Разновидности светодиодных светильников

Светодиоды в нашей жизни престали занимать сегмент лишь красочного декоративного освещения. Разработчики и производители светоизлучающих диодов уже достаточно давно и успешно решают задачу создания источников света для использования светодиодной техники в повседневности. Имеется в виду так называемое «белое» светодиодное освещение. Создание осветительных установок комфортного внутреннего освещения и вовсе было бы невозможно без создания светодиодов белого свечения. За кажущейся простотой названия данного типа светодиодов скрываются сложные технологические процессы. О методах получения белых светоизлучающих диодов, об их особенностях и свойствах пойдет речь в этом обзоре.

Существует три способа создания белых светодиодов.

1) смешение излучения трёх люминофоров (красного, зелёного и голубого), которые возбуждаются ультрафиолетовым светодиодом. Этот способ использует принципы и люминофоры, хорошо разработанные в технологии люминесцентных ламп.

2) смешение излучения голубого светодиода с излучением либо желто-зелёного люминофора, либо зелёного и красного люминофоров, возбуждаемых его голубым излучением. Этот способ прост, поэтому  в настоящее время является наиболее экономически выгодным.

У описанных методов есть некоторые недостатки. Во-первых, светоотдача недостаточно высокая из-за преобразования света в слое люминофора. Во-вторых, трудно точно проконтролировать равномерность нанесения люминофора в технологическом процессе и, следовательно, цветовую температуру. И, в-третьих, люминофор стареет быстрее, чем сам светодиод. Это приводит к тому, что неэкономно используется заложенный ресурс источника света, что негативно сказывается при обслуживании светильников с такими светодиодами (возрастают эксплуатационные затраты). Светодиодные лампы комплектуются белыми светодиодами на радиатор.

3) смешение излучения светодиодов трёх или более цветов. Для каждого из используемых светодиодов выбираются такие значения пропускаемого через него тока, чтобы суммарное излучение всех трех светоизлучающих диодов имело заданную цветность. Если в технологии участвуют три светодиода, то это -  красный, зеленый или голубой. Цветные светодиоды размещаются на одной матрице, и их излучение смешивается при помощи оптической системы, например, линзы. Технология многокристальных светодиодных источников белого излучения позволяет не только получить белый цвет, но и создавать светодиодные светильники с различными цветовыми температурами. Для этого следует изменять пропорции соотношения излучения светодиодных кристаллов разных цветов. Этим процессом можно управлять вручную или посредством программы. Именно поэтому RGB-матрицы и кластеры широко используются в системах создания светодинамичного освещения. Существенным преимуществом является и то, что большое количество светодиодов в матрице обеспечивает высокий суммарный световой поток и большую осевую силу света.

Поскольку белые светодиоды используются для целей общего освещения, крайне важно упомянуть о цветопередаче. В многокристальном белом светодиодном источнике света цветность излучения определяется пропорцией, в которой взяты излучения кристаллов. Это соотношение обеспечивается тем, что через каждый из кристаллов пропускается ток определённой величины. Он обеспечивается пускорегулирующей аппаратурой. Но возможны колебания сети и среди светодиодов, производимых по существующим на данный момент технологиям, всегда есть некий разброс по электрическим характеристикам – сопротивлению, прямому напряжению. Таким образом, для  обеспечения заданных цветовых характеристик излучения необходимо определить – в каких пределах возможно варьирование температуры перехода в кристалле и тока, пропускаемого через кристалл, и каковы предельные значения этих «отклонений». Офисные светодиодные светильники комплектуются белыми светодиодами.

С описанными выше задачами успешно справляются производители светодиодной продукции. Достижения в области светотехники светодиодов на данный момент таковы:

  • световой поток белых светодиодов уже превышает 200 лм;
  • световая отдача доходит до значения 120 лм/Вт;
  • срок службы при минимальном спаде светового потока составляет 70 тысяч часов (против среднего значения 40-50 тысяч);
  • общий индекс цветопередачи находится на уровне 85 (то есть белые светодиоды могут использоваться при создании освещения мест, где производится напряженная зрительная работа).

Перспективы развития белых светодиодов таковы:

  • с созданием четырех- и пятикристалльных белых светодиодов общий индекс цветопередачи будет превосходить значение 95;
  • световая отдача таких светодиодов может вырасти до 10 %;
  • как было сказано ранее, срок службы белых светодиодов на основе RGB-матрицы больше, чем у светодиодов с люминофорным покрытием; при нынешнем темпе технологического развития срок службы белых светодиодов преодолеет планку в 70 тысяч часов.

Таким образом, с продолжением развития белых светодиодов, очевидно, что светодиодные технологии будут занимать все более весомые позиции не только в области внутреннего освещения, но и в других сферах. В том числе, и вытеснять привычные источники света в дорожном, рекламном, промышленном и других отраслях освещения.

Медицинское светодиодное освещение.

Свет – это неотъемлемая часть жизни человека. При проведении различных медицинских работ, свет имеет очень большое значение, будь то осмотр стоматолога или сложная хирургическая операция. Естественного освещения чаще всего бывает недостаточно (тем более, что многие медицинские помещения вообще не имеют оконных проемов), поэтому светотехническая промышленность предоставляет медицинским учреждениям широкий спектр различных осветительных приборов, в том числе, на основе светодиодов. К медицинским светильникам предъявляются повышенные требования, и светодиодные светильники не являются исключением.

Значения освещенности рабочего поля порой должны достигать нескольких тысяч люкс. Это притом, что стандартное (общее) освещение имеет уровни нескольких сот люкс. Светодиоды имеют довольно высокую световую отдачу. У белых сверхярких светодиодов этот показатель превосходит 100 лм/Вт. Что касается RGB-светодиодов, то самый высокий, заявленный недавно уровень световой отдачи приблизился к отметке 200 лм/Вт.

У светодиодов есть и такое преимущество, как возможность изменять яркость и цветность излучения. Уже появились такие медицинские светодиодные светильники с возможностью настройки этих параметров. При этом светодиоды сохраняют стабильность светового потока на протяжении всего срока службы. А что касается срока службы, то у светодиодов этот показатель самый высокий среди прочих ламп.

Светодиоды – это экологичные источники, т.е. они не содержат ртути. Светодиоды также не имеют доли ультрафиолетового излучения в своем спектре, что при освещении рабочего пространства нежелательно. Что касается безопасности, то светодиоды работают на низком напряжении питания, это исключает любую возможность поражения электрическим током.

Конструкция современных светодиодов позволяет концентрировать излучаемый ими световой поток в малых телесных углах, это качество может оказаться незаменимым в таких областях медицины, как офтальмология и т.д.

Светодиоды обладают такими немаловажными качествами, как бесшумная работа и отсутствие пульсаций светового потока. Отсутствие мешающих факторов крайне важно при напряженной зрительной деятельности.

Кроме того, светодиодные светильники – энергоэкономичные источники света. Конечно, в объемах одного светильника существенной экономии не видно. Но при оснащении светодиодными светильниками целых медицинских центров преимущество светодиодов очевидно.

В медицине свет имеет еще одно важное назначение, давно известно, что ультрафиолетовая и инфракрасная часть спектра излучения широко используются в медицинских целях. Но исследователи пришли к выводу, что и видимое излучение тоже имеет положительное влияние на здоровье человека. Например, синий свет влияет на психику, успокаивая эмоции; обладает обезболивающим, антисептическим и очищающим действием. Зеленый свет влияет на эмоции, успокаивая. Также зеленый свет останавливает рост злокачественных клеток, облегчает дыхание, нормализует тонус сосудов, силу и частоту сердечных сокращений, а также артериальное давление; улучшает зрение. Желтый свет усиливает лимфатическую систему; тренирует зрение, повышает его остроту, увеличивает скорость зрительного восприятия. А красный свет активизирует работу системы кровообращения, повышает артериальное давление, ускоряет обмен веществ.

В 2008 году группа европейских ученых начала исследования по влиянию излучения светодиодов на здоровье человека. RGB-светодиоды имеют возможность создания любых оттенков. Вполне вероятно, что через несколько лет будут обнародованы результаты вышеупомянутых исследований, и светодиоды проявят себя с новой стороны.