Главная / Полезная информация / Статьи / Обычный светодиод - с чем его едят?

Обычный светодиод - с чем его едят?

Если разбить слово "светодиод" на составляющие, то мы получим "свето" и "диод". То есть это обычный диод, который еще и светится. Стандартная конструкция светодиода - кристалл, тонкая пластинка, которая светится. К нему идут тоненькие проволочки контактов. 

 диод

Рассмотрим конструкцию светодиода в 5 мм пластиковом корпусе. При внимательном рассмотрении мы обнаруживаем две важных вещи - линзу и рефлектор. В рефлектор помещается кристалл светодиода. Этот рефлектор и задает первоначальный угол рассеивания. Затем свет проходит через корпус из эпоксидной смолы. Доходит до линзы - и тут начинает рассеиваться по сторонам на угол, зависящий от конструкции линзы. На практике - от 5 до 160 градусов. 

Нам важны два параметра - рабочее напряжение светодиода и ток. Рабочее напряжение светодиода называют еще "падением напряжения". В сущности, этот термин обозначает, что после светодиода напряжение в цепи будет меньше на размер этого самого падения. То есть если мы подадим питание на светодиод, у которого падение напряжения 3 вольта, то он эти три вольта сьест, и включенному после него в эту же цепь прибору достанется на 3 вольта меньше. Но самое главное, что нужно усвоить - светодиоду важен ток, а не напряжение. Напряжения он возьмет столько, сколько ему нужно, а вот тока - сколько дадите. То есть если ваш источник питания может выдать 10 ампер - светодиод будет брать ток, пока не сгорит. Логика тут простая - подключенный светодиод потребляет ток и начинает греться. Чем сильнее он греется - тем больше тока через него может пройти - он же от нагрева расширяется. Вместе с током растет падение напряжения на диоде. И так пока не сгорит совсем - ток-то никто не ограничил.   

Если источник питания имеет выходное напряжение, равное рабочему напряжению светодиода - ток ограничивать необязательно. То есть если у вас есть, например, белый светодиод и аккумулятор на 3,6 вольт от сотового телефона - можете прямо к этому аккумулятору и подключить - ничего светодиоду не будет. Он и рад бы побольше тока хапнуть - а напряжения не хватает.

Люмен

Для оценки силы света мощных светодиодов существуют люмены - это общее количество света, которое может дать светодиод при подключении с заданными значениями тока и напряжения.  Средняя светоотдача электрической лампочки на 100 Вт - 10-15 люмен на ватт. То есть 100 ватт лампы накаливания дадут нам, скажем, 1200 люмен. Значит, чтобы заменить лампу 100 вт светодиодами, нужно 12 шт. по 100 люмен. Вот так вот все просто? Нет, к сожалению. Мы подходим к такому термину, как ЛЮКС.

Люкс

Люкс - это соотношение количества люмен и освещаемой площади. 1 люкс - это 1 люмен на квадратный метр.

люмен и люкс

Допустим, у нас есть квадратная поверхность площадью один метр. Вся она равномерно освещена лампочкой, расположенной на некотором расстоянии отвесно сверху . Для этой лампочки производитель заявил освещенность 100 люкс. Берем прибор, называемый люксметр и померяем в любой точке нашего квадрата, мы должны получить 100 люкс. Если это так - производитель нас не обманул.  Это касается источника света, который во все стороны светит одинаково (ламбертиановский источник ). Но светодиод наибольшую силу света имеет на оси, перпендикулярной плоскости кристалла. Иными словами, подвесив светодиод на потолок и измерив люксметром, мы увидим, что чем дальше от оси, тем меньше показания прибора.  Все вы наверняка сталкивались с точечными лампами накаливания - это так называемые "зеркалки". Задняя часть колбы у этих ламп  покрыта зеркальным составом, и светят они только вниз.  Вот вам и аналог.   

Сколько светодиодов нужно, чтобы заменить 100 Вт лампу накаливания            

 А теперь я попробую ответить на самый наболевший вопрос - сколько светодиодов нужно, чтобы заменить 100 Вт лампу накаливания. 100 Вт лампа накаливания производит, в среднем, 1200-1300 люмен. Таким образом, если мы хотим получить ее эквивалент, мы подбираем светодиодную лампу, которая выдает столько же люмен, то есть смотрим на коробочку, в которую лампа упакована. Если текст на английском - это выглядит как, например, 1200 Lm. Просто, правда? Но здесь есть интересный момент. Лампа накаливания дает нам мягкий желтый оттенок свечения - для большинства из нас он является наиболее комфортным. И если мы хотим, чтобы светодиодная лампа давала такой же оттенок, нам придется усвоить еще несколько терминов.

Один из главных - цветовая температура. Не буду вдаваться в физические аспекты этого термина, скажу проще. Все серьезные производители указывают на коробке цветовую температуру. У лампы накаливания температура около 3000К.  Значит, подбирая подходящую лампу, внимательно посмотрите значение температуры, указанное на коробке. Чем выше температура цвета - тем белее лампа. Для приблизительной замены лампы накаливания подойдет цветность в диапазоне 2700-4000К.            

цветовая температура

Еще одно важное значение - индекс цветопередачи (коэффициент цветопередачи, CRI) — параметр, характеризующий уровень соответствия естественного цвета тела видимому (кажущемуся) цвету этого тела при освещении его данным источником света. Проще говоря, характеристика цветопередачи светильника описывает, насколько натурально выглядят окружающие нас предметы в свете этого светильника. Его указывают редко, но для большинства светодиодов это значение  равно 75-90.

Следующий очень важный момент - диаграмма рассеивания. Лампа накаливания светит "вкруговую", тогда как 90% ламп на базе светодиодов имеют определенную диаграмму направленности. Это и хорошо и плохо. Хорошо, так как не будет ненужных потерь светового потока, и плохо тем, что светить такие лампы будут только в определенном направлении. Поэтому сказать, сколько же светодиодов понадобится для замены лампочки накаливания 100 вт сложно, да и ни к чему. Нам же нужен световой поток, аналогичный данной лампочке! Для упрощения ответа можно сказать, что для получения аналогичного потока света будет нужна светодиодная лампочка мощностью не менее 10 вт. Все это достаточно условно: лампочки серьезных производителей используют качественные диоды с хорошей светоотдачей, теплоотвод также  будет сделан на должном уровне. Они свою работу, безусловно, выполнят, выдадут нужный световой поток и прослужат долго. А вот дешевенькие безымянные диоды вряд ли справятся с такой задачей, да и тепло, которому просто некуда будет деваться, снизит срок службы таких ламп до минимума.

Световой поток Что бы еще хотелось сказать по поводу характеристик. Недобросовестные производители и продавцы зачастую хитрят. Говоря про световой поток, они называют световой поток, замеренный непосредственно на источнике излучения, то есть, на светодиодах. При этом «забывают» упомянуть потери на КПД драйвера, при прохождении через оптические элементы (коллиматоры, линзы), при преобразовании на светорассеивателях, отражающих поверхностях и деталях корпуса. Поэтому так важно знать световой поток изделия, а не светодиодов, входящих в него. Так, если световая отдача светодиода – 100 люмен/ватт, КПД драйвера – 80%, а потери на светорассеивателе – 10%, то светоотдача светильника будет составлять 72 люмен/ватт, а никак не 100.  

(при написании статьи использовались материалы с сайта www.led22.ru и статьи уважаемого мной человека и профессионала Юрия Рубана)