Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Какой свет излучают светодиоды

Какой свет излучают светодиоды?

Разберёмся с основными характеристиками света, который излучают светодиоды.

2.1 LED индикаторы.jpg

Прежде всего, этот свет имеет настолько узкий спектр, что воспринимается нами как монохроматичный. Эта особенность светодиодов долгое время определяла их применение в качестве индикаторных приборов, ведь первыми были получены светодиоды, излучающие красный и зелёный свет. Позднее научились создавать светодиоды, излучающие свет самых разных цветов − от инфракрасного до ультрафиолетового – и сфера их применения существенно расширилась.

Цвет излучения зависит от материала полупроводника и легирующих примесей, на основе которых изготовлен светодиод. Дело в том, что разные материалы испускают фотоны с различными длинами волн. Та длина волны, которая преобладает в спектре излучения светодиода, называется доминирующей и обычно указывается его производителем.

2.2 Спектр LED излучения.jpg

Первые светодиоды делали на основе таких материалов, как фосфид галлия (GaP), тройное соединение AIGaAs и тройное соединение GaAsP. Сейчас их используют только для изготовления индикаторных светодиодов. А для производства более мощных осветительных светодиодов используются новые материалы, способные выдерживать необходимые уровни тока, высокий нагрев и высокую влажность. В красных и янтарных светодиодах высокой яркости применяются полупроводники AllnGaP, а в синих, зеленых и голубых – InGaN.

Светодиоды, изготовленные из этих материалов, в совокупности перекрывают почти всю область видимого света с промежутком в зелёно-жёлтой области. Цвета, соответствующие этому диапазону длин волн, могут быть получены с помощью совместного использования зелёных и красных светодиодов.

Именно объединение светодиодов разного цвета в одном приборе, а также управление интенсивностью излучения основных цветов позволяет получить до 16 миллионов всевозможных цветовых оттенков. Современные светодиодные светильники могут производить свет сочных насыщенных цветов, нежнейших пастельных оттенков, а также белый свет различной температуры.

В данном случае речь идёт о цветовой температуре светодиодов — характеристике белого света, которая определяет его восприятие в терминах «тёплый» или «холодный» и позволяет сделать эту оценку более объективной. Цветовая температура сопоставляет цвет спектра излучения источника света с цветом излучения нагретого до этой температуры «абсолютно чёрного тела».

2.3 Шкала цветовой температуры.jpg

Например, цветовая температура около 2700 К характеризует сверхтёплый (оранжево-жёлтый) цвет, близкий к цвету излучения лампы накаливания;
около 3000 К – тёпло-белый цвет;
около 4000 К – нормально-белый цвет;
около 5000 К – холодный белый цвет;
около 6500 К – естественный дневной цвет.

2.4 Температура белого света.jpg

Любой источник света имеет свою цветовую температуру – это хорошо видно из рисунка. Цветовая температура современных белых светодиодов может колебаться в пределах 2500-15000К, что позволяет использовать их для различных целей.

Существуют также приборы, у которых цветовая температура светодиодов может регулироваться прямо во время работы. Они особенно удобны при освещении сменных витрин в магазинах, для применения различных схем утреннего, дневного и ночного освещения в общественных помещениях, а также в театрах и студиях.

Интересно, что выбор цветовой температуры источников искусственного освещения во многом зависит от места проживания. Так, население южных стран любят нейтральный свет, жители северных государств выбирают более «тёплые» источники света, а в странах Азии предпочтение однозначно отдаётся холодному свету с цветовой температурой не ниже 5000К.

Ещё одним важным параметром, характеризующим источник белого света, является индекс цветопередачи. Это относительная величина (от 0 до 100), показывающая, насколько правильно (натурально) в свете данного источника видны разные цвета. За эталон (Ra=100) принят солнечный свет.

2.5 Тест для определения индекса цветопередачи.jpg

Для определения величины Ra проводится тест с использованием 8 эталонных цветов (см. рисунок). Чем меньше отклонение цвета от его эталона, тем лучше характеристики цветопередачи данного источника и выше значение индекса цветопередачи. Комфортной для человека считается цветопередача 80-100.

Минимально приемлемое значение индекса цветопередачи зависит от области применения источника света. Так, для большинства торговых, офисных, образовательных, медицинских и жилых помещений индекс цветопередачи должен быть не ниже 70-90. А для театров, выставочных залов, фото студий и других помещений, в которых хорошая цветопередача является критически важной, требуется значение индекса цветопередачи в диапазоне 90-100. Индекс цветопередачи современных светодиодов часто поднимается до значений 95-96 и вполне достаточен для большинства приложений.

Читайте так же:
Как разбавить эпоксидный клей

6500 Кельвинов какой свет в светодиодах

23.01.2013    Характеристики современных светодиодов с белым излучением

Ниже приводятся выборочные данные, опубликованные в журнале “LICHT”, 2012 № 6. с.64-70 – Weisse Hochleistung – LEDs: Eine umfassende Lichttechnische Betrachtung. В этой статье приведены результаты измерений характеристик 53 серийных (свободно имеющихся на рынке) белых светодиодов, проведенных в светотехнической лаборатории Дармштадтского Технического университета (TU Darmstadt).

Представляет интерес анализ спектров излучения серийных белых светодиодов с тёпло-белым, нейтрально-белым и холодно-белым (дневным) излучением.

График № 1.
Здесь в сравнении с типовым спектром лампы накаливания представлены спектры трёх светодиодов тёпло-белого света с общим индексом цветопередачи Ra ≥ 80 и цветовой температурой излучения Тц = 2600-3000 К.
Эти светодиоды вполне пригодны для использования в «ретрофит» LED-лампах, которые разрабатываются и уже выпускаются для замены ламп накаливания в бытовом секторе, а также в отелях и ресторанах.

Максимум кривых спектрального распределения энергии излучения приходится у этих ламп на область λ = 600-610 нм и λ = 640 нм. При этом светодиод № Т17 с отличной цветопередачей (Ra ≥ 94) очень близок по цветности к лампе накаливания, но в его свете, например, голубые джинсы или голубые цветы воспринимаются более яркими и насыщенными, чем при освещении их обычной или галогенной лампой накаливания.
Из графика видно, что этот светодиод имеет вторичный максимум в голубой части спектра λ = 440 нм, тогда как у тепловых излучателей с Тц = 2600-3000 К (лампы накаливания) голубая компонента очень не велика.

График № 2

Для освещения, адекватного характеру работы в офисах, и ярко-привлекательного света в магазинах розничной торговли желательно использовать осветительные приборы со светодиодами нейтрально-белого света (4000-4200 К) и высоким качеством цветопередачи (Ra ≥ 90). Такие светодиоды уже имеются на рынке.

На графике № 2 даны спектры следующих типов светодиодов:

  • с весьма умеренным качеством цветопередачи (Ra = 66-75) – Т2#3, T8#1, T12;
  • с качеством цветопередачи, вполне приемлемым для офисов (Ra = 82,8) – Т16;
  • с высоким качеством цветопередачи (Ra = 90) – Т18.

Спектры пяти указанных светодиодов сравнены на графике со спектральным распределением энергии излучения Планковского излучателя (абс. «черного тела») с Тц = 4060 К.

Светодиоды типов Т2#3, T8#1 и T12 имеют спектр, характерный для люминофоров на базе иттрий-алюминиевого граната (YAG – Yttrium Aluminium Garnet) c излучением при λмакс= 560 нм.

Светодиод Т16 с оранжевым люминофором имеет излучением с максимумом при λмакс = 590-600 нм.

Излучение люминофора с λмакс = 630 нм, применённого в светодиоде Т18, отлично воспроизводит красные и фиолетовые цвета.

График № 3

Здесь представлены спектры серийных светодиодов холодного дневного света (5500-6500 К) в сравнении с излучением эталонного источника дневного света с Тц = 6540 К.
По сегодняшним меркам, – это наиболее энергоэффективные типы полупроводников источников света со световой отдачей от 120 до 145 лм/Вт.
Цвет их излучения и качество цветопередачи вполне пригодно для уличных светильников, складских помещений, производственных цехов без естественного освещения, подземных парковок и холодильных объемов.

Высокая световая отдача светодиодов холодного дневного света легко объяснима – максимум излучения применённых YAG-люминофоров лежит в области λ = 555-565 нм, т.е. в непосредственной близости от максимума V (λ) (стандартизованной МКО кривой относительной спектральной чувствительности глаза человека для дневного зрения).

Из графика видно, что по сравнению с излучением закрытого дневного небосвода у холодно-белых светодиодов наблюдается явный дефицит излучения («провалы» спектре) в области λ = 460-520 нм (голубовато-зелёная область) и в жёлто-оранжевой области – λ > 580 нм.

Читайте так же:
Как выбирать телевизор в магазине

Качество цветопередачи серийных белых светодиодов (усредненные данные по сведениям различных производителей)

№№ групп измеренных светодиодов

Оттенок белого излучения и его цветовая температура

Уровень качества цветопередачи

Общий индекс цветопередачи
Ra

Частный индекс цветопередачи (воспроизведение насыщенных красных цветов)
R9

Все о светодиодах

В последнее время наблюдается рост интереса к светодиодам, и, причем быстрее, чем рост области их применения. Похоже, что производителям и потребителям, продавцам и покупателям не совсем понятны тенденции в этой области. И лишь одни дизайнеры в рядах пионеров, — смело используют уникальный потенциал светодиодов. Ушло то время, когда светодиодами занимались только ученые в лабораториях.

До того, как будем говорить о применении светодиодов и их преимуществах, а так же об их недостатках, давайте коснемся темы о том, что же представляют собой светодиоды:
Что такое светодиоды?

Светодиодами называют полупроводниковые приборы, предназначенные для преобразования электрического тока в световое (электромагнитное излучение видимой части спектра) излучение. В отношении названия: «светодиод» и аббревиатура «LED» (light emitting diode, — англ.) — это одно и то же.

Из чего состоят светодиоды?
Светодиод представляет собой полупроводниковый кристалл с оптической системой и контактными выводами, и вся эта конструкция облачена в корпус. Нынешние светодиоды почти не похожи на те, что раньше применялись исключительно для индикации.

luminodiode

В чем преимущество светодиодов?

В отличие от классической лампы (люминесцентной или накаливания), светодиодом преобразование электрического тока в световое излучение происходит почти без выделения тепла, а это значить, что КПД светодиода очень высокий. Это свойство делает его незаменимым при использовании в ряде приложений. Помимо этого, свет, вырабатываемый светодиодом, ценен с дизайнерской точки зрения, так как он [свет] относится к узкой части видимого спектра, а значить более чистый.
В сравнении с лампой накаливания, срок службы у светодиода будет примерно в 100 раз больше, а в сравнении с люминесцентной лампой — в 10 раз. Помимо этого, светодиоды весьма прочны и исключительно надежны.

Светодиоды относятся к низковольтным приборам.
Светодиоды, используемые для освещения, рассчитаны на напряжение12 или 24 вольта, хотя сегодня уже есть аналоги ламп и на 220 вольт, где в корпусе лампы установлены понижающие драйвера.
Светодиод работает от постоянного тока, поэтому необходимо соблюдать полярность при подключении, в противном случае прибор не будет работать или выйдет из строя. Обычно на корпусе светодиодного модуля указывается рабочее напряжение. Яркость излучения светодиода обуславливается диаграммой направленности и осевой силой светового потока. Обычно параметры цвета определяются координатами цветности, т. наз., цветовой температурой и длинной волны света например от 2700 Кельвинов (теплый белый свет) и до 6500 Кельвинов (Это холодный белый свет)

Допустимо ли регулировать яркость светодиода?

Яркость светодиода становится управляемой. Незначительно изменить цветовую температуру светодиода можно при помощи специальных приборов диммирования , причем, это не идет, ни в какое сравнение с аналогичным смещением для обычных ламп накаливания.

Что обуславливает срок службы светодиода?

Есть мнение, что светодиоды весьма долговечны. Однако это не совсем верно. Скорость наступления старости светодиодов зависит от того, насколько сильно они нагреваются, а это, в свою очередь, зависит от того, какой силы ток через них пропускается. Поэтому срок службы у светодиодов большой мощности короче, чем у светодиодов небольшой мощности, и составляет у первых 20-50 тыс. часов. Очевидный признак старения светодиодов — это уменьшение яркости. Если яркость снизилась более чем на 30%, светодиод стоит поменять на новый.

Вредно ли светодиодное излучение для человеческого глаза?

Свойство света излучаемым светодиодом очень схоже со свойством света, излучаемым люминесцентной лампой, то есть свет близок к монохроматическому, — это и есть главное отличие от лампы накаливания или солнца. Насколько это хорошо или плохо, точно неизвестно, — в этой области серьезных исследований не производилось. Нет так же данных о вредном воздействии на человека света, излучаемого светодиодами. Будем надеяться, что в ближайшем будущем мы получим ответ на этом вопрос.
Где наиболее целесообразно применять светодиодное освещение?
Применение светодиодов возможно практически везде. Применение светодиодов в дизайнерском освещении и светодинамических устройствах оказалось незаменимым, благодаря их чистому цвету. Светодиодное освещение наиболее целесообразно в условиях жесткой экономии электроэнергии, и при высоких требованиях к электробезопасности.

Читайте так же:
Как выбрать качественную стиральную машину автомат

Эстетическое восприятие OLED-освещения

На сегодняшний день OLED-освещение еще не достигло коммерческого масштаба, находится в стадии разработки и относится к технологиям будущего. Однако этот сегмент все больше интересует потребителей и имеет большой потенциал. Это принципиально новый тип источника света, который, в первую очередь, отличается от существующих распределенной геометрией. Именно поэтому сейчас все чаще запускаются различные проекты, такие как Oled100.eu, призванные продемонстрировать возможности OLED-технологии и дать толчок ее развитию.

Органические светодиоды приходят на смену классическим источникам света (ИС) с большой рабочей площадью. Для развития технологии важно убедиться, что она будет востребована на рынке. Новые светильники должны совпадать по форме и размеру с существующими, чтобы заменить их с минимальными затратами. Кроме того, необходимо учитывать пожелания потребителей — светильники на основе органических светодиодов должны быть эстетически привлекательны и обеспечивать оптимальные характеристики света.

Органические светодиоды испускают рассеянный неслепящий свет с высоким индексом цветопередачи. В отличие от всех других ламп, за исключением люминесцентных, они светят равномерно, то есть имеют низкую габаритную яркость. ИС на основе OLED — тонкие и плоские — могут быть на подложках практически любой формы. К тому же, они включаются мгновенно и потребляют мало энергии, что выгодно отличает их от остальных источников света.

Технически довольно сложно изготовить OLED-светильник с очень большой площадью, поэтому на практике светящиеся поверхности выкладываются из светодиодных ячеек, подобно мозаике. За счет различной формы ячеек можно создавать оригинальные рисунки, декорируя интерьер помещения (см. рис. 1).

Принцип действия и механизм излучения органического светодиода аналогичны принципу действия и механизму излучения других типов светодиодов. Как показано на рисунке 2, органический светодиод состоит из следующих элементов:

подложки (пластиковой, стеклянной, фольги); катода; многослойной органической электролюминесцентной структуры; прозрачного анода.

В качестве материала анода обычно используется оксид индия-олова (ITO), в качестве катода — металлы, такие как алюминий и кальций, а в качестве светоизлучающих материалов — низкомолекулярные органические вещества или полимеры.

Благодаря плоской поверхности, органические светодиоды как никакой другой источник света определяют интерьер помещения в целом. Это одновременно и осветительный и дизайнерский элемент.

В сериях D (для офиса) и Н (для жилого помещения) были представлены следующие четыре модели освещения: квадратные ячейки размером 60×60 см с рассеивающей поверхностью, квадратные ячейки со стороной 15 см с белой и зеркальной поверхностью, квадратные ячейки размером 15×15 см с белой рамкой.

Следует заметить, что в данной серии испытаний создать реалистичную модель светильника с рассеивающей поверхностью оказалось затруднительно, поскольку внешняя поверхность оргстекла оставалась блестящей. С другой стороны, ячейки с зеркальной поверхностью, отражали края рамки дважды, поскольку между рамкой и поверхностью светильника был зазор. Оба этих эффекта усиливались, если смотреть под углом. В связи с этим респондентов просили оценивать вид потолка не в целом, а только в перпендикулярном направлении. Поскольку нельзя сказать, все ли опрошенные следовали инструкции, результаты данной серии нельзя считать надежными. Рис. 3

Европейское сообщество продолжает инвестировать в развитие органических светодиодов. Проект OLED100.eu — это комплексное исследование, в котором участвуют эксперты из ведущих производственных и учебных организаций, работающих над технологией OLED в Европе. Целью проекта является разработка светильников на основе органических светодиодов со следующими характеристиками:

Читайте так же:
Как правильно работать с мультиметром видео

высокая эффективность (100лм/Вт); длительный срок службы (100 000 часов); большая рабочая поверхность (100×100 см2); низкая стоимость производства (100 евро/м2).

В рамках проекта проводится анализ архитектурного и эстетического восприятия освещения, цель которого — выявить наиболее комфортные параметры освещения в жилых и рабочих помещениях. Оценивались четыре критерия: форма и размер ячеек, цветовая температура и тип поверхности светильника. По каждому параметру участникам было предложено выбрать один вариант, который им наиболее предпочтителен. Более подробно о проекте можно узнать в интернете на странице www.oled100.eu.

В опросе участвовал 61 человек, возраст респондентов — от 19 до 55 лет. Для большей объективности среди участников было практически одинаковое количество мужчин и женщин, профессионалов в сфере освещения и людей, работающих в других областях, в возрасте до 27 лет и старше. Каждая серия испытаний состояла из двух частей (офисное и жилое помещение). Респондентам показывали 4 модели освещения, отличающегося по одному из параметров. Участники должны были выбрать тот вариант, который понравится им больше всего. Данные заносились в анкеты и затем обрабатывались.

В первой серии (А и Е) были представлены светящиеся поверхности, выложенные из квадратных ячеек с разным размером стороны (15, 30 или 60 см). В первой и четвертой моделях размер ячеек совпадал, 15×15 см, однако в последнем случае использовались дополнительные светильники для выделения определенного предмета в интерьере или увеличения яркости в рабочей зоне (письменный стол и прочее). Во всех моделях цветовая температуря составляла 4000 к. в серии А рассматривалась комната офисного типа, в серии Е — жилого (см. рис. 3).

Ячейки из органических светодиодов изготавливаются в форме квадратов, прямоугольников, ромбов, треугольников, кругов и шестиугольников. Сочетая одинаковые или различные формы можно получить довольно оригинальный рисунок (см. рис. 1). Во второй серии (С и G) производилась оценка рисунка светящейся поверхности (квадраты, соты и декоративная). В четвертой модели потолок был выложен квадратными ячейками, как и в первой, но с белыми рамками, между ячейками. Длина грани во всех моделях составляла 15 см. Цветовая температура 4000 К. В серии С представлена комната офисного типа (см. рис. 4), в серии G — жилого.

Органические светодиоды могут иметь либо зеркальную поверхность, либо матовую белую. Рассеивающая белая поверхность получается за счет добавления внешних световых структур, которые увеличивают светоотдачу светильника. С точки зрения эстетики эти две поверхности во включенном состоянии не различаются, однако в светлое время суток, когда лампы выключены, они могут существенно повлиять на восприятие помещения.

В сериях D (для офиса) и Н (для жилого помещения) были представлены следующие четыре модели освещения: квадратные ячейки размером 60×60 см с рассеивающей поверхностью, квадратные ячейки со стороной 15 см с белой и зеркальной поверхностью, квадратные ячейки размером 15×15 см с белой рамкой.

Следует заметить, что в данной серии испытаний создать реалистичную модель светильника с рассеивающей поверхностью оказалось затруднительно, поскольку внешняя поверхность оргстекла оставалась блестящей. С другой стороны, ячейки с зеркальной поверхностью, отражали края рамки дважды, поскольку между рамкой и поверхностью светильника был зазор. Оба этих эффекта усиливались, если смотреть под углом. В связи с этим респондентов просили оценивать вид потолка не в целом, а только в перпендикулярном направлении. Поскольку нельзя сказать, все ли опрошенные следовали инструкции, результаты данной серии нельзя считать надежными.

Последний раздел опроса был посвящен цветовой температуре. В освещении используются различные цветовые температуры в зависимости от применения. От нее зависит не только удобство для человека, но и его самочувствие и трудоспособность. На сегодняшнем уровне развития органических светодиодов они имеют наилучшие характеристики на низких цветовых температурах в отличие от неорганических светодиодов.

Читайте так же:
Какие бывают металлические трубы

В соответствующей серии испытаний (В и F) целью было определить, какая цветовая температура наиболее предпочтительна для офисных и жилых помещений соответственно. Кроме того, организаторов интересовало, будет ли эта оптимальная температура согласовываться с возможностями органических светодиодов.

Для анализа были выбраны три температуры: 3000 К, 4000 К и 6500 К. Разные цветовые температуры были получены за счет использования дополнительных люминесцентных ламп с более высокой (модель 3) или низкой (модель 1) цветовой температурой. В моделях 2 и 4 цветовая температура равна 4000 К, как и в других тестах. В модели 4 применялись дополнительные элементы подсветки, чтобы выделить рабочую зону. Во всех четырех моделях светильники имели форму квадратов со стороной 15 см и черной рамкой (см. рис. 5). Рис. 4

В серии А оценивалось освещение офисного помещения квадратными светильниками со стороной 15, 30 или 60 см. Наиболее подходящими для рабочей обстановки были признаны средние и большие лампы (30×30 см и 60×60 см). Мелкие ячейки(15×15 см) получили наименьшее количество голосов, даже при сбалансированном распределении яркости (модель 4).

В серии Е с такими же параметрами, что и А, но для жилого помещения, для света яркостью 100 кд/м2 было выявлено предпочтительного размера светильника. Для более яркого света 300 и 1000 кд/м2 наиболее хорошо вписывались в интерьер светильники размером 30×30 см.

В серии С, где размер светильников был одинаков, 15 см, и оценивалась их форма, при низкой яркости (100 кд/м2 большинство респондентов выбрали квадратную форму светильников. Однако при более ярком освещении яга разница стирается. Возможно, оценка ставилась больше за яркость, нежели чем за форму.

К удивлению организаторов, в серии G для жилого помещения при любой яркости не было выявлено самой удачной с эстетической точки трении формы светильника, все смотрятся одинаково. Возможно, в данном случае все поверхности комнаты рассматриваются как декоративный элемент, который может привлекать внимание. С помощью светильников не только потолок, но и стены можно заставить «играть».

В выключенном состоянии вариант 3 (ячейки 15×15 см с зеркальной поверхностью) оказался самым неудачным — маленькие ячейки в черной рамке явно уступили ячейкам с белой рамкой. С другой стороны, респондентам больше понравились светодиоды с белой поверхностью и черной рамкой, независимо от типа помещения, в котором они установлены.

По результатам серии В было выявлено, что для маленьких квадратных светильников цветовая температура воспринималась по разному. При яркости 300 кд/м2 наиболее комфортными оказались температуры 3000 и 4000 К. При яркости 1000 кд/м’ 4000 К воспринималась гораздо лучше, чем 3000 К или та же температура, 4000 К, но при использовании дополнительных осветительных систем. Во всех случаях температура 6500 К была признана наихудшим вариантом.

В серии F самым неудачным был признан вариант 6500 К, а 3000 и 4000 К принимались одинаково хорошо. Таким образом, для жилых помещений диапазон комфортных температур расширен по сравнению с офисными от нейтрального до нейтрального и теплого белого.

В анализе проводилась оценка эстетического восприятия моделей освещения OLED-светильниками в рабочем и жилом помещении Были представлены светодиодные ячейки различной формы и размера. Кроме того, в исследование были включены светильники с органическим стеклом и задней подсветкой из люминесцентных ламп.

Мы на выгодных условиях сотрудничаем с архитекторами и дизайнерами, сетевыми магазинами, строительными и девелоперскими компаниями, проектными организациями и дилерами. Свяжитесь с нами, и мы обсудим детали сотрудничества на особых условиях

Спасибо, мы получили Ваше
обращение и перезвоним в
ближайшее время!

В рабочий день среднее время
ожидания не превышает 15 минут

Отправка заявки завершилась неудачей, пожалуйста, повторите попытку позднее

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector