Світлодіод - це що таке? Принцип роботи світлодіода

Повсюдно відбувається заміна звичайних ламп на світлодіодні. На сьогоднішній день це кращий спосіб освітлення для автомобілів і будинків, більш довговічний і легкий у заміні. Отже, в чому полягає принцип роботи світлодіода і як його правильно вибрати?

Світлодіод і принцип його роботи

Світлодіод – це спеціальний електроприлад, який переробляє струм в деякий світіння. На сьогоднішній день світлодіоди більш відомі як LED, що означає «світловипромінюючий діод». Прилад є напівпровідниковим і складається з кристала-чіпа, корпусу, контактних висновків та оптичного пристрою. Світло виходить від кристала, а його колір може бути різним і залежить від застосовуваного матеріалу. Яскравість світлодіода, як і його колір, також може бути різною. Так, наприклад, для більшого світлового ефекту в одну лампу часто вставляють кілька кристалів, що виробляють однотонний світло, який в комплексі утворює яскраве світіння.


Яскравість пристрою безпосередньо залежить від сили подається на нього електричного струму. У свою чергу, дуже потужний потік електроенергії викликає швидкий перегрів внутрішнього кристала і виводить його з ладу. Зважаючи на це конструкція світлодіода кілька затратна по вартості матеріалів, що дещо негативно позначається на виборі таких ламп. По яскравості світлодіоди прийнято ділити на категорії: ультраяскравих, їх мінімальна потужність – 1 W; світлодіоди підвищеної яскравості – досягають 20 mW; стандартні лампи. На сьогоднішній день широко застосовується блок світлодіодів, який вбудовується в лампу. Завдяки йому можлива регулювання яскравості і вибір оптимального режиму світіння.

Перевага світлодіодів перед іншими типами освітлення

Світлодіод – це кращий на сьогоднішній день вибір типу освітлення, який має ряд переваг: Довговічність. Можливість регулювання кольору та яскравості лампи. Колірна насиченість, можливість підібрати червоний, синій, зелений світлодіод або змусити колір змінюватися. Можливість електронного управління. Екологічно чисті матеріали, які не містять важких речовин, шкідливих для оточення і небезпечних при неправильної утилізації. Низька споживана потужність, на 1 ват виробляється в кілька разів більше світла. Світ чистий і максимально наближений до природного. Не перегріваються завдяки грамотному светоотводу. Надійність та міцність. Чому світлодіоди стали популярні в автоіндустрії? Цей тип освітлення ідеально підходить для автомобілів, поступово витісняючи галогенові та ксенонові лампи. Його позитивні якості: можливість направлення освітлення за поворотом керма – створення адаптивних фар; естетично виглядає краще інших видів фар; підвищення безпеки завдяки покращенню видимості на дорозі; стійкість до вібрації; найчастіше світлодіоди встановлені в корпус, куди не проникає волога; досягнення робочого стану відбувається швидше, з цієї причини стоп-сигнали спрацьовують краще. Звичайно, ці переваги притаманні тільки дійсно якісним продуктам, тому економити на них не варто, тим більше, що період їх експлуатації значно збільшено порівняно з китайською продукцією. Додатково період експлуатації світлодіодних ламп, якщо порівнювати із звичайними, також значно більше.

Класифікація світлодіодів

Виділяють 2 основних види світлодіодів – для підсвічування (індикаторні) і для освітлення. Їх сила і довговічність залежать від подачі електроструму, зважаючи на це другий вид світлодіодів служить менший термін, так як кристал зношується швидше. Тим не менше, ці освітлювальні пристрої дуже довговічні і служать кілька тисяч годин. Освітлювальний світлодіод – це пристрій, що забезпечує надійний і потужний світло. Воно широко застосовується в дизайні, створюючи потрібний рівень освітленості. За типом корпусу прийнято виділяти світлодіод у формі «Зірки», «Піраньї» і SMD. Серед них найпопулярнішими є «Піраньї», так як їх світловий потік представляється більш якісним. Їх конструктивною особливістю є форма прямокутника з висновками по краях, з допомогою них забезпечується жорстке зчеплення з поверхнею. Крім того, підкладка пристрою володіє відмінною теплоотводностью. Ці прилади широко використовують в автомобілях і в рекламі. Вони різноманітні за розмірами і кольорами: червоний, білий, зелений, синій світлодіод. Індикаторні світлодіоди мають конструкцію простіше, їх світ не такий сильний і використовується для підсвічування дисплеїв і приладових панелей. За формою виділяють круглі, овальні і прямокутні індикаторні світлодіоди. Лінзи також відрізняються один від одного, вони можуть бути вбудовані і освітлювальні, і в індикаторні лампи. Деякі призначені для розсіювання світла (цих пристроїв переважна більшість), інші – для фокусування, завдяки спрямованому пучка виробленого світла. Причому в другій групі виділяють лінзи плоскі, конусоподібні і круглі. За кольором лінзи світлодіоди бувають: безбарвними прозорими; пофарбованими прозорими; пофарбованими матовими. Крім того, колірна гамма виконання приладу зараз дуже різноманітна. Існує жовтий, червоний, синій, зелений світлодіод і т. д. Ці кольори вміло поєднуються, створюючи ще більш широкий спектр. Найбільш складно, як не дивно, отримати чистий білий колір.
Білий світлодіод одержують трьома способами: одночасне використання в правильних пропорціях червоного, синього і зеленого кольорів дає відчуття білого кольору; застосування синього діода з домішкою жовтого; третій метод вимагає застосування люмінесцентних матеріалів, який перетворює ультрафіолет, діючи за принципом флуоресцентної лампи. Білий світлодіод найбільш поширений, хоч і отримати його трохи складно. Він буває холодним і теплим. На лампочці зазвичай цей параметр вказаний в кельвінах, чим менший показник, тим колір буде жовтіше і тепліше. Виробники рекомендують зупинити свій вибір на усередненому полі, хоча і до холодного, синеватому світла також можна швидко звикнути.

Вибір лампи для дому

Вибір лампи для дому включає кілька етапів, де необхідно визначитися з типом мережі, діаметром цоколя і зовнішнім виглядом самого освітлювального приладу. Світлодіод 220 вольт випущений в найбільш поширених типах цоколь – Е27 і Е14. Цифри означають діаметр різьби в міліметрах. Перший вид ламп найчастіше зустрічається у формі кулі, другий – кулі або кукурудзи. У чому ж полягають їх головні переваги? По-перше, це можливість блокування та налаштування яскравості світіння самостійно. По-друге, це вибір колірного освітлення і можливість дистанційного керування їм. По-третє, довговічність експлуатації і підвищена надійність. Вибираючи форму, потрібно звернути увагу на те, що лампи-кукурудзи хоч і мають досить непогані характеристики, вони все ж небезпечні. Їх контакти виходять назовні, і виробники відмовляються останнім часом від випуску пристроїв подібної форми. Для освітлення нежитлових приміщень або ванних кімнат використовуються менш потужні лампи, тому якщо немає необхідності застосовувати світлодіод 220 вольт, можна обійтися маленькими плоскими приладами з цоколем G53 і GX53. Це круглі лампи, де використовується кілька діодів. Колір рекомендується вибирати звичайний білий, так як це не надто теплий і не дуже холодний колір, оптимальна характеристика якого становить 4200 К. Звернути увагу при придбанні лампи стоїть і на наступні характеристики: кількість діодів – від того, скільки світлодіодів знаходиться в лампі, залежить її яскравість, особливо при тривалому періоді використання, коли вони починають тьмяніти і перегорить; режим робочої температури – потрібно враховувати, що при виборі лампи для вулиці вона повинна бути ефективною і при можливих морозах, це зазвичай указується в паспорті приладу; можливість пульсацій – миготіння зустрічається у дешевих ламп, зазвичай при покупці дорогої воно зводиться до мінімуму; умови експлуатації іноді вимагають підвищеної захисту пристрою, припустимо, стійкість до вологи, необхідно про це параметрі поцікавитися у продавця; при виборі виробника потрібно звертати увагу на діаметр цоколя, так як не всі імпортні розробники випускають світлодіод 220В; необхідний світловий потік, який вимірюють в Люменах, – освітлювальні або індикаторні лампи.

Вибір виробника

На ринку присутня безліч виробників, які демонструють різний рівень якості. Відповідно, їх цінова політика постачальників також значно відрізняється. Головним недоліком світлодіодів є їх вартість. Тому, якщо вже платити чималі гроші за продукт, необхідно, щоб він був дійсно якісним. Тому варто з відповідальністю підійти до вибору виробника і постачальника. Виробників умовно можна розділити на 5 груп. Китайські дешеві нікому не відомі бренди. Відомі китайські і азіатські виробники. Найбільш популярними є Selecta, Camelion, LG. Вони використовують сучасне обладнання і якість випущеної продукції у цих компаній досить висока, тому досить великий сегмент вітчизняного ринку зайнятий товаром з Азії. Окремо варто відзначити світлодіоди LG, які з 2016 року значно зменшили ціну на свій товар завдяки використанню нових технологій у виробництві. Причому якість залишається на колишньому рівні. В цьому можна не сумніватися. Спеціалізується компанія на лампах середньої потужності і досить непогано себе проявляє відносно аналогів. Вітчизняні виробники, які роблять продукт високої якості, але їх технологія досить дорога, тому і ціна на лампи відповідна. На жаль, на території Росії пізно дізналися про широкі можливості світлодіодів і вітчизняних виробників поки не так багато. Це, наприклад, "Оптоман" і Гаусса. Ці компанії мають свій модельний ряд продукції та доступні по всій країні. Європейські виробники представлені переважно німецькими фірмами Philips, Osram, Bioledex, які мають величезний досвід виробництва ламп. Мабуть, Philips залишається лідером у цьому сегменті ринку, хоча й коштує відносно дорого. Китайсько-російські проекти, такі як Ecola, Newera – також непогані за якістю і ціною бренди, які значно молодші фірм-конкурентів. Таким чином, серед такої великої кількості виробників іноді досить складно вибрати гідний бренд, тому особливо важливо і потрібно звертати увагу головним чином на характеристики продукту та умови його експлуатації.

Приблизний алгоритм дій при встановленні світлодіода

Якщо є хоч найменші пізнання в електриці і був досвід встановлення будь-яких ламп, можна світлодіод спробувати встановити і самому. Для початку потрібно переконатися в працездатності ламп. Послідовність дій повинна бути наступною: вивчення технічних характеристик і підрахунок, скільки вольт споживає один світлодіод; складання схеми підключення з урахуванням напруги; обчислення споживаної потужності електроланцюга; далі потрібно підібрати блок живлення, який би підійшов по потужності, це також може бути і драйвер; на ніжках світлодіода вказана полярність, до яких потрібно паяти дроти; підключення блоку живлення; встановлення діодів і їх закріплення; якщо все в порядку, необхідно виміряти такі характеристики, як кількість споживаної енергії, нагрівання, електрострум; коригування електроструму; прогрів протягом півгодини – щоб нічого не трапилося при початковій установці і для того, щоб попередити перегрів, світлодіоди краще купувати на підкладці у формі зірки. У процесі експлуатації, особливо, якщо це продукція китайського виробництва, іноді необхідна заміна світлодіодів. Ніж звертатися до фахівців, заміну можна виконати самостійно при наявності потрібних інструментів. Розкрутивши лампу, з допомогою цифрового мультиметра прозванивают діоди. Вони, в свою чергу, слабо підсвічуються, і деякі з них можуть не працювати. Непотрібні діоди відпоюють і міняють на нові. Звичайно, це відбувається, коли запасні світлодіоди є в наявності, для цього можна взяти стару лампу. На сьогоднішній день популярним доповненням є програма "Ардуїнов". Світлодіод, підключаючи до нього, можна змусити блимати. Плата "Ардуїнов" має багато можливостей, вводи-висновки, а також до неї можна підключити практично будь-який пристрій. Ця програма здатна приймати сигнали від різних пристроїв, що і змушує впливати на них. Це легке і зручне середовище для програмування, з якою важко впоратися навіть звичайному користувачеві.

Вибір світлодіодів для автомобіля

Автовласники все частіше переходять на новий тип освітлення в своїй машині. Це дійсно гарне рішення не тільки в плані режиму роботи, але і щодо зовнішнього вигляду автомобіля. Авто значно зміниться, залучаючи погляди проїжджаючих повз водіїв. Освітленням світлодіодного типу можна сміливо замінити всі лампи, які використовуються в автомобілі.

Як вибрати габарити і світло для передніх стоп-сигналів?

Велика частина автопрому застосовує лампи без цоколя, що встановлюються в отворі між передніми фарами. Перевагою світлодіодів є їх стійкість до будь-яких температур, так як вони знаходяться поблизу від головної освітлювальної лампи, можливий перегрів кристала і передчасний вихід з ладу. Зважаючи на це, при виборі освітлення необхідно звернути увагу на додатковий захист світлодіодів – наявність стабілізатора електроструму. При виборі ламп потрібно звернути увагу на їх серію, припустимо, серія SF хоч і не має стабілізатора, цілком підходить для автомобіля, так як має велику кількість діодів і працює в широкому діапазоні, відмінно освітлюючи простір. Потрібно також звернути увагу на розміри лампи, так, зазначений приклад SF – досить велике пристрій. Треба добре все продумати перед покупкою освітлення. Популярною також є серія для габаритів - СМД, яка має відмінні характеристики, але і коштує чималих грошей.

Заднє освітлення автомобіля

Задні стоп-сигнали прийнято обладнати цокольними двоконтактними світлодіодами. Найбільш популярні серії: МСД, 14НР і 3х1W. Вони мають дещо різний режим роботи, відрізняються кількістю діодів. Але всі мають досить високі показники. Ці світлодіоди є яскравими, забезпечують насичений світло і довготривалий строк служби. Найдоступніші за вартістю – лампи серії SF.

Світлодіоди для салону

Перед вибором ламп для салону необхідно визначитися з типом його освітлення і величиною плафона. В салон потрібно підбирати лампу фестонами типу – це довгасті пристрої, розміром 31-41 мм. Виділяють 3 види світлодіодів для салону. Встановлюються в роз'єм плафона замість старої звичайної лампочки. За розміром такі світлодіоди практично ідентичні звичайних освітлювальних приладів, вони застосовуються при неможливості з-за невеликої величини плафона використовувати іншу лампу. Світлодіоди більшого розміру, ніж стандартна лампочка. Перед установкою потрібної переконатися, чи підійде такий пристрій під плафон. Завдяки більшого розміру, збільшується і кількість діодів в лампі. Таким чином, освітлення стає значно яскравіше звичайного. Матриці, що вміщає велику кількість діодів. Якщо плафон досить великий і може вмістити прямокутну матрицю, то цей тип освітлення буде найбільш яскравим і насиченим. У салонному освітленні використовуються лампи типу SF або СМД. Крім того, в автомобілях широко застосовується заміна протитуманних фар на лампи з світлодіодом. Особливу увагу варто звернути автолюбителям, які бажають виділитися серед інших, на підсвітку світлодіодною стрічкою і на «ангельські глазки».

Підводячи підсумок

Світлодіод – це відмінна альтернатива старим лампочкам, яка допомагає вирішити проблему недостатнього освітлення приміщення. Навіть при більшої вартості, ніж звичайна лампа, це відмінне капіталовкладення, так як світлодіод здатен служити не один рік і дарувати яскраве світло дому і автомобіля.