Из чего состоит светодиодная лампа

Строение светодиодной лампы

Все мы знаем, что светодиодные лампы на сегодняшний день являются самым экономичным источником света. Интересовались ли вы, что их делает такими, какие они есть? Почему их называют экологически безопасными и самыми долговечными лампами? Давайте «заглянем» внутрь этого устройства, чтобы наконец разобраться, стоит ли эта лампа такого внимания.

LED-лампа состоит из четырех основных частей:

1. Колба с рассеивателем. В отличие от колб ламп накаливания и люминесцентных ламп, она не бьется, поскольку сделана из пластика, а не стекла. Поэтому, при падении вам не придется собирать обломки по всему полу. Также, она не нагревается. Удобно, не так ли? Колба бывает двух видов: матовая и прозрачная. При выборе светодиодной лампы, стоит отдать предпочтение устройству с матовой колбой. Она предназначена для равномерного рассеивания света по всей площади помещения.

2. Плата со светодиодами. 90% тепла, излучаемого светодиодами, приходится на плату. Поэтому, важно, чтобы она была с алюминиевой подложкой. На сторону, которая расположена возле радиатора, наносится термопаста, которая предотвращает его нагрев.

В светодиодных лампах могут использоваться три типа светодиодов:

DIP светодиоды. Крепятся на плату с помощью сквозных отверстий на плате. Имеют довольно низкую светоотдачу.

SMD светодиоды. Они отличаются, в первую очередь, способом монтажа на плату. SMD светодиоды напаяны непосредственно на поверхность платы. Такие диоды отличаются высокой светоотдачей, по сравнению с DIP светодиодами. На сегодняшний день наиболее распространенным видом являются SMD светодиоды.

COB светодиоды. Кристаллы напаиваются на плату и покрываются общим слоем люминофора. Это позволяет производить лампы малых размеров, и обеспечивает отвод тепла.

3. Драйвер — это один из основных элементов светодиодных ламп. Благодаря ему, ток передается в источник питания. Драйвер влияет на качество, количество света, а также на ресурс работы лампы. Драйвер предотвращает пульсации, а значит светодиодные лампы не мерцают. Благодаря ему наши глаза не устают от искусственного освещения. Также, благодаря этому устройству, лампы могут так долго светить даже при перепадах напряжения. Драйвер стабилизирует ток и предотвращает преждевременное перегорание лампы.

4. Корпус лампы с цоколем. Основная задача корпуса лампы — вместить все внутренние элементы и организовать качественный отвод тепла. В ранних моделях LED-ламп использовались очень сложные конструкции корпуса (балласта). Они были выполнены из массивного алюминия в виде радиаторов. Это позволяло очень эффективно отводить тепло, которое излучается элементами драйвера и светодиодами, но при этом очень их удорожало. Впоследствии производители нашли компромиссное решение: сочетание тонкостенного алюминиевого стакана с термопластиком. Эта пара вполне справляется с задачей теплоотвода при относительной дешевизне конструкции, что сделало светодиодную лампу доступной по цене. Все элементы драйвера располагаются внутри стакана, который с одного конца закрыт цоколем, а с другой — алюминиевой пластиной, на которой расположены светодиоды. Иногда на этой же пластине располагают элементы драйвера. Чаще всего используют три решения, позволяющие эффективно отводить тепло от пластины со светодиодами на стакан: термоклей; сочетание винтов и термоклея, что обеспечивает плотный контакт; использование пластины с «юбочкой», которая запрессовывается в стакан. Это обеспечивает лампам хороший отвод тепла, что положительно влияет на срок службы устройства. Цоколь — это часть лампы, с помощью которой устройство прикрепляется к патрону люстры. Как и в других источниках освещения, цоколь в светодиодных лампах имеет разнообразие видов: от Е14 и Е27, которые чаще всего используют в быту, до MR, которые применяются для точечного освещения.

Прекрасным примером светодиодных источников освещения являются светодиодные лампы Vestum. Их цена в полной мере оправдана качеством. Эти лампы станут лучшим приобретением для дома, квартиры, офиса, гаража, дачи или любого другого помещения. Ведь они экономичны, безопасны, экологичны и долговечны.

Как устроена и работает светодиодная лампа

Познакомимся с устройством и принципом работы светодиодных лампочек, а также расскажем об их достоинствах и недостатках.

Устройство любой современной лампы на светодиодах таково:

• цоколь. Стандартный элемент любой лампы, предназначен для вкручивания в патрон светильника;
• пускатель-балласт (драйвер), заключенный в пластиковый корпус с вентиляционными отверстиями. Преобразует переменный ток в постоянный, содержит более мощные конденсаторы, чем в схеме балласта люминесцентных ламп. Причина следующая — тепло, вырабатываемое диодами в светодиодных лампах, направлено не наружу, а внутрь ее корпуса, поэтому и требуются вентиляционные отверстия в корпусе балласта. Срок службы любой светодиодной лампы связан с количеством вентиляционных отверстий в корпусе и надежностью конденсаторов, а также от стабилитронов, выравнивающих напряжение в случае его перепадов;
• алюминиевый радиатор. Его выступающие ребра расположены вдоль и по спирали, что улучшает отвод тепла;
• плата, на которой установлены светодиоды. Выполнена из алюминия, на сторону, обращенную к радиатору, нанесена термопаста, отводящая тепло — 90% излучения тепла от светодиодов приходится на алюминиевую плату, в которой они установлены;
• светодиоды, числом от 5-ти, обеспечивающие общую мощность лампы. От качества светодиодов зависит световой поток, генерируемый ими;
• рассеиватель света, закрепленный на внутреннем кольце из алюминия. Производится из матового пластика, служит для равномерного рассеивания светового пучка от светодиодов. Практически не греется.

Основными элементами светодиодной лампы являются светодиоды — полупроводниковые приборы, преобразующие электрический ток в световое излучение. Любой светодиод состоит из не проводящей ток подложки, на которую уложен полупроводниковый кристалл — оба этих элемента заключены в корпус с выводами контактов с одной и линзой из пластика с другой стороны. Свободное пространство между линзой и кристаллом заполнено бесцветным силиконом, конструкция светодиода закреплена на алюминиевом основании, отводящем тепло и придающем светодиоду большую жесткость.

Почему же светодиод светится?

Секрет свечения заключается в рекомбинации электронов между двумя контактами полупроводника с разной проводимостью. Кристалл полупроводника в местах вывода контактов проходит легирование акцепторной примесью, содержащей недостаточное число электронов, с одной стороны и донорской, где электроны имеются в изобилии, с другой. При подаче питания происходит рекомбинация электронов и возникающая при этом избыточная энергия превращается в видимый свет. На первый взгляд создается впечатление, что чем выше сила тока — тем более интенсивно будет свечение светодиода. Все верно, интенсивность световой энергии будет выше, но при этом из-за сопротивления в полупроводнике резко возрастет нагрев диода, что вызовет оплавление контактов или сгорание полупроводника.

Плюсы и минусы энергосберегающих светодиодных ламп:

Существующие на сегодня светодиодные лампы обладают как преимуществами, так и недостатками — их разработка до полноценного источника света в наших домах еще не завершена.

Положительные характеристики:

• наименьшее, по сравнению с любыми другими типами бытовых ламп, потребление электроэнергии — в 8-10 раз меньшее, чем у ламп с нитью накаливания;
• высокая световая отдача, порядка 120 люменов на каждый затраченный ватт энергии. Для сравнения светоотдача «ламп Ильича» составляет от 10 до 24 лм на каждый ватт, у люминесцентных ламп — от 60 до 100 лм на ватт;
• наивысший, по сравнению с любыми другими лампами освещения, срок службы порядка 50 000 часов, при условии качественного построения самой светодиодной лампы и применении в ее изготовлении высококачественных материалов;
• получение различных характеристик спектра без использования светофильтров, т.е. по аналогии с лампами накаливания;
• прочность и безопасность для пользователей. Светодиодная лампа при случайном падении не разобьется и не будет повреждена, т.е. осколков стекла, характерных для подобной ситуации с любой другой осветительной лампой, не будет. Ее элементы не содержат сколько-нибудь опасных компонентов химического происхождения, присутствующих, к примеру, в люминесцентных лампах;
• не зависит от количества включений и отключений, в случае других ламп количество включений-отключений серьезно влияет на продолжительность службы;
• безопасна в работе — не требуется ток высокого напряжения, наибольшая температура светодиода и ограждающей арматуры не превысит 60 °С.

Отрицательные характеристики:

• высокая цена. Стоимость светодиодных ламп на сегодня превышает стоимость люминесцентных ламп аналогичной мощности в 8-10 раз. Снижение розничной цены без потери качества — главная задача производителей светодиодных ламп;
• потребность в отводящем тепло радиаторе. Размеры светодиодов слишком малы и не достаточны для самостоятельного отвода тепла, выделяемого им при работе — чем мощнее светодиодная лампа, тем большего размера и площади радиатор ей необходим. Соответственно, внушительный размер алюминиевого радиатора влияет на себестоимость лампы, к тому же мощную светодиодную лампу будет трудно или невозможно установить в обычные светильники — она в них не поместится;
• в отсутствии конденсатора, выравнивающего световой поток светодиодов, наблюдается заметная пульсация света;
• при построении лампы на дешевых светодиодах ее светоотдача понижается до максимальных 100 лм/Вт и становится равной люминесцентным лампам, т.е. утрачивается важное преимущество светодиодной лампы;
• световой спектр, генерируемый светодиодами, монохромен и существенно отличается от естественного солнечного освещения. Для смягчения монохромного светового излучения требуется люминофоры специального состава;
• генерируемый световой поток узко направлен и требует установки нескольких разнонаправленных ламп или рассеивателя света, однако применение последнего существенно снижает интенсивность освещения.

все статьи

• Асбестоцементные трубы, муфты
• Вентиляция

Устройство светодиодной лампы

Светодиоды в основе лампы представляют собой особые полупроводниковые приборы, которые созданы специально для получения света при прохождении через них электрического тока.
Устройство светодиодной лампы

Главная причина их развития это высокая эффективность и энергоэффективность — выше световая отдача, меньше энергозатраты. Принципиально светодиоды в 10 раз превосходят лампы накаливания по световой отдаче.

Так как лампы потребляют 2-8 вольт — необходимо преобразовать и стабилизировать входящий ток 220 вольт

Обычный срок службы качественной светодиодной лампы, заявляемый производителем — 50000 — 100000 часов.

Как законченное изделие, светодиодная лампа всегда включает в себя минимум четыре составные части: светорассеиватель, сборку со светодиодами на плате, драйвер — преобразователь и цоколь. Цоколь здесь как у обычной лампы, под стандартный патрон E27 или Е14.

Cоставляющие светодиодной лампы

1. Светорассеиватель — обычно это пластиковая колба, форма лампы, так как не нужна герметичность, максимальная температура нагревания не более 100 градусов — можно сделать практически любую форму
2. Чипы — светорассеивающие элементы, светодиодные элементы.
3. Плата для отвода тепла от чипа к радиатору — обеспечивает ровный отвод тепла к радиатору
4. Радиатор — сплав алюминия — используют различные марки, можно просто сравнить взвесив в руках 2 лампы — у более долговечных, как показывает практика, вес больше — это связанно с тем что используется больше ребер.
5. Драйвер — гальванически развязанного широтно-импульсного модулятора стабилизатора тока — обеспечивает стабильную работу при перепадах напряжения
6. Пластиковый(полимерный) карман- основание -защищает от пробивания электрическим током
7. Цоколь — такой же как и у лампы накаливания патрон

Стабилизация по току и напряжению для светодиодов всегда достигается применением специализированной микросхемы драйвера с плавным пуском. В этом случае светодиоды прослужат долго и надежно, так как их рабочий режим всегда будет находиться в безопасных рамках.

В настоящее время большое значение придается экономичной и долговечной работе осветительных приборов. Поэтому на первый план выходят светильники, создающие яркое освещение с выделением минимального количества тепла и небольшим энергопотреблением. Они обладают низкой чувствительностью к перепадам тока и напряжения, могут выдерживать большое количество включений и выключений.

Устройство светодиодной лампы: как работает самый энергоэффективный источник света

Устройство светодиодной лампы нехитрое: в ней всего 6 важных деталей. Вместе эти комплектующие становятся долговечным, энергоэффективным и безопасным источником света. Чтобы рассказать, как работает светодиодная лампа, нужно показать, что спрятано у нее внутри. Об этом вы узнаете из этой статьи.

Цоколь

• Е – резьбовой или винтовой;
• G – штырьковой.

Кроме них есть и другие типы, но они используются в определенных сферах. Например, штифтовый цоколь можно увидеть в лампах поездов и кораблей, он позволяет быстро заменить устройство при движении.

Самые популярные виды цоколей – Е (винтовой) и G (штырьковой)

Винтовой тип часто называют цоколем Эдисона. Буква Е означает форму и говорит о том, что соединение с патроном резьбовое. Число после указывает на диаметр цоколя. Так, лампа Е27 имеет винтовое соединение и диаметр 27 мм.

Цоколь G – штырьковой, он не вкручивается, а вставляется. Если в обозначении есть еще одна буква, то она указывает на особенность конструкции. Например. GU – это штырьковой цоколь с утолщением на конце контактов. Число после буквы показывает расстояние между контактами в миллиметрах.

Корпус

Устройство светодиодного светильника включает пластиковый корпус, как правило, белого цвета, который вставляется в цоколь. Он нужен для защиты главных элементов лед-лампы – радиатора и драйвера. Стоит выбирать устройства, корпус которых сделан из качественного, крепкого пластика, чтобы он не треснул при небольшом механическом воздействии.

Корпус защищает лампу от внешних воздействий

Металлический радиатор

Радиатор из металла скрывается за пластиковым корпусом. Как правило, его изготавливают из алюминия – прочного материала с отличными показателями теплопроводности. Это качество наиболее важно, так как радиатор необходим для отведения тепла. Также встречаются радиаторы из керамики, пластика и композитного материала.

Радиатор отводит тепло от светодиодов, которые нагреваются во время работы лампы

Без этой детали лед-лампа бы сильно перегревалась, но радиатор создает оптимальные условия для функционирования устройства и позволяем им прослужить тысячи часов.

Читайте также

Нагревается ли светодиодная лампа?

Чтобы понять, насколько важен радиатор, рассмотрим принцип работы светодиодной лампы. Светодиоды излучают свет только видимого спектра, без инфракрасного диапазона. Им не нужно нагреваться, чтобы осветить пространство, как лампе накаливания. Но на плате, где они установлены, а также в драйвере и на самих диодах в процессе работы аккумулируется тепло.

Это тепло не может отводиться вместе со световым потоком, как в устаревших видах ламп. А если этого не происходит – лампочка перегревается, высокая температура может привести к тому, что детали внутри нее расплавятся. Поэтому Led-лампе необходим теплопроводящий элемент. Им и выступает радиатор – он рассеивает и отводит тепло от светодиодов и драйвера.

Драйвер

Драйвер расположен в корпусе светодиодной лампы. Это небольшая плата, на которой установлены электронные составляющие. Конструкция, преобразуя переменный ток в постоянный, обеспечивает светодиоды электроэнергией.

Драйвер преобразует переменный ток в постоянный и обеспечивает светодиоды энергией для работы

Существует три типа драйверов для светодиодных ламп, в зависимости от установленных компонентов:

1. Linear. Самая простая и дешевая конструкция. Преобразовывает ток, но не защищает от перепадов напряжения. С таким драйвером устройства служат короткое время.
2. Linear IC. Улучшенный драйвер с простой IC микросхемой. Этот тип уже способен защитить лампу от перепада напряжения, но лишь в узком диапазоне. К тому же, он не может противостоять перепаду силы тока.
3. IC. Самый сложный и дорогой тип драйвера. На плате собрано много компонентов, контролирующих напряжение, силу тока, устраняют помехи и снижают выходящее напряжения до такого уровня, который требуется для стабильной работы диодов. С таким драйвером лампа служит наиболее длительный срок, их мы используем при производстве продукции AlexLed.

Несмотря на то, что лампы будет работать с любым из этих типов драйвера, лучше на нем не экономить.

Самый лучший тип драйвера – IC. Он защищает светодиоды от перепадов напряжения, тем самым удлиняя срок службы лампы

Качественная деталь состоит из:

• диодного моста, преобразовывающего напряжение из переменного в постоянное;
• входного конденсатора, сглаживающего колебание тока;
• выходного резистора, ограничивающего тока в момент включения лампочки – благодаря ему выключатель не искрит;
• еще одного выходного резистора, задача которого обеспечивать разряд выходного конденсатора при выключении лампы и регулировать нагрузку, если часть диодов выйдет из строя;
• выходного конденсатора, устраняющего колебания тока и помехи, неизбежно появляющиеся при преобразовании тока.

Зная, как устроена светодиодная лампочка и насколько важен каждый ее компонент, становится понятно, почему лед лампа не может стоить едва дороже лампы накаливания.

Подложка со светодиодами

Подложка – это плата, на которой установлены светодиоды. Она необходима не только для монтажа диодов, но и для их охлаждения. Кристалл светодиода припаивают к небольшому основанию, которое, чаще всего, изготавливают из меди или высоко теплопроводной керамики. В свою очередь, эту площадку припаивают к внешнему теплоотводу – плате, с алюминиевой или медной подложкой. Эта конструкция соединяется с радиатором, и так тепло отводится от светодиода, продлевая срок его жизни.

На подложку устанавливаются светодиоды. Вместе с радиатором она отводит избыток тепла от работающих светодиодов

Колба

Внутри колбы вы найдете светодиоды. Эта деталь защищает подложку с диодами от пыли и механического воздействия, а также рассеивает световой поток, который излучают светодиоды.

Колба для светодиодной лампы изготавливается из прочного пластика, в отличие от ламп накаливания. Это делает устройства более прочными, они не пострадают от падения с небольшой высоты или в процессе транспортировки.

Пластиковая колба защищает светодиоды от пыли и влаги, а также служит рассеивателем светового потока

Как видите, светодиодная лампа – это сложное устройство с высокотехнологичной начинкой. На заводе AlexLed мы придерживаемся правила не экономить на деталях в ущерб качеству, а потому вся наша продукция служит долго и исправно работает весь срок эксплуатации.