Какие светодиоды стоят в лампочках на 220 вольт

10

Взгляд изнутри: светодиодные лампочки

В последнее время был поднят ажиотаж вокруг светодиодных ламп, которые должны заменить собой обычные лампы Ильича. И как поведал главный нанотехнолог России, такие лампы скоро поступят в продажу в Москве и Санкт-Петербурге. Конечно, всё было обставлено с пафосом: первым оценил новинку В.В.Путин. Мне удалось достать лампочку от «Оптогана» одним из первых, к тому же в руках у меня оказались ещё одна лампочка российского производства («СветаLED» или «SvetaLED»), правда побитая жизнью, но рабочая, и китайский NoName, которую с лёгкостью можно купить на ebay или dealextreme.com.

Когда мне в руки попадает хоть какой-либо мало-мальски ценный и интересный предмет (от теней для век до процессора или CD, мне сразу хочется его разобрать и заглянуть внутрь, увидеть, как это всё устроено и работает. Видимо, это и отличает учёных от обывателей. Согласитесь, какой нормальный человек будет разбирать лампочку за 1000 рублей, но что поделать – партия сказала: надо!

Часть теоретическая

Как Вы думаете, почему все так озабочены заменой ламп накаливания, которые стали символом целой эпохи, на газоразрядные и светодиодные?

Конечно, во-первых, это энергоэффективность и энергосбережение. К сожалению, вольфрамовая спираль больше излучает «тепловых» фотонов (т.е. свет с длинной волны более 700-800 нм), чем даёт света в видимом диапазоне (300-700 нм). С этим трудно спорить – график ниже всё расскажет сам за себя. С учётом того, что потребляемая мощность газоразрядных и светодиодных ламп в несколько раз ниже, чем у ламп накаливания при той же освещённости, которая измеряется в люксах. Таким образом, получаем, что для конечного потребителя это действительно выгодно. Другое дело – промышленные объекты (не путать с офисами): освещение пусть и важная часть, но всё-таки основные энергозатраты связаны как раз с работой станков и промышленных установок. Поэтому все вырабатываемые гигаватты уходят на прокатку труб, электропечи и т.д. То есть реальная экономия в рамках всего государства не так уж и велика.

Во-вторых, срок службы ламп, пришедших на замену «лампочкам Ильича», выше в несколько раз. Для светодиодной лампы срок службы практически неограничен, если правильно организован теплоотвод.

В-третьих, это инновации/модернизации/нанотехнологии (нужное подчеркнуть). Лично я ничего инновационного ни в ртутных, ни в светодиодных лампах не вижу. Да, это высокотехнологичное производство, но сама идея – это всего лишь логичное применение на практике знания о полупроводниках, которому лет 50-60, и материалов, известных около двух десятилетий.

Так как статья посвящена светодиодным лампам, то я более подробно остановлюсь на их устройстве. Давно известно, что проводимость освещённого полупроводника выше, чем проводимость неосвещённого (Wiki). Каким-то неведомым образом свет заставляет электроны бегать по материалу с меньшим сопротивлением. Фотон, если его энергия больше ширины запрещённой зоны полупроводника (E_g), способен выбить электрон из так называемой валентной зоны и закинуть в зону проводимости.

Схема расположения зон в полупроводнике. E_g – запрещённая зона, E_F – энергия Ферми, цифрами указано распределение электронов по состояниям при T>0 (источник)

Усложним задачу. Возьмём два полупроводника с разным типом проводимости n и p и соединим вместе. Если в случае с одним полупроводником мы просто наблюдали увеличение тока, протекающего через полупроводник, то теперь мы видим, что этот диод (а именно так по-другому называется p-n-переход, возникающий на границе полупроводников с различным типом проводимости) стал мини-источником постоянного тока, причём величина тока будет зависеть от освещённости. Если выключить свет, то эффект пропадёт. Кстати, на этом основан принцип работы солнечных батарей.

На стыке полупроводников p и n типа возникающие после облучения светом заряды разделяются и «уходят» каждый к своему электроду (источник)

Теперь вернёмся к светодиодам. Получается, что можно провернуть и обратное: подключить полупроводник p-типа к плюсу на батарейке, а n-типа – к минусу, и… И ничего не произойдёт, никакого излучения в видимой части спектра не будет, так как наиболее распространенные полупроводниковые материалы (например, кремний и германий) – непрозрачны в видимой области спектра. Всему виной то, что Si или Ge являются не прямозонными полупроводниками. Но есть большой класс материалов, которые обладают полупроводниковыми свойствами и одновременно являются прозрачными. Яркие представители – GaAs (арсенид галия), GaN (нитрид галлия).

Итого, чтобы получить светодиод нам надо всего-то сделать p-n-переход из прозрачного полупроводника. На этом я, пожалуй, остановлюсь, ибо, чем дальше, тем сложнее и непонятнее становится поведение светодиодов.

Позволю себе лишь несколько слов о современных технологиях производства светодиодов. Так называемый активный слой представляет собой очень тонкие 10-15 нм толщиной перемежающиеся слои полупроводников p- и n-типа, которые состоят из таких элементов как In, Ga и Al. Такие слои эпитаксиально выращивают с помощью метода MOCVD (metal-oxide chemical vapor deposition или химическое осаждение из газовой фазы).

Схематичное представление устройства светодиода

Есть ещё одна проблема, которая мешает реализовать 100% конверсию (преобразование 1 электрона в 1 фотон) электричества, и заключается она в том, что даже такие тонкие слои полупроводников в определённой степени поглощают свет. Даже не то, чтобы сильно поглощают, просто свет «блуждает» внутри кристалла из-за эффекта полного внутреннего отражения на границе кристалл/воздух: увеличивается длина пути до выхода света из кристалла и, в конечном счёте, такой блуждающий фотон может поглотиться. Один из путей решения – использование структурированных подложек. Например, в современной светодиодной промышленности широко используется метод формованной сапфировой подложки. Такое микроструктурирование приводит к повышению эффективности светоотдачи всего диода (подробнее).

Для заинтересованных читателей могу предложить познакомиться с физикой, лежащей в основе работы светодиодов. Помимо этой интересной работы, выполненной в стенах родного МГУ, у Светланы и Оптогана есть прекрасная плеяда научных коллективов в самом Санкт-Петербурге. Например, ФизТех. А ещё можно почитать эту статью.

Часть методическая

Все измерения спектров ламп были сделаны в течение 30 минут (т.е. фоновый сигнал менялся слабо) в затемнённой комнате с помощью спектрометра Ocean Optics QE65000. Здесь можно почитать об устройстве спектрометра. Помимо 10 зависимостей на каждый вид ламп был измерен темновой спектр, который затем вычитали из спектров лампочек. Все 10 зависимостей для каждого образца суммировались и усреднялись. Дополнительно каждый итоговый спектр был нормирован на 100%.

Спектрометр Ocean Optics – отличный инструмент в умелых руках

Часть практическая

Итак, приступим. В наличии у нас есть шесть лампочек: 3 для полного разбора и ещё 3 для сравнения (так сказать контрольные образцы):
1. Лампочка Ильича
2. Лампочка Ильича М (т.е. газоразрядная лампа, формой повторяющая привычную лампочку Ильича)
3. Спираль Ильича (обычная газоразрядная лампа)
4. LED-лампа от «Оптогана»
5. LED-лампа от «СветаLED»
6. LED-лампа из Китая NoName

Все лампочки в сборе. Можем начинать!

Спектры

550 нм, оранжевые и красные – всё, что выше 600 нм), преобразуется в белый.

Спектр трёх лампочек сравнения (для сравнения под шкалой представлена часть спектра, которая воспринимается человеческим глазом)

А вот у светодиодных ламп спектр разительно отличается. Есть две компоненты: собственно, синяя от самого диода, и вторая, размазанная по всему спектру, – от люминофора или, по-русски, флуоресцентного красителя, который наносят на сами светодиоды и заливают сверху защитным слоем полимера. Соотношение между синим цветом диода и полосой эмиссии (испускания) люминофора определяет цветовую температуру лампы. Мы можем видеть, что у «Оптогана» самый тёплый свет, а у Китая самый холодный. Выгодно использовать 1 люминофор для регулирования цветовой температуры, таким образом, толщина слоя люминофора в купе с мощностью светодиода и определяет цветовую температуру. Стоит отметить, что в лампочках из Китая и от «Светланы» используется, по всей видимости, один и тот же люминофор, а вот «Оптоган» применяет свой собственный (существенное отличие максимума полосы испускания люминофора).

Сравнение спектров светодиодных ламп и традиционной лампы Ильича (для сравнения под шкалой представлена часть спектра, которая воспринимается человеческим глазом)

Лампочка от Светланы нам досталась в поломанном виде, и спектр мы снимали уже без матового стекла. Однако позвольте продемонстрировать аналогичную ситуацию на примере лампы из Китая, благо их было две штуки. Нормированные спектры мало различаются между собой, а небольшое увеличение интенсивности можно списать на то, что более длинноволновое излучение лучше рассеивается на матовом стекле.

Сравнение ламп китайского производства с и без стеклянной колбы (для сравнения под шкалой представлена часть спектра, которая воспринимается человеческим глазом)

Если кому-то будет интересно, то тут представлено довольно обстоятельное моделирование характеристик светодиодов.

Цена, материалы и характеристики

Трёх девиц под окном ломали поздно вечерком… Слева направо: Оптоган, СветаLED и NoName Китай

Китайский NoName

Лампочка из Китая была заказана через dealextreme.com и доставлена в Россию в течение 2 месяцев (сами понимаете, Почта России). Её стоимость около 14$ или примерно 420 рублей, включая доставку. Цветовая температура 5000-6000К, что соответствует белому холодному свету. Размеры совпадают с обычной лампочкой Ильича. Материал «колбы» — матовое стекло. На мой взгляд, идеальная замена обычной лампе накаливания, если бы цветовая температура была на 1000-2000К ниже указанной.

«Оптоган»

Лампочка была представлена простым смертным на специальной презентации. Дизайн от Артемия Лебедева, благородные материалы корпуса – поликарбонат и алюминий с фирменной символикой «Оптогана». Цветовая температура 3050 К. Очень мягкая и приятная лампа, но цена кусается – 995 рублей за штуку. Кому она нужна за такие деньги?!

Кстати, с качеством у Оптогана пока проблемы: тест на выносливость не проходит. Пару раз ввернул/вывернул и получил следующий результат:

Хлипкое крепление. Дамская лампочка, что тут ещё сказать!

«СветаLED»

LED-ламы этой фирмы пока ещё не появились на российском рынке, но говорят, что цена будет около 450-500 рублей. Однако ко мне в руки она попала, упакованной в стильную коробочку (видимо, какая-то пилотная партия), на которой значится температура 3500-4500К (это всё равно, что указать, что длина экватора от 35 000 км до 45 000 км). Радиатор запрятан под алюминиевым колпаком (мелочь, а приятно, как будто держишь в руках обычную лампочку Ильича, только немножко «переделанную»), а вокруг алюминиевого диска со смонтированными светодиодными модулями всё обильно замазано термопастой типа КТ-8. Говорят, что «Светлана» каким-то образом относится к военным, которые, видимо, живут по принципу Джейми Хайнемана: «Сомневаешься – смажь!». К примеру, у китайской лампы термопаста нанесена только под самими светодиодными модулями.

Те, кто нещадно бил лампочки «СветаLED» и NoName из Китая говорят, что стекло довольно хрупкое, и по качеству (чисто субъективная оценка) уступает лампочкам накаливания.

Так ковырялась лампочка…

На чипе лампы «Оптогана»
Тег #RusNT поставить надо!
И нам засветит #RusNT
И в сентябре, и в феврале
(с) АП

Небольшой фотоотчёт (видеокамера почему-то отказалась работать) о том, как мы разбирали лампочки:

К гламурному эксперименту надо подходить гламурно! (Хотя все совпадения цветов вымышлены)

Самое главное оружие – молоток, как же без него?!

Честно, я старался, но поликарбонат так и не поддался. Разрушалось всё, стол, линолеум, алюминиевый радиатор, но не поликарбонат, который в последствие был удалён отвёрткой. Но лампочка даже в полуразобранном состоянии продолжала гореть.

Далее пришлось очень долго ковырять драйвер, который залит каким-то полимером. В результате и драйвер, и гордость Оптогана – монолитный светодиодный чип – были извлечены на поверхность.

Драйвер

Ниже представлены все 3 драйвера вместе. Оцените сложность исполнения каждого из них…

Сверху вниз: «Оптоган», «СветаLED» и Китай

Начнём с самого нижнего. Китайский драйвер, честно говоря, мне понравился: мощные конденсаторы, катушки, немножко преобразующей электроники (диодный мост и т.д.). Всё выполнено очень компактно, из-за чего сама лампа имеет довольно скромные размеры. Также, большим плюсом является то, что все подводящие провода длинные, т.е. реально можно «отремонтировать» лампу! Или использовать драйвер после срока службы лампы в каких-то иных целях. Конечно, большинству обычных пользователей до этого нет дела, но всё-таки это можно отнести к потенциальным плюсам. Сама подложка со светодиодными чипами крепится на 2 миниатюрных болтика (ведь китайская же…), так что, в прямом смысле, с лампой можно обходиться как с конструктором.

Драйвер из китайской NoName LED-лампочки

Проводки действительно очень длинные…

Лампа производства компании «Оптоган» имеет очень сложный драйвер с твердотельными конденсаторами и, как меня убеждали специалисты, с импульсным блоком питания (хотя все светодиодные лампы должны иметь такой блок питания). При этом сам драйвер наравне со светоизлучающим модулем является «фишкой» фирмы и её основной гордостью. Ходят слухи, что компания будет вести R&D в области минимизации этого драйвера и, возможно, в ближайшем будущем уменьшит размер своей гигантской лампочки до приемлемых размеров.

Гордость «Оптогана» – драйвер и светоизлучающий модуль – рядом с главным фейлом – цоколем

«СветаLED». Назвать это драйвером язык не поворачивается. Даже у Китая есть какие-то «плюшки», которые улучшают потребительские свойства лампы (например, защищают от мигания), но здесь нет ничего ровным счётом, кроме диодного моста, предохранителя, огромнейшего конденсатора (10 мкФ, 450 В – много это или мало?! стоит сказать, что энергии, запасённой в конденсаторе, хватает на то, чтобы лампочка светила 1,5 минуты после отключения питания) и, по всей видимости, коммутатора нагрузки. Всё настолько просто и примитивно, что я сначала был слегка удивлён. Истинное детище сумрачного российского гения …

Тоже гордость…сумрачного российского гения

Возможно, что простота исполнения – козырь лампочки «СветаLED». Мерцания с частотой 50 Герц, скорее всего, среднестатистический глаз вряд ли увидит, да и неоткуда им там взяться, так как мощный конденсатор всё сглаживает, а люминофор и подавно не сможет так быстро высвечивать закачанную в него энергию (фосфоресценцию в сложных молекулярных красителях никто не отменял). Отсюда должна вытекать низкая стоимость лампы… хм, но где-то тут есть подвох, так как лампа планируется к выпуску по цене, близкой к китайскому аналогу с учётом разовой доставки в Россию!

N.B. Важно помнить, что помимо всего прочего важными и зависящими от устройства драйвера параметрами являются: коэффициент пульсаций, которые могут негативно влиять на умственную активность человека, и фоновое электромагнитное излучение, которое неизбежно возникает из-за использования различных «выпрямляющих» схем. Но это уже совсем другая история…

Светодиоды

Вот мы и дошли до самого лакомого кусочка нашего исследования. В Интернете есть множество публикаций (раз, два, три), где приводится сравнение спектров ламп разных производителей, их потребительских характеристик (дизайн, срок службы и т.д.), но сейчас мы опустимся чуть ниже, чтобы стать ближе к самим светоизлучающим элементам ламп. Сразу оговорюсь, что все 3 лампы примерно одной и той же мощности 5-6 Вт (если внимательно посмотреть технические характеристики лампы «Оптогана», то мы обнаружим изображение данного чипа, рассчитанный на 5 Вт, тогда как заявленная мощность лампы 11 Вт) и имеют примерно одинаковую светоизлучающую площадь. Итого мы имеем световой поток на Вт (люмен на Вт): Китай – 70-90, Оптоган – 65, Светлана – 75. Мне кажется, это важно, если уважаемые читатели захотят сравнить лампы между собой!

Если честно, то к китайскому светодиоду, именно к самому чипу, я проникся симпатией. Красота его внутреннего устройства просто восхитительна. Мне повезло: пока я отрывал все слои с этого светодиода, нечаянно повредил большой диод-чип, в результате чего обнажилась микроструктурированная сапфировая подложка:

Оптические микрофотографии китайского чипа вид сверху: золотистые полосы на чипе – токоподводящие контакты.

Слоистая структура светоизлучающего чипа при максимальном увеличении на оптическом микроскопе. Темная область соответствует сапфировой подложке. Стрелками отмечены отдельные слои или группы слоёв.

Кстати, сам чип изолирован от внешнего мира как минимум 3 слоями, но мне кажется, что их всё-таки там 4. Первый – полимер с люминофором, превращающий часть излучения в синей области спектра в жёлто-оранжевую. Второй – небольшой слой мягкого полимера, затем выпуклая оболочка (а-ля линза) из твёрдого полимера, и ещё два слоя из мягкого и твёрдого полимеров.

Мне хотелось бы отметить, что по сравнению с остальными лампами китайская максимально просто устроена. Всего 4 проводка соединяют большой чип с окружающим миром (у остальных ламп их гораздо больше), всего 1 светоизлучающий чип на диод, который уже непосредственно монтируется на плату, грамотно разведённые токоподводящие контакты на самом чипе, позволяющие равномерно по всей поверхности протекать электрическому току (что-то подобное есть и у «Оптогана»). Каких-то явных, существенных недостатков мне найти не удалось.

SEM-изображения структурированной сапфировой подложки

Слоистая структура выдаёт, что мы на правильном пути (следствие метода создания чипов — MOCVD), но разглядеть отдельные слои активной области вряд ли удастся…

Чип и контакты, которые его питают

Приступим к лампочке от «Оптогана». Самое странное, на мой взгляд, – расположение светоизлучающего модуля. По центру. И у Китая, и у «Светланы» несколько «миниатюрных» модулей мощностью по 1 Вт равномерно распределены по подложке, таким образом, теплоотвод от светодиодов этих фирм намного лучше, чем от модуля «Оптогана». Да, я прекрасно понимаю, что светодиодный модуль «Оптогана» выполнен из меди, она хорошо проводит тепло, а большой радиатор эффективно его рассеивает. Но лампочка от «Оптогана» имеет огромные размеры, которые, кстати, ещё и обусловлены тем, что надо как-то крепить поликарбонатную колбу, и влезет не в каждый патрон.

Такой светодиодный модуль устроен довольно просто: в шахматном порядке под полимерным слоем, окрашенным жёлто-оранжевым люминофором, расположены отдельные диоды, которые соединены друг с другом (схему соединения диодов и прочие технические детали можно найти тут).

SEM-изображение отдельных светодиодов на подложке после удаления полимерного слоя

Сам же полимерный слой имеет довольно интересную структуру. Он состоит из маленьких (диаметр

Оптические микрофотографии «изнанки» полимерного слоя

Случайно получилось так, что один разрезанный микротомом диод остался в полимерном слое. Стоит отметить, что сам диод действительно прозрачен и сквозь него видны контакты на другой стороне чипа:

Оптические микрофотографии светодиода с тыльной стороны: отличная прозрачность для такого рода изделий

Полимерный слой настолько прочно приклеен как к самой медной подложке, так и к отдельным чипам, что после его удаления на поверхности диодов всё равно остаётся тонкий слой полимера. Ниже на изображениях, полученных с помощью электронного микроскопа можно во всей красе увидеть «скол» того самого активного слоя диода, в котором электроны «перерождаются» в фотоны:

SEM-изображения светоизлучающего слоя отдельного светодиода (стрелками указано расположение активного слоя)

А вот и текстурированный буферный слой, внимательно присмотритесь к правому нижнему изображению – оно нам ещё пригодится (стрелками указан буферный слой)

После неаккуратного обращения с чипом некоторые контакты повредились, а некоторые остались целыми

И последняя лампа – «СветаLED». Первое, что удивляет, – подложка со светодиодными модулями – внимание! – прикручена на здоровенный болтик к остальной лампе (прям как в Китае делали). Когда разбирал, думал, что может мешать «оторвать» её от остальной лампы, а потом увидел болтик… Кстати, на обороте этой алюминиевой подложки маркером! написан какой-то номер. Такое создаётся ощущение, что на заводе Светланы под Питером работают гастарбайтеры, которые собирают эти лампы вручную. Хотя нет, погодите, ведь лампочки производят военные… …

Мало того, что подложка со светодиодами прикручена на шурупчик, так на обратной стороне написан номер… МАРКЕРОМ – ручная работа…

Сами модули намертво посажены на алюминиевую подложку: оторвать целиком не получается. Видимо припаяны, чтобы улучшить теплопроводность. Здесь я много комментировать не буду, так как все комментарии приведены выше при обсуждении лампы «Оптогана».

Оптические микрофотографии светоизлучающего диода от компании Светлана: на изображении-вставке отчётливо видна микроструктура подложки

На заметку: удалось разглядеть, как соединены отдельные чипы в модуле от «Светланы». Последовательно, к моему великому разочарованию. Таким образом, если «перегорит» хотя бы 1 светодиод, то весь модуль перестанет работать.

SEM-изображения светоизлучающего диода от компании Светлана (стрелочками показана активная область). На левом верхнем рисунке добавлено изображение предполагаемых контактов так, как они должны были быть проложены в модуле (4 x3 диода).

Всё та же знакомая микроструктурированная сапфировая подложка…

Не вызывает ли эта картинка эффекта déjà vu?! Стрелочками указан буферный слой.

К сожалению, сайт компании, производящей лампы «СветаLED», выполнен истинными дизайнерами: много красивых картинок и мало смысла, нет нормальных дотошных спецификаций, как, например, на сайте «Оптогана» (кстати, он существует на двух доменах RU и COM с примерно одинаковым содержанием). К тому же, есть сайт, посвящённой только 1 лампочке, есть сайт собственно самой компании, но спецификации вообще почему-то лежат на совершенно ином ресурсе.

Скандалы, интриги, расследования…

Если кто-то дочитал до этого момента, то сейчас начнётся всё самое интересное. А именно, давайте я просто представлю на Ваш суд данные, которые мне показались интересными:
1. На этом рисунке я попытался привести фотографии с какими-то характерными особенностями диодов от «Светланы» и «Оптогана»:

2. Внимательно почитайте спецификацию на сайте «Оптогана» и на сайте «Светланы». Модуль у «Светланы» имеет размеры 5 на 5 мм, 2 уголка на «крышке» срезаны под 45 градусов и т.д. – многое совпадает со спецификацией «Оптогана». Продолжающийся эффект déjà vu не мучает?! А может просто всё закупается на Тайване?!

И, конечно же, выводы

Готов ли быть патриотом и назвать лампу «отечественного» (например, у «Оптогана» чипы производятся в Германии) производства лучшей по совокупности всех факторов?! Пожалуй, что нет. Честно, светодиодная лампа китайского производства меня приятно порадовала: относительная простота схемы питания диодов, простые материалы, удачное размещение светодиодов на подложке. Проблема с цветовой температурой решаема, а вот единственный минус, который меня как покупателя смущает, это долговечность лампочки из Поднебесной.

Лампы «отечественного» производства, а в особенности, «Оптоган» как всегда «радуют» своей ценой. Я больше, чем уверен, что можно было бы начать с «кустарного» дизайна, дешёвых материалов (стекло вместо поликарбоната) и заполнить нишу бюджетных источников света (вроде как богачей в России не так уж много, или я чего-то не знаю?!). Но даже не это главное, готовых вложить 1000 рублей в лампочку и не думать об их покупке в течение нескольких лет найдётся не мало. Оставим внешнее поразительное сходство между модулями, меня больше заботит другое – сходство между отдельными светодиодными чипами (геометрические размеры, расположение, контакты и т.д.). Такое ощущение, что изготавливали их на оборудовании одной и той же фирмы, только версии этого оборудования отличаются как v.1.0 и v.1.1. Конечно, я понимаю, что самое главное в светодиоде – внутренняя структура активной зоны, но, согласитесь, трудно достать 1 чип размером 160 на 500 мкм (толщина человеческого волоса 50-80 мкм) и сравнить эмиссионные спектры у чипов «Оптогана» и «Светланы».

Тем не менее, если компании «Оптоган» доработает цоколь, уберёт дорогие материалы (поликарбонат), уменьшит размеры, заменит 1 мощный чип на несколько более простых и оптимизирует драйвер (короче, вы поняли – полностью переделает лампу), то у такой лампочки будут все шансы завоевать российский рынок, так как помимо указанных недостатков, есть и масса плюсов таких, как грамотное соединение диодов в модуле, умный «драйвер» и т.д. Спасибо технической документации.

Что же касается «Светланы», то кроме простейшего драйвера, который должен влиять на цену в сторону понижения, расположения светоизлучающих модулей на подложке, плюсов-то практически и нет. Техническая документация мутная, светодиоды соединены последовательно, что при «перегорании» 1 диода выводит целый модуль из строя (т.е. в нашем случае снижает световой поток на 12,5%), размазанная повсюду термопаста – всё это уверенности не добавляет. Но, это был всего лишь прототип, может быть, промышленные образцы будут лучше.

Данная статья не имеет целью очернение или наоборот превознесение продукции одних производителей над другими. Привожу только факты, а уж вывод делать вам! Как говорится, думайте сами, решайте сами…

Видео раздел

Спасибо большое OSRAM, что подготовил столь подробное видео о том, как производит светодиоды (правда, эта компании делает светодиоды по несколько иной технологии, нежели все нами изученные лампочки):

Светодиодные лампы на 220В: характеристики, маркировка, критерии выбора + обзор лучших брендов

Лампы накаливания уходят в прошлое. Причиной этого стал низкий КПД и недолговечность по сравнению с современными источниками освещения. Сейчас на пике популярности – светодиодные лампы 220В, которые обладают множеством преимуществ. В огромном ассортименте LED-приборов сложно разобраться без подготовки. Согласны?

Мы расскажем о том, как подобрать диодные лампочки для оптимизации домашней сети освещения. В предложенной нами статье детально описаны разновидности и характеристики светодиодных приборов. Дана расшифровка маркировки, приведены рекомендации, помогающие найти необходимый вариант.

Особенности устройства LED ламп

Современные LED-лампы устроены сложнее, чем их предшественники с нитью накаливания. Для работы светодиодов необходим ряд электронных компонентов, которые расположены на печатной плате.

Все элементы конструкции компактно спрятаны внутри корпуса. Сами же источники света занимают минимальное количество места в светильнике.

Конструкция стандартной LED-лампы включает такие компоненты:

1. Рассеиватель света из пластика. Способствует равномерному распределению светового потока во всех направлениях вокруг лампы.
2. Печатная плата с конденсаторами, преобразователями напряжения и другими электронными компонентами.
3. Светодиоды. Их количество и рабочее напряжение находится в строгом соответствии со встроенной электронной схемой.
4. Алюминиевый радиатор, предназначенный для отвода тепла в мощных лампах.
5. Вентиляционные щели, обеспечивающие пассивное охлаждение платы и светодиодов.
6. Цоколь, с помощью которого лампа крепится в светильнике.

Таким образом, светодиодная лампа – это прибор со сложным внутренним устройством. Она требовательна к внешней температуре и параметрам электросети.

Виды светодиодных источников света

Все светодиоды можно разделить на две большие категории: индикаторные и осветительные. Первый вид используется в электротехнике для подсветки приборных панелей, дисплеев, сигнальной индикации, а также в прочих устройствах, не требующих большого светового потока.

А осветительные светодиоды применяются как раз в бытовых LED-лампах. Такие светильники можно классифицировать по назначению, внешнему строению и типу источников излучения.

По сфере использования

LED-лампы захватывают все больше технологических ниш. Они используются в бытовой электронике, промышленности и торговом оборудовании.

Основными областями применения светодиодных ламп являются:

1. Уличное освещение.
2. Высокопроизводительные прожектора.
3. Освещение промышленных помещений и квартир.
4. Сельское хозяйство. Используются лампы со спектром излучения, способным инициировать фотосинтез.
5. Автомобильные фары.
6. Подсветка продукции в торговых витринах.
7. Освещение пространства во взрывоопасных средах.

Большое число сфер использования LED-освещения обусловлено различиями в характеристиках светодиодов и излучаемом ими спектре. Постоянно разрабатываются инновационные типы ламп, которые позволяют занять новые рыночные ниши.

По внешнему виду

Одна из причин распространенности LED-ламп – минимальный размер их полупроводниковых кристаллов. Благодаря этому светильники могут приобретать самую разнообразную форму.

Основными конструкциями LED-ламп являются:

1. Классическое исполнение по типу лампы накаливания с цоколем. Такие светильники обычно содержат несколько разнонаправленных светодиодов.
2. «Кукуруза». Такая лампа имеет вид цилиндра, облепленного со всех сторон светодиодами.
3. Лентообразные LED-светильники, в которых отдельные кристаллы последовательно расположены на узкой тонкой подложке.
4. Прожекторы с одним крупным светящимся кристаллом.
5. Точечные потолочные светильники.
6. Плоские LED-панели круглой, прямоугольной или произвольной формы.

Маленький размер и непритязательность светодиодов к месту установки позволяет изготавливать на их основе дизайнерские светильники необычной формы. А низкий нагрев LED-ламп не препятствует их размещению вблизи гипсокартонных и пластиковых поверхностей.

По типу светодиодов

Осветительные светодиоды разделяются по своей физической структуре на несколько видов, каждый из которых имеет свои особенности и преобладающие сферы применения.

Изготавливаются LED-лампы трёх основных типов:

1. SMD (светодиоды для поверхностного монтажа).
2. COB (устройство на чипе).
3. Filament (светодиодная нить).

У светодиодов поверхностного монтажа низкая светимость, но их можно самостоятельно припаивать к любой поверхности, не боясь перегрева.

Поэтому они часто используются при изготовлении светодиодных лент и переносных фонарей. Угол излучения у SMD-светодиодов составляет 90-130 градусов, поэтому для освещения всего помещения вокруг лампы необходима радиальная схема размещения кристаллов на основании.

COB-светодиоды представляют собой кристаллы с высокой светимостью, размещенные на металлической подложке. Она предназначена для отвода тепла, образующегося в процессе работы.

Угол излучения устройств на чипе приближается к 180 градусам, поэтому они слабо подходят для узконаправленного освещения. COB применяют при производстве прожекторов и премиум-ламп.

Светодиодные нити представляют собой ряд миниатюрных кристаллов, последовательно размещенных на стеклянном волокне. Иногда вместо стекла используются другие прозрачные материалы. Такая структура позволяет сделать круговое освещение равномерным.

Основной проблемой мощных небольших светодиодов является перегрев, который уменьшает срок их эксплуатации и уровень светового потока.

Преимущества и недостатки светодиодов

Ещё недавно на вершине популярности были люминесцентные лампы, но за несколько лет они были вытеснены LED-светильниками.

Последние годы светодиодное освещение завоевало львиную рыночную долю благодаря множеству потребительских достоинств, среди которых можно выделить следующие:

1. Экономичность. Новые LED-светильники потребляют в 9-10 раз меньше электроэнергии, чем аналогичные по световому потоку лампы накаливания.
2. Долговечность. Срок беспрерывной службы хороших светодиодов исчисляется годами, хотя их светимость и несколько снижается со временем.
3. Высокий КПД, благодаря которому лампы практически не нагреваются.
4. Безопасность. При повреждении LED-лампы не образуется острых осколков и не выделяются вредные вещества. В излучаемом потоке отсутствует УФ излучение.
5. Возможность регулирования цветовой температуры.
6. Высокая прочность светодиодов.
7. Регулирование яркости свечения.
8. Работоспособность в широком диапазоне температур.
9. Широкий ассортимент. Возможность выпуска осветительных приборов произвольной формы.

Многочисленные плюсы светодиодных ламп способствуют массовому переходу потребителей на эти источники освещения.

Однако LED-светильники имеют и свои минусы, о которых следует помнить при покупке:

1. Дороговизна. Стоимость дешевых LED-ламп в 4-5 раз выше ламп накаливания.
2. Использование матовых колб ухудшает визуальные эффекты хрустальных люстр.
3. Стремительное падение светимости при регулярном перегреве.
4. Световое мерцание у дешевых моделей, которое негативно сказывается на зрении и общем самочувствии.
5. Однонаправленность света, которая заставляет применять радиальное расположение светодиодов.
6. Электронные компоненты дешевых LED-ламп ломаются быстрее, чем перегорает кристалл, что сокращает реальный срок эксплуатации.
7. Некорректная работа при подключении к выключателю с индикатором.

Несмотря на недостатки светодиодных ламп, население продолжает их покупать. Реальная экономия достигается лишь за 3-4 года и только при условии работоспособности всех приобретенных светильников. Поэтому целесообразность их покупки ещё стоит оценить.

Выбор LED ламп по характеристикам

Работа светодиодных ламп с напряжением 220V характеризуется более чем десятью техническими параметрами. Информированность о них поможет купить светильники, которые будут максимально соответствовать потребностям в освещении и обеспечат длительную работу светодиодов.

Номинальный световой поток

Анализировать световой поток ламп можно как в номинальных единицах (люменах), так и в относительных (люмен/ватт). Чем больше мощность светодиода, тем ярче испускаемый пучок света.

Однако важней соотношение светового потока к 1 Вт потреблённой энергии.

Оно отличается у разных производителей:

• у европейских, японских и фирменных китайских – 110-125Лм/Вт;
• у дешевых китайских – 60-80Лм/Вт;
• у крупнейших международных поставщиков с использованием технологии COB – 180-190Лм/Вт.

Покупать рекомендуется светодиодные лампы, тщательно изучив характеристики приборов. Рекомендуем обращать внимание с наибольшим показателем светового потока на 1 Вт мощности. Они экономнее, долговечнее, а стоят не намного дороже.

Потребляемая максимальная мощность

От уровня потребляемой мощности LED-ламп напрямую зависит испускаемый ими световой поток. В рамках одного модельного ряда эта зависимость практически линейная.

Вследствие того, что сами светодиоды занимают минимум места в лампе, её мощность можно легко увеличивать без изменения формы корпуса лишь за счет роста числа кристаллов.

Но так как конечной целью покупки светильников является всё же достаточный уровень освещенности в помещении, то иногда лучше купить одно надежное дорогое LED-устройство, чем два дешевых. Их световой поток будет равен, а потребляемая мощность – различаться в два раза.

Уровень цветовой температуры

От уровня цветовой температуры LED-ламп зависит оттенок излучаемого ими света. Он может варьироваться от желтого до белого. Каждый цвет по-разному влияет на человека. Лампы с теплым желтым светом имеют температуру 2600-3200К и способствуют релаксации. Их рекомендуют покупать для дома.

Светильники с температурой 6000К имеют холодный белый цвет с голубым оттенком и повышают работоспособность. Их устанавливают в офисах, производственных помещениях, а также за рабочим столом.

Существуют и лампы, испускающие нейтрально белый свет. Их температура равна 3700-4200К, и они обеспечивают спектр излучения, максимально приближенный к дневному свету.

Вид цоколя лампы

При смене ламп накаливания на LED важно обращать внимание на цоколь диодного прибора. Наиболее распространены вкручивающиеся варианты E27 и E14, а также с 2 штырьками – GU5.3, GU10 и GU13. При покупке рекомендуется взять свои старые лампы в магазин, показать их продавцу, чтобы он подсказал подходящие светодиодные модели.

Производители LED-ламп позаботились и о собственниках старых люминесцентных трубок. Для них выпускаются светодиодные аналоги на замену, которые имеют те же самые размеры и разъемы. Их можно встроить в корпуса имеющихся светильников.

Диапазон рабочих температур

LED-лампы чувствительны к перегреванию, поэтому важно учитывать их рабочую температуру, написанную на упаковке.

На нагрев светильников оказывают влияние следующие факторы:

1. Наличие у светильника колпака.
2. Температура в помещении.
3. Расстояние от потолка до точечного светильника, закреплённого на гипсокартоне.
4. Наличие алюминиевого радиатора в самой лампе.
5. Кратковременные повышения температуры в комнате, например, в кухне при приготовлении пищи.

Для работы в условиях повышенной температуры продаются светодиодные лампы специальной конструкции. Именно их рекомендуется покупать при желании избежать негативного влияния перегрева на светодиод.

Пульсация светового потока

Свет хороших светодиодных ламп вообще не должен пульсировать, ведь мигания с частотой ниже 300Гц негативно сказываются на здоровье человека. Определить нестабильность светового потока можно несколькими способами.

Первый метод визуальный: необходимо посмотреть на лампу прямо или боковым зрением. При втором способе на светильник наводится камера смартфона и определяется его мигание на экране.

Пульсация определяется преимущественно у дешевых моделей, оснащенных простейшим блоком управления. Дорогие лампы такого недостатка не имеют.

Степень защищенности корпуса

Максимально долго служат светодиодные лампы, которые работают в круглосуточном режиме. Поэтому наибольшей эффективности можно добиться от светильников, размещенных на улице. Однако они должны быть защищены от влаги и пыли, чтобы их внутренние электронные компоненты не вышли из строя.

Начинка LED-ламп, предназначенных для уличного использования, должна быть хорошо изолирована от внешней среды. Для дворового освещения достаточной будет степень защиты IP54 и выше. Такие лампы смогут выдержать сильный ливень и пыльный ветер.

Угол рассеивания светового луча

Светодиоды всегда крепятся к подложке, которая препятствует попаданию света на свою обратную сторону. Поэтому без специальных приспособлений один излучающий кристалл может эффективно осветить лишь пространство перед собой.

Для увеличения угла освещения используют специальные рассеивающие колпачки. Но существуют и светодиоды на стеклянных волокнах или прозрачных подложках, позволяющие освещать равномерно всё окружающее пространство.

В фонариках, наоборот, луч светодиода необходимо сузить, что достигается преимущественно за счет специального отражателя. Поэтому выбор формы LED-лампы должен осуществляться только после определения необходимого угла светового потока.

Советы по выбору LED-ламп

При покупке LED-устройств важно обращать внимание как на их технические характеристики, так и на ряд других нюансов.

Представленные советы помогут приобрести качественный светильник, который прослужит долго и будет комфортен для глаз.

1. На упаковке LED-ламп должна быть надпись об отсутствии пульсации.
2. Световой поток должен быть больше, чем у заменяемой лампы накаливания.
3. Рекомендуется сравнивать свечение ламп одинаковой мощности ещё в магазине.
4. При наличии выключателя с индикатором желательно предварительно убедиться в корректной работе с ним LED-ламп.
5. Потолочные лампы с небольшим углом рассевания света могут слепить глаза.
6. Рекомендуется покупать лампы в крупных магазинах, предоставляющих минимум 2 года гарантии.

Желательно приобретать светильники только известных производителей, потому что изделия дешевых малоизвестных брендов зачастую не соответствуют заявленным на упаковке характеристикам.

Маркировка светодиодных устройств

Общепринятой маркировки LED-ламп не существует. Каждый производитель вкладывает в название модели свои условные обозначения.

Но существует ряд распространенных сокращений, которые наносятся на лампы, не зависимо от их типа:

1. E27, E14, E40 – вкручивающийся цоколь и его диаметр в мм.
2. GU5.3, GU10 и GU13 штырьковой цоколь и размер в мм между контактами.
3. A, C, R, CA, CF, G, P, S, T – форма колпачка.
4. А, А+, А++ – степень экономичности.
5. 2700К-6000К – цветовая температура.

Также на корпусе лампы могут отображаться общие технические характеристики, свойственные электрическому прибору: напряжение и частота тока, рабочая температура, мощность, ресурс в часах, уровень светового потока и прочие параметры.

Ведущие производители LED-ламп

Производители LED-продукции с мировым именем ценят свой имидж, потому стремятся выпускать светильники с параметрами, которые полностью соответствуют заявленным.

Лучшими изготовителями премиальных светодиодных ламп являются:

; ;
• Eurolamp; .

Цены на продукцию перечисленных компаний самые высокие, но и качество светильников великолепное.

Средний ценовой сегмент в производстве LED-ламп занимают следующие фирмы:

;
• Camelion; ;
• Estares; ;
• Navigator; ;
• Оптоган.

Эти компании стремятся использовать в производстве недорогие компоненты без сильного ущерба качеству. Часто их лампы ломаются в первые дни эксплуатации, но без проблем заменяются по гарантии.

Покупать LED-продукцию малоизвестных китайских и отечественных брендов не рекомендуется, потому что их гарантийный срок редко превышает 4-6 месяцев. Кроме того, им не важен имидж бренда, а значит, есть возможность беспрепятственно использовать при производстве второсортные комплектующие.

Выводы и полезное видео по теме

Сравнительные обзоры — отличная возможность сопоставить характеристики разных видов ламп, выбрать лучшие решения.

Видео #1. Устройство и принцип работы LED-ламп:

Видео #2. Выбор производителя светодиодных ламп:

Выбор надежной LED-ламп – дело непростое. Плохо разбираясь в их технических характеристиках, легко купить низкокачественную или просто неподходящую модель. Поэтому к покупке светодиодных светильников нужно приступать только после тщательного изучения их особенностей и ознакомления с указанными на упаковке параметрами.

Хотите рассказать о том, какие светодиодные лампочки вы выбрали для освещения собственной квартиры/офиса/дома? Располагаете полезной информацией по теме статьи, которой стоит поделиться с посетителями сайта. Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке, задавайте вопросы, размещайте фотоснимки.

Как легко узнать параметры светодиода в LED-лампе

Сейчас светодиодные лампы уже вошли в наш быт. Но основная проблема светодиодных ламп, особенно сделанных в Китае — это их недолговечность. Из строя выходят светодиоды. Многие радиолюбители и электронщики пытаются ремонтировать LED-лампы.
Но тут возникает вопрос, как же определить параметры светодиода, которые применяются в светодиодной лампе.
В этой статье будет рассказано, как примерно определить тип светодиода, который применяется в LED-лампе.

Для работы по определению типа светодиода потребуется: регулируемый блок питания с напряжением от 3 и желательно до 36 вольт, щупы, штангенциркуль.

Осталось определить мощность светодиода. Для этого надо разделить мощность которой указана на лампе на количество светодиодов. Например, лампа имеет мощность 13 ватт, количество светодиодов в лампе 11 штук. 13/11=1,18 Вт, или мощность светодиодов составляет 1 ватт.

Вот короткий алгоритм определения светодиода в LED-лампе:
1. По размерам светодиода по справочнику определить его тип.
2. Определить рабочее напряжение светодиода.
3. Определить мощность светодиода.

Теперь можно выпаять подобные светодиоды, имеющие точно такие же характеристики с других неисправных ламп и заменить здесь неисправной светодиоды. И снова получатся исправные светодиодные лампы. Также светодиоды можно заказать на алиэкспрессе.

Как паять светодиоды SMD на сайте есть статья: «Пайка светодиодов smd», в которой рассмотрены вопросы пайки светодиодов с помощью фена и с помощью столика для пайки светодиодов.

Устройство светодиодной лампы 220 Вольт

Появление светодиодных или LED-ламп способствовало началу нового этапа в индустрии освещения. Совсем недавно такие осветительные приборы представляли огромную редкость, а сейчас огромный ассортимент различных светодиодных светильников выставляют все крупные магазины. Светодиод, в отличие от обычной лампы накаливания, имеет свою схему запуска.

Она устанавливается в самой лампочке, между имитацией колбы и патроном. Поэтому это место делают непрозрачным. Добраться до платы с диодами не так и сложно, но некоторые усилия для разборки понадобятся. Хоть опыт и показывает, что большинство производителей используют для этого схожие модели пусковых устройств, небольшие различия все же остаются.

Друзья приветствую всех на сайте «Электрик в доме». Сегодня хочу предоставить вам обзор внутренностей светодиодных ламп, которые я заказывал на Алиэкспресс. Лампа состоит из 72 диодов. В ней используются SMD-cвeтoдиoды, известные также под названием Surface Mounting Device. Давайте приступим к разборке, думаю, вам также будет очень интересно.