Приведите примеры приборов и устройств в которых электрическая энергия превращается в световую

Световая энергия, определение, типы, факты

Световая энергия — единственная видимая форма энергии

Свет — это форма энергии, которую может обнаружить наше зрение. Он сделан из электромагнитного излучения и движется по прямой траектории. В повседневной жизни мы используем слово «свет» не менее 10 раз в день! Вы когда-нибудь задумывались об энергии, которую мы получаем от света? Свет повсюду вокруг нас.

Полезные статьи:

Для наших целей мы будем использовать свет для обозначения всех частот излучения, известных как электромагнитный спектр или EMS. Он всегда находится в движении и не может быть сохранен, поэтому это кинетический тип энергии.

Вы можете сказать, что свет — это, по сути, «чистая» энергия, поскольку теоретически он не имеет массы. Свет — это одновременно волна и частица. Чем выше частота, тем больше энергии содержится в световом или электромагнитном излучении. Чем выше частота, тем больше энергии каждая частица, называемая фотоном.

Определение световой энергии

Световая энергия — это электромагнитное излучение. С овременная теория объясняет излучение света с помощью уровней энергии электронов. Электроны с высоких энергетических уровней могут перескакивать на электроны с более низким энергетическим уровнем и испускать световую энергию.

Свет можно определить как форму энергии, содержащую подобные частицам фотоны с волнообразными свойствами. Это может повлиять на физиологию организма. Например, фотосинтез, зрение.

Световая энергия — это форма энергии, видимая человеческим глазом на определенной длине волны около 400-700 нанометров. Его называют видимым светом электромагнитного спектра.

Свет представляет собой лучистую энергию и представляет собой электромагнитное излучение, которое распространяется по прямой линии и может быть замечено невооруженным глазом на определенной длине волны.

Из чего состоит свет?

• Свет состоит из энергии. Свет имеет два типа природы. Он может действовать как частица, а также как волна.
• Он в основном состоит из частиц, которые называются фотонами. Они несут фиксированное количество энергии, но не имеют массы. Следовательно, энергия фотона зависит от длины волны. Фотоны с большей длиной волны обладают меньшей энергией.
• Теория волн показывает, что свет — это электромагнитная волна, содержащая рентгеновские лучи, УФ-лучи, инфракрасные лучи, гамма-лучи и т. д.

Простой вопрос «что такое световая энергия» открывает перед вами поток других вопросов, пытающихся сузить контекст, в котором вы задаете вопрос. В фотометрии световая энергия — это воспринимаемая энергия света. Его также можно определить как электромагнитное излучение видимого света. Поскольку свет сам по себе является энергией, уместно другое определение: свет — это естественный способ передачи энергии в пространстве.

Скорость света около 300 000 км / с. Чтобы представить это в перспективе, когда вы смотрите на закат, на самом деле прошло 10 минут с тех пор, как этот свет покинул Солнце. Энергия света измеряется двумя основными наборами единиц: радиометрия измеряет мощность света на всех длинах волн, а фотометрия измеряет свет с длиной волны, взвешенной по стандартизированной модели восприятия яркости человека. Фотометрия полезна при измерении света, предназначенного для использования человеком.

Единицы фотометрии отличаются от большинства единиц, поскольку они учитывают реакцию человеческого глаза на свет. Исходя из этого, два источника света, которые производят видимый свет одинаковой интенсивности, не обязательно выглядят одинаково яркими. Свет оказывает физическое давление на объекты на своем пути. Это объясняется частицей света, в котором фотоны ударяются и передают свой импульс.

Световое давление равно мощности светового луча, деленной на скорость света. Для повседневных предметов влияние светового давления незначительно. Например, вы можете поднять монету с помощью лазерных указателей, но для этого потребуется 1 миллиард штук. Легкое давление может заставить астероиды вращаться быстрее, воздействуя на них, как ветер, толкающий ветряную мельницу. Вот почему некоторые ученые исследуют солнечные паруса, чтобы двигать межзвездные полеты.

Типы световой энергии

Световую энергию можно разделить на несколько видов.

Видимый свет

Невооруженным глазом можно увидеть только видимый свет. Это разновидность электромагнитной энергии. Основным источником видимого света является солнце, его также могут излучать фонари, фонарики, лампочки и т. д.

Инфракрасный свет

Это также тип электромагнитной энергии, излучающей тепло. Он используется для включения телевизора с помощью пульта дистанционного управления, поскольку инфракрасные волны передаются от пульта дистанционного управления к телевизору.

Рентгеновские лучи и ультрафиолетовый свет

Это короткие световые волны, которые врачи используют для фотографирования внутри нашего тела, чтобы обнаружить переломы костей. Даже стоматологи используют рентгеновские лучи, чтобы проверить глубину кариеса.

Ключевые свойства света

Интенсивность

Это скорость, с которой световая энергия излучается источником. Мощность часто выражается в ваттах. Интенсивность также можно определить как яркость, измеренную со скоростью, с которой излучается свет на единицу поверхности или энергии в единицу времени на единицу площади.

Частота

Определяется как количество гребней, которые проходят через определенную точку за секунду.

Длина волны

Определяется как расстояние между двумя последовательными гребнями или впадинами. Световые волны проходят через вакуум с той же скоростью. Длина волны и частота слабо связаны наоборот, потому что чем выше частота, тем короче длина волны.

Поляризация

Это процесс, в котором неполяризованный свет преобразуется в поляризованный свет. В общем, световые волны колеблются более чем в одной плоскости и поэтому называются неполяризованным светом.

Фаза

Это особая точка периода времени во время циклического сигнала. Интенсивность света увеличивается, когда волны находятся в фазе.

Единицы световой энергии

Свет можно измерить в нескольких единицах.

1. Длина волны света λ измеряется как в Ангстремах, так и в нанометрах.
2. Частота света измеряется в герцах.
3. Световая энергия измеряется в электрон-вольтах (эВ).

Факты о световой энергии

Наша вселенная и наш мир залиты светом. Эта статья об энергии света помогает студентам изучить природу света, движение света, естественные и искусственные источники света, а также особенности поведения и свойства света. Здесь объясняются более интересные и важные факты о световой энергии.

• Световая энергия всегда движется и поэтому не может быть сохранена.
• Скорость света обычно округляется до 186 000 миль в секунду. Точнее, это 299 792 458 м / с (метры в секунду — это 186 287,49 миль в секунду). Свету требуется 8 минут 17 секунд, чтобы пройти от поверхности Солнца до Земли.
• Каждую секунду в Землю ударяет около 100 молний, она убивает более 1000 человек в год.
• Красный, зеленый и синий — основные цвета света. Смешивая их различными способами получаются все остальные цвета, включая белый.
• Свет — это форма энергии, которую может обнаружить наше зрение. Он сделан из электромагнитного излучения и движется по прямой траектории. С остоит из крошечных фотонов, содержащих много энергии.
• Искривление света при переходе от одного прозрачного вещества к другому, как от воздуха к воде, называется преломлением.
• Когда солнечный свет перехватывается каплей воды в атмосфере, часть света преломляется в каплю, отражается от внутренней поверхности капли, а затем преломляется из нее. Первое преломление разделяет солнечный свет на составляющие его цвета, а второе преломление увеличивает разделение. В результате получилась радуга.

• Во время фотосинтеза растения используют световую энергию для создания химической энергии. В последние годы искусственные источники света активно применяются для выращивания сельскохозяйственных культур.
• Ультрафиолетовые лучи часто используются судебными экспертами, чтобы увидеть детали, которые не видны невооруженным глазом. Специальный состав наносится на улики. Хотя люди не могут видеть ультрафиолетовый свет, некоторые насекомые могут его видеть.
• Интенсивность фотонов зависит от количества содержащейся в них энергии.
• Причина, по которой мы видим разные цвета света, заключается в том, что каждый цвет имеет разную длину волны. Красный свет имеет самую длинную длину волны, а фиолетовый свет имеет самую короткую длину волны.
• Лампочка была изобретена в 1879 году Томасом Альвой Эдисоном.
• Когда вы включаете лампочку, только 10 процентов потребляемой электроэнергии превращается в свет, остальные 90 процентов расходуются в виде тепла. Лампы с низким энергопотреблением служат в среднем в 12 раз дольше, чем традиционные люминесцентные лампы.
• Сильный слой пыли может блокировать до половины света. Следите за чистотой Ваших световых приборов!

Важные факты из жизни

Может показаться, что световая энергия от лампочки распространяется наружу только на определенное расстояние, а затем останавливается. Но на самом деле световая энергия распространяется на бесконечное расстояние, и расстояние, на которое она распространяется, не зависит от яркости лампы. Наши глаза могут видеть свет только определенной яркости, поэтому считается, что он остановился, когда его яркость уменьшилась.

Каждый раз, когда световая энергия проходит через вещество, даже через воздух, она меняет направление. Это может быть сильное изменение направления (через линзы или воду) или небольшое изменение направления.

Отражения могут быть более заметными на блестящих поверхностях, но световая энергия отражается от многих поверхностей, как от блестящих, так и от других. Отражаемые цвета зависят от цвета поверхности.

Когда световая энергия проходит через призму, цвета, составляющие белый свет, разделяются и становятся видимыми человеческому глазу. Студенты могут поверить в то, что призма добавляет цвета свету.

Роговица в передней части глаза служит для фокусировки света, попадающего в глаз. Далее он фокусируется через хрусталик глаза, чтобы сформировать изображение на сетчатке.

Зрачок глаза — это не черный объект или пятно на поверхности глаза. Это отверстие в центре радужки. Это помогает контролировать количество света, попадающего в глаз.

Возможно, мы знакомы с семью цветами радуги (красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый). На самом деле радуга состоит из миллионов цветов. Мы классифицируем их на семь основных групп цветов, которые могут видеть наши глаза.

Источник энергии белого света, такой как лампа накаливания или люминесцентная лампа, излучает свет, состоящий из всех цветов. Он кажется белым только потому, что цвета смешаны. Когда добавляются фильтры, свет приобретает другой цвет, но фильтры не добавляют цвет свету. Фактически, как и другие фильтрующие материалы, цветные фильтры пропускают свет только определенных цветов, а другие они поглощают или отражают.

Примеры световой энергии

Солнечный свет — лучший пример световой энергии. Это естественный источник, который влияет на эмоции и жизнедеятельность человека.

Например, CAP — сезонное аффективное расстройство.

В тот момент, когда вы слышите свет, то падает солнечный свет! Это то, что заставляет вас просыпаться рано утром, давая ощущение тепла и света. Он нагревает землю и заставляет живые существа поддерживать жизнь. Он уравновешивает экосистему, и без него мир рухнул бы!

Световая энергия может быть преобразована в химическую энергию, когда растения поглощают световую энергию, они превращают ее в химическую энергию для собственного питания.

Другой пример из реальной жизни — солнце, оно дает растениям световую энергию, которая затем преобразуется в химическую энергию.

Световая энергия также может быть преобразована в тепловую, когда, например, солнце нагревает вашу черную рубашку или кирпичную стену снаружи.

В нашей повседневной жизни мы видим множество примеров, несущих световую энергию, таких как вспышка, огонь, электрическая лампочка, керосиновая лампа, звезды и другие светящиеся тела. Каждый из них действует как источник света.

Даже горящая свеча является примером световой энергии.

Светодиод: устройство, принцип работы, преимущества

Светодиод: устройство, принцип работы, преимущества

Интерес к светодиодам растет быстрее, чем территория их применения в светотехнике. Производители и потребители, продавцы и покупатели — все как будто замерли на старте, боясь отстать от других. И только дизайнеры уже вовсю пользуются уникальными возможностями светодиодов. Давно прошло то время, когда светодиоды были интересны одним лишь ученым. Теперь светодиодная тема у всех на слуху. Говорят, за ними будущее.

Светодиоды излучают не только уникальный по своим характеристикам свет, но и завидный оптимизм по поводу своего места на рынке светотехники. Особенно активно экспансия LED разворачивается в области интерьерного оформления и светодизайна.

Настоящая публикация не случайно построена в форме вопросов и ответов (FAQ, frequently asked questions — часто задаваемые вопросы). Именно так заинтересованный человек подходит к новому для него объекту, с тем чтобы «пощупать» его с разных сторон и уж потом решить: нужен — не нужен. А мне задавать правильные вопросы и находить на них верные ответы помогал профессор МГУ Александр Эммануилович Юнович, один из ведущих российских специалистов по светодиодам.

1. Что такое светодиод?

Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. Кстати, по-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.

2. Из чего состоит светодиод?

Из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Современные светодиоды мало похожи на первые корпусные светодиоды, применявшиеся для индикации.

Рис. 1. Конструкция светодиода Luxeon фирмы Lumileds lighting.

3. Как работает светодиод?

Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода. Значит, прежде всего нужен p-n-переход, то есть контакт двух полупроводников с разными типами проводимости. Для этого приконтактные слои полупроводникового кристалла легируют разными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую — донорскими.

Но не всякий p-n-переход излучает свет. Почему? Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной области светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой, для чего полупроводниковый кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу.

Реально, чтобы соблюсти оба условия, одного р-п-перехода в кристалле оказывается недостаточно, и приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры, за изучение которых российский физик академик Жорес Алферов получил Нобелевскую премию 2000 года.

4. Означает ли это, что чем больший ток проходит через светодиод, тем он светит ярче?

Разумеется, да. Ведь чем больше ток, тем больше электронов и дырок поступают в зону рекомбинации в единицу времени. Но ток нельзя увеличивать до бесконечности. Из-за внутреннего сопротивления полупроводника и p-n-перехода диод перегреется и выйдет из строя.

5. Чем хорош светодиод?

В светодиоде, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и, теоретически, это можно сделать почти без потерь. Действительно, светодиод (при должном теплоотводе) мало нагревается, что делает его незаменимым для некоторых приложений. Далее, светодиод излучает в узкой части спектра, его цвет чист, что особенно ценят дизайнеры, а УФ- и ИК-излучения, как правило, отсутствуют. Светодиод механически прочен и исключительно надежен, его срок службы достигает 100 тысяч часов, что в 100 раз больше, чем у лампочки накаливания, и в 10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Наконец, светодиод — низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.

6. Чем плох светодиод?

Только одним — ценой. Пока что цена одного люмена, излученного светодиодом, в 100 раз выше, чем галогенной лампой. Но специалисты утверждают, что в ближайшие 2-3 года этот показатель будет снижен в 10 раз.

7. Когда светодиоды начали применяться для освещения?

Первоначально светодиоды применялись исключительно для индикации. Чтобы сделать их пригодными для освещения, необходимо было прежде всего научиться изготавливать белые светодиоды, а также увеличить их яркость, а точнее светоотдачу, то есть отношение светового потока к потребляемой энергии.

В 60-х и 70-х годах были созданы светодиоды на основе фосфида и арсенида галлия, излучающие в желто-зеленой, желтой и красной областях спектра. Их применяли в световых индикаторах, табло, приборных панелях автомобилей и самолетов, рекламных экранах, различных системах визуализации информации. По светоотдаче светодиоды обогнали обычные лампы накаливания. По долговечности, надежности, безопасности они тоже их превзошли. Одно было плохо — не существовало светодиодов синего, сине-зеленого и белого цвета.

К концу 80-х годов в СССР выпускалось более 100 млн светодиодов в год, а мировое производство составляло несколько десятков миллиардов.

8. От чего зависит цвет светодиода?

Исключительно от ширины запрещенной зоны, в которой рекомбинируют электроны и дырки, то есть от материала полупроводника, и от легирующих примесей. Чем «синее» светодиод, тем выше энергия квантов, а значит, тем больше должна быть ширина запрещенной зоны.

9. Какие трудности пришлось преодолеть ученым, чтобы изготовить голубой светодиод?

Голубые светодиоды можно сделать на основе полупроводников с большой шириной запрещенной зоны — карбида кремния, соединений элементов II и IV группы или нитридов элементов III группы. (Помните таблицу Менделеева?)

У светодиодов на основе SiC оказался слишком мал КПД и низок квантовый выход излучения (то есть число излученных квантов на одну рекомбинировавшую пару). У светодиодов на основе твердых растворов селенида цинка ZnSe квантовый выход был выше, но они перегревались из-за большого сопротивления и служили недолго. Оставалась надежда на нитриды.

Нитрид галлия GaN плавится при 2000 °С, при этом равновесное давление паров азота составляет 40 атмосфер; ясно, что растить такие кристаллы непросто. Аналогичные соединения — нитрилы алюминия и индия — тоже полупроводники. Их соединения образуют тройные твердые растворы с шириной запрещенной зоны, зависящей от состава, который можно подобрать так, чтобы генерировать свет нужной длины волны, в том числе и синий. Но. проблему не удавалось решить до конца 80-х годов.

Первым, еще в 70-х, голубой светодиод на основе пленок нитрида галлия на сапфировой подложке удалось получить профессору Жаку Панкову (Якову Исаевичу Панчечникову) из фирмы IBM (США). Квантовый выход был достаточен для практических применений, однако руководство сказало: «Ну, это ж на сапфире — дорого и не так уж ярко, к тому же p-n-переход нехорош. » — и работы Панкова не поддержали.

Между тем группа Сапарина и Чукичева из МГУ обнаружила, что под действием электронного пучка GaN с примесью цинка становится ярким люминофором, и даже запатентовала устройство оптической памяти. Но тогда загадочное явление объяснить не удалось.

Это сделали японцы — профессор И. Акасаки и доктор X. Амано из университета Нагоя. Обработав пленку GaN с примесью магния электронным пучком со сканированием, они получили ярко люминесцирующий слой р-типа с высокой концентрацией дырок. Однако разработчики светодиодов не обратили должного внимания на их публикации.

Лишь в 1989 году доктор Ш. Накамура из фирмы Nichia Chemical, исследуя пленки нитридов элементов III группы, сумел воспользоваться результатами профессора Акасаки. Он так подобрал легирование (Мд, Zn) и термообработку, заменив ею электронное сканирование, что смог получить эффективно инжектирующие слои р-типа в GaN-гетероструктурах. Вот как был получен голубой светодиод.

Фирма Nichia запатентовала ключевые этапы технологии и к концу 1997 года выпускала уже 10-20 млн голубых и зеленых светодиодов в месяц, а в январе 1998 года приступила к выпуску белых светодиодов.

10. Что такое квантовый выход светодиода?

Квантовый выход — это число излученных квантов света на одну рекомбинировавшую электроннодырочную пару. Различают внутренний и внешний квантовый выход. Внутренний — в самом p-n-переходе, внешний — для прибора в целом (ведь свет может теряться «по дороге» — поглощаться, рассеиваться). Внутренний квантовый выход для хороших кристаллов с хорошим теплоотводом достигает почти 100%, рекорд внешнего квантового выхода для красных светодиодов составляет 55%, а для синих — 35%.

Внешний квантовый выход — одна из основных характеристик эффективности светодиода.

11. Как получить белый свет с использованием светодиодов?

Существует три способа получения белого света от светодиодов. Первый — смешивание цветов по технологии RGB. На одной матрице плотно размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды, излучение которых смешивается при помощи оптической системы, например линзы. В результате получается белый свет. Второй способ заключается в том, что на поверхность светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне (есть и такие), наносится три люминофора, излучающих, соответственно, голубой, зеленый и красный свет. Это похоже на то, как светит люминесцентная лампа. И, наконец, в третьем способе желто-зеленый или зеленый плюс красный люминофор наносятся на голубой светодиод, так что два или три излучения смешиваются, образуя белый или близкий к белому свет.

12. Какой из трех способов лучше?

У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. Технология RGB в принципе позволяет не только получить белый цвет, но и перемещаться по цветовой диаграмме при изменении тока через разные светодиоды. Этим процессом можно управлять вручную или посредством программы, можно также получать различные цветовые температуры. Поэтому RGB-матрицы широко используются в светодинамических системах. Кроме того, большое количество светодиодов в матрице обеспечивает высокий суммарный световой поток и большую осевую силу света. Но световое пятно из-за аберраций оптической системы имеет неодинаковый цвет в центре и по краям, а главное, из-за неравномерного отвода тепла с краев матрицы и из ее середины светодиоды нагреваются по-разному, и, соответственно, по-разному изменяется их цвет в процессе старения — суммарные цветовая температура и цвет «плывут» за время эксплуатации. Это неприятное явление достаточно сложно и дорого скомпенсировать.

Белые светодиоды с люминофорами существенно дешевле, чем светодиодные RGB-матрицы (в пересчете на единицу светового потока), и позволяют получить хороший белый цвет. И для них в принципе не проблема попасть в точку с координатами (0.33, 0.33) на цветовой диаграмме МКО. Недостатки же таковы: во-первых, у них меньше, чем у RGB-матриц, светоотдача из-за преобразования света в слое люминофора; во-вторых, достаточно трудно точно проконтролировать равномерность нанесения люминофора в технологическом процессе и, следовательно, цветовую температуру; и наконец в-третьих — люминофор тоже стареет, причем быстрее, чем сам светодиод. Промышленность выпускает как светодиоды с люминофором, так и RGB-матрицы — у них разные области применения.

13. Каковы электрические и оптические характеристики светодиодов?

Светодиод — низковольтный прибор. Обычный светодиод, применяемый для индикации, потребляет от 2 до 4 В постоянного напряжения при токе до 50 мА. Светодиод, который используется для освещения, потребляет такое же напряжение, но ток выше — от нескольких сотен мА до 1А в проекте. В светодиодном модуле отдельные светодиоды могут быть включены последовательно, и суммарное напряжение оказывается более высоким (обычно 12 или 24 В).

При подключении светодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напряжение пробоя указывается изготовителем и обычно составляет более 5В для одного светодиода. Яркость светодиода характеризуется световым потоком и осевой силой света, а также диаграммой направленности. Существующие светодиоды разных конструкций излучают в телесном угле от 4 до 140 градусов. Цвет, как обычно, определяется координатами цветности и цветовой температурой, а также длиной волны излучения.

Для сравнения эффективности светодиодов между собой и с другими источниками света используется светоотдача: величина светового потока на один ватт электрической мощности. Также интересной маркетинговой характеристикой оказывается цена одного люмена.

14. Как реагирует светодиод на повышение температуры?

Говоря о температуре светодиода, необходимо различать температуру на поверхности кристалла и в области p-n-перехода. От первой зависит срок службы, от второй — световой выход. В целом с повышением температуры p-n-перехода яркость светодиода падает, потому что уменьшается внутренний квантовый выход из-за влияния колебаний кристаллической решетки. Поэтому так важен хороший теплоотвод.

Падение яркости с повышением температуры не одинаково у светодиодов разных цветов. Оно больше у AlGalnP- и AeGaAs-светодиодов, то есть у красных и желтых, и меньше у InGaN, то есть у зеленых, синих и белых.

15. Почему нужно стабилизировать ток через светодиод?

Как видно из рисунка 2, в рабочих режимах ток экспоненциально зависит от напряжения и незначительные изменения напряжения приводят к большим изменениям тока. Поскольку световой выход прямо пропорционален току, то и яркость светодиода оказывается нестабильной. Поэтому ток необходимо стабилизировать. Кроме того, если ток превысит допустимый предел, то перегрев светодиода может привести к его ускоренному старению.

Рис. 2. Зависимость силы тока от напряжения питания светодиода.

16. Для чего светодиоду требуется конвертор?

Конвертор (в англоязычной терминологии driver) для светодиода — то же, что балласт для лампы. Он стабилизирует ток, протекающий через светодиод.

17. Можно ли регулировать яркость светодиода?

Яркость светодиодов очень хорошо поддается регулированию, но не за счет снижения напряжения питания — этого-то как раз делать нельзя, — а так называемым методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), для чего необходим специальный управляющий блок (реально он может быть совмещен с блоком питания и конвертором, а также с контроллером управления цветом RGB-матрицы). Метод ШИМ заключается в том, что на светодиод подается не постоянный, а импульсно-модулированный ток, причем частота сигнала должна составлять сотни или тысячи герц, а ширина импульсов и пауз между ними может изменяться. Средняя яркость светодиода становится управляемой, в то же время светодиод не гаснет. Небольшое изменение цветовой температуры светодиода при диммировании несравнимо с аналогичным смещением для ламп накаливания.

18. Чем определяется срок службы светодиода?

Считается, что светодиоды исключительно долговечны. Но это не совсем так. Чем больший ток пропускается через светодиод в процессе его службы, тем выше его температура и тем быстрее наступает старение. Поэтому срок службы у мощных светодиодов короче, чем у маломощных сигнальных, и составляет в настоящее время 20-50 тысяч часов. Старение выражается в первую очередь в уменьшении яркости. Когда яркость снижается на 30% или наполовину, светодиод надо менять.

19. «Портится» ли цвет светодиода с течением времени?

Старение светодиода связано не только со снижением его яркости, но и с изменением цвета. В настоящее время нет стандартов, которые позволили бы выразить количественно изменение цвета светодиодов в процессе старения и сравнить с другими источниками.

20. Не вреден ли светодиод для человеческого глаза?

Спектр излучения светодиода близок к монохроматическому, в чем его кардинальное отличие от спектра солнца или лампы накаливания. Хорошо это или плохо — доподлинно не известно, потому что, насколько я знаю, серьезных исследований в этой области нигде не проводилось. Какие-либо данные о вредном воздействии светодиодов на человеческий глаз отсутствуют.

Есть надежда, что вскоре влияние светодиодов на зрение будет изучено досконально. Проблемой заинтересовался академик Михаил Аркадьевич Островский — крупный специалист в области цветного зрения. Тема, за решение которой он взялся, называется так: «Психофизическое восприятие светодиодного освещения системой зрения человека».

21. Когда и как сверхъяркие светодиоды появились в России?

Об этом лучше всех расскажет профессор Юнович.

Люминесценцию карбида кремния впервые наблюдал Олег Владимирович Лосев в Нижегородской радиотехнической лаборатории в 1923 г. и показал, что она возникает вблизи p-n-перехода. Первая научная статья о кристаллах нитрида галлия была опубликована профессором МГУ Г.С. Ждановым в 30-х гг. Люминесценцию в гетероструктурах на основе арсенида галлия впервые исследовали в лаборатории Ж.И. Алферова в 60-х гг. и показали, что можно создать структуры с внутренним квантовым выходом близким к 100%. Разработки структур и светодиодов на основе нитрида галлия велись в ленинградских Политехническом и Электротехническом институтах, в Калуге, в Зеленограде в 70-х гг., но они тогда не привели к созданию эффективных голубых светодиодов.

В 1995 году я прочел первые статьи Накамуры и понял, что «голубая проблема» в принципе решена. Тогда же я получил грант соросовского фонда. В декабре на эти деньги я смог поехать на конференцию в США, и там профессор Жак Панков познакомил меня с Ш. Накамурой. Я забросил наживку: мол, хочу приобщить студентов Московского университета к передовым достижениям в области голубых светодиодов и рассказать им о столь замечательном изобретении. Рыбка клюнула, и в феврале я получил от д-ра Ш. Накамуры из Японии бандеролью 10 светодиодов от фиолетового до зеленого. Все потом оказалось просто — фирма Nichia Chemical начинала выпуск светодиодов на рынок и была заинтересована в научной рекламе. В лаборатории МГУ мы их досконально исследовали, сняли все характеристики и получили новые научные результаты. Д-р Ш. Накамура дал любезное согласие на совместную публикацию наших первых статей.

Одновременно специалисты из группы Бориса Ферапонтовича Тринчука в Зеленограде продемонстрировали образцы зеленых светодиодов начальникам из ГАИ и получили положительный отзыв. Все дело в том, что эта группа сделала опытный образец светодиодного светофора, но у них не было хороших зеленых светодиодов. Светофоры с новыми сверхъяркими зелеными светодиодами намного превосходили светофоры с лампами, и московское правительство сделало заказ на 1000 светодиодных светофоров к 850-летию Москвы. Такое везение!

Как раз тогда у нас гостила киргизская скрипачка Райкан Карагулова — выпускница Московской консерватории, ученица моей жены, которая работала в Японии первым концертмейстером симфонического оркестра в Осаке. Выяснилось, что место ее работы находится неподалеку от фирмы Nichia Chemical! Б.Ф. Тринчук дал ей тысячу долларов и попросил купить на них и прислать на мой адрес 200 зеленых светодиодов. Из них были изготовлены первые светофоры из той юбилейной тысячи. Москва стала первым в мире городом с массовым применением светодиодных светофоров.

Наши ученые и инженеры в НИИ «Сапфир» пытались повторить достижение японцев и изготовить структуры на основе нитридов для голубых и зеленых светодиодов на старой эпитаксиальной установке, которую пришлось модернизировать, чтобы достичь более высоких температур и давлений. Но инициатива заглохла из-за отсутствия денег и интереса руководства.

22. Какие на сегодняшний день существуют технологии изготовления светодиодов и светодиодных модулей?

Что касается выращивания кристаллов, то основная технология — металлоорганическая эпитаксия. Для этого процесса необходимы особо чистые газы. В современных установках предусмотрены автоматизация и контроль состава газов, их раздельные потоки, точная регулировка температуры газов и подложек. Толщины выращиваемых слоев измеряются и контролируются в пределах от десятков ангстрем до нескольких микрон. Разные слои необходимо легировать примесями, донорами или акцепторами, чтобы создать p-n-переход с большой концентрацией электронов в n-области и дырок — в р-области.

Рис. 3. Схематическое представления светодиода.

За один процесс, который длится несколько часов, можно вырастить структуры на 6-12 подложках диаметром 50-75 мм. Очень важно обеспечить и проконтролировать однородность структур на поверхности подложек. Стоимость установок для эпитаксиального роста полупроводниковых нитридов, разработанных в Европе (фирмы Aixtron и Thomas Swan) и США (Emcore), достигает 1,5-2 млн долларов. Опыт разных фирм показал, что научиться получать на такой установке конкурентоспособные структуры с необходимыми параметрами можно за время от одного года до трех лет. Это технология, требующая высокой культуры.

Важным этапом технологии является планарная обработка пленок: их травление, создание контактов к n- и р-слоям, покрытие металлическими пленками для контактных выводов. Пленку, выращенную на одной подложке, можно разрезать на несколько тысяч чипов размерами от 0,24 x 0,24 до 1 x 1 мм2/.

Следующим шагом является создание светодиодов из этих чипов. Необходимо смонтировать кристалл в корпусе, сделать контактные выводы, изготовить оптические покрытия, просветляющие поверхность для вывода излучения или отражающие его. Если это белый светодиод, то нужно равномерно нанести люминофор. Надо обеспечить теплоотвод от кристалла и корпуса, сделать пластиковый купол, фокусирующий излучение в нужный телесный угол. Около половины стоимости светодиода определяется этими этапами высокой технологии.

Необходимость повышения мощности для увеличения светового потока привела к тому, что традиционная форма корпусного светодиода перестала удовлетворять производителей из-за недостаточного теплоотвода. Надо было максимально приблизить чип к теплопроводящей поверхности. В связи с этим на смену традиционной технологии и несколько более совершенной SMD-технологии (surface montage details — поверхностный монтаж деталей) приходит наиболее передовая технология СОВ (chip on board). Светодиод, изготовленный по технологии СОВ, схематически изображен на рисунке.

Светодиоды, выполненные по SMD- и СОВ-технологии, монтируются (приклеиваются) непосредственно на общую подложку, которая может исполнять роль радиатора — в этом случае она делается из металла. Так создаются светодиодные модули, которые могут иметь линейную, прямоугольную или круглую форму, быть жесткими или гибкими, короче, призваны удовлетворить любую прихоть дизайнера. Появляются и светодиодные лампы с таким же цоколем, как у низковольтных галогенных, призванные им на замену. А для мощных светильников и прожекторов изготавливаются светодиодные сборки на круглом массивном радиаторе.

Раньше в светодиодных сборках было очень много светодиодов. Сейчас, по мере увеличения мощности, светодиодов становится меньше, зато оптическая система, направляющая световой поток в нужный телесный угол, играет все большую роль.

23. Кто в мире сегодня производит светодиоды?

Чтобы делать качественные светодиоды в нужном количестве, понадобилось слияние двух отраслей — электронной и светотехнической. Все западные гиганты, производящие светодиоды для светотехники по полному циклу, начиная с производства чипов и заканчивая различными светодиодными модулями и сборками, а также светильниками на их основе, идут по этому пути. General Electric заключила союз с производителем полупроводниковых приборов Emcore, создав компанию GEL Core. Philips Lighting совместно с Agilent, дочерней компанией Hewlett-Packard, создали предприятие LumiLeds. Osram объединяет усилия с полупроводниковыми предприятиями своей материнской компании Siemens. Как заметил Макаранд Чипалкатти, менеджер по маркетингу из подразделения Opto Semiconductors компании Osram Sylvania, специализирующемуся на устройствах LED, производители светотехники сами уничтожают свой бизнес. Но если сегодня не «наступить на горло собственной песне», то завтра придут другие и сделают это куда более жестко.

Впрочем, существуют компании, специализирующиеся только на производстве чипов. Это предприятия радиоэлектронной промышленности, и они не занимаются светотехникой. К их числу относится Nichia Corporation.

24. Каковы основные производители светодиодных модулей и сборок и представленные ими модельные ряды?

Чипы и отдельные светодиоды производят компании Nichia Corporation, Сгее, LumiLeds Lighting, Opto Technology, Osram Opto Semiconductors, GEL Core. Массовое производство структур и чипов для светодиодов ведут тайваньские фирмы Lite-On, Taiwan Oasis и др.

В России светодиоды производят компании Корвет Лайт, Светлана Оптоэлектроника, Оптэл, Оптоника. По конструкции и технологическому исполнению наши светодиоды не уступают зарубежным, специалисты перечисленных компаний имеют соответствующие патенты. В Москве и Санкт-Петербурге есть возможность выращивать собственные чипы — например, эпитаксиальная установка имеется в Санкт-Петербургском физтехе, — но для промышленного производства необходимо крупное финансирование, и пока наши компании используют зарубежные чипы.

25. Где сегодня целесообразно применять светодиоды?

Светодиоды находят применение практически во всех областях светотехники, за исключением освещения производственных площадей, да и там могут использоваться в аварийном освещении. Светодиоды оказываются незаменимы в дизайнерском освещении благодаря их чистому цвету, а также в светодинамических системах. Выгодно же их применять там, где дорого обходится частое обслуживание, где необходимо жестко экономить электроэнергию, и где высоки требования по электробезопасности.

26. Возможности и применение

Изобретение первых светодиодов — полупроводниковых диодов в эпоксидной оболочке, выделяющих монохроматический свет при подключении к электротоку — относится к 1960-м годам. Однако до 1980-х низкая яркость, отсутствие светодиодов синего и белого цветов, а также высокие затраты на их производство ограничивали их массовое применение в качестве источников света. Поэтому светодиоды в основном использовали в наружных электронных табло, ими оборудовали системы регулирования дорожного движения, применяли в оптоволоконных системах передачи данных и медицинском оборудовании.

Появление сверх ярких, а также синих (в середине 1990-х годов) и белых диодов (в начале XXI века) и постоянное снижение их рыночной стоимости привлекли внимание многих производителей к данным источникам света. Светодиоды стали использовать в качестве индикаторов режимов работы электронных устройств, в подсветке жидкокристаллических экранов различных приборов, в том числе — мобильных телефонов и пр. Впоследствии применение светодиодов основных цветов (красного, синего и зеленого) позволило получать цвета вывесок фактически любых оттенков, а также конструировать из них дисплеи с выводом полноцветной графики и анимации.

Светодиоды, за счет их малой потребности в электроэнергии, — оптимальный выбор декоративного освещения в местах, где существуют проблемы с энергетикой.

Срок службы светодиодов, превышающий в 6-8 раз долговечность люминесцентных ламп, относительная простота в работе с ними на этапе сборки изделий, отсутствие необходимости в регулярном обслуживании и их антивандальные качества делают эти источники света конкурентоспособными с более традиционными газоразрядными, люминесцентными лампами и лампами накаливания. Одним из немногих и существенных аспектов, за счет которого неон удерживает свои позиции в сегменте подсветки вывесок, является пока еще более высокая стоимость светодиодов.

27. Преимущества

Экономично.

Одним из достоинств светодиодов является их долговечность. Данные источники света обладают ресурсом использования 100 000 часов, а ведь это 10-12 лет непрерывной работы. Для сравнения — максимальный срок работы неоновых и люминесцентных ламп составляет 10 тыс. часов.

За это же время в световом модуле, использующем люминесцентные лампы, их нужно будет сменить 8-10 раз, а лампы накаливания придется заново «вкручивать» от 30 до 40 раз. Использование светодиодных модулей позволяет снизить затраты на электроэнергию до 87%!

Удобно.

Светодиодный модуль — многокомпонентная структура с неприхотливой схемой подключения. В цепочке, скажем, из полусотни светодиодов один-два неисправных не только не выводят рекламный фрагмент из строя, но даже не влияют на суммарное световое излучение. Гигантский ресурс работы светодиодов практически решает проблемы, связанные с необходимостью их замены. Кроме того, светоизлучающие диоды способны надежно функционировать в самом широком диапазоне рабочих температур.

Надежно.

Есть надежность совершенно особого рода — та, от которой порою зависят человеческие жизни. Применение светодиодов в устройствах отображения информации (дорожные знаки, светофоры, информационные табло и т.д.) ведет к значительному увеличению расстояния их восприятия человеческим глазом. Неслучайно во многих крупных городах развитых стран уже нет обычных светофоров, а светодиодные схемы используются в воздушных и надводных навигационных системах.

Другим аспектом, благодаря которому светодиодам некоторыми заказчиками отдается предпочтение, являются их прочность и антивандальные качества. В отличие от стеклянных трубок данные источники света изготовлены из пластика. За счет этого их нелегко вывести из строя посредством механических повреждений. Характерное напряжение, необходимое для работы одного светодиода, — 3-4 вольта. Поэтому в условиях, когда требуется соблюдение повышенных мер безопасности или нет возможности использовать высокие напряжения, светодиоды являются оптимальным выбором. Рабочее напряжение светодиодных модулей, как упоминалось ранее, составляет 10-12 В. Очевидно, что при низком напряжении не требуется применять провода большого сечения с сильной изоляцией. Это также облегчает подключение светодиодов к электросети. У газоразрядных трубок, в отличие от светодиодов, есть порог срабатывания: чтобы источник света загорелся, в начале необходимо подать на разряд необходимое напряжение. Светодиоды же начинают излучать свет сразу при подключении к электросети, и их яркость легко регулировать наращиванием или снижением напряжения практически сразу после включения. Одним из важных преимуществ светодиодов является устойчивость к воздействию низких температур. Известно, что на морозе внутри газоразрядных источников света происходит вымерзание ртути, и это приводит к снижению яркости свечения. При отрицательных температурах также возникают проблемы с включением неона. Светодиоды лишены этих минусов.

Красиво.

Если бы LED-технологии не изобрели светотехники, их бы создали дизайнеры. Светодиоды, в отличие от ламп с неоном, имеют практически неограниченные возможности для «игры» со спектрами, цепочки которых можно выстроить таким образом, чтобы световые акценты точно работали на образ. Плавные, почти незаметные для глаза световые переходы от пика к пику в плане выразительности, конечно, уступают живописи, но оставляют далеко позади другие источники света. Изощренная цветодинамика, характерная для светодиодных модулей, способна удовлетворить требования самого требовательного дизайнера. Интересно, что игра со спектрами имеет и экологическое значение. Ведь кривые чувствительности, скажем, растений и человеческого глаза не совпадают: те спектры, которые комфортны для нашего глаза, часто дискомфортны для растений, и наоборот. Зональное использование различных светодиодных «цепочек» в тех интерьерах, где одновременно пребывают и растения, и человек, снимают эту проблему.

Представительно.

Светодиодные модули необычайно компактны. Различные сувениры, миниатюрные стенды и компактные табло, украшенные светодиодной символикой компании, смотрятся на удивление выразительно и необычно. Доля рынка светотехнических изделий, занимаемая светодиодами, составляет ничтожную долю. В развитых странах, особенно в крупных городах и столицах, она медленно, но верно возрастает. Своеобразным символом этой нежной и неизбежной революции стало гигантское 500-метровое полотно из светодиодов, непрерывно протянувшееся над главной улицей Лас-Вегаса.

Источники света

Искусственные источники света — технические устройства различной конструкции, преобразовывающие энергию в световое излучение. В источниках света используется в основном электроэнергия, но так же иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света (например, триболюминесценция, радиолюминесценция, биолюминесценция и др.).

Источники света, наиболее часто применяемые для искусственного освещения, делят на три группы — газоразрядные лампы, лампы накаливания и светодиоды. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити. В газоразрядных лампах излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явлений люминесценции, которое невидимое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый свет.

В системах производственного освещения предпочтение отдается газоразрядным лампам. Использование ламп накаливания допускается в случае невозможности или экономической нецелесообразности применения газоразрядных.

Основные характеристики источников света:

· номинальное напряжение питающей сети U, B;

· электрическая мощность W, Вт;

· световой поток Ф, лм;

· световая отдача (отношение светового потока лампы к ее мощности) лм/Вт;

· срок службы t, ч;

· Цветовая температура Tc, К.

Лампы накаливания

Лампа накаливания — источник света, в котором преобразование электрической энергии в световую происходит в результате накаливания электрическим током тугоплавкого проводника (вольфрамовой нити). Эти приборы предназначаются для бытового, местного и специального освещения. Последние, как правило, отличаются внешним видом — цветом и формой колбы. Коэффициент полезного действия (КПД) ламп накаливания составляет около 5-10%, такая доля потребляемой электроэнергии преобразуется в видимый свет, а основная ее часть превращается в тепло. Любые лампы накаливания состоят из одинаковых основных элементов. Но их размеры, форма и размещение могут сильно отличаться, поэтому различные конструкции не похожи друг на друга и имеют разные характеристики.

Существуют лампы, колбы которых наполнены криптоном или аргоном. Криптоновые обычно имеют форму «грибка». Они меньше по размеру, но обеспечивают больший (примерно на 10%) световой поток по сравнению с аргоновыми. Лампы с шаровой колбой предназначены для светильников, служащих декоративными элементами; с колбой в форме трубки — для подсветки зеркал в стенных шкафах, ванных комнатах и т. д. Лампы накаливания имеют световую отдачу от 7 до 17 лм/Вт и срок службы около 1000 часов. Они относятся к источникам света с теплой тональностью, поэтому создают погрешности при передаче сине-голубых, желтых и красных тонов. В интерьере, где требования к цветопередаче достаточно высоки, лучше использовать другие типы ламп. Также не рекомендуется применять лампы накаливания для освещения больших площадей и для создания освещенности, превышающей уровень 1000 Лк, так как при этом выделяется много тепла и помещение «перегревается».

Несмотря на эти ограничения, такие приборы все еще остаются классическим и излюбленным источникам света.

Галогенные лампы накаливания

Лампы накаливания со временем теряют яркость, и происходит это по простой причине: испаряющийся с нити накаливания вольфрам осаждается в виде темного налета на внутренних стенках колбы. Современные галогенные лампы не имеют этого недостатка благодаря добавлению в газ-наполнитель галогенных элементов (йода или брома).

Лампы бывают двух форм: трубчатые — c длинной спиралью, расположенной по оси кварцевой трубки, и капсульные — с компактным телом накала.

Цоколи малогабаритных бытовых галогенных ламп могут быть резьбовыми (тип Е), которые подходят к обычным патронам, и штифтовые (тип G), которые требуют патронов другого типа.

Световая отдача галогенных ламп составляет 14-30 лм/Вт. Они относятся к источникам с теплой тональностью, но спектр их излучения ближе к спектру белого света, чем у ламп накаливания. Благодаря этому прекрасно «передаются» цвета мебели и интерьера в теплой и нейтральной гамме, а также цвет лица человека.

Галогенные лампы применяются повсюду. Лампы, имеющие цилиндрическую или свечеобразную колбу и рассчитанные на сетевое напряжение 220В, можно использовать вместо обычных ламп накаливания. Зеркальные лампы, рассчитанные на низкое напряжение, практически незаменимы при акцентированном освещении картин, а также жилых помещений.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы (ЛЛ) — разрядные лампы низкого давления — представляют собой цилиндрическую трубку с электродами, в которую закачаны пары ртути. Эти лампы значительно меньше расходуют электроэнергию, чем лампы накаливания или даже галогенные лампы, а служат намного дольше (срок службы до 20 000 часов). Благодаря экономичности и долговечности эти лампы стали самыми распространенными источниками света. В странах с мягким климатом люминесцентные лампы широко применяются в наружном освещении городов. В холодных районах их распространению мешает падение светового потока при низких температурах. Принцип их действия основан на свечении люминофора, нанесенного на стенки колбы. Электрическое поле между электродами лампы заставляет пары ртути выделять невидимое ультрафиолетовое излучение, а люминофор преобразует это излучение в видимый свет. Подбирая сорт люминофора, можно изменять цветовую окраску испускаемого света.

Разрядные лампы высокого давления

Принцип действия разрядных ламп высокого давления — свечение наполнителя в разрядной трубке под действием дуговых электрических разрядов.

Два основных разряда высокого давления, применяемых в лампах — ртутный и натриевый. Оба дают достаточно узкополосное излучение: ртутный — в голубой области спектра, натрий — в желтой, поэтому цветопередача ртутных (Ra=40-60) и особенно натриевых ламп (Ra=20-40) оставляет желать лучшего. Добавление внутрь разрядной трубки ртутной лампы галогенидов различных металлов позволило создать новый класс источников света — металлогалогенные лампы (МГЛ) , отличающиеся очень широким спектром излучения и прекрасными параметрами: высокая световая отдача (до 100 Лм/Вт), хорошая и отличная цветопередача Ra=80-98, широкий диапазон цветовых температур от 3000 К до 20000К, средний срок службы около 15 000 часов. МГЛ успешно применяются в архитектурном, ландшафтном, техническом и спортивном освещении. Еще более широко применяются натриевые лампы . На сегодняшний день это один самых экономичных источников света благодаря высокой светоотдаче (до 150 Лм/Вт), большому сроку службы и демократичной цене. Огромное количество натриевых ламп используется для освещения автомобильных дорог. В Москве натриевые лампы часто из экономии используются для освещения пешеходных пространств, что не всегда уместно из-за проблем с цветопередачей.

Светодиоды

Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток в световое излучение. Специально выращенные кристаллы дают минимальное потребление электроэнергии. Великолепные характеристики светодиодов (световая отдача до 120 Лм/Вт, цветопередача Ra=80-85, срок службы до 100 000 часов) уже обеспечили лидерство в светосигнальной аппаратуре, автомобильной и авиационной технике.

Светодиоды применяются в качестве индикаторов (индикатор включения на панели прибора, буквенно-цифровое табло). В больших уличных экранах и в бегущих строках применяется массив (кластер) светодиодов. Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях и прожекторах. Так же они применяются в качестве подсветки жидкокристаллических экранов. Последние поколения этих источников света можно встретить в архитектурном и интерьерном освещении, а так же в бытовом и коммерческом.

· Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие спирали и иных чувствительных составляющих).

· Длительный срок службы.

· Специфический спектральный состав излучения. Спектр довольно узкий. Для нужд индикации и передачи данных это — достоинство, но для освещения это недостаток. Более узкий спектр имеет только лазер.

· Малый угол излучения — также может быть как достоинством, так и недостатком.

· Безопасность — не требуются высокие напряжения.

· Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.

· Отсутствие ядовитых составляющих (ртуть и др.) и, следовательно, лёгкость утилизации.

· Недостаток — высокая цена.

· Срок службы: среднее время полной выработки для светодиодов составляет 100000 часов, это в 100 раз больше ресурса лампочки накаливания.

Другие статьи

Цветовая температура

Под цветовой температурой мы понимаем насколько желтый или синий оттенок белого света имеет тот или иной источник света в зависимости от значения в градусах Кельвина. За нейтральную цветовую температуру принято считать диапазон 4000-5000К, теплый свет — 2000-3500К и холодный — 5200-10000К.

Газоразрядные лампы

Продолжая тему энергосберегающего освещения, стоит упомянуть такие распространенные источники света как газоразрядные лампы. К разрядным источникам света относятся: ртутные лампы, натриевые лампы низкого и высокого давления, металлогалогенные, а так же люминесцентные и ксеноновые лампы. Непосредственно, к энергосберегающим лампам относятся: НЛВД, МГЛ и ЛЛ.

Негативные факторы влияющие на выход из строя трековых светильников

Помимо очевидных причин, таких как: некачественные комплектующие (драйвера, светодиодные модули, соединительные элементы и корпуса приборов), есть косвенные причины, о которых мало кто задумывается, а зря, ведь они могут привести не только к выходу из строя осветительного оборудования, но и к более плачевным последствиям, например пожару в магазине.

Какие приборы потребляют больше всего электричества?

Вопрос уровня потребления электроэнергии сегодня становится всё более значимым и непосредственно влияет на нашу жизнь через семейный бюджет. Огромное множество приборов и устройств, которыми мы пользуемся каждый день, требуют для своей работы именно электрической энергии. В этой статье мы хотим рассмотреть некоторые из тех приборов, которые потребляют больше всего электричества, и предложить способы экономии посредством наиболее эффективного использования энергии.

Предлагая в своём ассортименте светодиодную продукцию, обычно мы делаем основной акцент именно на ней, но сегодня пришло время посмотреть и на другую технику. Среди неё немало таких устройств, к которым мы настолько привыкли, что попросту игнорируем, не включая в оценку общего потребления энергии в доме. Отсюда у многих потребителей возникает вопрос: «Почему такие большие счета? Я же почти ничем не пользуюсь». На самом деле, всё легко объяснимо – вопрос только, как научиться правильно распознавать разные уровни мощности.

Мощные бытовые потребители энергии

На первый взгляд может показаться, что наибольшее потребление энергии обязаны обеспечивать те устройства, которые работают более прочих с точки зрения продолжительности: разные типы светодиодных светильников и ламп, ведь в большинстве домов они включены не менее пяти часов в сутки в тёплую пору и около восьми – в холодную. Разумеется, в данном контексте мы исходим из того, что от крайне расточительных лампочек накаливания люди уже давно отказались, и для всех целей применяют именно светодиодные источники. Современная осветительная техника, основанная на полупроводниках, крайне экономна, а потому даже при условии круглосуточной работы осветительное оборудование не составит конкуренцию тем устройствам, которые будут перечислены далее.

1. Кондиционеры и обогреватели

Климатическая техника – группа, возглавляющая список самых энергоёмких приборов в доме. Кондиционеры и обогреватели эффективно обеспечивают комфортную атмосферу в помещениях, но при этом потребляют большое количество электроэнергии. Чтобы сократить это значение, можно использовать программируемые термостаты: такое решение поможет очень легко поддерживать оптимальную температуру только в тех зонах или комнатах, где вы проводите большую часть времени. Также рекомендуется установить энергоэффективные модели кондиционеров и использовать обогреватели с современными термореле – лучше всего, чисто электрические или керамические панели. Автоматика всегда способна следить за параметрами микроклимата намного эффективнее человека.

2. Водонагреватели и бойлеры

Водонагреватели – ещё один тип приборов, потребляющих значительное количество электроэнергии. Они используются для нагрева воды, которую мы используем для душа, мытья посуды и других бытовых нужд. Чтобы сократить энергопотребление, можно установить изолированный бак для водонагревателя, что позволит снизить потери тепла и следить за температурой воды. Также стоит обратить внимание на использование низкотемпературных режимов стирки и использовать только необходимое количество горячей воды.

3. Холодильники и морозильные камеры

Холодильники и морозильники работают круглосуточно – существенно больше, чем освещение, что и делает их одними из крупнейших потребителей энергии в доме. Спасает здесь только одно обстоятельство: их удельное, часовое потребление не очень велико, а это означает, что большие цифры набегают лишь из-за количества рабочих часов. Чтобы снизить энергопотребление, стоит выбирать холодильники с высокой энергоэффективностью, регулярно очищать их ото льда и располагать в прохладных местах, вдали от источников тепла. Также необходимо правильно организовывать продукты внутри холодильника, чтобы обеспечить эффективное циркулирование воздуха и сохранение холода без необходимости постоянно доохлаждать содержимое.

4. Электрочайник и утюг

О вопросах охлаждения поговорили – пора вспомнить и о нагреве. Важно понимать, что как чайники, так и утюги работают несколько в ином режиме, существенно отличающемся ото всей прочей техники. Чаще всего активная фаза их использования длится недолго: в случае с электрочайником – 5-7 минут, с утюгом – от 5 минут до получаса. Тем не менее, нагревательные элементы, которые расположены внутри такой техники, обладают чрезвычайно высокой мощностью. Час работы утюга эквивалентен по энергозатратам почти полным суткам обычного режима функционирования холодильника.

5. Печи и плиты

Электрические печи и плиты, используемые для приготовления пищи, также потребляют довольно много. При выборе плиты стоит уделить внимание моделям с применением энергоэффективных технологий, а также использовать крышки на кастрюлях и сковородах, чтобы сохранять тепло при приготовлении пищи и сократить время процесса. Если у вас большая семья, и потому готовить приходится часто и много, не поскупитесь на покупку кухонной техники с самым высоким классом энергоэффективности. Эти вложения окупятся вам очень быстро. Кроме того, не забывайте, что при использовании микроволновой печи тратится гораздо меньше энергии, и для разогрева пищи следует использовать именно её. Наконец, немало людей успешно готовит простые блюда всё в той же микроволновке, и такой подход действительно очень рационален с точки зрения итоговых затрат энергии.

6. Пылесос, блендер и другая техника с двигателями

Это ещё одна группа устройств, которые работают эпизодично, но при этом всё же способны серьёзно нагрузить электросеть. Разумеется, из всего перечисленного наибольшим потребителем является пылесос. Наверняка вы замечали, как при его включении мерцает искусственное освещение – именно так ваши светильники реагируют на пусковые токи, формирующиеся в этот момент. Хотя это явление считается условно неопасным, возникает оно только при запуске техники, имеющей двигатель, и рассчитанной на значительное потребление энергии. Пылесос, как и электрочайник – это очень мощный прибор, который способен за час уборки пропустить через себя столько же энергии, сколько многие современные телевизоры с огромными экранами не способны потребить и за сутки. Выход из ситуации предложен самими производителями: сегодня существуют модели со специальными двигателями, которые требуют втрое меньше энергии для обеспечения того же уровня качества всасывания пыли.

7. Стиральные и сушильные машин

Подобная техника является неотъемлемой частью нашего быта, и чаще всего люди вообще не задумываются о реальном потреблении электроэнергии при её эксплуатации. На самом деле современный человек устраивает стирку достаточно часто, делает это регулярно и в режимах, далёких от оптимального. Чтобы сэкономить энергию, рекомендуется стирать бельё при низкой температуре, машину полностью загружать и использовать режимы энергосбережения, если таковые имеются. Также можно минимизировать использование сушильных машин, применяя их только для специфических задач. Гораздо оптимальнее – с самого начала установить не очень высокую степень центрифугирования (отжима) в стиральной машине, а затем просто развешивать бельё на верёвки или сушилки, чтобы они высохли естественным путём.

Вместо заключения

При выборе бытовых приборов важно обращать внимание на их энергоэффективность. Сосредоточившись на ней и применяя проверенные энергосберегающие практики, мы можем сократить потребление электричества довольно заметно. Кроме того, это положительно скажется на окружающей среде, уменьшив выбросы парниковых газов и снизив нагрузку на электросети.

Конечно же, не помешает и политика сознательного использования электроэнергии. Она подразумевает выключение приборов, когда они не используются. Даже в режиме ожидания абсолютное большинство устройств потребляют некоторое количество энергии. За год их совокупное потребление сравнимо с круглосуточной работой светодиодного светильника в течение месяца. Поэтому рекомендуется отключать такую технику от сети или же использовать умные розетки, способные автоматически прекращать питание при определённых условиях.

Кроме названных, существуют и другие приборы, которые также могут потреблять большое количество электроэнергии: водяные насосы, вытяжки, посудомоечные машины, компьютерная техника и пр. И любой из нас понимает – вся подобная техника используется не для забавы, её эксплуатация необходима для поддержания жизненного комфорта. Сократить взаимодействие с ней – уже очень сложно, а исключить полностью – и вовсе нельзя. На таком фоне становится довольно очевидно, что как раз на освещении сэкономить проще всего. Достаточно перевести свои светоприборы на энергосберегающие LED-лампы, и уже одна лишь эта мера будет экономить не менее 85% от величины предыдущих затрат на искусственное освещение.

Безусловно, не будем сбрасывать со счетов и социально-психологический фактор. Культура эксплуатации электроприборов, осознанное использование электроэнергии и эффективное управление режимами их работы способны привести к существенному снижению совокупного потребления в вашем домохозяйстве. А если на пути к желаемой обстановке дома вы растеряетесь, увидев ассортимент нашего интернет-магазина, или у вас возникнут какие-либо сложности с выбором, менеджеры 5 WATT с готовностью придут на выручку и обстоятельно проконсультируют потребителей по всем вопросам.

Почему люминесцентные лампы себя изжили, и на что их заменить