При выключенном свете горит диодная лампа: Почему светодиодная лампа светится при выключенном выключателе

Содержание

Интересное о LED » Почему светится выключенная светодиодная лампа

Почему светятся светодиодные лампы при выключенном выключателе? Причин для такого явления может быть несколько.

Прежде всего нужно отметить, что лампа светит не в полную силу, а лишь немного «тлеет». Иногда лампа может мигать, т. е. включаться на «пол-накала» на долю секунды. Следующее включение может быть через десятки секунд или минуты. Если вы уже заснули, то такие мигания вас не разбудят. Но если заснуть по каким-то причинам не удается, то этот эффект может не дать заснуть очень долго.

Рассмотрим важнейшие причины почему светится выключенная светодиодная лампа:

Выключатель с ночной неоновой или светодиодной подсветкой. Неоновый индикатор включен через токоограничивающий резистор, светодиодный – через выпрямительный диод и резистор. Незначительный по величине ток заряжает сглаживающий конденсатор на выходе лампового встроенного источника питания. Когда напряжение на конденсаторе становится достаточным для открытия светодиода, он открывается и начинает светиться, а конденсатор разряжается. Если ток заряда конденсатора соизмерим с током разряда, свечение будет слабым, но длительным. Если наоборот – лампа только мигнет. Частота миганий зависит от тока заряда/разряда, емкости конденсатора и паразитных слабых токов утечки в электропроводке. Похожие мигания бывают и с люминесцентными лампами, в т. ч. и с КЛЛ.
Незначительные утечки тока в электросети квартиры или дома. Это случается в старых проводках, где изолента в распределительных коробках не ПВХ, а тканевая черного цвета. Она изготавливалась из хлопчатобумажной ткани, пропитанной битумом. При высокой влажности она немного пропускала ток. Найти место такого «пробоя» изоляции не всегда может даже электрик-профессионал.
Иногда слабоe свечение связано с ошибками при сборке лампы на заводе. Покупайте светодиодные лампы известных производителей, чтобы снизить шанс наткнуться на брак.

Бывают ошибки при разводке сети в комнате. Например, при подведении к выключателю фазы вместо ноля, или двух фаз (при трёхфазной сети в доме).

На сайте можно познакомиться с тем, как устроен современный светодиодный светильник.

Как убрать свечение?

После того, как вы узнали почему светодиодная лампа светится в выключенном состоянии можно попробовать устранить проблему.

Смените лампу в патроне на новую. Если свечение осталось – обе лампы исправны.
Для поиска утечки в проводке пригласите профессионала. Он же проверит и правильность прокладки питания светильника.
Разберите выключатель и отключите диод или неонку.

Если принятые меры результата не дали, подумайте о том, что такая лампа – это ночник, который поможет при необходимости спокойно двигаться в доме в темное время суток.

Светодиодная лампа светится после выключения — причины и меры устранения

На рынке светотехнического оборудования LED-лампы имеют наибольший спрос. Это связано с их преимуществами перед источниками света со схожими характеристиками. Весомыми плюсами являются их экономичность, сниженный коэффициент пульсации, пожаробезопасность, больший в сравнении с другими лампами срок эксплуатации. Но наряду с ними LED-лампы имеют некоторые минусы. Одним из недостатков является свечение при выключенном выключателе. Если при включенном положении коммутирующего устройства лампы горели равномерно и без мерцаний, а при отключенном их свет потускнел, но остался, то это будет описываемая далее ситуация.

Светодиодная лампа

Столкнувшись с этим явлением, не стоит удивляться. Это свидетельствует о том, что происходит протекание тока по СД. В этом процессе существует и положительная сторона. Установив для освещения дворовой площадки светодиодный прожектор, ночью его можно использовать как подсветку. Но существует и негативный вариант развития событий, когда лампа начинает загораться, но тут же гаснет. Это явно будет действовать вам на нервы в ночное время суток. Рассмотрим это явление и подробно остановимся на способах его устранения.

Одной из причин горения светодиодной лампы после выключения могут стать:

слабая изоляция или повреждение иного рода электрической проводки;
конструктивно СД-лампа имеет светодиоды низкого качества;
устройство переключения имеет световую индикацию;
необычное функционирование светодиода.

Если клавиши выключателя находятся в положении «отключено», а лампы все равно горят, то необходимо вначале проверить позиции 2, 3. Так как идентифицировать место повреждения в электрической проводке сложно.

Для нахождения участка, имеющего недостаточную изоляцию, необходимо подать в цепь повышенное напряжение в течение 60 секунд. В результате этого в месте повреждения возникает пробой. Участок проводки следует заменить.

Но иногда СД слабо светится по причине особенной функциональности. При прохождении тока в цепи конденсатор способен накапливать электрическую энергию. А после остановки подачи напряжения он имеет остаточное свечение. А также лампа при выключенном свете продолжает тускло гореть вполнакала из-за ее низкого качества. В большинстве случаев ошибка кроется в микросхеме.

На что необходимо обращать внимание при покупке LED-лампы

Основным критерием выбора СД-источника света является высокое качество самого светодиода. А он имеет высокую себестоимость, поэтому лампы хорошего качества не могут стоить дешево. Учитывайте такие характеристики, как мощность и световой поток. Старайтесь покупать лампы надежных и проверенных фирм-производителей, китайские низкого качества могут быстро сломаться.

Если лампа светится в выключенном состоянии переключателя, то при покупке в будущем принимайте во внимание габаритные размеры радиатора. Функцией этой части светодиодной лампы является ее охлаждение. Перед приобретением источника света акцентируйте внимание на наличие радиатора и соответствие мощности лампы.

Виды светодиодных ламп

Неправильное подсоединение проводов коммутирующего устройства

Еще одна часто встречаемая причина, почему светодиодная лампа светится после выключения – ошибки в коммутации проводов выключателя.

Проходящий через подсветку электрический ток производит подзарядку конденсаторного устройства. Во время достижения необходимого предела заряда запускается рабочая схема, сопровождаемая кратковременным свечением. Затем происходит режим отключения. По истечении некоторого времени ситуация повторяется вновь.

Недостатком этого режима является то, что у любой лампочки имеется конкретный рабочий ресурс. Он исчисляется количеством коммутаций (включений/отключений). После исчерпания этого ресурса светильник станет неработоспособным. Схожая проблема имеет место с блоками СД-лент небольшой мощности, на входе которых стоит выпрямитель тока и конденсатор. Проходящий по устройству переключения со световой индикацией малый электрический ток даст возможность подзарядиться конденсатору. Поэтому светодиодные лампы могут светиться после выключения или происходят мерцания.

Что делать, если вы установили диодную лампу, а она светится после отключения?

Методы устранения

Простейшим способом устранения неисправности является отсоединение проводников, запитывающих световую индикацию. Убирать эту проводку нужно предварительно сняв крышку коммутирующего устройства.

Если вы выполните это действие, ток, подзаряжающий конденсатор, будет отсутствовать, и лампочка перестанет мерцать при выключенном выключателе.

Цепь питания световой индикации выключателя

Чтобы избежать возникновения такой проблемы, не стоит приобретать выключатель со световой индикацией.
Если вам не обойтись без такого выключателя, а мириться со свечением при выключенном состоянии вы не желаете, то спасет положение параллельно установленный резистор. Поставьте его на необходимом участке электрической цепи – и ток будет течь по пути наименьшего сопротивления сюда, а не через драйвер. Цена этого устройства невелика, и вы сможете его приобрести в каждом магазине радиотехники.

Резистор

Резистор не будет отрицательно действовать на работу светодиодов. Но необходимо учесть тот факт, что при отключенном коммутирующем устройстве световая индикация будет гореть. Резистор также будет потреблять электрический ток, поэтому не стоит забывать о его изоляции. Самостоятельная установка сопротивления – несложный процесс. Нужно убрать плафон, а затем подсоединить контакты резистора в клеммнике сетевых проводников.

Подсоединение резистора

Существует еще один способ устранить свечение лампы. Установите в люстре с несколькими патронами источник света с нитью накаливания (ЛН). Вольфрамовая спираль будет выступать в качестве сопротивления во время отключения коммутирующего устройства.

Этим методом можно быстро решить проблему на короткий срок. Учтите, что ЛН потребляет мощности в 10 раз больше СД-ламп, поэтому вам необходимо будет как можно скорее более внимательно разобраться в ситуации. Иначе экономический аспект применения светодиодных ламп теряется.

Почему мигает светодиодная лампа при выключенном свете и что делать

Чаще всего с вопросом почему мигает светодиодная лампа вы можете столкнуться после ремонта или замены обычных лампочек на энергосберегающие.

Решить эту проблему можно 6 разными способами. Но чтобы узнать в чем причина такого странного поведения ламп для начала покопаемся в теории.

Вот одна из типовых схем энергосберегающей лампы.

Напряжение 220В поступает на диодный мост. В итоге получается постоянное напряжение определенной пульсации. Чтобы выровнять эти пульсации используется конденсатор С4. Вот как раз этот конденсатор и является всему виновником.

Подсветка выключателя

Самой главной причиной моргания выключенных светодиодных и энергосберегающих лампочек является наличие подсветки в выключателе. При выключенном выключателе маленький ток все равно продолжает течь по цепи подсветки заряжая фильтрующий конденсатор. Зарядившись, конденсатор пытается запустить схему питания лампы, однако «силы» не хватает и он тут же разряжается, а лампочка кратковременно вспыхивает. Затем все это повторяется снова и снова.

Распространены 6 основных методов избавления мигания выключенных энергосберегающих ламп:

шунтирование резистором
шунтирование конденсатором
подключение подсветки отдельным проводом
использование проходного выключателя
демонтаж подсветки внутри выключателя
включение параллельно светодиодной обычной лампочки

Шунтирование резистором

Бороться с миганием можно зашунтировав схему определенным сопротивлением. Для этого берете резистор сопротивлением 1мОм и мощностью от 0,5 до 2Вт. Для безопасности лучше заизолировать его термоусадкой.
Лучшее место подключения для резистора — это распределительная коробка. Подключаете его между нулевым и фазным проводами лампочки (параллельно энергосберегайке). Особенно удобно подключать этот резистор через зажимы Wago.

После этого ваша лампа перестанет моргать.

Если ваша распредкоробка запрятана и к ней нет доступа (хотя это уже является нарушением), или в ней нет свободного места, то резистор можно припаять прямо к фазному и нулевому проводу люстры. После чего запрятать концы в клеммник.

Метод имеет большой минус.

Сопротивление будет греться, а при неправильном подборе мощности и вовсе может привести к пожару.

Кроме того, современные электронные счетчики в квартире будут учитывать расход энергии на нагрев сопротивления, и вы в конечном итоге будет платить не только за освещение, но и за эту «модернизацию».

Устраняем мигание светодиодной лампы с помощью конденсатора

Если у вас нет резистора, то вместо него можно воспользоваться конденсатором емкостью от 0,01 до 1мкФ и напряжением с двухкратным запасом от импульсных помех 2*220=440В. Но надежнее всего брать минимум 630В.

Когда нет конденсатора на 630В, а есть на 400В, то при помощи паяльника можно собрать вот такую схемку.

Здесь один резистор служит для защиты конденсатора от импульсных помех, а второй для разряда конденсатора.

В цепи переменного тока, конденсатор это по сути реактивное сопротивление, которое не учитывается эл.счетчиком и в отличии от резистора конденсатор не греется.

Поэтому установка конденсатор более предпочтительнее и безопаснее. Устанавливайте его в те же места, что и вышеописанные с использованием сопротивления (распредкоробка, клеммник люстры).

Где найти такой конденсатор? Чтобы не бегать по радиомагазинам можно просто разобрать уже сгоревшую энергосберегающую лампу и вытащить оттуда или взять из обычного стартера для люминисцентных ламп. Правда есть одно НО. Применять лучше бумажный или керамический, т.к. электролитический при скачках напряжения может не безопасно взорваться. Так что если вы взяли именно его в качестве шунта, обязательно берите с большим запасом по напряжению.

Отдельный нулевой провод

Если у вас выключатель находится в одном блоке с розеткой или к выключателю подведен еще и нулевой провод, то подсветку можно жестко подключить к фазе и нулю. Она будет гореть постоянно, но лампочка моргать уже не будет. Метод связан с прокладкой дополнительных проводов и не очень удобен.

Проходной выключатель

Также можно воспользоваться проходным выключателем вместо обычного. В этом случае в одном положении будет гореть лампочка, а во втором подсветка. Лампочка также моргать не будет.

Это достигается за счет прямой подачи в отключенном положении на лампу только нулевых проводников.

И уже никакие наводки не заставят ее засветиться. Правда здесь также нужно заводить нулевой проводник на выключатель.

Зато данный способ позволяет избавиться от мигания, даже когда подсветка не является этому причиной! (об этом сказано ниже).

Если вас не сильно напрягают дополнительные затраты связанные с покупкой проходного переключателя, и залезать в дебри с выбором подходящих резисторов и конденсаторов у вас нет желания, то этот метод наиболее оптимальный.

Подключение простой лампочки

А когда в люстре имеется несколько рожков, то можно вместо одной энергосберегающей лампочки параллельно поставить лампу накаливания. Мигания также должны прекратиться.
Метод работает только при наличии нескольких патронов в одной лампе и наверное самый мало затратный.

Здесь есть плюсы и минусы. Минус — вы лишаетесь преимущества экономии электроэнергии, ради которой скорее всего и переходили на энергосберегайки.
Плюс — освещение становится приятнее для глаз. В некоторых ювелирных мастерских применяют именно такой свет.

Демонтаж подсветки

Ну а наконец самый радикальный метод, когда уже сдают нервы — просто выдерните ненавистную подсветку из выключателя. Правда возникает вопрос для чего вы тогда покупали такой выключатель?

Моргает даже без выключателя с подсветкой

А что делать если ваш выключатель без подсветки, а лампа все равно моргает? При отключенном выключателе длинный питающий провод лампы может выступать своеобразной антенной. И если рядом с ним в одной штробе проложены много параллельных проводов под напряжением, то в отключенном проводе лампочки, они начнут наводить свое электрическое поле.

В результате чего образуется потенциал, который может заряжать фильтрующий конденсатор в схеме питания люминесцентной лампы.

Что с этим делать? Все также шунтировать лампу относительно маленьким сопротивлением, конденсатором или применять методы описанные выше.

Статьи по теме

Почему светодиодные лампы горят при выключенном выключателе?

Светодиодные светильники благодаря экономному расходу электроэнергии постепенно вытесняют лампы накаливания. Их используют в частных домах, квартирах, уличном освещении, подсветке витрин и площадок. Устройства на основе полупроводников дают равномерный световой поток без вредной пульсации и мерцания.

При эксплуатации LED-ламп можно заметить необычный эффект – свечение после выключения. Тусклый светильник в ночное время заменяет подсветку и не мешает жильцам квартиры. Расход электричества на слабое свечение минимальный. Обратная сторона свечения – выработка ресурса светодиода.

Непрерывная эксплуатация приводит к скорому выгоранию кристалла.

Основные причины остаточного свечения

Если светодиодная лампа светится после выключения, нужно проверить проводку

Постоянное тление или мигание лампочки в спальне быстро надоедает. Жильцы начинают искать причину раздражающего поведения светильника. Электрики называют несколько факторов, почему светодиодная лампа тускло горит после выключения:

использование выключателя со светодиодной подсветкой;
неисправности электропроводки;
ошибки при подключении светильника к питанию;
низкое качество LED-ламп.

После выяснения источника проблемы ее можно исправить своими силами или обратиться к профессиональным электрикам.

Устройство светодиодной лампы

Устройство стандартной светодиодной лампы

Особенности строения диодного светильника объясняют эффект свечения или моргания в момент выключения. Основные узлы LED-прибора:

Стеклянный рассеиватель или колба – служит для равномерного распределения светового потока.
Плата с диодами – алюминиевая основа с токопроводящими дорожками и группой светодиодов, создающих световой поток. Нанесение специальной пасты улучшает отвод тепла от чипов.
Драйвер – высокотехнологичное устройство для преобразования характеристик тока.
Радиатор – конструкция из алюминия или его сплава для отведения тепла от платы.
Стандартный цоколь из латуни с резьбой – деталь не отличается по размеру и строению от цоколя лампы накаливания. Это позволяет заменять устройства, используя старые патроны. Основание цокольной части выполнено из полимера. Его функция – защита от электрического тока.

Драйвер является преобразователем переменного тока стационарной сети на 220 В. В качестве сглаживающих фильтров в нем используются резисторы и конденсаторы. Для выпрямления тока устанавливается диодный мост. В бытовых лампах используются линейные преобразователи, приборы высокой мощности оборудуются импульсными драйверами.

Способность конденсаторов накапливать, а затем отдавать ток объясняет, почему после выключения света светодиодные лампочки тускло горят некоторое время. Установка элемента обязательна, иначе лампа будет моргать. Емкость его небольшая, ток быстро заканчивается и светильник гаснет.

Выключатель с подсветкой

Выключатель с подсветкой может стать причиной частичного горения Led-лампы

Выключатели со светящимся LED-элементом позволяют легко ориентироваться в темноте. При использовании светодиодных ламп эта удобная конструкция становится причиной их частичного горения. Схема устройства объясняет, почему отключение не приводит к полной темноте. В ней присутствует конденсатор, накапливающий напряжение. Потенциал расходуется не только для подсветки. Частично он поступает к LED-лампе. Для полноценного запуска напряжения недостаточно, поэтому горение тусклое.

Свечение бывает постоянное и периодическое. В первом случае устройство будет продолжать ровно светиться, задействовав часть потенциала. Во втором варианте лампочка будет загораться периодически.

Эти различия объясняются величиной протекающего тока. Конденсатору необходимо время для зарядки, светильник вспыхивает, появляется слабый свет только при накоплении заряда.

Такой режим негативно сказывается на сроке эксплуатации, осветительный прибор вхолостую расходует отведенный ресурс.

Неисправности электропроводки

Неисправная электропроводка в квартире

Проблемы с электропроводкой – самый опасный вид неисправности. Он не только вредит светодиодным прибором, но может вызвать короткое замыкание или привести к поражению током. Неисправности провоцируют следующие факторы:

эксплуатация проводов более 15 лет;
использование алюминиевых кабелей;
нагрузка, превышающая расчетную мощность проводки.

В изоляции провода происходит разрыв, через который уходит ток. Небольшой наводки достаточно для тусклого свечения лампы. В квартирах обычно коммуникации проложены скрытым способом, поэтому поиск поврежденного участка требует усилий.

Неправильный монтаж светильника

При выполнении монтажа светильника своими руками часто происходит неверная коммутация проводов.

В распределительной коробке фаза от щитка напрямую подсоединяется к осветительному прибору, а ноль направляется на выключатель. При размыкании устройства ток не прекращает поступать к светодиодам.

Основная опасность положения – напряжение на светильнике после выключений. Человек, прикоснувшись к прибору, получит разряд тока.

Работы по исправлению коммутации проводов проводятся после отключения электричества.

Низкое качество лампочки

Низкокачественная китайская лампа

Светодиодные устройства устанавливают на замену стандартных ламп накаливания, чтобы сократить расходы на электричество. Они безопаснее люминесцентных энергосберегающих светильников, содержащих пары ртути. Главный недостаток LED-освещения – высока стоимость. Желание производителей сэкономить на деталях приводит к появлению на прилавках доступных, но низкосортных изделий. В половине случаев, когда светодиодные лампы светятся при выключенном выключателе, виноваты изготовители.

Товары неизвестного производства имеют несколько основных недостатков: отсутствие драйвера, использование некачественного выпрямителя, провоцирующего пульсацию. Вместо драйвера устанавливается блок питания из конденсаторов.

Он не может обеспечить стабильные параметры выходного тока. Кроме этого мощность и индекс цветопередачи завышены. Гарантия на такой товар не дается.

Чтобы не искать причины неисправности, лучше сразу приобретать продукцию проверенных брендов.

Способы устранения проблемы

Светильник может не отключаться полностью месяцами. В это время кристалл стареет, уменьшается его яркость, вырабатывается ресурс.

Разобравшись, почему после выключения света светодиодные лампочки тускло горят, можно попробовать устранить проблему самостоятельно.

Для этого потребуются элементарные знания электротехники и умение пользоваться инструментами. При отсутствии навыков лучше вызвать электрика.

Что делать с подсветкой выключателя

Если лампу невозможно полностью отключить из-за выключателя со светодиодной подсветкой, первый совет – заменить устройство. Модель без дополнительных функций не вызовет свечения. Устройство с LED-элементом устанавливают в другом месте, где оно не создаст трудностей. Другой выход из положения – удаление подсветки. Корпус выключателя раскручивают, провод к чипу перерезают инструментом. До начала электромонтажных работ отключают питание сети на щитке.

Если светодиод необходим, ищут конструктивное решение.

Заменить в светильнике один из светодиодных приборов лампой накаливания. Она заберет свободный ток. Такой способ подойдет только для приборов с несколькими рожками. Минус метода – уменьшается энергосберегающий эффект освещения.
Более трудоемкий вариант – установить в схему параллельно лампе резистор. Его сопротивление должно быть до 50 кОм. Ток будет уходить на резистор, конденсатор останется без заряда. Радиодеталь приобретают в специализированном магазине. При монтаже ножки детали фиксируют на клемме с проводами.

Устранение неисправности проводки

Проблема с проводкой решается заменой участка с некачественной изоляцией. Для поиска поврежденного места потребуется специальный прибор – мультиметр. При открытом монтаже кабелей найти испорченную изоляцию не составит труда.

Скрытое размещение проводов потребует демонтажа декоративного покрытия или штукатурки. В зависимости от состояния коммуникаций проводится замена отдельного участка или всего провода. После монтажа штробы заделывают гипсовым раствором.

Некорректное соединение проводов в распределительной коробке является одной из причин свечения лампочки. Верный порядок коммутации: фаза – на выключатель, ноль – на лампочку. Если ток напрямую идет к патрону, прибор не будет выключаться. Перебрасывание фазы на коммутатор решит проблему.

Как правильно выбирать светодиодные устройства

Низкое качество осветительных приборов – распространенная причина, по которой при выключенном выключателе светится светодиодная лампочка. Есть несколько правил, которые помогут выбрать надежное LED-устройство:

Репутация производителя – бренды с мировым именем изготавливают продукцию на заводах, соблюдая технологи и контролируя качество. Можно покупать лампочки марки Osram, Philips, Feron, Gauss.
Гарантийный срок должен быть не меньше 3 лет, у хороших моделей 5-7 лет.
Осмотр внешнего состояния – на изделии не должно быть зазубрин или механических дефектов. Важен размер радиатора, он должен оптимально соотноситься с мощностью лампы. Надежно отводят тепло ребристые конструкции.
Читайте инструкцию производителя, на качественных устройствах указывается, можно ли их совмещать с диммерами, датчиком движения или выключателем с подсветкой.
До покупки стоит оценить уровень пульсации. Невооруженным глазом мерцание незаметно, его проверяют с помощью камеры телефона.

Цена – один из факторов, определяющий качество светодиодных светильников. Дешевые товары отличаются низкой работоспособностью. В их конструкции не предусмотрены важные детали. Низкосортные изделия оказывают вредное воздействие на зрение из-за мерцания и цветовой температуры.

Источник: https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/pochemu-svetodiodnaya-lampa-svetitsya-pri-vyklyuchennom-vyklyuchatele/

Почему светодиодная лампа светится в выключенном состоянии?

Вы здесь:

На сегодняшний день LED лампы стали наиболее популярными источниками света и этому есть множество объяснений: они экономичны, пожаробезопасные, имеют наибольший срок службы и к тому же создают наиболее комфортное для зрения освещение.

Однако, как и с другими альтернативными источниками света, светодиоды имеют свой проблемы. Наиболее часто встречаемая, это когда светодиодная лампа светится после выключения. Причины такого явления и способы устранения свечения мы рассмотрели в этой статье.

Обзор причин свечения

Что делать, если светится светодиодная лампа? Существует несколько причин, почему после выключения осветительного прибора LED лампа продолжает гореть, пускай даже тускло или слабо:

некачественная изоляция на участке электрической цепи или любая другая неисправность электропроводки;
выключатель, к которому подсоединена светодиодная лампа, имеет подсветку;
в конструкции источника освещения применяются некачественные излучатели;
особая функциональность осветительного элемента.

Опасно ли это свечение? Для проводки никакой опасности данная проблема не представляет, однако срок службы светодиодных лампочек заметно сократится, если они будут постоянно мигать либо тускло светиться.

Если коммутационный аппарат находится в выключенном положении, а излучатель все равно светится и горит, то лучше всего в первую очередь проверить последние три фактора. Это объясняется тем, что найти в электрической проводке слабый по изоляции участок очень сложно.

Для того чтобы это сделать необходимо создать специальные условия, в результате которых на цепь в течение одной минуты подается высокое напряжение для возникновения пробоя.

Участок цепи, из-за которого светится осветительный элемент после выключения выключателя, необходимо будет вскрыть.

При этом, если электропроводка закладывалась скрытым способом, то вскрытие приведет к повреждению целостности стены.

Важно знать! Встречается очень много ситуаций, когда при подключении светодиодных источников света к выключателю с подсветкой они функционируют по-другому.

Это происходит из-за того, что осветительный элемент, который установлен в коммутационном аппарате, замыкает цепь, соответственно пропускает незначительный ток.

Вот как раз он и заряжает и позволяет светиться лампочке при выключенном выключателе.

Еще одна проблема, почему светодиодная лампа светится в темноте – это дешевизна изделия. Если была приобретена LED лампочка плохого качества, то это также может привести к подобному явлению. Это связано с тем, что в плате существует какая-то ошибка. Но бывает и такое, что излучатель горит тускло из-за того, что у него есть своя особенность в функционировании конструкции.

Мы говорим о процессах, которые совершаются в конденсаторах в момент подачи нагрузки на осветительный элемент. Когда электрический ток проходит по цепи, конденсатор накапливает энергию, а затем после прекращения подачи нагрузки продолжает поддерживать свечение в элементах.

Еще одна достаточно распространенная причина свечения светодиодных ламп при выключенном выключателе — неправильное подключение. Подробнее об этом вы можете узнать из видео:

Как устранить возникшую проблему?

Если светодиодная лампа горит при выключенном свете, как это исправить? Решения бывают различные. Все зависит от сущности самой проблемы. Например:

Дешевая некачественная светодиодная лампа всегда светится в темноте после ее выключения. Чтобы эту проблему устранить, необходимо заменить ее качественной продукцией от проверенного производителя.
Если горит осветительный элемент из-за того, что используется выключатель с подсветкой, то решить эту проблему можно по-разному. Например, самый простой выход – это сменить в доме выключатель на обычный, без подсветки. Можно просто отрезать определенный провод, который питает подсветку. Сделать это можно после того, как вскрыли коммутационный аппарат. Но есть другой выход – для сохранения такой функции, достаточно на определенном участке электрической цепи поставить параллельно резистор.
Если светодиодная лампочка светится и причина в проводке, то решить такую проблему будет крайне сложно. Чтобы ее устранить, необходимо найти место утечки тока. Но это может повлечь за собой определенные трудности. Но зато, когда свет будет выключаться, лампочки гореть не будут. О том, какие бывают неисправности в электропроводке, мы рассказывали в отдельной статье. Существует еще один способ, более простой. Когда горит осветительный элемент, необходимо параллельно ему подключить нагрузку (реле, лампа накаливания или резистор). Только надобно учитывать тот факт, что сопротивление в подключенной нагрузке должно быть ниже, чем в излучателе света. И как следствие – ток утечки пойдет на эту нагрузку, но в связи с тем, что сопротивление незначительное, то светиться она не будет.

Еще один эффективный способ устранить свечение светодиодных лампочек — добавить в цепь конденсатор. Об этом подробно рассказывается в видео уроке:

Разнообразие методов дозволяет разрешить проблему свечения излучателей с диодами так, что они не будут светиться в полнакала при отключении выключателя. Главное – это понять основную причину возникновения проблемы. Надеемся, теперь вам стало понятно, почему светодиодная лампа светится после выключения и что делать, чтобы исправить ситуацию!

Будет полезно прочитать:

Обзор светодиодных лампочек от компании Canyon

Характеристики винтажных ламп Эдисона и примеры их использования

5 схем плавного включения ламп накаливания

Источник: https://samelectrik. ru/pochemu-svetodiodnaya-lampa-svetitsya-v-vyklyuchennom-sostoyanii.html

Почему тускло светится светодиодная лампа при выключенном выключателе?

Нередко из отзывов покупателей можно услышать жалобы на то, что при выключении света в доме, светодиодная лампа либо начинает мерцать, либо продолжает очень слабо гореть. Проблема с неприятным для глаз миганием рассматривалась ранее. А вот в связи с чем светодиодная лампа тускло горит после выключения света и как от этого избавиться Вы узнаете из этой статьи.

Проблема в подсветке выключателя

Чаще всего с вопросом «Почему светодиодные лампы продолжают гореть при выключенном выключателе?» обращаются люди, использующие в помещении выключателями с подсветкой.

Миниатюрная неоновая лампочка (иногда светодиод), расположенная внутри корпуса, не влияет на работу светильника, когда источником света является лампа накаливания или галогенка.

Если же в светильник вкрутить светодиодную лампочку, то нередко она продолжит тускло гореть и после снятия напряжения.

Проблема с тусклым свечением или миганием после выключения выключателя света нередко встречается и с компактными люминесцентными лампочками (КЛЛ). Суть проблемы и способы ее решения аналогичны, как и с LED-лампами.

Обозначения на схемах:

HL1 – светодиод или неоновая лампочка подсветки;
D1 – диод, ограничивающий обратное напряжение;
L1 – светодиодная лампа основного освещения;
S1 – выключатель с подсветкой.

Устранить данную неисправность можно тремя способами:

Заменить имеющийся выключатель на обычный или убрать из него подсветку своими руками.
Установить резистор (рис. 3) или конденсатор (рис. 4) параллельно нагрузке. Радиоэлемент можно разместить в распределительной коробке, в самом патроне лампы либо с тыльной стороны выключателя, если через него проходит и фазовый и нулевой провода. В первом случае потребуется резистор R2 с номиналом в 50 кОм и мощностью 2 Вт либо мощностью 0,5–1 Вт, но с сопротивлением в 1 МОм. Компактность и дешевизна резистора, в данном случае, неоспоримый плюс. Но есть и отрицательный момент – потребление активной мощности и незначительный нагрев. Второй вариант с конденсатором C1 лишен отрицательных моментов резистора и способен компенсировать сетевые помехи от других электрических приборов в помещении. Для установки потребуется неполярный ёмкостный элемент. Рекомендуется использовать конденсатор с ёмкостью от 0,1 до 1 мкФ, способный выдерживать напряжение в 630 вольт.
Убрать еле заметное свечение нескольких светодиодных ламп не составит труда, если они запитаны от одного выключателя. Для этого одну из LED-ламп необходимо заменить лампой накаливания небольшой мощности. Вольфрамовая нить будет выполнять функцию шунтирующего резистора, пропуская через себя вредный ток от подсветки. В результате ни одна из параллельно подключенных ламп не будет светиться при выключенном выключателе, так как силы тока не хватит, чтобы зажечь нить накала.

Конструктивная особенность LED-лампы

Вторая по распространенности причина, почему светодиодная лампа тускло горит при выключенном выключателе, скрывается в её драйвере. И это не удивительно, ведь каждый производитель светодиодной продукции использует десятки видов схем драйверов, постоянно изменяя их и совершенствуя.

Но зачастую подобные изменения выполняются с одной целью – снизить себестоимость готового изделия. А в итоге из-за использования некачественной элементной базы и допущенных ошибок при сборке драйвера светодиоды остаются гореть даже при выключенном свете.

Подобная неисправность не снижает срок службы светодиодной лампы, но устранить её невозможно.

Некачественная проводка

Ещё одной частой причиной, по которой светодиодные лампочки горят в выключенном состоянии выключателя, является неисправность электропроводке. Всерьёз задуматься над её ремонтом стоит в том случае, если:

алюминиевые провода эксплуатируются более 30 лет;
проблемы возникают со светодиодными лампами разных производителей;
выключатель, размыкающий цепь со светодиодным светильником, не имеет встроенной подсветки.

Электропроводка может влиять на работу светодиодного светильника в двух случаях:

Фаза и ноль поменяны местами, то есть фазовый провод напрямую следует к патрону, а нулевой – к выключателю. В таком случае драйвер светодиодного прожектора или лампочки постоянно находятся под напряжением, в результате чего светодиоды либо тускло горят, либо вспыхивают, несмотря на то, что электрическая цепь разомкнута. Решается проблема путём переподключения проводов в распределительной коробке так, чтобы «фаза» шла на выключатель, а «ноль» — к светильнику.
Другая неисправность состоит в нарушении целостности скрытой проводки, а точнее изоляции одного из проводов. В результате внутри железобетонной стены происходит небольшая утечка, и светодиодная лампа продолжает светиться после выключения света. С помощью мегаомметра можно измерить сопротивление изоляции и убедиться в том, что его значение занижено. Но определить место пробоя не получится. Поэтому выход один – заменить участок проводки от распределительной коробки до люстры.

Если Вам не удаётся самостоятельно решить проблему вредного свечения выключенных светодиодных ламп, напишите о ней в х — мы постараемся помочь полезным советом.

Источник: https://ledjournal.info/vopros-otvet/svetodiodnaja-lampa-tusklo-gorit-posle-vykljuchenija.html

Светодиодная лампа светится при выключенном выключателе

Если вы столкнулись с проблемой, что светодиодная лампа горит при выключенном выключателе, не удивляйтесь. Это говорит о том, что через светодиоды протекает ток. Яркость свечения зависит лишь от его силы.

С одной стороны у такого явления есть положительная сторона, если освещение находится в туалете или коридоре можно использовать в качестве ночной подсветки. А если в спальне? Возможен вариант, что свет не тлеет, а периодически мигает.

Причин такого явления может быть несколько:

Использование выключателей с подсветкой;
неисправности электропроводки;
особенности схемы питания.

Выключатель с подсветкой

Наиболее частой причиной свечения лампы после выключения являются выключатели с подсветкой.

Внутри такого выключателя находится светодиод с токоограничивающим резистором. Светодиодная лампа тускло светится при выключении света, поскольку даже при выключении основного контакта через них продолжает проходить напряжение.

Почему светодиодная лампа горит в полнакала, а не на полную мощность? Благодаря ограничительному резистору сила тока, протекающая по электрической цепи, крайне незначительна и недостаточна для свечения электрической лампы накаливания либо розжига люминесцентных.

Потребляемая мощность светодиодов в десятки раз ниже аналогичных параметров обыкновенной лампы накаливания. Но даже незначительный ток, протекающий через диод подсветки, достаточен для слабого свечения светодиодов в светильнике.

Вариантов свечения может быть два. Либо светодиодная лампа горит после выключения непрерывно, значит, через светодиодную подсветку выключателя протекает достаточный ток, либо свет периодически вспыхивает. Так обычно происходит, если ток, протекающий по цепи, слишком незначительный для постоянного свечения, но он подзаряжает сглаживающий конденсатор в цепи схемы питания.

Когда на конденсаторе постепенно накапливается достаточное напряжение, происходит срабатывание микросхемы стабилизатора и лампа на мгновение вспыхивает. С таким миганием необходимо однозначно бороться, где бы лампа ни находилось.

В таком режиме работы ресурс компонентов платы питания значительно сократится, поскольку даже у микросхемы количество циклов срабатывания не бесконечное.

Способов устранения ситуации, когда светодиодная лампочка горит при выключенном выключателе несколько.

Наиболее простым является удаление из выключателя подсветки. Для этого разбираем корпус и откручиваем либо откусываем кусачками провод, идущий к резистору и светодиоду. Можно заменить выключатель на другой, но без такой полезной функции.

Другим вариантом может стать впайка шунтирующего резистора параллельно лампе. По параметрам он должен быть рассчитан на 2-4 Вт и иметь сопротивление не более 50 кОм. Тогда ток будет течь через него, а не через драйвер питания самой лампы.

Приобрести такой резистор можно в любом магазине радиотоваров. Установить резистор не представляет сложности. Достаточно снять плафон и зафиксировать ножки сопротивления в клемнике подсоединения сетевых проводов.

Если вы не особо дружны с электрикой и опасаетесь самостоятельно «влазить» в проводку, еще одним способом «борьбы» с выключателями с подсветкой может быть установка в люстру обычной лампы накаливания. Ее спираль при выключении и будет выполнять роль шунтирующего резистора. Но этот способ возможен лишь, если у люстры несколько патронов.

Неисправности с электропроводкой

Почему светодиодная лампа светится после выключения, даже если не используется кнопка с подсветкой?

Возможно, при монтаже электропроводки изначально была допущена погрешность и к выключателю вместо фазы подводится ноль, тогда после отключения выключателя проводка всё равно остаётся «под фазой».

Подобную сложившуюся ситуацию необходимо сразу ликвидировать, поскольку даже при плановой замене лампы можно получить чувствительный удар электрическим током. Любой минимальный контакт с «землёй» в данной ситуации будет вызывать слабое свечениесветодиодов.

Особенности схемы питания

Ради увеличения яркости свечения и минимизации пульсации освещения в схему драйвера питания могут устанавливать конденсаторы повышенной ёмкости. Даже при отключении питания в нем остаётся заряд, достаточный для свечения светодиодов, но его хватает буквально на несколько секунд.

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (33

Источник: https://SvetodiodInfo.ru/voprosy-o-svetodiodax/pochemu-svetodiodnye-lampy-goryat-pri-vyklyuchennom-vyklyuchatele.html

Почему светодиодные лампы горят при выключенном выключателе: причины и решения

Вы не знаете, почему светодиодные лампы горят при выключенном выключателе? Согласитесь: проблемы в функционировании системы освещения мало кого порадуют. Вы предпочитаете самостоятельно отыскать причину свечения светодиодов, не привлекая электрика? Однако не знаете, где слабое место?

Мы подскажем, как справиться с непростой проблемой. В статье приведены наиболее распространенные ситуации, вызывающие свечение ламп после их выключения. Рассмотрены пути решения задачи, даны рекомендации по выбору надежного источника света от проверенного производителя.

Рекомендованные нами мероприятия позволят при дальнейшей эксплуатации подобных устройств избежать ряда затруднительных ситуаций. Особая конструкция LED-светильников гарантирует экономичное потребление электричества и долгий срок службы.

Конструкция светодиодной лампы

Для того чтобы выяснить причину свечения устройства после выключения, нужно внимательно рассмотреть устройство LED-прибора, а также выяснить принцип его работы.

Конструкция такой лампы достаточно сложна; она состоит из следующих элементов:

Чипы (диоды). Основной элемент лампы, обеспечивающий излучение потока света.
Печатная алюминиевая плата на теплопроводной массе. Этот компонент предназначен для отвода излишнего тепла в радиатор, благодаря чему в приборе поддерживается температура, которая необходима для корректной работы чипов.
Радиатор. Устройство, на которое подается теплоэнергия, отведенная от других узлов LED-лампы. Обычно эта деталь выполняется из анодированного сплава алюминия.
Цоколь. Основание лампы, предназначенное для соединения с патроном светильника. Как правило, этот элемент выполняется из латуни, покрытой сверху слоем никеля. Нанесенный металл противодействует коррозии, одновременно содействуя контакту прибора с патроном.
Основание. Нижняя часть, прилегающая к цоколю, выполняется из полимера. Благодаря этому корпус защищается от пробивания электротоком.
Драйвер. Узел, обеспечивающий стабильную бесперебойную работу прибора даже в случае резкого изменения показателей перепадов напряжения в электросистеме. Функционирование этого узла происходит аналогично гальванически развязанного модулятора стабилизатора электротока.
Рассеиватель. Стеклянная полусфера, покрывающая прибор сверху. Как следует из названия, деталь предназначена для максимального рассеивания светового потока, который излучают диоды.

Все узлы прибора связаны друг с другом, что обеспечивает его надежное функционирование.

Принцип работы оборудования

Конкретные схемы LED-приборов, выпускаемых различными производителями, могут значительно отличаться друг от друга. Однако все они основаны на общем принципе работы, который схематично можно отобразить следующим образом.

Схема работы светодиодной лампы.

Для создания большего эффекта p-n-перехода в конструкциях применяется полупроводники, поверхность, которых легируется различными материалами

При включении светодиодной лампы, подсоединенной к электросети, внутри баллона начинается хаотичное движение электронов. Сталкиваясь между собой и дырами в области p-n-перехода, — контакта двух полупроводников с разными типами проводимости — частицы преобразуются в фотоны, благодаря которым и происходит световое излучение.

Для оптимизации процесса могут также применяться дополнительные устройства, например, разные типы резисторов или токоограничивающие элементы.

Плюсы и минусы работы светодиодов

Подобные изделия завоевали популярность у населения, благодаря ряду положительных качеств. Главным их достоинством является экономичность: лампы имеют долгий срок службы, что подтверждается гарантийными обязательствами на три года. К тому же для их функционирования требуется минимальное количество энергии.

Важным преимуществом является и экологическая безопасность. Светодиодные устройства не излучают ультрафиолетовых волн, которые могут нанести вред живым организмам. В их конструкции не используются опасные материалы, что облегчает утилизацию.

Подробное изображение строения светодиодной лампы с обозначением всех элементов, а также информативные подписи, которые рассказывают о назначении узлов

К недостаткам LED-устройств в первую очередь можно отнести высокую стоимость. Следует также учесть, что их работа имеет специфические черты: порой светодиоды мигают или не отключаются даже после того, как выключен коммутатор.

Эти недостатки вызываются сохранением заряда, который накапливается в конденсаторе. Слабый пульсирующий ток приводит к миганию, а более сильный – создает продолжительное свечение.

Насколько вредны горящие лампы?

Как сказано выше, одним из часто встречающихся нарушений в работе светодиодов является невозможность полного отключения источника света. Лампы продолжают гореть, используя примерно 5% от обычной мощности в течение нескольких минут или даже часов.

Порой тусклое освещение утомляет обитателей квартир, однако некоторые используют приглушенно горящие светильники в качестве ночников.

Стоит добавить, что дефект не оказывает вредного влияния на состояние проводки, а расход энергии повышается крайне незначительно, так как светодиоды потребляют малое количество электричества.

Все манипуляции с проводкой, включая отсоединение провода, подключение либо замену деталей, необходимо проводить только после отключения подачи электрического тока

Тем не менее, специалисты советуют как можно раньше устранить проблему, поскольку остаточное свечение светодиодов значительно сокращает срок их службы. Кроме того, причины, вызывающие это явление, могут привести к серьезным неприятностям.

Основные причины остаточного свечения

Причины, провоцирующие горение светодиодов, могут быть различны.

К числу наиболее распространенных можно отнести:

Проблемы, связанные с электропроводкой, которая проложена в квартире. Это может быть неработающий участок электроцепи или нарушение изоляции одного из проводов.
Неправильная схема подключения прибора к коммутатору или электрощитку.
Применение выключателя с подсветкой, а также использование других сложно совместимых приборов: датчиков, модулей, таймеров, прочих.
Низкое качество используемых устройств либо индивидуальные особенности моделей.

Ниже мы подробно рассмотрим каждую из причин, указав также меры, способствующие решению неполадок в различных случаях.

Причина #1 — выключатель с опцией подсветки

При возникновении проблемы постоянно горящих ламп следует прежде всего взглянуть на выключатель. По мнению электриков, наиболее частой причиной этого феномена является использование коммутатора с подсветкой.

Выключатель света с функцией подсветки не позволяет полностью разорвать цепь, поэтому лампы будут тускло светиться долгое время.

При отключении этой опции система разомнется и LED-прибор погаснет

В этом случае устройства вступают в конфликт: даже выключенный выключатель не может полностью разомкнуть электроцепь из-за подсветки, которая запитывается через сопротивление.

Поскольку система остается незамкнутой, небольшое напряжение доходит до лампы, что и вызывает тусклое свечение.

Подобные же проблемы могут вызываться и при использовании других электрических приборов: фотоэлементов, таймеров, подключаемых к лампам датчиков движения и света.

Способ решения этой проблемы. Поскольку такой дефект со светодиодными лампами, которые горят даже при выключенном выключателе, довольно часто встречается, специалисты-электрики накопили большой опыт в исправлении ситуации.

Это могут быть следующие варианты:

замена выключателя;
отключение подсветки;
монтаж дополнительного резистора;
замена одной из ламп в люстре на более слабый аналог;
использование сопротивления с большим показателем мощности.

Наиболее простым способом является замена имеющего выключателя с подсветкой на стандартную модель выключателя без дополнительной функции. Однако такое решение связано с добавочными денежными затратами, а также с переустановкой прибора.

Сохранение горения лампы после выключения коммутатора может быть связано также с использованием в приборе конденсатора повышенной емкости, где остается заряд, достаточный для слабого свечения

Если наличие подсветки на коммутаторе не принципиально, можно просто перекусить кусачками сопротивление, которое задает подачу питания для нее. Добиться выключения светодиода с сохранением подсветки поможет добавление шунтирующего резистора. Прибор с сопротивлением, превышающим 50 кОм, и мощностью 2-4 Вт можно приобрести в специализированном магазине.

Для его подключения требуется снять плафон со светильника, после чего прикрепить отходящие от устройства провода к клеммнику с сетевыми жилами, что позволит выполнить подключение параллельно лампе.

В этом случае ток, проходящий через светодиод, будет протекать не через конденсатор драйвера, а через вновь подсоединенный узел. В результате прекратится подзарядка реактивного сопротивления и светодиоды погаснут при выключении коммутатора.

Для коррекции работы многорожковой люстры достаточно установить один дополнительный резистор. Нет необходимости подсоединять такую деталь к каждой из ламп

Если проблема выявлена в многорожковой люстре, можно установить в одном из отделов лампу накаливания с минимальной мощностью, которая соберет весь поступающий из конденсатора ток.

Подобное решение можно применить для однорожковой люстры, установив переходник с одного на два патрона. В то же время при использовании этого метода все же будет сохраняться слабое свечение одной лампочки.

Желаемый результат также даст замена обычного сопротивления в выключателе на его аналог с большим количеством Ом. Однако для выполнения подобной манипуляции потребуется консультация электрика.

Причина #2 — неисправности электрической проводки

Довольно часто источником невыключающихся ламп является вышедшая из строя проводка. При подозрении нарушения изоляции нужно на несколько минут подать на прибор высокое напряжение, чтобы имитировать условия, вызывающие пробои в электросети.

Для поиска места повреждения скрытого кабеля можно использовать также самодельные или профессиональные изделия, предназначенные для этой цели.

Если проблема действительно заключается в износившейся изоляции, в квартире необходимо частично или полностью заменить электропроводку. При открытой прокладке кабеля процесс займет минимум времени и сил. Более сложная работа предстоит, если в жилье была смонтирована скрытая проводка, замурованная в стенах.

Некачественная изоляция может стать причиной нарушений в работе светодиодных осветительных приборов.

Подобный фактор часто встречается при долгом сроке эксплуатации электропроводки

В этом случае с вертикальных поверхностей придется убрать декоративную отделку, например, обои, а также штукатурку.

После вскрытия штроб, где размещаются провода, производится замена всего кабеля или поврежденного участка. В заключение необходимо заделать каналы гипсом, а затем оштукатурить и заново отделать стены.

Альтернативным временным решением может стать подключение к сети прибора, например, резистора или реле, дающего дополнительную нагрузку. Подобные аппараты, сопротивление которых слабее, чем у светодиодов, подсоединяются параллельно к светящимся лампам.

При этом происходит перенаправление тока, из-за чего регулируется работа LED-приборов: свет гаснет сразу же после выключения коммутатора. Вновь подключенный элемент также не будет функционировать из-за низкого показателя сопротивления.

Причина #3 — неправильное подключение светильника

Причина непрекращающегося горения лампы может скрываться в ошибках подключения. Если при монтаже коммутатора вместо фазы был подсоединен ноль, он будет отключаться при размыкании цепи.

В то же время, из-за сохранившейся фазы, проводка по-прежнему будет находиться под напряжением, из-за чего прибор будет светиться при выключенном коммутаторе.

Так делать неправильно! Схема некорректного подключения к лампе выключателя на нулевом проводе.

Нарушение полярности при прокладке вызывает постоянную подачу тока, что приводит к свечению LED-приборов даже при выключенном коммутаторе

Подобная ситуация достаточно опасна для обитателей квартиры: поскольку устройство находится под напряжением, даже если оно выключено, можно случайно получить удар электрическим током. Для исправления ситуации необходимо отключить подачу электроэнергии, после чего отсоединить провода, а затем смонтировать их правильным образом.

Причина #4 — низкое качество лампочки

Достаточно часто причиной неисправности является низкое качество используемого светодиода, который необходимо заменить на исправный. Чтобы как можно реже сталкиваться с подобными проблемами, лучше покупать сертифицированную продукцию таких марок как Philips, Gauss или ASD,

Хорошо зарекомендовала себя российская продукция марки JAZZway и Эра.

Правда сохранение свечения может наблюдаться также в устройствах, изготовленных авторитетными производителями. Оно может быть вызвано функциональными особенностями в работе резисторов ламп.

Светодиодные лампы выпускаются в большом ассортименте.

При их выборе следует обращать внимание как на внешний вид, так и на технические характеристики и условия эксплуатации

Так, при подаче электротока в устройстве может накапливаться тепловая энергия, из-за чего светодиод будет гореть и после выключения, правда, непродолжительное время. Компании борются с подобным явлением, используя при изготовлении оборудования резисторы, выполненные из материалов, препятствующих накоплению избытков теплоэнергии.

Выводы и полезное видео по теме

Видеоролик раскрывает две наиболее распространенных причины горения светодиодных ламп даже после выключения электропитания. Предложены также подробные инструкции по их устранению:

Свечение ламп при выключенном коммутаторе не только неприятно для глаз, но и резко сокращает срок работы светодиодов. Для устранения проблемы нужно установить причину, которая вызывает нарушение в функционировании приборов, а затем устранить ее.

В большинстве случаев для исправления ситуации понадобится минимум времени и сил. Необходимые работы можно выполнить самостоятельно, используя элементарные инструменты.

Оставляйте, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Поделитесь полезной информацией, которая может пригодиться посетителям сайта. Задавайте вопросы, расскажите о личном опыте в устранении сведения светодиодок после выключения, публикуйте фото по теме статьи.

Источник: https://sovet-ingenera.com/elektrika/svetylnik/pochemu-svetodiodnye-lampy-goryat-pri-vyklyuchennom-vyklyuchatele.html

Как устранить причины мерцания светодиодной лампы при выключенном свете

Выключатель с подсветкой

В большинстве современных выключателей зачастую встречается неоновая или светодиодная подсветка с резистором, которая служит в качестве индикатора для нахождения выключателя в выключенном состоянии в ночное время. Они конечно помогают находить выключатель в темноте, однако в комплексе с тем негативно влияют на запуск лампочки со светодиодами, тем самым уменьшая срок ее службы на 20–30 %.

Дело в том, что при применении выключателя с подсветкой, по факту получается такая электрическая схема как показано на рисунке ниже. В силу того, что светодиодная лампа имеет на входе диодный мост с конденсатором, то через цепочку подсветки будет течь ток, постепенно заряжающий этот входной конденсатор. Зарядившись в достаточной мере для запуска работы драйвера, конденсатор отдает накопленную энергию далее в драйвер лампы, запуская её свечение. Практически сразу свечение прекращается, так как заряд накапливается небольшой, по причине незначительности тока подсветки выключателя. Затем вновь повторяется процесс зарядки входного конденсатора. Визуально этот повторяющийся процесс и выглядит как мигание.

Помимо мерцания, этот негативный фактор значительно сокращает срок службы лампочки, поскольку ни электролитический конденсатор, ни драйвер не рассчитан на подобную эксплуатацию (за исключением случаев применения специально разработанных для этой цели источников света).

Как устранить

Справиться с проблемой можно 4 различными методами:

Использовать светодиодную лампу с защитой от мерцания;
Установить дополнительную защиту на лампу, так называемое устройство защиты от самопроизвольного включения;
Удалить (отключить) светодиодный индикатор выключателя;
Установить шунтирующее сопротивление (в качестве него может выступать лампа накаливания).

Если 1-й и 2-ой способы не требуют дополнительных комментариев, то 3-й и 4-й необходимо рассмотреть более подробно.

Удаление светодиодного (неонового) индикатора

В зависимости от конструкции, чтоб избавится от моргания светодиодных лампочек необходимо:

Отключить автоматический выключатель, который питает цепи освещения;
Проверить отсутствие напряжения;
Достать механизм выключателя;
Удалить индикатор путем отключения его кончиков от цепей освещения;
Установить его на место и проверить работоспособность светодиодной лампы во включенном состоянии.

Также бывают ситуации, при которых конструкция выключателя не позволяет удалить индикатор. В таких случаях Вам поможет следующий метод.

Установка дополнительного сопротивления (шунтирующего резистора)

Если лампа мигает даже после того, как Вы убрали ин6дикатор, тогда Вам нужно впаять шунтирующее сопротивление.

Шунт (шунтирующее сопротивление) — это мощный резистор, который гасит возникающую разность потенциалов (напряжения) на выводах светодиодной лампы. Когда выключатель отключенный.

В большинству случаев его характеристики следующие: мощность — 2 Вт , сопротивление — 50 Ом.

Также к недостаткам данного метода можно отнести выделения большего количества тепла на сопротивлении, в результате чего при отключенном выключателе возникает возможность возгорания. Для этого шунт необходимо либо дополнительно защищать термоусадкой и устанавливать его в распределительной коробке из огнеустойчивого материала или же монтировать параллельно светодиодной лампе в патроне лампы.

Применение лампы накаливания в качестве шунта

Если лампа моргает после выключения, то еще одним наиболее простым способом устранения данной неполадки можно назвать установку самой обычной лампы накаливания в свободное гнездо светильника или люстры.

В данном случае нить лампы накаливания служит в качестве шунта, в результате чего светильник перестает мигать. Для этих целей идеально подойдет маломощная лампа накаливания на 25–40 Вт.

Однако этот вариант довольно редко встречается, поскольку при включении освещения подобные лампы потребляют довольно много электроэнергии, что никак не сочетается с применяемыми светодиодными лампами.

Как правильно отыскать причину?

Каждый пользователь должен помнить, что оперативность его действий по устранению мигания очень важна. Так как любая светодиодная лампа имеет ресурс на включение, который может быть выработан всего за несколько дней.

Кроме того, при повреждении проводки или ее изоляции может иметь место опасность для здоровья людей.

Наличие нескольких кабелей в одной штробе может привести к возникновению наведенного напряжения. Особенно сильным является воздействие проводки, предназначенной для питания мощного электроприбора

Сам поиск необходимо начинать с проверки правильного подключения фазового провода. Он всегда должен быть подсоединен к одному из контактов выключателя.

Если же обнаружится, что ток подходит к лампе подсветки, то это и будет причиной мигания. Проверку можно осуществить с помощью индикаторной отвертки, что может сделать каждый человек.

Когда этот этап пройден, а неисправность не устранена, следует заменить выключатель на аналогичное изделие без подсветки, вмонтировать маломощное сопротивление или использовать лампу накаливания. Если мерцание прекратилось, то можно считать, что человек справился с задачей.

Самым эффективным способом противодействовать миганию является покупка качественных ламп. Если нет желания тратиться, то необходимо проверять наличие скрытого мерцания у покупаемых дешевых аналогов. Что можно сделать быстро перемещая обычный карандаш, если силуэт не начнет двоиться, то лампа не предрасположена к миганию

Но, когда неполадка вновь проявила себя, следует выполнить осмотр проводки с целью выявления поврежденной изоляции, окислившихся контактов, проложенных рядом силовых кабелей и других проблем.

Которые и необходимо будет устранить даже если подобные операции окажутся трудозатратными и дорогостоящими. Так как только это сможет гарантировать отсутствие опасности здоровью людей.

Если же мерцание происходит во включенном положении выключателя, то изначально проверяется напряжение, его стабильность.

Когда параметры в норме, следует заменить светодиодную лампу на качественный аналог известного производителя. Которыми являются высокотехнологичные продукты компаний OSRAM, Philips и ряд других.

Обзор причин свечения

некачественная изоляция на участке электрической цепи или любая другая неисправность электропроводки;
выключатель, к которому подсоединена светодиодная лампа, имеет подсветку;
в конструкции источника освещения применяются некачественные излучатели;
особая функциональность осветительного элемента.

Для того чтобы это сделать необходимо создать специальные условия, в результате которых на цепь в течение одной минуты подается высокое напряжение для возникновения пробоя. Участок цепи, из-за которого светится осветительный элемент после выключения выключателя, необходимо будет вскрыть. При этом, если электропроводка закладывалась скрытым способом, то вскрытие приведет к повреждению целостности стены.

Важно знать! Встречается очень много ситуаций, когда при подключении светодиодных источников света к выключателю с подсветкой они функционируют по-другому. Это происходит из-за того, что осветительный элемент, который установлен в коммутационном аппарате, замыкает цепь, соответственно пропускает незначительный ток

Вот как раз он и заряжает и позволяет светиться лампочке при выключенном выключателе.

Мигание при выключенном положении

Пульсации при неактивном состоянии выключателя могут обнаруживаться из-за попадания электрического тока в сглаживающий конденсатор. В нем происходит накопление тока, который при заполнении попадает на схемы и пытается активировать светодиодную лампу. Этого запаса не хватает для полноценного функционирования, поэтому лампа будет загораться на короткий промежуток времени. Мигание будет повторяться до устранения неполадки или поломки лампочки.

Влиять на мигание ламп могут следующие составляющие:

подсветка выключателя;
наведенное напряжение;
токи утечки.

Эти причины нужно знать, чтобы уметь оперативно устранять их.

Влияние подсветки выключателя

Клавишные выключатели с подсветкой

Многие производители оснащают свои переключатели подсветкой. Она повышает комфорт пользования, так как выключатель начинает гореть и его становится проще найти в темноте.

Но дополнительная подсветка может спровоцировать мерцание, особенно на дешевых лампочках. Это связано с параллельным подключением. В выключенном состоянии ток идет на питание подсветки, а при включении – на лампу.

Эта причина является одной из самых распространенных, поэтому именно на подсветку выключателя нужно обращать внимание при мерцании светильника

Наведенное напряжение

Изменение участка проводки – оптимальное решение в устранении наведенного напряжения

Возникает при подключении нескольких приборов к одному многожильному кабелю. Также может наблюдаться при прокладке нескольких независимых линий в одну штробу.

Устранить неполадку можно путем замены одной светодиодной лампочки на устройство меньшей мощности. На время можно поставить лампу накаливания, но нужно помнить, что на нее также повлияет наведенное напряжение. Оптимальным решением будет изменение участка электропроводки и выделение отдельной линии для осветительной группы.

Токи утечки

Ток утечки является самой опасной причиной, по которой мигает лампочка. Он появляется из-за некачественного и неправильного монтажа, повреждений изоляции, плохого контакта. В результате появляется разрыв цепи, который может привести к возгоранию. Даже в нерабочем состоянии токи будут поступать на электроприборы.

Что делать, если мигает лампа при выключенном свете?

Старая лампочка

Решить проблему с выключателем можно несколькими способами:

энергосберегающая лампа меняется на обычную;
удалить подсветку в выключателе, но для этого понадобится вызвать мастера, чтобы он разорвал цепь питания в приборе;
поставить обычный выключатель.

Неправильный монтаж конструкции и некачественная продукция – это вторая по значимости причина, почему лампочка мигает. Происходит это из-за разрыва выключателем нулевой фазы, а не той, которая нужна. Если человек разбирается в электропроводке, тогда он может самостоятельно решить проблему. Но лучше вызвать электрика, чтобы не случилось замыкание. Мастер должен поменять нулевую фазу на нужную, что и устранит моргание.

Для электрика нужно, чтобы был обеспечен свободный доступ к электрическому щитку и проводке. Но прежде, чем лезть в щиток или выключатель, стоит просто поменять одну лампу на другую. Моргание светодиода часто вызывается тем, что лампа поломалась, неисправна или является некачественной. Чтобы этого избежать, рекомендуется покупать источники освещения в специализированных магазинах, где продается сертифицированная продукция. Не следует приобретать продукцию неизвестной фирмы. Если требования к лампе не будут отвечать стандартам, тогда и будут возникать проблемы с тем, что светодиоды при выключенном свете время от времени моргают.

Покупая лампочки светодиодного или люминесцентного типа, стоит обратить внимание на такие факторы, как:

Фирму-производителя. Отказаться нужно от дешевых китайских подделок.
Целостность пачки, в которой находится лампа.
Проверить светодиод в магазине, чтобы убедиться в исправности продукции и в ее качестве.

Дизайнеры и специалисты по освещению рекомендуют для жилых комнат выбирать лампы энергосберегающего типа, которые дают теплый свет. А вот для нежилых помещений лучше всего подойдут светодиоды, дающие холодный свет. На рынке очень ценятся за качество и работу такие лампы, как компактные люминесцентные.

В любом случае та или иная причина, вызывающая моргание светодиода, должна быть решена профессионалами. Часто электрики советуют, лампу какой фирмы нужно выбрать, чтобы устранить проблемы в доме. Некоторые люди, сталкивающиеся с морганием лампочек, рекомендуют почитать в интернете, что делать в подобных ситуациях. Но не все советы, которые есть в сети, отличаются эффективностью и являются безопасными для неспециалистов по электрической технике.

Основные причины почему моргает светодиодная лампа или светильник при включенном свете

У данной проблемы есть всего несколько вариантов:

Низкое напряжение в сети;
Неисправная пусковая аппаратура;
Скачки напряжения в электросети.

Низкое напряжение в сети

Для того, чтоб выявить эту проблему, необходимо проверить уровень напряжения в сети.

Для этого нужен обычный мультиметр или вольтметр.

При нормальном уровне напряжения на индикаторе должно быть от 215 до 225 В. Это допустимые погрешности в стационарной электросети.

Если же этот показатель ниже 200 В или выше 250 В Вам нужно будет обратится в ЖЭК или энергоснабжающую организацию, для того чтоб они выполнили все необходимые замеры и в случаях несоответствия отрегулировали работу силового трансформатора на подстанции.

Часто на практике специалисты электроснабжающей организации не смогут (или не захотят) отрегулировать уровень напряжения согласно ПУЭ, в таком случае без установки ограничителя напряжения или стабилизатора Вам не обойтись.

Неисправная пусковая аппаратура

Данная проблема в большинстве случаев встречается у старых светодиодных ламп. Она может быть вызвана как пересыханием электролитического конденсатора, так и частичным выходом из строя выпрямительного моста.

В подобных случаях необходимо либо выполнять ремонт пусковой аппаратуры (менять электролит) или же покупать новую светодиодную лампу.

Скачки напряжения в электросети

Довольно часто в домах или квартирах со старой проводкой возникают кратковременные скачки напряжения, при которых уровень напряжения может достигать 280–320 В. В таких случаях для защиты всех бытовых электроприборов и светодиодного освещения необходимо устанавливать стабилизаторы напряжения, которые сглаживают перепады и скачки напряжения до номинального значения (220 В).

Причины мерцания LED лампочек

Понять, почему же моргают светодиодные лампочки, можно по моменту возникновения дефекта и его продолжительности. Одни мигают во включенном состоянии, другие – в выключенном. Причем происходит это либо периодически, либо постоянно. Качественные приборы дают ровный свет, но нередко причиной мерцания LED ламп становится старая система проводки, в которой «ноль» и фаза визуально не определяются. Хотя этим фактором источники неприятного и вредного для глаз явления не ограничиваются.

Довольно часто производители усиливают эффект дешевых светодиодов посредством конденсаторов, имеющих большую мощность, чем требуется. Тем самым они добиваются снижения коэффициента пульсаций. Но результат оказывается предсказуемым – такие приборы быстро выходят из строя, практически мгновенно теряют яркость свечения и могут начать усиленно мигать. Другой немаловажный момент касается теплоотводного элемента – радиатора. При его недопустимом нагреве (в случае использования некачественного материала) структура светодиодов быстро деградирует, а драйвер (стабилизатор тока) выходит из строя, что также приводит к мерцанию лампы.

Устройство и принцип работы светодиодной лампочки

Чтобы понять причину свечения, нужно выяснить, что находится внутри светодиодного светильника и разобраться, как же он работает.

Несмотря на свои скромные размеры, прибор этот достаточно сложен. Внутри установлены следующие элементы:

Светодиоды. Это основа всего этого осветительного прибора. Именно от них исходит свет, который так нас радует.
Печатная микросхема из теплопроводной массы. Этим элементом лишнее тепло отводится на радиатор, что позволяет держать внутри светильника температуру, при которой все составляющие его работают стабильно.
Радиатор. Принимает на себя всё излишнее тепло.
Цоколь. Позволяет вкрутить лампу в патрон. В основе цоколя латунь, поверх которой нанесён никель.
Основание. В непосредственном контакте с цоколем находится основание лампы, которое изготавливается из полимеров. Это позволяет предохранить корпус от действия электрического тока.
Драйвер. Благодаря этому элементу прибор может работать стабильно, даже если напряжение в сети будет скакать. По сути, это своеобразный стабилизатор напряжения.
Рассеиватель. Полусфера из стекла, которая прикрывает в верхней части лампу и позволяет рассеивать испускаемый лампочкой световой поток.

Все элементы прибора взаимосвязаны друг с другом, что и позволяет ему работать надёжно.

Основы работы светодиодной лампы

У разных фирм конструкция светодиодных светильников может сильно отличаться друг от друга. Однако принцип функционирования у всех одинаков. Если рисовать схему, то выглядеть она будет так:

Чтобы эффект p-n-перехода был более сильным, в приборе применяют полупроводники, на поверхность которых наносят самые разные материалы.

Как только лампа включается, электроны внутри колбы под действием электричества начинаются хаотично двигаться. А когда происходит столкновение электрона с другим, в месте контакта полупроводников электроны преобразуются в фотоны. Именно они и создают свет.

Чтобы всю эту процедуру оптимизировать, внутри конструкции устанавливают транзисторы или другие элементы ограничивающие ток.

Доступные способы решения проблемы

Существует несколько способов как избавиться от мигания осветителя во время выключенного света. Для каждой причины актуален свой метод.

Проблемы с изоляцией и электропроводкой решаются путем тщательной проверки соединительных проводов цепи электросхемы:

Если есть повреждения, то их нужно заизолировать по новой.
Рекомендуется проверить само качество соединения, возможно имеет место неправильное подключение фазового кабеля в самой электросхеме выключателя.

Если это не помогло, и лампа продолжает мигать после выключения, то значит ток поступает на осветительный прибор независимо от выключателя. В таком случае, возможно нужна замена всей электропроводки.

Встроенная подсветка выключателя может быть одной из причин, вызывающих мигание светодиодной лампы после ее отключения от электросети. Это вызвано тем, что через индикатор свечения проходят микротоки, которые могут поступать на Led-осветитель, вызывая свечение-мерцание. Чтобы устранить проблему необходимо разобрать выключатель и просто отключить кабель, который питает механизм подсветки.

Профессиональные электрики, чтобы не портить выключатель, убирая подсветку, рекомендуют в его электросхему установить резистор или конденсатор. Однако, самостоятельно это делать можно только в том случае, если разбираетесь в электросхемах и цепях соединения.

Проблема заводского брака решается покупкой новой лампочки. Помните, что некачественные источники света могут не только надоедать своим мерцанием, но и стать причиной короткого замыкания и выхода из строя осветительного прибора (люстра, настольный ночник и т. п.). Известная поговорка «скупой платит дважды» в этом случае, очень верно подчеркивает характер такой мнимой экономии — один раз пожалев средства на покупку качественной светодиодной лампочки, в перспективе есть вероятность замены всего устройства освещения.

Если мерцание Led-осветителя после отключения от электросети происходит в связи конструктивными особенностями самой led-лампы, то:

ее просто надо заменить на аналогичную, не имеющую подобных функций;
можно самостоятельно разобрать светодиод и удалить те электро-элементы, которые отвечают за эффект мерцания (конденсатор).

При этом, следует помнить, что самостоятельное изменение конструкции осветительного светодиода можно делать только, обладая специальными знаниями в электротехнике.

Мигание Led-светодиода при выключенном свете также может быть из-за внешних факторов, устранение которого не зависит от тех, кто пользуется источником освещения. Примером этого является падение напряжения электросетях. Так, довольно часто в сельской местности замер напряжения вместо стандартных 220В выдает 210 или 200. Чтобы не зависеть от скачков и перепадов напряжения в электросетях электрики рекомендуют приобретать Led-лампы, которые могут работать в напряжениях от 190 до 230В.

Другие факторы, вызывающие мерцание

Достаточно часто владелец светодиодного освещения сталкивается с ситуациями, при которых такими устройствами испускаются кратковременные вспышки даже в выключенном положении.

Подобное явление может возникать при слишком близком расположении источника освещения с электрической проводкой, излучающей относительно мощное и стабильное электрическое поле, постепенно увеличивающее количество энергии внутри конденсатора драйвера. При достижении максимальных значений напряжения отмечается возникновении вспышки света.

Мерцание стандартной светодиодной лампы может возникать также, если установленный осветительный прибор не предназначается для конкретных нагрузок светового регулятора и при абсолютной несовместимости драйвера используемой управляющей схеме. В этом случае осуществляется замена драйвера или самого осветительного прибора для совпадения оптимальных значений напряжения.

Установка шунтирующего резистора непосредственно в патрон

Помимо неправильного подключения или установки, причиной мигания может являться брак в используемых изделиях, поэтому специалисты рекомендуют приобретать только качественные сертифицированные устройства, выпускаемые надежными и уже проверенными, известными фирмами и производителями.

При необходимости допускается выполнить монтаж трансформатора, способного надежно обеспечивать необходимые параметры светодиода.

Мерцание светильника при выключенном свете

Причин, почему светодиодная лампочка моргает при выключенном свете, несколько:

проблемы с электрической проводкой;
выключатель с наличием подсветки;
низкокачественные светодиоды.

В случае периодического мерцания LED лампы при выключенном выключателе, необходимо, прежде всего, проверить схему подведения фазового проводника. Именно на нем должен располагаться выключатель светильника. Если же он будет стоять на «нуле», то лампа окажется под постоянным воздействием электрического потенциала, который может заставить моргать светодиоды.

Определение фазы осуществляется простейшим электрическим пробником, таким как индикаторная отвертка.

Если проверка показала, что схема изначально была выполнена верно, но светодиоды после выключения лампочки, все же, мерцают, то причиной неудобств может оказаться проходящий параллельно электропроводу, запитывающему светильник, другой силовой кабель. В этом случае говорят об электромагнитной наводке в проводнике. Решить проблему можно заменой одного из двух расположенных рядом проводов аналогом с экранирующей оболочкой.

Выключатель с подсветкой нередко становится причиной мигания отключенного светодиодного светильника. Как правило, традиционная лампа накаливания никак не реагирует на такую электрофурнитуру. Но стоит только оказаться в люстре изделию со светодиодами, как после выключения неприятный сюрприз не заставит себя долго ждать. Он проявится в маломощных кратковременных вспышках уже выключенной лампочки. А все потому, что микроток, обеспечивающий функционирование подсветки на выключателе, невольно подзаряжает конденсатор, несмотря на замыкание электрической цепи, ведущей к светильнику. В итоге, конденсатор, набрав определенную электрическую емкость, старается зажечь светодиодную лампу, но безрезультатно. Заряд оказывается настолько мал, что его мощности хватает лишь на кратковременную вспышку. Избавиться от проблемы поможет установка дополнительного резистора или конденсатора, а также радикальное удаление из выключателя подсветки.

Как правило, высококачественные светодиодные лампы не реагируют вспышками на присутствие подсветки в электрической схеме выключателя.

Мигание в отключенном состоянии выключателя

Схема энергосберегающей лампы

Светильник на светодиодах оснащается электронным преобразователям и диодами, подсоединенным к его выходам. При подаче напряжения в схему возникает его преобразование в нужную величину с дальнейшей подачей к светодиодам.

Если в электросхеме не предусмотрен бестрансформаторный блок питания, импульсные помехи не устраняют, а гальваническая связь с линий отсутствует. Без электролитического конденсатора также невозможно сглаживать пульсации.

К контактам датчика подключены дополнительные цепи – подсветки, ограничения тока. При изменении положения контактной группы выключателя или реле лампа находится под напряжением постоянно. Нормально замкнутое состояние контактов способствует подаче на источник света напряжения 220 В. В нормально разомкнутом положении на нее поступает ток подсветки либо искрогасящей цепи. Они становятся причиной эффекта моргания.

Основные причины работы в нештатном режиме

Режим подсветки выключателя может стать причиной мигания светодиодной лампочки

Для запитки бытовой сети используется переменный ток. В данном случае светодиод, укомплектованный выпрямителем с фильтром, останется исправным. При накапливании напряжения наблюдается мигание.

У явления может быть и другая причина:

Неправильная схема подсоединения. Ноль уходит на выключатель, фаза – на светильник, ноль заземлен.
Наличие режима подсветки у выключателя.
Близкое расположение оборудования с сильным магнитным полем – радиостанции, большой телевизора, вышки сотовой связи.
Прокладка проводки внутри сырой стены.
Наличие нескольких кабелей в штробе.

Мерцание из-за подсветки выключателя

Схема подключения светодиодной и неоновой подсветок

Подсветка потолочного светильника, совмещенного с индикатором яркости, провоцирует вспышки мощности диода. Для понимания причины, нужно разобраться с конструкцией устройства.

У подсветки есть резисторы и диоды, поэтому при выключении нет разрыва контактов. Резистор пропускает ток небольшой величины, накапливает его в конденсаторе. После переполнения остаточные токи поступают в осветительный прибор. Количества тока не хватает для включения, поэтому моргает лампа периодически.

Мигание из-за напряжения в сети

Частая причина неисправности – низкие параметры напряжения. Вольтажа в 220 В не хватает для качественного свечения источника со встроенным драйвером. Явление характерно для ламп, подключенных посредством диммера. Без поддержки данного параметра диммер не станет работать на полную мощность, появится мерцание. Проблему можно решить путем регулировки номинала или монтажа стабилизатора.

Без моргания будут работать только лампы, рассчитанные на номинал 180-250 В.

Наличие токовой утечки

Выпрямитель на входе драйвера выполняется как диодный мост с конденсатором фильтрации. В процессе работы на нем остается ток для зарядки. После накопления достаточного количества переизбыток начинает растекаться, вызывая вспышки. Утечка происходит и через некачественную изоляцию проводников, направленных на переключатель. Протекание малого тока приводит к мерцанию, оплавлению проводки, аварийным ситуациям.

Проблема, созданная проводкой

Плохая проводка – одна из причин мигания лампочки при выключенном включателе

Когда мигает в выключенном состоянии светодиодная лампа, проблема может состоять в качестве схемы подключения. При обустройстве осветительной линии фаза из короба подается на выключатель, ноль – на светильник. В перепутанном положении происходит непрерывная зарядка конденсатора и моргание отключенного светодиода.

При соблюдении схемы мигающая лампа сигнализирует о наведенном напряжении. Вместе с проводами осветительного прибора могут находиться другие кабели. Чтобы избавиться от явления, нужно полностью поменять проводку.

Если дом находится в сырой местности, для защиты от мерцания устанавливается УЗО.

Причины мигания и тления светодиодных ламп

Светодиодные лампы все чаще устанавливаются вместо обычных «лампочек Ильича». Достоинства их неоспоримы. И очень часто появляются проблемы с этими лампочками — слабо светятся «тлеют» или мерцают при выключенном выключателе. В этом обзоре мы рассмотрим причины и способы устранения таких дефектов, но самое главное, попробуем воспроизвести данное явление специально. Ведь слабое свечение, без мерцаний, может быть очень эффектным в некоторых случаях, грех не воспользоваться этим и сделать из бага фичу.

Почему светится или мигает лампа

Одна из самых распространенных причин — подсветка на выключателе. Светодиоды чувствительны к сверхмалым токам и наводкам, а элементы выключателя с подсветкой пропускают слабые токи, даже если состояние «выкл». Вторая, так же очень частая причина — выключатель размыкает ноль вместо фазы. Разорванный ноль, как правило, имеет емкостную связь с окружающей проводкой и благодаря этому, возникают паразитные токи.

Ситуация, когда выключатель разрывает ноль, повсеместно встречается в проводке советского времени. Явление это настолько часто, что порой создается впечатление, будто так делали специально. Напомню, в «правильной» электропроводке выключатель должен разрывать фазу. Разорванный ноль, кстати, заставляет светиться индикаторную отвертку, приложенную к нему. Аналогично отвертке-индикатору, лампочке порой достаточно долей миллиампер для слабого свечения.

Почему некоторые лампы слабо светятся, а некоторые мигают? Обычно это обуславливается конструкцией драйвера лампы, который спрятан в цоколе. Считается, что у мигающей лампы драйвер более качественный, а у «тлеющей» более дешевый. Здесь сложно сказать о надежности, перегорают и те, и те.

Как устранить тление|мигание

Независимо от причины, явление это достаточно легко устраняется. Для этого следует параллельно лампе подключить конденсатор, удобнее это сделать на клеммнике люстры. При использовании выключателей с подсветкой, емкость конденсатора нужна около 0,1 мкФ, в иных случаях достаточно 0,047 мкФ. Во всех случаях напряжение, на которое рассчитан конденсатор, должно быть не менее 400 В, а для пущей надежности лучше поставить на 600 В.

На просторах интернета некоторые рекомендуют использовать резистор 100 кОм вместо конденсатора, мощностью не менее 1 вт. Испытывать не приходилось, но думаю тоже годный вариант. Однако все-таки лучше устанавливать конденсатор — в отличие от резистора, на нем не рассеивается бесполезная мощность и нагрев полностью отсутствует.

Используем свечение на благо

Сразу оговорюсь, подойдут только «тлеющие» лампы, с мигающими вряд-ли получится. Сам лично был свидетелем долгой эксплуатации ламп в таком режиме, но не исключаю, что данные опыты могут существенно укорачивать срок жизни ламп. Слишком много разных конструкций ламп и мало данных для однозначных выводов.

Так вот, слабое свечение можно использовать как фишку, дополнительную опцию освещения. Ночник в коридоре, романтические сумерки в комнате — «тлению» можно придумать эффектное применение. Главное научиться правильно управлять этим свечением.

Хороший результат даст исправная «правильная» проводка и выключатели без подсветок. То есть, когда в выключенном состоянии лампа не светится никак.

Заставить ее светится сможет тот же конденсатор, но включенный параллельно выключателю. Так же, подойдут конденсаторы 0,047-0,1 мкФ на 400-600 вольт. Здесь возможно придется подобрать емкость для нужного свечения. Для удобства можно применить двухклавишный выключатель, вместо одноклавишного: первую клавишу нужно подключить по стандартной схеме, а вторую через подобранный конденсатор. Получится два режима — обычный и ночник!

Если лампа светится изначально, можно попробовать подключить конденсатор параллельно лампе для устранения, а ко второй клавише выключателя еще один конденсатор, но большей емкости. В общем придется поэкспериментировать. Но в общем, считаю эту идею довольно интересной.

Во всех своих экспериментах с «ночником» я использовал не диммируемые лампы. На фото ниже приведены два типа дешевых ламп, которые «тлеют».

Мотает ли счетчик от «тления» светодиодных ламп

Потребление тока при «тлении» лампы составляет несколько миллиампер, как правило, счетчики не реагируют на такие токи. Но в принципе это и не важно: расход энергии настолько мизерный, что на фоне общего энергопотребления дома или квартиры это не заметно. Теоретически, чтобы скушать 1 кВт/ч, лампе придется тлеть несколько месяцев.

На этом мы заканчиваем очерк, удачных опытов с лампами.

Оцените публикацию: Оценка: 4.1 (15 голосов)

Смотрите также другие статьи

Почему мигает светодиодная лампа при выключенном свете

Часто бывает так, что электричество на выключателе выключено, а светодиодная лампа все равно мигает. Но случаются моменты, что и при включенном свете светодиоды мигают. На возникновение этих ситуаций влияет много факторов. Чтобы с этим разобраться, давайте рассмотрим причины возникновения неисправностей и их устранение по порядку.

Конструктивные особенности источников света

Прежде чем разобраться, почему происходит мигание светодиодных ламп, когда выключено напряжение на выключателе, необходимо узнать их конструктивные особенности и принцип работы.

Обычные лампы накаливания создают свечение при прохождении тока через спираль с высоким сопротивлением. В данном случае – это видимая зрению вольфрамовая нить. За счет разного диаметра нити изменяется ее сопротивление а, следовательно, и сама мощность источника света. Свечение спирали происходит за счет прохождения через нее переменного тока.

Лампа на светодиодах имеет схожий принцип работы. Свечение происходит за счет прохождения напряжения в светодиоде через практически незаметный человеческому глазу излучатель света. Только в отличие от вольфрамовой нити, для свечения светодиода необходима подача постоянного тока.

Как известно, во всех электрических сетях подается переменный ток. Чтобы LED-лампы работали, производитель их комплектует электрическими схемами, включающими выпрямитель напряжения. Именно эти микросхемы являются причиной, создающей мигание светодиодов даже тогда, когда напряжение выключено на настенном выключателе. Если говорить точно, то распайка схемы имеет конденсаторы, исполняющие роль пускателя и фильтра. Накопленное в них напряжение часто вызывает мигание светодиодов.

Причины мерцания выключенных лампочек и методы устранения неисправностей

Установленные в доме светодиодные лампы после выключения напряжения начинают мигать. Многие хозяева почему-то предполагают, что неисправность заключается в самом источнике света. На самом деле они заблуждаются. Причин создающих мигание светодиодных ламп в выключенном состоянии много и часто это связано с неисправностью электропроводки или наличием подсветки в выключателе.

Последствия от этих двух причин одинаковы. Они заключаются в пропуске малых импульсов напряжения, заряжающего конденсатор микросхемы. Во время разряда конденсатора, когда напряжение на выключателе выключено, светодиоды начинают мигать. Светодиод загорается на долю секунды и выключается после полного разряда конденсатора из-за нехватки напряжения для запуска.

Проблема подсветки выключателя

Часто на выключателе можно встретить подсветку, своего рода индикатор, чтобы удобно было ориентироваться ночью. Это может быть неоновая лампа или светодиод с резистором. При отключенном на выключателе свете ток проходит через резистор, создавая допустимое напряжение для работы светового индикатора. Эта схема подсветки на выключателе пропускает ток, который направляется к прибору освещения со светодиодной лампой и накапливается в конденсаторе.

Немногие LED-лампы имеют защиту от мерцания в отключенном состоянии. Она состоит из дополнительно впаянного на плату резистора. Выключенная светодиодная лампа без защиты мигает от разряда конденсатора до тех пор, пока не выйдет из строя. Только наличие защиты дает возможность использования светодиодного источника света совместно с коммутирующим устройством, оборудованным индикатором.

Самым простым решением проблемы при отключенном свете, является удаление на выключателе индикатора:

Отключив питающий автомат, обесточьте выключатель. Для надежности проверьте измерительным прибором отсутствие напряжения.
Извлеките коммутирующий прибор из коробки, закрепленной в стене. Порядок извлечения зависит от конструктивных особенностей выключателя.
Кусачками откусите провода, подающие питание подсветке. Здесь надо быть внимательным, чтобы случайно не перерезать силовую цепь.
Теперь останется установить выключатель на место, и испытать, будет ли мерцать освещение при выключении напряжения.

Если конструктивные особенности коммутирующего устройства не позволяют отключить индикатор, выключатель надо просто заменить другим:

Соблюдая те же меры безопасности, извлеките коммутирующий прибор из гнезда и отсоедините от контактов провода.
Подсоедините новый выключатель без индикатора. Зафиксируйте его прижимным механизмом в гнезде. Сверху установите декоративные накладки.
Подайте напряжение и испытайте на мерцание освещение при выключении коммутирующего устройства.

Когда такие методы почему-то приходятся не по душе, можно пойти другим путем, то есть сделать свечение индикатора независимым от коммутирующего прибора. Для этого лампочку на выключателе надо подключить напрямую в сеть. Она будет постоянно светить при выключении и включении освещения, потребляя малое количество электроэнергии.

Установка резистора

Устранить мигание светодиодных ламп при выключенном свете поможет установка в цепь шунтирующего сопротивления. Для этого используют резистор мощностью 2 Вт сопротивлением 50 Ом. Данный метод позволит избежать выключения подсветки или замены коммутирующего прибора. Дополнительное сопротивление, подсоединенное в цепь, устраняет токи утечки, которые заряжают конденсатор в лампе и заставляют ее мигать после выключения.

Делать установку резистора необходимо там, где распределяется питание, то есть, в распределительной коробке. Крепить сопротивление у потолка к люстре нельзя по причине пожаробезопасности. Проходящий через резистор ток сильно его нагревает. Чтобы избежать распространения возгорания, на него надевают изолирующую термоусадочную трубку.

Чтобы после выключения светодиодная лампа перестала мерцать, надо делать параллельное подключение резистора в схему. При этом его подсоединение лучше делать пайкой для создания хорошего контакта. Часто лишний нагрев происходит от плохого контакта на скрутках.

Впаянное сопротивление должно быть уложено в короб, после чего можно испытать работу освещения. Если диоды не мигают после выключения, значит, установка сопротивления выполнена правильно.

Устранение мерцания лампой накаливания

Если после выключения в люстре начинают мигать светодиодные лампы, самый простой способ избавиться от проблемы – это установить 1 лампу накаливания в свободное гнездо. Ее надо вкрутить ближе к точке входящего напряжения. Она исполнит роль сопротивления, забирая импульсы на себя.

Проблемой может послужить отсутствие дополнительного гнезда в люстре. Например, если прибор освещения рассчитан на 1 рожок. Также теряется эффект экономии электроэнергии за счет большей мощности лампы накаливания. Здесь можно прибегнуть к хитрости, установив в один рожок светодиодный источник света, в другое гнездо маломощную лампу накаливания 25 или 40 Вт.

Корректирование электропроводки

Во время выполнения электромонтажных работ неопытными людьми, происходит перепутывание нулевого провода с фазой. Это приводит к тому, что на выключателе прерывается нуль, а фаза продолжает поступать к источнику света. Установленный в схеме конденсатор продолжает заряжаться, отчего светодиодная лампа мерцает при отключенном свете. Чтобы светодиоды перестали мигать при выключении, придется делать перемену фазы. Здесь можно пойти двумя путями:

поменять местами фазу и нуль в распределительном щитке на всю квартиру;
сделать эту же процедуру в распределительной коробке конкретной комнаты.

Для определения фазного провода надо воспользоваться тестером или специальным пробником, который продается в виде отвертки с прозрачной ручкой.

Причиной мерцания лампы в люстре, когда напряжение выключено, может стать соединение нулевого провода с заземлением или сырость стен, где проложена проводка. При этом возникают так называемые токи-паразиты, от которых мигают светодиоды. Для их контроля потребуется дополнительный монтаж защитного оборудования, например, УЗО.

Другие факторы

Когда все методы испробованы, напряжение выключено, а светильник мигает, надо обратить внимание на другие факторы:

светодиодная лампа мигает после ее выключения при близком расположении устройства, создающего большое электромагнитное поле. Это могут быть вышки мобильной связи, мощные радиостанции и даже некоторые модели телевизоров. В таких условиях при выключенном свете светодиоды будут продолжать мерцать;
низкое качество самой лампы способствует тому, что после выключения напряжения она мигает. Особенно это часто проявляется в дешевых изделиях китайского производства.

Мерцание светодиодов во время работы

Существуют проблемы, когда при включении лампы начинают мигать. Здесь надо обратить внимание на их поведение. Если при включении светодиоды зажглись и мгновенно отключились, значит, причину следует искать в пусковом устройстве. Имея некоторые навыки, его можно заменить самостоятельно. Но если лампа на гарантии, с ней лучше обратиться к специалистам.

Если после включения светодиоды светятся, но постоянно мигают во включенном состоянии, то проблема может быть в следующем:

Низкое напряжение создает сбой работы схемы, регулирующей стабильное свечение светодиодов. Чтобы это выяснить, требуется делать периодический замер напряжения сети. Если показатель ниже 5%, надо обратиться в соответствующую инстанцию. Кроме неприятного мерцания, низкое напряжение сети уменьшает срок службы светодиодного источника света больше чем на 20%.
Неисправная работа пусковой системы приводит к тому, что во включенном состоянии светодиоды мигают. Это часто происходит в старых лампах после длительного использования. Если пусковую систему самостоятельно заменить не удастся, придется приобретать новую лампу.
Резкие перепады напряжения приводят к мерцанию светодиодов. Если после включения оставить светильник работать в таких условиях, его срок эксплуатации резко снизится. Скачки напряжения вызывает работа сварочного аппарата или некачественная подача электроэнергии. При выявлении этих проблем надо обратиться к соответствующим инстанциям или на время отключить освещение до нормализации напряжения.

Вовремя установив и устранив причину, кроме спасения своего зрения, продлите срок эксплуатации довольно недешевого источника света.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Как работают светодиоды

Диод — это простейший полупроводниковый прибор. Вообще говоря, полупроводник — это материал с различной способностью проводить электрический ток. Большинство полупроводников сделано из плохого проводника, в который были добавлены примеси (атомы другого материала). Процесс добавления примесей называется легированием .

В случае светодиодов материалом проводника обычно является арсенид алюминия-галлия (AlGaAs).В чистом арсениде алюминия-галлия все атомы идеально связаны со своими соседями, не оставляя свободных электронов (отрицательно заряженных частиц) для проведения электрического тока. В легированном материале дополнительные атомы изменяют баланс, либо добавляя свободные электроны, либо создавая дыры, по которым электроны могут уходить. Любое из этих изменений делает материал более проводящим.

Полупроводник с дополнительными электронами называется материалом N-типа , так как он содержит дополнительные отрицательно заряженные частицы.В материале N-типа свободные электроны перемещаются из отрицательно заряженной области в положительно заряженную.

Полупроводник с дополнительными дырками называется материалом P-типа , поскольку он фактически содержит дополнительные положительно заряженные частицы. Электроны могут прыгать от отверстия к отверстию, перемещаясь из отрицательно заряженной области в положительно заряженную. В результате кажется, что сами отверстия перемещаются из положительно заряженной области в отрицательно заряженную.

Диод состоит из секции материала N-типа, прикрепленной к секции материала P-типа, с электродами на каждом конце.Это устройство проводит электричество только в одном направлении. Когда на диод не подается напряжение, электроны из материала N-типа заполняют отверстия в материале P-типа вдоль стыка между слоями, образуя зону обеднения. В зоне истощения полупроводниковый материал возвращается в исходное изолирующее состояние — все отверстия заполнены, поэтому нет свободных электронов или пустых пространств для электронов, и электричество не может течь.

Чтобы избавиться от зоны истощения, вы должны заставить электроны двигаться из области N-типа в область P-типа, а дырки — в обратном направлении.Для этого вы подключаете сторону N-типа диода к отрицательному концу цепи, а сторону P-типа — к положительному концу. Свободные электроны в материале N-типа отталкиваются отрицательным электродом и притягиваются к положительному электроду. Отверстия в материале P-типа перемещаются в другую сторону. Когда разность напряжений между электродами достаточно высока, электроны в зоне обеднения выталкиваются из своих отверстий и снова начинают свободно перемещаться. Зона обеднения исчезает, и заряд перемещается по диоду.

Если вы попытаетесь пропустить ток другим путем, когда сторона P-типа подключена к отрицательному концу цепи, а сторона N-типа подключена к положительному концу, ток не будет течь. Отрицательные электроны в материале N-типа притягиваются к положительному электроду. Положительные отверстия в материале P-типа притягиваются к отрицательному электроду. Через переход не протекает ток, потому что дырки и электроны движутся в неправильном направлении. Зона истощения увеличивается.(См. «Как работают полупроводники» для получения дополнительной информации обо всем процессе.)

Взаимодействие между электронами и дырками в этой установке имеет интересный побочный эффект — оно генерирует свет!

Светодиод: Что такое светодиод?

LED получает много эфирного времени. Это обычно происходит, когда новые технологии производят фурор на открытом рынке.

Здесь, в блоге Lighting Insights, авторы Regency включили слово «LED» в заголовок статьи почти 25 раз на сегодняшний день, и этот акроним включен почти в каждый пост.

Но несмотря на все разговоры о технологии — как здесь, так и в других местах — сколько людей действительно знают, что такое светодиоды и как они работают? Что такое светодиод?

Для начала, LED означает «светоизлучающий диод».

Хорошо, но что такое диод и как он излучает свет?

Это все вопросы, которые стоит задать. Давайте углубимся в основы светодиодов, чтобы помочь вам понять, как они работают, на что они способны и какими они будут в будущем.

Как работают светодиоды?

Если вы хоть немного знакомы с принципами работы ламп накаливания, то эти знания бесполезны, когда дело доходит до понимания того, как работают светодиоды.

Светодиодная технология

настолько отличается от всего, что мы видели раньше.

На схеме ниже показаны основные компоненты средней светодиодной лампы.

Хотите узнать, как меняется технология ламп накаливания? Ознакомьтесь с нашей публикацией: «Инновация Массачусетского технологического института по переработке света может спасти лампу накаливания».

Вот определение, которое вы найдете в нашем загружаемом глоссарии освещения под заголовком «LED»:

«Полупроводниковое устройство, излучающее видимый свет, когда через него проходит электрическая валюта.”

Иначе говоря, светодиод — это волшебство.

Хорошо, если вы действительно хотите получить техническую информацию об этом, мы можем.

(Если вы ищете что-то более практичное, вы можете сразу перейти к: ‘ Светодиодные фонари лучше, чем лампы накаливания и люминесцентные?’)

Вот пример того, как работает типичный современный светодиод:

Перед тем, как испускается какой-либо свет, электричество должно сначала пройти через драйвер светодиода .Что за драйвер? Что ж, в отличие от люминесцентных ламп, светодиоды не требуют балластов. Вместо этого большинство используют драйверы для управления электричеством (хотя есть светодиоды без драйверов, которые начинают прорываться на рынок).
Драйверы делают две вещи. Во-первых, они преобразуют электричество в постоянный ток или DC. Во-вторых, они контролируют это электричество — сигнализируя о регулировке яркости, реагируя на изменения напряжения и т. Д.
Диод, который является наиболее простым типом полупроводников, светится, когда через него проходит электричество.Так мы получаем свет от светодиода. Часто несколько диодов объединяются в единую светодиодную матрицу , позволяющую лампе производить больше света.
Когда электричество попадает на диод, он излучает свет, проходящий через люминофорное покрытие. Роль этого покрытия заключается в улучшении качества света, исходящего от диода, и определении цветовой температуры света.
Представьте себе это теплое, манящее, равномерное сияние традиционной настольной лампы. Светодиоды не такие естественные — они излучают свет в одном направлении.Сегодняшние инженеры по свету добились больших успехов, используя сложные рассеиватели или оптики , которые изгибают, смягчают или отражают свет, исходящий от диодов, чтобы имитировать светоотдачу этой традиционной настольной лампы, прожектора или чего-либо еще. между.
Есть еще один последний компонент светодиодных ламп, который имеет решающее значение для их долговечности — это радиатор . Почему это так важно? Радиатор отводит тепло от диодов, предохраняя их от преждевременного выхода из строя, что позволяет продлить срок их службы.Этот компонент часто бывает в виде ребер тепла .
И хотя многие новые светодиодные лампы скрывают тепловые ребра внутри лампы или вообще используют другую конструкцию рассеивания тепла, важно знать роль радиатора.

Подведем итоги.

Что такое светодиод?

Светоизлучающий диод (LED) — это технология освещения, в которой для получения светящегося света используется полупроводниковое устройство. Это универсальная электронная осветительная техника

Светодиодные лампы лучше ламп накаливания и люминесцентных?

Светодиодная технология

, безусловно, выгодно отличается от ламп накаливания и люминесцентных ламп в нескольких ключевых областях.Вероятно, они наиболее широко известны как более энергоэффективные, чем традиционные технологии.

Но не завышена ли ценность энергоэффективности? Что, если в вашей компании нет особой ценности для экологически чистых методов ведения бизнеса? Стоит ли вам по-прежнему заботиться об этом?

Что ж, скорее всего, в вашей компании есть много выгодных предложений для экономии денег.

Понимание общей стоимости освещения — это первое, на что вам следует обратить внимание, если вы пытаетесь определить, подходит ли вам светодиодное освещение.

Вот как разбивается общая стоимость традиционных источников освещения:

Электроэнергия составляет 77 процентов затрат на освещение
Еще 11 процентов идет на ремонт освещения — замену перегоревших ламп, старых балластов и т. Д.
Восемь процентов от общей стоимости освещения приходится на HVAC, необходимое для компенсации тепла, выделяемого при освещении
Три процента стоимости составляют фактические затраты на материалы или лампы
Итого один процент входит в стоимость утилизации сгоревших продуктов

Подробнее: ‘Сколько стоит освещение? Общая стоимость освещения ‘

Многие современные светодиоды в пять-семь раз дороже сравнительно ярких ламп накаливания — в два или три раза дороже компактных люминесцентных ламп (КЛЛ).Однако технологически они чрезвычайно продвинуты: некоторые из них имеют возможность настройки для точной цветопередачи, а другие способны излучать дополнительный свет на определенных длинах волн, чтобы сделать определенные цвета более яркими в свете светодиода. И пастбища выглядят достаточно зелеными для продолжения инноваций в светодиодах — их коэффициент цветопередачи становится все лучше и лучше, поскольку они одновременно становятся более эффективными.

Вот подробный обзор того, как современные светодиоды сравниваются с традиционными источниками освещения на основе стандартных критериев.

Сравнение настольных ламп мощностью 60 Вт: лампы накаливания, компактные люминесцентные лампы и светодиоды

	Лампа накаливания	Компактный люминесцентный	Светодиод для подрядчиков	светодиод
Средняя стоимость	$ 0,50	$ 2,50	* 3,00 долл. США	* 6,00 долл. США
Люмен	580	780	800	800
Мощность	60	13	9	9
Люмен / Вт	9.67	78	89	89
Средний срок службы	2,500	10 000	11 000	25 000

* Светодиоды сильно различаются по цене и характеристикам. Вышеуказанные цены относятся к стандартным светодиодным лампам с регулируемой яркостью 60 Вт.

История светодиодов

Теперь, когда вы познакомились с основными функциями светодиодов, было бы полезно понять, откуда они взялись.

Технология светоизлучающих диодов была впервые запатентована учеными Texas Instruments в 1961 году. Впервые они появились на рынке в 1962 году, но были узкоспециализированными и с конца 1960-х годов в основном использовались в качестве маленьких красных индикаторов на электрических устройствах.

Только в 2000-х годах светодиоды стали жизнеспособным источником общего освещения, достигнув 100 люмен на ватт в 2006 году. Сегодня пастбища достаточно зеленые для развития светодиодов. Только в прошлом году мы увидели ряд значительных достижений в области светодиодов, и нет оснований полагать, что такие инновации в ближайшее время замедлятся.

Компания Sylvania опубликовала полезную исчерпывающую хронологию развития светодиодных технологий, которую мы поддержали с помощью графики ниже:

Светоизлучающий диод ＜ Что такое светодиоды и как они работают? ＞ | Основы электроники

Что такое светодиоды?

Светодиоды

— это полупроводники, называемые «светоизлучающими диодами». Белые светодиоды, которые получили практическую реализацию благодаря использованию синих светодиодов высокой яркости, разработанных в 1993 году на основе нитрида галлия, привлекают повышенное внимание как 4-й тип источника света.

Как светодиоды излучают свет?

Светодиоды

(светоизлучающие диоды) представляют собой полупроводниковые источники света, которые объединяют полупроводник P-типа (большая концентрация дырок) с полупроводником N-типа (большая концентрация электронов). Приложение достаточного прямого напряжения заставит электроны и дырки рекомбинировать в P-N переходе, высвобождая энергию в виде света.

По сравнению с обычными источниками света, которые сначала преобразуют электрическую энергию в тепло, а затем в свет, светодиоды (светоизлучающие диоды) преобразуют электрическую энергию непосредственно в свет, обеспечивая эффективное производство света с небольшими потерями электроэнергии.

Типы светодиодов

Доступны светодиоды двух типов: ламповые (с выводами) и микросхемы (для поверхностного монтажа). Пользователи могут выбрать идеальный тип на основе установленных требований.

Длина волны и цвет

Цвет светодиода (длина волны излучения) будет меняться в зависимости от используемых материалов. Это позволяет настроить цвет в соответствии с определенными спецификациями длины волны, необходимыми для приложений, которые используют традиционные лампы в качестве источников света (для которых существуют стандарты), таких как светофоры и автомобильные лампы.

Для обозначения цвета используются две спецификации длины волны: λP (пиковая длина волны) и λD (доминирующая длина волны), при этом λD соответствует цвету, фактически наблюдаемому человеческим глазом.

Как создается белый свет?

Есть несколько методов получения белого света с помощью светодиодов. Ниже приведены 2 типичных метода эмиссии.

Синий светодиод ＋ Желтый люминофор

Комбинация синего светодиода с желтым люминофором, который является дополнительным цветом, дает белый свет.Этот метод проще, чем другие решения, и обеспечивает высокую эффективность, что делает его наиболее популярным выбором на рынке.

Красный светодиод ＋ Зеленый светодиод ＋ Синий светодиод

Сочетание трех основных цветов приведет к белому свету. Обычно этот метод используется не для освещения, а для полноцветных светодиодных устройств.

Светоизлучающий диод
LED К странице продукта

Линейка светодиодов

ROHM включает в себя светоизлучающие диоды с боковым излучением, с задним креплением и тип лампы в дополнение к стандартным типам SMD.

Распространенные мифы и факты о светодиодном освещении

Добро пожаловать в серию мифов об энергоэффективности от Direct Energy! Поскольку многие мифы возникают из-за неполного знания, они могут дать, казалось бы, возможные ответы, которые многие люди принимают за факт. Каждый месяц мы будем изучать распространенные заблуждения об энергоэффективности — будь то у вас дома или в энергетической отрасли — и приводить реальные факты, лежащие в основе мифа (и то, как они могут стоить вам денег).

Распространенные мифы о светодиодном освещении

В мифах о новых технологиях никогда не бывает недостатка. Даже спустя почти десять лет после появления светодиодных лампочек по поводу них все еще существуют недопонимания, которые по большей части основаны на ошибочных знаниях и нежелании адаптироваться к чему-то новому.

Факты о технологии светодиодного освещения

Почему светодиодные лампы лучше ламп накаливания?

Как многие люди уже знают, лампы накаливания производят свет, нагревая в вакууме свернутую спиралью нить из вольфрамовой проволоки внутри герметичной стеклянной колбы.Количество энергии, необходимое для того, чтобы нить накаливания светилось на оптимальном уровне (для срока службы и яркости), измерялось в ваттах. Поскольку около 90% потребляемой мощности идет на нагрев нити накаливания, лампы накаливания довольно неэффективны при освещении, но вы можете использовать их для выпечки торта. В конечном итоге нить накала лампы обрывается из-за тепла — в среднем примерно через 1000–2000 часов.

Светодиоды (светодиоды) представляют собой полупроводники в прозрачном эпоксидном корпусе. Светодиоды излучают свет посредством электролюминесценции, то есть электрический ток возбуждает электроны в полупроводниковом материале до тех пор, пока электроны не испускают фотон.Большая часть электричества, поступающего в светодиод, используется для освещения. Чтобы зажечь один светодиод, требуется всего 1,6 В постоянного тока.

Светодиоды

также могут быть созданы для излучения определенного цветного света с использованием определенных видов полупроводниковых материалов для управления длиной волны излучаемого света. Например, фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP) используется в качестве полупроводникового материала для светодиодов, предназначенных для излучения света с длинами волн от 565 до 645 нанометров — или от желто-зеленого до красного. Однако белые светодиодные лампы используют сочетание цветов и люминофорных покрытий для излучения белого света.Первоначально это привело к тому, что белые лампочки разных производителей выглядели не совсем белыми. Только в 2008 году международный стандарт производителя кодифицировал светоотдачу (в люменах) и цветовую температуру (в градусах Кельвина или K °).

Эти стандарты применяются также к лампам накаливания. Например, стандартная комнатная лампочка мощностью 60 Вт имеет цветовую температуру 3000 ° K и яркость 800 люмен.

Светодиодные мифы

Светодиоды служат вечно.

Поскольку светодиодные лампы не нагревают нити накала, термическое напряжение очень невелико, что продлевает срок их службы. Тем не менее, неправда, что они длятся вечно. Светодиодные лампы работают по так называемой «драйверной» схеме. По сути, это небольшая печатная плата, установленная под светодиодами на лампочке. Он состоит из пары диодов и нескольких других полупроводников, которые преобразуют бытовой ток 120 переменного тока в постоянное напряжение. Хотя сами светодиоды не нагреваются, полупроводники на этой печатной плате могут немного нагреваться.На дешево сделанных или неисправных светодиодных лампах эта плата может сильно нагреваться. Когда это произойдет, это верный признак того, что доска скоро сгорит. Однако для большинства ламп с правильно работающими платами фактические светодиоды прослужат тысячи часов и в конечном итоге тускнеют.

Светодиодные лампы такие дорогие.

Десять лет назад

светодиода были дорогими. Цены на светодиоды упали примерно на 1/5, особенно в связи с тем, что все больше компаний конкурируют друг с другом. Шесть упаковок мягких белых светодиодных ламп с нерегулируемой яркостью «эквивалент 60 Вт», которые потребляют всего 9 Вт, продаются по цене менее 15 долларов, и каждая рассчитана на срок службы 15 000 часов.

Конечно, лампы накаливания по-прежнему стоят очень дешево — менее 40 центов за 60-ваттную лампу со сроком службы 2500. Но настоящие расходы связаны с использованием ламп накаливания. Лампа на 60 Вт будет потреблять 150 000 Вт в течение всего срока службы — это 150 кВтч! По цене 10 центов / кВтч, что в сумме составляет 15 долларов — фактически стоимость шести пакетов светодиодных ламп! За те же 2500 часов светодиодная лампа мощностью 9 Вт будет потреблять всего 22500 Вт или 22,5 кВтч — 2,25 доллара США! Для моих денег эта лампа накаливания 40 ¢ звучит слишком дорого! В долгосрочной перспективе светодиодные лампы служат дольше и сэкономят вам больше денег, чем лампы накаливания.

Светодиоды содержат опасные вещества.

Светодиодные лампы

не содержат ртути, в отличие от КЛЛ или других флуоресцентных ламп, которая течет повсюду при разбивании стеклянной трубки. Однако люминофоры, используемые в светодиодных лампах, связаны в полупроводниковом материале. Если какие-либо из них опасны, они не могут протекать.

Светодиоды имеют магнитные балласты, которые требуют обслуживания и / или замены.

Нет. Как уже было сказано, в светодиодных лампах используется схема драйвера.Обычно он устанавливается под самими светодиодами. Обратите внимание на демонтаж светодиодной лампы!

Все светодиодные лампы светятся очень белым светом.

Помните, что светодиодные лампы можно настроить на различную цветовую температуру. Хитрость заключается в том, чтобы знать, какие температуры лучше всего подходят для того, для чего вам нужен свет и / или где у вас есть свет. По сути, нужно запомнить три диапазона магических чисел:

от 2700 до 3000 градусов Кельвина (K) — теплый белый или мягкий белый.Это такая же цветовая температура вольфрамовых ламп накаливания.
от 3500 до 41000 градусов Кельвина — Холодный белый цвет.
от 50 000 до 65 000 градусов Кельвина — дневной свет. По сравнению с другими, имеет тенденцию быть голубоватым. Подумайте о солнечном дне голубого неба.

Светодиодный индикатор слишком синий.

Пиффл. См. Выше.

Синие светодиоды особенно опасны для глаз.

Этот обманчивый миф частично основан на фактах. Прошлым летом исследование оптометрического колледжа Хьюстонского университета показало, что чрезмерное воздействие коротковолнового синего света нарушает высвобождение мелатонина мозгом.Для участников, уютно устроившихся в постели, глядя на свои телефоны, ноутбуки или смотря телевизор, вместо того, чтобы задремать и постепенно засыпать, синий свет подсказывал их мозгу, что пора вставать. Продолжительное воздействие синего света нарушало их циркадные ритмы и вызывало проблемы со сном. Когда исследователи дали им очки, блокирующие синий свет, чтобы они надевали их перед сном, нарушение сна исчезло.

Самый большой источник синего света — солнце. Но также было показано, что чрезмерное воздействие синего света от экранов компьютеров и устройств увеличивает нагрузку на глаза и может способствовать дегенерации желтого пятна.Итак, хотя светодиодные лампы, откалиброванные для дневного света, могут быть голубоватыми — количество синего света, которое они вносят, вероятно, незначительно по сравнению с количеством синего света, исходящего от светодиодного экрана вашего ноутбука или устройства, когда вы читаете это … вполне возможно, что тоже в постели, я представить. Непослушный.

Имея это в виду, подумайте о том, чтобы приобрести себе и членам своей семьи компьютерные очки с синим блоком. Вы будете лучше спать, лучше сосредотачиваетесь и с меньшей вероятностью попадете на карту других энергетических мифов.

О Верноне Троллингере

Вернон Троллингер — писатель с опытом работы в области домашнего ремонта, электроники, художественной литературы и археологии.Теперь он пишет о технологиях зеленой энергии, энергоэффективности в быту, газовой промышленности и электросетях.

Интернет-кампус ZEISS Microscopy | Светодиоды

Введение

Среди наиболее перспективных технологий освещения в оптической микроскопии — светоизлучающие диоды ( LED ). Эти универсальные полупроводниковые устройства обладают всеми необходимыми характеристиками, которых нет у ламп накаливания (галоген вольфрамовые) и дуговых ламп, и теперь они достаточно эффективны, чтобы питаться от низковольтных батарей или относительно недорогих переключаемых источников питания.Разнообразный спектральный выход, обеспечиваемый светодиодами, позволяет выбрать отдельный диодный источник света для обеспечения оптимального диапазона длин волн возбуждения для флуорофоров, охватывающего ультрафиолетовую, видимую и ближнюю инфракрасную области. Более того, новые мощные светодиоды генерируют достаточную интенсивность, чтобы обеспечить полезный источник освещения для широкого спектра применений в флуоресцентной микроскопии (см. Таблицу 1), включая исследование фиксированных клеток и тканей, а также визуализацию живых клеток в сочетании с Frster методы резонансной передачи энергии ( FRET ) и измерения срока службы ( FLIM ).Полная ширина на половине высоты ( FWHM ; полоса пропускания) типичного квазимонохроматического светодиода варьируется от 20 до 70 нанометров (см. Рисунок 1), что по размеру аналогично ширине полосы возбуждения многих синтетических флуорофоров и флуоресцентных белков. Как показано в таблице 1, светодиоды с выходными длинами волн в диапазоне 400-465 нанометров демонстрируют уровни мощности, превышающие 20 милливатт / см ², тогда как большинство светодиодов с более длинными длинами волн (от зеленого до красного) имеют выходную мощность менее 10 милливатт / см ².Широкий спектральный профиль нескольких светодиодов в диапазоне от 535 до 585 нанометров обусловлен тем фактом, что эти диоды содержат вторичный люминофор, который возбуждается фиолетовым или ультрафиолетовым первичным светодиодом, что снижает выходную мощность и расширяет спектральный профиль. Таким образом, область возбуждения от зеленого до желто-оранжевого, одна из наиболее полезных для обычных флуорофоров, таких как TRITC, MitoTrackers и оранжевых или красных флуоресцентных белков, остается обратной стороной для тех приложений (таких как FRAP и фотоактивация), которые требуют высоких уровней света. .

По сравнению с лазерным светом, более широкая полоса пропускания, обеспечиваемая светодиодами, более полезна для возбуждения различных флуоресцентных датчиков, и по сравнению с чрезмерным теплом и непрерывным спектром, излучаемым дуговыми лампами, светодиоды холоднее, меньше по размеру и представляют собой гораздо более удобный механизм. для циклического включения и выключения источника, а также для быстрого выбора определенных длин волн. Коммерческие светодиодные осветительные устройства, предназначенные для флуоресцентной микроскопии, были представлены несколькими производителями, и, несмотря на более низкую интенсивность излучения по сравнению с яркими спектральными линиями ртутных и металлогалогенных дуговых ламп, текущие тенденции в развитии светодиодов указывают на ожидание значительного увеличения яркости. во всех диапазонах длин волн в ближайшие несколько лет.Кроме того, последние достижения в светодиодной технологии, направленные на производство кристаллов кристаллов, геометрия которых снижает потери света из-за внутреннего отражения, должны помочь в создании устройств, которые можно использовать практически во всех приложениях флуоресцентной микроскопии. На рисунке 1 показаны спектральные профили излучения светодиодов для нескольких имеющихся в продаже диодов. Спектры регистрировались в фокальной плоскости объектива микроскопа с помощью широкополосного зеркала, расположенного в оптическом блоке флуоресценции.Уровни мощности для этих светодиодов указаны в таблице 1 с использованием комплектов зеркальных и обычных флуоресцентных фильтров.

В отличие от дуговых ламп, которые демонстрируют высокую степень собственного излучения или яркости, светодиодная технология постепенно эволюционировала из элементарных устройств, которые в конце 1960-х годов были способны обеспечивать только тысячную часть люмена красного света. Однако за последние четыре десятилетия светодиоды развивались темпами, опережающими микропроцессоры. Подобно предсказанию Гордона Э.Мур, что количество транзисторов в компьютерном чипе будет удваиваться каждые два года, ученый Agilent Technologies Роланд Хейтц предсказал, что яркость светодиодов будет увеличиваться в 20 раз каждые 10 лет. Фактически, то, что сейчас называется Закон Хейтца , доказал свою надежность, потому что светодиоды исторически удваивали яркость каждые два года и, как ожидается, продолжат этот резкий рост производительности. По мере увеличения яркости и диапазона доступных цветов светодиоды находят применение во множестве новых приложений, включая роль энергоэффективной и долговечной замены ламп накаливания для домашнего и промышленного освещения.Кроме того, высокоэффективные светодиоды в настоящее время используются во множестве других промышленных, медицинских и военных приложений. Среди множества примеров — навигация, робототехника, машинное зрение, эндоскопия и диагностическое оборудование. В будущем должен возрасти спрос на источники света высокой яркости на основе светодиодных устройств в областях экономики, которые имеют значительно большую рыночную силу, чем оптическая микроскопия. Этот спрос, без сомнения, станет движущей силой для разработки мощных светодиодов, излучающих во всех спектральных областях, таким образом, улучшая все способы освещения в оптической микроскопии.

Многие из первоначальных попыток использовать светодиоды в качестве источников света для микроскопии потерпели неудачу отчасти из-за низкой мощности излучения ранних устройств. В целом, ранее запатентованные конструкции освещения микроскопов основывались на большом количестве светодиодов, сгруппированных для создания однородной картины освещения. Этот подход обеспечил относительно высокий уровень лучистого потока, но не смог решить проблему низкой яркости, которая возникает из-за такого большого распределенного источника света (в отличие от характеристик точечного источника дугового разряда лампы).Доступные в настоящее время высокоэффективные светодиоды достаточно ярки, чтобы индивидуально функционировать как высокоэффективный источник монохроматического света с низкой пространственной когерентностью для наблюдений при флуоресцентном эпи-освещении или полихроматическом свете в проходящей микроскопии. Хотя их усредненная спектральная освещенность все еще ниже, чем у спектральных пиков мощной дугово-разрядной лампы HBO (ртуть) 100 Вт, она приближается к континууму дуговых ламп XBO (ксенон) 75 Вт во многих видимых областях. части спектра.

Светодиоды

значительно более эффективны, чем дуговые разрядные лампы, при преобразовании электричества в видимый свет, часто достигая выходной мощности до 100 люмен на ватт по сравнению с 22 люменами на ватт для 100-ваттного источника HBO. Эти полупроводниковые устройства прочны и компактны, и часто могут работать до 100 000 часов, что примерно в 500 раз дольше, чем ртутная лампа HBO. Некоторые зеленые светодиоды имеют КПД преобразования до 75 процентов, хотя устройства в этом диапазоне длин волн по-прежнему страдают от пониженной выходной мощности.Напротив, фиолетовые и синие светодиоды, имеющие светоотдачу 250 и 150 милливатт, соответственно, теперь коммерчески доступны, а аналогичные мощности для других длин волн должны появиться в ближайшем будущем. Выходная мощность светодиодов может модулироваться на высоких частотах (до 5 килогерц), а их выходная яркость может регулироваться путем управления доступным током. Эти преимущества устраняют необходимость в механических заслонках, а также в фильтрах нейтральной плотности для управления освещением образца в микроскопии.Хотя светодиоды имеют относительно узкие спектральные профили излучения, в большинстве случаев их все же необходимо использовать с интерференционными тонкопленочными фильтрами возбуждения для удаления остаточных длин волн на крайних участках (на спектральных хвостах).

Оптическая сила светодиодов

Флуорофор Возбуждение Категория	Светодиод Обозначение	Светодиод FWHM Полоса пропускания (нм)	Мощность мВт / см ² (LLG) ^a	Мощность мВт / см ² (Зеркало) ^b	Флуоресценция Набор фильтров	Возбуждение Ширина полосы (нм)	Мощность мВт / см ² (Комплект фильтров) ^b
Ультрафиолет (DAPI, BFP)	400	393-408	748	23.3	DAPI ^с	365/10	0,09
Голубой (ECFP)	445	433-453	819	24,2	ECFP 114 ^д	440/20	9,0
Синий (EGFP, Cy2, AF488)	465	449-473	777	21.8	ET-GFP ^c	470/40	17,5
Сине-зеленый (EYFP)	505	491-520	308	6,4	ET-YFP ^c	500/20	2,8
Зеленый (AF532)	525	503-539	273	6.6	TRITC HQ ^c	545/30	1,5
Зеленый (TRITC, Cy3, AF546)	535	503-573	383	9,5	TRITC HQ ^c	545/30	2,6
Зелено-желтый (TRITC, Cy3)	565	515-594	333	7.3	TRITC HQ ^c	545/30	1,9
Зелено-желтый (TRITC, Cy3)	565	515-594	333	7,3	TR HQ ^c	560/55	3,2
Желтый (TR, MitoTracker)	585	547-613	348	5.9	TR HQ ^c	560/55	2,8
Апельсин (TR, mCherry)	595	587-604	112	2,7	TR HQ ^c	560/55	0,51
Красный (Cy5, AF635)	635	620-637	370	4.6	Cy5 XF110 ^d	630/50	3,5

Таблица 1

В таблице 1 представлены значения выходной оптической мощности и спектральная ширина полосы на полувысоте для нескольких светодиодов, излучающих в ближнем ультрафиолетовом и видимом диапазонах, которые в настоящее время используются в флуоресцентной микроскопии.Мощность каждого светодиода указана в милливатт / см ² и измерялась на выходе из жидкостного световода (столбец LLG в таблице 1), а также в фокальной плоскости объектива микроскопа (40x флюорит сухой, числовой апертура = 0,85) с помощью радиометра на основе фотодиода. Для проецирования света через объектив и в датчик радиометра использовалось либо зеркало с коэффициентом отражения более 95% от 350 до 800 нанометров, либо стандартный набор флуоресцентных фильтров (значения указаны в столбцах, обозначенных Mirror и Filter Set , соответственно, в таблице 1).Потери пропускания света в системе освещения микроскопа могут варьироваться от 95 до 99 процентов входной мощности, в зависимости от количества фильтров, зеркал, призм и линз в оптической системе. Для типичного инвертированного микроскопа исследовательского уровня, подключенного к внешнему светодиодному источнику освещения, менее 3 процентов света, выходящего из жидкого световода, доступно для возбуждения флуорофоров, расположенных в фокальной плоскости объектива. Аналогичная степень потери света происходит с внешними металлогалогенными источниками света, подключенными к микроскопу через жидкостный световод, а также с традиционными ксеноновыми и ртутными дуговыми газоразрядными лампами, прикрепленными непосредственно к осветителю через лампу.

В коммерческих светодиодных лампах можно легко заменить отдельные диодные модули, чтобы получить ширину полосы возбуждения, подходящую для различных флуорофоров, используемых в каждом эксперименте. Интенсивность каждого светодиодного модуля также может быть независимо отрегулирована с точными электрическими шагами (в процентах от максимальной мощности), так что периоды возбуждения освещения могут быть сбалансированы с чувствительностью детектора, чтобы избежать фототоксичности образца. Еще одним преимуществом светодиодов является их способность мгновенно загораться с полной интенсивностью при подаче электрического тока.В отличие от ламп дугового разряда и ламп накаливания, светодиоды можно многократно модулировать, а также включать и выключать, не оказывая отрицательного воздействия на срок их службы. Кроме того, без механических частей полностью электронная диодная система освещения избавлена от проблемных вибраций, вызываемых движением заслонки и нейтральной плотности фильтра.

Уникальным аспектом светодиодного освещения является выдающаяся пространственная и временная стабильность (по сравнению с традиционными источниками освещения), которая позволяет использовать высокоточные методы количественного анализа в течение продолжительных периодов времени.Светодиоды регулируются полностью обратимым фотоэлектрическим эффектом во время работы. В результате светодиоды имеют самые низкие рабочие температуры среди всех источников света в оптической микроскопии и являются одними из самых стабильных во временном и пространственном отношении, а также в распределении длин волн. Кроме того, при условии, что светодиоды работают при правильном напряжении и токе, они имеют значительно более длительный срок службы, чем любой из других доступных в настоящее время источников света (см. Рисунок 2). Срок службы ртутных и ксеноновых дуговых ламп составляет от 200 до 400 часов (соответственно), тогда как срок службы металлогалогенных источников составляет 2000 часов и более.Срок службы вольфрамово-галогенных ламп накаливания составляет от 500 до 2000 часов, в зависимости от рабочего напряжения. Напротив, срок службы многих светодиодных источников превышает 10 000 часов без значительной потери интенсивности, а некоторые производители гарантируют срок службы 100 000 часов до того, как интенсивность источника упадет до 70 процентов от начального значения.

Все лампы, излучающие значительный уровень тепла, включая светодиоды, также демонстрируют зависимость мощности излучения от температуры источника.Для ламп накаливания и дуговых ламп требуется период до одного часа, пока источник освещения не станет достаточно стабильным, чтобы обеспечить воспроизводимые измерения или собрать покадровые видеопоследовательности без значительных временных изменений интенсивности. Этот длительный период ожидания не требуется для светодиодов, которые могут реагировать очень быстро (в течение нескольких микросекунд). Однако версии с максимальной мощностью также могут выделять значительное количество тепла (примерно от 60 до 70 процентов своей выходной мощности) во время прогрева и, из-за их высокой скорости, подвержены высокочастотной нестабильности в источнике питания.При работе светодиодов изменение тока может вызвать сдвиг пика излучения, который по величине аналогичен тому, который наблюдается в линиях дуговых ламп. Этот эффект часто возникает, если кристалл светодиода не является идеально однородным, а величина сдвига часто зависит от типа и качества полупроводникового кристалла, используемого при изготовлении устройства. Стабильность длины волны может быть обеспечена при использовании светодиодов путем калибровки спектрального выхода с рабочим током до начала экспериментов.

Кремниевые диоды излучают свет в ближней инфракрасной области ( IR ), но диоды, изготовленные из других полупроводников, могут излучать в видимой и ближней ультрафиолетовой ( UV ) областях.Типичный светодиодный источник состоит из полупроводникового кристалла размером примерно от 0,3 x 0,3 миллиметра до 1-2 квадратных миллиметров. Наиболее распространенные кристаллы, используемые при изготовлении светодиодов, основаны на смесях элементов периодической таблицы Группы III и Группы V , таких как GaN (нитрид галлия), SiC (карбид кремния), ZnSe ( селенид цинка) и GaAlAsP (смесь галлия, алюминия, мышьяка и фосфора).Каждый из этих кристаллов излучает в своем диапазоне волн (см. Рисунок 1 и таблицу 2). Тщательный контроль относительных пропорций полупроводников, а также добавление легирующих добавок для изменения электронных свойств кристаллической решетки позволяет производителям и исследователям производить диоды, излучающие красный, оранжевый, желтый или зеленый свет. Спектральная полоса этих излучений обычно составляет от 12 до 40 нанометров без значительных внеполосных компонентов в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне длин волн (спектральные области, вредные для визуализации живых клеток).Применение карбида кремния и нитрида галлия в светодиодах привело к появлению устройств, которые излучают в синей области (полезно для возбуждения голубых, зеленых и желтых вариантов флуоресцентных белков), в то время как сочетание нескольких цветов в разных пропорциях может генерировать различные цветовые температуры белого свет для применений в проходящей микроскопии.

В типичной конфигурации для освещения оптической микроскопии одна или несколько матриц встроены в большую светодиодную структуру для защиты и более эффективного сбора света, а также для упрощения электрического подключения и термической обработки.Одним из основных преимуществ светодиодной технологии является то, что небольшие отдельные блоки могут быть объединены для создания источника света, форма которого лучше всего подходит для конкретного применения. Возможная геометрия источника ограничена только тепловыделением и допустимой плотностью корпуса устройства для поверхностного монтажа ( SMD ), используемой для интеграции ряда матриц на печатную плату. Таким образом, очень плотные, яркие, специально разработанные источники света могут быть изготовлены в соответствии с входными параметрами сбора целевой оптической системы.Основные свойства светодиодов

Основные характеристики светодиодов отличаются от характеристик других источников освещения, обычно используемых в оптической микроскопии. Таким образом, светодиоды составляют уникальную категорию некогерентных источников света, которые способны производить непрерывное и эффективное освещение от простого двухэлементного полупроводникового диода (называемого чипом или кристаллом ), заключенным в прозрачный эпоксидный корпус, который: во многих случаях он также выполняет двойную функцию проекционного объектива.Общая концепция работы со светодиодами чрезвычайно проста. В одной из двух полупроводниковых областей микросхемы преобладают отрицательные заряды (область n ), а в другой преобладают положительные заряды (область p ). Когда на электрические выводы подается достаточное напряжение, создается ток, когда электроны переходят через соединение между двумя полупроводниками из области n в область p , где отрицательно заряженные электроны объединяются с положительными зарядами.Промежуточная область или соединение между двумя полупроводниками называется обедненной областью (см. Рисунок 3). Каждая рекомбинация зарядов, которая происходит в области обеднения, связана с уменьшением уровня энергии (равного заряду, умноженному на ширину запрещенной зоны, В (г) , полупроводника), что может высвободить квант электромагнитного излучения в форма фотона, имеющего энергию (и длину волны), равную энергии запрещенной зоны. Ширина полосы пропускания излучаемых фотонов является характеристикой полупроводникового материала (см. Таблицу 2), поэтому можно легко получить разные цвета, внося изменения в полупроводниковый состав кристалла.

Варианты цвета светодиода

Название цвета	Длина волны (нанометров)	Полупроводник Состав
Ультрафиолет	395	InGaN / SiC
Синий фиолетовый	430	GaN / SiC
Супер синий	470	GaN / SiC
Зеленый	520	InGaN / Сапфир
Чистый зеленый	555	GaP / GaP
Зелено-желтый	567	GaP / GaP
Желтый	585	GaAsP / GaP
Оранжевый	605	GaAsP / GaP
Супер Оранжевый	612	АлГаИнП
Супер красный	633	АлГаИнП
Ультра красный	660	GaAlAs / GaAs
Ближний инфракрасный	700	GaP / GaP
Инфракрасный	880	GaAlAs / GaAs
Бледно-белый	6500 К	InGaN / SiC

Таблица 2

Как полупроводниковые материалы светодиоды обладают свойствами, общими с элементами кремниевой категории периодической таблицы, и демонстрируют переменные характеристики электропроводности.Типичные полупроводники демонстрируют значения электрического сопротивления, которые являются промежуточными между сопротивлениями проводников и изоляторов, и их поведение моделируется в терминах электронной зонной теории для твердых тел. В кристаллическом твердом теле электроны занимают большое количество энергетических уровней, которые сгруппированы в почти непрерывные энергетические зоны, ширина и расстояние между которыми значительно различаются в зависимости от конкретных свойств материала. На более высоких уровнях энергии две различные полосы, называемые полосами валентности и проводимости , используются для определения ширины запрещенной зоны для конкретного материала.Электроны валентной зоны, которые образуют фиксированные локализованные связи между атомами в твердом теле, имеют более низкую энергию, чем электроны высокомобильной зоны проводимости. Проводники имеют перекрывающиеся валентные зоны и зоны проводимости, которые обеспечивают переход валентных электронов в зону проводимости с образованием дырок (вакансий с чистым положительным зарядом) в валентной зоне. Электроны от соседних атомов могут легко мигрировать через решетку в дырки, создавая движение вакансий в противоположном направлении.Напротив, изоляторы имеют полностью занятые валентные зоны и гораздо большую ширину запрещенной зоны, что требует значительных затрат энергии для перемещения валентных электронов в зону проводимости.

Ширина запрещенной зоны в полупроводниках небольшая, но конечная, и при комнатной температуре достаточно простого теплового возбуждения, чтобы переместить часть электронов в зону проводимости. Большинство электронных устройств, содержащих полупроводники (такие как диоды и транзисторы), спроектированы таким образом, что требуется приложение напряжения для создания изменений в распределении электронов между валентной зоной и зоной проводимости, необходимых для протекания тока.Имеются большие различия в потенциале запрещенной зоны между разными полупроводниками, хотя расположение зон во всех этих материалах одинаково. Кремний, который является простейшим внутренним полупроводником, не имеет соответствующей структуры запрещенной зоны, которая могла бы быть полезной сама по себе в конструкции светодиода (но кремний все еще используется во многих других устройствах, включая интегральные схемы). Однако характеристики проводимости кремния могут быть улучшены путем легирования (рис. 3), которое вводит незначительные количества примесей для генерации дополнительных электронов или вакансий (дырок) в естественной кристаллической структуре.

Процесс легирования лучше всего описать с помощью элемента кремния, члена группы IV периодической таблицы. Кремний имеет четыре валентных электрона, которые участвуют в связывании с соседними атомами в чистом кристалле, не оставляя недостатка или избытка. Если небольшое количество элемента группы III (имеющего три валентных электрона) смешать с твердым кремнием, теперь доступно недостаточное количество электронов, чтобы удовлетворить все требования к связи, создавая дыры в кристалле и создавая чистый положительный заряд для классификации легированный кремний как полупроводник типа p .Бор является одним из элементов, которые обычно используются для легирования чистого кремния для достижения характеристик типа p . Напротив, добавление элемента группы V , такого как фосфор (имеющий пять валентных электронов), к чистому кремнию генерирует полупроводник n -типа, который имеет чистый отрицательный заряд из-за дополнительных валентных электронов. Два наиболее распространенных полупроводниковых элемента, кремний и германий, обычно не подходят для создания светодиодов из-за значительного количества тепла, выделяемого на переходах, а также из-за низкого уровня излучения видимого и инфракрасного света.

Фотонно-излучающий диод p-n переходы обычно основаны на смеси элементов группы III и группы V , таких как галлий, мышьяк, фосфор, индий и алюминий. Относительно недавнее добавление карбида кремния и нитрида галлия к этой палитре полупроводников привело к появлению диодов с синим светом, которые можно комбинировать с другими цветами или вторичными люминофорами для получения светодиодов, излучающих белый свет. Фундаментальным ключом к изменению свойств светодиодов является электронная природа перехода p-n между двумя разными полупроводниковыми материалами.При плавлении разнородных легированных полупроводников поток тока в переход и характеристики длины волны излучаемого света определяются электронным характером каждого материала. В общем, ток будет легко течь в одном направлении через переход, но не в другом, что составляет базовую конфигурацию диода. Этот тип поведения лучше всего понять с точки зрения перехода электронов и дырок в двух материалах и через переход. Электроны из полупроводника типа n переходят в положительно легированный полупроводник (типа p ), в котором есть свободные дырки, позволяя электронам «прыгать» от дырки к дырке.Результатом этой миграции является то, что дырки, кажется, движутся в противоположном направлении или от положительно заряженного полупроводника к отрицательно заряженному полупроводнику. Электроны из области типа n и дырки из области типа p рекомбинируют в непосредственной близости от перехода с образованием обедненной области (рис. 3), в которой не остается носителей заряда. Таким образом, в области истощения устанавливается статический заряд, который препятствует протеканию тока, если не приложено внешнее напряжение.

Чтобы сконфигурировать диод, на противоположных концах полупроводникового устройства p-n помещают электроды для подачи напряжения, которое способно преодолеть эффекты области обеднения. Обычно область n -типа подключается к отрицательному выводу, а область p -типа подключается к положительному выводу (известная как с прямым смещением переход), так что электроны будут течь из n — наберите материал в сторону типа p , и отверстия будут двигаться в противоположном направлении.В результате зона обеднения исчезает, и электрический заряд перемещается по диоду с электронами, направляемыми к переходу из материала типа n , в то время как дырки перемещаются к переходу из материала типа p . Комбинация дырок и электронов, текущих в переход, позволяет поддерживать постоянный ток через диод. Хотя контроль взаимодействия между электронами и дырками на переходе p-n является фундаментальным элементом конструкции всех полупроводниковых диодов, основной целью светодиодов является эффективное генерирование света.Производство видимого света из-за инжекции носителей заряда через переход pn имеет место только в полупроводниковых диодах с особым составом материалов, что привело к поиску новых комбинаций, обеспечивающих необходимую ширину запрещенной зоны между зоной проводимости и орбиталями валентная зона. Кроме того, продолжаются исследования по разработке архитектур светодиодов, которые минимизируют поглощение света диодными материалами и более надежны при концентрации излучения света в определенном направлении.Светодиодная конструкция

Среди важнейших аспектов производства светодиодов — природа элементов, используемых для полупроводников типа n и p , а также их физическая геометрия, конструкция корпуса устройства и конфигурация пути выхода света. . Базовая структура типичного светодиода состоит из полупроводникового материала (кристалла или кристалла), рамы, на которой установлен кристалл, и герметизирующего материала, окружающего сборку (см. Рисунок 4). В большинстве случаев полупроводник СИД поддерживается в чашке отражателя, которая прикреплена к электроду (катоду), а верхняя поверхность микросхемы соединяется золотой проволокой со вторым электродом (анодом).Некоторые из более сложных конструкций переходных структур требуют двух соединительных проводов, по одной на каждый электрод. Помимо очевидного различия в длине волны излучения различных светодиодов, существуют также различия в форме, размере и диаграмме направленности. Полупроводниковые светодиодные чипы имеют размер до нескольких квадратных миллиметров, а система корпус / линза варьируется от 2 до 10 миллиметров в диаметре. Чаще всего КОРПУС светодиода имеет полусферическую геометрию, но они также могут быть прямоугольными, квадратными, треугольными или многоугольными.

На рисунке 4 представлены архитектурные детали двух популярных конструкций светодиодных корпусов. Обычный полусферический 5-миллиметровый светодиод с выводной рамкой, показанный на рисунке 4 (а), обычно используется в качестве индикаторной лампы для электронных приборов. Эпоксидные смолы используются для заливки герметизирующей системы в этих светодиодах, которые также имеют цилиндрическую и прямоугольную геометрию линз. Матрица закреплена в конической чашке отражателя, которая припаяна к катодному выводу, а анод соединен с матрицей с помощью соединительной проволоки.Свет, исходящий от боковых сторон светодиода, отражается чашей в эпоксидный КОРПУС. Плоское литье в основании эпоксидного купола служит индикатором полярности свинца. Обычно эти индикаторные светодиоды содержат матрицу размером от 0,25 до 0,3 миллиметра на стороне, а диаметр линзы составляет от 2 до 10 миллиметров. Поперечное сечение мощного перевернутого диода GaInN , показанное на рисунке 4 (b), построено на алюминиевой или медной вставке радиатора, которую можно припаять к печатной плате для более эффективного отвода тепла.Инкапсулирующая матрица представляет собой защитный силиконовый слой, предназначенный для преодоления полного внутреннего отражения излучаемых волновых фронтов и их направления через большую пластиковую линзу. Золотая проволока служит для соединения большого катодного вывода с кристаллом, который установлен на кремниевом кристалле для защиты от электростатического разряда. Анод (не показан) по конфигурации аналогичен катоду, но выступает из упаковки в противоположном направлении. Светодиоды этой конструкции в настоящее время являются предпочтительным выбором для освещения в флуоресцентной микроскопии.

Цвет излучения светодиода определяется комбинацией полупроводников, используемых в процессе изготовления, тогда как оптические характеристики обычно контролируются переменными в упаковке. Угол луча может варьироваться от узкого до широкого (см. Рисунок 5) и определяется формой чашки отражателя, размером и критериями конструкции полупроводника, расстоянием от поверхности кристалла до верхней части корпуса или системы линз. , и геометрия линзы. Профили излучения светодиодов обычно можно разделить на два класса: крайних излучателей (рис. 4 (а)) и поверхностных излучателей (рис. 4 (б)).Большинство поверхностных излучателей демонстрируют диаграмму излучения Ламберта (см. Рисунок 5 (d)), где профиль интенсивности пропорционален косинусу угла излучения, который измеряется от оси, перпендикулярной поверхности кристалла. Напротив, краевые излучатели обычно излучают свет из небольшой области (размером примерно 50 микрометров) на сторонах кристалла по сложной схеме, зависящей от оси. Свет, выходящий из краевого излучателя, является несимметричным, с быстрой осью , перпендикулярной размеру бокового края, и медленной осью , параллельной кристаллу.Чтобы сфокусировать и коллимировать свет со всех четырех сторон светодиода с торцевым излучателем, кристалл обычно помещается внутри отражающей чашки (рис. 4 (а)) за счет увеличения размера источника.

На рис. 5 (d) показаны диаграммы излучения в дальней зоне для светодиодов с плоскими (рис. 5 (а)), полусферическими (рис. 5 (b)) и параболическими (рис. 5 (с)) линзами. Три диаграммы излучения на Рисунке 5 (d) нормализованы и наложены друг на друга для сравнения. Обратите внимание, что при F = 60 диаграмма излучения планарного ламбертовского диода уменьшается до 50 процентов от его максимального значения, тогда как полусферический светодиод имеет более симметричное распределение.Тонирование, которое применяется к некоторым линзам из эпоксидной смолы, не определяет цвет излучения светодиода, а скорее используется как удобный индикатор цвета лампы в неактивном состоянии. Конструкции светодиодов, предназначенные для приложений, требующих высокой интенсивности (таких как флуоресцентная микроскопия), обычно имеют прозрачные линзы без оттеночных или диффузионных добавок. Эта конфигурация обеспечивает самый высокий уровень светоотдачи и обычно предназначена для использования луча нестандартной формы для наиболее эффективной передачи света в систему собирающих или проекционных линз.В качестве альтернативы светодиодные линзы диффузионного типа содержат встроенные частицы стекла, которые расширяют излучаемый световой конус под большим углом. Этот тип линз обычно используется в приложениях, в которых светодиоды видны напрямую, например, для индикаторных ламп на панелях оборудования.

При выборе материалов и технологий изготовления светодиодов руководствуются двумя основными целями: максимизация генерации света в гибридных полупроводниковых материалах и эффективное извлечение света, создаваемого устройством.В типичных переходах pn электроны и дырки из материалов типа n и p ( основных носителей ) вводятся через переход, чтобы установить поток тока и произвести свет ( излучательная рекомбинация ) в определенном диапазоне длин волн. Этому процессу часто препятствует безызлучательная рекомбинация неосновных носителей (электроны в материалах типа p и дырки в материалах типа n ) с основными носителями.Кроме того, наличие примесей, структурных дислокаций и других кристаллических дефектов в полупроводниковых материалах может привести к актам безызлучательной рекомбинации, которые не приводят к испусканию фотона. Таким образом, одна из основных целей при разработке светодиодов — максимизировать излучательную рекомбинацию носителей заряда путем тщательного выбора подходящих полупроводниковых материалов для обеспечения соответствующей зонной структуры и получения подходящих значений квантовой эффективности. Другая важная цель, как более подробно обсуждается ниже, заключается в обеспечении того, чтобы максимально возможное количество света, генерируемого светодиодом, могло выходить из устройства и использоваться для освещения.

Длина волны (и цвет) света, излучаемого полупроводниковым диодом, определяется разницей в энергии между рекомбинирующими электронно-дырочными парами валентной зоны и зоны проводимости, как описано ранее. Приблизительные энергии носителей соответствуют верхнему энергетическому уровню валентной зоны и наименьшей энергии зоны проводимости. В результате длина волны ( l ) испускаемого фотона аппроксимируется следующим выражением:

l =
h c / E _bg

, где h представляет постоянную Планка, c — скорость света, а E _bg — энергия запрещенной зоны.Чтобы модулировать длину волны испускаемого излучения, необходимо тщательно выбирать ширину запрещенной зоны полупроводникового материала, используемого для изготовления диода. Арсенид галлия является популярным диодным материалом и служит отличным примером того, как можно изменить структуру полупроводниковой полосы для изменения длины волны излучения светодиода. Ширина запрещенной зоны арсенида галлия составляет примерно 1,4 электрон-вольта, что дает излучение с длиной волны примерно 900 нанометров в ближней инфракрасной области. Чтобы увеличить частоту излучения для достижения длин волн в видимой красной области (650 нанометров), ширина запрещенной зоны должна быть увеличена примерно до 1.9 вольт. Это может быть достигнуто путем смешивания арсенида галлия с совместимым материалом, имеющим большую ширину запрещенной зоны (например, фосфид галлия; ширина запрещенной зоны составляет 2,3 электронвольта). Таким образом, светодиоды, изготовленные с использованием соединения GaAsP (фосфид арсенида галлия), могут быть настроены для создания запрещенной зоны, имеющей любое значение от 1,4 до 2,3 электрон-вольт, путем регулирования соотношения содержания мышьяка и фосфора. Другие комбинации полупроводников могут быть аналогичным образом применены для генерации длин волн излучения, охватывающих ближнюю ультрафиолетовую, видимую и ближнюю инфракрасную области спектра.

Эффективное извлечение света, генерируемого светодиодами, — еще одна важная проблема при производстве этих полупроводниковых устройств. Поскольку область объемного обеднения внутри светодиодного кристалла является изотропным (ламбертовским) излучателем, обычно предполагается, что свет, покидающий переднюю поверхность кристалла, также будет изотропным во всех направлениях. Однако из-за явления полного внутреннего отражения только часть света, изотропно генерируемого в пределах полного объема полупроводникового кристалла, действительно может уйти во внешнюю среду.В большинстве случаев примерно 50 процентов света, генерируемого внутри, теряется из-за отражений и других явлений, и даже меньше света излучается под большими углами.

Согласно закону Снеллиуса, свет может перемещаться из среды с более высоким показателем преломления в среду с более низким показателем преломления (фактически, из полупроводника в окружающую атмосферу) только в том случае, если выходящие волновые фронты пересекают границу раздела двух сред под углом меньше чем критический угол для двух сред.В типичном светодиоде с кубической геометрией только около 2 процентов генерируемого света может выходить через верхнюю поверхность (фактическое значение зависит от конкретных полупроводниковых материалов и характеристик перехода p — n ). Остальная часть поглощается полупроводником, как описано выше. В качестве примера на рисунке 6 показано ускользание света из слоистого полупроводника с показателем преломления n _s в эпоксидную линзу с более низким показателем преломления ( n _e ).Угол, образованный конусом аварийного выхода, определяется критическим углом, q _c , для двух материалов. Световые волны, выходящие из светодиода под углами менее q _c , уходят в эпоксидную смолу с минимальными потерями на отражение, в то время как волны, распространяющиеся под углами более q _c , испытывают полное внутреннее отражение на границе и не исчезают. Устройство. Однако из-за кривизны эпоксидного купола для примера на Рисунке 6 большинство световых волн, выходящих из полупроводникового материала, сталкиваются с границей раздела эпоксидная смола / воздух почти под прямым углом и выходят из корпуса с небольшими потерями на отражение.

Количество света, излучаемого светодиодом, зависит от количества поверхностей, через которые может выходить свет, и от того, насколько эффективно это может происходить на каждой поверхности. Почти все светодиодные структуры состоят из слоистой конфигурации, в которой используются процессы эпитаксиального роста кристаллов для последовательного нанесения серии материалов с согласованной решеткой друг на друга для настройки свойств кристалла. Могут использоваться самые разные структурные комбинации, при этом каждая система имеет разную архитектуру слоев для оптимизации рабочих характеристик.В большинстве случаев требуется вторичный этап роста, чтобы нанести монокристаллический слой на поверхность материала подложки, выращенного в объеме. Среди соображений, необходимых для обеспечения высокого уровня производительности, — физические свойства полупроводниковых материалов, расположение перехода p — n (где происходит световое излучение) и строгий контроль кристаллических дефектов, все из которых могут повысить или понизить эффективность генерации света.

Эпитаксиальный рост кристаллов включает жидкостное или химическое осаждение из паровой фазы одного материала на другой при попытке уменьшить дефекты в слоистой структуре за счет сохранения близкого соответствия между постоянными атомной решетки и коэффициентом теплового расширения.Для производства эпитаксиальных слоев используется ряд методов, в том числе жидкофазная эпитаксия ( LPE ), парофазная эпитаксия ( VPE ), эпитаксиальное химическое осаждение из паровой фазы ( MOCVD ) и молекулярно-лучевая эпитаксия ( MBE). ). Каждая методология имеет определенные преимущества в отношении оптимальных полупроводниковых материалов и условий окружающей среды для производства. Среди множества стратегий, лежащих в основе применения различных конфигураций слоистых полупроводников, являются микроструктурирование областей p и n , параметры перехода, требования к отражающему слою для увеличения внутренней квантовой эффективности, добавление буферных слоев с градиентным составом (предназначенных для преодоления несоответствия решеток). между слоями), и целевые значения ширины запрещенной зоны для управления профилем излучения.

Источники освещения на основе светодиодов

, предназначенные для микроскопии, используют три различных принципа для отражения и сбора света, генерируемого внутри полупроводникового кристалла. В первом и наиболее распространенном подходе используется прозрачный формованный пластик (полимер) для сбора и фокусировки излучаемого света. Хотя этот метод подходит для применений с низким уровнем светлого поля, он не особенно полезен в общей микроскопии из-за ограниченной оптической мощности, доступной от одного диода. Второй подход включает организацию небольшого массива светодиодных кристаллов непосредственно на печатной плате и использование специальной коллекторной оптической системы.Плотность упаковки светодиодов ограничена только необходимостью связывать каждый кристалл отдельными соединительными проводами и включать механизм для рассеивания тепла. Основным недостатком вложенных светодиодов на печатной плате является потеря света от краев устройств. Третий метод заключается в размещении кристалла светодиода в зеркальном колодце, который служит отражателем, а затем в упаковке этих блоков на печатную плату. Однако, поскольку отражатели больше отдельных матриц, этот метод приводит к более низкой плотности упаковки.

Поскольку каждый светодиодный кристалл представляет собой отдельный источник света, когда большая диодная матрица строится с использованием нескольких устройств, сбор излучаемого света требует другой стратегии, чем используется с обычными лампами. Самый эффективный механизм для сбора света от вложенных светодиодов включает применение матрицы микролинз, которая расположена на надлежащем расстоянии от печатной платы диода. Подходящая матрица линз может быть изготовлена из формованного пластика или стекла и должна быть спроектирована так, чтобы каждый светодиод имел отдельную собирающую линзу.Затем матрица микролинз проецирует свет от отдельных источников в макроскопическую коллекторную линзу оптической системы микроскопа с меньшей числовой апертурой и большим фокусным расстоянием, чем это требовалось бы для традиционной лампы. В качестве дополнительного преимущества этот тип оптической системы демонстрирует более низкую степень хроматической и сферической аберрации. Основная цель конструкции микролинзы-светодиода (как и любого другого источника освещения) состоит в том, чтобы захватить как можно больше света и эффективно доставить его в угол приема оптической системы освещения микроскопа, чтобы полностью и однородно заполнить конденсорная (или объективная) апертурная диафрагма с осевым параллельным светом.Светодиоды белого света

Наиболее широко используемые светодиоды нынешнего поколения в основном представляют собой монохроматические излучатели высокой яркости, но для все большего числа применений (таких как микроскопия проходящего света) требуется широкий спектр или белого света . Есть два основных подхода к получению белого света от устройств, которые в основном являются монохроматическими. Один метод основан на объединении трех разных цветов диодов в одной оболочке или различных полупроводниковых материалов в общем кристалле (в такой пропорции, что на выходе получается белый цвет).Другой метод использует фиолетовый или ультрафиолетовый светодиод для выработки энергии, возбуждающей вторичный люминофор, который затем излучает белый свет (см. Рисунок 7 (а)). Светодиоды белого света потенциально очень энергоэффективны по сравнению с лампами накаливания. Например, в то время как обычные источники света демонстрируют среднюю мощность от 15 до 100 люмен на ватт, эффективность белых светодиодов, по прогнозам, достигнет более 300 люмен на ватт в результате постоянного развития. Возможно, наиболее важным критерием выбора светодиода белого света является средняя цветовая температура профиля излучения, которая колеблется от примерно 4500 K до 8000 K, в зависимости от свойств устройства.Выбор наилучшего соответствия цветов для оптической микроскопии должен основываться на технических характеристиках детектора и возможностях программного обеспечения, но значения, близкие к 5500 K, должны быть оптимальными.

Комбинация красного, зеленого и синего диодов в одном корпусе или в ламповом узле, содержащем кластер диодов, позволяет генерировать белый свет или любой из 256 цветов за счет использования схемы, которая управляет тремя диодами независимо ( Рисунок 7 (б)). В приложениях, где требуется полный спектр цветов из единого точечного источника, этот тип формата диодов RGB является предпочтительным методом.Однако большинство диодов белого света изготавливаются с использованием светодиода, излучающего на короткой длине волны (от 365 до 450 нанометров; от ультрафиолета до синего), и преобразователя длины волны , который поглощает свет из диода и подвергается вторичной эмиссии на более длинных волнах. Такие светодиоды излучают свет с двумя или более длинами волн, которые при объединении выглядят как белые. Качество и спектральные характеристики комбинированного излучения зависят от материалов, из которых изготовлено устройство. Наиболее распространенные материалы с преобразователями длины волны называются люминофорами, которые представляют собой материалы, которые проявляют люминесценцию, когда они поглощают энергию от другого источника излучения.Светодиодные Лампы

Одним из преимуществ использования светодиодов для освещения во флуоресцентной микроскопии является то, что каждая разновидность этих полупроводниковых устройств имеет аналогичную эффективность преобразования энергии с излучением, ограниченным узким диапазоном длин волн, а светодиоды работают при гораздо более низкой температуре, чем дуговые лампы или лампы накаливания. . В результате для достижения того же оптического выхода, что и у традиционного источника света, требуется гораздо меньше электроэнергии. Кроме того, светодиоды значительно компактнее, чем дуговые лампы, и их можно прикрепить непосредственно к радиатору, который легко охлаждается с помощью небольшого вентилятора с компьютерным управлением.Такая технология позволяет устанавливать светодиодные источники непосредственно внутри системы микроскопа, ближе к образцу, чтобы потенциально избежать значительной потери интенсивности света (часто превышающей 95 процентов), которая происходит со всеми источниками света, когда они проецируются через оптическую цепь. Несмотря на такой высокий уровень гибкости, следует отметить, что источники на основе светодиодов абсолютно нуждаются в эффективном теплоотводе, поскольку работа при температуре выше комнатной снижает их ожидаемый срок службы и приводит к потере эффективности оптического выхода.

Оптический выход типичного светодиода (измеряемый как полный поток излучения) приблизительно пропорционален уровню тока, подаваемого на устройство. При проектировании источников питания светодиодов необходимо учитывать время отклика (порядка микросекунд), нелинейность зависимости напряжения от излучения и максимальный рекомендуемый ток возбуждения. Еще одна первоочередная задача — это уровень собственного шума светодиодов, хотя эти устройства гораздо более стабильны (по крайней мере, на порядок), чем вольфрамовые галогенные или дуговые лампы.Дальнейшие соображения должны включать возможность быстрого переключения или модуляции светодиодов для приложений в микроскопии. Несмотря на то, что соотношение между входным током и светоотдачей может быть нелинейным, его можно точно измерить и соответствующим образом откалибровать источник питания. В качестве альтернативы линейное управление может быть достигнуто с помощью широтно-импульсной модуляции, которая управляет интенсивностью светодиода, изменяя количество времени, в течение которого диод находится во включенном состоянии по сравнению с выключенным состоянием. Такая конструкция позволяет относительно воспроизводимо изменять интенсивность света, изменяя ток возбуждения, тем самым устраняя необходимость в заслонках или фильтрах нейтральной плотности.

На рисунке 8 (а) представлена типичная электронная схема, предназначенная для управления одним синим светодиодами с поверхностным излучением, который можно использовать для флуоресцентного освещения. Интенсивность выхода светодиода регулируется с помощью потенциометра, а излучение можно включать и выключать с помощью сигнала переключения, полученного от слаботочного 5-вольтового входа TTL (предпочтительно исходящего от главного компьютера). При настройке фонаря для работы с несколькими светодиодами необходимо учитывать безопасный максимальный ток возбуждения для каждого диода.Светодиоды из одной партии (и одного дистрибьютора) могут значительно различаться (до одного вольта) по прямому падению напряжения, а также по другим электрическим свойствам из-за внутренних производственных изменений, возникающих из-за различных источников, включая неоднородности в сырье. Таким образом, чтобы поддерживать постоянную производительность между диодными блоками, необходимо заранее определить соотношение между удерживающим напряжением и током для каждого светодиода, который будет использоваться в индивидуальной лампе. В качестве примера работы светодиода соотношение между временем отклика светодиода на входной сигнал прямоугольной формы показано на рисунке 8 (b).Обратите внимание на то, насколько интенсивность светодиода соответствует скачку напряжения.

В ситуациях, когда для широкополосного освещения требуются светодиоды белого света, можно использовать одноканальный источник тока, при этом интенсивность и переключение регулируются путем изменения тока, протекающего через один или несколько светодиодов, которые согласованы по рабочим характеристикам. В более сложных сценариях используются сложные конфигурации светодиодов (объединение нескольких матриц с разными профилями излучения) для получения либо узкополосного излучения для флуоресценции, либо белого света для освещения светлого поля.Этими более сложными конструкциями можно управлять с помощью многоканального источника тока, который способен изменять интенсивность или длину волны излучения в микросекундном (или даже наносекундном) масштабе времени. Этот тип источника питания, именуемый импульсным режимом переключения , полезен в технологиях, требующих чрезвычайно коротких световых импульсов, таких как получение изображений в течение всего срока службы. Схема импульсного режима полезна для преодоления сдвигов в пиковой длине волны излучения из-за неоднородности светодиодов путем предварительной настройки каждого диодного блока на пиковый ток, необходимый для получения желаемой выходной длины волны.Таким образом, средняя яркость источника может регулироваться путем изменения ширины импульса при фиксированном пиковом токе, что обеспечивает контролируемый спектральный выход. Как показано на Рисунке 8 (b), оптический выход следует за импульсом тока без значительной задержки, и возможны частоты импульсной модуляции в диапазоне мегагерц.

За последние несколько лет было введено несколько коммерческих светодиодных фонарей для флуоресцентной и широкопольной микроскопии в проходящем свете (белый свет), пример которой показан на рисунке 9.Лампа на Рисунке 9 предназначена для непосредственного соединения с входным портом осветителя микроскопа и вмещает до четырех независимо управляемых модульных светодиодов для последовательного или одновременного возбуждения нескольких флуорофоров. Отдельные светодиодные модули можно легко заменить, чтобы обеспечить возбуждение флуоресценции во всем видимом и ультрафиолетовом спектре. Модульная конструкция предназначена для обеспечения того, чтобы будущие светодиоды, независимо от их конфигурации, можно было сделать совместимыми для использования в ламповом домике.Многоцветные флуоресцентные изображения, полученные с помощью этого светильника (получившего название Colibri и производимого ZEISS), отличаются очень высокой контрастностью и большим динамическим диапазоном.

Среди преимуществ встроенного светодиодного фонаря — возможность настраивать интенсивность освещения для каждого диода в соответствии с требуемым временем интеграции камеры, а не использовать несколько настроек камеры. Кроме того, управление яркостью и переключение светодиодов является чисто электронным, что устраняет механические заслонки и колеса фильтров для большей скорости и устойчивости к колебаниям.Низкий напор светодиодов, которые с высокой эффективностью преобразуют электричество в свет, как обсуждалось выше, устраняет необходимость в вентиляторах или вспомогательных охлаждающих устройствах. Кроме того, поскольку светодиоды не находятся под высоким давлением, их режим отказа безвреден (без взрывов) по сравнению с дуговыми лампами.

светоизлучающих диодов (LED) — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 61 год

Введение

Светодиоды окружают нас: В наших телефонах, автомобилях и даже в домах.Каждый раз, когда загорается что-то электронное, есть большая вероятность, что за ним находится светодиод. Они бывают самых разных размеров, форм и цветов, но независимо от того, как они выглядят, у них есть одна общая черта: они — бекон электроники. Многие претендуют на то, чтобы сделать любой проект лучше, и их часто добавляют к невероятным вещам (ко всеобщему удовольствию).

Однако, в отличие от бекона, после приготовления они бесполезны. Это руководство поможет вам избежать случайных светодиодных барбекю! Но обо всем по порядку.Что такое , это эта светодиодная штука, о которой все говорят?

светодиода (это «эл-и-ди») — это особый тип диодов, преобразующих электрическую энергию в свет. Фактически, LED означает «светоизлучающий диод». (Он делает то, что написано на жестяной банке!) И это отражается в сходстве схемных обозначений диода и светодиода:

Короче говоря, светодиоды похожи на крошечные лампочки. Однако светодиоды требуют гораздо меньше энергии для включения по сравнению. Они также более энергоэффективны, поэтому не нагреваются, как обычные лампочки (если вы действительно не накачиваете их энергией).Это делает их идеальными для мобильных устройств и других приложений с низким энергопотреблением. Однако не считайте их из игры с большим потенциалом. Светодиоды высокой интенсивности нашли свое применение в акцентном освещении, прожекторах и даже автомобильных фарах!

У вас уже есть тяга? Желание поставить светодиоды на все? Хорошо, оставайтесь с нами, и мы покажем вам, как это сделать!

Что такое схема?

Каждый электрический проект начинается со схемы. Не знаю, что такое схема? Мы здесь, чтобы помочь.

Что такое электричество?

Мы можем видеть электричество в действии на наших компьютерах, освещающее наши дома, как удары молнии во время грозы, но что это такое? Это непростой вопрос, но этот урок прольет на него некоторый свет!

Диоды

Праймер диодный! Свойства диодов, типы диодов и их применение.

Электроэнергетика

Обзор электроэнергии, скорости передачи энергии. Мы поговорим об определении мощности, ваттах, уравнениях и номинальной мощности. 1,21 гигаватта обучающего удовольствия!

Полярность

Введение в полярность электронных компонентов. Узнайте, что такое полярность, в каких частях она есть и как ее идентифицировать.

Как ими пользоваться

Итак, вы пришли к разумному выводу, что светодиоды нужно ставить на все.Мы думали, ты придешь.

Давайте пройдемся по книге правил:

1) Полярность имеет значение

В электронике полярность указывает, является ли компонент схемы симметричным или нет. Светодиоды, будучи диодами, пропускают ток только в одном направлении. А когда нет тока, нет света. К счастью, это также означает, что вы не можете сломать светодиод, подключив его обратной стороной. Скорее, это просто не сработает.

Положительная сторона светодиода называется «анодом» и отмечена более длинным «проводом» или ножкой.Другая, отрицательная сторона светодиода называется «катодом» . Ток течет от анода к катоду и никогда не течет в обратном направлении. Перевернутый светодиод может препятствовать правильной работе всей схемы, блокируя прохождение тока. Так что не волнуйтесь, если добавление светодиода нарушит вашу цепь. Попробуйте перевернуть.

2) Морское течение равно Моаровому Свету

Яркость светодиода напрямую зависит от того, сколько тока он потребляет. Это означает две вещи. Во-первых, сверхяркие светодиоды разряжают батареи быстрее, потому что дополнительная яркость возникает из-за потребляемой дополнительной мощности.Во-вторых, вы можете управлять яркостью светодиода, контролируя количество проходящего через него тока. Но установка настроения — не единственная причина сократить свое течение.

3) Есть такая вещь, как слишком много мощности

Если вы подключите светодиод непосредственно к источнику тока, он будет пытаться рассеять столько энергии, сколько ему позволено потреблять, и, как трагические герои прошлого, он уничтожит себя. Вот почему важно ограничить силу тока, протекающего через светодиод.

Для этого используем резисторы. Резисторы ограничивают поток электронов в цепи и защищают светодиод от попыток потреблять слишком большой ток. Не волнуйтесь, требуется лишь немного математики, чтобы определить наилучшее значение резистора для использования. Вы можете узнать все об этом в примерах применения нашего руководства по резисторам!

Резисторы

1 апреля 2013 г.

Учебник по резисторам. Что такое резистор, как они ведут себя параллельно / последовательно, расшифровка цветовых кодов резисторов и применения резисторов.

Не позволяйте всей этой математике пугать вас, на самом деле очень сложно что-то испортить. В следующем разделе мы рассмотрим, как сделать схему на светодиодах без калькулятора.

Светодиоды без математики

Прежде чем мы поговорим о том, как читать таблицу, давайте подключим несколько светодиодов. В конце концов, это руководство по светодиодам, а не руководство по чтению .

Это также не учебник по математике, поэтому мы дадим вам несколько практических правил по настройке и работе светодиодов.Как вы, наверное, уже поняли из информации в последнем разделе, вам понадобится аккумулятор, резистор и светодиод. Мы используем батарею в качестве источника питания, потому что их легко найти и они не могут обеспечить опасное количество тока.

Базовый шаблон для схемы светодиода довольно прост: просто подключите батарею, резистор и светодиод последовательно. Как это:

Резистор 330 Ом

Хорошее сопротивление резистора для большинства светодиодов составляет 330 Ом (оранжевый — оранжевый — коричневый).Вы можете использовать информацию из последнего раздела, чтобы помочь вам определить точное значение, которое вам нужно, но это светодиоды без математики … Итак, начните с подключения резистора 330 Ом в приведенную выше схему и посмотрите, что произойдет.

Пробная версия и ошибка

Что интересно в резисторах, так это то, что они рассеивают дополнительную мощность в виде тепла, поэтому, если у вас есть резистор, который нагревается, вам, вероятно, потребуется меньшее сопротивление. Однако, если ваш резистор слишком мал, вы рискуете пережечь светодиод! Учитывая, что у вас есть несколько светодиодов и резисторов, с которыми можно поиграть, вот блок-схема, которая поможет вам разработать схему светодиодов методом проб и ошибок:

Броски с таблеткой

Еще один способ зажечь светодиод — просто подключить его к батарейке типа «таблетка»! Поскольку батарейка не может подавать достаточно тока, чтобы повредить светодиод, вы можете соединить их напрямую! Просто вставьте батарейку CR2032 между выводами светодиода.Длинная ножка светодиода должна касаться стороны батареи, отмеченной знаком «+». Теперь вы можете обернуть все это скотчем, добавить магнит и приклеить его к вещам! Ура для бросков!

Конечно, если вы не получаете хороших результатов с помощью метода проб и ошибок, вы всегда можете достать свой калькулятор и вычислить его. Не волнуйтесь, рассчитать лучшее значение резистора для вашей схемы несложно. Но прежде чем вы сможете определить оптимальное значение резистора, вам необходимо найти оптимальный ток для вашего светодиода.Для этого нам нужно отчитаться в таблице данных …

Узнать подробности

Не подключайте какие-либо странные светодиоды к своим цепям, это просто не здорово. Сначала узнайте их. А как лучше даташит читать.

В качестве примера мы рассмотрим техническое описание нашего базового красного 5-миллиметрового светодиода.

Светодиодный ток

Начиная сверху и спускаясь вниз, первое, что мы встречаем, — это очаровательный столик:

Ах да, но что все это значит?

Первая строка в таблице показывает, какой ток ваш светодиод может выдерживать непрерывно.В этом случае вы можете дать ему 20 мА или меньше, и он будет светить наиболее ярко при 20 мА. Вторая строка сообщает нам, каким должен быть максимальный пиковый ток для коротких импульсов. Этот светодиод может обрабатывать короткие удары до 30 мА, но вы не хотите поддерживать этот ток слишком долго. Эта таблица даже достаточно полезна, чтобы предложить стабильный диапазон тока (в третьей строке сверху) 16-18 мА. Это хорошее целевое число, которое поможет вам произвести расчеты резисторов, о которых мы говорили.

Следующие несколько строк менее важны для целей данного руководства.Обратное напряжение — это свойство диода, о котором в большинстве случаев не стоит беспокоиться. Рассеиваемая мощность — это количество энергии в милливаттах, которое светодиод может использовать до того, как получит повреждение. Это должно работать само по себе, пока вы держите светодиод в пределах предполагаемых номинальных значений напряжения и тока.

Напряжение светодиода

Давайте посмотрим, какие еще таблицы они здесь поставили … Ах!

Это полезный столик! Первая строка сообщает нам, каким будет прямое падение напряжения на светодиоде.Прямое напряжение — это термин, который часто используется при работе со светодиодами. Это число поможет вам решить, какое напряжение вашей цепи потребуется для подачи на светодиод. Если у вас есть более одного светодиода, подключенного к одному источнику питания, эти числа действительно важны, потому что прямое напряжение всех светодиодов, сложенных вместе, не может превышать напряжение питания. Мы поговорим об этом более подробно позже, в более глубоком разделе этого руководства.

Длина волны светодиода

Во второй строке этой таблицы указывается длина волны света.Длина волны — это, по сути, очень точный способ объяснить, какого цвета свет. Это число может немного отличаться, поэтому таблица дает нам минимум и максимум. В данном случае это от 620 до 625 нм, что находится как раз на нижнем красном конце спектра (от 620 до 750 нм). Опять же, мы рассмотрим длину волны более подробно в более глубоком разделе.

Яркость светодиода

Последняя строка (обозначенная как «Luminous Intensity») — это показатель яркости светодиода. Единица мкд, или милликандела, , является стандартной единицей измерения интенсивности источника света.Этот светодиод имеет максимальную интенсивность 200 мкд, что означает, что он достаточно яркий, чтобы привлечь ваше внимание, но не совсем яркий фонарик. На 200 мкд этот светодиод будет хорошим индикатором.

Угол обзора

Далее у нас есть веерообразный график, который представляет угол обзора светодиода. В светодиодах разных стилей используются линзы и отражатели, чтобы либо сконцентрировать большую часть света в одном месте, либо максимально широко его распределить. Некоторые светодиоды похожи на прожекторы, испускающие фотоны во всех направлениях; Другие настолько ориентированы, что вы не можете сказать, что они идут, если не смотрите прямо на них.Чтобы прочитать график, представьте, что светодиод вертикально стоит под ним. «Спицы» на графике обозначают угол обзора. Круглые линии представляют интенсивность в процентах от максимальной интенсивности. У этого светодиода довольно узкий угол обзора. Вы можете видеть, что если смотреть прямо на светодиод, то он самый яркий, потому что при 0 градусах синие линии пересекаются с крайним кругом. Чтобы получить угол обзора 50%, то есть угол, при котором свет становится вдвое слабее, проследите по кругу 50% вокруг графика, пока он не пересечет синюю линию, затем проследите за ближайшей спицей, чтобы определить угол.Для этого светодиода угол обзора 50% составляет около 20 градусов.

Размеры

Наконец, механический чертеж. Это изображение содержит все размеры, которые вам потребуются для установки светодиода в корпусе! Обратите внимание, что, как и у большинства светодиодов, у этого есть небольшой фланец внизу. Это очень удобно, если вы хотите установить его на панели. Просто просверлите отверстие идеального размера для корпуса светодиода, и фланец не даст ему провалиться!

Теперь, когда вы знаете, как расшифровать таблицу, давайте посмотрим, какие необычные светодиоды вы можете встретить в дикой природе…

Типы светодиодов

Поздравляю, вы знаете основы! Может быть, вы даже заполучили несколько светодиодов и начали зажигать, это круто! Хотели бы вы активизировать свою игру в миг? Давайте поговорим о том, как сделать это за пределами вашего стандартного светодиода.

Крупный план сверхъяркого 5-мм светодиода крупным планом

Типы светодиодов

А вот и другие персонажи.

RGB светодиоды

Светодиоды

RGB (красный-зеленый-синий) на самом деле представляют собой три светодиода в одном! Но это не значит, что он может делать только три цвета.Поскольку красный, зеленый и синий являются дополнительными основными цветами, вы можете управлять интенсивностью каждого из них, чтобы создать каждый цвет радуги. Большинство светодиодов RGB имеют четыре контакта: по одному для каждого цвета и общий контакт. У некоторых общий штифт — это анод, а у других — катод.

Светодиод с общим прозрачным катодом RGB

Светодиоды с интегральными схемами

Велоспорт

Некоторые светодиоды умнее других. Возьмем, к примеру, светодиодный индикатор велосипедного режима. Внутри этих светодиодов на самом деле есть интегральная схема, которая позволяет светодиоду мигать без какого-либо внешнего контроллера.Вот крупный план ИС (большой черный квадрат на кончике наковальни), контролирующий цвета.

5-миллиметровый светодиод с медленным циклом крупным планом

Просто включите его и смотрите! Они отлично подходят для проектов, где вам нужно немного больше действий, но нет места для схем управления. Есть даже мигающие светодиоды RGB, которые сменяют тысячи цветов!

Адресные светодиоды

Другие типы светодиодов можно регулировать индивидуально.Существуют различные наборы микросхем (WS2812, APA102, UCS1903 и многие другие), используемые для управления отдельным светодиодом, соединенным в цепочку. Ниже представлен крупный план WS2812. Большая квадратная микросхема справа регулирует цвета по отдельности.

Адресный WS2812 PTH крупным планом

Встроенный резистор

Что это за магия? Светодиод со встроенным резистором? Верно. Есть также светодиоды с небольшим токоограничивающим резистором. Если вы внимательно посмотрите на изображение ниже, на стойке есть небольшая черная квадратная микросхема, которая ограничивает ток на этих типах светодиодов.

Светодиод со встроенным резистором крупным планом

Итак, подключите светодиод со встроенным резистором к источнику питания и зажгите его! Мы протестировали эти типы светодиодов при напряжении 3,3 В, 5 В и 9 В.

Суперяркий зеленый светодиод с питанием от встроенного резистора

Примечание: В техническом описании светодиодов со встроенным резистором указано, что рекомендуемое прямое напряжение составляет около 5 В. При тестировании на 5 В он потребляет около 18 мА.Стресс-тест с батареей 9В, тянет около 30мА. Вероятно, это верхний предел входного напряжения. Использование более высокого напряжения может сократить срок службы светодиода. При напряжении около 16 В светодиод перегорел во время наших стресс-тестов.

Пакеты для поверхностного монтажа (SMD)

Светодиоды

SMD — это не столько конкретный вид светодиода, сколько тип корпуса. Поскольку электроника становится все меньше и меньше, производители придумали, как втиснуть больше компонентов в меньшее пространство. Детали SMD (устройство для поверхностного монтажа) представляют собой крошечные версии своих стандартных аналогов.Вот крупный план адресного светодиода WS2812B, упакованного в небольшой корпус 5050.

Адресный WS2812B Крупный план

Светодиоды

SMD бывают разных размеров, от довольно больших до меньших, чем рисовое зернышко! Поскольку они такие маленькие и у них есть прокладки вместо ножек, с ними не так просто работать, но если у вас мало места, они могут быть именно тем, что прописал врач.


WS2812B-5050 Упаковка	APA102-2020 Пакет

Светодиоды SMD также упрощают и ускоряют сборку и установку машин для установки партии светодиодов на печатные платы и полосы.Вероятно, вы не стали бы вручную паять все эти компоненты вручную.


Крупный план адресной светодиодной матрицы 8×32 (WS2812-5050)	Адресная светодиодная лента 5 м (APA102-5050) с питанием от ленты

Высокая мощность

мощных светодиода от таких производителей, как Luxeon и CREE, невероятно яркие. Они ярче сверхъярких! Как правило, светодиод считается высокомощным, если он может рассеивать мощность 1 Вт или более.Это необычные светодиоды, которые вы найдете в действительно хороших фонариках. Массивы из них могут быть построены даже для прожекторов и автомобильных фар. Поскольку через светодиоды пропускается очень много энергии, часто требуются радиаторы. Радиатор — это, по сути, кусок теплопроводящего металла с большой площадью поверхности, задача которого — отводить как можно больше отработанного тепла в окружающий воздух. Некоторое тепловыделение может быть встроено в конструкцию некоторой коммутационной платы, такой как показанная ниже.


Светодиод высокой мощности RGB	Алюминиевая задняя часть для рассеивания тепла

Светодиоды высокой мощности могут выделять так много тепла, что они могут повредить себя без надлежащего охлаждения. Не позволяйте термину «отработанное тепло» вводить вас в заблуждение, эти устройства по-прежнему невероятно эффективны по сравнению с обычными лампами. Для управления можно использовать драйвер светодиода постоянного тока.

Светодиоды специальные

Есть даже светодиоды, которые излучают свет за пределами обычного видимого спектра. Например, вы, вероятно, используете инфракрасные светодиоды каждый день. Они используются в таких вещах, как пульты от телевизора, чтобы отправлять небольшие фрагменты информации в виде невидимого света! Они могут выглядеть как стандартные светодиоды, поэтому их будет сложно отличить от обычных светодиодов.

ИК-светодиод

На противоположном конце спектра также можно встретить ультрафиолетовые светодиоды. Ультрафиолетовые светодиоды заставят определенные материалы светиться, как черный свет! Они также используются для дезинфекции поверхностей, потому что многие бактерии чувствительны к УФ-излучению.Они также могут быть использованы для обнаружения подделок (счетов, кредитных карт, документов и т. Д.), Солнечных ожогов, список можно продолжить. При использовании этих светодиодов надевайте защитные очки.

УФ-светодиод для проверки банкноты США

Другие светодиоды

Имея в вашем распоряжении такие модные светодиоды, нет оправдания тому, что ничего не светится. Однако, если ваша жажда знаний о светодиодах не утолена, читайте дальше, и мы подробно рассмотрим светодиоды, цвет и интенсивность света!

Углубляясь в глубины

Итак, вы закончили серию LEDs 101 и хотите большего? О, не волнуйтесь, у нас есть еще.Начнем с науки, которая заставляет светодиоды светиться … эээ … мигать. Мы уже упоминали, что светодиоды — это особый вид диодов, но давайте углубимся в то, что именно это означает:

То, что мы называем светодиодом, на самом деле представляет собой светодиод и упаковку вместе, но сам светодиод на самом деле крошечный! Это чип из полупроводникового материала, легированного примесями, который создает границу для носителей заряда. Когда ток течет в полупроводник, он перескакивает с одной стороны этой границы на другую, высвобождая при этом энергию.В большинстве диодов эта энергия уходит в виде тепла, но в светодиодах эта энергия рассеивается в виде света!

Длина волны света и, следовательно, цвет зависят от типа полупроводникового материала, из которого изготовлен диод. Это потому, что структура энергетических зон полупроводников различается в зависимости от материала, поэтому фотоны излучаются с разными частотами. Вот таблица распространенных светодиодных полупроводников по частоте:

Усеченная таблица полупроводниковых материалов по цвету. Полная таблица доступна в статье Википедии для «LED» .

В то время как длина волны света зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника, интенсивность зависит от количества энергии, проталкиваемой через диод.Мы немного говорили об интенсивности света в предыдущем разделе, но это нечто большее, чем просто цифра, показывающая, насколько ярко что-то выглядит.

Единица измерения силы света называется кандела, хотя, когда вы говорите об интенсивности отдельного светодиода, вы обычно находитесь в диапазоне милликандел. В этом устройстве интересно то, что на самом деле это не показатель количества световой энергии, а реальный показатель «яркости». Это достигается за счет того, что мощность, излучаемая в определенном направлении, взвешивается по функции яркости света.Человеческий глаз более чувствителен к некоторым длинам волн света, чем к другим, и функция яркости является стандартизированной моделью, которая учитывает эту чувствительность.

Яркость светодиодов может составлять от десятков до десятков тысяч милликандел. Световой поток на вашем телевизоре, вероятно, составляет около 100 мкд, тогда как у хорошего фонарика может быть 20 000 мкд. Глядя прямо во все, что ярче нескольких тысяч милликандел, может быть болезненно; не пытайся.

Падение напряжения в прямом направлении

О, я также обещал, что мы поговорим о концепции прямого падения напряжения.Помните, когда мы смотрели техническое описание и упоминали, что прямое напряжение всех ваших светодиодов, сложенных вместе, не может превышать напряжение вашей системы? Это связано с тем, что каждый компонент в вашей цепи должен разделять напряжение, и количество напряжения, которое каждая часть использует вместе, всегда будет равняться доступному количеству. Это называется законом напряжения Кирхгофа. Так что, если у вас есть источник питания 5 В и каждый из ваших светодиодов имеет прямое падение напряжения 2,4 В, то вы не сможете запитать более двух одновременно.

Законы Кирхгофа также пригодятся, когда вы хотите приблизительно определить напряжение на данной детали на основе прямого напряжения других деталей. Например, в примере, который я только что привел, есть источник питания 5 В и 2 светодиода с падением прямого напряжения 2,4 В каждый. Конечно, мы бы хотели добавить резистор, ограничивающий ток, не так ли? Как узнать напряжение на резисторе? Это просто:

5 (напряжение системы) = 2,4 (светодиод 1) + 2,4 (светодиод 2) + резистор
5 = 4.8 + резистор
Резистор = 5 — 4,8
Резистор = 0,2

Значит, на резисторе 0,2 В! Это упрощенный пример, и это не всегда так просто, но, надеюсь, он дает вам представление о том, почему так важно прямое падение напряжения. Используя число напряжения, которое вы получаете из законов Кирхгофа, вы также можете делать такие вещи, как определение тока через компонент, используя закон Ома. Короче говоря, вы хотите, чтобы напряжение вашей системы было равно ожидаемому прямому напряжению компонентов вашей комбинированной схемы.

Расчет резисторов ограничения тока

Если вам нужно рассчитать точное значение резистора, ограничивающего ток, последовательно со светодиодом, ознакомьтесь с одним из примеров приложений в руководстве по резисторам для получения дополнительной информации.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Вы сделали это! Вы знаете, почти все … о светодиодах. Теперь идите и ставьте светодиоды на все, что хотите! А теперь … драматическая реконструкция светодиода без перенапряжения токоограничивающего резистора и его выгорания:

Ага… это не впечатляюще.

Если вы хотите узнать больше о некоторых темах, связанных со светодиодами, посетите эти другие руководства:

Свет

Свет — полезный инструмент для инженера-электрика. Понимание того, как свет соотносится с электроникой, является фундаментальным навыком для многих проектов.

ИК-связь

В этом руководстве объясняется, как работает обычная инфракрасная (ИК) связь, а также показано, как настроить простой ИК-передатчик и приемник с Arduino.

Как производятся светодиоды

Мы совершим экскурсию по производителю светодиодов и узнаем, как изготавливаются 5-миллиметровые светодиоды PTH для SparkFun.

Подключение светодиодной панели

Краткий обзор светодиодных полосок SparkFun и несколько примеров их подключения.

Босс Сигнализация

Создайте сигнализацию Boss Alarm, которая предупреждает вас обо всех, кто входит в ваш офис, и автоматически меняет экран вашего компьютера.

Хотите узнать больше о светодиодах?

На нашей странице LED вы найдете все, что вам нужно знать, чтобы начать использовать эти компоненты в своем проекте.

Отведи меня туда!

Или ознакомьтесь с некоторыми из этих сообщений блога по теме:

Энергосберегающие лампочки | Руководства и статьи Eartheasy

Светодиодная терминология

Индекс цветопередачи (CRI)

CRI представляет качество света и его точность для правильной передачи цветов, то есть для того, чтобы мы могли воспринимать цвета такими, какими мы их знаем.Идеальный индекс цветопередачи составляет 100, и некоторые лампы накаливания приближаются к этому уровню. Светодиоды и КЛЛ используют разные конструктивные элементы, пытаясь сравнять индекс цветопередачи ламп накаливания. Рейтинг CRI светодиодных ламп составляет от 70 до 95, а лучшие КЛЛ имеют рейтинг середины 80-х годов. Светодиодная лампа CREE CR6, например, имеет индекс цветопередачи теплого белого цвета 90, что делает ее одной из самых высоких в отрасли.

Коррелированная цветовая температура (CCT)

CCT — это мера, используемая для описания относительного внешнего вида цвета источника белого света.CCT указывает, выглядит ли источник света более желтым / золотым / оранжевым или более синим, с точки зрения диапазона доступных оттенков «белого». CCT указывается в кельвинах (единица абсолютной температуры). 2700K — «теплый», а 5000K — «холодный». Типичный цвет света, к которому мы привыкли при домашнем освещении, — «теплый», 2700–2800K.

При покупке лампочки выбирайте лампы, которые производят больше света, но потребляют меньше энергии.

Люмен

Стандартная единица измерения, которая используется для описания количества света, содержащегося в области, воспринимаемого человеческим глазом.