Тема урока №12: «Светодиодное освещение»

Тема программы №7: «Техническое обслуживание и ремонт осветительных электроустановок.»

Фрагмент урока по предмету: Специальная технология

Разработала: преподаватель Шаркова Н.А.

Применение полупроводниковых приборов.

СВЕТОДИОДЫ

Принцип действия

Светодиод или светоизлучающий диод – полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра, его цветовые характеристики зависят от химического состава использованного в нем полупроводника

Как и в обычном полупроводниковом диоде, в светодиоде имеется p-n-переход. При пропускании электрического тока в прямом направлении, носители заряда (электроны и дырки) рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).

конструкция светодиода

В светодиодах свет генерируется в полупроводниковых кристаллах при прохождении через них электрического тока

Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS).

Конструктивно светодиод представляет собой корпус-линзу, чаще всего изготовленную из акрилового материала, в котором находятся два электрода (катод и анод) соединенные между собой полупроводником.

Первое известное сообщение о излучении света твердотельным диодом было сделано в 1907 году британским экспериментатором Генри Раундом из Маркони Лабс.В 1923 году Олег Владимирович Лосев (Нижегородская радиолаборатория) доказал, что это свечение возникает вблизи p-n-перехода. Полученные им два авторских свидетельства на «Световое реле» формально закрепили за Россией приоритет в области светодиодов. За изучение в 60-х годах многослойных полупроводниковых структур, российский физик академик Жорес Алфёров получил Нобелевскую премию 2000 года.

Из истории изобретения

Первые светодиоды появились еще в период становления полупроводниковой техники (60-70-е годы XX в.)Существовавшие тогда технологии позволяли изготавливать небольшие кристаллы, дающие практически монохромный красный, желтый или зеленый свет.В таком виде они нашли широкое применение в качестве индикаторов.

Применение

Первоначально светодиоды применялись исключительно для индикации.

По многим параметрам современные светодиоды обогнали обычные лампы накаливания.

Преимущества светодиодов

Ресурс 100 000 часов (25 лет при 10 часовом рабочем дне)

Экономия электроэнергии от 3-х до 10 раз

Спектр света близкий к солнечному. Цветопередача 80 Ra

Мгновенный пуск и работа при минусовой температуре (-60 С)⁰

Отсутствие стробоскопического эффекта (мерцаний)

Экологическая безопасность и легкая утилизация

Не требует обслуживания на протяжении всего срока службы

Сравнение по светоотдаче

Тип источника света Светоотдача,Люмен с Ватт

Ресурс, часов

Лампа накаливания 10-15 Лм до 1000 ч.

Лампа дневного света 40-60 Лм до 5000 ч.

ДНАТ (желтый свет) 90-150 Лм до 15000 ч.

ДРЛ (белый свет) 60-90 Лм до 6000 ч.

Металло-галогенная 80-90 Лм до 4000 ч.

Светодиод CREE XPG 140 Лм 100 000 ч. (25 лет)

Сравнение по ресурсу

100 000 часов

8 000 часов

5 000 часов

1 000 часов

Лампа ДНаТ

Компактная люминесцентная

Лампа накаливания

Светодиод OSRAM Oslon

Сравнение по потреблению

10 Вт

30 Вт

100 Вт

Компактная люминесцентная лампа

Лампа накаливания

Светодиодный ЖКХ светильник

Индекс цветопередачи

80-90 Ra

25 Ra

Лампа ДНаТ

Компактная люминесцентная лампа

Светодиод

60-90 Ra

Солнечный свет100 Ra

Индекс цветопередачи

Цветовая температура

При освещении лампой накаливания

Светодиодная лампа Металло-галогеннаялампа

Пример восприятия изображения при различном свете

Домашнее заданиеРассчитать экономический эффект от замены ламп

накаливания на светодиодные лампочки у себя дома.

Выводы:

Светодиодные

светильники

Экономичность

Влияние на здоровье

Экол

оги

чн

ост

ь

Уд

обст

во

Энерго-потребление

в 3-10 раз ниже

Срок службы (25 лет)

Отсутствие затрат на обслуживание

Отс

утс

тви

е р

тути

Пр

ост

ая

ути

ли

зац

ия

Нет ультра- фиолета

Нет мерцаний

Хороший спек-тральныйсостав света

Мен

ьш

е

отх

од

ов

Мгн

овен

ное

вккл

ючен

ие

Раб

ота

с

лю

бы

ми

дат

чика

ми

Лю

бая

цве

това

я те

мпе

рату

ра

Яркость, красочность и динамичность конструкций со светодиодами позволяют использовать их в рекламе.

Светодиоды широко применяются в декоративном освещении.