MOTO-ARENA.ru

Светодиод:

В
чертежах:

Так как светодиод является
полупроводниковым прибором, то
при подключении светодиода в цепь
необходимо соблюдать полярность.
Светодиод имеет два вывода, один из

которых катод ("минус"), а другой -
анод ("плюс").
Нельзя подключать светодиод к
питающему напряжению напрямую.
Это делается только через
ограничивающий ток резистор или
драйвер светодиода.

------------------------------------------------------------
Обычный светодиод - с чем его едят
Первым полупроводником в истории
был Иван Сусанин.

Как ни верти, а придется вначале
коснуться законов обычного
электричества . В наглядных
примерах, конечно :) Все мы знаем -
что такое 220 вольт - это то, что может
как следует стукнуть, если не
соблюдать меры предосторожности.
Когда вы покупаете электроприбор,
например, утюг - в паспорте
написано, на какое напряжение он
рассчитан. Обычно это 220 вольт. Но в
этом же паспорте еще указаны такие
параметры - переменное
напряжение с частотой 50 герц.
Зачем-то же производители упорно
указывают эти параметры для вас ?
Возьмите в руки любой технический
паспорт на электроприбор и
посмотрите - там указано, что
напряжение питания должно быть -
~ 220 вольт, 50 Гц. Давайте
разберемся - что это такое. Значок "~"
означает, что напряжение должно
быть переменным. В автомобильной
бортовой сети, например,
напряжение постоянное. И у
пальчиковой батарейки оно
постоянное . Разница простая - у
постоянного напряжения есть плюс
и минус - у переменного нет. А
почему нет ? Все очень просто. В сети с
переменным напряжением плюс и
минус постоянно меняются местами.
Один и тот же контакт - то плюс, то
минус. Как часто ? А вот для этого и
существует еще одно значение - 50
Гц. Что такое Гц ? Это одно колебание
в секунду. То есть в нашей домашней
сети плюс меняется с минусом
пятьдесят раз в секунду . А теперь -
какая практическая польза от этих
знаний , какое это имеет оношение к
светодиоду? Давайте разбираться.
Предположим, у вас в руках лампочка
на 220 вольт 100 ватт. Если вы ее
включите в электрическую сеть - она
засветится на все свои сто ватт. А если
нам не нужны эти 100 ватт ? А нужно,
скажем, 50 Вт ? В этом нам поможет
ДИОД.
Если разбить слово "светодиод" на
составляющие, то мы получим
"свето" и "диод". То есть это обычный
диод, который еще и светится. Диод -
это такой прибор, который лучше
всего сравнить, например, с
клапаном или ниппелем в
автоколесе . Туда вы можете закачать
воздух, а обратно - ниппель не
пускает. Обычный диод выглядит
как черный бочонок с двумя
выводами - плюсом и минусом.

Вот
его мы и можем использовать для
пра
ктических
опытов ,
которые
многим
помогают
закрепить
материал .
Конечно, опасно начинать опыты
сразу с 220 вольтами, но при
должной осторожности ничего
страшного не произойдет . Тем не
менее, все опыты вы проводите на
свой страх и риск :) Нам понадобится
лампочка от холодильника на 220в,
15 Вт. Для нее нужно найти
подходящий патрон и вывести из
него два провода . Затем нам
понадобится любой диод, который
можно добыть,
например, из
любого
неисправного
телевизора или
магнитофона

Чем больше он
будет размером - тем лучше. Совсем
маленькие брать не надо - 220 вольт
все-таки. Возле него обычно есть
обозначение в виде треугольника.
Затем нам понадобится сетевой шнур
с вилкой , некоторое количество
проводов и паяльник. Для начала
просто подсоедините лампочку к
сети и запомните - как она светится.
Затем отсоедините и соберите цепь
по схеме слева . Не забудьте
тщательно заизолировать изолентой
все соединения . Включайте в
розетку. Как видите, лампочка светит
гораздо хуже. Это и неудивительно -
она теперь получает только
половину нужного ей напряжения -
вторую диод не пускает. Если опыт у
вас удался, а диод достаточно
большой - вы теперь можете сделать
любую свою лампочку пратически
вечной . Например, светит у вас в
коридоре лампа на 50 ватт и
постоянно перегорает. Возьмите 100
ваттную, включите ее через диод -
светить она будет как 50 ватт, зато не
будет перегорать. Есть, правда, один
нюанс - диод должен быть расчитан
на 220в и ток не менее ампера. Лучше
всего купить такой в магазине
радиодеталей .
Ну, раз мы разобрались с тем, что
такое диод, есть смысл перейти к
интересующей нас теме -
светодиоду. У светодиода, как теперь
понятно, тоже есть плюс и минус. То
есть для его работы нужен источник
постоянного напряжения -
аккумулятор, батарейка, блок
питания. На блоке питания должно
быть указано, что он выдает
постоянное напряжение (DC).
Обычно на крышке блока есть
наклейка такого содержания .
Input - ~220V 50HZ,
output - 12v, 0,5 A DC
Это значит, что такой блок может
выдать постоянное напряжение 12
вольт и ток 0,5 ампера.
Отметим, что зарядное устройство для
сотовых телефонов - это тоже блок
питания. Оно обычно имеет
параметры 5-6 вольт, 0,2-0,5 А.
Зачастую его очень удобно
использовать для питания
светодиодов , потому что зарядное
устройство стабилизирует ток. Но об
этом позже, в следующих статьях.
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. А делать
это надо обязательно, используя
ограничивающий элемент.
Отметим, что 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. Так что
аккумулятор от сотового на 3,6 в -
идеальный источник питания для
экспериментов с белыми и синими
светодиодами . Почему только с ними
- об этом в других статьях.
В общем, последовательно со
светодиодом нам нужно поставить
этакий кран и закрутить его на
нужное нам значение . В роли такого
крана могут выступать разные
приборы . Самый простой из них -
резистор. Как правильно ограничить
ток светодиода говорится в моей
статье о подключении светодиодов в
авто. А мы пойдем дальше. Правда,
если вам неинтересно, как работает
светодиод, а всего лишь хочется
узнать о его практическом
применении - лучше перейти в
конец страницы и выбрать другую
часть "Для чайников". Но если вы
твердо намерены узнать о
твердотельных источниках света "с
азов" - продолжим знакомство ;)

Оптические аспекты использования
светодиодов
"Существует достаточно света для тех,
кто хочет видеть, и достаточно мрака
для тех, кто не хочет"
Б. Паскаль
Предположим, мы научились
подключать светодиод и
ограничивать его ток. Встает вопрос -
а насколько сильно он светит ? Тут
нам придется немного окунуться в
оптику .
В числе свойств светодиодов,
особенно мощных, часто указывается
тип распределения света. Обычно это
так называмая Ламбертовская
диаграмма .

Дальше мы ее и
будем
рассматривать
как самую
распостраненную. Что этот термин
обозначает ? "Ламбертовский"
светодиод светит во все стороны
одинаково , независимо от
направления. Если бы светодиод
был шариком, он бы во все стороны
светил одинаково - вот суть
диаграммы Ламберта. Чтобы было
понятно- солнце - это
ламбертиановский источник.
Стандартная конструкция светодиода
- кристалл, тонкая пластинка,
которая светится. Посмотрите в
прозрачное окошко светодиода - и вы
этот кристалл увидите. К нему идут
тоненькие проволочки контактов.
Если подключить воображение, то
можно представить свет, идущий от
светодиода, как сферообразное
облако, висящее над ним. Свет - это
же маленькие частички, называемые
фотонами. Значит, над светодиодом
висит шарик, наполненный
фотонами. И чем больше света
испускает светодиод - тем больше
шарик, тем дальше летят фотончики,
толкая и вытесняя друг друга.
Больше всего их летит вверх
перпендикулярно плоскости
кристалла , поэтому максимальная
сила света светодиодов - 90 градусов
относительно горизонтальной оси.
Надеюсь, теперь вам стали более
понятны диаграммы, которые
приводят производители
светодиодов :) Чтобы стали совсем уж
понятны - давайте рассмотрим
пример.

Примем, что
есть
светодиод,
вверху
которого
висит
излучаемая им световая сфера
диаметром 1 метр (хор-роший
светодиод ! :)).
Нижняя шкала - это расстояние до
верхушки этого метра, верхняя -
градус излучения. В соответствии с
этой диаграммой больше всего
фотонов - на оси с градусом 0. Чем
дальше отклонение от оси и чем
больше расстояние от кристалла -
тем меньше плотность фотонов.
Нужно также не забывать, что свет -
это волна, не зря же для
характеристик указывают длину
волны . Соответственно, нашу
световую сферу можно представить
как электромагнитное поле с
определенной плотностью . Но это
уже дебри - пойдем дальше :)
Угол половинной яркости
Производитель обычно указывает
такой параметр , как двойной угол
половинной яркости. Что означает
этот термин ? Как мы выяснили,
максимум света светодиод дает в
центре , то есть угол равен нулю.
Соответственно, чем дальше от
центра, тем меньше света. Угол
половинной яркости - это когда на
"0" градусов светодиод дает 100
условных единиц света, а, например,
на 30 градусах (относительно оси "0")
- 50.
На рисунке
I - сила света,
Imax -
максимальная
сила света .
ImaxCos -
половина силu
света . Почему
"двойной" -
умножаем градусы на два, светодиод
же симметрично светит. В итоге мы
получаем симпатичный
равнобедренный треугольник света.
За пределами этого треугольника
тоже свет есть , но точка отсчета для
характеристики светодиода - это
половинный угол.
Кандела
Теперь можно рассмотреть, что же
такое Кандела. Кандела - это, по
старому, "свеча". Помните, раньше
говорили - люстра или лампа в сто
свечей ? В прежние времена нужна
была какая-то точка отсчета.
Договорились взять нужной
толщины свечку , зажечь и считать ее
эталоном, этим самым канделом. В
наши времена, конечно, считают по-
другому. Я не буду подробно
объяснять - как, это за рамки статьи
уже выходит. Просто есть единица
измерения силы света, и она
называется Кандела. Ее основная
особенность - применение для
измерения силы света направленных
источников . Вот почему для 5 мм
светодиодов значения указываются в
канделах , точнее, милликанделах (1
cd=1000 mcd).
Пришло время разобраться, чем 5 мм
светодиоды или любые другие в
пластиковом корпусе отличаются от
мощных .
Особенности конструкции
индикаторных 5 мм светодиодов
Как уже говорилось выше, светодиод
- это излучающий свет кристалл.
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.
Для обозначения
силы света таких
светодиодов как раз
и используется
кандела.
Светодиоды с
направленным
свечением излучают свет в
некотором телесном угле .

Чтобы
понять, что такое телесный угол,
достаточно представить следующую
картину . Вы берете фонарик,
включаете и помещаете его в
пожарное ведро в самый низ , затем
закрываете крышкой. Свет внутри,
соответственно, имеет вид объемного
конуса по форме нашего ведра. Вот
этот конус, ограниченный крышкой -
и есть телесный угол. Попробую
объяснить смысл распределения
света попроще . Допустим, сила света
нашего фонаря - 1 кандела, то есть
1000 милликандел(чтобы было
более образно, можно считать
милликанделы фотонами :)) Если и
дальше идти по аналогии, у нас есть
полное ведро милликандел. Объем
ведра при желании можно
вычислить - добро пожаловать в
геометрию :) Соответственно, если мы
возьмем ведро в два раза больше -
милликанделы равномерно по нему
распределятся , то есть больше их не
станет, просто снизится плотность.
Поэтому не гонитесь за канделами,
когда выбираете светодиод - чем
шире его угол, тем меньше кандел - у
одного и того же. Во всех этих
объяснения можно найти ответ на
сакральный вопрос - сколько надо
светодиодов, чтобы заменить
стоваттную лампочку. Об этом -
далее.
Особенности конструкции мощных
светодиодов
В отличие от индикаторных
светодиодов , мощные - это не только
прибор, но и маркетиновый продукт.
На сегодняшний день между
крупными производителями
происходит настоящая гонка за
люмены - кто больше ? И никого не
волнует, что люмены эти надо еще
применить. Давайте по порядку.
Основное отличие мощного
светодиода от индикаторного в
чистом виде - сведение к минимуму
каких-либо препятствий для выхода
света из корпуса светодиода. Поэтому
мощные светодиоды имеют
ламбертовскую диаграмму . К чему
это приводит на практике ? Вы
включаете светодиод и получаете
симпатичный световой шарик над
ним . И что дальше делать ? Как им
осветить нужную вам поверхность ?
Очевидно, что нужно сделать поуже
угол излучения. Вам приходится
применять различную оптику или
рефлекторы , что неизбежно ведет к
потерям, а значит и снижению
светового потока. Поэтому, если,
купив мощный светодиод, вы не
обзавелись хорошей оптикой,
причем рассчитанной именно на его
конструкцию - рано радуетесь -
головная боль еще впереди.
Доставить нужные вам люмены до
поверхности , которую нужно
осветить - непростая задача. Впрочем,
если вам просто нужно осветить
помещение - можно обойтись и без
оптики - достаточно рассеивателя.
Люмен
Как вы уже
поняли ,
канделы
для оценки
силы света
мощных
светодиодов не подходят. Для этого
существуют люмены - это общее
количество света, которе может дать
светодиод при подключении с
заданными значениями тока и
напряжения . Помните аналогию про
пожарное ведро ? Здесь она тоже
подходит. Будем считать, что если
светодиод имеет силу света 100
люмен - то в нашем ведре будет 100
люмен. Обычная электрическая
лампочка на 100 Вт - это тоже
ламбертовский источник. Средняя
светоотдача этой лампочки - 10-15
люмен на ватт. То есть 100 ватт
лампы накаливания дадут нам,
скажем, 1000 люмен. Значит, чтобы
заменить лампу 100 вт светодиодами,
нужно 10 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. 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 померяв 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.

Светодиодная лампа
Многих
смущает
высокая
стоимость
светодиодных ламп. Давайте
рассмотрим - почему же они такие
дорогие. Что такое лампа
накаливания ? Стеклянная колба с
цоколем, внутри которой находится
вольфрамовая спираль. По сути своей,
это вовсе не лампа, а
нагревательный прибор. КПД
обычной лампы накаливания не
превышает 5%. На 100 ватт
потребляемой мощности она
вырабатывает всего 5 ватт света - все
остальное уходит в тепло. Ни о какой
экономичности говорить здесь не
приходится, именно поэтому во всех
странах начали массово запрещать
этот источник света.
В качестве альтернативы
предлагаются КЛЛ - Компактные
Люминесцентные Лампы. Здесь КПД
достигает 20%. Источник света - пары
ртути, которые заставляют светиться
люминофор. Говорит само за себя.
Разбивать такую лампу у себя под
носом я никому не порекомендую. К
тому же цена таких ламп
немаленькая - качественные стоят
300-400 рублей, а недорогие
китайские часто выходят из строя,
ведь КЛЛ - это сложный электронный
прибор, удешевить который можно
лишь за счет уменьшения
надежности. К тому же очень остро
стоит вопрос утилизации
неисправных ламп. Боюсь, что
основная масса будет попадать в
мусоропроводы и на свалки, что
нанесет непоправимый вред
экологии. Ко всему прочему
недорогие лампы зачастую имеют
мертвенный цвет свечения, мерцают
и выдают в сеть такие помехи, что
телевизор начинает барахлить. Их
яркость нельзя регулировать -
забудьте про диммеры. Их габариты
зачастую превращают симпатичную
ранее люстру в уродливый пучок
Драйвер
для
светодиодной лампы 220 В
стеклянных трубок. В общем,
кошмар :)
Итак, из чего состоит светодиодная
лампа ? Безусловно, один из
важнейших компонентов -
светодиод. От того, какой он, зависит
то, как светит наша лампа. На рынке
сейчас предлагается огромное
количество светодиодов самых
разных производителей, зачастую с
большой разницей в цене. Их
основной параметр - количество
люмен на ватт. У дорогих
светодиодов световой поток выше. Но
что немаловажно - заодно они
меньше греются, ведь у них выше
КПД. А значит, лампа на дорогих
светодиодах будет долговечнее и
экономичнее. Но, как ни
парадоксально, не светодиод
важнейший компонент.
Как вы помните из предыдущей
статьи, очень важно ограничить ток
светодиода, чтобы обеспечить его
бесперебойную работу в течении
нескольких лет. Поэтому первый и
главный компонент светодиодной
лампы - драйвер. Это довольно
сложное электронное устройство,
имеющее соответствующую
стоимость. На рынке достаточно
недорогих светодиодных ламп с
кучей маленьких светодиодов и
даже относительно недорого. На
практике такие лампы живут
максимум 3-4 месяца, да и то за это
время теряют половину яркости. В
этих лампах экономят на драйвере -
там его просто нет. Не покупайте
такие лампы - мой вам добрый совет.
Далее, хоть из всех источников света
светодиод имеет самый высокий КПД,
он, тем не менее, у лучших образцов
на уровне 40-50%. А это значит, что в
грубом приближении на каждый
ватт выработанного света мы
получим 1 ватт тепла, которое тоже
нужно куда-то деть. Поэтому второй
немаловажный компонент
светодиодной лампы - радиатор.
Обычно он изготовлен из алюминия
или его сплавов и имеет сложную
форму, а значит, тоже стоит
некоторых денег.
И, наконец, это оптика. Поскольку
светодиодный свет пока недешев,
производители стараются не
потерять даже малую его толику.
Для достижения нужного результата
применяют различные оптические
системы, получая как точечный
источник, так и лампу, которая светит
во все стороны. Для этого применяют
линзы, рассеватели и другие виды
оптики. Надеюсь, теперь вы
понимаете, как некорректно
сравнивать стоимость лампы
накаливания со светодиодами.
"А зачем мне такие сложности" -
спросите вы ? "Лампочка
накаливания стоит 10 рублей и при
этом нормально светит. Почему я
должен платить такие деньги за эти
"новомодные" светодиоды ?"
Попробую ответить на этот вопрос.
Вот у вас в зале светит люстра, в
которой стоят 5 ламп накаливания
стоимостью 10х5=50 рублей.
Потребляет такая люстра 500 Вт в час.
Если вы ей пользуетесь 5 часов в
день, то расход электроэнергии
составит 2,5 кВт в сутки. При стоимости
1 кВт в районе 3 рублей (на начало
2010 года), месячная сумма составит
225 рублей. В год - 2700 руб. В
дополнение к этому вы за год
поменяете все пять лампочек пару
раз - они сейчас отвратительного
качества - значит сумму можно смело
округлить до 3 000. Надеюсь, в
процессе замены вы не навернетесь с
табуретки или не разобъете плафон,
поэтому моральные страдания
приплюсовывать не буду ;). А вот
цоколь, который остался в патроне и
который вы с руганью
выковыриваете плоскогубцами - не
редкость.
Качественная светодиодная лампа,
которая заменит 100 Вт лампу
накаливания сейчас стоит около 2000
руб. Пять таких ламп, соответственно,
обойдутся вам в 10 000 руб.
Потребляет такая лампа около 15 Вт.
5х15=75 Вт/ч. За год это около 400 руб.
За пять лет при самом плохом
раскладе эти лампы окупятся. Срок
службы качественных светодиодных
ламп - около 50 000 часов, то есть при
режиме 5 часов в сутки они
проработают 27 лет ! Даже если этот
срок будет вполовину меньше - вы
все равно экономите кучу денег.
Понятно, что непривычно вести
подсчет в таких категориях - годы,
десятилетия... Но новые реалии
заставят это делать рано или поздно.
Я ведь не пытаюсь убедить вас, что
светодиоды - это дешево и сердито.
Но и считать чрезмерно дорогими их
нет оснований. Они просто - другие...
Прогресс не стоит на месте, и
светодиоды дешевеют с каждым
годом. Но начинать пользоваться ими
лучше уже сейчас, потому что опыт
не купишь ни за какие деньги. Об
этом мой доклад на конференции по
вопросам родовых поместий,
прошедшей недавно в Барнауле.
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. В
сущности, человек, внимательно
прочитавший мою первую статью,
способен догадаться и сам. Но дела,
работа, голова уже вечером не
варит... Я все понимаю.:) Итак,
приступим.
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. Еще одно важное
значение - коэффициент
цветопередачи. Чем он выше - тем
лучше лампа. Его указывают редко,
но для для большинства
светодиодов это значение равно
75-90. А вот у дешевых КЛЛ может и
около 50 быть, поэтому они при
включении производят жуткое
впечатление. Поэтому ваш минимум -
70.
Следующий очень важный момент -
диаграмма рассеивания. Лампа
накаливания светит "вкруговую",
тогда как 90% ламп на базе
светодиодов имеют направленную
диаграмму. Это значит, что они могут
освещать только конкретную точку, а
не пространство вокруг себя. Те же
светодиодные лампы, которые могут
светить вкруговую, делают это так
плохо, что своих денег не стоят...
Поэтому несколько раз подумайте,
прежде чем приобрести модную
новинку.
Ну а что касается любителей
изготовить лампы самостоятельно -
правильно подбирайте светодиоды
по параметрам. В технической
документации всегда есть значение
Лм/Вт, то есть сколько люмен
производит светодиод на 1 Вт
потребляемой мощности. Там же
указана его цветовая температура.

Светодиодная лампа
Многих
смущает
высокая
стоимость
светодиодных ламп. Давайте
рассмотрим - почему же они такие
дорогие. Что такое лампа
накаливания ? Стеклянная колба с
цоколем, внутри которой находится
вольфрамовая спираль. По сути своей,
это вовсе не лампа, а
нагревательный прибор. КПД
обычной лампы накаливания не
превышает 5%. На 100 ватт
потребляемой мощности она
вырабатывает всего 5 ватт света - все
остальное уходит в тепло. Ни о какой
экономичности говорить здесь не
приходится, именно поэтому во всех
странах начали массово запрещать
этот источник света.
В качестве альтернативы
предлагаются КЛЛ - Компактные
Люминесцентные Лампы. Здесь КПД
достигает 20%. Источник света - пары
ртути, которые заставляют светиться
люминофор. Говорит само за себя.
Разбивать такую лампу у себя под
носом я никому не порекомендую. К
тому же цена таких ламп
немаленькая - качественные стоят
300-400 рублей, а недорогие
китайские часто выходят из строя,
ведь КЛЛ - это сложный электронный
прибор, удешевить который можно
лишь за счет уменьшения
надежности. К тому же очень остро
стоит вопрос утилизации
неисправных ламп. Боюсь, что
основная масса будет попадать в
мусоропроводы и на свалки, что
нанесет непоправимый вред
экологии. Ко всему прочему
недорогие лампы зачастую имеют
мертвенный цвет свечения, мерцают
и выдают в сеть такие помехи, что
телевизор начинает барахлить. Их
яркость нельзя регулировать -
забудьте про диммеры. Их габариты
зачастую превращают симпатичную
ранее люстру в уродливый пучок
Драйвер
для
светодиодной лампы 220 В
стеклянных трубок. В общем,
кошмар :)
Итак, из чего состоит светодиодная
лампа ? Безусловно, один из
важнейших компонентов -
светодиод. От того, какой он, зависит
то, как светит наша лампа. На рынке
сейчас предлагается огромное
количество светодиодов самых
разных производителей, зачастую с
большой разницей в цене. Их
основной параметр - количество
люмен на ватт. У дорогих
светодиодов световой поток выше. Но
что немаловажно - заодно они
меньше греются, ведь у них выше
КПД. А значит, лампа на дорогих
светодиодах будет долговечнее и
экономичнее. Но, как ни
парадоксально, не светодиод
важнейший компонент.
Как вы помните из предыдущей
статьи, очень важно ограничить ток
светодиода, чтобы обеспечить его
бесперебойную работу в течении
нескольких лет. Поэтому первый и
главный компонент светодиодной
лампы - драйвер. Это довольно
сложное электронное устройство,
имеющее соответствующую
стоимость. На рынке достаточно
недорогих светодиодных ламп с
кучей маленьких светодиодов и
даже относительно недорого. На
практике такие лампы живут
максимум 3-4 месяца, да и то за это
время теряют половину яркости. В
этих лампах экономят на драйвере -
там его просто нет. Не покупайте
такие лампы - мой вам добрый совет.
Далее, хоть из всех источников света
светодиод имеет самый высокий КПД,
он, тем не менее, у лучших образцов
на уровне 40-50%. А это значит, что в
грубом приближении на каждый
ватт выработанного света мы
получим 1 ватт тепла, которое тоже
нужно куда-то деть. Поэтому второй
немаловажный компонент
светодиодной лампы - радиатор.
Обычно он изготовлен из алюминия
или его сплавов и имеет сложную
форму, а значит, тоже стоит
некоторых денег.
И, наконец, это оптика. Поскольку
светодиодный свет пока недешев,
производители стараются не
потерять даже малую его толику.
Для достижения нужного результата
применяют различные оптические
системы, получая как точечный
источник, так и лампу, которая светит
во все стороны. Для этого применяют
линзы, рассеватели и другие виды
оптики. Надеюсь, теперь вы
понимаете, как некорректно
сравнивать стоимость лампы
накаливания со светодиодами.
"А зачем мне такие сложности" -
спросите вы ? "Лампочка
накаливания стоит 10 рублей и при
этом нормально светит. Почему я
должен платить такие деньги за эти
"новомодные" светодиоды ?"
Попробую ответить на этот вопрос.
Вот у вас в зале светит люстра, в
которой стоят 5 ламп накаливания
стоимостью 10х5=50 рублей.
Потребляет такая люстра 500 Вт в час.
Если вы ей пользуетесь 5 часов в
день, то расход электроэнергии
составит 2,5 кВт в сутки. При стоимости
1 кВт в районе 3 рублей (на начало
2010 года), месячная сумма составит
225 рублей. В год - 2700 руб. В
дополнение к этому вы за год
поменяете все пять лампочек пару
раз - они сейчас отвратительного
качества - значит сумму можно смело
округлить до 3 000. Надеюсь, в
процессе замены вы не навернетесь с
табуретки или не разобъете плафон,
поэтому моральные страдания
приплюсовывать не буду ;). А вот
цоколь, который остался в патроне и
который вы с руганью
выковыриваете плоскогубцами - не
редкость.
Качественная светодиодная лампа,
которая заменит 100 Вт лампу
накаливания сейчас стоит около 2000
руб. Пять таких ламп, соответственно,
обойдутся вам в 10 000 руб.
Потребляет такая лампа около 15 Вт.
5х15=75 Вт/ч. За год это около 400 руб.
За пять лет при самом плохом
раскладе эти лампы окупятся. Срок
службы качественных светодиодных
ламп - около 50 000 часов, то есть при
режиме 5 часов в сутки они
проработают 27 лет ! Даже если этот
срок будет вполовину меньше - вы
все равно экономите кучу денег.
Понятно, что непривычно вести
подсчет в таких категориях - годы,
десятилетия... Но новые реалии
заставят это делать рано или поздно.
Я ведь не пытаюсь убедить вас, что
светодиоды - это дешево и сердито.
Но и считать чрезмерно дорогими их
нет оснований. Они просто - другие...
Прогресс не стоит на месте, и
светодиоды дешевеют с каждым
годом. Но начинать пользоваться ими
лучше уже сейчас, потому что опыт
не купишь ни за какие деньги. Об
этом мой доклад на конференции по
вопросам родовых поместий,
прошедшей недавно в Барнауле.
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. В
сущности, человек, внимательно
прочитавший мою первую статью,
способен догадаться и сам. Но дела,
работа, голова уже вечером не
варит... Я все понимаю.:) Итак,
приступим.
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. Еще одно важное
значение - коэффициент
цветопередачи. Чем он выше - тем
лучше лампа. Его указывают редко,
но для для большинства
светодиодов это значение равно
75-90. А вот у дешевых КЛЛ может и
около 50 быть, поэтому они при
включении производят жуткое
впечатление. Поэтому ваш минимум -
70.
Следующий очень важный момент -
диаграмма рассеивания. Лампа
накаливания светит "вкруговую",
тогда как 90% ламп на базе
светодиодов имеют направленную
диаграмму. Это значит, что они могут
освещать только конкретную точку, а
не пространство вокруг себя. Те же
светодиодные лампы, которые могут
светить вкруговую, делают это так
плохо, что своих денег не стоят...
Поэтому несколько раз подумайте,
прежде чем приобрести модную
новинку.
Ну а что касается любителей
изготовить лампы самостоятельно -
правильно подбирайте светодиоды
по параметрам. В технической
документации всегда есть значение
Лм/Вт, то есть сколько люмен
производит светодиод на 1 Вт
потребляемой мощности. Там же
указана его цветовая температура.

Типичные характеристики
светодиодов
Две главных характеристики
светодиодов это напряжение и сила
тока. Обычно светодиоды рассчитаны
на силу тока в 20 мА, но бывают и
исключения, например
четырехъкристальные светодиоды
обычно рассчитаны на 80 мА , так как
в одном корпусе светодиода
содержаться четыре
полупроводниковых кристалла,
каждый из которых потребляет 20 мА,
в свою очередь одноватные
светодиоды обычно потребляют
300-400 мА. Рабочее напряжение
светодиода зависит от
полупроводникового материала, из
которого он сделан, соответственно
есть зависимость между цветом
свечения светодиода и его рабочим
напряжением.
При использовании светодиодов,
лучше уточнить сколько светодиоду
необходимо вольт у продавца или
изготовителя, но когда эта
информация не доступна, можно
воспользоваться следующей
таблицей.
Таблица примерных напряжений
светодиодов в зависимости от цвета
Цветовая характеристика
Длинная волны
Напряжение
Инфракрасные
от 760 нм
до 1.9 В
Красные
610 - 760 нм
от 1.6 до 2.03 В
Оранжевые
590 - 610 нм
от 2.03 до 2.1 В
Желтые
570 - 590 нм
от 2.1 до 2.2 В
Зеленые
500 - 570нм
от 2.2 до 3.5 В
Синие
450 - 500 нм
от 2.5 до 3.7 В
Фиолетовые
400 - 450 нм
2.8 до 4 В
Ультрафиолетовые
до 400 нм
от 3.1 до 4.4 В
Белые
Широкий спектр
от 3 до 3.7 В
Правила подключения и расчет
светодиодов
Светодиод пропускает электрический
ток только в одном направлении, а
это значит что для того чтобы
светодиод излучал свет, он должен
быть правильно подключен. У
светодиода два контакта: анод
(плюс) и катод (минус). Обычно,
длинный контакт у светодиода - это
анод, но бывают и исключения так
что лучше уточнить данный факи в
технических характеристиках
конкретного светодиода.
Светодиоды относятся к таком типу
электронных компонентов которому,
для долгой и стабильной работы,
важно не только правильное
напряжение, но и оптимальная сила
тока - так что всегда, при
подключении светодиода, нужно их
подключать через соответствующий
резистор. Иногда этим правилом
пренебрегают, но результат чаще
всего один - светодиод или сразу
сгорает, или его ресурс очень
значительно сокращается. В
некоторые светодиоды резистор
встроен "с завода" и их сразу можно
подключать к источнику 12 или 5
вольт, но такие светодиоды в
продаже встречаются довольно-таки
редко и чаще всего к светодиоду
необходимо подключать внешний
резистор.
Стоит помнить, что резисторы так же
отличаются своими
характеристиками и, для
подключения их к светодиодам, вам
необходимо выбрать резистор
правильного номинала. Для того
чтобы рассчитать необходимый
номинал резистора следует
воспользоваться законом Ома - это
один из самых важных физических
законов, связанных с электричеством.
Данный закон все учили в школе, но
практически никто его не помнит =).
Закон Ома - это физический закон с
помощью которого вы можете
определить взаимозависимость
напряжения (U), силы тока (I) и
сопротивления (R). Суть эго проста:
сила тока в проводнике прямо
пропорциональна напряжению
между концами проводника, если
при прохождении тока свойства
проводника не меняются.
Этот закон визуально отображается
при помощи формулы: U= I*R
Когда вы знаете напряжение и
сопротивления, с помощью этого
закона можна найти силу тока по
формуле: I = U/R
Когда вам известно напряжение и
сила тока, можно найти
сопротивление: R = U/I
Когда вам известна сила тока и
сопротивление, можно вычислить
напряжение: U = I*R
Теперь рассмотрим на примере. У вас
есть светодиод с рабочим
напряжением в 3 В и силой тока в 20
мА, вы его хотите подключить к
источнику напряжения 5В из USB-
разъема или БП, чтобы при этом он не
сгорел. Значит у нас есть
напряжение 5 В, но светодиоду
нужно только 3 В, значит от 2 В нам
необходимо избавиться (5В - 3В=2В).
Чтобы избавится от лишних 2 В нам
необходимо подобрать резистор с
правильным сопротивлением,
которое рассчитывается следующим
образом: мы знаем напряжение от
которого необходимо избавиться и
знаем силу тока нужную светодиоду
- воспользуемся формулой
изложенной выше R = U/I.
Соответственно 2В/0.02 А= 100 Ом.
Значит вам необходим резистор на
100 Ом.
Иногда, в зависимости от
характеристик светодиода,
необходимый резистор получается с
не стандартным номиналом, который
нельзя найти в продаже, например
129 или 111.7 Ом =). В таком случае
необходимо просто взять резистор
немного большего сопротивления,
чем рассчитанный - светодиод будет
работать не на 100 процентов своей
мощности, а примерно на 90-95 %. В
таком режиме светодиод будет
работать более надежно, а
снижение яркости визуально не
будет заметно.
Также можно рассчитать насколько
мощный резистор вам нужен - для
этого умножаем напряжение,
которое будет задерживаться на
резисторе, на силу тока, которая
будет в цепи. В нашем случае это 2В х
0.02 А = 0.04 Вт. Значит вам подойдет
резистор такой мощности или
большей.
Светодиоды иногда подключают по
несколько штук параллельно или
последовательно, используя один
резистор. Для правильного
подключения следует помнить что
при параллельном подключении
суммируется сила тока, а при
последовательном суммируется
требуемое напряжение.

Параллельно и последовательно
можно подключать только
одинаковые светодиоды с
использование одного резистора, а
если вы используете разные
светодиоды с разными
характеристиками, то лучше
рассчитать каждому светодиоду свой
резистор - так будет надежней.
Светодиоды даже одной модели
имеют небольшое расхождение в
параметрах и, при подключении
большого количества светодиодов
параллельно или последовательно,
это небольшое расхождение в
параметрах может выдать
результатом много сгоревших
светодиодов =). Еще одним
подводным камнем может стать тот
факт, что продавец или
производитель (намного реже)
может дать немного не верные
данные по светодиодам, а сами
светодиоды могут иметь не четкое
рабочее напряжение, а набор из
параметров минимального/
оптимального и максимального
напряжения. Данный фактор не
будет особо влиять при
подключении небольшого
количества светодиодов, а в случае
подключения большого количества -
результатом могут быть все те же
сгоревшие светодиоды. Так что с
параллельным и последовательным
подключением не стоит чересчур
увлекаться, надежней будет чтобы к
каждому светодиоду или
небольшой группе светодиодов (3-5
штук) подключался отдельный
резистор. Рассмотрим несколько
примеров подключения.


Пример 1. Вы хотите подключить
последовательно три светодиода,
каждый из которых рассчитан на 3 В
и 20 мА, к источнику тока с
напряжением 12 В (например из
molex-разъема). Три светодиода по 3
вольта каждый будут вместе
потреблять 9 вольт (3 В x 3=9 В). Наш
источник тока обладает
напряжением в 12 вольт,
соответственно от 3 вольт надо будет
избавиться (12 В - 9 В = 3 В). Так как
подключение последовательное, то
сила тока составит 20мА,
соответственно 3 вольта
(напряжение, от которого
необходимо избавится) делим на
0.02 А (сила тока, необходимая
каждому светодиоду) и получаем
значение необходимого
сопротивления - 150 Ом. Значит
нужен резистор на 150 Ом.
Пример 2. У вас в наличии четыре
светодиода, каждый из которых
рассчитан на 3 вольта, и источник
питания на 12 В. В такой ситуации
можно подумать что резистор не
нужен, однако это не так -
светодиоды очень чувствительны к
силе тока и лучше добавить в цепь
резистор на 1 Ом. Резистор данного
номинала не повлияет на яркость
свечения, а будет чем-то на подобии
"предохранителя" - светодиоды
будут работать намного надежней.
Без применения резистора, в
данному случае, светодиоды могут
попросту сгореть, быстро или не
очень.
Пример 3. Вы хотите параллельно
подключить три светодиода,
каждый из которых рассчитан на 3 В
и 20 мА, к источнику тока с
напряжением 12 В. Поскольку при
параллельном подключении
суммируется сила тока, а не
напряжение, трем светодиодам
потребуется сила тока в 60 мА (20 мА x
3 = 60 мА). Наш источник тока
обладает напряжением в 12 вольт, а
светодиодам необходимо
напряжение в 3 вольта,
соответственно от 9 вольт
необходимо избавиться (12 В - 3 В = 9
В). Так как подключение
параллельное, то сила тока составит
60мА, соответственно 9 вольт
(напряжение, от которого
необходимо избавится) делим на
0.06 А (сила тока, необходимая всем
светодиодам) и получаем значение
необходимого сопротивления - 150
Ом. Значит нужен резистор на 150 Ом.
Так же в интернете существует
большое количество разнообразных
"калькуляторов для светодиодов",
которыми вы можете
воспользоваться. Достаточно зайти на
соответствующий сайт, указать
характеристики светодиодом и
источника тока и вы получите все
необходимые данные по резистору, а
так же его цветовую маркировку.
Пример такого калькулятора вы
можете увидеть на сайте led-
calculator.com.

Все Закончил. Пока.
Обсуждаем статьи. Так как полностью прочитать статьи у меня просто терпения нехватило, прошу сообщать о каких либо ошибках, несоответствий с действительностью и прочих косяках.
Инфа с многих сайтов, в основном:Led22.ru, Phileds.ru, Modmag.net.

А свои мысли есть? Или только такая (я вычитал на одном из форумов и позволю по твоему примеру скопировать): "Свечение диодов поддерживается резистором благодаря накоплению в нем электрики." Пусть народ проникнется...