100 лет назад
Сами светодиоды — изобретение с долгой и непростой историей. Способность диодного (полупроводникового) детектора излучать свет заметил еще в 1907 году британский инженер Раунд. Идею развил талантливый русский ученый Олег Лосев. А первые «рабочие» светодиоды были созданы в 1960-х годах в США Ником Холоньяком. Массовое распространение и современное разнообразие оттенков светодиоды получили позже — в 90-х годах прошлого века, когда молодой японский ученый Сюдзи Никамура разработал эффективную технологию производства ярких и «долгоиграющих» светодиодов.
Полупроводник вместо лампы
Конструкция современного светодиода (LED — light emitting diodes) довольно проста. Он состоит из анода («плюс») и катода («минус»), расположенных параллельно друг другу. На катоде есть небольшое углубление, куда на рефлектор помещен кристалл из полупроводника — именно он излучает свет.
Кристалл соединен с анодом перемычкой из золотой проволоки. Сверху вся конструкция «облачена» в прозрачный корпус из полимерного материала (эпоксидной смолы). Он выполняет две роли одновременно — защиты и фокусирующей линзы. Вместе с рефлектором она определяет направление светового луча, рассеивая его в диапазоне от пяти до 150 градусов. Когда через анод и катод пропускается электрический ток — «лампочка» светится.
Яркие «крошки»
Самые популярные современные светодиоды — длиной меньше обычной спички. Особенно востребованный тип корпуса — цилиндрический, диаметром 3, 5, 10 миллиметров. Встречаются светодиоды диаметром 8 и 20 миллиметров. А самые маленькие светодиоды — меньше 2 миллиметров в диаметре, обычно применяются для подсветки экранов. Яркость свечения зависит от угла излучения и мощности светодиода: от сотых долей ватта до серьезных 5 и более ватт на одном кристалле.
Мал, да удал
При всей своей миниатюрности светодиоды способны давать намного больше света, чем обычные лампы накаливания и люминесцентные лампы.
Так, на каждый 1 Вт мощности лампа накаливания дает от 4 до 12 Лм/Вт (Люмен/Ватт). Энергосберегающая компактная люминисцентная лампа (КЛЛ) — 18–22 Лм/Вт. Ртутная лампа высокого давления (ДРЛ) — 20–24 Лм/Вт. Светодиод — 90–123 Лм/Вт!
«Энергоэффективность светодиодных светильников вдвое превышает этот показатель у люминесцентных ламп и в 10 раз — у ламп накаливания, — говорит генеральный директор ООО «АтомСвет» Вадим Дадыка. — КПД светодиодного светильника составляет 75–90%, а на выделение тепла уходит всего лишь 10–25%».
Кроме того, светодиоды не разогреваются, как другие лампы — значит, пожаробезопасны. Что касается периода службы, то сегодня все производители заявляют о гарантийном сроке в два года, а потенциальное время работы светодиодных светильников оценивают не меньше, чем в десять лет. Или 50 000 часов.
Эффект мультипликации
В светодиодном прожекторе таких источников света, как правило, несколько десятков. Они монтируются в определенном порядке в одном, обычно алюминиевом, корпусе на общем радиаторе. Электрический ток подается через «светодиодный драйвер», рассчитанный на группу из конкретного количества соединенных между собой последовательно светодиодов определенной мощности. Обязательно используется стабилизатор: светодиоды очень «не любят» скачков напряжения.
И дождь, и ветер
Внешне светодиодный прожектор выглядит, как обычный. Для «работы» в уличных условиях используется прочный корпус, способный противостоять дождю, снегу и пыли.
«Большинство светодиодных светильников могут работать в широком диапазоне температур, что является их явным преимуществом в уличном освещении и подсветке зданий, — объясняет Вадим Дадыка. — Например, светодиодные светильники «АтомСвет» способны бесперебойно освещать объекты при температуре от -60 до +60 °С. С течением времени основные характеристики LED светильников практически не изменяются. Светильники имеют прочные корпуса с алюминиевым профилем. А поликарбонатное стекло способно выдерживать высокие ударные нагрузки».
«Светодиод — это источник света, который хоть и не содержит соответствующего элемента накаливания, но тем не менее нагревается. И при морозе, как это ни удивительно, сам светодиод, наоборот, «чувствует себя хорошо», — объясняет Григорий Меньшиков, председатель наблюдательного совета ООО «Диодные лампы». — При влажности и перепаде температур, в случае если пайка и изготовление матрицы происходило с соблюдением технологии, с самим светодиодом и с матрицей, на которую он припаян, ничего произойти не может».
«Грамотно спроектированный прожектор достаточно надежно работает в условиях перепада температур, — подтверждает Александр Ковалев, технический директор ООО «АДМ» (г. Иркутск). — Однако для самих светодиодов более опасно повышение температуры окружающей среды, чем понижение. Тепловой режим — одно из основных условий жизни светодиода. Что касается повышенной влажности, эта проблема должна решаться степенью герметичности корпуса прожектора. Как и для любой электронной продукции, имеющей в своем составе печатные платы и соединения пайкой, вредны как резкие температурные перепады, так и повышенная влажность. Наиболее эффективной защитой от внешних условий является грамотно спроектированная конструкция самого корпуса прожектора, правильное расположение светодиодного модуля или группы светодиодов и драйвера».
Разумная компенсация
Однако светодиоды и светодиодные прожекторы, стоят довольно дорого. Иногда — в несколько раз дороже ламповых светильников. Впрочем, это компенсируется высокой эффективностью, более низким энергопотреблением и более комфортным для глаза немерцающим свечением.
Сегодня такие осветители все чаще устанавливаются на улицах, в производственных зданиях, на складах, — везде, где требуется осветить большое пространство.
Прочные позиции
По словам генерального директора ООО «АтомСвет», сегодня на российском рынке доминируют отечественные производители светодиодного оборудования. Из них ведущие 4–5 компаний занимают около 40%. Доля китайского импорта — примерно 20%. Однако если учесть, что небольшие российские предприятия собирают светильники из китайских комплектующих, то реальная доля светильников производства КНР намного выше. Однако в области промышленного и уличного освещения позиции производителей из России прочны.
«На российском рынке расширяются предложения специализированных светильников. Особенно перспективны светильники со взрывозащитой, которые востребованы на предприятиях нефтегазового комплекса, химической, угледобывающей промышленности и других, — говорит Вадим Дадыка. — Прорабатывается возможность интеграции светодиодных светильников с автоматизированными системами управления освещением (АСУО). Это может высвободить до 75% мощностей предприятия».
Александр Ковалев добавляет: «Сейчас на рынке достаточно большое число светодиодных прожекторов российского производства, но львиная доля самих светодиодов производится за рубежом, и география их производства достаточно широка. Ведущие производители светодиодов — это Япония, Германия, Южная Корея, Голландия, США и Китай. Конечно, большая часть светодиодов производится в Китае, поскольку практически все известные мировые производители размещают свои заказы именно там, где относительно дешевая рабочая сила. Однако качество их строго соответствует рейтингу фирм-производителей, а нездоровую репутацию «китайский — значит, некачественный» создали наши недобросовестные предприниматели, закупающие в Китае явно не прошедший по основным качественным показателям товар».
100 лет назад Полупроводник вместо лампы Яркие «крошки» Мал, да удал Эффект мультипликации И дождь, и ветер Разумная компенсация Прочные позиции
"Промышленные страницы Сибири" №9 (80) август 2013 г.
|
Наталья Дёмшина.
© 2006-2012. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири»
Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru
© Создание сайта - студия GolDesign.Ru