Helle LEDs: Aufbau und Funktionsprinzip, wo sie eingesetzt werden, Typen superheller Lampen

Dank moderner Technologien gab es in den letzten Jahren eine große Modernisierung der Beleuchtungskörper. Die üblichen Glühlampen wurden durch sparsamere und langlebigere ersetzt. Eine besondere Etappe ist das Aufkommen von LED-Lampen, die sich durch hohe Helligkeit auszeichnen. Helle LEDs haben in verschiedenen Bereichen Anwendung gefunden.

Sorten von Lampen

Heute wird das Lampensortiment für die Beleuchtung in verschiedenen Modellen von Standard bis hochmodern präsentiert. Sie alle haben unterschiedliche Eigenschaften:

• Glühlampen. Sie waren lange Zeit die einzigen Lichtquellen mit einer Leistung von 15 bis 300 Watt. Moderne Lampen werden in zwei Typen unterteilt. Bei Krypton wird das Edelgas Krypton verwendet, das für eine gute Lichtausbeute sorgt. Ihre minimale Leistung beträgt 40 W, die maximale 100 W. Bispirale Modelle arbeiten aufgrund eines bogenförmigen Wolframfadens, können eine spiegelnde, transparente oder opale Oberfläche haben.
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• Lumineszierend. Sie emittieren Licht dank einer Phosphorbeschichtung, die ultravioletten Strahlen einer Gasentladung ausgesetzt ist. Bietet weiches diffuses Licht unterschiedlicher Leistung (von 8 bis 80 W). Sie liefern 7-8 mal mehr Lichtstrom als Glühlampen, halten 10-20 mal länger. Sie zeichnen sich durch flackerndes Licht und Empfindlichkeit gegenüber Temperaturextremen aus.
• Halogen. Erhältlich in verschiedenen Formen und Größen. Das von ihnen emittierte Licht kann gestreut oder in Form von konzentrierten Strahlen vorliegen. Aufgrund der Fähigkeit, in sehr hellen, gesättigten Farben zu leuchten, werden Halogenlampen häufig verwendet in modernem Design, um originelle Beleuchtungslösungen in Wohn- und Außenbereichen zu schaffen. Halogenlampen haben vielfältige Einbaumöglichkeiten. Sie können oben oder an der Wand aufgehängt, als Punkthalter in die abgehängte Decke eingelassen oder an Möbeln befestigt werden. Die schwenkbaren Modelle verfügen über eine spezielle Drehhalterung, mit der Sie die Lichtstrahlen in die gewünschte Richtung lenken können.

Unter der gesamten Palette der Beleuchtungslampen zeichnen sich LEDs mit dem niedrigsten Energieverbrauch aus und sind daher bei den Verbrauchern sehr beliebt. Sie zeichnen sich durch hohe Helligkeit, Lichtdurchlässigkeit in der Größenordnung von 60 - 80 lm / W aus. Die Lebensdauer von Geräten mit einer Leistung von 7 bis 21 W / h kann 100.000 Stunden erreichen.

Eine separate Art von LEDs sind eigenständige Lampen, die mit wiederaufladbaren und Solarbatterien betrieben werden. Solche Lampen sind sowohl bei hohen (+50) als auch niedrigen (-30) Temperaturen wirksam. Sie neigen dazu, sich bei Einbruch der Dunkelheit selbstständig einzuschalten, daher werden sie erfolgreich für die Straßenbeleuchtung eingesetzt.

LED-Konstruktion

Die LED-Leuchte hat einen recht komplexen Aufbau. Sein Design umfasst mehrere Elemente, von denen jedes eine bestimmte Funktion erfüllt:

• LED-Chips. Sie fungieren als die Hauptteile, die das Leuchten liefern. Je nach Größe der Leuchte und gewünschter Leistung kann sie einen bis mehrere Dutzend verschaltete Chips enthalten. Wenn einer von ihnen ausfällt, hören auch die anderen auf zu arbeiten. Die Eigenschaften der Lampe und ihre Lebensdauer hängen von der Qualität der Chips ab.
• Leiterplatte. Es besteht aus Aluminiumlegierungen, die die Wärme gut ableiten und die für die Funktion der Chips erforderliche Temperatur bereitstellen.
• Kühler. Es leitet die Wärme von der Leiterplatte mit Chips ab. Sie bestehen aus Aluminiumlegierungen und Formen mit vielen einzelnen Platten. Mit Hilfe dieser Platten wird die Wärmeableitungsfläche des Kühlers vergrößert.
• Treiber. Glättet, reduziert und stabilisiert die Spannung am Eingang des Stromkreises. Es kann ferngesteuert oder eingebaut sein. Der zweite Typ wird häufiger verwendet.
• Kondensator. Beseitigt die Welligkeitsspannung, die vom Treiber zu den LED-Kristallen kommt.
• Sockel. Dient zum Anschluss von Kartuschen. Zur Herstellung wird vernickeltes Messing verwendet. Diese Materialien bieten eine gute Haftung und einen langfristigen Korrosionsschutz.
• Polymerbasis. Fest am Sockel anliegend garantiert sie den Schutz des Gehäuses vor elektrischen Durchschlägen. Außerdem schützt der Sockel den Benutzer vor elektrischen Verletzungen beim Lampenwechsel.
• Diffusor. Es hat die Form einer Halbkugel aus mattiertem Polycarbonat oder transparentem Kunststoff, wodurch die Gefahr von Beschädigungen beim Herunterfallen ausgeschlossen wird. Entwickelt, um den Winkel der gleichmäßigen Streuung des Lichtstrahls zu erhöhen. Erwärmt sich praktisch nicht, wenn die Lampe eingeschaltet ist.

Die Besonderheit von LEDs ist die Lage der maximalen Heizfläche. Wird bei anderen Lampentypen die Wärmeenergie von außen auf die Fläche verteilt, dann erwärmt sich bei Diodenlampen die Leiterplatte von innen. Daher ist eine regelmäßige Wärmeableitung von der Lampe erforderlich, um einen effizienten und sicheren Betrieb zu gewährleisten.

Typen und Eigenschaften

Mit der Entwicklung von Technologien auf Basis konventioneller LED-Lampen begann die Produktion von Halbleiterbauelementen, die sich durch eine sehr hohe Lichtstärke auszeichnen. Superhelle LEDs haben eine bestimmte Klassifizierung.

Die Lampen des taiwanesischen Herstellers Epistar zeichnen sich durch kompakte Abmessungen und hochwertige Anzeigen aus. Sie haben eine sehr lange Lebensdauer.

Smd-Markenprodukte haben mehrere Serien (3528, 3014, 3020, 2835 usw.) R.). Die gefragtesten hellen LEDs der SMD 5050-Serie, gekennzeichnet durch ein starkes weißes Leuchten (Leistung erreicht 1 W). Sie werden oft in Verbindung mit speziellen Netzteilen verwendet, die die Betriebsspannung auf 12 V reduzieren.

Die Produktpalette von XLamp besteht aus drei ultrahellen LEDs - XR, XP und MC. Jedes hat eine individuelle Größe und Form, aber alle verwenden einen großen Betriebsstrom von über 350 mA und verfügen über ein hocheffizientes Wärmeableitungssystem. Sie werden für die Innen- und Außenbeleuchtung moderner Autos verwendet.

Eines der markanten Beispiele für Hochleistungs-LEDs sind die Lampen der amerikanischen Firma Cree. Es produziert Leuchten in verschiedenen Gehäusen:

• Mit STD-Kabeln (374, 512, 503, 4SM, 5SM usw.) R.). Standardgehäuse haben einen kreisförmigen Querschnitt von 3 und 5 mm und einen ovalen Querschnitt von 4 und 5 mm.
• Im „Piranha“-Gehäuse vom Typ P4 (Serie P41, P42, P43).
• In einem Paket vom Typ PLCC (LM1, LM3, LM4, LP6, LN6, LA1-Serie usw.) ). Für Aufputzmontage geeignet.

Unabhängig vom Typ arbeiten superhelle LEDs nach dem gleichen Prinzip eines gerichteten Elektronenflusses von der p-Anode zur n-Kathode. Um einen Übergang zu bilden, werden die LED-Chips im Inneren der Lampe mit Dotierstoffen beschichtet. Der Farbton und die Wellenlänge des Lichtstroms in jeder Hochhelligkeitslampe werden durch die Breite der p-n-Arbeitszone bestimmt.

Die Qualität der Dioden wird durch die Helligkeit des Lichtstroms und den Abstrahlwinkel bestimmt. Je nach Temperatur kann das Leuchten orange, bernsteinfarben, grün, blau, rot oder weiß sein. Weißes Licht wird in kaltes (5000 – 7000 K) und warmes (2700 – 3500 K) unterteilt.

Der Streuwinkel variiert ebenfalls von 15 bis 120 Grad. Durch Leuchtmittel mit unterschiedlichen Streuwinkeln entstehen originelle Lichtlösungen mit Hervorhebung verschiedener Zonen.

Installationsfunktionen

Bevor Sie eine ultrahelle LED installieren, sollten Sie darauf achten, welche Stromeigenschaften sie hat. Die Hauptgröße ist sein konstanter Betriebsstrom. Der Durchschnitt für die meisten ultrahellen Geräte liegt im Bereich von 15-20 mA. Die Höchstwerte von ultrahellen Lampen erreichen 1 A.

Der nächste wichtige Indikator - die Betriebsspannung - hängt von der Schattierung des emittierten Lichts ab. Infrarotfarbe zeichnet sich durch einen Mindestwert von 1,5 bis 1,9 V aus, für Weiß - einen Höchstwert von 3,7 V. An einen Treiber mit einer konstanten Ausgangsspannung von 12 V können 4 helle Dioden mit einer Spannung von 3 V oder 12 Dioden von je 1 V angeschlossen werden. Ein Treiber mit einer Ausgangsspannung von 12 V sollte an 220 V angeschlossen werden.

Die Hauptbedingung für die Installation einer Diodenlampe ist die Einhaltung der Polarität der Stromversorgung. Da Leuchten mit hoher Helligkeit die Lichtkristalle stark aufheizen, muss für eine effiziente Kühlung gesorgt werden. In den meisten superhellen Modellen wird es mit wärmeableitenden Radiatoren realisiert. Werden solche Radiatoren nicht vom Hersteller bereitgestellt, müssen Sie sich selbst um die Kühlung kümmern. Während des Installationsprozesses müssen Sie eine hochwertige elektrische Isolierung bereitstellen.

Eine ordnungsgemäß installierte LED-Lampe kann mindestens 50.000 Stunden lang arbeiten. Gleichzeitig ist seine Verwendung wirtschaftlich rentabel und belastet die Umwelt nicht, da Gasdämpfe, Quecksilber und andere gefährliche Komponenten fehlen. Helle LEDs zeichnen sich durch Eigenschaften wie Unempfindlichkeit gegenüber Spannungs- und Temperaturstößen, Vibrationsfestigkeit und Schockfestigkeit aus. Kompakte Lampen halten einer großen Anzahl von Starts stand.

Alle Vorteile, die superhelle Dioden haben, spiegeln sich in ihren Kosten wider. Ihr Preis ist recht hoch, aber ihre lange Lebensdauer und die hochwertigen Eigenschaften ermöglichen eine Amortisation der Geräte.

Jede LED-Leuchte hat ihre eigenen Eigenschaften. Daher ist es mit Hilfe mehrerer Diodenlampen schwierig, eine gleichmäßige Ausleuchtung zu erreichen (auch wenn sie vom gleichen Hersteller stammen und zur gleichen Serie gehören). Auch die deklarierte Farbwiedergabe entspricht nicht immer der tatsächlichen. Nicht alle Leuchten sind mit Dimmern ausgestattet.

Anwendungsgebiet

Hohe technische und betriebliche Indikatoren ermöglichen den weit verbreiteten Einsatz von superhellen LEDs. Die häufigsten Anwendungen sind:

• Mobile Geräte. Sie spielen die Rolle einer Hintergrundbeleuchtung sowohl bei einfarbigen als auch bei mehrfarbigen Displays, die mit Flüssigkristallen arbeiten.
• Verkehrszeichen. Sie werden in Ampeln und Straßenschildern verwendet, da sie nach der Installation keine häufige Wartung erfordern.
• Beleuchtete Werbung. Zur Beleuchtung von volumetrischen Buchstaben, Leuchtkästen, Werbeschildern und ultradünnen Leuchtkästen. Weißes Licht, das von Dioden emittiert wird, ist eine effizientere Alternative zum bisher verwendeten Neon.
• Alphanumerische Anzeigetafeln. Direktlicht dient als Hilfsmittel zur Informationsvermittlung auf einfarbigen Tafeln und vollfarbigen Videodisplays in Einkaufszentren und Sportstadien.
• Transport. Durch ihre geringe Größe und ultrahohe Helligkeit gewährleisten sie den Betrieb externer Signalgeber (Blinker, Bremslichter) und Armaturenbretter im Innenraum von Fahrzeugen (Pkw, Busse, Motorräder, Flugzeug).
• Architektur und Landschaft. Sie zeigen eine hohe Effizienz bei der Beleuchtung von Gebäudefassaden und verschiedenen Landschaftskompositionen.

Dioden mit hoher Helligkeit werden nicht nur im allgemeinen Gebrauch, sondern auch im Alltag verwendet. So ersetzen sie beispielsweise beim Einbau von Spanndecken zunehmend die herkömmliche Beleuchtung.