Elektrikoff09.ru

Журнал "Электросети"
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Виды и технические характеристики светодиодов

Элементы led-освещения различаются по области их применения. Основные типы светодиодов: индикаторные и осветительные. Устройства не одинаковы, каждые имеют свои отличительные особенности и технические параметры.

Индикаторные светодиоды

Первый LED-светильник появился в середине прошлого века. Прибор имел тусклое красноватое свечение, небольшую энергетическую эффективность. Несмотря на недостатки, разработки в данном направлении были продолжены. Спустя 20 лет появились варианты с желтым и зеленым оттенком. К началу 90-х сила светового потока достигла 1 Люмена. К началу 2000-х значение достигло уровня 100 Люменов.

В 1993 году японские инженеры представили светодиод синего цвета. Свет устройства стал значительно ярче предшественников. С этого момента на рынке стали появляться устройства с разным свечением – сочетание синего, зеленого, желтого и красного позволяют создавать любой цвет и оттенок.

В настоящее время разработки продолжаются. Появляются новые виды светодиодов. При этом сохраняется низковольтное потребление при увеличении силы светового потока.

Осветительные светодиоды

Первые модели с низкой светимостью (DIP) были пригодны для индикаторной работы (например, в темноте виден выключатель – горит небольшой красный светодиод). Современные устройства позволяют освещать значительные площади – бытовые и промышленные помещения. Мощность светодиода выросла – LED-прибор для фонарика с показателем 3Вт аналогичен лампе накаливания на 25-30Вт. Потребление электроэнергии меньше примерно в 10 раз.

Такие светодиоды получили название осветительные благодаря основной области применения. Используются в лентах, фарах, лампах, других изделиях. Изготавливаются в отдельных корпусах, которые допускают поверхностный монтаж.

Основное отличие – выдают только белый свет холодного или теплого оттенков. Классификация:

  • SMD – популярны модели с рассеивающим элементом на 100-130°; подложка для лампы из меди или алюминия, не нагреваются;
  • СОВ – более мощные, сверхъяркие, состоят из множества небольших кристаллов, угол рассеивания значительный;
  • Filament – обладают самым низким КПД (в сравнении с SMD), часто используются как декоративные элементы, изготавливаются различных размеров и форм.

Исходя из назначения и параметров помещения, выбирают оптимальный вариант. Характеристики осветительных устройств указаны на упаковке и в технической документации.

Цветовая температура лампы

Самый интересный показатель. Измеряется в кельвинах (К) и соответствует температуре источника света, который светит из-за нагрева (по определению абсолютно чёрного тела, нагретого до соответствующей температуры, если вдаваться в технические дебри). Суть вот в чём: наше родное Солнце имеет температуру 5780 К на своей поверхности. Значит, даёт световой поток примерно такой же цветовой температуры. Получается, лучше всего покупать лампочки с показателем 5700 К? Но как уже упоминалось, не всё так однозначно. Проходя через атмосферу, солнечный свет меняется. Помните, каким оранжевым может быть солнышко на закате у горизонта, повыше – желтое и лишь у зенита – почти белое. Почему это важно? «Вечерний» тёплый свет у человека ассоциируется с отдыхом, он расслабляет. Белый дневной настраивает на рабочий лад, холодный дневной с голубоватым оттенком – тонизирует.

Читайте так же:
Светодиодные лампочка подключение с розеткой

Градация цветовой температуры

Какой свет лучше?

Смотрите на цифровой показатель, характеристики «холодный», «тёплый», «нейтральный» для разных производителей могут немного отличаться. Главное понимать суть – чем выше цветовая температура, тем «холоднее» свет, вот такой парадокс – температура выше, а свет воспринимается мозгом как холодный.

  1. 2500–3500 К. Тёплый белый свет. Обладает уютным жёлтым оттенком, ассоциируется сознанием с утренним или вечерним светом, расслабляет, создаёт уют. Отлично подходит для ночников в спальни. В гостиной создаст ощущение комфорта. В этом диапазоне светят лампы накаливания. Имеются светодиодные аналоги, дающие подобный свет. В общем, данный свет подходит везде, где требуется внести нотку расслабленности.
  2. 3500–4500 К. Естественный белый свет. Можно использовать в качестве основного освещения в доме или квартире, оптимально подходит в кухне, зале, коридоре.
  3. 4500-5400. Нейтральный белый. Рабочие места, офисы. Такой свет настраивает на рабочую волну, стимулирует умственную деятельность, помогает сосредоточиться. В жилых помещениях лучше не использовать, такой свет не способствует расслаблению.
  4. 5400 и выше. Холодный белый. В продаже имеются такие источники света, например светодиодные лампы 6400 К, они дают голубоватый свет, домой такие лучше не покупать. Обычно используются в ювелирных магазинах, в музеях, для декоративной подсветки.

Лампы с разной цветовой температурой

Конечно, тут дело личных предпочтений, но дома лучше не устанавливать лампы с цветовой температурой выше 4500 К. Хотя в качестве эксперимента источник холодного света можно повесить в ванной комнате в зоне умывальника, такой свет сам по себе бодрит, помогает быстрее проснуться.

Что такое индекс цветопередачи

Индекс цветопередачи – это количественная мера способности источника света правильно отображать цвета объектов в сравнении с естественным освещением. Данный показатель передает степень насыщенности цветового оттенка и восприятие его глазами человека. Значение индекса цветопередачи – от 1 до 100, где 100 – идеальная цветопередача, 1 – наихудшая. Необходимость введения показателя была обусловлена тем, что разные типы ламп с одинаковой температурой цвета могут по-разному передавать цветовую гамму освещаемых объектов.

Измерение светового потока

Существует измеритель светового потока, называемый люксметром. Польза прибора для измерения светового потока неоценима в тех случаях, когда существуют заданные параметры освещенности в помещении. Например, освещенность детской комнаты должна быть 200 лк (люкс), а для спален, гостиных и кухонь комфортной считается освещенность в 150 лк.

Ориентироваться на характеристики, указываемые на упаковке лампочек, можно, допуская большую долю погрешности. Особенно указанием неточных данных светоотдачи грешат китайские производители, склонные завышать характеристики своей продукции.

Большинство смартфонов оснащены встроенными датчиками, автоматически изменяющими яркость свечения экрана, в зависимости от уровня освещенности. Достаточно установить на смартфон программу «Люксметр», чтобы иметь возможность измерить освещенность в помещении.

Единица измерения светового потока

Мощность светового потока измеряется в люменах (лм). 1 лм равен потоку света, излучаемому в пределах телесного угла, точечным источником с силой в 1 кд. (кандела).

Читайте так же:
Постоянный ток питание ламп накаливания

Определяющие формулы

Многообразие величин, характеризующих источники света, невозможно уяснить, не вникнув в суть того, как одни физические характеристики переходят в другие, и какие зависимости существуют между ними. Для этого используют несколько определяющих формул:

  • Световой поток:

  • Сила света:

  • Освещенность общая:

  • Освещенность в конкретной точке поверхности, не перпендикулярной источнику света:

  • Освещенность горизонтальной поверхности:

  • Освещенность вертикальной поверхности:

  • Светимость (для определения количества света, излучаемого плафонами люстр):

Редкий потребитель будет досконально вникать в эти формулы, рассчитывая величины, перед тем, как купить лампочку.

Цветовая температура светового потока

Комфортность нахождения в помещении определяется не только уровнем его освещенности, но и оттенком света, который излучают источники света. Эта характеристика лампочек называется цветовой температурой.

Человеческий глаз более адаптирован к восприятию длинноволнового светового излучения, в котором расположены красные и оранжевые цвета. Гораздо хуже он воспринимает коротковолновое излучение, располагающееся в синем и фиолетовом участках спектра. Свет с голубоватым оттенком воспринимается глазом как резкий, надоедливый. Вызывает быстрое утомление.

Учитывая эти особенности, производители маркируют все источники света понятными потребителю наименованиями:

  • теплый;
  • дневной;
  • холодный.

По существу, речь идет о коммерческом обозначении температуры цветового потока. Чем цветовая температура ниже – тем более «теплый», приятный для зрения свет излучает лампочка.

Наглядно представлено восприятие человеком одного и того же интерьера (пейзажа) при различной цветовой температуре на рисунке:

РИСУНОК 1

Различие восприятия картинки в зависимости от цветовой температуры

Сила света

Основные критерии сравнения лампочек

Сразу скажем, что светодиодные лампочки имеют весомое преимущество перед остальными вариантами. Но это касается не всех параметров. Поэтому сравнение проведем строго по пунктам, чтобы показать читателям объективную картину, обосновав указанную точку зрения непреложными доказательствами.

Изначально мы хотели включить в список галогенные лампы, но отказались от идеи из-за непопулярности этой продукции. Если лампочки накаливания еще используют по старой памяти, то галогенным аналогам уделяют минимум внимания. Что касается непосредственно сравнения, то оно будет проведено по таким критериям:

  • яркость свечения;
  • цветовая температура;
  • морозоустойчивость;
  • энергопотребление;
  • срок эксплуатации;
  • стоимость.

Кратко распишем все эти нюансы, после чего рассчитаем реальную эффективность применения всех видов ламп, а затем подведем итоги сравнения в максимально наглядном и объективном формате.

Сравнение светодиодных, люминесцентных и ламп накаливания

Сравнение лампочек по яркости

Светодиодные лампочки находятся вне конкуренции. Они существенно превосходят аналоги по яркости, создавая минимальную нагрузку на электросеть. При одинаковой мощности световой поток у светодиодной лампочки сильнее, чем у люминесцентной (в 2 раза) и лампы накаливания (в 8-9 раз). Светодиодная лампа 11 Вт обеспечивает примерно такой же уровень освещения, как люминесцентная 23 Вт и накаливания 100 Вт.

Сравнение лампочек по цветовой температуре

Последнее место по диапазону занимают лампы накаливания (имеют фиксированное значение в пределах 2200-3000К в зависимости от мощности). Люминесцентные могут давать свет в широком спектре от 2700 до 7700К, светодиодные светильники поддерживают значения от 1800 до 6500К. Точные диапазоны прописаны в технических характеристиках конкретных моделей ламп.

Читайте так же:
Сила тока в лампочке фонарика равна 200

Сравнение лампочек по морозоустойчивости

Для владельцев квартир этот вопрос не особо актуален, ведь температура внутри помещения редко падает ниже 14-16°C (такое случается преимущественно в давно построенных домах перед началом отопительного сезона в самых холодных регионах страны). Однако при использовании ламп в неотапливаемых складских или производственных помещениях морозоустойчивость изделий приобретает значение. При нулевой или минусовой температуре люминесцентные лампы могут вообще не включиться. Светодиодные лампочки покажут аналогичную эффективность, а вот лампы с телом накала будут работать вполне достойно.

Сравнение лампочек по энергопотреблению

Светодиодная лампа экономичнее люминесцентной, а также потребляет на 70-80% электричества меньше, чем лампа накаливания. Поэтому, если нужно снизить коммунальные платежи, то лучше купить LED лампочку HIPER или аналогичную продукцию другого бренда.

Сравнение лампочек по энергопотреблению

Сравнение лампочек по продолжительности эксплуатации

Многое зависит от качества лампочек, исправности светильника и надежности работы электросети. С целью сравнения мы взяли идеальные показатели всех этих параметров, после чего подсчитали продолжительность работы лампочек. Примерная длительность эффективного применения светодиодных ламп составила 25 лет, люминесцентных – 15 лет, накаливания – 1 год (при работе 4-6 часов в день). Отметим, что эти показатели актуальны для дорогостоящих ламп. В случае использования стандартных вариаций лампочек и с учетом не самых стабильных условий их эксплуатации все приведенные числа можно смело уменьшать в 1.5-2 раза.

Сравнение лампочек по стоимости приобретения

Если говорить о реально качественной продукции, то самый дорогой вариант – светодиодная лампочка. На втором месте – люминесцентная лампа. На третьем, соответственно, лампа с телом накала. Но если учесть продолжительность службы изделий, то ситуация покажется не такой однозначной. Купить люстру или светильник со встроенными светодиодами или возможностью установки соответствующей лампы намного выгоднее, чем использовать альтернативные варианты.

Сравнение света разных источников

Например, часто на упаковке светодиодов мощностью 4Вт со световым потоком 400 лм изображают в качестве эквивалента лампу накаливания на 50Вт. На самом деле общий световой поток второй почти на четверть выше.

А вот если сравнить эффективную освещенность поверхности стола от настольного светильника с обыкновенной лампой и на диодах, выигрыш на стороне LED, поскольку у них меньший диаметр светового пятна и значительно меньшее рассеивание света.

Таблица светового потока ламп накаливания
Мощность, ВтМощность, Лм
40380
60610
1001200
Средний показатель лампочек накаливания 10-13 Лм/Вт
Таблица светового потока люминесцентных ламп
Мощность, ВтМощность, Лм
5260
8420
12630
15900
201200
241500
Средний показатель люминесцентных лампочек 50-60 Лм/Вт
Таблица светового потока светодиодных ламп
Мощность, ВтМощность, Лм
5380-500
9700-1000
121100-1200
151300-1400
Средний показатель светодиодов 80-120 Лм/Вт

Разброс параметров светового потока обусловлен его зависимостью от цветовой температуры. У диодов холодного белого света (цветовая температура 5000-7000 К) световой поток выше светодиодов тёплого света (2800-3500 К).

Давайте рассмотрим эту информацию с практической точки зрения.

При выборе обыкновенной лампочки накаливания мы интуитивно понимаем, что в ванную комнату надо 75 ватт, в коридоре можно обойтись 60 ваттами, а в гостиную придется вкручивать три по сто. И никто не задаётся вопросом, сколько там в них люмен.

Основные светотехнические понятия: световой поток, освещенность и яркость.

Февраль 16th, 2017 admin

Свет, падающий на поверхность нашей планеты Земля от Солнца, является источником жизни для всех ее живых организмов. Солнечные лучи, распространяясь со скоростью 300000 км/ч., оказывают следующие воздействия на окружающую среду:

  • участие в фотосинтезе;
  • видимый свет;
  • тепло ;
  • обеззараживание;
  • облучение.

Исходя из этого естественный свет — это лучистая энергия в виде электромагнитных волн, обладающих разными свойствами в зависимости от их общего показателя, которым является длина. Длина излучений измеряется в нанометрах (0,000000001 м) и варьируется для инфракрасных волн от 700 до 10000 нм., видимых человеческому глазу 400-750 нм., ультрафиолетовых — 10-370 нм. и рентгеновских 0,00001-10 нм.

Для человеческого глаза наиболее оптимальной считается длина видимых электромагнитных колебаний от 500 до 600 нм., хуже воспринимаются красные и фиолетовые лучи, а инфракрасные и ультрафиолетовые ощущаются только по нагреву и загару кожного покрова.

С развитием науки и техники человечество научилось создавать искусственные источники всех разновидностей электромагнитных волн, используемых в разных отраслях промышленности и сельского хозяйства и других сферах деятельности. Рассмотрим основные светотехнические понятия, раскрывающие все характеристики источников света.

Что такое световой поток?

Световой поток — это мощность видимого излучения источника электромагнитных волн, которое ощущает человеческий глаз. Обозначается буквой Ф и измеряется в люменах (лм).

Поток лучей света, отдаляясь от источника, в пространстве распространяется неравномерно, теряя свою плотность. Эту пространственную лучистую плотность светового потока характеризует такое понятие как сила света I (измеряется в канделах – кд.), которое определяется из отношения светового потока Ф к телесному углу ω.

Чтобы разобраться, как эти величины взаимосвязаны друг с другом обратимся к рисунку.

Телесный угол

Если взять точечный источник света 0, который будет светить в пространстве, то будет находиться внутри освещенного шара. Теперь представим, что световой поток Ф будет распространяться на выбранный участок сферы площадью S, в результате образуется конус, стороной которого будет являться радиус шара. Этот пространственный угол, являющийся вершиной конуса, и является телесным и определяется, как отношение площади S к квадрату радиуса сферы.

Единицей телесного угла является стерадиан (ср), который образует на поверхности светящегося шара площадь, равную по значению квадрату его радиуса.

Освещенность

Освещенность характеризует то, как количественно изменяется плотность светового потока источника света в пространстве, лучи которого падают на любые поверхности, удаленные на разные расстояния от места излучения. Определяется отношением светового потока Ф к освещаемой поверхности S:

Снова обратимся к рисунку!

Зависимость между освещенностью и силой света

Итак, возьмем также точечный источник света А, сила света Iα светового потока которого направлена на участок площадью S какой-либо поверхности. Расстояние между источником света А и площадью равно l. В итоге образуется конус с наклоном, с углом α между направлением силы света Iα и стороной конуса и пространственным углом ω. Тогда:

ω=S*cosα/l 2 и вычисляем Ф= Iα *S*cosα/l 2 .

Определяем освещенность элемента по следующему выражению:

Таким образом, освещенность определяется силой света расстоянием до освещаемой поверхности, т.е. чем дальше находится предмет от источника видимого излучения, тем меньше на него попадает света!

Единица освещенности называется люксом и обозначается как (лк).

Яркость

При попадании светового потока на поверхность какого-либо предмета, то он частично поглощается, а другая его часть отражается, создавая зрительное восприятие этого предмета на расстоянии. Если два освещенных объекта темного и светлого цвета разместить на одном и том же расстоянии от человеческого глаза, то лучше будет виден светлый объект, то есть он лучше отражает световой поток источника света. Для сравнения, где будет светлее, в комнате со светло-зелеными или темно-коричневыми обоями при одинаковой освещенности? Конечно же, в комнате со светло-зеленым покрытием стен.

Таким образом, под яркостью освещаемой поверхности понимают то количество отраженной силы света относительно глаза наблюдателя, которое будет зависеть от окраски и отражающих свойств этой поверхности.

Яркость поверхности

Яркость обозначается буквой L и равна отношению силы света к площади проекции освещаемой поверхности:

Как видно из формулы, яркость измеряется в кандела на один квадратный метр (кд/м2).

Данная формула справедлива в том случае, если глаз наблюдателя находится под углом 90 градусов к отражающей поверхности, так как тогда угол между падающим и отражающим углом составит 0 градусов, а cos0=1!

Если освещаемая поверхность будет рассматриваться человеческим глазом под некоторым углом а, то он увидит площадь проекции этой поверхности на плоскость, находящуюся под углом 90° по направлению к наблюдающему, тогда яркость будет равна:

Также термин яркость используется и для источников света, имеющих излучающие поверхности различных форм. Так, например, если взять лампу накаливания с колбой в форме шара, то проекция излучения в пространстве будет в виде круга с площадью πD2/4. Для цилиндрических ламп (газоразрядные) проекция представляет собой множество прямоугольников, которые вычисляются как произведение длины и ширины, а в данном случае умножения диаметра колбы на ее длину.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector