Super jasne, białe diody LED. Moc światła białej diody LED, kąt świecenia i moc diody LED

Rośliny doniczkowe nie zawsze mają w domu wystarczającą ilość światła. Bez tego ich rozwój będzie powolny lub nieprawidłowy. Aby tego uniknąć, możesz zainstalować diody LED dla roślin. To właśnie ta lampa może zapewnić wymagane spektrum kolorów. szeroko stosowany do oświetlenia szklarni, oranżerii, ogrodów wewnętrznych i akwariów. Dobrze zastępują światło słoneczne, nie wymagają dużych nakładów finansowych i charakteryzują się długą żywotnością.

Fotosynteza roślin to proces zachodzący przy wystarczającej ilości światła. Na poprawność wpływają również następujące czynniki: temperatura otoczenia, wilgotność, widmo światła, długość dnia i nocy, wystarczalność węgla.

Określanie wystarczalności światła

Jeśli zdecydujesz się zainstalować lampy dla roślin, musisz to zrobić tak poprawnie, jak to możliwe. Aby to zrobić, musisz zdecydować, które rośliny nie mają promienia, a które będą zbędne. Jeśli projektujesz oświetlenie w szklarni, musisz zapewnić strefy o różnych widmach. Następnie musisz określić liczbę samych diod LED. Profesjonaliści robią to za pomocą specjalnego urządzenia - luksomierza. Możesz także dokonać obliczeń samodzielnie. Ale będziesz musiał trochę pogrzebać i zaprojektować pożądany model.

Jeśli projekt realizowany jest dla szklarni, obowiązuje jedna uniwersalna zasada dla wszystkich rodzajów źródeł światła. Wraz ze wzrostem wysokości zawieszenia oświetlenie maleje.

diody LED

Widmo promieniowania barwnego ma ogromne znaczenie. Optymalnym rozwiązaniem byłyby czerwone i niebieskie diody LED dla roślin w stosunku dwa do jednego. To, ile watów będzie miało urządzenie, nie ma tak naprawdę znaczenia.

Ale częściej używają jednowatowych. Jeśli musisz samodzielnie zainstalować diody, lepiej kupić gotowe taśmy. Można je zabezpieczyć za pomocą kleju, guzików lub wkrętów. Wszystko zależy od przewidzianych otworów. Producentów takich produktów jest wielu, lepiej wybrać znanego, niż anonimowego sprzedawcę, który nie może dać gwarancji na swój produkt.

Długość fali świetlnej

Spektrum naturalnego światła słonecznego zawiera zarówno kolory niebieski, jak i czerwony. Pozwalają roślinom rozwijać masę, rosnąć i owocować. Naświetlony jedynie niebieskim widmem o długości fali 450 nm przedstawiciel flory zostanie skarłowaciały. Taka roślina nie może pochwalić się dużą zieloną masą. Będzie też słabo owocować. Po absorpcji zakresu czerwonego o długości fali 620 nm rozwinie korzenie, dobrze zakwitnie i przyniesie owoce.

Zalety diod LED

Kiedy roślina jest oświetlona, ​​przechodzi całą drogę: od kiełków po owoce. Jednocześnie w tym czasie nastąpi tylko kwitnienie, gdy działa urządzenie luminescencyjne. Diody LED do roślin nie nagrzewają się, dzięki czemu nie ma potrzeby częstego wietrzenia pomieszczenia. Ponadto nie ma możliwości przegrzania termicznego przedstawicieli flory.

Takie lampy są niezastąpione przy uprawie sadzonek. Kierunkowość widma promieniowania pomaga pędom urosnąć w krótkim czasie. Zaletą jest również niskie zużycie energii. Diody LED mają drugie miejsce, ale są dziesięciokrotnie bardziej ekonomiczne. Diody LED dla roślin wytrzymują do 10 lat. - od 3 do 5 lat. Po zainstalowaniu takich lamp nie będziesz musiał się martwić o ich wymianę przez długi czas. Takie lampy nie zawierają szkodliwych substancji. Mimo to ich stosowanie w szklarniach jest bardzo preferowane. Obecnie na rynku dostępna jest duża liczba różnych konstrukcji takich lamp: można je zawiesić, zamontować na ścianie lub suficie.

Minusy

Aby zwiększyć intensywność promieniowania, diody LED są montowane w dużą konstrukcję. Jest to wada tylko w przypadku małych pomieszczeń. W dużych szklarniach nie ma to większego znaczenia. Wadę można uznać za wysoki koszt w porównaniu z analogami - świetlówkami. Różnica może sięgać ośmiokrotności. Ale diody zwrócą się po kilku latach pracy. Potrafią znacząco oszczędzać energię. Po upływie okresu gwarancyjnego obserwuje się spadek blasku. Przy dużej powierzchni szklarni potrzeba większej liczby punktów świetlnych w porównaniu do innych typów lamp.

Grzejnik do lampy

Konieczne jest usunięcie ciepła z urządzenia. Lepiej byłoby to zrobić poprzez grzejnik wykonany z profilu aluminiowego lub blachy stalowej. Zastosowanie gotowego profilu w kształcie litery U będzie wymagało mniej pracy. Obliczenie powierzchni grzejnika jest łatwe. Musi wynosić co najmniej 20 cm2 na 1 wat. Po wybraniu wszystkich materiałów możesz złożyć wszystko w jeden łańcuch. Lepiej jest zmieniać diody LED do wzrostu roślin według koloru. Zapewni to równomierne oświetlenie.

FitoLED

Najnowsze osiągnięcie, takie jak fito-LED, może zastąpić konwencjonalne analogi, które świecą tylko w jednym kolorze. Nowe urządzenie łączy w jednym chipie niezbędne dla roślin spektrum diod LED. Jest potrzebny na wszystkich etapach wzrostu. Najprostsza fitolampa składa się zwykle z bloku z diodami LED i wentylatora. Ten ostatni z kolei można regulować na wysokość.

Świetlówki

Świetlówki od dawna pozostają na szczycie popularności w ogrodach przydomowych i warzywnych. Ale takie lampy dla roślin nie pasują do spektrum kolorów. Coraz częściej są one zastępowane przez fito-LED lub świetlówki specjalnego przeznaczenia.

Sód

Światło o tak silnym nasyceniu jak aparat sodowy nie nadaje się do umieszczenia w mieszkaniu. Jego stosowanie wskazane jest w dużych szklarniach, ogrodach i szklarniach, w których rośliny są oświetlane. Wadą takich lamp jest ich niska wydajność. Zamieniają dwie trzecie energii w ciepło, a tylko niewielka jej część jest wykorzystywana na promieniowanie świetlne. Ponadto czerwone widmo takiej lampy jest intensywniejsze niż niebieskie.

Urządzenie wykonujemy sami

Najprostszym sposobem na wykonanie lampy dla roślin jest użycie paska z diodami LED. Potrzebujemy go w widmach czerwonym i niebieskim. Podłączą się do prądu. Te ostatnie można kupić w tym samym miejscu, co taśmy - w sklepie z narzędziami. Potrzebujesz również mocowania - panelu wielkości obszaru oświetleniowego.

Produkcję należy rozpocząć od oczyszczenia panelu. Następnie możesz przykleić taśmę diodową. W tym celu należy zdjąć folię ochronną i przykleić lepką stronę do panelu. Jeśli konieczne jest przecięcie taśmy, jej kawałki można połączyć za pomocą lutownicy.

Diody LED dla roślin nie wymagają dodatkowej wentylacji. Ale jeśli samo pomieszczenie jest słabo wentylowane, zaleca się zainstalowanie taśmy na metalowym profilu (na przykład wykonanym z aluminium). Tryby oświetlenia kwiatów w pokoju mogą być następujące:

• dla tych rosnących daleko od okna, w zacienionym miejscu wystarczy 1000-3000 luksów;
• dla roślin potrzebujących rozproszonego światła wartość ta wyniesie do 4000 luksów;
• przedstawiciele flory wymagające bezpośredniego oświetlenia - do 6000 luksów;
• dla tropikalnych i owocujących - do 12 000 luksów.

Jeśli chcesz zobaczyć rośliny domowe w zdrowej i pięknej formie, musisz starannie zaspokoić ich zapotrzebowanie na oświetlenie. Tak więc odkryliśmy zalety i wady roślin, a także spektrum ich promieni.

Ekologia konsumpcji. Nauka i technologia: Jakiego rodzaju oświetlenie jest potrzebne, aby uzyskać w pełni rozwiniętą, dużą, pachnącą i smaczną roślinę przy umiarkowanym zużyciu energii?

Intensywność fotosyntezy w świetle czerwonym jest maksymalna, ale pod wpływem samego światła czerwonego rośliny umierają lub ich rozwój zostaje zakłócony. Na przykład koreańscy badacze wykazali, że oświetlona czystą czerwienią masa uprawianej sałaty jest większa niż przy oświetleniu kombinacją czerwieni i błękitu, ale liście zawierają znacznie mniej chlorofilu, polifenoli i przeciwutleniaczy. Wydział Biologii Uniwersytetu Moskiewskiego ustalił, że w liściach kapusty pekińskiej w wąskopasmowym świetle czerwonym i niebieskim (w porównaniu do oświetlenia lampą sodową) synteza cukrów jest zmniejszona, wzrost jest zahamowany, a kwitnienie nie zdarzać się.

Ryż. 1 Leannę Garfield Tech Insider – Farmy lotnicze

Jakie oświetlenie jest potrzebne, aby uzyskać w pełni rozwiniętą, dużą, pachnącą i smaczną roślinę przy umiarkowanym zużyciu energii?

Jak ocenić efektywność energetyczną lampy?

Podstawowe wskaźniki oceny efektywności energetycznej fitolightu:

• Fotosyntetyczny strumień fotonów (PPF), w mikromolach na dżul, czyli w liczbie kwantów światła z zakresu 400–700 nm emitowanych przez lampę pobierającą 1 J energii elektrycznej.
• Uzyskaj strumień fotonów (YPF), w efektywnych mikromolach na dżul, tj. w liczbie kwantów na 1 J energii elektrycznej, biorąc pod uwagę mnożnik - krzywa McCree.

PPF zawsze okazuje się nieco wyższa niż YPF(krzywa McCree znormalizowany do jedności, a w większości zakresu poniżej jedności), zatem pierwsza metryka jest korzystna dla sprzedawców lamp. Drugi miernik jest bardziej opłacalny dla nabywców, ponieważ lepiej ocenia efektywność energetyczną.

Wydajność DNAT

Duże przedsiębiorstwa rolnicze posiadające duże doświadczenie i liczące pieniądze nadal korzystają z lamp sodowych. Tak, chętnie zgadzają się na powieszenie dostarczonych im świateł LED nad łóżkami doświadczalnymi, ale nie zgadzają się za nie płacić.

Z ryc. 2 pokazuje, że wydajność lampy sodowej w dużym stopniu zależy od mocy i osiąga maksimum przy 600 W. Charakterystyczna wartość optymistyczna YPF dla lampy sodowej 600–1000 W wynosi 1,5 eff. µmol/J. Lampy sodowe o mocy 70–150 W są półtorakrotnie mniej wydajne.

Ryż. 2. Typowe widmo lampy sodowej dla roślin (lewy). Wydajność w lumenach na wat i w efektywnych mikromolach komercyjnych marek lamp sodowych do szklarni Cavita, E-Papillon, „Galad” i „Reflex” (po prawej)

Dowolna lampa LED o wydajności 1,5 eff. µmol/W i przystępną cenę, można uznać za godny zamiennik lampy sodowej.

Wątpliwa skuteczność czerwono-niebieskich fitolightów

W artykule nie prezentujemy widm absorpcyjnych chlorofilu, gdyż niewłaściwe jest odwoływanie się do nich w dyskusji na temat wykorzystania strumienia świetlnego przez żywą roślinę. Chlorofil zaproszenie izolowane i oczyszczone, tak naprawdę pochłania tylko światło czerwone i niebieskie. W żywej komórce pigmenty pochłaniają światło w całym zakresie 400–700 nm i przekazują jego energię chlorofilowi. Efektywność energetyczną światła w arkuszu określa krzywa „ McCree 1972„(ryc. 3).

Ryż. 3. V(λ) - krzywa widzialności dla człowieka; RQE- względna wydajność kwantowa instalacji ( McCree 1972); σ R I σ ks- krzywe absorpcji światła czerwonego i dalekiego czerwonego przez fitochrom; B(λ) - skuteczność fototropowa światła niebieskiego

Uwaga: maksymalna wydajność w zakresie czerwonym jest półtora razy większa niż minimalna wydajność w zakresie zielonym. A jeśli uśrednisz wydajność w dość szerokim paśmie, różnica stanie się jeszcze mniej zauważalna. W praktyce redystrybucja części energii z zakresu czerwonego do zielonego czasami wręcz przeciwnie, wzmacnia funkcję energetyczną światła. Zielone światło przechodzi przez grubość liści do niższych poziomów, efektywna powierzchnia liści rośliny gwałtownie wzrasta, a plony na przykład sałaty wzrastają.

W pracy zbadano wykonalność energetyczną oświetlenia roślin za pomocą zwykłych lamp LED o białym świetle.

Charakterystyczny kształt widma białej diody LED wyznaczany jest przez:

• równowaga fal krótkich i długich w powiązaniu z temperaturą barwową (ryc. 4, po lewej);
• stopień zajętości widma, który koreluje z oddawaniem barw (ryc. 4, po prawej).

Ryż. 4. Widmo białego światła LED o tym samym oddawaniu barw, ale różnej temperaturze barwowej CCT (lewy) i przy tej samej temperaturze barwowej i różnym oddawania barw Ra(po prawej)

Różnice w spektrum białych diod o tym samym oddawaniu barw i tej samej temperaturze barwowej są subtelne. W związku z tym możemy ocenić parametry zależne od widma jedynie na podstawie temperatury barwowej, oddawania barw i skuteczności świetlnej – parametrów zapisanych na etykiecie konwencjonalnej lampy światła białego.

Wyniki analizy widm szeregowych białych diod LED są następujące:

1. W widmie wszystkich białych diod LED, nawet przy niskiej temperaturze barwowej i maksymalnym oddawania barw, jak w przypadku lamp sodowych, bardzo mało jest dalekiej czerwieni (ryc. 5).

Ryż. 5. Spektrum białej diody LED ( PROWADZONY 4000K Ra= 90) i światło sodowe ( HPS) w porównaniu z funkcjami widmowymi wrażliwości roślin na błękit ( B), czerwony ( A_r) i dalekie czerwone światło ( A_fr)

W naturalnych warunkach roślina zacieniona przez baldachim obcych liści otrzymuje bardziej odległą czerwień niż bliską czerwieni, co u roślin światłolubnych wywołuje „syndrom unikania cienia” - roślina rozciąga się w górę. Na przykład pomidory w fazie wzrostu (nie sadzonki!) potrzebują głębokiej czerwieni, aby się rozciągnąć, zwiększyć wzrost i całkowitą zajmowaną powierzchnię, a tym samym plony w przyszłości.

W związku z tym pod białymi diodami LED i światłem sodowym roślina czuje się jak pod otwartym słońcem i nie rozciąga się w górę.

2. Do reakcji „śledzenia słońca” potrzebne jest światło niebieskie (ryc. 6).

Przykłady użycia tej formuły:

A. Oszacujmy dla podstawowych wartości parametrów światła białego, jakie powinno być oświetlenie, aby przy danym oddawaniu barw i temperaturze barwowej zapewnić np. 300 eff. µmol/s/m2:

Można zauważyć, że zastosowanie ciepłego, białego światła o wysokim współczynniku oddawania barw pozwala na zastosowanie nieco niższych poziomów oświetlenia. Jeśli jednak weźmiemy pod uwagę, że skuteczność świetlna diod LED o ciepłym świetle i wysokim współczynniku oddawania barw jest nieco niższa, staje się jasne, że przy wyborze temperatury barwowej i oddawania barw nie ma żadnych znaczących energetycznie korzyści ani strat. Można jedynie regulować proporcję fitoaktywnego światła niebieskiego lub czerwonego.

B. Oceńmy przydatność typowego oświetlenia LED ogólnego przeznaczenia do uprawy mikroliście.

Niech lampa o wymiarach 0,6 × 0,6 m zużywa 35 W i ma temperaturę barwową 4000 DO, odwzorowanie kolorów Ra= 80 i skuteczność świetlna 120 lm/W. Wtedy będzie jego skuteczność YPF= (120/100)⋅(1,15 + (35⋅80 - 2360)/4000) ef. µmol/J = 1,5 ef. µmol/J. Co pomnożone przez zużyte 35 W, wyniesie 52,5 eff. µmol/s.

Jeśli taką lampę opuści się wystarczająco nisko nad złożem mikrogreenów o powierzchni 0,6 × 0,6 m = 0,36 m 2 i uniknie się w ten sposób utraty światła na boki, gęstość oświetlenia wyniesie 52,5 eff. µmol/s / 0,36 m 2 = 145 skut. µmol/s/m2. Jest to około połowa zwykle zalecanych wartości. Dlatego należy również podwoić moc lampy.

Bezpośrednie porównanie fitoparametrów różnych typów lamp

Porównajmy fitoparametry konwencjonalnej biurowej lampy sufitowej LED wyprodukowanej w 2016 roku z wyspecjalizowanymi fitoluminami (ryc. 7).

Ryż. 7. Parametry porównawcze typowej lampy sodowej do szklarni o mocy 600W, specjalistycznego fitolightu LED i lampy do ogólnego oświetlenia wnętrz

Widać, że zwykła lampa oświetlenia ogólnego po wyjęciu dyfuzora przy oświetlaniu roślin nie ustępuje pod względem efektywności energetycznej specjalistycznej lampie sodowej. Oczywiste jest również, że fitolampa o świetle czerwono-niebieskim (celowo nie podano nazwy producenta) jest wykonana na niższym poziomie technologicznym, ponieważ jej całkowita wydajność (stosunek mocy strumienia świetlnego w watach do mocy pobieranej z sieć) jest gorsza od wydajności lampy biurowej. Ale gdyby wydajność lamp czerwono-niebieskich i białych była taka sama, wówczas fitoparametry również byłyby w przybliżeniu takie same!

Z widma jasno wynika również, że czerwono-niebieska fitooprawa nie jest wąskopasmowa, jej czerwony garb jest szeroki i zawiera znacznie więcej dalekiej czerwieni niż biała dioda LED i lampa sodowa. W przypadkach, gdy wymagana jest dalsza czerwień, wskazane może być użycie takiej oprawy samodzielnie lub w połączeniu z innymi opcjami.

Ocena efektywności energetycznej systemu oświetleniowego jako całości:

W laboratorium określa się reakcję rośliny na światło: intensywność wymiany gazowej, zużycie składników odżywczych z procesów roztworów i syntezy. Reakcje charakteryzują nie tylko fotosyntezę, ale także procesy wzrostu, kwitnienia i syntezy substancji niezbędnych do smaku i aromatu.

Na ryc. Rycina 14 przedstawia reakcję rośliny na zmiany długości fali światła. Intensywność pobrania sodu i fosforu z pożywki mierzono w przypadku mięty, truskawek i sałaty. Piki na takich wykresach oznaczają, że stymulowana jest specyficzna reakcja chemiczna. Z wykresów wynika, że ​​wyłączenie niektórych zakresów z pełnego spektrum dla oszczędności jest równoznaczne z usunięciem części klawiszy fortepianu i zagraniem melodii na pozostałych.

Ryż. 14. Stymulująca rola światła w poborze azotu i fosforu w mięty, truskawkach i sałacie.

Zasadę współczynnika ograniczającego można rozszerzyć na poszczególne składowe widma – do pełnego wyniku w każdym przypadku potrzebne jest pełne widmo. Usunięcie niektórych zakresów z pełnego widma nie prowadzi do znaczącego wzrostu efektywności energetycznej, ale „beczka Liebiga” może zadziałać - i wynik będzie negatywny.
Przykłady pokazują, że zwykłe białe światło LED i specjalistyczne „czerwono-niebieskie światło fitoświetlne” mają w przybliżeniu taką samą efektywność energetyczną przy oświetlaniu roślin. Natomiast szerokopasmowa biel kompleksowo zaspokaja potrzeby rośliny, które wyrażają się nie tylko w stymulacji fotosyntezy.

Usunięcie koloru zielonego z widma ciągłego, tak aby światło zmieniło się z białego na fioletowe, jest chwytem marketingowym dla kupujących, którzy chcą „specjalnego rozwiązania”, ale nie są kwalifikowanymi klientami.

Regulacja światła białego

Najpopularniejsze białe diody LED ogólnego przeznaczenia mają słabe oddawanie barw Ra= 80, co wynika przede wszystkim z braku barwy czerwonej (ryc. 4).

Brak czerwieni w widmie można skompensować dodając do lampy czerwone diody LED. Rozwiązanie to promuje m.in. firma CREE. Logika „beczki Liebiga” sugeruje, że taki dodatek nie zaszkodzi, jeśli rzeczywiście jest dodatkiem, a nie redystrybucją energii z innych zakresów na korzyść czerwieni.

Ciekawe i ważne prace przeprowadził w latach 2013–2016 Instytut Problemów Biomedycznych Rosyjskiej Akademii Nauk: badali, jak dodatek 4000 białych diod LED do światła wpływa na rozwój kapusty pekińskiej DO / Ra= 70 jasnych wąskopasmowych czerwonych diod LED 660 nm.

I dowiedzieliśmy się co następuje:

• W świetle LED kapusta rośnie mniej więcej tak samo jak w świetle sodowym, ale ma więcej chlorofilu (liście są bardziej zielone).
• Sucha masa plonu jest prawie proporcjonalna do całkowitej ilości światła w molach otrzymanej przez roślinę. Więcej światła - więcej kapusty.
• Stężenie witaminy C w kapuście nieznacznie wzrasta wraz ze wzrostem oświetlenia, ale znacznie wzrasta po dodaniu światła czerwonego do światła białego.
• Znaczące zwiększenie udziału składowej czerwonej w widmie powodowało istotny wzrost stężenia azotanów w biomasie. Należało zoptymalizować pożywkę i wprowadzić część azotu w postaci amonowej, tak aby nie przekroczyć maksymalnego dopuszczalnego stężenia azotanów. Ale w czystym białym świetle można było pracować tylko z formą azotanową.
• Jednocześnie wzrost udziału czerwieni w całkowitym strumieniu światła prawie nie ma wpływu na masę plonu. Oznacza to, że uzupełnienie brakujących składników widmowych wpływa nie na ilość plonu, ale na jego jakość.
• Wyższa wydajność moli na wat czerwonej diody LED oznacza, że ​​dodanie czerwieni do bieli jest również efektywne energetycznie.

Zatem dodanie czerwieni do bieli jest wskazane w szczególnym przypadku kapusty pekińskiej i całkiem możliwe w ogólnym przypadku. Oczywiście przy kontroli biochemicznej i właściwym doborze nawozów pod konkretną uprawę.

Opcje wzbogacania widma światłem czerwonym

Roślina nie wie, skąd wziął się kwant widma światła białego, a skąd wziął się kwant „czerwony”. Nie ma potrzeby tworzenia specjalnego widma w jednej diodzie LED. I nie ma potrzeby świecenia czerwonym i białym światłem z jednej specjalnej fitolampy. Wystarczy użyć ogólnego światła białego i dodatkowo oświetlić roślinę osobną lampą światła czerwonego. A kiedy ktoś znajdzie się w pobliżu rośliny, czerwone światło można wyłączyć za pomocą czujnika ruchu, aby roślina wyglądała na zieloną i ładną.

Ale rozwiązanie odwrotne jest również uzasadnione - dobierając skład luminoforu, rozszerzamy widmo białej diody LED w kierunku fal długich, równoważąc je tak, aby światło pozostało białe. Otrzymujesz także białe światło o bardzo wysokim współczynniku oddawania barw, odpowiednie zarówno dla roślin, jak i ludzi.

Szczególnie interesujące jest zwiększenie udziału czerwieni, zwiększając ogólny współczynnik oddawania barw, w przypadku city farmingu – ruchu społecznego na rzecz uprawy roślin niezbędnych człowiekowi w mieście, często łączących przestrzeń życiową, a co za tym idzie, jasne środowisko ludzi i roślin.

Otwarte pytania

Można określić rolę stosunku światła czerwonego do dalekiego i bliskiego oraz celowość stosowania „syndromu unikania cienia” w przypadku różnych upraw. Można spierać się, na jakie obszary w trakcie analizy wskazane jest podzielenie skali długości fal.

Można dyskutować, czy roślina potrzebuje długości fali krótszej niż 400 nm czy dłuższej niż 700 nm do stymulacji lub funkcji regulacyjnej. Na przykład istnieje prywatny raport, że promieniowanie ultrafioletowe znacząco wpływa na walory konsumenckie roślin. Między innymi odmiany sałaty czerwonolistnej uprawiane są bez promieniowania ultrafioletowego i rosną zielone, ale przed sprzedażą są naświetlane światłem ultrafioletowym, stają się czerwone i wysyłane do kasy. Czy nowy wskaźnik jest prawidłowy? PBAR (promieniowanie biologicznie czynne roślin), opisane w normie ANSI/ASABE S640, Ilości i jednostki promieniowania elektromagnetycznego dla roślin (organizmów fotosyntetycznych, zaleca uwzględnienie zakresu 280–800 nm.

Wniosek

Sieci handlowe wybierają bardziej trwałe odmiany, a następnie kupujący głosuje rublami na jaśniejsze owoce. I prawie nikt nie wybiera smaku i aromatu. Ale gdy tylko staniemy się bogatsi i zaczniemy żądać więcej, nauka natychmiast zapewni niezbędne odmiany i przepisy na pożywkę.

A żeby roślina zsyntetyzowała wszystko, co potrzebne do smaku i aromatu, będzie wymagać oświetlenia widmem zawierającym wszystkie długości fal, na które roślina zareaguje, czyli w ogólnym przypadku widmo ciągłe. Być może podstawowym rozwiązaniem będzie światło białe o wysokim współczynniku oddawania barw.

Literatura
1. Syn K-H, och M-M. Kształt liści, wzrost i przeciwutleniające związki fenolowe dwóch odmian sałaty uprawianych w różnych kombinacjach niebieskich i czerwonych diod elektroluminescencyjnych // Hortscience. – 2013. – Cz. 48. – s. 988-95.
2. Ptushenko V.V., Avercheva O.V., Bassarskaya E.M., Berkovich Yu A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., Zhigalova T.V., 2015. Możliwe przyczyny spadku wzrostu kapusty pekińskiej w połączeniu wąskopasmowego światła czerwonego i niebieskiego w porównaniu z oświetleniem przez wysokoprężna lampa sodowa. Scientia Horticulturae https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.08.021
3. Sharakshane A., 2017, Całe, wysokiej jakości środowisko świetlne dla ludzi i roślin. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2017.07.001
4. C. Dong, Y. Fu, G. Liu i H. Liu, 2014, Wzrost, charakterystyka fotosyntezy, pojemność przeciwutleniająca i plon biomasy oraz jakość pszenicy (Triticum aestivum L.) wystawionej na źródła światła LED o różnych kombinacjach widm
5. Lin K.H., Huang M.Y., Huang W.D. i in. Wpływ czerwonych, niebieskich i białych diod elektroluminescencyjnych na wzrost, rozwój i jakość jadalną sałaty uprawianej hydroponicznie (Lactuca sativa L. var. capitata) // Scientia Horticulturae. – 2013. – V. 150. – s. 86–91.
6. Lu, N., Maruo T., Johkan M. i in. Wpływ dodatkowego oświetlenia diodami elektroluminescencyjnymi (LED) na plon i jakość pomidorów jednowieżowych uprawianych przy dużej gęstości sadzenia // Environ. Kontrola. Biol. – 2012. Cz. 50. – s. 63–74.
7. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., O.S. Jakowlewa, A.I. Znamensky, I.G. Tarakanov, S.G. Radczenko, S.N. Łapacz. Uzasadnienie optymalnych reżimów oświetlenia roślin dla szklarni kosmicznej Vitacycle-T. Medycyna kosmiczna i środowiskowa. 2016. T. 50. nr 4.
8. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., Yakovleva O.S., Znamensky A.I., Tarakanov I.G., Radchenko S.G., Lapach S.N., Trofimov Yu.V., Tsvirko V.I. Optymalizacja systemu oświetlenia LED szklarni z przestrzenią witaminową. Medycyna kosmiczna i środowiskowa. 2016. T. 50. nr 3.
9. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Smolyanina S.O., Pomelova M.A., Erokhin A.N., Yakovleva O.S., Tarakanov I.G. Wpływ parametrów reżimu świetlnego na akumulację azotanów w nadziemnej biomasie kapusty pekińskiej (Brassica chinensis L.) uprawianej z naświetlaczami LED. Agrochemia. 2015. Nr 11.

Jeśli masz jakieś pytania na ten temat, zadaj je ekspertom i czytelnikom naszego projektu.

Teraz prawdopodobnie tylko głusi nie słyszeli o lampach LED i superjasnych diodach LED. Wśród radioamatorów ultrajasna dioda LED od dawna jest przedmiotem dokładnych badań i głównym elementem innowacyjnych urządzeń domowej roboty. Tak, nic dziwnego, super jasne diody LED są interesujące przede wszystkim ze względu na swoją wydajność i dobre parametry strumienia świetlnego. Diody LED mają dobrą wytrzymałość mechaniczną i nie boją się wibracji i wstrząsów. Nic więc dziwnego, że diody LED dużej mocy są coraz częściej stosowane w przemyśle motoryzacyjnym.

Kolejną ważną pozytywną cechą diod LED jest to, że zaczynają emitować natychmiast po włączeniu zasilania. Na przykład świetlówki są pod tym względem gorsze od diod LED. W przypadku długotrwałej pracy świetlówki zaleca się gorący start, gdy żarniki są już podgrzane. Lampa włącza się po kilku sekundach.

Na początku lat dziewięćdziesiątych Nichia wprowadziła pierwsze na świecie niebiesko-białe diody LED. Od tego czasu rozpoczął się wyścig technologiczny w produkcji ultrajasnych diod LED o dużej mocy.

Sama dioda LED nie może emitować białego światła, ponieważ białe światło jest sumą wszystkich kolorów. Dioda LED emituje światło w ściśle określony sposób długość fali. Barwa promieniowania LED zależy od szerokości przerwy energetycznej przejścia, w której następuje rekombinacja elektronów i dziur.

Z kolei szerokość przerwy energetycznej zależy od materiału półprzewodnikowego. Aby uzyskać białe światło na krysztale niebieska dioda LED Nakładana jest warstwa luminoforu, który pod wpływem promieniowania niebieskiego emituje światło żółte i czerwone. Rezultatem zmieszania koloru niebieskiego, żółtego i czerwonego jest światło białe.

Jest to jedna z kilku szeroko stosowanych technologii wytwarzania światła białego za pomocą diod elektroluminescencyjnych.

Napięcie zasilania ultrajasnych białych diod LED wynosi zazwyczaj od 2,8 zanim 3,9 wolt. Dokładną charakterystykę diody LED można znaleźć w opisie (karta katalogowa).

Mocne, bardzo jasne białe diody LED, choć dostępne, są nadal drogie w porównaniu do czerwonych i zielonych diod LED, dlatego należy zachować ostrożność podczas ich stosowania w instalacjach oświetleniowych wysokiej jakości zasilacz LED.

Pomimo faktu, że zasoby diod LED są dość długie, wszelkie źródła światła emitujące światło półprzewodnik Bardzo wrażliwy na przetężenie. W wyniku przeciążeń dioda LED może nadal działać, ale jej strumień świetlny będzie znacznie mniejszy. W niektórych przypadkach częściowo działająca dioda LED może spowodować awarię innych podłączonych do niej diod LED.

Aby zapobiec przeciążeniu diod LED i w konsekwencji ich awarii, sterowniki mocy na wyspecjalizowanych mikroukładach. Zasilacz to nic innego jak stabilizowane źródło prądu. Do regulacji jasności diod LED zaleca się stosowanie modulacji impulsowej.

Możliwe, że wkrótce producenci diod LED dużej mocy zintegrują układ stabilizatora prądu bezpośrednio z konstrukcją diody LED dużej mocy, podobnie jak migające diody LED ( migająca dioda ), które mają wbudowany układ generatora impulsów.

Dioda LED może działać przez dziesięciolecia, pod warunkiem, że kryształ emitujący światło nie nagrzewa się bardzo pod wpływem przepływu prądu. W nowoczesnych diodach LED dużej mocy prąd zasilania może osiągnąć ponad 1000 mA(1 Amper!) przy napięciu zasilania 2,5 zanim 3,6 – 4 wolt. Takie parametry mają na przykład diody LED dużej mocy. Lumiledy . Aby odprowadzić nadmiar ciepła w takich diodach LED, stosuje się aluminiowy radiator, strukturalnie zintegrowany z kryształem diody. Producenci białych diod LED dużej mocy zalecają również instalowanie ich na dodatkowych grzejnikach. Wniosek jest oczywisty – jeśli zależy Ci na długotrwałej pracy diod LED, zadbaj o dobre odprowadzanie ciepła.

Instalując diody LED dużej mocy, należy pamiętać, że podstawa przewodząca ciepło diody LED nie jest elektrycznie obojętny. W związku z tym konieczne jest zapewnienie izolacji elektrycznej podstaw LED przy montażu na wspólnym grzejniku.

Ponieważ typowe napięcie zasilania ultrajasnych diod LED wynosi 3,6 woltów, wówczas takie diody LED można z łatwością zastosować w latarkach LED w połączeniu z akumulatorami tego formatu AA. Do zasilania diody LED potrzebne będą 3 akumulatory połączone szeregowo o napięciu 1,2 wolt. Całkowite napięcie będzie dokładnie takie, jakie jest wymagane 3,6 wolt. W tym przypadku nie są potrzebne żadne konwertery napięcia.

Wciąż wysoka cena diod LED dużej mocy wynika ze złożoności produkcji diod LED dużej mocy. Koszt nowoczesnych instalacji technologicznych, które wytwarzają kryształy LED dużej mocy w technologii epitaksjalnej, to 1,5 - 2 miliony dolarów!

Strukturalnie potężna dioda LED jest dość złożonym urządzeniem.

Na rysunku przedstawiono urządzenie z ultrajasną diodą Luxeon III LED firmy Lumileds o mocy 5 watów .

Jak widać z rysunku, nowoczesna, bardzo jasna dioda LED to złożone urządzenie, które wymaga wielu etapów technologicznych w produkcji.

Obecnie producenci diod LED dużej mocy wypróbowują różne technologie produkcji diod LED, wykorzystując różne materiały i komponenty. Wszystko to ma na celu obniżenie kosztów diod LED i zapewnienie wymaganej jakości produktu.

Należy zauważyć, że mocna dioda LED, wyprodukowana z naruszeniem procesu technologicznego i przy użyciu materiałów niskiej jakości, po pewnym czasie pracy traci obliczoną moc świetlną. Z reguły takie diody LED są tańsze niż ich analogi. Tanie diody LED po raz pierwszy 4000 godzinach pracy tracą jasność przez 35% . Dzieje się tak dlatego, że materiał epoksydowy żarówki LED zmienia kolor na żółty, a emisyjność niebieskiego chipa LED i nałożonej na niego warstwy luminoforu maleje. Wysokiej jakości diody LED do 50 000 godzinach pracy jasność spada nie więcej niż 20% .

Pasmo z maksimum w żółtym obszarze (najczęstszy wzór). Emisja diody LED i luminoforu po zmieszaniu daje białe światło o różnych odcieniach.

Encyklopedyczny YouTube

1 / 5

✪ Krótkie białe diody LED

✪ Test wzrostu białej diody LED i czerwonej, niebieskiej i białej diody LED – Amazon Lights (wprowadzenie)

✪ Zimne białe i neutralne białe diody LED w latarkach (modele Thrunite TN12)

✪ Test wzrostu światła białej diody LED vs czerwona/niebieska dioda LED – część 1 (edukacyjna) 2016

✪ Test wzrostu białej diody LED i czerwonej, niebieskiej i białej diody LED z upływem czasu – sałata, odc. 1

Napisy na filmie obcojęzycznym

Historia wynalazku

Pierwsze czerwone emitery półprzewodnikowe do zastosowań przemysłowych uzyskał N. Cholonyak w 1962 roku. Na początku lat 70. pojawiły się żółte i zielone diody LED. Strumień świetlny tych, wówczas jeszcze mało wydajnych, urządzeń osiągnął w 1990 roku jeden lumen. W 1993 roku Shuji Nakamura, inżynier w Nichia (Japonia), stworzył pierwszą niebieską diodę LED o dużej jasności. Niemal natychmiast pojawiły się urządzenia LED RGB, ponieważ kolory niebieski, czerwony i zielony umożliwiły uzyskanie dowolnego koloru, w tym białego. Diody LED z białym fosforem pojawiły się po raz pierwszy w 1996 roku. Następnie technologia szybko się rozwinęła i do 2005 roku skuteczność świetlna diod LED osiągnęła 100 lm/W lub więcej. Pojawiły się diody LED o różnych odcieniach blasku, jakość światła pozwoliła konkurować z lampami żarowymi i już tradycyjnymi świetlówkami. Rozpoczęło się stosowanie urządzeń oświetleniowych LED w życiu codziennym, w oświetleniu wewnętrznym i zewnętrznym.

Diody RGB

Białe światło można uzyskać poprzez zmieszanie emisji diod LED o różnych kolorach. Najpopularniejszy projekt trójchromatyczny jest wykonany ze źródeł czerwonego (R), zielonego (G) i niebieskiego (B), chociaż można znaleźć warianty bichromatyczne, tetrachromatyczne i bardziej wielochromatyczne. Wielokolorowa dioda LED w odróżnieniu od innych emiterów półprzewodnikowych RGB (opraw, lamp, klastrów) posiada jedną kompletną obudowę, najczęściej przypominającą jednokolorową diodę LED. Chipy LED są umieszczone obok siebie i mają wspólną soczewkę i odbłyśnik. Ponieważ chipy półprzewodnikowe mają skończone rozmiary i własne wzorce promieniowania, takie diody LED najczęściej mają nierówną charakterystykę kątową koloru. Ponadto, aby uzyskać prawidłowy współczynnik kolorów, często nie wystarczy ustawić prąd projektowy, ponieważ moc świetlna każdego chipa jest z góry znana i podlega zmianom w trakcie pracy. Aby ustawić pożądane odcienie, lampy RGB są czasami wyposażone w specjalne urządzenia sterujące.

Widmo diody LED RGB jest określone przez widmo tworzących ją emiterów półprzewodnikowych i ma wyraźny kształt linii. Widmo to bardzo różni się od widma słońca, dlatego wskaźnik oddawania barw diody RGB jest niski. Diody RGB pozwalają w łatwy i szeroki sposób sterować barwą świecenia poprzez zmianę prądu każdej diody wchodzącej w skład „triady”, dostosowując odcień barwy białego światła, które emitują bezpośrednio podczas pracy – aż do uzyskania indywidualnych, niezależnych barw.

Wielokolorowe diody LED charakteryzują się zależnością skuteczności świetlnej i barwy od temperatury ze względu na odmienną charakterystykę chipów emitujących tworzących urządzenie, co skutkuje nieznaczną zmianą barwy świecenia podczas pracy. Żywotność wielokolorowej diody LED zależy od trwałości chipów półprzewodnikowych, zależy od konstrukcji i najczęściej przekracza żywotność diod fosforowych.

Wielokolorowe diody LED są stosowane przede wszystkim do oświetlenia dekoracyjnego i architektonicznego, w oznakowaniach elektronicznych i ekranach wideo.

Diody fosforowe

Połączenie niebieskiego (częściej), fioletowego lub ultrafioletowego (nieużywanego w produkcji masowej) emitera półprzewodnikowego i konwertera luminoforu pozwala wyprodukować niedrogie źródło światła o dobrych właściwościach. Najbardziej popularna konstrukcja takiej diody LED zawiera niebieski chip półprzewodnikowy z azotku galu modyfikowany indem (InGaN) i luminofor z maksymalną reemisją w żółtym obszarze - granat itrowo-aluminiowy domieszkowany trójwartościowym cerem (YAG). Część mocy początkowego promieniowania chipa opuszcza korpus diody LED, rozpraszając się w warstwie luminoforu, pozostała część jest pochłaniana przez luminofor i ponownie emitowana w obszarze niższych wartości energii. Widmo reemisji obejmuje szeroki obszar od czerwieni do zieleni, ale powstałe widmo takiej diody LED ma wyraźny spadek w obszarze zielono-niebiesko-zielonym.

W zależności od składu luminoforu produkowane są diody LED o różnej temperaturze barwowej („ciepłej” i „zimnej”). Łącząc różne rodzaje luminoforów, uzyskuje się znaczny wzrost współczynnika oddawania barw (CRI lub Ra). Od 2017 r. dostępne są już panele LED do fotografii i filmowania, gdzie oddawanie barw ma kluczowe znaczenie, ale taki sprzęt jest drogi, a producentów jest niewielu.

Jednym ze sposobów zwiększenia jasności diod fosforowych przy jednoczesnym utrzymaniu lub nawet obniżeniu ich kosztu jest zwiększenie prądu płynącego przez chip półprzewodnikowy bez zwiększania jego rozmiaru - zwiększając gęstość prądu. Metoda ta wiąże się z jednoczesnym wzrostem wymagań dotyczących jakości samego chipa i jakości radiatora. Wraz ze wzrostem gęstości prądu pola elektryczne w obszarze aktywnym zmniejszają strumień świetlny. Po osiągnięciu prądów granicznych, ponieważ sekcje chipa LED o różnym stężeniu zanieczyszczeń i różnej szerokości pasma wzbronionego przewodzą prąd w różny sposób, następuje lokalne przegrzanie sekcji chipa, co wpływa na strumień świetlny i trwałość diody LED jako całości. W celu zwiększenia mocy wyjściowej przy zachowaniu jakości charakterystyk widmowych i warunków termicznych produkowane są diody LED zawierające klastry chipów LED w jednej obudowie.

Jednym z najczęściej dyskutowanych tematów w dziedzinie technologii polichromowanych LED jest jej niezawodność i trwałość. W przeciwieństwie do wielu innych źródeł światła, dioda LED zmienia z biegiem czasu swoją moc świetlną (wydajność), wzór promieniowania i odcień kolorów, ale rzadko ulega całkowitej awarii. Dlatego też do oszacowania okresu użytkowania np. oświetlenia przyjmuje się stopień obniżenia skuteczności świetlnej do 70% wartości pierwotnej (L70). Oznacza to, że diodę LED, której jasność spadła o 30% podczas pracy, uważa się za niesprawną. W przypadku diod LED stosowanych w oświetleniu dekoracyjnym jako szacunkową trwałość przyjmuje się poziom ściemniania wynoszący 50% (L50).

Żywotność diody fosforowej zależy od wielu parametrów. Oprócz jakości wykonania samego zespołu LED (sposób mocowania chipa do oprawki kryształowej, sposób mocowania przewodów przewodzących prąd, jakość i właściwości ochronne materiałów uszczelniających), żywotność zależy głównie od charakterystyki samego chipa emitującego oraz na zmiany właściwości luminoforu w trakcie eksploatacji (degradacja). Ponadto, jak pokazują liczne badania, głównym czynnikiem wpływającym na żywotność diody LED jest temperatura.

Wpływ temperatury na żywotność diod LED

Układ półprzewodnikowy podczas pracy emituje część energii elektrycznej w postaci promieniowania, a część w postaci ciepła. Co więcej, w zależności od efektywności takiej konwersji, ilość ciepła wynosi około połowy dla najbardziej wydajnych emiterów lub więcej. Sam materiał półprzewodnikowy ma niską przewodność cieplną, ponadto materiały i konstrukcja obudowy mają pewną nieidealną przewodność cieplną, co prowadzi do nagrzewania chipa do wysokich temperatur (w przypadku struktury półprzewodnikowej). Nowoczesne diody LED działają przy temperaturach chipów w zakresie 70-80 stopni. Dalszy wzrost tej temperatury przy stosowaniu azotku galu jest niedopuszczalny. Wysoka temperatura powoduje wzrost liczby defektów w warstwie aktywnej, prowadzi do zwiększonej dyfuzji i zmiany właściwości optycznych podłoża. Wszystko to prowadzi do wzrostu odsetka rekombinacji niepromienistej i absorpcji fotonów przez materiał chipa. Zwiększenie mocy i trwałości osiągnięto poprzez ulepszenie zarówno samej struktury półprzewodnika (zmniejszenie lokalnego przegrzania), jak i poprzez opracowanie konstrukcji zespołu LED oraz poprawę jakości chłodzenia obszaru aktywnego chipa. Prowadzone są także badania z innymi materiałami lub podłożami półprzewodnikowymi.

Fosfor jest również wrażliwy na wysokie temperatury. Przy długotrwałej ekspozycji na temperaturę centra ponownej emisji ulegają zahamowaniu, a współczynnik konwersji, a także właściwości widmowe luminoforu ulegają pogorszeniu. We wczesnych i niektórych nowoczesnych konstrukcjach polichromowanych diod LED luminofor jest nakładany bezpośrednio na materiał półprzewodnikowy, co maksymalizuje efekt termiczny. Oprócz środków mających na celu obniżenie temperatury emitującego chipa, producenci stosują różne metody w celu zmniejszenia wpływu temperatury chipa na luminofor. Technologie izolowanych luminoforów i konstrukcje lamp LED, w których luminofor jest fizycznie oddzielony od emitera, mogą zwiększyć żywotność źródła światła.

Obudowa diody LED, wykonana z optycznie przezroczystego tworzywa silikonowego lub żywicy epoksydowej, ulega starzeniu pod wpływem temperatury i z czasem zaczyna ściemniać i żółknąć, pochłaniając część energii emitowanej przez diodę LED. Powierzchnie odblaskowe również ulegają zniszczeniu pod wpływem ogrzewania – wchodzą w interakcję z innymi elementami nadwozia i są podatne na korozję. Wszystkie te czynniki razem powodują, że jasność i jakość emitowanego światła stopniowo maleje. Można jednak proces ten skutecznie spowolnić zapewniając efektywne odprowadzanie ciepła.

Konstrukcja diod fosforowych

Nowoczesna dioda fosforowa to złożone urządzenie, które łączy w sobie wiele oryginalnych i unikalnych rozwiązań technicznych. Dioda LED ma kilka głównych elementów, z których każdy pełni ważną, często więcej niż jedną funkcję:

Wszystkie elementy konstrukcyjne LED podlegają naprężeniom termicznym i należy je wybierać, biorąc pod uwagę stopień ich rozszerzalności cieplnej. Ważnym warunkiem dobrego projektu jest wykonalność i niski koszt montażu urządzenia LED i zainstalowania go w lampie.

Jasność i jakość światła

Najważniejszym parametrem nie jest nawet jasność diody LED, ale jej skuteczność świetlna, czyli moc świetlna z każdego wata energii elektrycznej zużywanej przez diodę LED. Skuteczność świetlna nowoczesnych diod LED sięga 190 lm/W. Teoretyczny limit tej technologii szacuje się na ponad 300 lm/W. Przy ocenie należy wziąć pod uwagę, że wydajność lampy opartej na diodach LED jest znacznie niższa ze względu na wydajność źródła zasilania, właściwości optyczne klosza, odbłyśnika i innych elementów konstrukcyjnych. Ponadto producenci często wskazują początkową wydajność emitera w normalnej temperaturze, podczas gdy temperatura chipa podczas pracy jest znacznie wyższa. Prowadzi to do tego, że rzeczywista wydajność emitera jest o 5-7% niższa, a lampy często dwukrotnie niższa.

Drugim równie ważnym parametrem jest jakość światła wytwarzanego przez diodę LED. Istnieją trzy parametry oceniające jakość oddawania barw:

Fosforowa dioda LED oparta na emiterze ultrafioletu

Oprócz już powszechnego połączenia niebieskiej diody LED i YAG, opracowywana jest również konstrukcja oparta na ultrafioletowej diodzie LED. Materiał półprzewodnikowy zdolny do emisji w zakresie bliskiego ultrafioletu jest pokryty kilkoma warstwami luminoforu na bazie siarczku europu i cynku aktywowanego miedzią i aluminium. Ta mieszanina luminoforów daje maksima reemisji w zielonych, niebieskich i czerwonych obszarach widma. Powstałe światło białe charakteryzuje się bardzo dobrymi parametrami jakościowymi, jednak skuteczność takiej konwersji jest wciąż niska. Są ku temu trzy powody [ ]: pierwsza wynika z faktu, że różnica pomiędzy energią padającego światła a wyemitowanymi kwantami jest tracona podczas fluorescencji (zamienia się w ciepło), a w przypadku wzbudzenia ultrafioletem jest znacznie większa. Drugim powodem jest to, że część promieniowania UV niezaabsorbowana przez luminofor nie bierze udziału w tworzeniu strumienia świetlnego, w przeciwieństwie do diod LED opartych na emiterze niebieskim, a zwiększenie grubości powłoki luminoforowej prowadzi do wzrostu pochłanianie w nim światła luminescencyjnego. I wreszcie wydajność ultrafioletowych diod LED jest znacznie niższa niż niebieskich.

Zalety i wady diod fosforowych

Biorąc pod uwagę wysoki koszt źródeł światła LED w porównaniu do tradycyjnych lamp, istnieją istotne powody, aby stosować tego typu urządzenia:

Ale są też wady:

Diody LED posiadają także cechy charakterystyczne dla wszystkich emiterów półprzewodnikowych, biorąc pod uwagę, jakie zastosowanie można znaleźć najskuteczniej, np. kierunek promieniowania. Dioda LED świeci tylko w jednym kierunku bez użycia dodatkowych odbłyśników i dyfuzorów. Do oświetlenia lokalnego i kierunkowego najlepiej sprawdzają się oprawy LED.

Perspektywy rozwoju technologii białych diod LED

Technologie wytwarzania białych diod LED odpowiednich do celów oświetleniowych są w fazie aktywnego rozwoju. Badania w tym obszarze stymulują zwiększone zainteresowanie społeczne. Perspektywa znacznych oszczędności energii przyciąga inwestycje w badania procesowe, rozwój technologii i poszukiwanie nowych materiałów. Sądząc po publikacjach producentów diod LED i materiałów pokrewnych, specjalistów w dziedzinie półprzewodników i inżynierii oświetleniowej, można nakreślić ścieżki rozwoju w tym obszarze:

Zobacz też

Notatki

1. , P. 19-20.
2. Diody LED MC-E firmy Cree zawierające emitery w kolorze czerwonym, zielonym, niebieskim i białym Zarchiwizowane 22 listopada 2012 r.
3. Diody LED VLMx51 firmy Vishay, zawierające emitery w kolorze czerwonym, pomarańczowym, żółtym i białym(Język angielski) . Profesjonalny LED. Pobrano 10 listopada 2012 r. Zarchiwizowano 22 listopada 2012 r.
4. Wielokolorowe diody LED XB-D i XM-L firmy Cree(Język angielski) . Profesjonalny LED. Pobrano 10 listopada 2012 r. Zarchiwizowano 22 listopada 2012 r.
5. Diody LED XP-C firmy Cree, zawierające sześć monochromatycznych emiterów(Język angielski) . Profesjonalny LED. Pobrano 10 listopada 2012 r. Zarchiwizowano 22 listopada 2012 r.
6. Nikiforow S.„Klasa S” półprzewodnikowej technologii oświetleniowej // Komponenty i technologie: magazyn. - 2009. - nr 6. - s. 88-91.
7. Truson P. Halvardson E. Zalety diod LED RGB w urządzeniach oświetleniowych // Komponenty i technologie: magazyn. - 2007. - nr 2.
8. , P. 404.
9. Nikiforow S. Temperatura w żywotności i działaniu diod LED // Komponenty i technologie: magazyn. - 2005. - nr 9.
10. Diody LED do oświetlenia wnętrz i architektury(Język angielski) . Profesjonalny LED. Pobrano 10 listopada 2012 r. Zarchiwizowano 22 listopada 2012 r.
11. Xiang Ling Oona. Rozwiązania LED dla systemów oświetlenia architektonicznego // Półprzewodnikowa technologia oświetleniowa: magazyn. - 2010. - nr 5. - s. 18-20.
12. Diody LED RGB do stosowania w elektronicznych tablicach wyników(Język angielski) . Profesjonalny LED. Pobrano 10 listopada 2012 r. Zarchiwizowano 22 listopada 2012 r.
13. Wysoki CRI LED Oświetlenie  | Yuji LED (nieokreślony) . yujiintl.com. Źródło 3 grudnia 2016 r.
14. Turkin A. Azotek galu jako jeden z obiecujących materiałów we współczesnej optoelektronice // Komponenty i technologie: Journal. - 2011. - nr 5.
15. Diody LED o wysokich wartościach CRI(Język angielski) . Profesjonalny LED. Pobrano 10 listopada 2012 r. Zarchiwizowano 22 listopada 2012 r.
16. Technologia Cree EasyWhite (Język angielski) . Magazyn LED. Pobrano 10 listopada 2012 r. Zarchiwizowano 22 listopada 2012 r.
17. Nikiforow S., Archipow A. Cechy określania wydajności kwantowej diod LED w oparciu o AlGaInN i AlGaInP przy różnych gęstościach prądu przez emitujący kryształ // Komponenty i technologie: Journal. - 2008. - nr 1.
18. Nikiforow S. Teraz można zobaczyć elektrony: diody LED sprawiają, że prąd elektryczny jest bardzo widoczny // Komponenty i technologie: magazyn. - 2006. - nr 3.
19. Diody LED z matrycowym układem dużej liczby chipów półprzewodnikowych(Język angielski) . Profesjonalny LED. Pobrano 10 listopada 2012 r. Zarchiwizowano 22 listopada 2012 r.
20. Żywotność białych diod LED(Język angielski) . NAS. Departament Energii. Pobrano 10 listopada 2012 r. Zarchiwizowano 22 listopada 2012 r.
21. Rodzaje defektów diod LED i metody analizy(Język angielski) . Profesjonalny LED. Pobrano 10 listopada 2012 r. Zarchiwizowano 22 listopada 2012 r.
22. , P. 61, 77-79.
23. Diody LED firmy SemiLED(Język angielski) . Profesjonalny LED. Pobrano 10 listopada 2012 r. Zarchiwizowano 22 listopada 2012 r.
24. Program badawczy GaN-on-Si Silicon LED (Język angielski) . Profesjonalny LED. Źródło 10 listopada 2012 r.
25. Technologia izolowanego fosforu firmy Cree(Język angielski) . Profesjonalny LED. Pobrano 10 listopada 2012 r. Zarchiwizowano 22 listopada 2012 r.
26. Turkin A. Półprzewodnikowe diody LED: historia, fakty, perspektywy // Inżynieria oświetlenia półprzewodnikowego: magazyn. - 2011. - nr 5. - s. 28-33.
27. Iwanow A.V., Fiodorow A.V., Semenow S.M. Lampy energooszczędne oparte na diodach LED o dużej jasności // Zaopatrzenie w energię i oszczędzanie energii - aspekt regionalny: XII Spotkanie Ogólnorosyjskie: materiały raportowe. - Tomsk: Grafika St. Petersburg, 2011. - s. 74-77.
28. , P. 424.
29. Odbłyśniki do diod LED na bazie kryształów fotonicznych(Język angielski) . Prowadzony profesjonalista. Pobrano 16 lutego 2013 r. Zarchiwizowano 13 marca 2013 r.
30. XLamp XP-G3(Język angielski) . www.cree.com. Źródło 31 maja 2017 r.
31. Białe diody LED o „wysokiej” mocy świetlnej „do” potrzeb oświetleniowych(Język angielski) . Phys.Org™. Pobrano 10 listopada 2012 r. Zarchiwizowano 22 listopada 2012 r.

Czasy, w których diody LED służyły jedynie jako wskaźniki włączania urządzeń, już dawno minęły. Nowoczesne urządzenia LED mogą całkowicie zastąpić żarówki w zastosowaniach domowych, przemysłowych i. Ułatwia to różna charakterystyka diod LED, wiedząc, który z nich można wybrać odpowiedni analog LED. Zastosowanie diod LED, biorąc pod uwagę ich podstawowe parametry, otwiera całe bogactwo możliwości w zakresie oświetlenia.

Dioda elektroluminescencyjna (w języku angielskim oznaczana jako LED, LED, LED) to urządzenie oparte na sztucznym krysztale półprzewodnikowym. Kiedy przepuszcza się przez niego prąd elektryczny, powstaje zjawisko emisji fotonów, które prowadzi do świecenia. Blask ten ma bardzo wąski zakres widmowy, a jego barwa zależy od materiału półprzewodnikowego.

Diody LED o emisji czerwonej i żółtej wykonane są z nieorganicznych materiałów półprzewodnikowych na bazie arsenku galu, diody zielone i niebieskie na bazie azotku indu i galu. Aby zwiększyć jasność strumienia świetlnego, stosuje się różne dodatki lub stosuje się metodę wielowarstwową, gdy pomiędzy półprzewodnikami umieszcza się warstwę czystego azotku glinu. W wyniku powstania kilku przejść elektron-dziura (p-n) w jednym krysztale zwiększa się jasność jego blasku.

Istnieją dwa rodzaje diod LED: do sygnalizacji i oświetlenia. Te pierwsze służą do wskazania włączenia różnych urządzeń do sieci, a także jako źródła oświetlenia dekoracyjnego. Są to kolorowe diody umieszczone w półprzezroczystej obudowie, każda z nich posiada cztery końcówki. Urządzenia emitujące światło podczerwone stosowane są w urządzeniach do zdalnego sterowania urządzeniami (pilot zdalnego sterowania).

W obszarze oświetlenia zastosowano diody LED, które emitują białe światło. Diody LED są klasyfikowane według koloru na zimną biel, neutralną biel i ciepłą biel. Istnieje klasyfikacja diod LED stosowanych do oświetlenia ze względu na sposób montażu. Oznaczenie SMD LED oznacza, że ​​urządzenie składa się z aluminiowego lub miedzianego podłoża, na którym umieszczony jest kryształ diody. Samo podłoże znajduje się w obudowie, której styki połączone są ze stykami diody LED.

Inny typ diody LED jest oznaczony jako OCB. W takim urządzeniu na jednej płycie umieszczono wiele kryształów pokrytych luminoforem. Dzięki takiej konstrukcji uzyskano wysoką jasność blasku. Technologia ta stosowana jest w produkcji o dużym strumieniu świetlnym na stosunkowo małej powierzchni. To z kolei sprawia, że ​​produkcja lamp LED jest najbardziej dostępna i tania.

Notatka! Porównując lampy oparte na diodach SMD i COB można zauważyć, że tę pierwszą można naprawić poprzez wymianę uszkodzonej diody LED. Jeśli lampa LED COB nie działa, będziesz musiał wymienić całą płytkę z diodami.

Charakterystyka diody

Wybierając odpowiednią lampę LED do oświetlenia, należy wziąć pod uwagę parametry diod LED. Należą do nich napięcie zasilania, moc, prąd roboczy, wydajność (strumień świetlny), temperatura świecenia (barwa), kąt promieniowania, wymiary, okres degradacji. Znając podstawowe parametry, będzie można łatwo dobrać urządzenia, aby uzyskać określony efekt świetlny.

Pobór prądu diody

Z reguły dla konwencjonalnych diod LED zapewniany jest prąd 0,02 A. Istnieją jednak diody LED o wartości znamionowej 0,08 A. Te diody LED obejmują mocniejsze urządzenia, których konstrukcja obejmuje cztery kryształy. Znajdują się one w jednym budynku. Ponieważ każdy z kryształów zużywa 0,02A, w sumie jedno urządzenie pobierze 0,08A.

Stabilność urządzeń LED zależy od wartości prądu. Nawet niewielki wzrost prądu pomaga zmniejszyć intensywność promieniowania (starzenie się) kryształu i zwiększyć temperaturę barwową. Prowadzi to ostatecznie do tego, że diody LED zmieniają kolor na niebieski i przedwcześnie przestają działać. A jeśli prąd znacznie wzrośnie, dioda LED natychmiast się przepali.

Aby ograniczyć pobór prądu, konstrukcje lamp i opraw LED zawierają stabilizatory prądu dla diod LED (sterowniki). Przekształcają prąd, doprowadzając go do wartości wymaganej przez diody LED. W przypadku konieczności podłączenia osobnej diody LED do sieci należy zastosować rezystory ograniczające prąd. Rezystancja rezystora dla diody LED jest obliczana z uwzględnieniem jej specyficznych właściwości.

Pomocna rada! Aby dobrać odpowiedni rezystor można skorzystać z kalkulatora rezystorów LED dostępnego w Internecie.

Napięcie diody

Jak sprawdzić napięcie diody LED? Faktem jest, że diody LED jako takie nie mają parametru napięcia zasilania. Zamiast tego wykorzystywana jest charakterystyka spadku napięcia diody LED, co oznacza wielkość napięcia wytwarzanego przez diodę LED, gdy przepływa przez nią prąd znamionowy. Wartość napięcia podana na opakowaniu odzwierciedla spadek napięcia. Znając tę ​​wartość, możesz określić napięcie pozostałe na krysztale. To właśnie ta wartość jest brana pod uwagę w obliczeniach.

Biorąc pod uwagę zastosowanie różnych półprzewodników w diodach LED, napięcie dla każdego z nich może być inne. Jak sprawdzić, ile woltów ma dioda LED? Można to określić na podstawie koloru urządzeń. Przykładowo dla kryształów niebieskich, zielonych i białych napięcie wynosi około 3 V, dla kryształów żółtych i czerwonych od 1,8 do 2,4 V.

Stosując równoległe połączenie diod LED o identycznych wartościach znamionowych i napięciu 2 V, może wystąpić następująca sytuacja: w wyniku zmian parametrów niektóre diody elektroluminescencyjne przestaną działać (przepalą się), inne natomiast będą świecić bardzo słabo. Stanie się tak dzięki temu, że gdy napięcie wzrośnie nawet o 0,1 V, prąd płynący przez diodę LED wzrośnie 1,5 razy. Dlatego tak ważne jest, aby upewnić się, że prąd jest zgodny z wartością znamionową diody LED.

Moc światła, kąt świecenia i moc diody LED

Strumień świetlny diod porównuje się z innymi źródłami światła, biorąc pod uwagę siłę emitowanego przez nie promieniowania. Urządzenia o średnicy około 5 mm wytwarzają od 1 do 5 lumenów światła. Natomiast strumień świetlny żarówki o mocy 100 W wynosi 1000 lm. Ale przy porównywaniu należy wziąć pod uwagę, że zwykła lampa ma światło rozproszone, podczas gdy dioda LED ma światło kierunkowe. Dlatego należy wziąć pod uwagę kąt rozproszenia diod LED.

Kąt rozproszenia różnych diod LED może wynosić od 20 do 120 stopni. Po podświetleniu diody LED wytwarzają jaśniejsze światło w środku i zmniejszają oświetlenie w kierunku krawędzi kąta rozproszenia. Dzięki temu diody LED lepiej oświetlają określoną przestrzeń, zużywając przy tym mniej energii. Jeśli jednak konieczne jest zwiększenie obszaru oświetlenia, w konstrukcji lampy zastosowano soczewki rozbieżne.

Jak określić moc diod LED? Aby określić moc lampy LED niezbędną do zastąpienia żarówki żarowej, należy zastosować współczynnik 8. W ten sposób można zastąpić konwencjonalną lampę o mocy 100 W urządzeniem LED o mocy co najmniej 12,5 W (100 W/8 ). Dla wygody możesz skorzystać z danych z tabeli zgodności mocy żarówek i źródeł światła LED:

Moc żarówki, W	Odpowiednia moc lampy LED, W
100	12-12,5
75	10
60	7,5-8
40	5
25	3

Przy stosowaniu diod LED do oświetlenia bardzo ważny jest wskaźnik wydajności, który określa się na podstawie stosunku strumienia świetlnego (lm) do mocy (W). Porównując te parametry dla różnych źródeł światła okazuje się, że wydajność lampy żarowej wynosi 10-12 lm/W, świetlówki 35-40 lm/W, a lampy LED 130-140 lm/W.

Temperatura barwowa źródeł LED

Jednym z ważnych parametrów źródeł LED jest temperatura świecenia. Jednostką miary tej wielkości są stopnie Kelvina (K). Należy zaznaczyć, że wszystkie źródła światła dzielą się na trzy klasy ze względu na temperaturę świecenia, wśród których biała ciepła ma temperaturę barwową poniżej 3300 K, biała dzienna – od 3300 do 5300 K, a biała zimna powyżej 5300 K.

Notatka! Komfortowa percepcja promieniowania LED przez ludzkie oko zależy bezpośrednio od temperatury barwowej źródła LED.

Temperatura barwowa jest zwykle podana na etykietach lamp LED. Jest oznaczony czterocyfrową liczbą i literą K. Wybór lamp LED o określonej temperaturze barwowej zależy bezpośrednio od charakterystyki ich zastosowania do oświetlenia. Poniższa tabela przedstawia możliwości wykorzystania źródeł LED o różnych temperaturach świecenia:

Kolor diody		Temperatura barwowa, K	Przypadki użycia oświetlenia
Biały	Ciepły	2700-3500	Oświetlenie pomieszczeń domowych i biurowych jako najbardziej odpowiedni analog żarówki
	Neutralny (w ciągu dnia)	3500-5300	Doskonałe odwzorowanie barw tych lamp pozwala na wykorzystanie ich do oświetlenia stanowisk pracy na produkcji.
	Zimno	ponad 5300	Stosowany głównie do oświetlenia ulicznego, a także używany w latarniach ręcznych
Czerwony		1800	Jako źródło dekoracyjnego i fito-oświetlenia
Zielony		-
Żółty		3300	Projekty oświetlenia wnętrz
Niebieski		7500	Oświetlenie powierzchni we wnętrzu, fito-oświetlenie

Falowa natura koloru pozwala wyrazić temperaturę barwową diod LED za pomocą długości fali. Oznaczenie niektórych urządzeń LED dokładnie odzwierciedla temperaturę barwową w postaci odstępu o różnych długościach fal. Długość fali oznaczona jest jako λ i jest mierzona w nanometrach (nm).

Standardowe rozmiary diod SMD i ich charakterystyka

Biorąc pod uwagę wielkość diod SMD, urządzenia dzieli się na grupy o różnych charakterystykach. Najpopularniejsze diody LED o standardowych rozmiarach to 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 i 5630. Charakterystyka diod SMD różni się w zależności od rozmiaru. Dlatego różne typy diod LED SMD różnią się jasnością, temperaturą barwową i mocą. W oznaczeniach LED pierwsze dwie cyfry oznaczają długość i szerokość urządzenia.

Podstawowe parametry diod SMD 2835

Główne cechy diod LED SMD 2835 obejmują zwiększony obszar promieniowania. W porównaniu do urządzenia SMD 3528, które posiada okrągłą powierzchnię roboczą, obszar promieniowania SMD 2835 ma kształt prostokątny, co przyczynia się do uzyskania większej wydajności świetlnej przy mniejszej wysokości elementu (około 0,8 mm). Strumień świetlny takiego urządzenia wynosi 50 lm.

Obudowa diody LED SMD 2835 wykonana jest z żaroodpornego polimeru i wytrzymuje temperatury do 240°C. Należy zauważyć, że degradacja radiacyjna tych elementów jest mniejsza niż 5% w ciągu 3000 godzin pracy. Dodatkowo urządzenie charakteryzuje się dość niskim oporem cieplnym złącza kryształ-podłoże (4 C/W). Maksymalny prąd pracy wynosi 0,18A, temperatura kryształu wynosi 130°C.

Ze względu na barwę blasku wyróżnia się ciepłą biel o temperaturze świecenia 4000 K, biel dzienną – 4800 K, biel czystą – od 5000 do 5800 K oraz biel chłodną o temperaturze barwowej 6500-7500 K. Warto zauważając, że maksymalny strumień świetlny dotyczy urządzeń o chłodnym białym blasku, minimalny dotyczy ciepłych białych diod LED. Konstrukcja urządzenia posiada powiększone pola stykowe, co sprzyja lepszemu odprowadzaniu ciepła.

Pomocna rada! Diody LED SMD 2835 można zastosować w dowolnym typie instalacji.

Charakterystyka diod SMD 5050

Konstrukcja obudowy SMD 5050 zawiera trzy diody LED tego samego typu. Źródła LED o barwach niebieskiej, czerwonej i zielonej posiadają charakterystykę techniczną zbliżoną do kryształów SMD 3528. Prąd pracy każdej z trzech diod wynosi 0,02A, zatem całkowity prąd całego urządzenia wynosi 0,06A. Aby mieć pewność, że diody LED nie zawiodą, zaleca się, aby nie przekraczać tej wartości.

Urządzenia LED SMD 5050 mają napięcie przewodzenia 3-3,3 V i strumień świetlny (strumień sieciowy) 18-21 lm. Moc jednej diody LED jest sumą trzech wartości mocy każdego kryształu (0,7 W) i wynosi 0,21 W. Kolor blasku emitowanego przez urządzenia może być biały we wszystkich odcieniach, zielony, niebieski, żółty i wielokolorowy.

Ścisłe rozmieszczenie diod LED o różnych kolorach w jednej obudowie SMD 5050 umożliwiło realizację diod wielokolorowych z oddzielnym sterowaniem każdym kolorem. Do regulacji opraw wykorzystujących diody SMD 5050 stosuje się sterowniki, dzięki którym po określonym czasie można płynnie zmieniać barwę świecenia z jednej na drugą. Zazwyczaj takie urządzenia mają kilka trybów sterowania i mogą regulować jasność diod LED.

Typowa charakterystyka diody SMD 5730

Diody LED SMD 5730 to nowoczesny przedstawiciel urządzeń LED, których obudowa ma wymiary geometryczne 5,7x3 mm. Należą do ultrajasnych diod LED, których charakterystyka jest stabilna i jakościowo odbiegająca od parametrów swoich poprzedników. Wyprodukowane z nowych materiałów diody LED charakteryzują się zwiększoną mocą i bardzo wydajnym strumieniem świetlnym. Ponadto mogą pracować w warunkach dużej wilgotności, są odporne na zmiany temperatury i wibracje oraz charakteryzują się długą żywotnością.

Istnieją dwa rodzaje urządzeń: SMD 5730-0,5 o mocy 0,5 W i SMD 5730-1 o mocy 1 W. Charakterystyczną cechą urządzeń jest możliwość pracy na prądzie pulsacyjnym. Prąd znamionowy SMD 5730-0,5 wynosi 0,15 A, podczas pracy impulsowej urządzenie wytrzymuje prąd do 0,18 A. Ten typ diod LED zapewnia strumień świetlny dochodzący do 45 lm.

Diody SMD 5730-1 pracują przy prądzie stałym 0,35A, w trybie impulsowym - do 0,8A. Skuteczność świetlna takiego urządzenia może sięgać nawet 110 lm. Dzięki żaroodpornemu polimerowi korpus urządzenia wytrzymuje temperatury do 250°C. Kąt rozproszenia obu typów SMD 5730 wynosi 120 stopni. Stopień degradacji strumienia świetlnego jest mniejszy niż 1% przy pracy przez 3000 godzin.

Dane techniczne diody Cree

Firma Cree (USA) zajmuje się rozwojem i produkcją ultrajasnych i najpotężniejszych diod LED. Jedną z grup Cree LED reprezentuje seria urządzeń Xlamp, które są podzielone na jednoukładowe i wieloukładowe. Jedną z cech źródeł monokrystalicznych jest rozkład promieniowania wzdłuż krawędzi urządzenia. Ta innowacja umożliwiła produkcję lamp o dużym kącie świecenia przy minimalnej liczbie kryształów.

W serii źródeł LED XQ-E High Intensity kąt świecenia wynosi od 100 do 145 stopni. Mając małe wymiary geometryczne 1,6x1,6 mm, moc ultrajasnych diod LED wynosi 3 wolty, a strumień świetlny 330 lm. To jedno z najnowszych osiągnięć Cree. Wszystkie diody LED, których konstrukcja została opracowana w oparciu o monokryształ, charakteryzują się wysokiej jakości oddawaniem barw w granicach CRE 70-90.

Powiązany artykuł:

Jak samodzielnie wykonać lub naprawić girlandę LED. Ceny i główne cechy najpopularniejszych modeli.

Firma Cree wypuściła kilka wersji wielochipowych urządzeń LED o najnowszych typach zasilania od 6 do 72 woltów. Diody LED Multichip dzielą się na trzy grupy, do których zaliczają się urządzenia o wysokim napięciu, o mocy do 4W i powyżej 4W. Źródła o mocy do 4W zawierają 6 kryształów w obudowach typu MX i ML. Kąt rozproszenia wynosi 120 stopni. Diody Cree tego typu można kupić w białej ciepłej i chłodnej barwie.

Pomocna rada! Pomimo wysokiej niezawodności i jakości światła, mocne diody LED serii MX i ML można kupić w stosunkowo niskiej cenie.

W grupie powyżej 4W znajdują się diody LED wykonane z kilku kryształów. Największe w grupie są urządzenia o mocy 25W reprezentowane przez serię MT-G. Nowym produktem firmy są diody LED typu XHP. Jedno z dużych urządzeń LED ma obudowę o wymiarach 7x7 mm, jego moc wynosi 12W, a strumień świetlny 1710 lm. Diody LED wysokiego napięcia łączą w sobie małe wymiary i dużą moc świetlną.

Schematy połączeń diod

Istnieją pewne zasady podłączania diod LED. Biorąc pod uwagę, że prąd przepływający przez urządzenie płynie tylko w jednym kierunku, dla długotrwałej i stabilnej pracy urządzeń LED ważne jest, aby wziąć pod uwagę nie tylko określone napięcie, ale także optymalną wartość prądu.

Schemat podłączenia LED do sieci 220V

W zależności od zastosowanego źródła zasilania istnieją dwa rodzaje obwodów do podłączenia diod LED do napięcia 220V. W jednym przypadku stosuje się go z ograniczonym prądem, w drugim - specjalnym, stabilizującym napięcie. Pierwsza opcja uwzględnia użycie specjalnego źródła o określonej sile prądu. W tym obwodzie nie jest wymagany rezystor, a ilość podłączonych diod LED jest ograniczona mocą sterownika.

Do oznaczenia diod LED na schemacie stosowane są dwa rodzaje piktogramów. Nad każdym schematycznym obrazem znajdują się dwie małe równoległe strzałki skierowane w górę. Symbolizują jasny blask urządzenia LED. Przed podłączeniem diody LED do napięcia 220V za pomocą zasilacza należy uwzględnić w obwodzie rezystor. Jeśli ten warunek nie zostanie spełniony, doprowadzi to do tego, że żywotność diody LED zostanie znacznie zmniejszona lub po prostu ulegnie awarii.

Jeśli podczas podłączania użyjesz zasilacza, stabilne będzie tylko napięcie w obwodzie. Biorąc pod uwagę niewielką rezystancję wewnętrzną urządzenia LED, włączenie go bez ogranicznika prądu doprowadzi do spalenia urządzenia. Dlatego do obwodu przełączającego diody LED wprowadza się odpowiedni rezystor. Należy zauważyć, że rezystory mają różne wartości, dlatego należy je poprawnie obliczyć.

Pomocna rada! Negatywnym aspektem obwodów podłączenia diody LED do sieci 220 V za pomocą rezystora jest rozpraszanie dużej mocy, gdy konieczne jest podłączenie obciążenia o zwiększonym poborze prądu. W takim przypadku rezystor zastępuje się kondensatorem gaszącym.

Jak obliczyć rezystancję diody LED

Obliczając rezystancję diody LED, kierują się wzorem:

U = IxR,

gdzie U to napięcie, I to prąd, R to rezystancja (prawo Ohma). Załóżmy, że musisz podłączyć diodę LED o następujących parametrach: 3 V - napięcie i 0,02 A - prąd. Aby po podłączeniu diody LED do 5 woltów w zasilaczu nie uległa ona awarii, należy usunąć dodatkowe 2 V (5-3 = 2 V). Aby to zrobić, należy włączyć do obwodu rezystor o określonej rezystancji, która jest obliczana na podstawie prawa Ohma:

R = U/I.

Zatem stosunek 2 V do 0,02 A wyniesie 100 omów, tj. Właśnie taki rezystor jest potrzebny.

Często zdarza się, że biorąc pod uwagę parametry diod LED, rezystancja rezystora ma wartość niestandardową dla urządzenia. Takich ograniczników prądu nie można znaleźć w punktach sprzedaży, na przykład 128 lub 112,8 omów. Należy wówczas zastosować rezystory, których rezystancja jest najbliższa wartości obliczonej. W tym przypadku diody LED nie będą działać z pełną wydajnością, ale tylko na 90-97%, ale będzie to niewidoczne dla oka i będzie miało pozytywny wpływ na żywotność urządzenia.

W Internecie dostępnych jest wiele opcji kalkulatorów obliczeniowych LED. Uwzględniają główne parametry: spadek napięcia, prąd znamionowy, napięcie wyjściowe, liczbę urządzeń w obwodzie. Podając parametry urządzeń LED i źródeł prądu w polu formularza, można znaleźć odpowiednie charakterystyki rezystorów. Aby określić rezystancję oznaczonych kolorami ograniczników prądu, dostępne są również obliczenia online rezystorów dla diod LED.

Schematy równoległego i szeregowego połączenia diod LED

Podczas montażu konstrukcji z kilku urządzeń LED stosuje się obwody do podłączenia diod LED do sieci 220 V z połączeniem szeregowym lub równoległym. Jednocześnie dla prawidłowego podłączenia należy wziąć pod uwagę, że przy łączeniu diod LED szeregowo wymagane napięcie jest sumą spadków napięć każdego urządzenia. Gdy diody LED są połączone równolegle, siła prądu jest sumowana.

Jeżeli w obwodach wykorzystywane są urządzenia LED o różnych parametrach, wówczas dla stabilnej pracy konieczne jest obliczenie rezystora dla każdej diody LED osobno. Należy zauważyć, że nie ma dwóch identycznych diod LED. Nawet urządzenia tego samego modelu różnią się niewielkimi parametrami. Prowadzi to do tego, że gdy duża ich liczba zostanie połączona w obwód szeregowy lub równoległy z jednym rezystorem, mogą szybko ulec degradacji i uszkodzeniu.

Notatka! Używając jednego rezystora w obwodzie równoległym lub szeregowym, można łączyć tylko urządzenia LED o identycznych charakterystykach.

Rozbieżność parametrów przy równoległym podłączeniu kilku diod LED, powiedzmy 4-5 sztuk, nie wpłynie na działanie urządzeń. Ale jeśli podłączysz wiele diod LED do takiego obwodu, będzie to zła decyzja. Nawet jeśli źródła LED mają niewielką różnicę w charakterystyce, spowoduje to, że niektóre urządzenia będą emitować jasne światło i szybko się przepalać, podczas gdy inne będą słabo świecić. Dlatego przy łączeniu równoległym należy zawsze zastosować oddzielny rezystor dla każdego urządzenia.

Jeśli chodzi o połączenie szeregowe, zużycie jest tutaj ekonomiczne, ponieważ cały obwód zużywa ilość prądu równą zużyciu jednej diody LED. W obwodzie równoległym zużycie jest sumą zużycia wszystkich źródeł LED zawartych w obwodzie.

Jak podłączyć diody LED do napięcia 12 V

W projektowaniu niektórych urządzeń rezystory są dostarczane na etapie produkcji, co umożliwia podłączenie diod LED do napięcia 12 woltów lub 5 woltów. Jednak nie zawsze takie urządzenia można znaleźć w sprzedaży. Dlatego w obwodzie do podłączenia diod LED do 12 woltów zapewniony jest ogranicznik prądu. Pierwszym krokiem jest sprawdzenie charakterystyki podłączonych diod LED.

Taki parametr jak spadek napięcia przewodzenia dla typowych urządzeń LED wynosi około 2V. Prąd znamionowy tych diod LED odpowiada 0,02A. Jeśli chcesz podłączyć taką diodę LED do 12 V, wówczas „dodatkowe” 10 V (12 minus 2) należy zgasić rezystorem ograniczającym. Korzystając z prawa Ohma, możesz obliczyć jego opór. Otrzymujemy, że 10/0,02 = 500 (om). Dlatego wymagany jest rezystor o wartości nominalnej 510 omów, który jest najbliższy w zakresie elementów elektronicznych E24.

Aby taki obwód działał stabilnie, należy również obliczyć moc ogranicznika. Korzystając ze wzoru, na podstawie którego moc jest równa iloczynowi napięcia i prądu, obliczamy jej wartość. Mnożymy napięcie 10 V przez prąd 0,02 A i otrzymujemy 0,2 W. Dlatego wymagany jest rezystor, którego standardowa moc znamionowa wynosi 0,25 W.

Jeśli konieczne jest włączenie do obwodu dwóch urządzeń LED, należy wziąć pod uwagę, że napięcie na nich spadnie już 4 V. W związku z tym rezystor będzie musiał zgasić nie 10 V, ale 8 V. W związku z tym dalsze obliczenia rezystancji i mocy rezystora przeprowadza się na podstawie tej wartości. Umiejscowienie rezystora w obwodzie można zapewnić w dowolnym miejscu: po stronie anody, po stronie katody, pomiędzy diodami LED.

Jak sprawdzić diodę LED za pomocą multimetru

Jednym ze sposobów sprawdzenia stanu działania diod LED jest sprawdzenie za pomocą multimetru. To urządzenie może diagnozować diody LED dowolnej konstrukcji. Przed sprawdzeniem diody LED za pomocą testera przełącznik urządzenia ustawia się w tryb „testowania”, a sondy przykłada się do zacisków. Kiedy czerwona sonda jest podłączona do anody, a czarna sonda do katody, kryształ powinien emitować światło. Jeżeli polaryzacja zostanie odwrócona, na wyświetlaczu urządzenia powinna pojawić się liczba „1”.

Pomocna rada! Przed sprawdzeniem działania diody LED zaleca się przyciemnienie głównego oświetlenia, ponieważ podczas testowania prąd jest bardzo niski, a dioda LED będzie emitować światło tak słabo, że przy normalnym oświetleniu może być niezauważalne.

Testowanie urządzeń LED można przeprowadzić bez użycia sond. W tym celu należy włożyć anodę w otwory znajdujące się w dolnym rogu urządzenia w otwór oznaczony symbolem „E”, a katodę w otwór ze wskaźnikiem „C”. Jeśli dioda LED jest sprawna, powinna się zaświecić. Ta metoda testowania jest odpowiednia dla diod LED o wystarczająco długich stykach, które zostały oczyszczone z lutowia. Przy tej metodzie sprawdzania położenie przełącznika nie ma znaczenia.

Jak sprawdzić diody multimetrem bez rozlutowywania? Aby to zrobić, należy przylutować kawałki zwykłego spinacza do sond testera. Jako izolację nadaje się uszczelka tekstolitowa, którą umieszcza się pomiędzy drutami, a następnie zabezpiecza taśmą izolacyjną. Wyjście jest rodzajem adaptera do podłączenia sond. Zaciski dobrze sprężynują i są bezpiecznie zamocowane w złączach. W tej formie można podłączyć sondy do diod LED bez usuwania ich z obwodu.

Co możesz zrobić z diod LED własnymi rękami?

Wielu radioamatorów ćwiczy własnoręcznie składanie różnych konstrukcji z diod LED. Produkty do samodzielnego montażu nie są gorszej jakości, a czasem nawet przewyższają wyprodukowane odpowiedniki. Mogą to być urządzenia kolorowe i muzyczne, migające konstrukcje LED, światła do jazdy LED typu „zrób to sam” i wiele innych.

DIY zespół stabilizatora prądu dla diod LED

Aby zapobiec przedwczesnemu wyczerpaniu się żywotności diody LED, konieczne jest, aby przepływający przez nią prąd miał stabilną wartość. Wiadomo, że diody LED czerwona, żółta i zielona radzą sobie ze zwiększonym obciążeniem prądowym. Natomiast niebiesko-zielone i białe źródła LED nawet przy niewielkim przeciążeniu przepalają się w ciągu 2 godzin. Zatem, aby dioda LED działała normalnie, konieczne jest rozwiązanie problemu z jej zasilaniem.

Jeśli zmontujesz łańcuch diod LED połączonych szeregowo lub równolegle, możesz zapewnić im identyczne promieniowanie, jeśli przepływający przez nie prąd ma tę samą siłę. Ponadto impulsy prądu wstecznego mogą negatywnie wpływać na żywotność źródeł LED. Aby temu zapobiec, konieczne jest włączenie stabilizatora prądu dla diod LED w obwodzie.

Charakterystyka jakościowa lamp LED zależy od zastosowanego sterownika - urządzenia, które zamienia napięcie na stabilizowany prąd o określonej wartości. Wielu radioamatorów własnoręcznie montuje obwód zasilania LED 220 V w oparciu o mikroukład LM317. Elementy takiego obwodu elektronicznego są tanie, a taki stabilizator jest łatwy do skonstruowania.

W przypadku stosowania stabilizatora prądu w LM317 dla diod LED, prąd jest regulowany w zakresie 1A. Prostownik oparty na LM317L stabilizuje prąd do 0,1A. Obwód urządzenia wykorzystuje tylko jeden rezystor. Oblicza się go za pomocą internetowego kalkulatora rezystancji LED. Dostępne urządzenia przystosowane są do zasilania: zasilaczy z drukarki, laptopa lub innego sprzętu RTV. Samodzielne składanie bardziej skomplikowanych obwodów nie jest opłacalne, ponieważ łatwiej je kupić w postaci gotowej.

Diody LED do samodzielnego montażu

Stosowanie w samochodach świateł do jazdy dziennej (DRL) znacznie zwiększa widoczność samochodu w ciągu dnia przez innych użytkowników drogi. Wielu miłośników motoryzacji praktykuje samodzielny montaż diod DRL za pomocą diod LED. Jedną z opcji jest urządzenie DRL składające się z 5-7 diod LED o mocy 1W i 3W na każdy blok. Jeśli zastosujesz słabsze źródła LED, strumień świetlny nie będzie odpowiadał normom dla tego typu lamp.

Pomocna rada! Wykonując DRL własnymi rękami, należy wziąć pod uwagę wymagania GOST: strumień świetlny 400-800 cd, kąt świecenia w płaszczyźnie poziomej - 55 stopni, w płaszczyźnie pionowej - 25 stopni, powierzchnia - 40 cm².

Jako podstawę można zastosować płytkę z profilu aluminiowego z podkładkami do montażu diod LED. Diody LED mocuje się do płytki za pomocą kleju termoprzewodzącego. Optykę dobiera się w zależności od rodzaju źródeł LED. W tym przypadku odpowiednie są soczewki o kącie świecenia 35 stopni. Soczewki są instalowane na każdej diodzie LED osobno. Przewody są poprowadzone w dowolnym dogodnym kierunku.

Następnie wykonywana jest obudowa świateł DRL, która służy również jako chłodnica. W tym celu można użyć profilu w kształcie litery U. Gotowy moduł LED umieszcza się wewnątrz profilu i mocuje śrubami. Całą wolną przestrzeń można wypełnić przezroczystym uszczelniaczem na bazie silikonu, pozostawiając na powierzchni jedynie soczewki. Powłoka ta będzie służyć jako bariera dla wilgoci.

Podłączenie DRL do zasilania wymaga obowiązkowego użycia rezystora, którego rezystancja jest wstępnie obliczona i przetestowana. Sposoby podłączenia mogą się różnić w zależności od modelu samochodu. Schematy połączeń można znaleźć w Internecie.

Jak sprawić, by diody LED migały

Najpopularniejsze migające diody LED, które można kupić w postaci gotowej, to urządzenia sterowane poziomem potencjału. Miganie kryształu następuje w wyniku zmiany zasilania na zaciskach urządzenia. Zatem dwukolorowe czerwono-zielone urządzenie LED emituje światło w zależności od kierunku przepływającego przez nie prądu. Efekt migania diody RGB uzyskuje się poprzez podłączenie trzech oddzielnych pinów sterujących do określonego układu sterującego.

Ale możesz sprawić, że zwykła jednokolorowa dioda LED zacznie migać, mając w swoim arsenale minimum elementów elektronicznych. Zanim zrobisz migającą diodę LED, musisz wybrać działający obwód, który jest prosty i niezawodny. Można zastosować obwód migającej diody LED, który będzie zasilany ze źródła 12V.

Obwód składa się z tranzystora małej mocy Q1 (odpowiedni jest krzemowy wysokiej częstotliwości KTZ 315 lub jego analogi), rezystora R1 820-1000 omów, 16-woltowego kondensatora C1 o pojemności 470 μF i źródła LED. Po włączeniu obwodu kondensator ładuje się do 9-10 V, po czym tranzystor na chwilę otwiera się i przekazuje zgromadzoną energię diodzie LED, która zaczyna migać. Obwód ten można zrealizować tylko przy zasilaniu ze źródła 12 V.

Można złożyć bardziej zaawansowany obwód, który działa w podobny sposób jak multiwibrator tranzystorowy. Obwód zawiera tranzystory KTZ 102 (2 szt.), rezystory R1 i R4 o wartości 300 omów każdy w celu ograniczenia prądu, rezystory R2 i R3 o wartości 27000 omów każdy do ustawiania prądu bazowego tranzystorów, kondensatory polarne 16 V (2 szt. o pojemności 10 uF) i dwa źródła LED. Obwód ten zasilany jest ze źródła napięcia stałego 5 V.

Obwód działa na zasadzie „pary Darlingtona”: kondensatory C1 i C2 są naprzemiennie ładowane i rozładowywane, co powoduje otwarcie konkretnego tranzystora. Kiedy jeden tranzystor dostarcza energię do C1, zapala się jedna dioda LED. Następnie C2 jest płynnie ładowany, a prąd bazowy VT1 jest redukowany, co prowadzi do zamknięcia VT1 i otwarcia VT2 i zapala się kolejna dioda LED.

Pomocna rada! Jeśli używasz napięcia zasilania powyżej 5 V, będziesz musiał użyć rezystorów o innej wartości, aby zapobiec uszkodzeniu diod LED.

DIY kolorowy zestaw muzyczny LED

Aby własnymi rękami zaimplementować dość złożone obwody muzyki kolorowej na diodach LED, musisz najpierw zrozumieć, jak działa najprostszy obwód muzyki kolorowej. Składa się z jednego tranzystora, rezystora i urządzenia LED. Taki obwód można zasilać ze źródła o napięciu od 6 do 12 V. Działanie obwodu następuje w wyniku wzmocnienia kaskadowego wspólnym grzejnikiem (emiterem).

Baza VT1 odbiera sygnał o zmiennej amplitudzie i częstotliwości. Kiedy wahania sygnału przekraczają określony próg, tranzystor otwiera się i zapala się dioda LED. Wadą tego schematu jest zależność mrugania od stopnia sygnału dźwiękowego. Zatem efekt kolorowej muzyki pojawi się tylko przy pewnym poziomie głośności dźwięku. Jeśli zwiększysz dźwięk. Dioda będzie świecić cały czas, a gdy zmniejszy się, będzie lekko migać.

Aby uzyskać pełny efekt zastosowano w nich kolorowy układ muzyczny wykorzystujący diody LED, dzielący pasmo dźwiękowe na trzy części. Układ z trójkanałowym przetwornikiem audio zasilany jest ze źródła 9V. Ogromną liczbę schematów muzyki kolorowej można znaleźć w Internecie na różnych forach amatorskiego radia. Mogą to być schematy muzyki kolorowej z wykorzystaniem paska jednokolorowego, paska LED RGB, a także schemat płynnego włączania i wyłączania diod LED. Schematy działania świateł LED można również znaleźć w Internecie.

Projekt wskaźnika napięcia LED DIY

Obwód wskaźnika napięcia obejmuje rezystor R1 (zmienna rezystancja 10 kOhm), rezystory R1, R2 (1 kOhm), dwa tranzystory VT1 KT315B, VT2 KT361B, trzy diody LED - HL1, HL2 (czerwona), HLЗ (zielona). X1, X2 – zasilacze 6 V. W tym obwodzie zaleca się stosowanie urządzeń LED o napięciu 1,5 V.

Algorytm działania domowego wskaźnika napięcia LED jest następujący: po przyłożeniu napięcia zapala się środkowa zielona dioda LED. W przypadku spadku napięcia zaświeci się czerwona dioda LED znajdująca się po lewej stronie. Wzrost napięcia powoduje zapalenie się czerwonej diody LED po prawej stronie. Gdy rezystor znajduje się w pozycji środkowej, wszystkie tranzystory będą w pozycji zamkniętej, a napięcie będzie płynąć tylko do środkowej zielonej diody LED.

Tranzystor VT1 otwiera się, gdy suwak rezystora zostanie przesunięty w górę, zwiększając w ten sposób napięcie. W takim przypadku zasilanie HL3 zostaje zatrzymane i jest dostarczane do HL1. Kiedy suwak przesuwa się w dół (napięcie spada), tranzystor VT1 zamyka się, a VT2 otwiera się, co zapewni zasilanie diody LED HL2. Z niewielkim opóźnieniem dioda HL1 zgaśnie, dioda HL3 mignie raz, a dioda HL2 zaświeci się.

Taki obwód można zmontować przy użyciu komponentów radiowych z przestarzałego sprzętu. Niektórzy montują go na planszy tekstolitowej, zachowując skalę 1:1 z wymiarami części, tak aby wszystkie elementy zmieściły się na planszy.

Nieograniczony potencjał oświetlenia LED umożliwia samodzielne projektowanie różnych urządzeń oświetleniowych z diod LED o doskonałych właściwościach i dość niskim koszcie.