в 5-10 раз меньшей мощности. Это приводит к существенной экономии расходов на электроэнергию.

Средний срок окупаемости светодиодной лампы (с учётом экономии на платежах за электроэнергию и расходов на замену перегоревших ламп накаливания) составляет от 6 месяцев до двух лет.

Защита природы

Светодиодные лампы, в отличие от люминесцентных, не содержат в себе никаких вредных веществ и, поэтому, не требуют каких-либо особых условий утилизации. Они могут быть полностью переработаны.

Ввиду существенно меньшего энергопотребления использование светодиодных ламп уменьшает выбросы CO2 в атмосферу.

Светодиодные лампы ТАУРЭЙ

Ассортимент производимых нами светодиодных ламп ТАУРЭЙ огромен. У нас есть лампы практически под любой светильник.

Мощности ламп варьируются от 3 до 15 ватт (ламп на цоколе G4 — от 0.5 до 4 ватт, промышленные лампы Е27/Е40 — до 80 ватт). Лампы выполнены со всеми наиболее распространёнными цоколями: E14 (миньон), E27 («обычный толстый цоколь»), GU5.3 («две ножки», иногда неправильно называется MR16), GU10 («две толстые ножки, поворотный»), G4 («две очень маленькие ножки», иногда неправильно называется MR11).

Светодиодные лампы ТАУРЭЙ

Каждый тип наших ламп имеет два варианта температуры света — с теплым светом (2800-3200К) для жилых помещений (в-основном) и с холодным светом (6000К) преимущественно для рабочих и офисных помещений.

Лампы специального (промышленного) назначения мы производим, как правило, с нейтральным белым светом.

Лампы под напряжение 12 вольт мы выпускаем трёх видов: в форме MR16 и маленькие пальчиковые лампочки с цоколем G4 для использования в качестве замены галогеновых светильников.

Третий вид наших низковольтных ламп — светодиодные лампы ТАУРЭЙ с цоколем Е27 и Е14 для электросетей от 12 до 80 вольт.

Светодиодные лампы Е27 на 12 вольтСветодиодные лампы Е27 на 36 вольтСветодиодные лампы Е14 на 12, 24, 36, 48 вольтЗамена ДРЛ: мощные промышленные светодиодные лампы Е40/Е27

Во всех прочих лампах используется продвинутый блок питания, который делает возможным использовать лампы при любом напряжении от 85 до 265 вольт. При этом, независимо от напряжения питающей сети — 110, 127 или 220 вольт, уровень яркости лампы остаётся одним и тем же. Большинство наших бытовых светодиодных ламп будут штатно работать в электросетях 110 и 127 вольт, причём как переменного, так и постоянного тока.

В светодиодных лампах ТАУРЭЙ установлены либо High Power светодиоды, либо крайне эффективные SMD светодиоды, отличающиеся очень высокой светоотдачей – до 100 люмен на ватт и выше. Это делает светодиодные лампы ТАУРЭЙ исключительно эффективным источником света.

Качество

Каждая лампа ТАУРЭЙ непосредственно перед упаковкой проходит непрерывное 12-и часовое тестирование на специальном оборудовании, где проверяется работа лампы в пограничных условиях: повышенные температура и влажность, механические вибрации и многократные включения-выключения. При малейшем отклонении в нормальной работе лампы она снимается со стенда. В продажу попадают только лампы, полностью прошедшие этот стресс-тест.

Вся продукция сертифицирована. Копии сертификатов Вы можете найти в разделе Гарантия

У Вас есть вопрос? Спросите консультанта.

Позвоните нам.
Или кликните здесь и задайте свой вопрос — подробный ответ Вы получите очень быстро.
Мы всегда стараемся помочь.Каталог продукции

Светодиод, или LED технология в вопросах и ответах

Светодиод, или LED технология в вопросах и ответах

1. Что такое LED?

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

2. Из чего состоит LED?
Из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Современные LED мало похожи на первые корпусные LED, применявшиеся для индикации.

3. Как работает LED?
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 LED 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 LED, 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 LED перегреется и выйдет из строя.

5. Чем хорош LED?
В LED, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь. Действительно, LED (при должном теплоотводе) мало нагревается, что делает его незаменимым для некоторых приложений. Далее, LED излучает в узкой части спектра, его цвет чист, что особенно ценят дизайнеры, а УФ- и ИК-излучения, как правило, отсутствуют. LED механически прочен и исключительно надежен, его срок службы может достигать 100 тысяч часов, что почти в 100 раз больше, чем у лампочки накаливания, и в 5 — 10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Наконец, LED — низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.

6. Чем плох LED?
Только одним — ценой. Пока что цена одного люмена, излученного LED, 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 LED начали применяться для освещения?
Первоначально LED применялись исключительно для индикации. Чтобы сделать их пригодными для освещения, необходимо было прежде всего научиться изготавливать белые LED, 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 LED 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 LED обогнали обычные лампы накаливания. По долговечности, надежности, безопасности они тоже их превзошли. Одно было плохо — не существовало LED синего, сине-зеленого и белого цвета.

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

9. Какие трудности пришлось преодолеть ученым, чтобы изготовить голубой LED?
Голубые LED 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 LED на основе SiC оказался слишком мал кпд и низок квантовый выход излучения (то есть число излученных квантов на одну рекомбинировавшую пару). У LED 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 LED 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 люминесцирую-щий слой р-типа с высокой концентрацией дырок. Однако разработчики LED 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 LED. Фирма Nichia запатентовала ключевые этапы технологии и к концу 1997 года выпускала уже 10 — 20 млн голубых и зеленых LED в месяц, а в январе 1998 года приступила к выпуску белых LED.

10. Что такое квантовый выход LED?
Квантовый выход — это число излученных квантов света на одну рекомбинировавшую электронно-дырочную 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 тепло-отводом достигает почти 100%, рекорд внешнего квантового выхода для красных LED составляет 55%, а ддя синих — 35%. Внешний квантовый выход — одна из основных характеристик эффективности LED.

11. Как получить белый свет с использованием LED?
Существует три способа получения белого света от LED. Первый — смешивание цветов по технологии RGB. На одной матрице плотно размещаются красные, голубые и зеленые LED, излучение которых смешивается при помощи оптической системы, например линзы. В результате получается белый свет. Второй способ заключается в том, что на поверхность LED, 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 LED, 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 LED. 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 LED 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 LED 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 LED с люминофорами существенно дешевле, чем LED 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 LED. Промышленность выпускает как LED с люминофором, так и RGB-матрицы — у них разные области применения.

13. Каковы электрические и оптические характеристики LED?
LED — низковольтный прибор. Обычный LED, применяемый для индикации, потребляет от 2 до 4 В постоянного напряжения при токе до 50 мА. LED, который используется для освещения, потребляет такое же напряжение, но ток выше — от нескольких сотен мА до 1 А в проекте. В LED модуле отдельные LED могут быть включены последовательно и суммарное напряжение оказывается более высоким (обычно 12 или 24 В). При подключении LED необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напряжение пробоя указывается изготовителем и обычно составляет более 5 В для одного LED. Яркость LED характеризуется световым потоком и осевой силой света, а также диаграммой направленности. Существующие LED 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 LED 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 LED на повышение температуры?
Говоря о температуре LED, 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 LED 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 LED разных цветов. Оно больше у AlGalnP- и AeGaAs-LED, то есть у красных и желтых, и меньше у InGaN, то есть у зеленых, синих и белых.

15. Почему нужно стабилизировать ток через LED?
Как видно из рисунка, 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 LED оказывается нестабильной. Поэтому ток необходимо стабилизировать. Кроме того, если ток превысит допустимый предел, то перегрев LED может привести к его ускоренному старению.

16. Для чего LED требуется конвертор?
Конвертор (в англоязычной терминологии driver) для LED — то же, что балласт для лампы. Он стабилизирует ток, протекающий через LED.

17. Можно ли регулировать яркость LED?
Яркость LED 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 LED 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 LED становится управляемой, в то же время LED не гаснет. Небольшое изменение цветовой температуры LED при диммировании несравнимо с аналогичным смещением для ламп накаливания.

18. Чем определяется срок службы LED?
Считается, что LED исключительно долговечны. Но это не совсем так. Чем больший ток пропускается через LED в процессе его службы, тем выше его температура и тем быстрее наступает старение. Поэтому срок службы у мощных LED 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, LED надо менять.

19. «Портится» ли цвет LED с течением времени?
Старение LED связано не только со снижением его яркости, но и с изменением цвета. В настоящее время нет стандартов, которые позволили бы выразить количественно изменение цвета LED в процессе старения и сравнить с другими источниками.

20. Не вреден ли LED для человеческого глаза?
Спектр излучения LED близок к монохроматическому, в чем его кардинальное отличие от спектра солнца или лампы накаливания. Хорошо это или плохо — доподлинно не известно, серьезных исследований в этой области нигде не проводилось. Какие-либо данные о вредном воздействии LED на человеческий глаз отсутствуют.

21. Какие на сегодняшний день существуют технологии изготовления LED и LED 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. 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 п- и р-слоям, покрытие металлическими пленками для контактных выводов. Пленку, выращенную на одной подложке, можно разрезать на несколько тысяч чипов размерами от 0,24×0,24 до 1×1 мм2. Следующим шагом является создание LED 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 LED, то нужно равномерно нанести люминофор. Надо обеспечить теплоотвод от кристалла и корпуса, сделать пластиковый купол, фокусирующий излучение в нужный телесный угол. Около половины стоимости LED определяется этими этапами высокой технологии. Необходимость повышения мощности для увеличения светового потока привела к тому, что традиционная форма корпусного LED 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-техноло-гии (surface montage details — поверхностный монтаж деталей) приходит наиболее передовая технология СОВ (chip on board). Светодиод, изготовленный по технологии СОВ, схематически изображен на рисунке. LED, 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 LED модули, которые могут иметь линейную, прямоугольную или круглую форму, быть 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 п- и р-слоям, покрытие металлическими пленками для контактных выводов. Пленку, выращенную на одной подложке, можно разрезать на несколько тысяч чипов размерами от 0,24×0,24 до 1×1 мм2. Следующим шагом является создание LED 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 LED, то нужно равномерно нанести люминофор. Надо обеспечить теплоотвод от кристалла и корпуса, сделать пластиковый купол, фокусирующий излучение в нужный телесный угол. Около половины стоимости LED определяется этими этапами высокой технологии. Необходимость повышения мощности для увеличения светового потока привела к тому, что традиционная форма корпусного LED 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-техноло-гии (surface montage details — поверхностный монтаж деталей) приходит наиболее передовая технология СОВ (chip on board). LED, изготовленный по технологии СОВ, схематически изображен на рисунке. LED, 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 LED модули, которые могут иметь линейную, прямоугольную или круглую форму, быть жесткими или гибкими, короче, призваны удовлетворить любую прихоть дизайнера. Появляются и LED лампы с таким же цоколем, как у низковольтных галогенных, призванные им на замену. А для мощных светильников и прожекторов изготавливаются LED сборки на круглом массивном радиаторе. Раньше в светодиодных сборках было очень много LED. Сейчас, по мере увеличения мощности, LED становится меньше, зато оптическая система, направляющая световой поток в нужный телесный угол, играет все большую роль.

22. Где сегодня целесообразно применять LED?
LED находят применение практически во всех областях светотехники, за исключением освещения производственных площадей, да и там могут использоваться в аварийном освещении. LED 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.

Чем отличаются светодиодные лампы от энергосберегающих компактных люминесцентных

Чем отличаются светодиодные лампы от энергосберегающих компактных люминесцентных

Светодиодные лампы или светодиодные светильники в качестве источника света используют светодиоды, применяются для бытового, промышленного и уличного освещения.

От ламп накаливания бытовые потребители постепенно отказываются, и применяют их всё реже и реже. Сначала их заменили компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). Они потребляют электроэнергии в 5 раз меньше, при той же яркости. То есть люминесцентной лампой в 20 Вт можно заменить 100 Вт лампу накаливания. За это их прозвали энергосберегающими.

Технологии не стоят на месте и в последние 5 лет на рынке укрепились светодиодные лампы или LED. Ассортимент продукции достаточно широк от световых панелей и лент до прожекторов и ламп под все возможные цоколи. При этом светят в 10 раз ярче, чем лампы накаливания той же мощности. Давайте подробно рассмотрим отличия энергосберегающих и светодиодных ламп.

Интересно:

Светодиодные лампы фактически тоже относятся к энергосберегающим, но в народе такое название закрепилось за компактными люминесцентными лампами, хотя энергию они сберегают не так как светодиодные. В статье предлагаю не отклоняться от народных названий.

Состав

Энергосберегайки представляют собой компактный вариант классической трубчатой люминесцентной лампы, которые выпускаются под штырьковые цоколя g5 и g13, обычно различаются по толщине трубки (t5, t8). Компактность достигнута за счёт скручивания трубки в форме спирали. Тогда при том же принципе действия вы получаете источник света по размеру и цоколю повторяющий распространённые лампы накаливания.

Наиболее востребованы модели ламп с цоколями E14 и E27.

Компактная энергосберегающая лампа состоит из:

• цоколя;
• корпуса;
• электронного балласта;
• колбы.

В свою очередь колба наполнена парами ртути и её внутренние стенки покрыты люминофором, от его состава зависит цветовой спектр и цветовая температура.

Светодиодные лампы в зависимости от годов выпуска строились с использованием разных конструктивных и схемотехнических решений, типах светодиодов. Ранние модели выпускали с 5 мм светодиодами, позже их заменили SMD светодиоды, такие как вы могли встретить на светодиодной ленте.

Последние новации – это филаментные нити, они состоят из светодиодных кристаллов расположенных на сапфировом стекле или другом диэлектрическом материале, равномерно покрыты люминофором, что создает иллюзию светящейся нити. Внешне такие лампы похожи на лампы накаливания – у них прозрачная стеклянная колба и нет пластика в корпусе.

И так общая конструкция большинства светодиодных ламп:

• цоколь;
• пластиковый или металлический корпус;
• источник питания;
• металлическая плата со светодиодами;
• светорассеивающая колба.

Первое отличие люминесцентных энергосберегаек от светодиодных в используемых источниках света: трубка с парами ртути против полупроводниковых кристаллов.

Яркость и мощность

У лампы есть три основных характеристики:

• Потребляемая мощность, Вт;
• Световой поток, Лм;
• Цветовая температура, К.

В принципе единственный возможный путь к сохранению электроэнергии – увеличение удельного светового потока, т.е. соотношение Лм/Вт.

Для сравнения давайте рассмотрим световой поток от ламп разной конструкции:

Лампа накаливания в зависимости от особенностей исполнения может выдавать до 20 Лм на 1 Ватт потребляемой мощности, при этом чаще всего это порядка 10-17 Лм/Вт.

Люминесцентная лампа выдает от 40 до 70 Лм/Вт. Стоит сказать, что несмотря на снижение популярности этих источников света инженеры улучшают эти показатели и встречаются публикации о том, что достигнуто порядка 100 Лм/Вт, но в продаже я таких не встречал.

Светодиодные лампы светят еще ярче – 80-120 Лм/Вт. За последнее десятилетие этот показатель вырос в разы, а цена снизилась еще больше. Это и есть причиной успеха LED-продукции на рынке.

Отсюда следует, что при работе наибольший нагрев у ламп накаливания (более 100 градусов), на втором месте энергосберегающие лампы (60-80 градусов), самые холодные лампы – светодиодные (30-40 градусов). Это связано с разницей в КПД, при работе светодиодных ламп в тепло выделяется наименьшее количество энергии.

Ресурс и потеря яркости

30000-50000 часов – средний срок службы светодиодных ламп. Но он значительно зависит от условий эксплуатации. Например, если LED-источник света работает в жарких условиях то срок может снизиться в 2 и больше раз.

10000 – часов работают люминесцентные лампы. Но это тоже не статическая величина, встречаются случаи, когда они перерабатывают свой ресурс или наоборот – сгорают преждевременно.

Основная причина выхода из строя компактных люминесцентных ламп – частое включение и выключение, тогда как те лампы, что включены круглосуточно обычно переживают ресурс в разы. Это связано с принципом работы, об этом немного позже.

На длительность срока эксплуатации влияет и система питания. К слову, люминесцентные лампы с электромагнитным балластом (дросселем) лампы работают в два раза меньше чем с электронным. Но в компактных энергосберегающих лампах используется только электронный балласт (ЭПРА).

1000 часов светят лампы накаливания. Срок службы сократится, если лампу часто включают и выключают или она работает в условиях с повышенной температурой и вибрацией. Удары и сотрясения лампочки могут повредить спираль, и она оборвется.

Вывод:

Светодиоды имеют наибольший ресурс среди перечисленных аналогов. Светодиодные лампы не боятся частых включения и выключений – это позволяет их применять в коридорах, туалетах и кладовых.

Снижение яркости ламп со временем

Лампы накаливания уверено выдают свои люмены на протяжении всего срока службы, возможно снижение до 7%. Основной причиной снижения яркости является загрязнение колбы и плафона светильника.

Энергосберегающие лампочки, как и любые типы люминесцентных ламп, имеют свойство стареть. И световой поток Снижается до 50% к концу срока службы. Это связано со старением люминофора, его выгоранием, износом электродов. Вы могли заметить, что старые ЛЛ часто чернеют у концов трубки, это признак скорой замены.

Светодиодные лампы выдают заявленный световой поток не постоянно. Световой поток снижается до 15% уже через 25000, что значительно дольше, чем у энергосберегающих ламп, за это время вы замените две таких, а светодиодная будет продолжать работать. На яркость также влияет и температура. Если лампа перегревается, то световой поток падает до 80% от номинального в течении 2-3 минут. При длительном перегреве кристалл светодиода деградирует и может сгореть.

Способ питания

Оба вида ламп требуют особого подхода к питанию. Для этого внутри корпуса расположена схема питания.

Компактные люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы довольно специфичный источник света с точки зрения питания, для их включения нужна схема повышающая напряжение выше напряжения питания в электросети. Ранее для этого использовали дроссель со стартером, теперь электронный пускорегулирующий аппарат (балласт). Внутри колбы газ, на её концах две спирали, напряжение подключается к спиралям (электроды).

Для упрощения понимания процесса розжига я опишу его на примере устаревшей системы пуска, в ЭПРА используемом на энергосберегающих лампах принцип тот же, но подход другой.

Так как в выключенном (холодном) состоянии сопротивление между электродами большое, поэтому сначала их разогревают, за это отвечает стартер. Начинается процесс под названием «термоэлектронная» эмиссия, начинают испускаться свободные электроны.

В стартере находится колба с газом, например неон, и биметаллические контакты, которые в горячем состоянии замыкаются и конденсатор. Ток в 20-50 мА, через колбу с газом разогревают контакты, они замыкаются, а разряд внутри колбы стартера прекращается. Тогда ток ограниченный реактивным сопротивлением дросселя и спиралей протекает по контуру: Источник питания – дроссель – спираль – стартер – спираль – источник питания.

Спирали разогреваются, а пластины стартера остывают и размыкаются. В результате чего энергия происходит всплеск напряжения достаточный для ионизации газов в колбе лампы, после чего происходит её зажигание, сопротивление между электродами резко снижается. Эти процессы приводят к протеканию тока через колбу и излучению света.

Как вы могли заметить процесс достаточно сложный. Включение лампы усложняется, если спирали износились или деградировал люминофор, а также в холоде. Это большая проблема всех люминесцентных, газоразрядных источников света – включение при морозе. Оно может либо происходить крайне долго или вообще не включиться, если лампа не первой свежести. Да и итоговая яркость в холоде может быть ниже номинальной.

Сейчас отказываются от такого подхода, используют импульсные схемы, которые называют электронным балластом или ЭПРА. Его типовую схему вы видите ниже. Она работает на высокой частоте (десятки кГц), против 50 Гц питающей сети в схеме с дросселем. Это позволяет получить более равномерное и яркое свечение, а также облегчить розжиг лампы и снизить износ электродов.

Светодиодные лампы

У светодиодов требования к питанию проще, хотя все равно довольно жесткие. Основная задача стабилизировать ток. Источник питания называют драйвера или источником тока, это такой прибор, который стремится поддерживать заданный ток независимо от сопротивления нагрузки. Фактически сопротивление ограничено мощностью драйвера.

В самых дешевых лампах драйвер и стабилизация отсутствует, ток просто снижают балластным сопротивлением до приемлемой величины при условии нормального напряжение в питающей сети. Но напряжение в сети часто отклоняется от нормы и происходят всплески, такие лампы долго не живут, светодиоды сгорают из-за долгой работы при повышенном напряжении питания, или при скачке напряжения. Типовая схема балластного драйвера изображена на фото.

Недостатки такой схемы – отсутствие стабилизации и гальванической развязки, защиты, недолговечность лампы, высокие пульсации светового потока (если установлен фильтрующий конденсатор низкой емкости).

Преимущества – дешевизна и простота.

Однако в последнее время часто встречаются и бюджетные лампы (до 3-х долларов) с приемлемым импульсным драйвером со стабилизацией тока.

Преимущества – гальваническая развязка, возможно наличие защит, стабилизация тока, больший срок службы светодиодов, низкие пульсации света.

Недостатки – относительная дороговизна, при использовании некачественных компонентов драйвер тоже может сгореть.

Утилизация и вред экологии

Основная проблема люминесцентных ламп – использование ртути в колбе, она вредит окружающей среде и здоровью человека, если разобьётся в помещении. Это вызывает большие затраты на утилизацию (для предприятий). Нужно проводить процесс «демеркуризации».

Светодиодные лампы не несут вреда экологии, могут утилизироваться как бытовые отходы, не используются вредные вещества при их изготовлении. При этом существуют компании по их переработки для вторичного производства. Встречаются публикации о том, что отдельные предприятия занимаются переработкой полупроводниковых кристаллов.

Заключение

Подведем итоги и перечислим кратко достоинства и недостатки ламп:

Энергосберегающие люминесцентные:

• «–» Проблема утилизации и вред экологии.
• «–» Световой поток ниже, чем у светодиодных.
• «–» Срок службы 10000, хоть и больше чем у ламп накаливания, но меньше LED-продукции.
• «+» Относительная надежность.
• «+» Яркость.
• «+» Энергопотребление.
• «+» невысокая рабочая температура.

Светодиодные:

• «–» Цена качественных ламп может доходить до 8-10 долларов.
• «–» У низкокачественных ламп плохой цветовой спектр и высокие пульсации.
• «+» Энергосбережение.
• «+» Яркость.
• «+» Долговечность.

Светодиодные лампы тоже энергосберегающие, но по упомянутым причинам такое название закрепилось за компактными люминесцентными лампами. Светодиоды – это актуальный, надежный и популярный источник света. Инженеры лидирующих производителей постоянно занимаются повышением качества света и цветового спектра.

Ранее ЭлектроВести писали, что электроэнергия не является дефицитным товаром. В развитых и большинстве развивающихся стран мира нет дефицита электроэнергии. В энергосистемах этих стран отмечается скорее избыток генерирующих мощностей, и, во многих случаях, в среднем отмечается снижение их КИУМ (коэффициента использования установленной мощности) в последние годы.

По материалам: electrik.info.

Светодиодная лампа — это… Что такое Светодиодная лампа?

Светодиодная лампа

Светодиодные лампы или светодиодные светильники в качестве источника света используют светодиоды, применяются для бытового, промышленного и уличного освещения. Различают законченные устройства — светильники и элементы для светильников — сменные лампы.

Светодиодный светильник

Светодиодный светильник — самостоятельное устройство. Корпус светильника чаще всего уникален, специально спроектирован под светодиодный источник освещения. Конструктивно такой светильник состоит из корпуса, светодиодного источника света и электронного драйвера (преобразователя питания). Иногда светодиодным светильником называют традиционный светильник с установленной сменной светодиодной лампой. Однако, специально спроектированный светильник обладает бóльшей энергоэффективностью и надежностью. Светодиодные источники света в основном используются для направленного или местного освещения по причине особенностей полупроводникового излучателя светить преимущественно в одном направлении^[1].

Преимущество светодиодного светильника — низкое энергопотребление^[2], долгий срок службы от 30000 до 50000 и более часов^[1], простота установки, низкая температура корпуса, зачастую — небольшие габариты. Основной недостаток — высокая цена. Кроме того, при выходе из строя любого из элементов, светильник чаще всего подлежит замене на аналогичный. Эти недостатки чаще всего компенсируются экономией электроэнергии, экономией на обслуживании (замене ламп), что особенно актуально для уличного освещения.

Все типы светильников можно разделить на три группы:

• Светодиодные светильники для улиц, парков, дорог, для архитектурного освещения^[3]. Выполняются в защищенном от влаги и пыли корпусе, кроме того, корпус обычно выполняет роль теплоотвода и изготавливается из хорошо проводящих тепло материалов^[4].
• Светильники для производственных целей, ЖКХ и офисов. К изделиям предъявляются повышенные требования к качеству освещения, в том числе к стабильности и цветопередаче, условиям эксплуатаци^[5].
• Светильники для бытовых нужд обычно выпускаются невысокой мощности, но должны удовлетворять многочисленным требованиям к качеству освещения, электробезопасности, пожароопасности и, в немалой степени, — к внешнему виду. Зачастую бытовые светильники имеют сменные лампы.

Кроме указанных применений, светодиодные светильники хорошо подходят для освещения музеев и раритетов, поскольку спектр лампы не содержит ультрафиолетовой составляющей^[6][7].

Светильники для уличного освещения

Светильники для улиц, парков и дорог должны удовлетворять многим критериям. Основные особенности, которые необходимо учитывать^[3]:

• Экономия электроэнергии. Светильники для улицы освещают большие территории и особенно важно, чтобы бóльшая часть излучаемого света направлялась на освещаемую поверхность. Светодиодные приборы наиболее удовлетворяют таким требованиям в исполнениях прямого света и преимущественно прямого света (по ГОСТ 17677-82) и позволяют получить экономию электроэнергии даже по сравнению с аналогичными газоразрядными лампами высокого давления и натриевыми лампами.
• Прочность конструкции и защищенность от воздействия окружающей среды. Корпус устройства дожен быть сконструирован так, чтобы мусор, испражнения птиц и вода не скапливались на поверхности светильника и не ухудшали его охлаждающую способность, прозрачность защитного стекла, тем самым сохраняя характеристики в течение всего срока службы.
• Цветопередача. Светодиодные источники освещения в большинстве обладают лучшими характеристиками цветопередачи. Кроме того, цветовой оттенок и индекс цветопередачи могут быть подобраны при выборе светильника для конкретного приложения.
• Срок службы светодиодных ламп значительно превышает срок службы традиционных уличных источников освещения. Однако, светодиодные источники света чувствительны к повышенной температуре и при плохом теплоотводе срок службы может быть значительно снижен.
• Равномерность освещения зависит от конструкции светильника и в большинстве обеспечивает необходимую диаграмму направленности для светильников прямого света.
• Цена светодиодного светильника зачастую значительно выше аналогичных традиционных устройств освещения. Но, поскольку замена ламп в традиционных устройствах наружного освещения связана с значительными затратами, требует специального оборудования, использование светодиодных устройств в некоторых случаях дает ощутимую экономию в ближайшей перспективе применения.

Сменная светодиодная лампа

Сменная светодиодная лампа — осветительный прибор, устанавливаемый в существующий светильник, изначально предназначенный как для установки сменных светодиодных ламп, так и для установки ламп другого типа — (люминесцентных, накаливания, галогенных), возможно, с некоторой доработкой. В настоящее время выпускаются светодиодные лампы практически под все существующие типы цоколей. Лампы выпускаются в основном невысокой мощности (до 20 Вт) и предназначены для установки в бытовые осветительные устройства — настольные светильники, потолочные светильники, бра — как быстрая замена менее экономичных традиционных ламп без изменения дизайна и конструкции. Производители кроме напряжения питания, потребляемой мощности и цоколя, указывают оттенок белого света (цветовую температуру), срок службы лампы и мощность аналогичной лампы накаливания.

См. также

Примечания

Ссылки

Преимущества и характеристики светодиодных светильников.

В этой статье мы бы хотели разобрать сходства и отличия светодиодных светильников и светильников под светодиодную лампу. Технически, это два разных вида светильников и их не следует путать. 

 

На фото сверху вы видите светодиодный светильник с SMD Led чипами, которые служат около 30 000 часов. При круглосуточной работе 3 года равняется 27 000 часов. Такие светильники идут в комплекте с источником питания и не требуют покупки лампочек. Это же относится к светодиодным точечным светильникам и спотам этого типа, только в них используется единичный COB-диод. При выборе люди часто сравнивают led светильники и светильники под лампу по одним и тем же критериям, что конечно же не совсем корректно. 

LED чип и светодиодная лампочка

В качестве источника света в обоих типах светильника будет использоваться светодиоды – LED, однако их принцип работы значительно отличается.

Светодиодные светильники. В случае, со светодиодными светильниками желтые светодиоды будут располагаться на монтажной алюминиевой плате (диоды на плате называются чипами), которая стационарно вмонтирована в светильник и «закрыта» оптикой, рассеивателем, отражателем в зависимости от конструкции светильника. Чипы бывают двух видов:

1.       COB LED представляет собой крупный единичный мощный диод. Характерно для точечных светильников.

2.       SMD LED содержит множество маломощных мелких диодиков, равномерно расположенных на диодной плате. Обычно используется в светильниках для рассеянного освещения с большой осветительной поверхностью.

---

То есть когда вы покупаете светодиодный светильник, вы покупаете цельный конечный продукт, который готов к использованию. Вам не требуется докупать к нему лампочки и источник питания. Подключаете и готово. Если вы выбрали качественный прибор, он прослужит более 30 000 часов без сервисного обслуживания и значительной потери светового потока.

---

Светильники под LED лампу. В случае со светильниками под светодиодную лампу ситуация несколько иная. Корпус светильника продается отдельно, лампы – отдельно. Это нужно учитывать при сравнении стоимости: нельзя сравнивать цену на готовый светодиодный светильник с ценой на корпус светильника без источника.

Цоколи ламп. В зависимости от модели, вам понадобится лампочка с определенным цоколем, чаще всего лампы E14, E27, Е27, G9, MR16 и GU10. Первые три типа имеют винтовой цоколь знакомый всем по лампам накаливания. Среди миниатюрных капсульных модификаций самый популярный цоколь – это G9 (похож на розетку), широко используется в декоративных целях.

Лампы GU10 имеют штырьковый цоколь (в маркировке буква G означает штырьковый тип, а буква U – определенную модификацию), цифра означает расстояние между штырьками, в данном случае – 10 мм. Именно этот тип чаще всего используется в светильниках коммерческого типа: даунлайтах, карданных и трековых светильниках.

Источник питания

В светодиодных светильниках источником питания служит драйвер, который преобразует напряжение переменного тока в сети 220В в напряжение постоянного тока определенной величины, соответствующей параметрам светодиодов, установленных в светильнике. Стабилизированный ток заданной величины обеспечивает работу светодиодам и их долговечность.

Что касается светодиодных и других видов лампочек, то они работают напрямую от сети 220В. Их можно подключать без дополнительных блоков т.к. драйвер уже встроен в конструкцию лампочки. Бывают низковольтные приборы, например, на 12В или 24В, которые требуют дополнительного трансформатора, который располагается в схеме перед источником света. Эта категория более экономична и пожаробезопасна во влажных помещениях, но это устройство достаточно больших габаритов и не всегда возможно его подключить.

---

---

Еще один важный момент – это регулировка яркости (диммирование). Эту опцию обеспечивает диммируемый драйвер. Если источник питания не встроен в корпус светильника, то почти любой светодиодный светильник может быть диммируемый. Если встроен, то с этим могут быть проблемы, т.к. размер диммируемого драйвера больше чем у обычного, и он может просто не влезть в конпус светильника.

Лампы накаливания и галогенные лампы на 220В и 12В диммируются очень просто, люминисцентные редко только если это предусмотрено в конструктиве светильника. Светодиодные лампочки будут диммируемые, если есть соответсвующая маркировка на упаковке: Dimmable.

 

Нюансы применения обоих типов светильников

Стоит начать с того, что светодиодное освещение должно быть либо качественным, либо лучше вообще отказаться от светодиодных технологий в пользу более доступных классических источников света. Каждый случай индивидуален. Далеко не всегда LED-лучшее решение. У ведущих мировых брендов профессионального освещения уровня hi- end до сих пор в продуктовой линейке присутствует не мало светильников с традиционными источниками света из-за их высокой цветопередачи – CRI близится к значению 100. В основном, галогенными. Однако они потребляют больше энергии, щелкают и греются. Их нельзя использовать в натяжных потолках, деревянных перекрытиях и декоративных светильниках, которые могут плавится. Часто в помещении от них становится жарко.

Если вы все-таки решили остановиться на светодиодных источниках света, то здесь выбор зависит от типа светильника. Если вы выбираете декоративный светильник, то более предпочтителен выбор моделей со светодиодными лампочками, нежели со стационарными монтажными светодиодными платами. 

Дело в том, что производители декоративного света редко слишком сильно концентрируются на качестве компонентов, поэтому в случае поломки, такой светильник будет дорого починить, в то время как светодиодную лампочку можно просто поменять и забыть.

Совсем другая история, если светильники используются для базового освещения, особенно на коммерческих объектах. Галогенные светильники энергозатратны, имеют низкую светоотдачу (15-20 Лм/Вт), греются и служат всего 2-4 тыс. часов. Замена ламп при высоких потолках требует вызова и работы мастера, что дорого и не удобно. Для коммерческих объектов мы рекомендуем использовать светодиодные светильники с led чипами.

Преимущества качественных светодиодных светильников со светодиодной платой перед светильниками с лампочками:

•  Долгий срок службы по сравнению со приборами всех остальных представленных на рынке технологий. Качественный светильник будет светить около 30 000 часов (при круглосуточной работе 3 года равняется 27 000 часов.) при этом под конец этого срока он потеряет не более 30% от первоначальной яркости (стандарт L70 / LM70). Еще 20 000 часов он будет светить до полного затухания.

  Вы скажете, что те же самые показатели можно прочитать на упаковках от светодиодных лампочек, однако это редко бывает правда. Найти хорошие лампочки в России очень сложно. У достойных производителей они никогда не будут дешевыми, потому что там будут установлены качественные чипы, хороший теплоотвод из алюминия и надежный драйвер.

  Рынок настолько захламлен светодиодной некачественной продукцией и подделками, что поставщики в целях выделиться завышают мощность, световой поток, срок службы ламп. На деле они работают максимум 3-5 тыс. часов. (1-2 года). Далее надо будет покупать новые за свой свет и оплачивать монтаж. На плохую продукцию поставщик редко дает гарантию больше года. А чтобы вернуть по гарантии, вам следует сохранить фабричную упаковку и соблюсти прочие совершенно абсурдные формальности. Прочтите условия гарантии.

•  Возможность создать направленный световой поток под определенным углом для акцентной подсветки при низких энергозатратах. Светодиодные светильники с линзами позволяют сфокусировать луч очень четко и при этом сделать свет мягким и рассеянным за счет сложной оптики и отражателей, что практически невозможно реализовать другими технологиями.
•  Практически не греются
•  Имеют небольшие габариты и массу
•  Прочны. Светильники с маркировкой IP65 герметичны, и могут быть использованы во влажных помещениях.

Светодиодные лампы и их сравнение с традиционными

Лампочка Ильича с нитью накала, ставшая символом электрификации России (СССР) и массового перехода на электрическое освещение не только в городах, но и в самых отдалённых и небольших населённых пунктах страны, в наши дни уступает место более современным и эффективным источникам света.

Пройдя через несколько этапов технологического развития, современная светодиодная лампа относится уже не к электрике, а к электронике: свет излучается полупроводниковым элементом – светоизлучающим диодом (LED – light-emitting diode), а сама она может быть частью «умного дома» («smart building»). Характеристики светодиодной лампы такие как: световой поток, коэффициент пульсаций, а в некоторых случаях регулируемые интенсивность и цвет свечения – задаются встроенным в лампу источником питания – ещё одним элементом из микроэлектронных компонентов в её составе, который стабилизирует переменное напряжение бытовых сетей, выдаёт на светодиоды необходимый ток и в некоторых видах ламп принимает и обрабатывает управляющий сигнал. Для работы светодиодной лампы больше не нужны дополнительные стартеры и ПРА, устанавливаемые в светильник или около него.

Технические характеристики светодиодных ламп выводят их на лидирующие позиции в конкуренции с другими типами по таким параметрам, как безопасность, энергоэффективность, цветопередача, разнообразие форм и цоколей. При этом в светодиодной лампе уже нет ни хрупких элементов, как вольфрамовая нить и стеклянная колба; ни среды, насыщенной парами ртути; ни раскалённой поверхности, температура которой в традиционных лампах может достигать от 100 до 300°С в зависимости от типа и мощности.

Разнообразие форм-факторов и применяемых компонентов не только позволяет механически заменить один-в-один традиционные типы ламп, но и сделать это максимально незаметно для потребителей: грушевидные, типа «свеча» и филаментные (имитирующие нить накала) вытесняют лампы накаливания в люстрах и бытовых светильниках; линейные разной длины и диаметра неотличимы от люминесцентных; лампы типа «кукуруза» – аналог ДнаТ и ДРЛ.

Вариативность видов и характеристик светодиодных ламп позволяют использовать их в любых светильниках: от бытовых до промышленных и специального назначения, от утилитарных до декоративных, от офисных до уличных и садово-парковых.

Основные технические параметры светодиодных ламп

• Тип цоколя. Самые распространенные E27 «Стандарт», E14 «Миньон» применяются в маломощных светильниках для внутреннего освещения. В светильниках повышенной мощности (для улиц и в промышленности) используются лампы с патроном E27 и E40. LED-светильники с цоколями G4, GU5.3, GU10 заменяют галогенные лампы. Поворотный цоколь G13 устанавливается на линейных светодиодных лампах, служащих заменой люминесцентных ламп.
• Мощность. Это электрическая мощность, потребляемая из сети светодиодной лампой. Для сравнения мощности на упаковке, как правило, указывается эквивалентная лампа накаливания (см. ниже сравнительную таблицу).
• Световой поток. Для сравнения светового потока светодиодных ламп используется параметр, характеризующий энергоэффективность источника света. Он измеряется в люменах на Ватт (лм/Вт). Лампы накаливания имеют эффективность 10-12 лм/Вт, современные светодиодные – более 100 лм/Вт. Высокая энергоэффективность светодиодных ламп по сравнению другими лампами – главное их преимущество.
• Цветовая температура. Этот параметр характеризует цвет свечения. У ламп накаливания цветовая температура около 2400-2600 К, у дневного света и электролюминесцентных ламп – 4500-6000 К. У светодиодных ламп может быть с любая цветовая температура, значение которой указывается на упаковке, и даже разноцветная световая палитра (RGBW-лампочки).
• Индекс цветопередачи (CRI). Параметр, характеризующий корректность отображаемых цветов освещаемых объектов в сравнении с идеальным источником света. Максимальное значение равно 100, как у солнечного света.
• Коэффициент пульсации (Кп). Наряду с уровнем освещённости (количеством света) Кп является важнейшим параметром, влияющим на возникновение усталости, плохого самочувствия, снижения работоспособности и даже головной боли и крайне негативно отражается на самочувствии и здоровье при постоянном пребыванием под таким освещением, особенно в период формирования организма (в дошкольных и учебных заведениях). Российским законодательством (СП52.13330.2011) в помещениях с постоянным пребыванием людей в зависимости от разряда зрительной работы он нормируется на уровне не превышающем 10%, 15% или 20%. У ламп накаливания коэффициент пульсации составляет около 20%. Кп люминесцентных ламп около 50%, что является недопустимым в большинстве помещений. Коэффициент пульсации современных светодиодных ламп менее 5% (у лучших образцов
• Возможность регулировки (диммирования) яркости и цветности светодиодных ламп в сравнении с остальными источниками света гораздо шире. Присутствует не у всех светодиодных ламп, что тоже указывается на упаковке.

Сравнение светодиодных и традиционных ламп (накаливания, галогенных и люминесцентных).

Сравнительная таблица

• КПД и энергоэффективность: до 80% энергии, потребленной лампой накаливания, уходит на нагревание вольфрамовой нити и только 20% преобразуются в свет. КПД галогенных – около 50%. Светодиодная лампа превращает в свет не меньше 95% потребленной электроэнергии.
• Срок службы лампы накаливания всего около 1 тысячи часов непрерывного свечения. Галогеновой лампы – до 2,5 тысяч часов, люминесцентной – около 7-10 тысяч часов. Светодиодная лампа работает до 100 тысяч часов.
• Спектр лампы накаливания – теплый белый (около 2600 К). Спектр галогеновой лампы близок к холодному белому цвету. Спектр светодиодной лампы может быть любым. Бывают даже разноцветные светодиодные лампы. Кроме того, цвет светодиодной лампы может регулироваться.
• Прочность и безопасность лампы. Колба включенной лампы разогревается до 200 градусов. Она легко разрушается не только ударом, но и каплей воды, попавшей на раскаленное стекло. Острые осколки стекла наносят глубокие и опасные травмы. Светодиодные лампы изготовлены в основном из пластика. Их температура не поднимается выше 50 градусов. Для разрушения светодиодной лампы необходимы значительные усилия.
• Экологическая безопасность: галогенным и ртутьсодержащим (люминесцентным) лампам требуется специальная утилизация. Кроме того, при повреждении люминесцентной лампы, её разрушении от удара или падения на твердую поверхность в воздух попадают пары ртути, потенциально опасные для здоровья. Светодиодные лампы выполнены без применения вредных для здоровья человека и окружающей среды газов и экологически безопасны, не требуют специальной утилизации.

Сравнение по большинству параметров явно в пользу светодиодных ламп. Более высокая цена LED-ламп быстро компенсируется экономией от низкого энергопотребления и значительно большего срока службы. Особенно ярко это проявляется в сравнении прожекторов на светодиодных и галогенных лампах: затраты на замену галогенных ламп на светодиодные окупаются за счет пониженного расхода электроэнергии и стоимости эксплуатации осветительных установок.

Объяснение компонентов светодиодной лампы и ламп от экспертов по коммерческому освещению

Чтобы объяснить, как работает светодиод, мы должны объяснить четыре основных компонента светодиодной лампы; светодиодный чип Драйвер, светодиодный чип излучает свет в лампочке. Радиатор и оптическая линза.

• Затем драйвер регулирует входной ток.
• Радиатор отводит тепло от светодиодного чипа.
• Оптика регулирует характеристики светоотдачи.

Светодиодный чип

— это расшифровывается как Light Emitting Diode, это свет источник, который освещается движением электронов или электрическим ток, проходящий через полупроводниковый материал.Полупроводник — это вещество, обычно твердое химическое вещество. элемент или соединение, которое может проводить электричество при определенных условиях, создавая это хорошая среда для управления электрическим током.

твердотельное освещение (SSL) — есть освещение, использующее светодиоды. Поскольку это проданное государственное освещение, оно не требует накаливания накаливания, как у лампы накаливания. Светодиодный свет образуется при подключении P-типа (+) и Полупроводники N-типа (-), образующие PN переход. Энергия высвобождается в виде света, когда тип N (-) электроны и положительно заряженные дырки P-типа (+) объединяются.

Драйвер светодиода — регулирует ток, протекающий через светодиод, аналогичен балласту в компактных люминесцентных лампах. Драйверы светодиодов могут быть внутренними или внешними. Световой поток светодиода пропорционален его току; любое незначительное изменение тока может привести к неприемлемым изменениям светоотдачи. Так светодиодный драйвер является очень важным компонентом светоотдачи и сильно влияет на срок службы лампы светодиода.

Радиатор — важнейшая составляющая качественного светодиода. Светодиоды не выделяют много внешнего тепла, но они выделяют внутреннее тепло в переходе, высокие температуры возле светодиода соединение влияет на короткое Срок службы и долгий срок службы и влияют на производительность светодиода.Необходимо отводить тепло от светодиодного чипа для поддержания ожидаемого светоотдача, жизнь и цвет. Последствиями ненадлежащего теплоотвода в краткосрочной перспективе будут более низкий световой поток, а также цветовой сдвиг длины волны, в то время как в долгосрочной перспективе это приведет к сокращению срока службы лампы. Радиатор необходим для отвода тепла, которое удаляется за счет конвекции (по воздуху) или за счет теплопроводности (путем контакта). Большинство металлов являются отличными проводниками, поэтому их и используют. как монтажный материал для большинства светодиодов.

• The Optic — это также большой компонент светодиодной лампы, имеющий многоуровневая оптика.
• Первичная оптика — устанавливается непосредственно поверх светодиодного чипа.
• Вторичная оптика — собирает и перераспределяет свет в светодиодная лампа.

Как работают светодиодные лампы

Лампочка, которая освещала наши дома с 1800-х годов, официально гасла после того, как бывший президент Джордж Буш подписал Закон об энергетической независимости и безопасности 2007 года. При использовании, покупке, продаже или производстве ламп накаливания потребовалось, чтобы бытовые лампочки имели на 25 процентов больший КПД (что означает сокращение потребления энергии на 25 процентов) по сравнению с традиционными лампами, потребляющими от 40 до 100 Вт электроэнергии.Неэффективная лампа накаливания, 90 процентов энергии которой выделяется в виде тепла, потеряла популярность у заинтересованных в финансовом и экологическом отношении людей.

Когда в 2012 году вступили в силу новые стандарты освещения, основными заменами ламп накаливания стали компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) с более высоким КПД и светоизлучающие диоды (светодиоды). Однако у КЛЛ есть свои проблемы, в первую очередь включение токсичной ртути в конструкцию и странный, иногда неприятный цвет, который даже вызывает у некоторых людей головную боль.

Введите светодиоды. Светодиоды существуют уже много лет — они освещают цифровые часы, рождественские огни, фонарики, светофоры и т. Д. Но что касается домашнего освещения, светодиоды не получили широкого распространения. Определенные недостатки не позволяли компаниям производить их в стандартной форме лампочки заменяемого размера. Но за последнее десятилетие или около того эти сменные светодиодные лампы, которые вы просто ввинчиваете в лампу, как лампу накаливания, стали гораздо более распространенными, то есть их использует большое количество предприятий и домашних хозяйств.

Опрос 2017 года показал, что 70 процентов американцев купили хотя бы одну светодиодную лампочку, а 38 процентов перешли с ламп накаливания на светодиоды. Этот процент, вероятно, увеличился с 2017 года.

В этой статье мы рассмотрим, как работают светодиодные лампы, почему они являются желательным выбором для освещения, а также некоторые из их плюсов и минусов. Начнем с основ: как светодиод излучает свет?

5 вещей, которые нужно знать перед покупкой светодиодных ламп-CNET

Прежде чем отправиться в магазин, ознакомьтесь со спецификациями, на которые следует обращать 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 деньги на счетах за электроэнергию в долгосрочной перспективе.

Если вы предпочитаете умный дом, светодиоды открывают двери для многих интересных и полезных функций, включая лампы, меняющие цвет, и лампы, которые синхронизируются с вашей системой безопасности или голосовым помощником по выбору.Кроме того, прекращается производство нескольких ламп накаливания, в том числе 100-ваттной лампы накаливания, поэтому вам в любом случае придется переключиться.

Получить информационный бюллетень CNET How To

Получите советы экспертов по использованию телефонов, компьютеров, устройств для умного дома и многого другого. Поставляется по вторникам и четвергам.

Покупка правильного светодиода 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 2021 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 потребляемыми ваттами и производимой яркостью, но для светодиодов ватты не являются отличным показателем того, насколько яркой будет лампа. (Дело 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 вашего дома

Шэрон Вакнин / CNET

Как вы можете видеть на диаграмме выше, лампа накаливания может потреблять до пяти 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 имеют 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 цвет будут давать желтое свечение, похожее на свечение, близкое к лампе накаливания, в то время 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.

Не знаете, что купить? Прочтите наше сравнение теплых лампочек и холодных лампочек, чтобы помочь вам принять решение.

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 нерегулируемого светильника, 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 все осветительные приборы должны использовать 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, и, 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.

Дополнительные советы по созданию энергоэффективного дома

Впервые опубликовано 26 марта 2013 г. в 19:00. СТАНДАРТНОЕ ВОСТОЧНОЕ ВРЕМЯ.

Определение светодиодной лампы | PCMag

Источник света, создаваемый светоизлучающим диодом (LED).На протяжении десятилетий светодиоды использовались в качестве световых индикаторов на бесчисленных изделиях; однако, начиная с 2000-х годов, они начали заменять лампы накаливания, галогенные и люминесцентные лампы CFL. Светодиоды потребляют значительно меньше энергии и до 80% более эффективны. Хотя заявлены требования к сроку службы некоторых ламп до 25 лет, следует ожидать длительного срока службы при нормальном использовании.

Gaining Ground
По состоянию на 2020 год светодиодные лампы по-прежнему дороже, чем лампы накаливания; Однако цены постоянно снижаются.Компании продолжают экспериментировать с многочисленными дизайнами. Например, когда сочетаются красный, зеленый и синий светодиоды, они излучают белый свет. Другой метод использует синий светодиод и желтый или красный люминофор.

Есть проблемы
В целом, большинство светодиодных ламп надежны и обеспечивают отличный свет, но пользователи сталкиваются с большим количеством проблем, чем с лампами предыдущих поколений. Светодиоды излучают различные оттенки белого цвета, и покупатели должны прочитать информацию на упаковке (см. Цветовую температуру). Кроме того, все диммерные переключатели должны быть совместимы со светодиодами, а иногда даже они не совпадают с лампочками, вызывая жужжание или мерцание.См. Лампы накаливания, галогенные лампы, люминесцентные лампы, лампы Acandescent, освещение OLED и светодиоды.

Сравнение ламп накаливания и светодиодов

Светодиодная лампа справа потребляет 3,5 Вт, но обеспечивает такую ​​же яркость, как и лампа мощностью 45 Вт слева. Эта светодиодная лампа излучает очень белый свет; однако светодиодные лампы имеют диапазон от теплого желтого до бело-синего (см. цветовую температуру).

Все формы и цвета

Эта светодиодная лампа Philips не похожа на лампы накаливания, которые используются уже более века.

Светодиодный ночник — в 23 раза меньше энергии

Вместо лампы накаливания мощностью 7 Вт в обычном ночном свете этот светодиод потребляет 0,3 Вт. Синяя стрелка указывает на одиночный светодиод; красная стрелка показывает датчик освещенности.

Более сложный

Светодиодная лампа (вверху слева) заменяет галогенную лампу 78 мм T3 (внизу справа). Вместо простой нити накала светодиодная лампа содержит 75 светодиодов вместе с электронными компонентами внутри.

Не совсем точно

16 светодиодов полностью скрыты внутри корпуса, который выглядит как лампа накаливания.

Вт Чем выгоднее? Демистификация светодиодов, КЛЛ, галогенов и прочего: NPR

(Слева направо) Лампы накаливания, КЛЛ и светодиодные лампы. Многие люди обнаруживают, что выбор правильной лампочки требует сложного обучения. iStockphoto скрыть подпись

переключить подпись iStockphoto

(Слева направо) Лампы накаливания, КЛЛ и светодиодные лампы.Многие люди обнаруживают, что выбор правильной лампочки требует сложного обучения.

iStockphoto

Раньше покупка лампочки была простой задачей. Теперь это головоломка; переход к более энергоэффективному освещению означает выбор из огромного количества продуктов.

Мы давно идентифицировали лампочки по их мощности, но на самом деле это мера электричества, а не яркость лампы.Количество света, излучаемого лампочкой, измеряется в люменах.

Лампа накаливания на 60 Вт, например, излучает 800 люмен света. А светодиодные лампы, которые более энергоэффективны, чем их аналоги, лампы накаливания, могут излучать такое же количество света, потребляя всего 10 Вт.

Агентство по охране окружающей среды заявляет, что если каждая семья заменит хотя бы одну лампу накаливания на светодиодную или компактную люминесцентную лампу с рейтингом «Energy Star», американцы сэкономят около 700 миллионов долларов в год на расходах на электроэнергию.

Но сейчас на рынке так много типов ламп с разной ценой и сроком службы, что сбивает с толку многих потребителей.

Когда мы спросили ваших вопросов о лампочках, мы получили ответ. Поэтому мы позвонили Ноа Горовица, директору Центра энергоэффективности Совета по защите природных ресурсов, чтобы ответить на ваши наиболее часто задаваемые вопросы.

(Следует отметить, что Совет по защите природных ресурсов, некоммерческая экологическая организация, является сильным сторонником энергоэффективного освещения.Небольшой процент финансирования он получает из государственных субсидий, в том числе в рамках программы EPA Energy Star для ускорения внедрения энергоэффективного оборудования. и сколько они стоят в течение срока службы лампы — ознакомьтесь с нашим руководством по замене лампочки.

Почему некоторые КЛЛ так быстро умирают? Вся эта семилетняя жизнь кажется случайной. У меня одни луковицы служат годами, а другие умирают в течение года.

Поскольку не все КЛЛ одинаковы, покупайте только те, на которых есть логотип Energy Star. Эти лампы не только эффективны, но и соответствуют строгим требованиям Агентства по охране окружающей среды и должны пройти различные тесты, в том числе на долговечность. Частое включение и выключение CFL может сократить срок его службы. Кроме того, КЛЛ могут не включиться или не достичь полной яркости при очень низких температурах.

Все, с кем я разговаривал, говорят, что просто выбрасывают мертвые КЛЛ в мусор.Разве это не проблема для свалок? Собираемся ли мы услышать об опасных уровнях ртути в земле и воде через несколько лет?

КЛЛ содержат очень низкий уровень ртути, сейчас всего 2 мг на лампочку. Потребители должны воспользоваться бесплатными программами утилизации КЛЛ, предлагаемыми ведущими розничными торговцами, такими как Home Depot и Lowe’s. Вы также должны знать, что, хотя лампы накаливания не содержат ртуть, они вызывают выброс гораздо большего количества ртути в окружающую среду от угольных электростанций, поскольку они потребляют в четыре раза больше энергии, чем КЛЛ, чтобы производить такое же количество света. .

У меня как минимум три лампы с трехходовой лампой (50/100/150), и мне нравится иметь возможность выбора яркости. Есть ли версия трехходовой лампы CFL или LED?

Если вы хотите иметь разные уровни света и использовать энергосберегающую лампочку, у вас есть два отличных варианта. Если у вас есть трехсторонняя розетка, вы можете купить трехстороннюю КЛЛ, которая будет обеспечивать низкий, средний и высокий световой поток, как и ваша старая лампа накаливания. Если ваш светильник регулируется, почти все светодиоды регулируются, и вы можете наслаждаться еще большей гибкостью.

Есть ли КЛЛ или светодиоды для ламп канделябров? А как насчет лампочек в форме шара для мойки туалетного столика?

Хорошая новость заключается в том, что практически для каждой розетки есть энергоэффективные КЛЛ или светодиоды. К ним относятся канделябры или лампы в форме пламени, а также круглые лампы в форме шара, которые часто используются в туалетном столике в ванной над раковиной. КЛЛ канделябров и глобусов существуют уже много лет, и сейчас также появляются светодиодные модели.

У меня есть розетки, на которые не нужно больше 60-ваттной лампочки.Если я использую светодиод или КЛЛ, могу ли я использовать более яркую лампу? Например, КЛЛ мощностью 13 Вт эквивалентна лампе накаливания мощностью 60 Вт. Можно ли использовать вместо КЛЛ 23 Вт? ? Это даст мне эквивалент 100-ваттной лампы накаливания.

Светильники имеют рейтинг безопасности, и нельзя использовать лампы, превышающие указанные на этикетке (например, «не превышают 60 Вт»). Пока вы не вставляете в эту розетку лампочку, которая потребляет более 60 Вт, все будет в порядке.

Хорошая новость заключается в том, что энергосберегающие лампы, которые заменяют 60-ваттную лампу накаливания, будут потреблять только 10-15 Вт, в зависимости от фактической лампы, которую вы покупаете, и излучают такое же количество света.Если вам нужно еще больше света, вы можете увеличить мощность до 23-ваттной КЛЛ, которая будет излучать столько же света, сколько старая 100-ваттная лампа, при этом оставаясь ниже 60-ваттного отключения мощности. Однако не следует устанавливать 100-ваттную лампочку, так как это может привести к возгоранию.

Есть ли в доме места, где вы бы порекомендовали КЛЛ вместо светодиодов или наоборот, например, в уличных светильниках, которые подвергаются резким перепадам температур? Или в комнатных светильниках?

КЛЛ плохо работают в холодном климате и могут даже не запуститься, поэтому не подходят для освещения крыльца или других наружных розеток в холодном климате.Мы рекомендуем потребителям выбирать светодиоды для использования в встраиваемых банках и светильниках типа downlight, поскольку они лучше служат в качестве направленных источников света и для розеток, подключенных к диммерам.

Для ламп, которые не используются очень часто и не часто включаются и выключаются, лучше всего подойдут КЛЛ. И наоборот, поместите светодиоды в труднодоступные розетки, так как они служат до 25 лет (при трехчасовом использовании в день), и вы избежите хлопот, связанных с заменой лампочки на очень долгое время.

Есть ли опасность поместить светодиоды в закрытые светильники или в углубленные банки на моем потолке? Могли ли они перегреться?

Электроника внутри светодиода может выйти из строя, если она подвергнется воздействию очень высоких температур. Светодиодные рефлекторные лампы специально разработаны, чтобы противостоять воздействию высоких температур внутри встраиваемых банок, светильников типа «даунлайт» или кругов на потолке. Если вы поместите светодиод в закрытый светильник, это может сократить срок его службы. Ищите те, которые помечены как подходящие для использования в закрытых светильниках.

Я не понимаю цветовую температуру. «Дневной свет» заставлял идти по коридору в ванную комнату как в тюрьму. Как перед покупкой определить, является ли свет от лампочки «хорошим», т. Е. Не слишком резким, достаточно ярким и достаточно рассеянным?

КЛЛ и светодиоды бывают разных «ароматов» света. Если вы хотите воспроизвести старый желтовато-белый свет, излучаемый вашей лампой накаливания, поищите лампы, которые продаются как «мягкий белый» или «теплый белый».«И наоборот, если вы предпочитаете, чтобы свет был более голубовато-белого цвета, выберите лампу, которая продается как« дневной свет ».

Прежде чем выйти и выключить все лампы в доме, мы рекомендуем вам попробовать по одному и посмотрите, какой из них вам понравится. Хотя КЛЛ, впервые представленные более 20 лет назад, не излучали приятного света, современные КЛЛ значительно улучшены, и во многих случаях вам будет трудно заметить отличия от ваших старые лампы накаливания. Что касается светодиодов, мы находим, что людям нравится все в них, включая качество света, за исключением покупной цены, которая, к счастью, снижается с каждым днем.

Многие светодиоды не тускнеют плавно и просто выключаются, не достигнув желаемого низкого уровня. Почему? Улучшится ли диммирование?

Светодиоды с регулируемой яркостью работают с большинством, но не со всеми установленными диммерами. В некоторых случаях вам может потребоваться заменить диммер и установить тот, который разработан специально для светодиодов и КЛЛ, которые потребляют в четыре раза меньше энергии, чем старые лампы накаливания. Чтобы получить этикетку Energy Star, лампы с регулируемой яркостью должны уменьшаться до 20 процентов от полной светоотдачи без заметного шума или мерцания.Поскольку светодиоды все еще являются относительно новыми продуктами, мы ожидаем, что в будущем светодиоды с регулируемой яркостью будут работать еще лучше.

Мне нравятся светодиоды, но мне кажется, что меня выдавливают. Почему светодиоды все еще такие дорогие, особенно более яркие? Когда снизится цена?

Цена на светодиоды стремительно падает. Светодиодная лампа, которая заменяет старую 60-ваттную лампу накаливания, которая раньше стоила 40 долларов всего несколько лет назад, теперь стоит 10 долларов или около того. [Примечание: NPR недавно приобрела 60-ваттные светодиоды в Home Depot менее чем за 5 долларов.Ноа Горовиц считает, что эта цена отражает мгновенную скидку со стороны местных коммунальных служб.] Также имейте в виду, что только что купленный светодиод за 10 или 20 долларов сэкономит вам 100 долларов или более в течение срока службы лампы за счет более низких затрат на электроэнергию.

Кроме того, отдельные светодиоды становятся более эффективными, что означает, что производители могут использовать меньшее количество светодиодов в лампе, чтобы обеспечить такое же количество света, и им потребуется меньше алюминия в качестве радиатора, так как будет меньше тепла для управления. Все это приводит к снижению затрат.Светодиодные лампы, которые излучают такое же количество света, как старые лампы накаливания на 75 и 100 Вт, стоят дороже, потому что для них требуется больше светодиодов и сопутствующих материалов. Их цена также снизится с увеличением эффективности и экономии за счет масштабов производства за счет более высокого уровня производства.

Технология вторичной переработки светодиодных ламп для циркулярной экономики — LED professional

Победа светодиодной технологии над традиционными технологиями, кажется, подтверждается для многих приложений. После захвата рынка подсветки для плоских дисплеев светодиоды также вышли на рынок общего освещения и проникли во все сегменты, от частных домов и промышленных объектов до уличных фонарей.Растущее количество светодиодных ламп и особенно их интегрированная конструкция, которая часто не позволяет легко заменять компоненты, поднимает вопрос о том, как утилизировать и восстанавливать ценные материалы, входящие в эти осветительные приборы. Используя современные методы переработки электронных отходов, материалы, специфичные для светодиодов, то есть полупроводники, такие как галлий, редкоземельные металлы, такие как иттрий, лантан или европий, а также драгоценные металлы, будут рассеиваться безвозвратно.

В этой статье рассматриваются текущие тенденции рынка освещения и их влияние на переработку ламп в будущем.Будет показано, что применение технологий интеллектуального разделения является ключевым моментом для успешной утилизации ламп, открывая путь для разработки подходящих процедур извлечения ценных материалов в светодиодах.

Введение

Чтобы соответствовать сегодняшним целям климата, законодательным требованиям и методам экономии средств, текущий рынок освещения переживает технологическую революцию, которая затрагивает все сегменты. С ключевыми требованиями к эффективности осветительного оборудования, долгому сроку службы и экологичности, светодиодная технология оказалась победителем этого изменения.Обычные лампочки, галогенные лампы и энергосберегающие лампы постоянно выводятся из употребления и заменяются продуктами на основе светодиодов. Фактически, это изменение технологии — это гораздо больше, чем просто замена одного на один. Это открывает множество новых областей применения, которые раньше не могли быть реализованы с помощью традиционных технологий освещения. Сегодня функция современной светодиодной лампы не ограничивается только освещением. Благодаря функциям изменения цвета и затемнения, а также миниатюрному дизайну, светодиодные лампы и светильники все чаще используются в качестве декоративного освещения (например,грамм. лампы, меняющие цвет, светодиодные ленты) или декоративные предметы (например, светодиодные лампы накаливания). Между тем рынок освещения предлагает множество многофункциональных ламп, которые ближе к бытовой электронике, чем к осветительному оборудованию, со встроенными динамиками или повторителями WLAN. Возможность персонализировать световые сцены и подключаться к лампе через планшет или мобильный телефон с помощью приложений соответствует текущим тенденциям в отношении сетевого и цифрового образа жизни, продвигаемого концепциями умного дома или умного жилья.

Несмотря на это развитие, пока нет временной шкалы, показывающей, когда вышеупомянутые тенденции действительно достигнут и будут доминировать в таких сегментах рынка освещения, как частные дома, общественные места, промышленность или транспорт и судоходство. Но уже нельзя отрицать тенденцию к производству светодиодных осветительных приборов. Ожидается, что в ближайшем будущем трансформация сегментов освещения на светодиодную технологию ускорится, что поднимет вопрос о том, как с этими продуктами будут поступать по окончании их использования.В частности, остается без ответа вопрос о целесообразных и экономичных процессах переработки светодиодных ламп и светильников.

Рисунок 1: Множество отработанных ламп, отправляемых на переработку ламп: газоразрядные лампы, модернизированные светодиодные лампы и галогенные лампы

Помимо основных материалов, таких как стекло, пластик, металлы, керамика, органические герметики или клеи и электронные компоненты, основная часть светодиодных ламп, сам светодиод, содержит небольшое количество критических элементов, включая редкоземельные металлы (например, редкоземельные металлы).грамм. лютеций (Lu), церий (Ce) или европий (Eu)), технологические металлы (галлий (Ga) и индий (In)) и драгоценные металлы (золото (Au) и серебро (Ag)). Несмотря на все еще часто используемую классическую конструкцию лампы типа Эдисона, внутренняя установка лампы может иметь много отличий. Подводя итог: разнообразие светодиодных ламп на рынке разнообразно, как и количество ламп, отправляемых на переработку ламп (рис. 1).

Статус-кво рынка освещения и будущие тенденции

Последствиями постановлений Европейской комиссии № 244/2009 и 245/2009 являются постепенный отказ от неэффективных ламп, таких как лампы накаливания, а также резкое изменение рынка освещения в Европе и во всем мире.На Рисунке 2 показаны доли мирового рынка осветительных технологий через три года после вступления в силу этих правил. Половина доходов пришлась на газоразрядные лампы; На лампы накаливания приходилась треть, тогда как на LED-продукцию приходилось только 8%. Прогноз на 2016 и 2020 годы предсказывал значительный рост доходов от светодиодных ламп за счет выручки от тепловых излучателей и люминесцентных ламп. Эта оценка проникновения на рынок светодиодных ламп была общепринятой [5, 12].

С учетом текущего объема продаж в Германии прогнозы подтверждаются.Согласно недавнему анализу Германского энергетического агентства, dena, объем продаж светодиодных ламп значительно вырос за последние пару лет: в 2009 году только 1% проданных ламп были на основе светодиодных технологий, а уже 7. % в апреле 2013 г. [3]. Тем не менее, не следует забывать, что на рынке общего освещения все еще преобладают традиционные, устоявшиеся технологии: это, например, компактные люминесцентные лампы в частных домах или ртутные лампы для уличного освещения [ii].Интересно, что эти факты больше не отображаются в текущем продуктовом портфеле производителей и дистрибьюторов, где светодиоды явно доминируют.

Рис. 2: Прогнозируемое распределение доходов на мировом рынке освещения в зависимости от технологии источников света [i] (иллюстрация данных McKinsey [8])

Растущее признание потребителями светодиодной технологии вызвано, среди прочего, снижением цен, с одной стороны, и значительным развитием технологий, с другой.По сравнению со днями их появления на рынке, особенно значительно улучшились световая отдача и качество светодиодного освещения. Кроме того, светодиодные лампы не содержат токсичной ртути и предоставляют свободу дизайна, которую невозможно реализовать с помощью других известных технологий освещения.

Чтобы получить представление о факторах, все еще ограничивающих существенное проникновение на рынок твердотельных осветительных приборов, Европейская комиссия инициировала опрос среди заинтересованных сторон европейского рынка освещения в 2011 году [4].По результатам 14% респондентов ответили, что два аспекта еще не учтены должным образом.

Неучтенные аспекты, которые могут ограничить проникновение на рынок:

• Дефицит сырья, используемого в светодиодах
• Проблемы с переработкой

Исследования Федерального агентства по окружающей среде Германии [9, 10] пришли к таким же выводам. Несмотря на небольшое количество критических материалов, используемых в светодиодах, следует, что сегодня должны быть разработаны надлежащие стратегии сбора и соответствующие методы восстановления и переработки ценных материалов.

Ценные материалы в светодиодных модернизированных лампах и ожидаемые потребности в будущем

Светодиодные лампы для частных домов доступны на рынке примерно с 2007 года. Сегодня покупатель может выбирать между различными продуктами с разной формой или типом цоколя. На рынке представлены не только лампы, заменяемые один на один, так называемые ретрофиты, но и светильники с фиксированными LED-модулями, которые не подлежат замене. Из-за такого разнообразия продуктов сложно количественно определить типичное количество материалов, используемых в светодиодном осветительном оборудовании.Однако можно констатировать, что конструкция компактных осветительных приборов на основе светодиодов, таких как модернизация, обычно требует использования охлаждающего тела для поддержания надлежащего управления температурой. Он обычно изготавливается из алюминия или теплопроводящей керамики и составляет большую часть общей массы модернизируемого оборудования.

На рисунке 3 показаны массовые доли, полученные в результате анализа современной светодиодной модифицированной лампы. Охлаждающий корпус, соответствующий 42,3% массы лампы, изготовлен из алюминия.Корпус и соединительные элементы пластиковые, их доля составляет 21,3%. На приводную электронику (16,0%) и стеклянный шар (15,0%) приходится примерно равная масса. В данном примере LED-модуль состоял из 10 SMD-светодиодов, установленных на алюминиевой панели. Масса всех светодиодов составляет всего 275 мг или 0,32% от общей массы модифицированной лампы.

Рисунок 3: Массовые доли компонентов типичной современной светодиодной модифицированной лампы (E27, 806 лм, 9,5 Вт, 85,5 г) из недавнего ассортимента продукции

Рисунок 4: Типичный белый светодиод: фотография (слева) и наложение основных элементов, отображаемых с помощью микрорентгеновской флуоресцентной спектроскопии (справа)

Материалы, используемые в электронике драйвера, не сильно отличаются от материалов, содержащихся в типичном балласте для компактных люминесцентных ламп.Несмотря на это, разнообразие материалов в модернизированных лампах больше за счет самих светодиодных устройств. В общем, функциональность белых светодиодов основана на частичном преобразовании света синего светодиода люминесцентным материалом, так называемым люминофором [iii]. Он состоит из неорганической матрицы, легированной небольшим количеством редкоземельных металлов, таких как Eu или Ce. Достаточно нескольких мкг, например 3 мкг Ce или Eu на 1 мм2 светодиодного чипа [2], чтобы обеспечить желаемое преобразование света. Другие редкоземельные металлы могут быть основными составляющими неорганической матрицы (ок.90-200 мкг на 1 мм. размер микросхемы [2]). Примерами являются алюминатные гранаты, такие как YAG (иттрий-алюминиевый гранат), LuAG (лютеций-алюминиевый гранат) или GdAG (гадолиний-алюминиевый гранат). Синий светодиод основан на GaN или InGaN и обычно содержит 17-25 мкг Ga и 28 нг In [7]. Диод часто контактирует с помощью соединительных проводов, сделанных из золота (Au), из расчета около 200 мг на диод [10]. Кроме того, светодиодный корпус также включает серебро (Ag), олово (Sn), никель (Ni), титан (Ti), кремний (Si) или германий (Ge), и это лишь некоторые из них.Сложная установка типичного белого светодиода показана на рисунке 4 в виде микрофотографии и наложенного изображения основных распределений элементов, нанесенных на карту с помощью микрорентгеновской флуоресцентной спектроскопии.

Принимая во внимание вышеупомянутые тенденции рынка освещения и типичные составляющие модифицированных светодиодных ламп, какое количество отработанных ламп можно ожидать в Германии или Европе? Количество светодиодных ламп для замены ламп классической технологии в домашних хозяйствах оценивалось согласно подходу Spengler et al.[10] и производил 277 миллионов светодиодных ламп в год для Германии и 1729 миллионов для Европы [iv]. Принимая во внимание текущую долю рынка, составляющую 7%, и предполагая, что на каждую лампу приходится 10 светодиодов, необходимо 193,7 миллиона светодиодов для Германии и 1,2 миллиарда для Европы исключительно для замены обычных ламп в домашних условиях. Если распространить эти соображения на другие сегменты освещения (улицы, промышленность, офисы, розничная торговля и т. Д.), Количество замененных ламп в ЕС в 2010 г. составило 3,29 миллиарда [10], то есть 2.3 миллиарда светодиодов при указанных выше условиях. Продолжающееся проникновение на рынок светодиодной продукции и возможные эффекты отскока вызывают еще большее количество светодиодов, которые потребуются. Таким образом, коэффициент в 10 или более кажется реалистичным для будущего.

Благодаря техническому прогрессу срок службы светодиодных ламп увеличивается, что снижает потребность в замене ламп в год. Тем не менее, следует иметь в виду, что реальный срок службы светодиодных ламп в значительной степени зависит от хорошего качества продукции, а также от правильного использования потребителем.Из-за значительного снижения цен качество продукции может иногда ухудшаться на сильно фрагментированном рынке, таком как индустрия освещения с множеством конкурентов и небольших компаний. Это относится, например, к сложной конструкции лампы, обеспечивающей хорошую теплопередачу, достаточному тепловому контакту светодиодного модуля с охлаждающим корпусом, а также к качеству электрических компонентов в электронном драйвере.

В настоящее время светодиоды доминируют не только в лампах, но и на рынке дисплеев.60-80 миллионов светодиодов используются в год для подсветки дисплеев [12]. Прогнозы предсказывают стагнацию этого сегмента рынка до 2020 года, но предполагают, что рост рынка общего освещения стабилизируется на уровне 130 миллиардов светодиодов в год [12].

Исходя из обсуждаемого количества светодиодов и их типичного элементного состава, была оценена потребность в сырье для белых диодов на основе InGaN: 1 миллиард светодиодов содержат 17-25 кг галлия и только 18 г индия. Следовательно, замена 100% всех обычных бытовых ламп в Германии (или в ЕС) на светодиодные дает потребность в сырье [v], равную 2.3-13,0 т (или 11,5-26,5 т) галлия и 1,7-15,3 т (1,7-5,4 т) индия [7, 10]. Сравнивая этот спрос с годовым мировым производством обоих металлов в 2010 году (106 т галлия и 574 т индия [10]) становится очевидным, что 10% произведенного галлия идет на светодиоды. Прогнозируемый рост рынков общего освещения и внедрение светодиодных технологий в новых продуктах увеличит спрос, а также потребление сырья. Геополитические аспекты могут снова сыграть роль в будущем: Китай не только является крупнейшим производителем различных редкоземельных металлов и соединений редкоземельных металлов, но и обеспечивает 70% мирового производства галлия.

Что такое переработка ламп и что это может быть

Отработанные лампы подпадают под действие директивы WEEE и перечислены в Категории 5: из-за использования ртутных газоразрядных ламп являются опасными отходами и должны собираться отдельно (группа сбора 4). Светодиодные модифицированные лампы недавно были классифицированы как Категория 5b. Поскольку они не содержат токсичных соединений, производители оплачивают только около 10% затрат на утилизацию отходов по сравнению с платой за ртутьсодержащие газоразрядные лампы.Тем не менее, модернизированные светодиодные лампы и люминесцентные лампы собираются совместно, а разделение обоих потоков отходов передается переработчику. Прочее осветительное оборудование собрано с прочей малогабаритной техникой в ​​пятую группу сбора. С одной стороны, полезен совместный сбор газоразрядных и светодиодных ламп. Из-за большого сходства внешнего вида покупателю может быть непросто решить перед утилизацией, какая технология используется в соответствующей лампе? Это особенно сложно для ламп с непрозрачным стеклом или пластиковой колбой.С другой стороны, совместный сбор несет риск перекрестного загрязнения всех ламп ртутью, если одна или несколько газоразрядных ламп сломаются во время сбора и / или транспортировки. В результате со всеми лампами следует обращаться как с опасными отходами, даже если в этом нет необходимости для светодиодных продуктов и без учета несоответствующих затрат на утилизацию отходов. Отсюда следует, что нужно стремиться к отдельной коллекции светодиодных ламп.

Рис. 5: Газоразрядные лампы имеют общую массу около 40-170 г (иллюстрация данных светового цикла [6])

Сегодня для переработки ламп используются четыре установленных процесса для извлечения основных фракций материала из наиболее распространенных типов ламп.Как уже говорилось, бизнес по переработке ламп сосредоточен на газоразрядных лампах, состав которых показан на рисунке 5. Основным материалом является стекло, восстановление которого фактически является причиной высокой степени переработки ламп, превышающей 90% [6]. В некоторой степени этому способствует также восстановление металлов и пластмасс. В процессе переработки мелкие фракции материалов, содержащие критические (например, люминофоры, содержащие редкоземельные металлы) или токсичные элементы (ртуть), рассматриваются как примеси, портящие основные фракции.Следовательно, принимаются меры по очистке последнего и по извлечению ртути. Несмотря на то, что часть отработанных люминофоров перерабатывается с использованием сложных мокрых химических методов, большая часть сбрасывается в подземные хранилища.

Разнообразие конструкций светодиодных ламп уже сегодня велико, но, вероятно, еще не достигло своего апогея из-за свободы дизайна, предлагаемой светодиодной технологией. Кроме того, тенденция указывает на светильники со встроенными светодиодными модулями, которые покупатель больше не может обменивать.Ссылаясь на довольно высокий срок службы продукта, составляющий несколько десятилетий, это имеет смысл. Однако можно подозревать, что клиенты будут все больше отказываться от все еще работающих ламп или светильников, которые уже не по стилю и не им нравятся, что приведет к появлению новых потоков отходов. Эта гипотеза подтверждается нашими собственными исследованиями модифицированных отработанных светодиодных ламп (предоставленных переработчиком ламп), которые показали, что многие из них действительно все еще работают.

Перспективные процедуры утилизации отработанных светодиодных ламп должны учитывать различную геометрию ламп.Это может быть реализовано с помощью сложных сортировочных устройств, которые можно модульно интегрировать в технологическую цепочку. В будущей системе переработки светодиодов компоненты, содержащие критические элементы (например, галлий, индий, редкоземельные металлы, такие как иттрий, лантан или европий, и драгоценные металлы) — сами светодиоды — могут рассматриваться как примеси для основных фракций материала. Чтобы последние оставались незагрязненными, следует проводить отделение светодиодных корпусов от остальных по аналогии с отделением люминофоров ламп от стекла, которое известно при переработке газоразрядных ламп.Положительный побочный эффект этого действия — концентрация компонентов, содержащих критически важные элементы светодиодов для будущих решений по переработке. В любом случае уровень повторного использования и рециклинга компонентов, материалов и веществ не будет снижен и, предположительно, по-прежнему будет превышать 90% [vi].

В целом, степень рециклинга зависит от доступных процессов и их экономической целесообразности. Последнее также является вопросом геологической и геополитической доступности первичного сырья и текущих рыночных цен.Если надежные поставки сырья больше не могут быть поддержаны, связь рециклинга с рыночными ценами будет смягчена. Восстановление мелкой фракции материала станет вопросом технологической осуществимости. Принимая во внимание эти соображения, концентрация критических материалов в одной единственной фракции и ее хранение являются важными шагами в разработке стратегий утилизации светодиодов. Без сомнения, необходимость в особых процедурах утилизации светодиодных ламп в настоящее время не является актуальной проблемой из-за длительного срока службы ламп и, как следствие, низкого уровня возврата отработанных светодиодных ламп (1% для Германии в 2016 году [11]).Однако поглощение и расширение всего рынка освещения за счет светодиодных технологий ясно указывает на перспективу того, что надлежащая обработка потоков светодиодных отходов вскоре станет актуальной. Разработка соответствующих технологий переработки светодиодного осветительного оборудования сегодня и исследование соответствующих процедур разделения и извлечения ценных элементов, специфичных для светодиодов, позволяет действовать в упреждающем, а не в реактивном режиме. Кроме того, в связи с низкими затратами на удаление отходов, которые платятся за светодиодное осветительное оборудование, рекомендуется установить отдельную систему сбора и переработки светодиодных ламп и газоразрядных ламп.

Рисунок 6: Схематическое изображение процесса переработки светодиодных ламп

Подход к экономической переработке светодиодов

На рис. 6 схематически показаны этапы процесса, необходимые для разделения фракций материала и компонентов в типичных модернизированных светодиодных лампах. Решающий шаг — довольно грубое дробление. После этого полученная смесь материалов и компонентов должна быть отсортирована и классифицирована с использованием адаптированных процедур: металлические сепараторы будут использоваться, например, для сортировки металлов, которые могут быть намагничены.Методы флотации полезны для разделения материалов с сильно различающейся плотностью, таких как пластмассы и керамика. Просеивание можно использовать для разделения зерен разной крупности. Собранные электронные компоненты будут переданы переработчикам электронных отходов, которые продолжат переработку с целью извлечения меди из электромагнитных катушек. В первом подходе пакеты светодиодов рассматриваются как примеси для основных фракций (см. Выше) и могут быть легко обнаружены из-за их интенсивной флуоресценции при облучении УФ-светом.Пока не существует готовых к использованию методов восстановления критических элементов из светодиодов, их можно собирать и хранить, используя обычную процедуру для отработанных люминофоров из люминесцентных ламп. Необходимое пространство для этого очень мало благодаря миниатюрной конструкции устройства.

Рисунки 7a-c: (a) Смесь отработанных светодиодных ламп до КВЧ. (b) Смесь компонентов и материалов, полученная после КВЧ отработанных ламп, показанных на а. Здесь очень грубая фрагментация была нацелена на (c) фракции, полученные после КВЧ одной модифицированной лампы и последующей ручной сортировки

Конкретные стратегии переработки кажутся лучшим решением, в частности, технологии интеллектуального разделения для разделения светодиодных ламп на составляющие материалы или компоненты с получением четко разделенных фракций после классификации и сортировки, как будет показано ниже.При использовании обычных процессов, таких как дробление, резка или измельчение, измельчение определяется размером куска. Однако интенсивное измельчение с образованием множества мелких деталей — не лучшее решение для измельчения композитных материалов или продуктов, состоящих из сложной смеси материалов, таких как лампы. Вместо этого для селективного разделения материалов используется метод электрогидравлической фрагментации (EHF), который ослабляет границы раздела фаз ударными волнами. Этот метод оказался очень эффективным для фрагментации электронных отходов, таких как жесткие диски или мобильные телефоны, солнечные элементы, а также светодиодные лампы для модернизации.Ударные волны генерируются в жидкой среде (например, воде) импульсными разрядами высокого напряжения (ВН). Они распространяются в среде до тех пор, пока не попадают в отработанные лампы, помещенные внутри емкости (рис. 7 а). Кратковременное, но интенсивное механическое воздействие предпочтительно воздействует на слабые места, такие как стыки, дефекты и границы фаз или зерен. Таким образом, фрагментация инициируется как на макроскопическом, так и на микроскопическом уровне.

Электрогидравлическое дробление может быть выполнено в несколько последовательных этапов: во-первых, высвобождение отдельных компонентов может быть достигнуто с использованием всего нескольких импульсов высокого напряжения.Затем на этапе предварительной сортировки можно отделить крупно фрагментированные металлические детали, керамические детали, печатные платы, светодиодные модули или пластмассовые детали, которые впоследствии можно снова обработать КВЧ для получения более мелких фрагментов. Одним из преимуществ EHF является то, что пакеты светодиодов могут быть разделены на блоки и практически не разрушаются при соответствующем выборе параметров процесса. Это очень помогает при сортировке.

На рисунке 7 показан пример сочетания различных светодиодных модифицированных ламп до (а) и после (b) КВЧ-обработки.После декантации и сортировки материалов и компонентов оценка полученных фракций дала потерю всего 0,5%. Следовательно, 99,5% всей исходной массы можно измельчить и извлечь.

На рисунке 7c показаны фракции, полученные после электрогидравлического дробления одной модифицированной лампы. В зависимости от параметров процесса и уровня материала в емкости получаются довольно крупные или более мелкие фракции. Их можно отсортировать с помощью обычных методов сортировки, таких как просеивание, сепарация металлов или флотация.

Поскольку газоразрядные лампы и светодиодные лампы собираются совместно, нельзя исключить риск загрязнения лампы ртутью.По этой причине технологическая вода была проанализирована после КВЧ с помощью анализатора ртути. Ртутного загрязнения обнаружить не удалось. Используя оптическую эмиссионную спектроскопию с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES), технологическая вода была дополнительно проанализирована для отслеживания возможных металлических загрязнений из-за фракций лампы, в частности электронных компонентов или корпусов светодиодов. Было обнаружено, что вода содержала лишь небольшие количества (<70 мг / л) различных металлов, в основном щелочных, щелочноземельных и переходных металлов.Концентрации были почти идентичны концентрациям, обнаруженным в холостом тесте (пресная вода), что исключало растворение дополнительных элементов ламп в технологической воде. Кроме того, результат не зависел от степени измельчения, то есть от количества импульсов высокого напряжения, используемых для экспериментов. Таким образом, технологическая вода не была загрязнена электрогидравлической фрагментацией отработанных модифицированных светодиодных ламп. Его можно использовать повторно или безопасно утилизировать после удаления взвешенных веществ фильтрацией.

Таким образом, электрогидравлическое дробление является эффективным, некритичным и экологически безопасным методом измельчения отработанных модифицированных светодиодных ламп. Одним из его преимуществ является то, что корпуса светодиодов могут быть легко отсоединены от светодиодной панели и практически не разрушены (рис. 7c). Этой мерой был сделан важный шаг на пути к успешной переработке светодиодных ламп, который также открывает путь к следующему шагу — разработке подходящих процедур извлечения ценных материалов в самих светодиодах — галлия, индия, золота и редких металлов. элементы земли.

Прежде чем приступить к решению этой проблемы в отношении редкоземельных элементов, используемых в светодиодных люминофорах, последние необходимо сначала отделить от связующего материала, обычно кремнийорганической смолы. В ходе проекта cycLED [1] был разработан так называемый процесс CreaSolv®. Помимо работы над технологиями интеллектуального разделения светодиодных ламп, Project Group также проводит постоянные исследования физических, химических и биологических методов извлечения и извлечения редкоземельных металлов, технологических металлов или драгоценных металлов из светодиодов для решения этого последнего важного шага.

Заключение

Сегодня многие согласны с тем, что светодиоды станут источником света будущего. С момента изобретения синих светодиодов в начале 1990-х годов и их использования в белых светодиодах с преобразованием люминофора был достигнут большой прогресс в отношении световой отдачи и потока, цвета и качества цвета, срока службы и интеграции функций, выходящих за рамки задачи освещения. Несмотря на очень долгий срок службы, значительно превышающий 10 лет, все светодиодное осветительное оборудование рано или поздно пополнит кучу электронных отходов, которая постоянно растет в нашем обществе, особенно с учетом того, что количество светодиодных осветительных приборов на рынке растет. постоянно.

Отрасль по переработке ламп в настоящее время ориентирована на обработку газоразрядных ламп, уделяя особое внимание рекуперации таких массовых фракций материалов, как стекло, металлы и пластмассы. Люминофоры для ламп, содержащие редкоземельные элементы, в основном вывозятся на свалки под землей.

Однако разработка адаптированных технологий переработки светодиодных ламп является важной задачей для восстановления основных материалов и предотвращения безвозвратного рассеивания ценных элементов в светодиодах (редкоземельных элементов, полупроводников и драгоценных металлов).В конечном итоге это может стать важным шагом к обеспечению независимости Европы от поставок иностранного сырья.

Используя метод электрогидравлического дробления, были сделаны важные первые шаги, то есть измельчение отработанных модифицированных ламп различной геометрии эффективным, достаточно избирательным и экологически безопасным способом. Степень измельчения можно регулировать параметрами процесса. Сортировку полученной смеси материалов можно осуществить с использованием общеизвестных технологий, таких как просеивание, магнитная сепарация или флотация.Освобождение практически неразрушенных светодиодных корпусов от светодиодной панели во время КВЧ светодиодных ламп является дополнительным преимуществом, открывающим путь для будущего восстановления ценных материалов самих светодиодов — галлия, индия, золота и редкоземельных элементов.

Для решения этого второго шага проводятся интенсивные исследования химических и биологических методов.

Примечания:
[i] Светодиодный светодиод, компактная люминесцентная лампа КЛЛ; LFL линейная люминесцентная лампа; Галогенная лампа HAL; Газоразрядные лампы высокой интенсивности HID

[ii] 60% уличных фонарей в Европе — это ртутные лампы.С апреля 2015 года их размещение на рынке запрещено, требуя замены соответствующих ламп (около 21 миллиона в ЕС) в среднесрочной и долгосрочной перспективе

[iii] По этой причине белые светодиоды часто называют ПК-светодиодами или светодиодами с преобразованием люминофора.

[iv] Предположение было основано на количестве домашних хозяйств в 2014 г. в ЕС (28 стран ЕС), странах-кандидатах, включая Норвегию и Швейцарию (250 миллионов)

[v] Примечание: Независимо от элементного состава светодиода реальная потребность в сырье для производства устройства примерно в 10-20 раз выше для галлия и даже в 1000-3000 раз выше для индия

.

[vi] В соответствии с европейскими правилами Закон Германии об электрическом и электронном оборудовании («El-ektrogesetz» / ElektroG) предписывает уровень переработки отработанных ламп не менее 80 процентов по весу.

Ссылки:
[1] Подробная информация о проекте cycLED доступна в Интернете по адресу http: // www.cyc-led.eu

[2] О. Дойбзер, Р. Джордан, М. Марведе, П. Чансел, Категоризация светодиодной продукции, Отчет по проекту cycLED, май 2012 г.

[3] Geman Energy Agency dena, Analyze der Energieeffizienz und Marktentwicklung von «Allgemeiner Beleuchtung», декабрь 2013 г.

[4] ЗЕЛЕНАЯ БУМАГА Освещение будущего: ускорение развития инновационных технологий освещения, COM (2011) 889, 15.12.2011 и результаты общественных консультаций, 06.06.2012

[5] Frost & Sullivan, Мировые рынки светодиодного освещения, сентябрь 2012 г.

[6] http: // www.lightcycle.de/dossier-rueckholung-recycling-und-ressourcenschonung/led-und-energiesparlampen-reduzieren-den-muellberg. html (последний доступ 17.05.2016)

[7] Дж. Тема, В. Иррек, Umwelt- und Ressourcenaspekte einer verstärkten Nutzung von Leuchtdioden, Отчет к рабочему пакету 14.4 проекта МаРесс, декабрь 2010 г.

[8] McKinsey & Company Inc., Освещая путь: перспективы на мировом рынке освещения, второе издание, август 2012 г.

[9] К. Сандер, С. Шиллинг, Дж.Вагнер, М. Гюнтер, Maßnahmen zur Optimierung der Entsorgung von quecksilberhaltigen Gasentladungslampen und anderen Lampenarten, Исследование от имени Федерального агентства по окружающей среде Германии, сентябрь 2015 г.

[10] L. Spengler, A. Reihlen, K. Sander, D. Jepsen, N .; Reintjes, Expertise Leuchtdioden: Umwelt-, ge-sundheits- und verbraucherrelevante Aspekte von Leuchtmitteln auf Basis von LED, Исследование Института Окополя, 2013 г.

[11] Последние данные Немецкого национального реестра отработанного электрического оборудования («Stiftung Elektro-Altgeräte Register ear»), февраль.2016

[12] Yolé Développement, Состояние светодиодной индустрии, Анализ рынка, 2013 г.

10 забавных фактов о светодиодах | ООО «ГринТек Солюшнз Групп».

Мы составили список интересных фактов о светодиодах, которые полезно знать.

Для всех тех владельцев бизнеса, розничных продавцов и религиозных домов, которые еще не взяли на себя обязательства по обновлению светодиодов, эти факты важны для рассмотрения.

1. Лампа накаливания преобразует около 9-10 процентов энергии, подаваемой в нее, в свет, тогда как светодиоды преобразуют почти 100 процентов энергии, которую они потребляют, в виде света.
2. Светодиоды не содержат ртути — и не менее 95 процентов светодиодов подлежат вторичной переработке. Сравните это с расточительной конструкцией компактных люминесцентных ламп (КЛЛ), которые не только содержат ртуть, но и создают большую часть электронных отходов из-за своей конструкции — часть люминесцентной лампы КЛЛ перестает работать задолго до того, как внутри балласт КЛЛ или другие его электронные компоненты готовы умереть. Уже одно это создает тонны отходов каждый месяц.
3. Светодиодные лампы в среднем не подвержены серьезным повреждениям от внешних ударов. Если вы уроните лампу накаливания, вам придется очистить много битого стекла, а если это КЛЛ, то не только оно сломается, но и существуют процедуры обеззараживания ртутью, рекомендованные Агентством по охране окружающей среды, которым вы должны следовать.
4. Когда светодиод используется в витринах для свежих пищевых продуктов , было доказано, что разводит значительно меньше бактерий , чем его галогенные или флуоресцентные аналоги.
5. Большинство производителей светодиодных A-ламп для жилых / коммерческих помещений заявляют о колоссальном количестве 50 000 часов в среднем часов, а в более новых моделях — до 100 000 часов . (Срок службы ламп накаливания составляет около 1000 часов, а у компактных люминесцентных ламп — около 10 000 часов.) Если это звучит впечатляюще, то это так! Учтите, что вы используете только 50 000-часовые разновидности:

• Если вы используете свою светодиодную лампу 24 часа в сутки , каждый день, эта лампа имеет рейтинг за последние 6 лет!
• Если вы используете свою светодиодную лампу 12 часов в день , каждый день, эта лампа имеет рейтинг за последние 11 лет !!
• Если вы используете свою светодиодную лампу только 4 часа в день , эта лампа имеет рейтинг за последние 17 лет !!!

Модель U.По оценкам Министерства энергетики США , широкое внедрение светодиодов в жилых и коммерческих помещениях в течение следующих 20 лет сэкономит около 265 миллиардов долларов (Да! Это МЛРД!), Предотвратит необходимость строительства 40 новых электростанций и снижает потребность в электроэнергии для освещения на 33 процента.

Если все Соединенные Штаты заменит только 50 процентов существующих ламп накаливания к праздникам, потенциальная экономия затрат на электроэнергию начнется примерно с 17 долларов.2 миллиарда долларов .

Переключитесь на светодиодную лампочку в освещении крыльца, и вы заметите значительно меньше ошибок. , если не полное сокращение популяции насекомых на крыльце! Почему? Потому что лампы накаливания и КЛЛ производят большое количество ультрафиолетового и инфракрасного излучения, которое привлекает насекомых.

Из-за особенностей физики светодиодные лампы имеют так называемое Instant On — в отличие от ламп накаливания и CFL.