Светодиодная лампа представляет собой электрический свет или свет лампы для использования в осветительных приборах , которые производят свет с помощью светоизлучающих диодов (СИД). Светодиодные лампы имеют срок службы и электрический КПД , который в несколько раз больше , чем лампы накаливания , и значительно более эффективны , чем у большинства люминесцентных ламп , [1] [2] [3] с некоторыми чипами , способными излучать более 300 люмен на ватт (как утверждал Кри и некоторые другие производители светодиодов). Ожидается, что рынок светодиодных ламп вырастет более чем в двенадцать раз в течение следующего десятилетия — с 2 млрд. Долл. США в начале 2014 года до 25 млрд. Долл. США в 2023 году, причем средний ежегодный темп роста (CAGR) составляет 25%. С 2016 года светодиоды используют только около 10% энергии, требуемой лампой накаливания.
Подобно лампам накаливания и в отличие от большинства люминесцентных ламп (например, ламп и компактных люминесцентных ламп или CFL), светодиоды приобретают полную яркость без необходимости прогрева; жизнь флуоресцентного освещения также уменьшается путем частого включения и выключения. Первоначальная стоимость светодиода обычно выше. Деградация светодиодных красителей и упаковочных материалов постепенно уменьшает выход света.
Некоторые светодиодные лампы выполнены как совместимая замена для ламп накаливания или люминесцентных ламп. Светодиодная лампа может показывать мощность люмена , потребляемую мощность в ваттах, цветовую температуру в кельвинах или описание (например, «теплый белый»), диапазон рабочих температур, а иногда и эквивалентную мощность лампы накаливания аналогичной световой мощности.
Большинство светодиодов не излучают свет во всех направлениях, и их направленные характеристики влияют на дизайн ламп, хотя все более распространены всенаправленные лампы, излучающие свет на 360 °. Световой выходиз одного светодиода меньше , чем у ламп накаливания и компактных люминесцентных ламп; в большинстве приложений для формирования лампы используются несколько светодиодов, хотя становятся доступны версии с большой мощностью.
Для светодиодных чипов требуется регулируемая мощность постоянного тока (DC) и соответствующая схема, так какдрайвер светодиода требуется для преобразования переменного тока от источника питания в постоянный постоянный ток постоянного тока, используемый светодиодами. Светодиоды подвергаются неблагоприятному воздействию высокой температуры, поэтому светодиодные лампы обычно включают элементы рассеивания тепла,такие как радиаторы и охлаждающие ребра .
Светодиодные драйверы являются важными компонентами светодиодные лампы led или светильников. Хороший светодиодный драйвер может обеспечить долгий срок службы светодиодной системы и обеспечить дополнительные функции, такие как регулирование яркости и управление. Светодиодные драйверы можно поместить внутри лампы или светильника, который называется встроенным типом, или устанавливаться снаружи, который называется независимым типом. В соответствии с различными приложениями необходимо применять различные типы светодиодных драйверов, например, внешний драйвер для уличного освещения, внутренний точечный драйвер для подсветки и встроенный линейный драйвер для подсветки панели.
Примеры раннего принятия
В 2008 году Sentry Equipment Corporation в Окономолоке , штат Висконсин , США, смогла осветить свой новый интерьер и экстерьер завода почти исключительно светодиодами. Первоначальная стоимость была в три раза выше, чем у традиционной комбинации ламп накаливания и люминесцентных ламп, но дополнительные затраты были восстановлены в течение двух лет за счет экономии электроэнергии, а лампы не должны заменяться в течение 20 лет. В 2009 году Manapakkam, Chennai офис индийской ИТ — компании, Игатский, провел ? 3700000 ( US $ 80 000) , чтобы осветить 57000 квадратных футов (5,300 м 2 ) офисных помещений со светодиодами. Фирма ожидала, что новое освещение заплатит за себя в течение 5 лет.
В 2009 году исключительно большая рождественская елка, стоящая перед собором Турку в Финляндии, была подвешена 710 светодиодами, каждая из которых использовала 2 ватта. Было подсчитано, что эти светодиодные лампы заплатили за себя в течение трех с половиной лет, хотя свет длится всего 48 дней в году.
В 2009 году в Авейро , Португалия , была открыта новая автомагистраль (A29) , в которую входит первая европейская общественная светодиодная осветительная магистраль.
К 2010 году стали широко распространяться массовые установки светодиодного освещения для коммерческих и общественных целей. Светодиодные лампы были использованы для ряда демонстрационных проектов для наружного освещения и светодиодных уличных фонарей . Штаты Департамент энергетики Соединенного сделал несколько доступными отчетов о результатах многих пилотных проектов для муниципального наружного освещения, и многий дополнительный Светофор и муниципальные открытые проекты освещения вскоре последовали.
Обзор технологий
Для освещения общего назначения требуется белый свет. Первые светодиоды излучаемый свет в очень узком диапазоне длин волн, из цветовых характеристик энергии запрещенной зоны из полупроводникового материала ,используемого для изготовления светодиодов. Светодиоды, излучающие белый свет, производятся с использованием двух основных методов: либо смешивания света от нескольких светодиодов разных цветов, либо с использованием люминофора для преобразования некоторых из света в другие цвета.
RGB или трихроматические белые светодиоды используют несколько светодиодных чипов, излучающих красную, зеленую и синюю длины волн. Эти три цвета объединяются для производства белого света. Индекс цветопередачи(CRI) плох, обычно 25 — 65, из-за узкого диапазона испускаемых длин волн. Более высокие значения CRI могут быть получены с использованием более трех светодиодных цветов для покрытия большего диапазона длин волн.
Второй базовый метод использует светодиоды в сочетании с люминофором для получения дополнительных цветовс одного светодиода. Часть света от светодиода поглощается молекулами люминофора, заставляя ихфлуоресцировать , излучая свет другого цвета через сдвиг Стокса . Наиболее распространенным методом является объединение синего светодиода с желтым люминофором, создающего узкий диапазон синих длин волн и широкую полосу «желтых» длин волн, фактически покрывающих спектр от зеленого до красного. Значение CRI может составлять от менее 70 до более 90, хотя широкий диапазон коммерческих светодиодов этого типа имеет индекс цветопередачи около 82. После последовательного повышения эффективности, которое достигло 150 лм / Вт на производстве по состоянию на 2017 год этот тип превзошел производительность трихроматических светодиодов.
Люминофоры, используемые в светодиодах белого света, могут давать цветовые температуры в диапазоне 2200 К (соответствующие лампы накаливания) до 7000 К или более. Настраиваемые системы освещения используют банки цветных светодиодов, которые можно индивидуально контролировать, используя либо отдельные банки каждого цвета, либо многочиповые светодиоды с комбинированными и контролируемыми цветами на уровне чипа.