Светодиодная лампа

Светодиодная лампа – это устройство, позволяющее получить свет с использованием полупроводниковой элементной базы. Излучение происходит в районе p-n-перехода, поэтому субъект обзора сильно отличается от обычных транзисторов. Различают множество видов, и имеется сонм характеристик. Давайте поговорим подробнее про то, что такое светодиодная лампа.

Устройство светодиодной лампы

Как сделан светодиод

Феномен электролюминесценции был впервые замечен в 1907 года Генри Джозефом Раундом, работающим на компанию Лаборатории Маркони. При изучении карбида кремния в составе кристаллического (амплитудного) детектора пионер радио заметил свечение. Прибор применялся для выделения полезного сигнала из огибающей волны. Если посмотрите на картинку в Википедии, то бросается в глаза схожесть со светодиодом. То есть практически без изменений он является миниатюрной копией кристаллического детектора. Но вот функции теперь выполняет совсем другие – излучает свет.

Да, как и любой полупроводниковый прибор, этот может выпрямлять ток, но главным его достоинством является способность излучать фотоны при переходе в области разделения двух материалов электронов на специфические энергетические уровни. И если в кристаллическом детекторе этот эффект скорее был побочным, то в светодиодной лампе он является основным рабочим механизмом. Частота должна соответствовать видимой, в противном случае эффект будет незаметен. Но другие диапазоны также часто используют:

  1. Источники света ультрафиолетового спектра широко применяются в соляриях, а также для определения и выявления поддельных купюр.
  2. Инфракрасные лазеры применяются не только в связи и пультах управления, но также и для косметологических и других операций.
Полупроводниковый светодиод

Полупроводниковый светодиод

Следует понять, что такое излучение увидеть нельзя. Лишь дымок, идущий над дефектом кожи в процессе удаления его с поверхности, а зрим лишь розовую подсветку, не более того. Само рабочее излучение, несущее в узком диапазоне спектра потрясающую энергию, незаметно глазу. Любой полупроводниковый светодиод (см. фото) имеет в своём составе следующие составные части, позволяющие однозначно отличить прибор от любого другого:

  1. Прозрачную колбу, чаще всего в виде пули. Обычно она сделана из пластика.
  2. Внутри можно заметить электроды по форме моста над пропастью. Как в кристаллическом детекторе. Светится центральная часть, где стыкуются два материала с разным типом проводимости.
  3. Анод имеет чуть более длинную ножку, куда нужно подать положительный потенциал от источника постоянного тока, например, батарейки. Будьте осторожны в ходе своих тестов, потому что светодиод легко пробить обратным напряжением. В то же время он начинает светиться задолго до достижения номинального значения. Рекомендуется применять батарейки на 3 В.

Внутри между электродами можно разглядеть тонкую нить. Свет появляется в центре, там, где волосок касается катода. Предельно простое устройство позволяет штамповать эти полупроводниковые приборы сотнями, вот почему на Алиэкспресс десяток инфракрасных светодиодов может стоить порядка 50 рублей и даже дешевле. В то же время в отечественных магазинах эти приборы очень дорогие.

Но светодиодные лампы строятся не из одиночных элементов, а их матриц. Это очень яркие миниатюрные площадки, которые дают световой поток в сотни люменов. Пара-тройка таких может лечь в основу светодиодной лампы. Матрица питается от сравнительно низкого напряжения, поэтому внутри цоколя обычно находится драйвер (небольшой импульсный блок питания). Хотя встречаются в продаже и светодиодные матрицы на напряжение 220 В. В этом случае обычно отдельные полупроводниковые элементы набирается последовательно, а всего имеется минимум две ветки, каждая из которых работает на своей полуволне синусоиды питания.

Светодиодное свечение

Светодиодное свечение

Итак, в светодиоде свечение образуется при прохождении постоянного тока. И нельзя прикладывать значительные обратные напряжения, потому что элемент сравнительно легко сгорает.

Цоколь светодиодной лампы

Лампочки служат светильниками в бытовых люстрах, а потому изготавливаются в том числе и под стандартный патрон Е27, а кроме того встречаются:

  1. С цоколем Е14. Диаметр резьбы 14 мм, меньше стандартного. Фактически разница только в размере цоколя.
  2. Двухштырьковый GU3 обычно применяется для питания напряжением 12 В или 220 В.
  3. В цоколе G9 расстояние между штырями составляет 9 мм. Таким лампочки, как правило, работают на напряжении 220 В переменного тока.
Читайте также:  Кавитационный теплогенератор

Это далеко не полный перечень. Сегодня большинство ставит в свой дом светодиодные лампы с цоколем Е27. И это очевидное решение, потому резьба Эдисона на 27 мм являлась стандартом по умолчанию ещё в СССР. В результате под установку не нужно приобретать какие-либо экзотические патроны. Нужно сказать, что светодиодная лампа не всегда вкручивается без усилий. Это связано с тем, что стандарты импортные немного отличаются от отечественных. И несмотря на то, что резьба Эдисона номинально имеет один и тот же диаметр (например, 27 мм), длина нарезки различна.

В связи с этим цоколь светодиодной лампочки не достаёт до контактов патрона. Это на самом деле не очень большая проблема, и если кто-то из читателей столкнётся с этим, то рекомендуется проделать нижеследующие операции:

  • Следует вырубить питание. Можно это сделать через автомат защиты или другим способом.
  • Патрон освободить. Снять резьбовую часть (см. фото).

    Патрон

    Патрон

  • Центральный контакт патрона подогнуть отвёрткой вверх, рожки бокового чуть сдвинуть друг к другу.

После такой операции цоколь обычно достаёт. Проблему удаётся решить в любом случае. И не следует пытаться завинтить светодиодную лампочку с силой. В этом случае тонкий металл цоколя легко рвётся, что делает дальнейшую эксплуатацию проблематичной. Что касается самого патрона, то его контакты проще всего настроить при помощи галогенной (разрядной) энергосберегающей лампочки (см. фото). У таких цоколь легко проворачивается при лишнем усилии. Но злоупотреблять этим не нужно, потому что внутри от контакта на плату драйвера идут два провода, которые можно при излишнем старании оторвать. А когда патрон настроен, то можно без проблем пользоваться светодиодной лампой.

Энергосберегающая лампочка

Энергосберегающая лампочка

Добавим к этому, что контакты часто закисляются, следует тогда потереть их мелкой шкуркой, либо надфилем. При необходимости можно заменить весь патрон или только электрическую его часть.

Резьба Эдисона и колба

Резьба Эдисона описывается международным стандартом IEC 60061-1 и названа так в честь своего создателя, который также считается и изобретателем лампочки накала. Патент получен в 1909 году в рамках бренда Мазда фирмы Дженерал Электрик (не путать с японскими авто). В США бренд просуществовал до 1945 года, а назван так в честь иранского божества зороастризма Ахуры Мазда, имя которого в вольной трактовке на русский может быть переведено, как Мудрость Света. После Второй мировой войны актуальность ламп накала стала падать, но патент обновлялся компаниями несколько раз, и последний истёк лишь в 2000 году.

Разработанная Эдисоном резьба на основе металлической правосторонней спирали быстро вытеснила все другие типы сокетов для ламп накаливания. В обозначении буква Е прямо указывает на своего изобретателя (Edison), а цифра обозначает диаметр нарезки в миллиметрах. Это отличается от обозначения колб, где фигурируют обычно восьмые доли дюйма. Ряд диаметров резьбы светодиодных ламп достаточно длинный, но наиболее часто применяется 3:

  1. Е10.
  2. Е14.
  3. Е27.

Причём первый, в основном для нестандартного напряжения 24 В. При покупке такой экзотики, как впрочем и изделий на 12 В, всегда уточняйте, используется ли постоянный или переменный ток. Это не так очевидно, как может показаться с первого взгляда. Дело в том, что внутри цоколя светодиодной лампы расположен так называемый драйвер, в задачи которого входит преобразование входного напряжения к нужному формату. Понятно, что блок питания на 220 В не всегда сможет корректно работать с 24 В. И наоборот.

С другой стороны в продаже можно найти, как преобразователи с 220 В на переменные 24 В, так и блоки питания постоянного тока. В этом случае отличается род напряжения. В первом случае оно переменное, а втором постоянное. Причём те и другие изделия встречаются под стандартную DIN-рейку распределительного щитка. Таким образом, и внешний вид, и порядок цены могут быть одинаковыми, и можно перепутать. Но вернёмся к цоколям светодиодных ламп.

Помимо указанных выше в природе встречаются так называемые Могулы и Голиафы. Это гигантские цоколи диаметром 39 (120 В, американский вариант) и 40 (230 В, европейская разновидность) мм, а лампы чаще всего используются для уличного освещения. Напомним, что светодиоды позволяют экономить до 10 раз потребление, поэтому экономическую выгоду использования такого оборудования сложно недооценить.

Справедливости ради заметим, что столь массивный цоколь нужен только очень мощным лампам, чтобы рассеивать значительное количество тепла и не плавиться при этом. Наверняка наступит день, когда и в уличных фонарях можно будет применять менее массивное оборудование. И произойдёт это в том числе, благодаря светодиодным лампам. Помимо указанных выше существуют и другие номиналы резьбы Эдисона:

  • 5 мм.
  • 11 и 12 (очень часто применяются для создания рекламных щитов, оформления витрин) мм. Первый размер характерен для Европы, а второй для США.
  • 17 мм часто используется для настольных ламп с рабочим напряжением 120 В.
  • 26 (120 В) и 27 (230 В) мм часто применяются за рубежом в качестве цоколя для ламп бытового и общего назначения.
  • Резьба на 29 мм чаще всего применяются в лампочках специального назначения. Например, ультрафиолетовых дефектоскопах.
Читайте также:  Коллекторный двигатель

Следует отметить, что резьбы Е26 и Е27, а также Е39 и Е40 очень часто взаимозаменяемые. Потому что разница настолько мала, что удаётся вкрутить чужеродную лампу. Нужно быть внимательным, потому что отличается рабочее напряжение. В результате изделие может попросту выйти из строя.

У большинства светодиодных ламп колба традиционная, по форме грушевидная, по большей части матовая. Очень часто производители в связи с этим идут на хитрость. Выпускают лампочки накала с матовой колбой. В результате сложно понять, что прибор мы, собственно, покупаем. И вот здесь на первое место выходит энергоэффективность светодиодных ламп.

Маркировка энергоэффективности лампочек

Маркировка энергоэффективности лампочек

Энергоэффективность светодиодных ламп

Энергоэффективность светодиодных ламп это то, за что эти устройства так популярны во всем мире. Именно по цветной шкале маркировки Евросоюза можно запросто определить, не пытается ли продавец всучить обычную нить накала под матовой колбой. Маркировка описывается правилами № 874/2012 от 12 июля 2012 года в поддержку директивы 2010/30/EU. Каждый читатель может посмотреть этот документ в сети, а мы лишь приведём пару картинок. Из них видно, что уровень эффективности энергопотребления проставляется цветной стрелкой, и для светодиодных моделей это обычно не ниже А.

Таким образом, лампочку накала можно отличить по низким техническим характеристикам. И прежде всего, энергоэффективности, которая у них обычно лежит в районе D. Причём цена в обоих семействах может быть почти одинаковой. Будьте внимательны!

Цветовая температура светодиодных ламп

Светодиодные лампы отличаются тем большим преимуществом, что излучают в очень узком диапазоне спектра. То есть вся энергия преобразуется в видимые глазом фотоны. Это не только экономит энергию, но и приводит к тому, что цоколь почти не греется при работе. В результате становится возможным использование дешёвых люстр, что было бы невозможно с обычными лампочками накала. Тогда как светодиодная может оставаться относительно холодной даже после долгих часов работы.

Но цветовая температура относится совсем к другой области. Она показывает, в какой именно части видимого спектра находится излучение. Тёплые тона ближе к красному и жёлтому, такие уместны в спальне. Тогда как для рабочего кабинета предпочтительнее применять холодные цвета с высокой цветовой температурой от 5000 К и выше. Найти параметр можно в технических характеристиках.