Доклад по технологии лампы будущего светодиоды: Доклад лампы будущего светодиоды 7 класс

17 Май

Содержание

доклад лампы будущего светодиоды 7 класс

Лампы накаливания

В быту традиционно наиболее распространены лампы накаливания, в которых свет испускает металлическая проволочка (нить), раскаленная добела проходящим по ней током. В бытовых осветительных приборах применяются лампы накаливания мощностью от 15 до 300 Вт, рассчитанные на напряжение 220 или 127 В. Срок службы ламп накаливания любого назначения около 750 -1000 часов, при условии, что напряжение в электрической сети не превосходит указанного на лампе (220 или 127 В). Если же напряжение в сети в силу каких-то причин является повышенным или время от времени повышается даже на короткие промежутки времени, лампа может быстро выйти из строя. С учетом  этих обстоятельств, промышленность выпускает, наряду с обычными, также лампы, рассчитанные на повышенное напряжение. Его величина тоже указывается на колбе лампы, например, 235—245 В.ть, благодаря которой она хорошо подходит для регулирования светового потока

•  надежная работа при низких температурах и довольно высокий при ее размерах световой выход

Люминесцентные лампы

Применяются для освещения общественных и производственных помещений, таких, как медицинские, образовательные учреждения, вокзалы, учреждения, цеха и т.д.

Ну, а что же такое светодиод?

Наверняка в сознании многих светодиод ассоциируется с « а, эта лампочка которая мигает в моей флэшкарте» или «инфракрасный излучатель в TV-пульте». Все эти ассоциации верны, однако на сегодняшний день светодиод ушел далеко вперед, и может предложить нечто большее!.        

          Таким образом, систематизируем результаты проведенного сравнительного анализа по следующим критериям: 

 Главными условиями новых источников являются небольшой размер ламп, долговечность и низкое энергопотребление. Именно светодиоды, отвечающие всем этим требованиям, считаются основным претендентом на замену лампам накаливания и люминесцентным.   В то время, как все существующие на сегодняшний день источники освещения достигли своей максимальной световой эффективности, светодиоды приблизились только к 10% своих возможностей.

Основными преимуществами светодиодов перед лампами накаливания является долгий срок службы, более высокий световой выход, безопасность, отсутствие нагревания. Светодиоды испускают чистый белый свет, в то время как лампы накаливания излучают и в инфракрасном спектре. Почти 95% электричества, потребляемого лампами накаливания, уходит в тепло, поэтому для помещений, в которых используется большое количество ламп накаливания, требуется проводить дополнительные работы по кондиционированию и охлаждению воздуха. Лампы накаливания потребляют на 80% больше электроэнергии, чем светодиоды, для них требуется высокое напряжение.

Сравнивая светодиоды с люминесцентными лампами нельзя говорить однозначно о преимуществе первых. На сегодняшний момент световая эффективность белых светодиодов вдвое меньше, чем у люминесцентных ламп, а цена - выше. Здесь в первую очередь следует учитывать тот факт, что для большинства случаев, где применяются в настоящее время люминесцентные лампы, по техническим показаниям и условиям эксплуатации выгоднее и безопаснее использовать именно светодиодное освещение. К примеру, в угледобывающих шахтах используются так называемые "взрывобезопасные" люминесцентные лампы, которые работают от напряжения в 127 В. Если происходит бросок напряжения (рядовой случай для забоев и шахт), люминесцентная лампа гаснет немедленно. Точно так же ведут себя лампы при любом отклонении от норм эксплуатации - при тряске или понижении температуры воздуха.

Кроме того, использованные люминесцентные лампы после завершения срока эксплуатации должны быть подвергнуты обязательной утилизации, как ртутьсодержащие отходы (РСО). Для справки: ежегодно в России на 1 млн. населения приходится около 80000 отработанных люминесцентных ламп (или 16 тонн РСО). Стоимость утилизации 1 т РСО составляет 300 долларов США. Нетрудно подсчитать, что ежегодные расходы только на утилизацию люминесцентных ламп для России должны составлять сумму порядка 700 000 долларов.

На практике срок службы люминесцентных ламп и особенно ламп накаливания оказывается короче срока, указанного изготовителем. Это объясняется тем, что зачастую условия их эксплуатации не соответствуют нормативам - если меняется напряжение в сети или температура окружающего воздуха, либо же осветительные приборы подвергаются неожиданным механическим воздействиям, лампы перегорают или бьются гораздо чаще, чем можно предполагать. Светодиоды, как твердотелые источники света, не содержат стекла, нитей накаливания или сменных деталей, их невозможно разбить, и они не чувствительны к перепадам напряжения в электросетях.


Лампы будущего - светодиоды (доклад, 7 класс)

Лампы будущего - светодиоды (доклад, 7 класс)

Опубликовано: 12 октября 2018 года

За время своего существования человечество использовало для своих нужд не так много источников света. Это светильники, заправляемые маслом, факелы, свечи, газовые фонари и лампы, работающие от электрического тока. Наиболее эффективными являются электрические источники света, история которых начались с ламп накаливания почти двести лет тому назад.

Сегодня, наибольшей популярностью пользуются светодиодные лампы, основой которых являются полупроводниковый прибор – светодиод. Достоинства светодиодных светильников

  • главное преимущество светодиодных ламп, это срок службы, который достигает 50 000 часов. Это гораздо больше, чем у всех других типов осветительных приборов – ламп накаливания, галогенных, энергосберегающих, ламп дневного света;
  • потребление электроэнергии у таких ламп в разы меньше, чем у их предшественников. Например, светодиодная лампа одинаковой мощности с лампой накаливания, использует электроэнергии в 7-8 раз меньше. Это связано с тем, что светоотдача светодиодных ламп гораздо выше. Если рассмотреть лампы накаливания, то принцип их работы основан на разогреве нити, находящейся в стеклянной колбе. Нить из тугоплавкого металла разогревается под действием электротока и начинает излучать свет. В этом случае, помимо трат энергии на световое излучение, идут траты на тепло для разогрева нити, причем это занимает львиную долю от потребляемой энергии. Светодиодная лампа на разогрев ничего не тратит, всю получаемую энергию она преобразует в световое излучение;
  • светодиодная лампа способна выдавать свет различной цветовой температуры. Можно подобрать себе источники света под любую обстановку и любой дизайн;
  • светодиодные лампы абсолютно безвредны для человека. Их производство и утилизация не приносит вреда окружающей природе, в отличие от газоразрядных ламп, в составе которых находятся пары ртути, крайне вредные для человеческого организма;
  • для работы светодиодные лампы используют низковольтное напряжение. Этот фактор снижает риск возникновения пожара. Сами лампы при работе не нагреваются – ими невозможно обжечься, как лампами накаливания. Это делает удобным их эксплуатацию и позволяет осуществить быструю замену при необходимости;
  • разбить светодиодную лампу практически очень трудно, в отличие от других типов источников света.

Светодиодный светильник – это гениальное изобретение, которое позволяет получить длительно работающий и очень экономный источник света. Светодиодные светильники настолько быстро захватывают рынок, что уже сейчас приобрести ламы, работающие на других принципах, приобрести становиться достаточно сложно.

Оцените доклад: 

Интересное о LED » Светодиодные светильники и лампы будущего

Администратор

25 сентября 2020

Какими будут лампы и светильники будущего

Какими будут светильники будущего, и какую пользу они смогут принести? Предлагаем обзор вероятного развития светодиодных и других технологий для создания систем света.

Как изменится домашнее освещение?

Самыми современными источниками света считаются светодиодные лампы-ретрофиты со штырьковым цоколем. Однако ученые прогнозируют, что в будущем LED-лампы лишатся цоколей и патронов. В них просто не будет необходимости – светодиоды способны служить долго, а со временем срок их службы будет намного срока эксплуатации светильников.

Кроме того, ожидается еще большее развитие интеллектуальных систем света. Светодиодные лампы будут сигнализировать о возгораниях, аварийных ситуациях, и работать как указатели для эвакуации даже при отключенной электроэнергии. Использование LED-освещения будет актуально для лиц с ограниченными возможностями. Например, человек с нарушениями слуха поймет по световым сигналам о звонке во входную дверь или о необходимости выключить плиту на кухне.

Лампы будущего – какие, кроме светодиодов?

LED-технологии совершили прорыв в освещении. Долговечные, энергоэкономичные и стабильно работающие светодиоды позволили создать новые формы осветительных приборов, а традиционным – обеспечить практичность и долгий срок службы.

Однако лампы будущего – не обязательно светодиодные источники света. Ученые уже объявили о создании углеродных нанотрубок (CNT). Считается, что такие источники будут функциональны и надежны, как светодиодные лампы, но смогут потреблять в 100 раз меньше электроэнергии. Пока новая разработка уступает диодам в яркости, но исследователи уверяют, что со временем этот недостаток будет устранен.

Еще одна технология светильников будущего – электролюминесцентные полимеры (FIPEL). Устройства будут представлять собой пластиковые светильники и лампы, устойчивые к механическим повреждениям и способные работать практически вечно. Достоинства технологии аналогичны со светодиодами – долгий срок службы, малая выработка тепла и отсутствие токсичных веществ. Однако электролюминесцентные полимеры дешевы в производстве, чем светодиоды пока похвастаться не могут.

Будущее светодиодов – что ждать от развития LED-технологий?

Однако большинство производителей склонно делать ставку на LED-технологии. Это подтверждает государственное финансирование программ в этой сфере, утвержденное в разных странах. Например, в США принята программа National Lighting Initiative, на исследования в которой планируется потратить более миллиарда долларов за 11 лет. Главная задача ученых – увеличить производительность белых светодиодов. Исследователи уверены, в будущем светодиоды станут способны создавать поток света в 150 Лм/Вт, а экономия электроэнергии достигнет 1100 ТВт/час ежегодно.

Доклад Лампы будущего - светодиоды (7 класс) (описание для детей)

В настоящее время в быту применяются в основном обычные лампы накаливания. От них свет исходит за счет нити, которая раскаляется из –за проходящего по ней тока. Мощность этих ламп от 15 до 300 Вт и они рассчитаны на напряжение 127В либо стандартные 220В. Если параметры его изменяются, то такие лампы сразу же  перегорают. И это не очень удобно и приводит к тратам.

Для того, чтобы лампы могли выдерживать любое напряжение и прослужили очень долго и надежно. Были разработаны светодиоды. Светодиодом называют прибор, где электрический ток трансформируется в свет. Он состоит из полупроводника – кристалла, оптической системы и контактных выводов.  Такие лампы отличаются долговечностью, малым размером и низким энергопотреблением. Они безопасны, так как они не нагреваются и экологичны, потому что не содержат паров ртути. Такие лампы применяются в уличном освещении, в квартире, медицине, в производственных цехах и в офисе, а также применяются в декоративных целях и подсветке архитектурных элементов, их широко применяют и в рекламных щитах.

Светодиодные лампы способны проработать более 30000 часов, при этом они потребляют на 90% меньше электроэнергии чем лампы накаливания. Лампы делаются разнообразной формы в зависимости от назначения и имеют различную цветовую гамму.

Светодиодная лампа состоит из некоторого количества светодиодов. Например цоколь с параметром 40 содержит в себе 30 светодиодов. Эта лампа имеет мощность в 30 Вт. Такая лампа легко заменит обычную ДЛР 250, которая применяется для освещения улиц в темное время. Для квартиры используют лампы мощностью 3 или 4 Вт.

Преимуществом таких ламп является еще то, что они не создают колебания потока света, который оказывал большое влияние на ухудшение зрения, не создают UV – излучений, имеют свет приятный для глаза. Корпус, где находятся светодиоды сделан из пластика, поэтому они не разбиваются.

Технология освещения при помощи светодиодов является наиболее перспективной. Такие лампы уже завоевали около 25% рынка и с каждым годом этот процент увеличивается. Благодаря своим достоинствам такие лампы считаются более эффективными и функциональными. Из недостатков их можно отметить только высокую стоимость. Но и эта составляющая оправдана. Ведь одна лампа сможет прослужить до 5-ти лет, при этом не нужно будет тратится на замену и приобретение новой в течении этого периода.  

Труд. Технология

Картинка к сообщению Лампы будущего - светодиоды

Популярные сегодня темы

  • Уссурийский заповедник

    Уссурийский заповедник располагается на территории юго-восточной части Российской Федерации, где простилается горный гребень Сихотэ-Алинь, именно с южной стороны располагается место, где собр

  • Белый гриб

    Белый гриб – это съедобный представитель рода Боровиков. Он отличается выпуклой шляпкой, которая обычно в диаметре составляет от 8 до 30 см. Особо крупные уникальные экземпляры вырастают с ди

  • Коррозия металлов

    Со времени своего появления человек активно изучал то место, в котором оно обитал, что и привело его к прогрессу, и началу жизни на вершине всего животного мира, таким образом, а именно с по

  • Слон

    Слон - это животное, которое является ключевой фигурой для животного мира. По большей части они распространены на территории Африки и вообще являются типично африканскими животными

  • Липа

    Из всех известных науке лиственных деревьев липа является одним из древнейших растений.

  • Кувшинка белая

    Кувшинка белая плавает на поверхности, но после цветения затягивает цветок под воду, где развивается плод. Когда семена созревают возвращается на поверхность.

Доклад по технологии лампы будущего светодиоды


В качестве примера возьмем Доклад по технологии лампы будущего светодиоды. Разберем его более подробно на нашем сайте, разбирая каждый этап по полочкам. Это надо для следующей нашей деятельности.




Доклад по технологии лампы будущего светодиоды

Роцесса обучения являются следующие рекомендации по представлению содержания учебных предметов объективный анализ изучаемого содержания и его упорядочени подача изучаемого содержания небольшими порциями, включающими основные поняти повышения активизации усвоения учебного материал предоставление возможности самостоятельного усвоения знани обеспечение индивидуального темпа обучени наличие оперативной обратной связи между субъектами обучени составление индивидуальных заданий для корректировки процесса обучения студентов университета. Шолоховичу, ярко иллюстрируя эту особенность, обусловливав г появление в высших образовательных учреждений интегральных занятий, Доклад по технологии лампы будущего светодиоды, а в перспективе интегральных спецкурсов и спецпредметов на основе традиционных и информационных технологий обучения. Спецификой таких занятий является то, чю преподаватель предметник, раскрывая содержание конкретного учебного материала, использует необходимые научные знания из другого учебного предмета информатики для предъявления учебного материала, управления обучением и обеспечения оперативной обратной связи с обучающимися. На таких занятиях в высшей степени реализуются межпредметные связи, Доклад по технологии лампы будущего светодиоды, а у студентов расширяются возможности для получения и синтеза знаний, формирования умения переноса знаний из одной отрасли в другую.

Педагогическая диагностическая деятельность в нашем изыскании это процесс распознавания и оценки состояния педагогических объектов, выявления факторов, положительно или отрицательно влияющих на их развитие, в целях эффективного управления ими. Вызывает тревогу выявленный фактор, связанный с нежеланием коллег осваивать новое. Актуализация необходимости использования информационных технологий в процессе обучения обеспечивается наличием следующих предпосылоктребований общества к конкурентоспособности выпускников вуза, развитой инфопотребности у участников процесса обучения, требований личности к получению профессии.

Цель внедрения информационных технологий коррекция программы обучения в зависимости от индивидуальных особенностей и практической ориентации студентов. В модели обозначен выделенный нами комплекс дидактических условий внедрения информационных технологий в процессе обучения студент

Устройство светодиода принцип работы светодиода 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.

Презентация по технологии "ОСВЕЩЕНИЕ ЖИЛОГО ПОМЕЩЕНИЯ" 7 класс

ОСВЕЩЕНИЕ ЖИЛОГО ПОМЕЩЕНИЯ

7 класс

ВВЕДЕНИЕ

  • Создание системы освещения жилого помещения начинается с анализа существующих условий: как в помещение проникает естественный свет, каким образом расположена мебель, какие функциональные зоны требуют освещения, какого эффекта нужно добиться: настроя на работу или отдых.
  • При проектировании искусственного освещения жилого помещения учитывают три его составляющие: лампы, светильники, системы управления.

ЛАМПЫ

Рассмотрим общепринятую классификацию. На основании принципов действия электроприборов в плане освещения выделяют следующие типы осветительных ламп: лампы накаливания, в том числе галогенные лампы накаливания и разрядные лампы, а также светодиодные, которые за последние несколько лет становятся все более популярными.

ТИПЫ ЛАМП

  • Какая из ламп самая дешевая и простая в эксплуатации? Это всем знакомая лампа накаливания осветительная - ветеран в работе многочисленных бытовых электроприборов. Невысокая цена и легкость в эксплуатации делают их популярными уже не одно десятилетие. Им не страшны перепады температур, они мгновенно зажигаются и не содержат опасных паров ртути.

РЕФЛЕКТОРНЫЕ ЛАМПЫ

  • Нашли свое применение и рефлекторные лампы накаливания. Они во многом напоминают обычную лампу накаливания, единственное отличие – посеребренная поверхность. Используется это для того, чтобы создать направленное освещение в определенную точку, к примеру, на витрине или рекламном щите. Маркируют их R50, R63, и R80, где цифра указывает на диаметр. Они просты в применении, снабжены резьбовым цоколем стандартных размеров Е14 или Е27.

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ

  • Это стеклянная колба белого цвета, покрытая с внутренней стороны люминофором и содержащая инертный газ с небольшим количеством паров ртути. Столкновение электронов с парами ртути дает ультрафиолетовое излучение, а оно, в свою очередь, за счет люминофора преобразуется в свет, который мы привыкли видеть. Срок эксплуатации таких ламп - около года, или 10 000 часов непрерывной работы. Но осветительные лампы такого типа имеют один существенный недостаток: они содержат ртуть. Поэтому они требуют очень аккуратного использования и специальных условий утилизации. Их нельзя ронять или просто выбросить в мусорный бак – ведь, как известно, пары ртути даже в малых количествах очень опасны. К тому же, попадая в воздух, они не растворяются, а зависают, отравляя все вокруг. Так, количество паров ртути от одной разбитой лампы примерно 50 мг3 при допустимом уровне концентрации паров 0,01 мг/м3.

ГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА

  • Такие лампы относят к классу энергосберегающих. Это галогенные осветительные лампы, широко используемые в повседневной жизни. Благодаря компактным размерам их удобно использовать в осветительных приборах типа торшера, бра, потолочных светильниках с нестандартным плафоном, для декоративной встроенной подсветки. Для заполнения колбы такой лампы используют смесь специальных газов с парами брома или йода. При подключении прибора к сети нить накала (вольфрамовая спираль) разогревается и дает свечение. В отличие от обычной электрической лампочки, здесь вольфрам при нагреве не оседает на стенках колбы, а в соединении с газом дает более яркое и длительное свечение, до 4000 часов. Такие светильники излучают ультрафиолетовые лучи, что очень вредно для глаз. Поэтому качественные лампы имеют специальное защитное покрытие. Они очень чувствительны к перепадам напряжения и очень быстро могут выйти из строя.

СВЕТОДИОДНЫЕ ЛАМПЫ

  • Но одними из наиболее выгодных в плане экономии энергии считаются светодиодные или LED-лампы. В переводе с английского LED - light emittingdiode - «светоизлучающий диод». Светоотдача таких ламп 60-100 Лм/Вт, а средний срок службы составляет 30 000-50 000 часов. При этом современные осветительные лампы этого типа не нагреваются и совершенно безопасны в эксплуатации. Ну а если перегорит одна из лампочек, это не отразится на работе всего механизма, он продолжит работу. Цветовая температура у них довольно разнообразна – от мягкого желтого до холодного белого. Выбор цвета зависит от использования помещения и предпочтений хозяина. Так, например, для офиса лучше выбрать яркий белый с отметкой 6400К, для детской комнаты подойдет естественное освещение, не такое агрессивное, 4200К, ну а для спальни – немного желтоватый оттенок, 2700К.

СВЕТИЛЬНИКИ

  • Светильник  — искусственный источник света, прибор, перераспределяющий свет лампы (ламп) внутри больших телесных углов и обеспечивающий угловую концентрацию светового потока. Основной задачей светильника является рассеивание и направление света для освещения зданий, их внутренних помещений, прилегающих к зданиям территорий, улиц и пр. Светильники также могут выполнять декоративную функцию и функцию сигнализации.

ПОТОЛОЧНЫЕ

  • Используют для создания общего освещения, особенно в помещениях с высокими потолками.

НАСТЕННЫЕ (БРА)

  • Используются для местного. Общего освещения, а также для подсветки отдельных элементов интерьера (картин, антиквариата).

НАСТОЛЬНЫЕ

  • Относятся источники света. Которые устанавливаются на поверхности. Приподнятые над полом. Они имеют подставку или зажим.

НАПОЛЬНЫЕ

  • Устанавливают на полу.

ВСТРОЕННЫЕ

  • Прячут в потолок, в элементы дизайна.

РЕЛЬСОВЫЕ

  • Образуют двумя основными элементами: рельсом, служащим опорой, и источниками света, которые можно перемещать.

ТРОСОВЫЕ

  • Натяжные системы. Это системы освещения нового поколения.

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СВЕТОМ

  • Выключатель
  • Пульт управления
  • Диммеры-устройство для регулирования яркости освещения.
  • Датчик движения.

ТИПЫ ОСВЕЩЕНИЯ

  • Общего освещения
  • Местного освещения
  • Направленное освещение
  • Декоративное освещение
  • Комбинированное освещение

ПРОФЕССИЯ

  • Профессия электрика появилась в конце XIX столетия, когда началось использование электроэнергии, электрических станций. Для их контроля необходимы были люди, которые занимались обслуживанием и следили за их работой. Профессия электрика является одной из самых важных, квалифицированных и сложных. Они занимаются контролем работы электрооборудования, а также осуществляют его своевременный ремонт.

ОПИСАНИЕ

  • Электриком является специалист, обладающий знаниями в области электричества, электрического снабжения и электрической безопасности. Для этого требуется много знаний. Профессия техника-электрика очень востребована на рынке труда: на всех предприятиях - больших и малых, а также для частных домов требуются такие специалисты. Данная специальность подразумевает обладание хорошими знаниями в области математики, физики и черчения. Также очень важно знать прикладную механику и основы электроники. Электрик, осуществляя свою деятельность, должен быть наделен следующими качествами:
  • техническое мышление;
  • внимательность;
  • аккуратность;
  • острота зрения.

Электриками не могут быть люди, имеющие заболевания опорно-двигательного аппарата, а также сердечной и нервной систем.

ОПАСНОСТЬ

ОПАСНОСТЬ

  • Профессия электрика - опасная, поэтому человек, который хочет им стать, должен обладать соответствующими умениями, навыками, и быть квалифицированным работником. Они осуществляют работу в основном под напряжением, подвергая тем самым свою жизнь опасности. В зависимости от места работы обязанности различаются набором выполняемых функций:
  • основные виды деятельности электриков это:
  • ремонт;
  • обслуживание;
  • монтаж электрических приборов;
  • сборка электрических элементов.

Требования к профессии электрика

Требования к профессии электрика

  • Каждый сотрудник имеет свой уровень квалификации. В данной профессии предусматривается шесть разрядов и пять групп допуска по электрической безопасности.
  • Выделяется пять классов:
  • Обладают базовыми знаниями. Таковым может считаться штатный электрик, имеющий специализированное образование. Специалисты владеют навыками обеспечения безопасности и оказания первой медицинской помощи.
  • Электрик, имеющий образование в сфере электроники, обладает знаниями в области высоковольтного оборудования.
  • В этой группе сотрудник должен обладать достаточными сведениями о работе, знать правила действий с электрическим оборудованием, также нюансы техники безопасности.
  • В четвертую группу входят высококвалифицированные специалисты, обладающие основными положениями и знающие особенности устройства электрического оборудования. Электрик 4-го класса осуществляет ремонтные и профилактические работы.
  • Специалисты, обладающие углубленными знаниями в сфере электроники, знающие основные схемы и нюансы подведомственного им участка.

Преимущества и недостатки

Преимущества и недостатки

  • С повышением квалификации, получением высшего разряда увеличивается заработная плата. А это является ощутимым стимулом. Для повышения уровня квалификации проводятся всевозможные обучающие курсы для электриков.
  • Самым сложным в процессе работы электриком является правильность выявления неисправности. В любой сфере деятельности существуют свои преимущества и недостатки, возникающие в её процессе. Плюсами профессии электрика считаются:
  • Возможность получить дополнительный заработок.
  • Также возможно совмещение, то есть осуществление рабочего процесса на нескольких предприятиях.
  • Данная профессия является одной из самых востребованных.

Отрицательными чертами являются:

  • Высокая опасность в процессе работы.
  • Также существует случаи, когда необходимо работать на высоте.
  • Заработная плата зависит от квалификации и места осуществления деятельности.

Должностные инструкции профессии

  • Можно выделить следующие обязанности, которые электрик должен выполнять:
  • Занимается прокладкой электрических кабелей.
  • Осуществляет подключение оборудования.
  • Проводит необходимые расчеты размеров кабеля.
  • Занимается составление плана размещения электрической приводки.
  • Осуществляет профилактических осмотр и текущий ремонт электрических устройств.
  • Проводит монтажные работы, а также осуществляет монтаж вторичных цепей.
  • Занимаются ремонтом электрических сетей.
  • Занимаются установкой изоляторов и розеток.
  • Проводят подготовку приборов перед включением.
  • Ищут неисправности и осуществляют их дальнейший ремонт.
  • Занимаются обучением персонала в сфере осуществления безопасности в процессе работы с электрическими приборами.
  • Также получают новые знания.

Задачи профессии

  • Основной задачей электрика является осуществление процесса по постоянному снабжению электричеством различных помещений, в том числе и улиц. Существуют следующие виды профессии электрика:
  • Инженер-электрик – занимается непосредственным проектированием систем электрического снабжения здания, осуществляет контроль за правильностью выполнения данного проекта. Также способен ремонтировать устройства и предотвращать возможные аварийные ситуации. Человек, занимающий должность инженера-электрика, должен владеть техническими навыками, знаниями в области математики и черчения.
  • Техник-электрик – непосредственно занимается ремонтом электрических приборов, а также предотвращает и устраняет все возможные неполадки. В его полномочия входят профилактические осмотры устройств, проведение измерений и расчетов. Техник-электрик должен знать принцип действия трансформатора, общее устройство энергосистем, систем автоматики.
  • Слесарь-электрик – осуществляет сборку и ремонт электрических сетей, простых узлов, устройств освещения. Также может выполнять работу обычного электрика, занимаясь осмотром и ремонтом приборов электропитания.

Практическая работа

Я предлагаю вам выполнить практическую работу на карточках. На каждой карточке чертеж детской комнаты, вам необходимо расставить осветительные приборы в тех местах, где свет необходим, учитывая какой вид осветительного прибора подходит для каждой ситуации).

Домашнее задание

Создать электронную презентацию.

  • История лампы накаливания.
  • История люминасцентной лампы.
  • Преимущества и недостатки люминасцентных ламп.
  • Лампы будущего – светодиоды.
  • Декоративное освещение загородного дома.
  • Декоративное освещение зданий в нашем городе.
  • Комплексная система управления «Умный дом» (Smart House).

Будущее света - за светодиодами

Между тем SuperBulbs почти разорилась. Первоначальные инвестиции VantagePoint позволили компании вырасти до 12 сотрудников. Теперь половину пришлось уволить. Хорн сообщил в столичную фирму, что у продукта все еще есть шанс, но только в том случае, если у него появятся новые деньги для финансирования исследований по поиску жидкого хладагента, менее вязкого, чем гель.

Lenks покинули компанию в конце 2009 года (хотя Кэрол проработала консультантом еще несколько месяцев) и переехали в Атланту, где Рон основал фирму, которая производит замену светодиодов для круговых потолочных люминесцентных ламп (продукт не имеет жидкостного охлаждения). .«Мы устали от утомительного темпа и никогда не видеть наших детей», - говорит Ленк. Пара остается в хороших отношениях со Switch и, как акционеры, получит прибыль, если компания добьется успеха. Но SuperBulbs, теперь только Шеренов, Хорн и четыре сотрудника, перешли в то, что Шаренов называет «стелс-режимом».

В сентябре того же года, когда компания Horn продолжила поиск идеальной охлаждающей жидкости, Philips объявила о своем участии в конкурсе L Prize. Затем, в декабре 2010 года, крупнейшая в мире осветительная компания представила потребителям немного менее энергоэффективную версию своего кандидата на премию L - AmbientLED за 40 долларов (или EnduraLED на некоторых рынках).На данный момент это единственный светодиод мощностью 60 Вт, который люди действительно могут купить.

Лампа Philips не похожа на Switch. В то время как Switch кажется, что его можно было бы взять из набора Metropolis Фрица Ланга, AmbientLED имеет индустриальную эстетику, почти стимпанк. Литой алюминиевый радиатор выступает из резьбы гнезда, занимая почти половину 4-дюймовой высоты продукта. Кроме того, она более коническая, чем традиционные лампы накаливания, но больше всего в лампе Philips поражает то, что в ней нет лампы.

Одноименная форма изделия, изобретенного Томасом Эдисоном в 1879 году, не случайна. Он был разработан для максимального отвода тепла. Но плоский верх лампы Philips, теплый на ощупь при включении, не является важной частью системы терморегулирования продукта. Эта работа ложится на радиатор и три выступающих из него удлинения в виде когтей. Между этими расширениями расположено три ярко-желтых пластиковых панелей, которые рассеивают необработанный синий свет и придают ему приятный оттенок, подобный лампам накаливания.

Конечный результат настолько отличается от того, что мы привыкли ожидать от лампочек, что на каждой упаковке AmbientLED есть большая наклейка: БЕЛЫЙ СВЕТ, КОГДА Горит.

Отчасти причина, по которой судьям L Prize потребовалось два года, чтобы объявить Philips победителем, заключается в том, что светодиодные лампы настолько новы. Хотя стандарты производительности ясны, они также невероятно высоки, и разработка способов их тестирования остается труднодостижимой. «Эта категория продуктов работает иначе, чем лампы накаливания или флуоресцентные лампы», - говорит Келли Гордон, руководитель программы Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики, которая координирует оценки L Prize.«Методы испытаний должны быть совершенно разными». Однако последовательные, повторяемые тесты будут иметь важное значение, если отрасль хочет избежать всеобщих заявлений, которые преследовали CFL.

Гордон разбивает протоколы на четыре категории: долговечность, цвет, количество света и форма света. Участник L Prize должен представить 2000 лампочек, достаточно большого образца, чтобы обеспечить достаточное количество ламп для тестирования.

Самое большое препятствие - долголетие. Светодиоды не просто перегорают. Вместо этого они блекнут.Текущий стандарт, называемый L70, относится к точке, в которой светодиод может генерировать только 70 процентов света, который он изначально производил. Критерии L Prize требуют минимум 25 000 часов до L70. Это примерно три года непрерывной работы, более двух десятилетий, если лампочка используется в течение трех часов в день, примерно в среднем по стране. «Ни у кого нет такого времени», - говорит Гордон.

Нобелевский лауреат проливает свет на будущее светодиодов

Достижения в области осветительных технологий улучшают качество и безопасность всего - от автомобилей до экранов компьютеров и сотовых телефонов - и когда-нибудь могут сделать повсеместные сети Wi-Fi устаревшими.

Это послание, которое лауреат Нобелевской премии Сюдзи Накамура, исследователь из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, недавно передал переполненной аудитории в University Crossing.

«Лазерные диоды - это свет будущего», - сказал Накамура, который в этом году был в кампусе, чтобы прочитать лекцию, посвященную памяти жертв Трипатии, и получить звание почетного доктора. На мероприятии присутствовало более 100 студентов, преподавателей и сотрудников.

Каждый год ведущий ученый приезжает в UMass Lowell, чтобы прочитать лекцию в память о Суканте К.Трипати, покойного профессора химии, получившего международное признание за свои исследования в области тонких полимерных пленок в электронике и оптике. Он основал университетский Центр передовых материалов и работал проректором и проректором по академическим вопросам.

Присуждая Накамуре степень почетного доктора гуманитарных наук, канцлер Джеки Молони процитировал его «значительный, постоянный и новаторский вклад в решение мировых энергетических проблем».

Let There Be Violet Light

Используемые в жилом и коммерческом освещении, электронике, автомобилях и многих бытовых товарах, светодиоды (светодиоды) излучают яркий белый свет, который экономит энергию, производя свет примерно в четыре раза более эффективно, чем люминесцентные лампы и в 20 раз эффективнее ламп накаливания.

Но белый светодиод требует комбинации красного, зеленого и синего света, а синие светодиоды гораздо сложнее изготовить, чем красные и зеленые светодиоды. Накамура был удостоен доли Нобелевской премии по физике 2014 года за успешное использование полупроводникового материала из сложного в обращении нитрида галлия (GaN) для изобретения эффективных синих светодиодов, которые сделали возможными источники яркого белого света.

Накамура сказал, что разработанная им инновационная технология фиолетовых светодиодов полного видимого спектра «GaN-on-GaN», которая соответствует характеристикам естественного солнечного света, является самым здоровым световым решением для людей, поскольку она имитирует естественный рассвет до -световой цикл сумерек и не нарушает циркадный ритм человека.

Фиолетовый свет также подавляет прогрессирование миопии (близорукости), снижая утомляемость глаз у людей, активно использующих компьютерные мониторы, мобильные телефоны и планшеты, сказал он.

Осветительные приборы GaN-on-GaN для дома, офиса или торговых помещений в настоящее время продаются через Soraa, компанию, которую Накамура основал в 2008 году.


Взгляд в будущее

Накамура обсудил разработку высокоэффективных синих светодиодов из нитрида индия и галлия и лазерных диодов во время своей лекции, посвященной памяти жертв Трипати, 11 апреля.

Накамура и его исследовательская группа из Центра твердотельного освещения и энергетической электроники Калифорнийского университета в Санта-Барбаре сейчас работают над лазерными диодами, которые обладают высокой квантовой эффективностью и могут использоваться в различных приложениях, таких как большие телевизоры с плоским экраном и миниатюрные портативные проекторы, такие как а так же высокотехнологичные фары в авто.

Например, автопроизводители Audi и BMW уже используют лазерные фары в некоторых своих новых моделях автомобилей. Лазерные фары примерно в четыре раза ярче и могут освещать вдвое больше, чем стандартные светодиодные фары, без ущерба для безопасности дорожного движения.Они используют интеллектуальные технологии, которые могут активно уводить свет от входящего трафика.

«Таким образом, этот самый высокий из всех лучей дальнего света не может ослепить других водителей», - сказал Накамура.

Новое поколение высокоскоростной беспроводной связи: Li-Fi со светодиодами

Light Fidelity, или сокращенно Li-Fi, обещает произвести революцию в том, как мы общаемся, остаемся на связи и обмениваемся данными. В отличие от Wi-Fi, который использует радиоволны для передачи данных, Li-Fi работает в видимом свете.Он использует обычные бытовые светодиодные лампы для передачи огромных объемов информации на очень высоких скоростях.

«Исследования уже показали, что Li-Fi может быть как минимум в 100 раз быстрее, чем традиционный Wi-Fi, а также обходиться гораздо дешевле для дома и бизнеса», - сказал Накамура. «Это самый быстрый и дешевый способ беспроводного подключения к Интернету, который в конечном итоге обеспечит скорость более 100 гигабит в секунду; это означает, что загрузка полнометражного фильма в формате HD займет менее 30 секунд.

Накамура присоединился к выдающемуся списку нобелевских лауреатов и лидеров в области материаловедения, которые прочитали лекцию Трипатии в Университете Массачусетса Лоуэлла, включая Стивена Чу (со-лауреат Нобелевской премии по физике 1997 года), проф. Алан МакДиармид и Алан Хигер (со-лауреаты Нобелевской премии по химии 2000 г.), Вольфганг Кеттерле (со-лауреат Нобелевской премии по физике 2001 г.), Роберт Граббс (со-лауреат Нобелевской премии по химии 2005 г.) и Крейг Мелло (со- лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 2006 г.).

светодиодных ламп: Конец лампочки, какой мы ее знаем?

Посмотрите на потолок над собой и, скорее всего, там на шнуре висит старинный предмет одежды. Лампочка болтается уже более 150 лет. Тем не менее, с момента его изобретения до настоящего времени его дизайн практически не изменился.

Но теперь дни традиционных ламп накаливания сочтены. Эти истощающие электроэнергию стеклянные шары вышли из-под контроля правительств и потребителей, заботящихся об окружающей среде.И ждет своего часа новое поколение высокотехнологичного света, основанное на скромных светодиодах (светоизлучающих диодах), маленьких лампах, которые можно найти во всем, от пультов дистанционного управления телевизора до велосипедных фонарей. Они не только обещают решить экологические проблемы лампочки, но и их сторонники говорят, что они также разумно отреагируют на ваше окружение и даже повлияют на наше поведение.

«Светодиоды навсегда изменят наш взгляд на вещи», - говорит Тим ​​Холт, исполнительный директор Института фотоники Стратклайдского университета в Шотландии.«Мы только находимся в начале революции светодиодного освещения».

Эффективность и долгий срок службы светодиодов уже сделали их популярным - хотя и дорогостоящим - вариантом в местах, где замена ламп неудобно или дорого, например, в светофорах, светофорах, взлетно-посадочных полосах аэропортов или на больших зданиях и мостах. Например, Лувр в Париже в настоящее время заменяет 4500 лампочек на светодиодные эквиваленты, и ожидается, что это изменение приведет к снижению энергопотребления на 73%.Планируется также заменить 25-летнюю систему освещения, которая освещает Тауэрский мост в Лондоне, светодиодным освещением к Олимпийским играм 2012 года

Но настоящая надежда светодиодной индустрии заключается в том, что массивы этих крошечных мерцаний, упакованных в что-то похожее на лампочку станет предпочтительным источником света в вашей спальне, ванной или кабинете, что позволит им захватить долю мирового рынка освещения, который оценивался в 52 миллиарда евро в 2010 году. Их делу помогают правительства многих стран. мира, которые решили отказаться от продажи ламп накаливания.Поэтапный отказ от производства по всему ЕС уже идет, и в ноябре 2011 года правительство Китая объявило, что импорт и продажа ламп накаливания будут запрещены с октября 2012 года. В течение 2011 года в Китае было продано более 1 миллиарда ламп накаливания, то есть Заявления было достаточно, чтобы довести инвесторов до безумия: цена акций Cree, американского производителя светодиодов, выросла почти на 10%.

Конечно, смертный приговор по лампе накаливания был подписан раньше.Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) - или энергоэффективные лампы, как их чаще называют - должны были означать конец лампочки в 1970-х годах. Но, несмотря на то, что они стали известными в 90-е и постоянно улучшались, они не смогли выполнить свое обещание. Отчасти это связано с тем, что они стоят больше, чем обычные лампочки, требуют возраста, чтобы прогреться, и часто дают свет низкого качества. И это даже без упоминания экологических проблем, связанных с лампами, содержащими ртуть.

светодиода, как утверждается, помогут преодолеть эти проблемы.Эти крошечные фонарики были изобретены GE в начале 1960-х годов и первоначально были доступны только в красном цвете, что определило внешний вид первых карманных калькуляторов и цифровых часов. Однако с годами появилось больше цветов.

Все они сделаны одинаково: из полупроводниковых пластин - материала, используемого для изготовления компьютерных микросхем. Как следует из названия, светодиоды состоят из простого диода. В традиционной электронике это два металлических стержня - анод и катод, расположенные очень близко друг к другу, через которые энергия может течь только в одном направлении.В светодиодах анод и катод формируются путем нанесения двух областей полупроводника, которые были «легированы» - пропитаны примесями - рядом друг с другом. Когда энергия течет через соединение между этими двумя участками, некоторая ее часть не может пройти и вместо этого излучается в виде фотонов света. Цвет света определяется свойствами и структурой полупроводника, из которого изготовлен светодиод. Например, голубоватый свет, видимый во многих карманных светодиодных фонариках, создается с использованием таких материалов, как селенид цинка и нитрид индия-галлия.

Как светодиодный шар

Хотя это может показаться сложным, производственный процесс для создания светодиодов хорошо изучен. И, как и все процессы, связанные с полупроводниками, он постоянно снижается в цене и предсказуемыми темпами. Фактически, ставки настолько предсказуемы, что существует даже закон , называемый законом Хейтца, , который описывает падение. Это говорит о том, что каждое десятилетие стоимость производства полезного света будет падать в 10 раз, в то время как количество генерируемого света увеличивается в 20 раз.Закон Хейтца, впервые предложенный в 2000 году ныне вышедшим на пенсию ученым Роландом Хейтцем, считается светодиодным эквивалентом закона Мура - аксиомы компьютерной индустрии, которая гласит, что количество транзисторов, которые могут быть помещены в компьютерный чип по фиксированной цене будет удваиваться каждые 18 или 24 месяца.

Это очень важно для светодиодов, которые в настоящее время примерно в десять раз дороже, чем лампы накаливания. Тем не менее, снижение затрат - это только часть ажиотажа.

В традиционных лампах накаливания только около 5% используемого электричества преобразуется в свет, а остальная часть расходуется в виде тепла. Таким образом, лампы представляют собой не что иное, как крошечные электрические обогреватели, которые излучают свет как случайный побочный эффект.КЛЛ обычно примерно в четыре раза эффективнее лампы мощностью 60 Вт, но светодиоды могут быть в десять раз эффективнее.

В результате потенциальная экономия энергии в будущем за счет светодиодных светильников огромна. Хотя в настоящее время у США нет планов по поэтапному отказу от всех ламп накаливания, по оценкам Министерства энергетики США, если вся страна перейдет на светодиодное освещение в течение следующих 20 лет, это может привести к экономии затрат на электроэнергию в размере 120 миллиардов долларов, снижению потребления электроэнергии. для освещения на четверть и сократить выбросы углерода на 246 миллионов метрических тонн.Аналогичная история наблюдается и в Китае, где его центральное плановое агентство рассчитывает экономить 48 миллиардов киловатт-часов электроэнергии каждый год после завершения поэтапного отказа Китая и надеется сократить ежегодные выбросы углерода на 48 миллионов тонн.

И у светодиодов есть еще одна хитрость для защиты окружающей среды: они служат намного дольше, чем большинство других источников света. Лампы накаливания служат около 1000 часов до того, как перегорят, в то время как сопоставимые люминесцентные лампы служат от 8000 до 10000 часов. Светодиоды не перегорают, а просто тускнеют со временем, и когда их яркость падает до 70% от первоначальной, срок их службы считается истекшим.Хороший светодиодный светильник должен иметь срок службы от 30 000 до 50 000 часов и, возможно, до 70 000 в будущем, что означает, что меньше выбрасывается и меньше производится.

Но у светодиодов не все по-своему. Одна из самых больших проблем, с которыми они сталкиваются, - это качество излучаемого ими света. Светодиодные лампы, как правило, излучают резкий, холодный свет - мир вдали от теплого желтоватого света, к которому мы привыкли от ламп накаливания. Это может привести к тому, что освещенные объекты приобретут неестественные цвета, которые человеческий глаз может найти неудобными или просто странными.

Это результат того, что производители создают лампы из эффективных синих светодиодов. Чтобы создать «белый» свет, наносится люминофорное покрытие, излучающее другие цвета в видимом спектре. Когда они смешиваются, как свет, проходящий через две призмы, они производят белый свет. Однако важно то, что в спектре есть «пробелы», и именно эти недостающие фрагменты вызывают резкий эффект.

Чтобы обойти это, ученые и производители сейчас работают над использованием комбинации синих светодиодов и менее эффективных красных светодиодов для создания более теплого свечения.Другие работают над новыми рецептами люминофора, которые могут преобразовывать синий светодиодный свет в большее количество частей видимого спектра, эффективно заполняя пробелы.

Но другие проблемы остаются. Например, свет от светодиодов также имеет тенденцию быть сильно направленным - излучающий свет узким лучом. Это может быть очень полезно в определенных ситуациях, например, при освещении картины, но вряд ли это будет аргументом в пользу потребителей, желающих заменить лампочку в своей лампе для чтения. Большинство производителей обходят эту проблему, устанавливая отражатели и диффузоры в свои лампы, но, хотя это эффективно, обычно снижается общий КПД лампы.

Однако это не остановило развитие отрасли. Уже сейчас на рынке представлены эквивалентные лампы мощностью 50 Вт и 60 Вт. Но подняться выше может быть сложно.

«Лампы мощностью 100 Вт были продемонстрированы в лаборатории, но я не думаю, что они появятся на рынке в течение года или двух», - говорит Роберт Карличек, директор Исследовательского центра Smart Lighting Engineering в нью-йоркском Rensselaer. Политехнический институт.

Белый свет, белый свет

Проблема, по его словам, в том, что портит традиционные лампы: тепло.

В частности, светодиоды не излучают тепло, как другие лампы. В результате их приходится прикреплять к громоздким радиаторам, чтобы циркулирующий воздух отводил тепло.

Вот тут и возникают проблемы. В настоящее время упаковка всех компонентов в пространство традиционной лампы позволяет радиатору, способному охлаждать светодиодную лампу, эквивалентную обычной лампе мощностью 50 или 60 Вт. Но чем больше мощность, тем больше нужен радиатор. Проще говоря, недостаточно места для радиатора, достаточно большого, чтобы рассеивать тепло от светодиода, эквивалентного 100 Вт.

Но эта проблема станет неактуальной, если потребители будут готовы переосмыслить свой подход к освещению, а не просто сосредоточиться на обновлении старых ламп накаливания с помощью более новых светодиодных технологий, по словам Фредрика Максика, главного научного директора компании Lighting Science Group из Флориды.

«Когда первая цифровая головка была прикреплена к катушечной аудиосистеме, она была сложной и тяжелой, но люди думали, что это будет будущее цифрового аудио.Это заменяло старые технологии новыми. Но, конечно, они не думали о чем-то вроде iPod », - заявляет он. «Вместо того, чтобы дооснащать светильники светодиодами, теперь у нас есть возможность изготавливать совершенно новые светильники, которые не похожи ни на один из известных нам источников света. Вместо того, чтобы скрывать радиатор, мы должны сделать его частью конструкции самого светильника ». По словам доктора Максика, поскольку светодиоды служат так долго, можно полностью отказаться от всей концепции осветительной арматуры с отдельной одноразовой лампочкой.

Возможность создания инновационного освещения с использованием светодиодов может быть привлекательной для дизайнеров интерьеров, но перспектива использования процессоров, встроенных в светодиодные лампы, для создания интеллектуальных систем освещения вызывает восторг у многих исследователей, работающих в этой отрасли. На самом базовом уровне это может быть датчик движения, который включает свет, когда кто-то приближается, или систему, которая автоматически изменяет яркость света. «Вы можете легко создать светильник, который будет изучать ваши привычки и настраивать яркость для экономии энергии», - говорит доктор Максик.«Если вам нравится определенное количество света в вашей комнате, то, когда за окном начинает темнеть, свет будет компенсироваться, автоматически становясь ярче».

Когда отдельные источники света получают возможность общаться друг с другом или с элементами управления освещением, потенциал интеллектуального освещения становится еще больше. Для этого светодиодные фонари могут использовать видимый световой обмен - по сути, посылая сигналы друг другу, пульсируя сами себя слишком быстро, чтобы человеческий глаз мог их заметить.Это можно использовать для передачи сигналов между уличными фонарями или фонарями на автомагистралях, чтобы они включались только при приближении людей или автомобилей. Те же уличные фонари могут также использоваться для передачи интернет-данных по окрестностям, а внутреннее освещение может использоваться для отправки интернет-данных вокруг зданий, таких как больницы, где Wi-Fi не разрешен. Система, которая может передавать видео высокой четкости с помощью светодиодов, уже была продемонстрирована исследователем из Эдинбургского университета.

Поскольку белый свет состоит из спектра разных цветов, возможность управления световым спектром, излучаемым светодиодными лампами, предлагает одни из самых интригующих возможностей.«Если мы сможем контролировать спектральное распределение, это даст нам ручку управления, которой у нас никогда не было», - говорит д-р Карличек. Например, должна быть возможность настраивать свет, чтобы излучать дозу почти фиолетового света, который обладал бы антисептическими свойствами, добавляет он. Их можно использовать для поддержания чистоты столешниц на кухне или для поддержания санитарных условий в туалетных комнатах.

Спектральная настройка может также сделать людей более продуктивными, считает доктор Карличек. «Несомненно, есть свидетельства того, что определенные распределения могут влиять, например, на способность мозга спать или учиться», - заявляет он.Хотя необходимы дополнительные исследования, он предполагает, что можно разработать лампы, которые излучают индивидуальный свет для студентов, чтобы они могли учиться более эффективно, или лампы, которые противодействуют естественным циркадным ритмам, чтобы помочь ночным работникам бодрствовать.

Хотя подобные уловки означают, что у светодиодов может быть светлое будущее, за ними идут и другие технологии. Недавнее исследование в государственных Sandia National Laboratories США показало, что можно получить белый свет, приятный для человеческого глаза, путем смешивания света красных, синих, зеленых и желтых лазеров, в то время как компания Eden из Иллинойса Park Illuminations надеется коммерциализировать технологию, которая включает герметизацию плазмы за стеклом в крошечных микрополостях из алюминиевой фольги, для производства ультратонких и гибких световых листов.

Но доктор Карличек считает, что светодиоды никуда не денутся. «Плазма, лампы накаливания и флуоресцентные лампы придут на смену электронным лампам после изобретения транзистора», - обещает он. «Люди до сих пор используют электронные лампы для некоторых целей, и точно так же лампы накаливания могут никогда не исчезнуть полностью. Но вопрос не в том, а в том, когда светодиодное освещение станет нормой во всем мире ».

Возможно, вы больше никогда не будете смотреть на потолок таким же образом.

светодиодов: будущее освещения наступило

Итак, что общего у маленького светового индикатора вашего мобильного телефона, уличного фонаря, знака выхода и обычной домашней лампочки? Если ваш ответ заключается в том, что светоизлучающие диоды (LED) могут питать все эти вещи, то вы довольно умны.

Светодиоды - это форма твердотельного освещения. Когда-то светодиоды стали одной из самых энергоэффективных и быстро развивающихся технологий. На рынке имеется широкий ассортимент светодиодных продуктов , в которых используются технологии, используемые в автомобилях, компьютерах, телевизорах, встраиваемые светильники даунлайт на кухне, фонарики и праздничные светильники. Светодиоды отличаются от других типов освещения тем, что служат дольше и экономят больше энергии и денег.Также они почти не выделяют тепла. Для сравнения, неэффективные лампы накаливания выделяют 90% своей энергии в виде тепла.

В модели , сравнивающей энергоэффективные лампочки с лампами накаливания , если вы заплатите 8 долларов за освещение дома традиционной лампочкой, вы заплатите около 2 долларов за освещение того же пространства с помощью светодиода. Светодиоды, соответствующие требованиям ENERGY STAR, потребляют только 20–25% энергии и служат до 25 раз дольше, чем традиционные лампы накаливания, которые они заменяют. Хотя светодиодные лампы на данном этапе дороже, как и другая электроника, цены снижаются по мере выхода на рынок большего количества продуктов.

В области наружного освещения светодиоды способствуют реализации инициатив корпораций и муниципалитетов в области устойчивого развития. WalMart теперь использует светодиодную технологию для соответствия добровольным требованиям к энергосбережению для высокоэффективного освещения парковок и модернизирует более 250 существующих парковок. Компания сообщает об экономии энергии на 58% по сравнению со стандартом ASHRAE Standard 90.1-2010, широко используемым коммерческим строительным кодексом. При сравнении эффективности светодиодного освещения проезжей части с натриевым освещением высокого давления (HPS) в Нью-Йорке, светодиоды показали экономию энергии от 26 до 57%.Другие крупные организации, такие как Lowe's, MGM Resorts International и Управление общего обслуживания США, также рассматривают возможность модернизации своего освещения, чтобы сократить расходы, снизить потребление энергии и повысить свою конкурентоспособность.

По мере роста использования светодиодов их потенциал энергосбережения может быть огромным для страны. Согласно недавнему отчету Министерства энергетики США, к 2030 году национальная экономия энергии за счет светодиодов может составить до 300 тераватт-часов, что эквивалентно годовой выработке электроэнергии примерно 50 1000 мегаваттных электростанций.Эта экономия энергии также снизит выбросы парниковых газов на 210 миллионов метрических тонн углерода и снизит потребление электроэнергии, эквивалентное питанию 24 миллионов домов.

Для получения дополнительной информации о светодиодах посетите нашу страницу Светодиодное освещение и веб-сайт твердотельного освещения.

Изобретение высокоэффективных синих светодиодов и будущего освещения

Шуджи Накамура, 2014 г., лауреат Нобелевской премии по физике, Калифорнийский университет, Санта-Барбара

В 1970-х и 80-х годах эффективные синие и зеленые светодиоды были последними недостающими элементами для твердотельные технологии отображения и освещения
из-за отсутствия подходящих материалов.К тому времени сплавы III-нитридов считались
наименее возможными кандидатами из-за различных «невозможных» трудностей. Однако серия неожиданных прорывов
в 1990-х годах полностью изменила взгляды людей, и в 1993 году были изобретены первые высокоэффективные синие светодиоды, которые были запущены в продажу. Светодиоды на основе III-нитрида стали наиболее широко используемым источником света во многих приложениях. Светодиодные лампы
более чем в десять раз эффективнее ламп накаливания и служат 50 лет! При нынешних темпах внедрения -
к 2020 году - светодиоды могут сократить мировую потребность в электроэнергии примерно на 60 атомных электростанций.В этом выступлении будет описана история
изобретения синего светодиода и будущее освещения.
Профессор Сюдзи Накамура - лауреат Нобелевской премии по физике 2014 года за изобретение эффективных синих светодиодов,
, которые позволили создать яркие и энергосберегающие источники белого света. Он родился 22 мая 1954 года в Эхимэ, Япония.
получил степень бакалавра, магистра и доктора философии. степени в области электротехники Университета Токусима, Япония, в 1977, 1979,
и 1994 годах соответственно.Он присоединился к Nichia Chemical Industries Ltd. в 1979 году. В 1989 году он начал исследование синих светодиодов
с использованием нитридных материалов III группы. В 1993 и 1995 годах он разработал первые сине-зеленые светодиоды на основе нитрида III группы. Он также
разработал первые фиолетовые лазерные диоды (ЛД) на основе нитридов III группы в 1995 году.

С 2000 года он был профессором материаловедения, электротехники и вычислительной техники в Калифорнийском университете
, Санта-Барбара. Профессор Накамура - директор по исследованиям Центра твердотельного освещения и энергетической электроники и кафедры
The Cree в области твердотельного освещения и дисплеев.Он имеет более 200 патентов США и 300 японских патентов и опубликовал
более 550 статей. В 2008 году он стал соучредителем компании Soraa, Inc., которая управляет вертикально интегрированными производственными предприятиями в Кремниевой долине
и Санта-Барбаре, Калифорния.

Яркое будущее светодиодного освещения и освещения Интернета вещей

Как говорится, необходимость - мать изобретательности. Исторически сложилось так, что способ, которым мы производим и доставляем свет, постепенно улучшался со времен керосиновой лампы - каждая итерация решала проблемы, связанные с предыдущим методом.Лампа накаливания Эдисона в 1880 году стала огромным шагом вперед: она оказалась более экономичной, удобной и безопасной, чем широко распространенный газовый свет. Сегодня мы продолжаем искать способы еще больше снизить затраты на освещение и более разумно использовать энергию.

IoT-освещение - это последняя новинка, изменившая правила игры. Ожидается, что к 2026 году ее стоимость вырастет до 4,5 млрд долларов; его также называют «разрушительной силой в осветительной отрасли». Так что же такое IoT-освещение и какие выгоды от этого могут получить ваше коммерческое здание? Продолжайте читать, чтобы узнать.

По мере того, как владельцы предприятий и менеджеры предприятий все больше осознают необходимость использования энергии, они с большей вероятностью внедряют какой-либо тип системы управления освещением. Многие из этих систем уже используются сегодня, иногда как часть системы управления зданием (BMS). Возможность составить установленный график для освещения (выключать его, когда никого нет рядом) помогает сэкономить энергию и снизить затраты.

Система освещения IoT идет на шаг (иногда на несколько шагов!) Дальше.Представьте себе свет, освещающий комнату за несколько минут до запланированного начала конференции. Или получить доступ к информации о том, как долго покупатель стоит в проходе розничного магазина и на что он смотрит. Этого можно добиться с помощью IoT-освещения.

В интеллектуальном освещении

IoT используются беспроводные переключатели, что избавляет от необходимости подключать переключатели света непосредственно к светильникам. Затем эти лампочки подключаются к сети, что позволяет отслеживать и контролировать их из облака. Через Интернет или мобильное приложение вы можете управлять отдельными источниками света или группами источников света в зависимости от загруженности, уровня внешнего освещения и времени суток; вы также можете управлять затемнением и изменением цвета.Такие умные светильники также могут передавать информацию о сломанном и перегоревшем освещении в режиме реального времени.

А поскольку в зданиях повсеместно используются светильники, эти подключенные лампы также являются отличным каналом для сбора дополнительных данных о здании. Датчики могут быть встроены в светильники с целью сбора и передачи информации об объекте, включая, среди прочего, посещаемость помещения, качество воздуха и температуру. Чем больше у вас информации о том, как используется ваше здание, тем лучше вы подготовлены для более эффективного управления им.

Некоторые интересные потенциальные применения для освещения IoT в коммерческих помещениях:

  • Система внутреннего позиционирования на основе освещения: В конце 2017 года Target реализовала внутреннее позиционирование с помощью чипов Bluetooth, встроенных в светодиодные потолочные светильники. Телефоны покупателей получают доступ к интерактивной карте магазина, которая направляет их по проходам к продуктам, которые они ищут. Дубайский университет Hamdan Bin Mohammed Smart University использует элементы управления освещением IoT, чтобы направлять студентов в классы.
  • Отслеживание активов: Для критически важных активов, помеченных датчиками, можно использовать освещение IoT для их обнаружения на основе сигналов, которые они излучают.
  • Отслеживайте условия для скоропортящихся продуктов: Товары, требующие определенных условий окружающей среды, таких как температура и влажность, могут получить выгоду от интеллектуальных световых решений, которые постоянно контролируют складское помещение или территорию. Можно настроить оповещения для обнаружения аномалий и предотвращения порчи.
  • Использование пространства: Освещение IoT может собирать данные о занятости, которые затем можно анализировать для оптимизации использования здания. Анализ этих данных поможет вам лучше управлять своим пространством и реагировать на недостаточное или чрезмерное использование.

Собираетесь ли вы внедрить «умную» систему освещения на основе Интернета вещей или нет, разумно оценить самый основной элемент вашей стратегии освещения: лампочку. Лампы накаливания по-прежнему широко используются, но с появлением светодиодов ситуация меняется.

По сути, светодиодные лампы производят больше света, чем традиционные лампы, но поскольку они делают это более эффективно, от лампочки излучается меньше энергии в виде тепла. Когда они были впервые представлены, они излучали более «холодный» белый свет; сегодня они предлагают такой же естественный «теплый» свет, что и лампы накаливания.

Многие компании по всему миру уже перешли на светодиодные светильники, которые можно легко установить в уже существующие осветительные приборы в большинстве коммерческих зданий. Причины перехода: светодиоды потребляют на 75 процентов меньше энергии, чем лампы накаливания; служат в 25 раз дольше; и часто дают более качественный свет, чем лампы накаливания.В дополнение к деньгам, сэкономленным на использовании энергии, многие коммунальные предприятия предлагают скидки в качестве стимула для компаний к переходу. Модернизация освещения часто считается «низко висящим плодом», который мгновенно и легко помогает добиться значительного сокращения энергопотребления.

Светодиодное освещение

предназначено не только для офисных зданий. Его также можно использовать практически для любого другого типа коммерческого объекта:

  • Склады и промышленные помещения - большие, высокие помещения, подобные этим, выигрывают от светодиодного освещения для высоких пролетов, поскольку они тратят меньше энергии: светодиодные лампы излучают свет в определенном направлении (в отличие от ламп накаливания и люминесцентных ламп) и выделяют меньше тепла.(Вот как узнать, не пора ли обновить.)
  • Крытые фермы. Некоторые высокотехнологичные фермы в США и во всем мире используют светодиодные фонари для оптимизации роста растений. Они делают это, настраивая легкие «рецепты», которые влияют на все, от роста растений до их вкусовых качеств.
  • Коммерческие стоянки. На стоянках, как внутренних, так и открытых, качество освещения имеет значение в целях безопасности. Помимо денежной экономии, безопасность является причиной того, что освещение парковок является одним из самых быстрорастущих сегментов рынка светодиодного коммерческого освещения.(Прочтите о том, как светодиодное освещение влияет на восприятие пассажиров.)
  • Медицинские учреждения - Медицинские учреждения частично спроектированы для удобства пациентов; Светодиодное освещение может помочь создать идеальный световой поток для окружающей среды и в то же время повысить эффективность.
  • Исправительные учреждения - Исправительные учреждения нуждаются в разнообразном освещении, от камер и мест отдыха до дневных комнат и коридоров. Светодиодные фонари не мешают работе камер безопасности и видеокамер, а также обеспечивают равномерный высококачественный свет, улучшающий видимость.

Поскольку светодиодные лампы естественным образом подходят для цифрового управления (в них используется полупроводник для получения света), они идеально подходят для приложений Интернета вещей. Светодиодное освещение IoT - идеальный способ добиться максимальной экономии и получить ценные эксплуатационные данные, которые могут улучшить все аспекты управления вашим зданием.

Оптимизация системы освещения вашего здания - отличный способ начать получать сбережения, но есть и другие вещи, которые вы можете сделать, чтобы уменьшить свои счета за коммунальные услуги.Помимо модернизации светодиодного освещения, два простейших решения для интеллектуальных зданий (и те, которые обеспечивают наиболее значительную экономию) - это автоматическое реагирование на спрос и автоматическая вентиляция с контролем спроса.

Йота может помочь. Мы будем работать с вами, чтобы разработать индивидуальное решение для интеллектуального светодиодного освещения, которое обеспечит максимальную финансовую отдачу для вашего здания; мы также можем предоставить инструменты и советы экспертов, которые помогут вам снизить потребление энергии и плату за электроэнергию. Чтобы узнать больше о наших решениях для интеллектуальных зданий и услугах по модернизации светодиодов, посетите наш веб-сайт или свяжитесь с нами.

светодиодов: глубокое погружение в затемнение

Рестораны и театры давно используют затемнение как способ создания атмосферы, воспитания чувства интимности и транспортировки посетителей и посетителей. Затемнение может снизить потребление энергии и повысить функциональность помещения, как в случае помещения для семинаров или лекционного зала. Но, несмотря на их повсеместное распространение, диммеры, используемые с обычными источниками света, все еще могут иметь проблемы, включая снижение эффективности ламп накаливания и сокращение срока службы люминесцентных ламп.

Большинство систем регулирования яркости, установленных сегодня, представляют собой устройства контроля фазы. Первоначально разработанные для ламп накаливания, они уменьшают световой поток, «прерывая ток во время каждого полупериода переменного [переменного тока]», - говорит Надараджа Нарендран, директор по исследованиям в Центре исследований освещения (LRC) в Трое, штат Нью-Йорк, и программе организатор программы Альянса по твердотельным системам и технологиям освещения (ASSIST). По сути, устройства регулирования фазы временно отключают питание источника света и снижают напряжение.Фактически, их также называют диммерами с отсечкой фазы, потому что прерывание тока приводит к срезанию синусоидальной волны переменного тока.

Прерывания происходят со скоростью 120 раз в секунду, что вдвое превышает частоту, с которой переменный ток передает электричество по линиям электропередач. Но поскольку вольфрамовая нить в лампах накаливания медленно нагревается и остывает, человеческий глаз видит выход как постоянный уровень пониженной яркости. Чем дольше будут прерывания, тем тусклее будет свет.

Не все устройства контроля фазы отсекают одну и ту же часть синусоидального сигнала переменного тока.Полупроводниковый триод для переменного тока (TRIAC), который используется для уменьшения яркости ламп накаливания и галогенных ламп, отсекает прямую фазу, которая начинается, как только ток меняет полярность и напряжение, протекающее по цепи, становится нулевым. Также называемые диммерами с прямой фазой управления, TRIAC могут создавать всплески тока, которые вызывают гудение приглушенных ламп и увеличивают нагрузку на электронные драйверы.

Диммеры с управлением обратной фазой позволяют избежать этих проблем за счет отсечения последних частей или задних фронтов сигнала переменного тока.Включая световую цепь при изменении направления тока, они позволяют напряжению постепенно повышаться, прежде чем выключить его позже в полупериоде. Также называемые электронными низковольтными диммерами (ELV), диммеры с контролем обратной фазы были разработаны для улучшения характеристик галогенов, в которых используются электронные трансформаторы.

TRIAC отключает питание источника в прямой фазе, так же как ток меняет полярность, а напряжение в цепи равно нулю. Диммеры с управлением обратной фазой отсекают задние фронты сигнала переменного тока.

Как тускнеют светодиоды
Как источник постоянного тока, светодиод по своей сути имеет регулируемую яркость. «Сила тока, протекающего через светодиодное устройство, определяет светоотдачу», - говорит Нарендран. Их уровень яркости регулируется простым управлением током, проходящим через уложенные друг на друга слои полупроводникового материала, установленные на подложке.

В отличие от обычных источников, диммирование не влияет на эффективность или долговечность светодиодов, говорит Джеймс Бродрик, руководитель программы освещения в Управлении строительных технологий США.S. Министерство энергетики (DOE). Фактически, диммирование может продлить срок службы светодиодов за счет снижения их рабочей температуры.

Кроме того, диапазон диммирования светодиодов шире, чем у компактных люминесцентных и газоразрядных ламп высокой интенсивности. По данным Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA), они могут снизить мощность до менее 1 процента от полной мощности по сравнению с 10–30 процентами измеренного светового потока компактных люминесцентных ламп, а также от 30 до 60 процентов мощности лампы для высокоинтенсивных ламп. газоразрядные лампы в соответствии с Национальной информационной программой по осветительной продукции.

Для всех светодиодных устройств, будь то сменные лампы или светодиодные светильники, требуется драйвер для уменьшения яркости. Поскольку это низковольтные источники постоянного тока, светодиоды нуждаются в управляющей электронике для преобразования переменного тока, протекающего по линиям электропередач, в пригодную для использования и регулируемую форму постоянного тока. Эти драйверы затемняют светодиоды одним из двух способов. При широтно-импульсной модуляции (ШИМ) ток, проходящий через светодиод, включается и выключается с высокой частотой - «часто несколько тысяч раз в секунду», - говорит Нарендран.«Ток, протекающий через светодиод, представляет собой усредненное по времени значение тока, когда светодиод включен и когда он выключен». Уменьшение количества времени, в течение которого светодиод включен, уменьшает усредненный по времени ток или эффективный ток, подаваемый на устройство, и, как следствие, его яркость.

Светодиоды, как и обычные источники, также могут быть затемнены посредством постоянного уменьшения тока (CCR) или аналогового затемнения. CCR поддерживает постоянный ток к источнику, но уменьшает его амплитуду для достижения диммирования.«Световой поток пропорционален силе тока, протекающего через устройство», - говорит Нарендран.

У стратегии PWM и CCR есть свои преимущества и недостатки. Более широко используемый ШИМ предлагает широкий диапазон затемнения, может снизить светоотдачу до значений «менее 1 процента», говорит Нарендран, и позволяет избежать сдвига цвета за счет работы светодиода на его номинальном уровне тока - или его максимальной светоотдаче - и при нулевой ток. Однако, поскольку регулирование яркости с ШИМ включает быстрое переключение, требуется сложная и дорогая электроника привода для создания импульсов тока с частотой, достаточно высокой для предотвращения заметного мерцания.

CCR диммирование более эффективно и просто из-за менее сложных и менее дорогих электронных требований. В отличие от ШИМ, он не может создавать электромагнитные помехи, которые могут возникнуть в результате высокочастотного переключения. Диммирование CCR также позволяет расположить драйверы удаленно от источника света, что полезно в случае замены светодиодных ламп или в небольших светильниках, где не хватает места. Однако CCR не подходит для приложений, в которых требуется снижение яркости ниже 10 процентов.«При очень малых токах светодиоды не работают так хорошо, и световой поток может быть нестабильным», - говорит Нарендран.

Проблемы совместимости
Хотя драйвер определяет, будет ли светодиодный продукт затемнять, его производительность в значительной степени зависит от его совместимости с устройством регулирования яркости, таким как устройство регулирования фазы. Драйвер должен быть спроектирован так, чтобы понимать и интерпретировать сигнализацию устройства регулирования яркости, чтобы оно могло произойти.

Многие технологии затемнения, используемые для обычных источников, также могут работать со светодиодами.К ним относятся аналоговое напряжение от нуля до 10 В, DALI (интерфейс цифрового адресного освещения), DMX (цифровой мультиплексор) и «другие методы, которые отделяют сигнал диммирования от напряжения сети переменного тока», - говорит Бродрик.

Установка специальной проводки, которая передает информацию о диммировании на диммер, может облегчить проблемы совместимости, потому что это позволяет диммеру и источнику работать с минимальными помехами друг от друга или без них. Однако эти типы систем диммирования также имеют тенденцию быть более сложными и дорогими, что может объяснить, почему они более распространены в коммерческих приложениях, чем в жилых.

Наиболее распространенным устройством регулирования фазы является диммер TRIAC. По оценкам NEMA, в домах США установлено 150 миллионов таких устройств, и что эти устаревшие устройства будут представлять собой основную часть диммирующих устройств для замены светодиодных светильников по мере прекращения использования источников накаливания. К сожалению, совместимость светодиодов с диммерами TRIAC проблематична.

Одна из причин этого заключается в разнице в питании ламп накаливания и светодиодов. Лампы накаливания производят свет через простые резистивные нагрузки, которые потребляют электричество непосредственно из сети переменного тока.Связь между током, напряжением и яркостью линейна и прямолинейна. Изменение напряжения пропорционально влияет на ток.

Не так для светодиодов. Поскольку диоды зависят от схемы управления для обеспечения постоянного тока и адаптации мощности и напряжения для их использования, их взаимодействие с диммерами TRIAC менее предсказуемо. Например, при низких уровнях затемнения драйвер светодиода, предназначенный для подачи постоянного тока или постоянного напряжения, может пытаться компенсировать участки среза фазы - или прерывания синусоидальной волны переменного тока - потребляя больше тока, в результате чего светодиод остается ярким или мерцать.

Более того, не все драйверы одинаковы. Разные схемы означают разные способы получения энергии, ее преобразования и вывода. Следовательно, соединение TRIAC со светодиодным изделием может быть «удачным или неудачным», - говорит Нарендран. Кроме того, «одна лампа на одном диммере может работать, но когда несколько ламп добавляются параллельно, как в люстре, она может плохо тускнеть».

Может быть и обратное, - говорит Ян Кемелинг, основатель и главный директор по продажам и маркетингу Ledzworld, голландского производителя светодиодной осветительной продукции.Он советует не смешивать разные светодиодные лампы с одним диммером из-за разнообразия конструкции драйверов.

Подключение диммера TRIAC еще больше усугубляет ситуацию. Многие существующие и установленные диммеры представляют собой двухпроводные устройства; то есть тот же провод, который подает питание на источник света, также передает пониженное напряжение или сигнал затемнения. По словам Бродрика, это может помешать работе как светодиодного устройства, так и диммера. Диммеры, особенно с дополнительными функциями, такими как ночники и индикаторы уровня освещенности, имеют внутреннюю схему, которая требует постоянной, хотя и минимальной мощности, даже при выключенном источнике света.С лампами накаливания это можно сделать, не вызывая включения ламп. По словам Майкла Скурла, старшего менеджера по продуктам и рынку в Северной и Южной Америке, Indoor Global Systems, Philips Lighting Systems, поскольку светодиоды не требуют значительного питания, это немного сложнее для этих устройств, которые также могут мерцать.

Несовместимость между драйверами светодиодов и диммерами TRIAC может вызвать множество проблем. Шесть таких проблем: всплывающее, при котором светодиодный источник внезапно полностью включается, когда диммер поднимается из полностью выключенного положения; выпадение, при котором источник света полностью отключается при затемнении; мертвый ход, возникающий при изменении настройки диммера, не вызывает видимого изменения уровня освещенности; ореолы, когда свет все еще виден, когда диммер полностью выключен; слышимый шум; и мерцать.

Мерцание, затемнение и смещение цвета - некоторые из нерешенных проблем производительности, которые могут побудить профессионалов и потребителей с осторожностью относиться к твердотельной технологии. Однако индустрия освещения решает проблему затемнения по нескольким направлениям. Выпущенный в прошлом году продукт NEMA SSL 7A-2013 Phase Cut Dimming для твердотельного освещения: базовая совместимость направлен на минимизацию проблем совместимости, связанных с уменьшением фазового освещения светодиодов, путем предоставления рекомендаций по проектированию и тестированию как диммеров, так и светодиодных продуктов.Однако стандарт касается только будущих технологий и не пытается регулировать прошлые устройства затемнения и освещения.

Источник: Альянс твердотельных систем и технологий освещения. Этот пример профиля диммирования показывает скорость изменения светоотдачи в зависимости от диапазона диммера. Не все эти элементы могут присутствовать в профиле затемнения продукта.

Правильное регулирование яркости
Индустрия освещения также разработала протоколы для обеспечения единообразия на рынке.Ledotron - это открытый цифровой стандарт, запущенный в Европе и направленный на стабилизацию диммирования в системах, разработанных для КЛЛ и светодиодных ламп. Новый стандарт является результатом сотрудничества нескольких европейских производителей, включая Osram и Schneider Electric.

В Северной Америке ZigBee Light Link от ZigBee Alliance является стандартом для беспроводного затемнения и управления светодиодными продуктами. Сертификация Light Link, созданная для удобства потребителей, гарантирует, что продукты освещения и управления освещением обладают функциональностью plug-and-play и функциональной совместимостью; те, кто соответствует требованиям, имеют печать Zigbee Certified.

Публикация LRC 2013 года ASSIST рекомендует… Регулирование яркости: технологически нейтральное определение предлагает критерии эффективности для регулировки яркости независимо от типа лампы, чтобы обеспечить визуальный комфорт и удовлетворение конечного пользователя. Он устанавливает минимальный и максимальный уровни освещенности (5 процентов и 90 процентов соответственно), оценивает профили затемнения и охватывает такие вопросы, как мертвый ход, мерцание и эффективность системы.

На практике проблемы с затемнением светодиодов можно свести к минимуму, приняв определенные меры предосторожности.Прежде всего, проектировщики должны указать устройства управления затемнением, предназначенные для светодиодов. Ищите комбинации светодиодного источника и диммера, рекомендованные производителем того или иного продукта. Для установки в настенной коробке Brodrick советует выбирать диммер и светодиодные источники, соответствующие NEMA SSL-7A.

Разработчики также должны выполнить полный макет всех цепей освещения, «включая все светодиодные источники и элементы управления затемнением, и протестировать во всем диапазоне затемнения». Если макет невозможен, укажите проверенную комбинацию источника светодиодов и диммера, но убедитесь, что информация не старше шести месяцев.

При использовании светодиодов с диммерами с фазовым управлением разработчики должны уменьшить максимальную нагрузочную способность диммера, обычно выражаемую в ваттах, чтобы минимизировать нагрузку на электронику диммера. Хотя светодиоды значительно более эффективны, чем их аналоги с лампами накаливания, определить количество светодиодных источников, которые можно подключить к диммеру, не так просто, как разделить его максимальную нагрузочную способность на ватты для каждого источника.

Вместо этого необходимо уменьшение мощности для компенсации небольших скачков мощности, вызванных работой драйвера.«Типичный процент снижения мощности должен находиться в диапазоне от 25 до 30 процентов от номинальной мощности диммера», - говорит Кемелинг из Ledzworld. Следовательно, диммер с максимальной нагрузочной способностью 1000 Вт будет снижен до 250 Вт. Затем это можно использовать для расчета максимального количества источников, которое может вместить диммер.

Нарендран говорит, что производители также работают над улучшением схем как в драйверах светодиодов, так и в устройствах диммирования для лучшей совместимости с TRIAC. По словам Кемелинга, некоторые драйверы включают в себя адаптивную обработку управления.Это позволяет драйверам синхронизироваться с диммерами любого типа, но они стоят дороже. Таким образом, несмотря на то, что в области регулирования яркости были сделаны улучшения, оптимальная производительность по-прежнему требует немного больше времени и энергии.

Примечание: эта статья была обновлена ​​с момента первой публикации, чтобы указать, что устройства управления фазой уменьшают световой поток, прерывая ток 120 раз в секунду, или в два раза превышающую частоту, с которой подается переменный ток в США.


Ресурсы
Список вводных статей, в которых обсуждается процесс и общие проблемы, связанные с затемнением светодиодов.

«Управление светодиодами», компания Lutron Electronics Co., 2011. Доступно на bit.ly/1kFPBlt.

«Тонкая схема за светодиодным освещением», Берни Вейр, IEEE Spectrum , 27 февраля 2012 г. Доступно на bit.ly/1nZxsEs.

«Затемнение светодиодов с помощью диммеров с фазовой отсечкой: процесс специалиста для достижения максимального успеха», Наоми Миллер и Майкл Поплавски, Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория, 2013 г. Доступно на 1.usa.gov/1g3cGfs.

ASSIST рекомендует… затемнение: технологически нейтральное определение , Альянс полупроводниковых систем и технологий освещения и Исследовательский центр освещения, апрель 2013 г.Доступно на bit.ly/1fMM8EA.

Факты о светодиодном освещении , Министерство энергетики США, 2014 г. Доступно на lightingfacts.com.

Подробнее о Philips Lighting

Найдите продукты, контактную информацию и статьи о Philips Lighting

Подробнее о Schneider Electric

Найдите продукты, контактную информацию и статьи о Schneider Electric .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *