Бели светодиоди. Свръхярки бели светодиоди Емисионен спектър на бели светодиоди

Времената, когато светодиодите се използват само като индикатори за включване на устройства, отдавна са отминали. Съвременните LED устройства могат напълно да заменят лампите с нажежаема жичка в домакинството, промишлеността и. Това се улеснява от различни характеристики на светодиодите, като знаете кои можете да изберете правилния светодиоден аналог. Използването на светодиоди, предвид основните им параметри, разкрива изобилие от възможности в областта на осветлението.

Светодиодът (обозначен с SD, SID, LED на английски) е устройство, базирано на изкуствен полупроводников кристал. При преминаване на електрически ток през него се създава феноменът на излъчване на фотони, което води до светене. Това сияние има много тесен спектър, а цветът му зависи от материала на полупроводника.

Светодиодите с червено и жълто сияние са направени от неорганични полупроводникови материали на базата на галиев арсенид, зелените и сините са направени на базата на индиево-галиев нитрид. За увеличаване на яркостта на светлинния поток се използват различни добавки или се използва многослойният метод, когато между полупроводниците се поставя слой от чист алуминиев нитрид. В резултат на образуването на няколко електронно-дупкови (p-n) прехода в един кристал, яркостта на неговото сияние се увеличава.

Има два вида светодиоди: за индикация и за осветление. Първите се използват за обозначаване на включването на различни устройства в мрежата, както и източници на декоративно осветление. Представляват цветни диоди, поставени в полупрозрачен корпус, като всеки от тях има четири извода. Устройства, които излъчват инфрачервена светлина, се използват в устройства за дистанционноуреди (дистанционно управление).

В областта на осветлението се използват светодиоди, излъчващи бяла светлина. По цвят светодиодите се различават със студено бяло, неутрално бяло и топло бяло сияние. Съществува класификация на светодиодите, използвани за осветление, според метода на инсталиране. Маркировката на SMD LED означава, че устройството се състои от алуминиева или медна подложка, върху която е поставен диоден кристал. Самият субстрат се намира в корпуса, чиито контакти са свързани към контактите на светодиода.

Друг тип светодиоди се нарича OCB. В такова устройство много кристали, покрити с луминофор, са поставени на една платка. Благодарение на този дизайн се постига висока яркост на сиянието. Тази технология се използва при производството на висок светлинен поток в сравнително малка площ. Това от своя страна прави производството на LED лампи най-достъпно и евтино.

Забележка! Сравнявайки лампите на SMD и COB светодиодите, може да се отбележи, че първите могат да бъдат ремонтирани чрез замяна на повреден светодиод. Ако COB LED лампата не работи, ще трябва да смените цялата платка с диоди.

Характеристики на светодиодите

При избора на подходяща LED лампа за осветление трябва да се вземат предвид параметрите на светодиодите. Те включват захранващо напрежение, мощност, работен ток, ефективност (светлинна мощност), температура на светене (цвят), ъгъл на излъчване, размери, период на разграждане. Познавайки основните параметри, ще бъде възможно лесно да изберете устройства, за да получите един или друг резултат от осветяването.

LED консумация на ток

По правило за конвенционалните светодиоди се осигурява ток от 0,02A. Има обаче светодиоди с номинален ток от 0,08 A. Тези светодиоди включват по-мощни устройства, в устройството на които участват четири кристала. Намират се в същата сграда. Тъй като всеки от кристалите консумира 0,02A, общо едно устройство ще консумира 0,08A.

Стабилността на работата на LED устройства зависи от големината на тока. Дори леко увеличение на тока помага за намаляване на интензитета на излъчване (стареене) на кристала и повишаване на цветната температура. Това в крайна сметка води до факта, че светодиодите започват да блестят синьо и да се повредят преждевременно. И ако индикаторът за сила на тока се увеличи значително, светодиодът веднага изгаря.

За ограничаване на потреблението на ток, дизайните на LED лампи и осветителни тела са снабдени със стабилизатори на ток за светодиоди (драйвери). Те преобразуват тока, като го довеждат до желаната стойност за светодиодите. В случай, че искате да свържете отделен светодиод към мрежата, трябва да използвате резистори за ограничаване на тока. Изчисляването на съпротивлението на резистора за светодиода се извършва, като се вземат предвид неговите специфични характеристики.

Полезен съвет! За да изберете правилния резистор, можете да използвате калкулатора за изчисляване на резистора за светодиода, публикуван в Интернет.

LED напрежение

Как да проверите напрежението на светодиода? Факт е, че светодиодите нямат параметър на захранващото напрежение като такъв. Вместо това се използва характеристиката на спад на напрежението на светодиода, което означава количеството напрежение на изхода на светодиода, когато номиналният ток преминава през него. Стойността на напрежението, посочена на опаковката, отразява само спада на напрежението. Познавайки тази стойност, е възможно да се определи напрежението, оставащо върху кристала. Именно тази стойност се взема предвид при изчисленията.

Като се има предвид използването на различни полупроводници за светодиоди, напрежението за всеки от тях може да бъде различно. Как да разберете колко волта е един светодиод? Можете да определите по цвета на блясъка на устройствата. Например за сините, зелените и белите кристали напрежението е около 3V, за жълтите и червените - от 1,8 до 2,4V.

Когато използвате паралелно свързване на светодиоди с еднакъв номинал със стойност на напрежението 2V, може да срещнете следното: в резултат на разсейване на параметрите някои излъчващи диоди ще се повредят (изгорят), докато други ще светят много слабо. Това ще се случи поради факта, че при увеличаване на напрежението дори с 0,1 V се наблюдава увеличение на тока, преминаващ през светодиода, с 1,5 пъти. Ето защо е толкова важно да се гарантира, че токът съответства на рейтинга на светодиода.

Светлинна мощност, ъгъл на лъча и LED мощност

Извършва се сравнение на светлинния поток на диодите с други източници на светлина, като се отчита силата на излъчваното от тях излъчване. Устройствата с диаметър около 5 mm дават от 1 до 5 lm светлина. Докато светлинният поток на 100W лампа с нажежаема жичка е 1000 lm. Но когато се сравнява, трябва да се има предвид, че конвенционалната лампа има дифузна светлина, докато светодиодът има насочена светлина. Следователно е необходимо да се вземе предвид ъгълът на разсейване на светодиодите.

Ъгълът на разсейване на различните светодиоди може да бъде от 20 до 120 градуса. Когато са осветени, светодиодите дават по-ярка светлина в центъра и намаляват осветеността към краищата на ъгъла на дисперсия. По този начин светодиодите осветяват по-добре определено пространство, като същевременно използват по-малко енергия. Въпреки това, ако е необходимо да се увеличи площта на осветяване, в дизайна на лампата се използват дивергентни лещи.

Как да определите мощността на светодиодите? За да се определи мощността на LED лампата, необходима за подмяна на лампа с нажежаема жичка, е необходимо да се приложи коефициент 8. Така че можете да замените конвенционална лампа от 100 W с LED устройство с мощност най-малко 12,5 W (100 W / 8 ). За удобство можете да използвате данните от таблицата за съответствие между мощността на лампите с нажежаема жичка и LED източниците на светлина:

При използването на светодиоди за осветление много важен е показателят за ефективност, който се определя от съотношението на светлинния поток (lm) към мощността (W). Сравнявайки тези параметри за различни източници на светлина, откриваме, че ефективността на лампа с нажежаема жичка е 10-12 lm / W, флуоресцентна - 35-40 lm / W, LED - 130-140 lm / W.

Цветна температура на LED източници

Един от важни параметри LED източници е температурата на светене. Мерните единици за това количество са градуси Келвин (K). Трябва да се отбележи, че всички източници на светлина са разделени на три класа според температурата на светене, сред които топло бялото има цветна температура под 3300 K, дневната бяла светлина - от 3300 до 5300 K и студената бяла над 5300 K.

Забележка! Комфортното възприемане на LED излъчване от човешкото око директно зависи от цветовата температура на LED източника.

Цветната температура обикновено се посочва на етикета на LED лампите. Обозначава се с четирицифрено число и буквата К. Изборът на LED лампи с определена цветова температура директно зависи от характеристиките на използването му за осветление. Таблицата по-долу показва възможностите за използване на LED източници с различни температури на светене:

Вълновата природа на цвета прави възможно изразяването на цветовата температура на светодиодите чрез дължината на вълната. Маркировката на някои LED устройства отразява цветната температура точно под формата на интервал от различни дължини на вълната. Дължината на вълната се обозначава с λ и се измерва в нанометри (nm).

Размери на SMD светодиоди и техните характеристики

Предвид размера на SMD светодиодите, осветителните тела се класифицират в групи с различни спецификации. Най-популярните светодиоди са с размери 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 и 5630. Характеристиките на SMD светодиодите варират в зависимост от размера. Така, различни видове SMD светодиодите се различават по яркост, цветова температура, мощност. В маркировката на светодиодите първите две цифри показват дължината и ширината на устройството.

Основни параметри на светодиодите SMD 2835

Основните характеристики на светодиодите SMD 2835 включват увеличена площ на излъчване. В сравнение с SMD 3528, който има кръгла работна повърхност, SMD 2835 излъчва правоъгълна форма, което допринася за по-голяма светлинна мощност при по-ниска височина на елемента (около 0,8 mm). Светлинният поток на такова устройство е 50 lm.

Корпусът на светодиодите SMD 2835 е изработен от топлоустойчив полимер и издържа на температури до 240°C. Трябва да се отбележи, че радиационната деградация в тези клетки е по-малко от 5% за 3000 часа работа. В допълнение, устройството има сравнително ниско термично съпротивление на връзката кристал-субстрат (4 C/W). Максималният работен ток е 0.18A, температурата на кристала е 130°C.

Според цвета на блясъка те разграничават топло бяло с температура на блясък 4000 K, дневна бяла светлина - 4800 K, чисто бяло - от 5000 до 5800 K и студено бяло с цветна температура 6500-7500 K. Трябва да бъде отбеляза, че максималният светлинен поток за устройства със студено бяло сияние, минималният - за топли бели светодиоди. В дизайна на устройството са увеличени контактните площадки, което допринася за по-добро разсейване на топлината.

Полезен съвет! Светодиодите SMD 2835 могат да се използват за всякакъв вид монтаж.

Характеристики на светодиодите SMD 5050

Дизайнът на корпуса SMD 5050 съдържа три светодиода от същия тип. Сини, червени и зелени LED източници имат спецификации, подобно на кристалите SMD 3528. Стойността на работния ток на всеки от трите светодиода е 0,02A, следователно общият ток на цялото устройство е 0,06A. За да не се повредят светодиодите, се препоръчва да не надвишавате тази стойност.

LED устройствата SMD 5050 имат директно напрежение 3-3.3V и светлинен поток (мрежов поток) 18-21 lm. Мощността на един светодиод е сумата от три стойности на мощността на всеки кристал (0,7W) и е 0,21W. Цветът на сиянието, излъчвано от устройствата, може да бъде бял във всички нюанси, зелен, син, жълт и многоцветен.

Близкото разположение на светодиоди с различни цветове в един и същ пакет SMD 5050 направи възможно внедряването на многоцветни светодиоди с отделно управление на всеки цвят. Контролерите се използват за регулиране на лампи с помощта на светодиоди SMD 5050, така че цветът на сиянието да може плавно да се променя от един на друг след определен период от време. Обикновено такива устройства имат няколко режима на управление и могат да регулират яркостта на светодиодите.

Типични характеристики на SMD 5730 LED

Светодиодите SMD 5730 са съвременни представители на LED устройства, чието тяло има геометрични размери 5,7x3 mm. Те принадлежат към свръхярки светодиоди, чиито характеристики са стабилни и качествено различни от параметрите на техните предшественици. Произведени от нови материали, тези светодиоди се характеризират с повишена мощност и високоефективен светлинен поток. В допълнение, те могат да работят в условия на висока влажност, са устойчиви на температурни крайности и вибрации, имат дългосроченуслуги.

Има два вида устройства: SMD 5730-0.5 с мощност 0.5W и SMD 5730-1 с мощност 1W. Отличителна чертаустройства е възможността за тяхното функциониране на импулсен ток. Стойността на номиналния ток на SMD 5730-0.5 е 0.15A, по време на импулсна работа устройството може да издържи токове до 0.18A. Този видСветодиодите осигуряват светлинен поток до 45 lm.

Светодиодите SMD 5730-1 работят DC 0.35A, в импулсен режим - до 0.8A. Ефективността на светлинния поток на такова устройство може да бъде до 110 lm. Благодарение на топлоустойчивия полимер корпусът на устройството издържа на температури до 250°C. Ъгълът на дисперсия и на двата вида SMD 5730 е 120 градуса. Степента на деградация на светлинния поток е под 1% при работа 3000 часа.

Характеристики на светодиодите Cree

Cree (САЩ) се занимава с разработването и производството на супер ярки и най-мощни светодиоди. Една от групите светодиоди Cree е представена от серия устройства Xlamp, които са разделени на едночипови и многочипови. Една от характеристиките на монокристалните източници е разпределението на радиацията по ръбовете на устройството. Тази иновация направи възможно производството на лампи с голям ъгъл на светене с минимален брой кристали.

В серията LED източници XQ-E High Intensity ъгълът на светене е от 100 до 145 градуса. С малки геометрични размери от 1,6x1,6 мм, мощността на супер ярките светодиоди е 3 волта, а светлинният поток е 330 lm. Това е една от последните разработки на Cree. Всички светодиоди, чийто дизайн е разработен на базата на един чип, имат висококачествено цветопредаване в рамките на CRE 70-90.

Свързана статия:

Как сами да направите или ремонтирате LED гирлянда. Цени и основни характеристики на най-популярните модели.

Cree пусна няколко разновидности на многочипови LED тела с най-новите видове захранване от 6 до 72 волта. Многочиповите светодиоди са разделени на три групи, които включват устройства с високо напрежение, мощност до 4W и над 4W. При източници до 4W се сглобяват 6 кристала в пакет тип MX и ML. Ъгълът на разсейване е 120 градуса. Можете да закупите светодиоди Cree от този тип с бели топли и студени цветове на светене.

Полезен съвет! Въпреки високата надеждност и качество на светлината, можете да закупите мощни светодиоди от серията MX и ML на сравнително ниска цена.

Групата над 4W включва светодиоди от няколко кристала. Най-габаритните устройства в групата са 25W устройства, представени от серията MT-G. Новост на компанията са светодиодите модел XHP. Едно от големите LED-устройства е с корпус 7х7 мм, мощност 12W, светлинна мощност 1710 lm. Светодиодите с високо напрежение комбинират малък размер и висока светлинна мощност.

Схеми на свързване на светодиоди

Има определени правила за свързване на светодиоди. Като се има предвид, че токът, преминаващ през устройството, се движи само в една посока, за продължителна и стабилна работа на LED устройствата е важно да се вземе предвид не само определено напрежение, но и оптималната стойност на тока.

Схема за свързване на светодиод към 220V мрежа

В зависимост от използвания източник на захранване има два вида схеми за свързване на светодиоди към 220V. В един от случаите се използва с ограничен ток, във втория - специален, който стабилизира напрежението. Първият вариант взема предвид използването на специален източник с определена сила на тока. Резисторът в тази схема не е необходим и броят на свързаните светодиоди е ограничен от мощността на драйвера.

Два вида пиктограми се използват за обозначаване на светодиоди в диаграмата. Над всяко тяхно схематично изображение има две малки успоредни стрелки, сочещи нагоре. Те символизират яркото сияние на LED устройството. Преди да свържете светодиода към 220V с помощта на захранване, трябва да включите резистор във веригата. Ако това условие не е изпълнено, това ще доведе до факта, че работният живот на светодиода ще бъде значително намален или просто ще се провали.

Ако използвате захранване при свързване, тогава само напрежението ще бъде стабилно във веригата. Като се има предвид незначителното вътрешно съпротивление на LED устройството, включването му без ограничител на тока ще доведе до изгаряне на устройството. Ето защо в схемата за превключване на светодиода се въвежда подходящ резистор. Трябва да се отбележи, че резисторите се предлагат в различни рейтинги, така че те трябва да бъдат изчислени правилно.

Полезен съвет! Отрицателната точка на веригите за свързване на светодиод към мрежа от 220 волта с помощта на резистор е разсейването на висока мощност, когато е необходимо да се свърже товар с повишена консумация на ток. В този случай резисторът се заменя с охлаждащ кондензатор.

Как да изчислим съпротивлението за светодиод

При изчисляване на съпротивлението на светодиода те се ръководят от формулата:

U = IхR,

където U е напрежение, I е ток, R е съпротивление (закон на Ом). Да приемем, че трябва да свържете светодиод със следните параметри: 3V - напрежение и 0,02A - сила на тока. Така че когато свържете светодиода към 5 волта на захранването, той не се повреди, трябва да премахнете допълнителните 2V (5-3 = 2V). За да направите това, е необходимо да включите резистор с определено съпротивление във веригата, което се изчислява по закона на Ом:

R = U/I.

Така съотношението 2V към 0,02A ще бъде 100 ома, т.е. това е резисторът, от който се нуждаете.

Често се случва, като се имат предвид параметрите на светодиодите, съпротивлението на резистора има нестандартна стойност за устройството. Такива ограничители на тока не могат да бъдат намерени в точките на продажба, например 128 или 112,8 ома. След това трябва да използвате резистори, чието съпротивление има най-близката по-висока стойност спрямо изчислената. В този случай светодиодите няма да работят с пълна сила, а само с 90-97%, но това ще бъде незабележимо за окото и ще повлияе положително на ресурса на устройството.

В интернет има много опции за калкулатори за LED изчисления. Те отчитат основните параметри: спад на напрежението, номинален ток, изходно напрежение, брой устройства във веригата. Като зададете параметрите на светодиодните устройства и източниците на ток в полето на формуляра, можете да разберете съответните характеристики на резисторите. За да се определи съпротивлението на цветно кодирани ограничители на тока, има и онлайн изчисления на резистори за светодиоди.

Схеми на паралелно и последователно свързване на светодиоди

При сглобяване на конструкции от няколко LED устройства се използват схеми за свързване на светодиоди към мрежа от 220 V със серийна или паралелна връзка. В същото време, за правилно свързване, трябва да се има предвид, че когато светодиодите са свързани последователно, необходимото напрежение е сумата от паданията на напрежението на всяко устройство. Докато, когато светодиодите са свързани паралелно, силата на тока се добавя.

Ако веригите използват LED устройства с различни параметри, тогава за стабилна работа е необходимо да се изчисли резисторът за всеки светодиод поотделно. Трябва да се отбележи, че два напълно идентични светодиода не съществуват. Дори устройства от един и същи модел имат леки разлики в параметрите. Това води до факта, че когато свържете голям брой от тях в последователна или паралелна верига с един резистор, те могат бързо да се влошат и да се повредят.

Забележка! При използване на един резистор в паралелна или последователна верига могат да се свързват само LED устройства с еднакви характеристики.

Несъответствието в параметрите, когато няколко светодиода са свързани паралелно, да кажем 4-5 броя, няма да повлияе на работата на устройствата. И ако свържете много светодиоди към такава верига, това ще бъде лошо решение. Дори ако LED източниците имат лека промяна в характеристиките, това ще доведе до това, че някои тела ще излъчват ярка светлина и ще изгорят бързо, докато други ще светят слабо. Следователно, когато свързвате паралелно, винаги трябва да използвате отделен резистор за всяко устройство.

По отношение на серийното свързване има икономична консумация, тъй като цялата верига консумира количество ток, равно на консумацията на един светодиод. При паралелна верига консумацията е сумата от консумацията на всички светодиодни източници, включени във веригата, включени във веригата.

Как да свържете светодиоди към 12 волта

При проектирането на някои устройства резисторите са предвидени на етапа на производство, което прави възможно свързването на светодиоди към 12 волта или 5 волта. Такива устройства обаче не винаги се предлагат в търговската мрежа. Следователно във веригата за свързване на светодиоди към 12 волта е предвиден ограничител на тока. Първата стъпка е да разберете характеристиките на свързаните светодиоди.

Такъв параметър като директен спад на напрежението за типични LED устройства е около 2V. Номиналният ток за тези светодиоди съответства на 0,02A. Ако искате да свържете такъв светодиод към 12V, тогава „допълнителните“ 10V (12 минус 2) трябва да бъдат изгасени с ограничителен резистор. Използвайки закона на Ом, можете да изчислите съпротивлението за него. Получаваме това 10 / 0,02 \u003d 500 (Ohm). По този начин е необходим резистор с номинална стойност 510 ома, който е най-близкият в серия електронни компоненти E24.

За да може такава схема да работи стабилно, е необходимо също така да се изчисли мощността на ограничителя. Използвайки формулата, въз основа на която мощността е равна на произведението на напрежението и тока, изчисляваме нейната стойност. Умножаваме напрежението от 10V по тока от 0,02A и получаваме 0,2W. Следователно е необходим резистор, чиято стандартна мощност е 0,25 W.

Ако е необходимо да включите две LED устройства във веригата, тогава трябва да се има предвид, че напрежението, което пада върху тях, вече ще бъде 4V. Съответно, за резистора остава да изплати не 10V, а 8V. Следователно по-нататъшното изчисляване на съпротивлението и мощността на резистора се извършва въз основа на тази стойност. Местоположението на резистора във веригата може да бъде осигурено навсякъде: от страната на анода, катода, между светодиодите.

Как да тествате светодиод с мултицет

Един от начините да проверите работното състояние на светодиодите е да тествате с мултиметър. Такова устройство може да диагностицира светодиоди от всякакъв дизайн. Преди да проверите светодиода с тестер, превключвателят на устройството се настройва в режим "набиране" и сондите се прилагат към клемите. Когато червената сонда е свързана към анода, а черната към катода, кристалът трябва да излъчва светлина. Ако поляритетът е обърнат, дисплеят трябва да показва "1".

Полезен съвет! Преди да тествате светодиода за функционалност, се препоръчва да намалите основното осветление, тъй като по време на теста токът е много слаб и светодиодът ще излъчва толкова слаба светлина, че при нормално осветление може да не се забелязва.

Тестването на LED устройства може да се извърши без използване на сонди. За да направите това, в отворите, разположени в долния ъгъл на устройството, анодът се вкарва в отвора със символа "E", а катодът - с показалеца "C". Ако светодиодът работи, трябва да свети. Този метод за изпитване е подходящ за светодиоди с доста дълги незапоени проводници. Позицията на превключвателя с този метод на проверка няма значение.

Как да проверите светодиодите с мултицет без запояване? За да направите това, запоете парчета от обикновен кламер към сондите на тестера. Като изолация е подходящ текстолитов уплътнител, който се поставя между проводниците, след което се обработва с електрическа лента. Изходът е вид адаптер за свързване на сонди. Щипките пружинират добре и са здраво фиксирани в слотовете. В тази форма можете да свържете сондите към светодиодите, без да ги запоявате от веригата.

Какво може да се направи от светодиоди със собствените си ръце

Много радиолюбители практикуват сглобяване на различни дизайни от светодиоди със собствените си ръце. Самосглобените продукти не са по-ниски по качество, а понякога дори надминават аналозите на промишленото производство. Това могат да бъдат цветни и музикални устройства, мигащи LED дизайни, направете сами светлини на светодиоди и много други.

Сглобяване на токов стабилизатор за светодиоди със собствените си ръце

За да не се изчерпи ресурсът на светодиода предсрочно, е необходимо токът, протичащ през него, да има стабилна стойност. Известно е, че червените, жълтите и зелените светодиоди могат да се справят с по-високи токови натоварвания. Докато синьо-зелените и белите светодиодни източници, дори и при леко претоварване, изгарят за 2 часа. Така че за нормална операция LED, необходимо е да се реши проблемът с неговото захранване.

Ако сглобите верига от светодиоди, свързани последователно или паралелно, тогава можете да им осигурите идентично излъчване, ако токът, преминаващ през тях, има еднаква сила. Освен това импулсите на обратния ток могат да повлияят неблагоприятно на живота на светодиодните източници. За да не се случи това, е необходимо да включите стабилизатор на ток за светодиодите във веригата.

Качествените характеристики на LED лампите зависят от използвания драйвер - устройство, което преобразува напрежението в стабилизиран ток с определена стойност. Много радиолюбители сглобяват 220V LED захранваща верига със собствените си ръце въз основа на чипа LM317. Елементите за такава електронна схема са с ниска цена и такъв стабилизатор е лесен за конструиране.

Когато се използва стабилизатор на ток на LM317 за светодиоди, токът се регулира в рамките на 1A. Токоизправителят на базата на LM317L стабилизира тока до 0.1A. В схемата на устройството се използва само един резистор. Изчислява се с помощта на онлайн калкулатор за LED съпротивление. Наличните удобни устройства са подходящи за захранване: захранвания от принтер, лаптоп или друга битова електроника. | Повече ▼ сложни схемине е изгодно да ги сглобите сами, тъй като е по-лесно да ги закупите готови.

Направи си сам LED DRL

Използването на дневни светлини (DRL) на автомобили значително увеличава видимостта на автомобила през светлата част на деня от другите участници трафик. Много шофьори практикуват самостоятелно сглобяване на DRL с помощта на светодиоди. Един от вариантите е DRL устройство от 5-7 светодиода с мощност 1W и 3W за всеки блок. Ако използвате по-малко мощни LED източници, светлинният поток няма да отговаря на стандартите за такива светлини.

Полезен съвет! Когато правите DRL със собствените си ръце, вземете предвид изискванията на GOST: светлинен поток 400-800 Cd, ъгъл на светене в хоризонтална равнина - 55 градуса, във вертикална - 25 градуса, площ - 40 cm².

За основа можете да използвате алуминиева профилна плоскост с подложки за монтаж на светодиоди. Светодиодите са фиксирани към платката с топлопроводимо лепило. В съответствие с вида на светодиодните източници се избира оптика. В този случай са подходящи лещи с ъгъл на осветяване 35 градуса. Лещите се монтират на всеки светодиод поотделно. Проводниците се показват във всяка удобна посока.

След това се прави корпус за DRL, който едновременно служи като радиатор. За да направите това, можете да използвате U-образния профил. Готов led модулпоставени вътре в профила, като го фиксирате с винтове. Цялото свободно пространство може да се запълни с прозрачен уплътнител на основата на силикон, оставяйки само лещите на повърхността. Такова покритие ще служи като защита от влага.

DRL е свързан към захранването със задължително използване на резистор, чието съпротивление е предварително изчислено и проверено. Методите на свързване може да варират в зависимост от модела на автомобила. Схемите за свързване могат да бъдат намерени в Интернет.

Как да накарате светодиодите да мигат

Най-популярните мигащи светодиоди, които можете да закупите готови, са устройства, които се регулират от потенциалното ниво. Мигането на кристала възниква поради промяна в захранването на клемите на устройството. И така, двуцветно червено-зелено LED устройство излъчва светлина в зависимост от посоката на тока, преминаващ през него. Мигащият ефект в RGB LED се постига чрез свързване на три изхода за отделно управление към определена система за управление.

Но можете също да накарате обикновен едноцветен светодиод да мига, като имате минимум електронни компоненти във вашия арсенал. Преди да направите мигащ светодиод, трябва да изберете работеща верига, която е проста и надеждна. Можете да използвате мигаща светодиодна верига, която ще се захранва от 12V източник.

Веригата се състои от транзистор с ниска мощност Q1 (подходящ е силициев високочестотен KTZ 315 или негови аналози), резистор R1 820-1000 Ohm, 16-волтов кондензатор C1 с капацитет 470 uF и светодиоден източник. При включване на веригата кондензаторът се зарежда до 9-10V, след което транзисторът се отваря за момент и отдава натрупаната енергия на светодиода, който започва да мига. Тази схема може да се приложи само в случай на захранване от 12V източник.

Можете да сглобите по-модерна схема, която работи по аналогия с транзисторен мултивибратор. Схемата включва транзистори KTZ 102 (2 бр.), Резистори R1 и R4 по 300 ома всеки за ограничаване на тока, резистори R2 и R3 по 27 000 ома всеки за задаване на базовия ток на транзисторите, 16-волтови полярни кондензатори (2 бр. , с капацитет 10 uF) и два LED източника. Тази верига се захранва от 5V DC захранване.

Веригата работи на принципа на "двойка Дарлингтън": кондензаторите C1 и C2 се зареждат и разреждат последователно, което води до отваряне на определен транзистор. Когато един транзистор подаде захранване към C1, един светодиод светва. Освен това C2 се зарежда плавно и базовият ток на VT1 намалява, което води до затваряне на VT1 и отваряне на VT2 и друг светодиод светва.

Полезен съвет! Ако използвате захранващо напрежение над 5 V, ще трябва да използвате резистори с различен номинал, за да предотвратите повреда на светодиодите.

Сглобяване на цветна музика на светодиоди със собствените си ръце

За да приложите доста сложни цветови музикални схеми на светодиоди със собствените си ръце, първо трябва да разберете как работи най-простата цветова музикална схема. Състои се от един транзистор, резистор и LED устройство. Такава верига може да се захранва от източник с номинално напрежение от 6 до 12V. Работата на веригата се дължи на каскадно усилване с общ емитер (емитер).

Базата VT1 получава сигнал с различна амплитуда и честота. В случай, че колебанията на сигнала надхвърлят определения праг, транзисторът се отваря и светодиодът светва. Недостатъкът на тази схема е зависимостта на мигането от степента звуков сигнал. Така ефектът от цветомузиката ще се появи само при определена степен на сила на звука. Ако звукът се увеличи. светодиодът ще свети през цялото време и когато намалее, ще мига леко.

За постигане на пълноценен ефект те използват цветова музикална схема на светодиоди с разбивка на звуковия диапазон на три части. Веригата с триканален звуков преобразувател се захранва от 9V източник. Огромен брой цветови музикални схеми могат да бъдат намерени в интернет на различни радиолюбителски форуми. Това могат да бъдат схеми за цветна музика, използващи едноцветна лента, RGB LED лента, както и схеми за плавно включване и изключване на светодиоди. Също така в мрежата можете да намерите схеми на светлини на светодиоди.

Направи си сам дизайн на LED индикатор за напрежение

Веригата на индикатора на напрежението включва резистор R1 (променливо съпротивление 10 kOhm), резистори R1, R2 (1 kOhm), два транзистора VT1 KT315B, VT2 KT361B, три светодиода - HL1, HL2 (червен), HLZ (зелен). X1, X2 - 6-волтови захранвания. В тази схема се препоръчва използването на LED устройства с напрежение 1,5 V.

Алгоритъмът на работа на самостоятелно изработен LED индикатор за напрежение е следният: когато се подаде напрежение, централният зелен светодиоден източник светва. В случай на спад на напрежението червеният светодиод, разположен вляво, светва. Увеличаването на напрежението кара червения светодиод, разположен вдясно, да свети. Когато резисторът е в средно положение, всички транзистори ще бъдат в затворено положение и само централния зелен светодиод ще получава напрежение.

Отварянето на транзистора VT1 става, когато плъзгачът на резистора се премести нагоре, като по този начин се увеличи напрежението. В този случай захранването на HL3 спира и се прилага към HL1. Когато преместите плъзгача надолу (понижаване на напрежението), транзисторът VT1 се затваря и VT2 се отваря, което ще захранва светодиода HL2. С малко закъснение LED HL1 ще изгасне, HL3 ще мигне веднъж и HL2 ще светне.

Такава верига може да бъде сглобена с помощта на радиокомпоненти от остаряло оборудване. Някои го сглобяват върху текстолитна дъска, като спазват мащаб 1:1 с размерите на частите, така че всички елементи да могат да се поберат на дъската.

Безграничният потенциал на LED осветлението дава възможност за самостоятелно проектиране на различни осветителни устройства от светодиоди с отлични характеристики и сравнително ниска цена.

Екология на потреблението. Наука и технологии: Какво осветление е необходимо, за да се получи напълно развито, голямо, ароматно и вкусно растение с умерен разход на енергия?

Интензивността на фотосинтезата при червена светлина е максимална, но само при червена светлина растенията умират или се нарушава развитието им. Например, корейски изследователи са показали, че когато са осветени с чисто червено, масата на отглежданата маруля е по-голяма, отколкото когато са осветени с комбинация от червено и синьо, но листата съдържат значително по-малко хлорофил, полифеноли и антиоксиданти. А биологичният факултет на Московския държавен университет установи, че в листата на китайското зеле при теснолентова червена и синя светлина (в сравнение с осветяване с натриева лампа) синтезът на захари намалява, растежът се потиска и цъфтежът не настъпва.

Ориз. 1Лиана Гарфийлд, Tech Insider - Aerofarms

Какво осветление е необходимо, за да получите напълно развито, голямо, ароматно и вкусно растение с умерен разход на енергия?

Как да оценим енергийната ефективност на лампата?

Основните показатели за оценка на енергийната ефективност на фитосветлината:

• Фотосинтетичен фотонен поток (PPF), в микромола на джаул, т.е. в броя на светлинните кванти в диапазона 400–700 nm, които са били излъчени от лампа, която консумира 1 J електричество.
• Доходен фотонен поток (YPF), в ефективни микромола на джаул, т.е. в броя на квантите на 1 J електричество, като се вземе предвид факторът - кривата Маккрий.

PPFвинаги се оказва малко по-високо от YPF(крива Маккрийсе нормализира до едно и е по-малко от едно в по-голямата част от диапазона), така че първият показател е от полза за продавачите на тела. Вторият показател е по-изгоден за купувачите, тъй като по-адекватно оценява енергийната ефективност.

HPS ефективност

Големи земеделски предприятия огромен опитТези, които броят пари, все още използват натриеви лампи. Да, те охотно се съгласяват да окачат предоставените им LED лампи над експерименталните легла, но не са съгласни да ги плащат.

От фиг. 2 се вижда, че ефективността на натриева лампа силно зависи от мощността и достига максимум при 600 W. Типична оптимистична стойност YPFза натриева лампа 600-1000 W е 1,5 еф. µmol/J. Натриевите лампи 70–150 W имат един и половина пъти по-ниска ефективност.

Ориз. 2.Типичен спектър на натриева лампа за растения (наляво). Ефективност в лумени на ват и в ефективни микромоли на търговски натриеви лампи за оранжерийни марки Кавита, E Papillon, "Галад" и "Рефлакс" (на дясно)

Всяка LED лампа с ефективност 1,5 eff. µmol/W и приемлива цена могат да се считат за достоен заместител на натриева лампа.

Съмнителна ефективност на червено-сините фитолампи

В тази статия не представяме спектрите на поглъщане на хлорофила, тъй като е неправилно да се позоваваме на тях в дискусия за използването на светлинния поток от живо растение. Хлорофил инвитро, изолиран и пречистен, абсорбира само червена и синя светлина. В живата клетка пигментите абсорбират светлина в целия диапазон от 400–700 nm и предават енергията й на хлорофила. Енергийната ефективност на светлината в лист се определя от кривата " Мак Кри 1972 г» (фиг. 3).

Ориз. 3. V(λ) - крива на видимост за човек; RQEе относителната квантова ефективност за растението ( Маккрий 1972); σ rИ σ фр- криви на поглъщане на червена и далечна червена светлина от фитохром; б(λ) - фототропна ефективност на синята светлина

Забележка: максималната ефективност в червения диапазон е един и половина пъти по-висока от минималната - в зелената. И ако осредните ефективността за малко по-широка лента, разликата става още по-малко забележима. На практика преразпределението на част от енергията от червения диапазон към зеления диапазон понякога, напротив, засилва енергийната функция на светлината. Зелената светлина преминава през дебелината на листата до долните нива, ефективната листна площ на растението се увеличава драстично и добивът на, например, маруля се увеличава.

В работата беше проучена енергийната осъществимост на осветителни инсталации с обикновени LED лампи с бяла светлина.

Характерната форма на спектъра на бял светодиод се определя от:

• баланс на къси и дълги вълни, корелирани с цветната температура (фиг. 4, вляво);
• степента на заетост на спектъра, която корелира с цветопредаване (фиг. 4, вдясно).

Ориз. 4.Спектри на бяла LED светлина със същото цветопредаване, но различна CCT цветова температура (наляво)и със същата цветова температура и различно цветопредаване Ра(на дясно)

Разликите в спектъра на белите диоди с еднакво цветопредаване и еднаква цветова температура са едва забележими. Следователно можем да оценим зависещите от спектъра параметри само чрез цветна температура, цветопредаване и светлинна ефективност - параметрите, които са написани на етикета на обикновена лампа с бяла светлина.

Резултатите от анализа на спектрите на серийни бели светодиоди са както следва:

1. В спектъра на всички бели светодиоди, дори с ниска цветна температура и с максимално цветопредаване, като натриеви лампи, има много малко далечно червено (фиг. 5).

Ориз. 5.Бял светодиоден спектър ( LED 4000К Ра= 90) и натриева светлина ( HPS) в сравнение със спектралните функции на чувствителността на растението към синьо ( б), червен ( A_r) и далечна червена светлина ( A_fr)

При естествени условия растение, засенчено от покрив от чужда зеленина, получава повече далечно червено, отколкото близо, което при светлолюбивите растения предизвиква „синдрома на избягване на сянка“ - растението се простира нагоре. Доматите, например, на етапа на растеж (не разсад!) Далечното червено е необходимо, за да се разтегне, да увеличи растежа и общата заета площ, а оттам и добива в бъдеще.

Съответно, под бели светодиоди и под натриева светлина, растението се чувства като под открито слънце и не се простира нагоре.

2. Синята светлина е необходима за реакцията "следене на слънцето" (фиг. 6).

Примери за използване на тази формула:

А. Нека преценим за основните стойности на параметрите на бялата светлина каква трябва да бъде осветеността, за да осигурим например 300 еф.за дадено цветопредаване и цветова температура. µmol/s/m2:

Може да се види, че използването на топла бяла светлина с високо цветопредаване позволява използването на малко по-ниска осветеност. Но ако вземем предвид, че светлинната ефективност на светодиодите с топла светлина с високо цветопредаване е малко по-ниска, става ясно, че е невъзможно енергийно да спечелите или загубите значително чрез избора на цветовата температура и цветопредаване. Можете да регулирате само съотношението на фитоактивната синя или червена светлина.

Б. Оценете приложимостта на типична LED светлина за отглеждане с общо предназначение за микрозелени растения.

Нека осветително тяло с размери 0,6 × 0,6 m консумира 35 W, има цветна температура 4000 ДА СЕ, възпроизвеждане на цветовете Ра= 80 и светлинна мощност 120 lm/W. Тогава ефективността му ще бъде YPF= (120/100)⋅(1,15 + (35⋅80 − 2360)/4000) еф. µmol/J = 1,5 еф. µmol/J. Което умножено по изразходваните 35 W ще бъде 52,5 еф. µmol/s.

Ако такова осветително тяло се спусне достатъчно ниско над микрозелено легло с площ от 0,6 × 0,6 m = 0,36 m 2 и по този начин се избегне загубата на светлина отстрани, плътността на осветяване ще бъде 52,5 eff. µmol / s / 0,36 m 2 \u003d 145 еф. µmol/s/m 2 . Това е около половината от често препоръчваните стойности. Следователно мощността на лампата също трябва да се удвои.

Директно сравнение на фитопараметри на лампи от различни видове

Нека сравним фитопараметрите на конвенционална офисна LED лампа за таван, произведена през 2016 г., със специализирани фитолампи (фиг. 7).

Ориз. 7.Сравнителни параметри на типична 600W натриева лампа за оранжерии, специализирана LED фитолампа и лампа за общо осветление на помещения

Вижда се, че конвенционалната лампа за общо осветление с премахнат дифузьор при осветяване на растенията не е по-ниска по енергийна ефективност от специализирана натриева лампа. Вижда се също, че червено-синята светлинна фитолампа (производителят не е назован умишлено) е направена на по-ниско технологично ниво, тъй като нейната пълна ефективност (съотношението на мощността на светлинния поток във ватове към мощността, консумирана от мрежата) е по-ниска от ефективността на офис лампа. Но ако ефективността на червено-синята и бялата лампа беше еднаква, тогава фитопараметрите също ще бъдат приблизително еднакви!

От спектрите може да се види също, че червено-синята фитолампа не е теснолентова, червената й гърбица е широка и съдържа много повече далечно червено от тази на бяла LED и натриева лампа. В случаите, когато се изисква далечно червено, използването на такова осветително тяло самостоятелно или в комбинация с други опции може да е подходящо.

Оценка на енергийната ефективност на осветителната система като цяло:

Реакцията на растението на светлина: интензивността на газообмена, консумацията на хранителни вещества от разтвора и процесите на синтез - се определят от лабораторията. Отговорите характеризират не само фотосинтезата, но и процесите на растеж, цъфтеж, синтез на вещества, необходими за вкуса и аромата.

На фиг. 14 показва реакцията на растение към промяна в дължината на вълната на светлината. Измерена е интензивността на консумация на натрий и фосфор от хранителния разтвор на мента, ягоди и маруля. Пиковете в такива графики са признаци на стимулиране на определена химична реакция. Графиките показват какво да изключите от пълния спектър, за да запазите някои диапазони - все едно да премахнете някои от клавишите на пианото и да изсвирите мелодия на останалите.

Ориз. 14.Стимулиращата роля на светлината за усвояването на азот и фосфор от мента, ягоди и маруля.

Принципът на ограничаващия фактор може да бъде разширен до отделни спектрални компоненти - за пълноценен резултат във всеки случай е необходим пълен спектър. Изтеглянето от пълния спектър на някои диапазони не води до значително повишаване на енергийната ефективност, но „цевта на Либих“ може да работи - и резултатът ще бъде отрицателен.
Примерите показват, че обикновената бяла LED светлина и специализираната "червено-синя фитосветлина" имат приблизително еднаква енергийна ефективност при осветяване на растенията. Но широколентовият бял изчерпателно задоволява нуждите на растението, които се изразяват не само в стимулирането на фотосинтезата.

Премахването на зеленото от непрекъснатия спектър, за да се превърне светлината от бяло в лилаво, е маркетингов трик за купувачи, които искат „специално решение“, но не са квалифицирани клиенти.

корекция на бялата светлина

Най-често срещаните бели светодиоди с общо предназначение имат лошо цветопредаване. Ра= 80, което се дължи предимно на липсата на червен цвят (фиг. 4).

Липсата на червено в спектъра може да бъде запълнена чрез добавяне на червени светодиоди към лампата. Такова решение се насърчава например от компанията КРИ. Логиката на цевта на Либих предполага, че такова добавяне няма да навреди, ако наистина е добавяне, а не преразпределение на енергия от други диапазони в полза на червеното.

Интересна и важна работа беше извършена през 2013–2016 г. от Института по биомедицински проблеми на Руската академия на науките: те изследваха как добавянето на бели светодиоди 4000 към светлината влияе върху развитието на китайското зеле ДА СЕ / Ра= 70 светлинни теснолентови червени светодиода 660 nm.

И разбра следното:

• Под LED светлина зелето расте почти по същия начин, както при натрий, но има повече хлорофил (листата са по-зелени).
• Сухото тегло на реколтата е почти пропорционално на общото количество светлина в молове, получено от растението. Повече светлина - повече зеле.
• Концентрацията на витамин С в зелето леко се увеличава с увеличаване на осветеността, но значително се увеличава с добавянето на червена към бяла светлина.
• Значително увеличение на дела на червения компонент в спектъра значително повишава концентрацията на нитрати в биомасата. Трябваше да оптимизирам хранителния разтвор и да въведа част от азота в амониева форма, за да не надхвърля ПДК за нитрати. Но в чисто бяла светлина беше възможно да се работи само с нитратна форма.
• В същото време увеличаването на дела на червеното в общия светлинен поток няма почти никакъв ефект върху масата на реколтата. Тоест попълването на липсващите спектрални компоненти не влияе върху количеството на реколтата, а върху нейното качество.
• По-високата ефективност в молове на ват на червен светодиод означава, че добавянето на червено към бяло също е енергийно ефективно.

По този начин добавянето на червено към бялото е разумно в частния случай на китайското зеле и напълно възможно в общия случай. Разбира се, с биохимичен контрол и правилен подбор на торове за определена култура.

Възможности за обогатяване на спектъра с червена светлина

Растението не знае откъде идва квантът от спектъра на бялата светлина и откъде "червеният" квант. Няма нужда да правите специален спектър в един светодиод. И няма нужда да светите с червена и бяла светлина от някоя от специалните фитолампи. Достатъчно е да използвате бяла светлина с общо предназначение и допълнително да осветите растението с отделна лампа с червена светлина. А когато до растението има човек, червената лампа може да се изключи от сензора за движение, за да изглежда растението зелено и красиво.

Но обратното решение също е оправдано - след като изберете състава на фосфора, разширете спектъра на бялото LED сияние към дълги вълни, като го балансирате, така че светлината да остане бяла. И получавате бяла светлина с изключително високо цветопредаване, подходяща както за растения, така и за хора.

Особено интересно е да се увеличи делът на червеното, увеличавайки общия индекс на цветопредаване, в случай на градско земеделие - социално движение за отглеждане на растения, необходими на човек в град, често с комбинация от жизнено пространство, а оттам и светла среда на човек и растения.

Отворени въпроси

Възможно е да се идентифицира ролята на съотношението на далечната и близката червена светлина и целесъобразността на използването на „синдрома на избягване на сянка“ за различни култури. Може да се спори на кои секции е препоръчително да се раздели скалата на дължината на вълната в анализа.

Може да се обсъди дали растението се нуждае от дължини на вълните по-къси от 400 nm или по-дълги от 700 nm за стимулиране или регулаторна функция. Например, има лично съобщение, че ултравиолетовите лъчи значително засягат потребителските качества на растенията. Освен всичко друго, сортовете червенолистни салати се отглеждат без ултравиолетова светлина и те стават зелени, но преди да бъдат продадени, те се облъчват с ултравиолетова светлина, почервеняват и отиват на тезгяха. Новият показател правилен ли е? PBAR (растителна биологично активна радиация), описани в стандарта ANSI/ASABE S640, Количества и единици електромагнитно лъчение за растенията (фотосинтезиращи организми, предписва да се вземе предвид обхватът от 280–800nm.

Заключение

Веригата магазини избира по-застояли сортове, а след това купувачът гласува с рубла за по-ярки плодове. И почти никой не избира вкуса и аромата. Но веднага щом станем по-богати и започнем да изискваме повече, науката незабавно ще предостави правилните разновидности и рецепти за хранителни разтвори.

И за да може растението да синтезира всичко необходимо за вкус и аромат, ще е необходимо осветление със спектър, съдържащ всички дължини на вълните, на които растението ще реагира, т.е. в общия случай непрекъснат спектър. Може би основното решение ще бъде високо цветопредаване на бяла светлина.

Литература
1. Син К-Х, О М-М. Форма на листа, растеж и антиоксидантни фенолни съединения на два сорта маруля, отглеждани при различни комбинации от сини и червени диоди, излъчващи светлина // Hortscience. - 2013. - кн. 48. – С. 988-95.
2. Птушенко В.В., Аверчева О.В., Басарская Е.М., Беркович Ю.А., Ерохин А.Н., Смолянина С.О., Жигалова Т.В., 2015 г. Възможни причини за намаляване на растежа на китайското зеле при комбинирана теснолентова червена и синя светлина в сравнение с осветяване с висока - натриева лампа под налягане. Scientia Horticulturae https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.08.021
3. Sharakshane A., 2017, Цялостна висококачествена светлинна среда за хора и растения. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2017.07.001
4. C. Dong, Y. Fu, G. Liu & H. Liu, 2014 г., Растеж, фотосинтетични характеристики, антиоксидантен капацитет и добив на биомаса и качество на пшеница (Triticum aestivum L.), изложена на LED светлинни източници с различни комбинации от спектри
5. Lin K.H., Huang M.Y., Huang W.D. et al. Ефектите на червени, сини и бели диоди, излъчващи светлина върху растежа, развитието и годното за консумация качество на хидропонно отглеждана маруля (Lactuca sativa L. var. capitata) // Scientia Horticulturae. – 2013. – Т. 150. – С. 86–91.
6. Lu, N., Maruo T., Johkan M. и др. Ефекти от допълнителното осветление с диоди, излъчващи светлина (LED) върху добива на домати и качеството на растенията от домати с една греда, отглеждани при висока плътност на засаждане // Environ. контрол. Biol. – 2012. кн. 50. – С. 63–74.
7. Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Ерохин А.Н., Смолянина С.О., О.С. Яковлева, А.И. Знаменски, И.Г. Тараканов, С.Г. Радченко, С.Н. Лапач. Обосновка на оптималните режими на осветление на растенията за космическа оранжерия "Vitacycl-T". Аерокосмическа и екологична медицина. 2016. Т. 50. № 4.
8. И. О. Коновалова, Ю. А. Беркович, А. Н. Ерохин, С. О. Смолянина, О. С. Яковлева, А. И. Знаменский, И. Г. Тараканов и С. Г. Радченко, Лапач С. Н., Трофимов Ю. В., Цвирко В. И. Оптимизиране на LED осветителната система на витаминната космическа оранжерия. Аерокосмическа и екологична медицина. 2016. Т. 50. № 3.
9. Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Смолянина С.О., Помелова М.А., Ерохин А.Н., Яковлева О.С., Тараканов И.Г. Влияние на параметрите на светлинния режим върху натрупването на нитрати в надземната биомаса на китайско зеле (Brassica chinensis L.) при отглеждане с LED облъчватели. Агрохимия. 2015. № 11.

Ако имате въпроси по тази тема, задайте ги на специалисти и читатели на нашия проект.

Те са направени на базата на син кристал (InGaN) и жълт фосфор, което ви позволява да преобразувате синята радиация в бял цвят. С тази технология се получава по-голяма светлинна мощност и е икономически изгодна. Самият термин "люминофор" идва от латинското lumen - светлина и гръцкото phoros - носител. Под действието на различни видове възбуждания това вещество започва да свети. За създаване на бели светодиоди се използва жълт фосфор - това е модифициран итрий-алуминиев гранат, легиран с тривалентен церий. Така се постига спектър на луминесценция с максимална дължина на вълната 530..560 nm. За да получите светодиод със студена светлина, към фосфора се добавят галиеви добавки, а с тъмна светлина - гадолиниеви добавки. От своя страна световните производители на светодиоди за осветление използват в производството си луминофори със следните параметри:

1 Дължината на вълната на максималното излъчване на фосфора
2 Доминираща дължина на вълната на излъчване на фосфор
3 Корелирана цветова температура на LED излъчване

И в тази таблица можете да разберете коефициента на преобразуване на фосфора чрез светлинния поток:

Нека да анализираме текущата стойност от 350 mA като пример. При тази стойност светлинният поток от оригиналния кристал със синя светлина е 11,5 lm, а с луминофор на базата на същия кристал ще бъде 3 пъти повече (около 34,5 lm). На практика се оказва, че различни опцииЗа светодиодите с бяло осветление с луминофор съотношението на получения бял светлинен поток и първоначалния син може да достигне до 5, като по правило в повечето светодиоди на известни фирми то има стойност най-малко 4, което показва качеството на луминофора и степента, в която свойствата му съответстват на характеристиките на оригиналния син кристал.

Но също така, когато се използва фосфор, има загуба на оптична мощност при преминаване от синя към бяла светлина. Загубите могат да достигнат до 25% при различна плътност на тока. Това може да се дължи на загуби директно по време на повторното излъчване на фосфора и с промяна в спектралния състав на излъчването на синия кристал с промяна на тока.

Разграждане на фосфора в бели светодиоди

Разрушаването (деградацията) на луминофора се причинява от работата на светодиода с неправилен или нарушен процес на отстраняване на топлината. Такова въздействие върху луминофора може да доведе само до намаляване на яркостта на светодиода, както и до промяна в сянката на неговия блясък. Признак за силно разграждане на луминофора е ясно видим син нюанс на сиянието, тъй като неговият спектър започва да доминира над собственото излъчване на LED кристала.

Има два често срещани начина за постигане на достатъчно бяла светлина със светодиоди. Първият е комбинацията от три основни цвята чипове - червен, зелен и син - в един корпус. Чрез смесване на тези цветове се получава бял цвят, освен това чрез промяна на интензитета на основните цветове се получава всеки цветен нюанс, който се използва при производството. Вторият начин е да използвате фосфор, за да преобразувате радиацията от син или ултравиолетов светодиод в бяло. Подобен принцип се използва при флуоресцентни лампи. В момента преобладава вторият метод поради ниската цена и по-високата светлинна мощност на фосфорните светодиоди.

Фосфори

Фосфорите (терминът идва от латински lumen - светлина и гръцки phoros - носител), това са вещества, които могат да светят под въздействието на различни видове възбуждания. Според метода на възбуждане се разграничават фотолуминофори, рентгенови луминофори, радиолуминофори, катодолуминофори, електролуминофори. Някои луминофори са смесени видове възбуждане, например фото-, катодо- и електролуминофор ZnS·Cu. Според химическата структура се разграничават органични луминофори - органолуминофори и неорганични - фосфор. Фосфорите с кристална структура се наричат ​​кристални фосфори. Съотношението на излъчената енергия към погълнатата енергия се нарича квантов добив.

Светенето на луминофора се определя както от свойствата на основното вещество, така и от наличието на активатор (примес). Активаторът създава центрове на луминесценция в основното вещество (основата). Наименованието на активираните луминофори се състои от името на основата и активатора, например: ZnS·Cu,Co означава ZnS луминофор, активиран с мед и кобалт. Ако основата е смесена, първо се изброяват имената на базите, а след това активаторите, например ZnS, CdS Cu, Co.

Появата на луминесцентни свойства в неорганичните вещества е свързана с образуването на фосфорна основа в кристалната решетка по време на синтеза на структурни и примесни дефекти. Енергията, която възбужда луминофора, може да се абсорбира както от луминесцентни центрове (активатор или абсорбция на примеси), така и от луминофорната основа (фундаментална абсорбция). В първия случай абсорбцията се придружава или от прехода на електрони вътре в електронната обвивка към по-високи енергийни нива, или от пълното отделяне на електрона от активатора (образува се „дупка“). Във втория случай, когато енергията се абсорбира от основата, в основното вещество се образуват дупки и електрони. Дупките могат да мигрират през кристала и да се локализират в центровете на луминесценция. Радиацията възниква в резултат на връщането на електрони към по-ниски енергийни нива или когато електрон се комбинира с дупка.

Луминофорите, при които луминесценцията е свързана с образуването и рекомбинацията на противоположни заряди (електрони и дупки), се наричат ​​рекомбинация. Основата за тях са съединения от полупроводников тип. При тези фосфори кристалната решетка на основата е средата, в която се развива процесът на луминесценция. Това дава възможност, чрез промяна на състава на основата, да се променят широко свойствата на луминофорите. Промяната на забранената лента при използване на един и същ активатор плавно променя спектралния състав на радиацията в широк диапазон. В зависимост от приложението се налагат различни изисквания към параметрите на луминофора: вида на възбуждането, спектъра на възбуждане, спектъра на излъчване, мощността на излъчване, времевите характеристики (време на нарастване на блясъка и продължителност на блясъка). Най-голямо разнообразие от параметри може да се получи за кристално фосфори чрез промяна на активаторите и състава на основата.

Спектърът на възбуждане на различни фотолуминофори е широк, от късовълнов ултравиолет до инфрачервен. Емисионният спектър също е във видимата, инфрачервената или ултравиолетовата област. Емисионният спектър може да бъде широк или тесен и силно зависи от концентрацията на луминофора и активатора, както и от температурата. Според правилото на Stokes-Lommel максимумът на емисионния спектър се измества от максимума на абсорбционния спектър към дългите вълни. В допълнение, спектърът на излъчване обикновено има значителна ширина. Това се дължи на факта, че част от енергията, погълната от фосфора, се разсейва в неговата решетка, превръщайки се в топлина. Специално място заемат "анти-стоксовите" луминофори, които излъчват енергия в по-висока област на спектъра.

Енергийният добив на фосфорно лъчение зависи от вида на възбуждането, неговия спектър и механизма на преобразуване. Той намалява с увеличаване на концентрацията на фосфора и активатора (концентрационно охлаждане) и температурата (температурно охлаждане). Яркостта на сиянието се увеличава от началото на възбуждането за различен период от време. Продължителността на последващото сияние се определя от характера на трансформацията и продължителността на живота на възбуденото състояние. Органолуминофорите имат най-кратко време на следсветене, кристално фосфорите – най-дълго.

Значителна част от кристалните фосфори са полупроводникови материали с ширина на забранената зона от 1–10 eV, чиято луминесценция се дължи на примес на активатор или дефекти в кристалната решетка. Във флуоресцентни лампи се използват смеси от кристални фосфори, например смеси от MgWO4 и (ZnBe) 2 SiO4 · Mn] или еднокомпонентни фосфори, например калциев халофосфат, активиран със Sb и Mn. Люминофорите за осветителни цели са подбрани така, че светенето им да има спектрален състав, близък до спектъра на дневната светлина.

Органичните фосфори могат да имат висок добив и скорост. Цветът на луминофора може да бъде избран за всяка видима част от спектъра. Използват се за луминисцентен анализ, производство на луминисцентни бои, индекси, оптично избелване на тъкани и др. Органичните луминофори се произвеждат в СССР под търговската марка Luminora.

Люминофорът в процеса на работа подлежи на промяна на параметрите във времето. Този процес се нарича стареене (разграждане) на фосфора. Стареенето се дължи главно на физични и химични процеси както във фосфорния слой, така и на неговата повърхност, появата на нерадиационни центрове и поглъщането на радиация в променения фосфорен слой.

Фосфор в LED

Белите светодиоди най-често се изработват от син кристал InGaN и жълт фосфор. Жълтите луминофори, използвани от повечето производители, са модифициран итриев алуминиев гранат, легиран с тривалентен церий (YAG). Спектърът на луминесценция на този луминофор се характеризира с максимална дължина на вълната от 530..560 nm. Дълговълновата част от спектъра е по-дълга от късовълновата част. Модификацията на луминофора с добавяне на гадолиний и галий прави възможно изместването на максимума на спектъра към студената област (галий) или към топлата област (гадолиний).

Интересни са спектралните данни на луминофора, използван в Cree. Съдейки по спектъра, в допълнение към YAG, към състава на белия LED фосфор е добавен фосфор с изместен в червено максимум на излъчване.

За разлика от флуоресцентните лампи, луминофорът, използван в светодиодите, има по-дълъг експлоатационен живот, а стареенето на луминофора се определя главно от температурата. Луминофорът най-често се нанася директно върху LED чипа, който е много горещ. Други влияния върху луминофора са от много по-малко значение за експлоатационния живот. Стареенето на луминофора води не само до намаляване на яркостта на светодиода, но и до промяна в сянката на неговия блясък. При силно разграждане на фосфора ясно се вижда син оттенък на сиянието. Това се дължи на промяна в свойствата на луминофора и на факта, че спектърът започва да доминира над собственото излъчване на LED чипа. С въвеждането на технологията (дистанционен луминофор), влиянието на температурата върху скоростта на разграждане на луминофора е намалено.

Стайните растения не винаги имат достатъчно светлина у дома. Без това тяхното развитие ще бъде бавно или неправилно. За да избегнете това, можете да инсталирате светодиоди за растенията. Именно тази лампа е в състояние да даде необходимия спектър от цветове. широко използван за осветление на оранжерии, зимни градини, вътрешни градини и аквариуми. Те заместват добре слънчевата светлина, не са скъпи и имат дълъг експлоатационен живот.

Фотосинтезата на растенията е процес, който протича при достатъчно светлина. Следните фактори също допринасят за правилното: температура на околната среда, влажност, светлинен спектър, продължителност на деня и нощта, достатъчно въглерод.

Определяне на достатъчно светлина

Ако решите да инсталирате лампи за растения, тогава трябва да направите това възможно най-правилно. За да направите това, трябва да решите кои растения нямат гредата и кои ще бъдат излишни. Ако осветлението е проектирано в оранжерия, тогава е необходимо да се предвидят зони с различен спектър. След това трябва да определите броя на самите светодиоди. Професионалистите правят това със специално устройство - луксомер. Можете също така да правите изчисления сами. Но трябва да копаете малко и да проектирате правилния модел.

Ако проектът е за оранжерия, има едно универсално правило за всички видове източници на светлина. Когато височината на окачването се увеличи, осветеността намалява.

светодиоди

Спектърът на цветното излъчване е от голямо значение. Оптималното решение биха били червени и сини светодиоди за растения в съотношение две към едно. Колко вата ще има устройството не е голяма работа.

Но по-често се използва един ват. Ако има нужда да инсталирате диоди сами, тогава е по-добре да закупите готови ленти. Можете да ги фиксирате с лепило, бутони или винтове. Всичко зависи от предвидените отвори. Има много производители на такива продукти, по-добре е да изберете добре познат, а не безличен продавач, който не може да даде гаранция за своя продукт.

Дължина на светлинната вълна

Спектърът на естествената слънчева светлина съдържа както синьо, така и червено. Те позволяват на растенията да развият маса, да растат и да дават плодове. При облъчване само със син спектър с дължина на вълната 450 nm представителят на флората ще бъде маломерен. Такова растение няма да може да се похвали с голяма зелена маса. Освен това ще плододава слабо. Когато се абсорбира в червения диапазон с дължина на вълната 620 nm, той ще развие корени, ще цъфти добре и ще даде плод.

Предимства на светодиодите

Когато едно растение е осветено, то изминава целия път: от кълновете до плода. В същото време през това време ще настъпи само цъфтеж по време на работа на луминисцентното устройство. Светодиодите за растения не се нагряват, така че няма нужда от често проветряване на помещението. Освен това няма възможност за термично прегряване на представители на флората.

Такива лампи са незаменими за отглеждане на разсад. Насочеността на радиационния спектър допринася за това, че издънките стават по-силни за кратко време. Друго предимство е ниската консумация на енергия. Светодиодите са на второ място, но те са десет пъти по-икономични. Светодиодите за растенията издържат до 10 години. - от 3 до 5 години. Инсталирайки такива лампи, дълго време няма да се притеснявате за тяхната смяна. Такива лампи не съдържат вредни вещества. Въпреки това използването им в оранжерии е много за предпочитане. Пазарът днес представлява голям брой различни дизайни на такива лампи: те могат да бъдат окачени, фиксирани на стена или таван.

минуси

За да се увеличи интензивността на излъчване, светодиодите се сглобяват в голяма структура. Това е недостатък само за малки стаи. В големите оранжерии това не е от съществено значение. Недостатъкът може да се счита за висока цена в сравнение с аналозите - флуоресцентни лампи. Разликата може да бъде до осем пъти стойността. Но диодите ще се изплатят след няколко години работа. Те могат да спестят много енергия. След изтичане на гаранционния срок се наблюдава намаляване на луминесценцията. При голяма площ на оранжерията са необходими повече осветителни точки в сравнение с други видове лампи.

Радиатор за осветително тяло

Топлината трябва да се отстрани от устройството. По-добре ще се справи с радиатор, който е направен от алуминиев профил или стоманен лист. По-малко труд ще изисква използването на U-образен готов профил. Изчисляването на площта на радиатора е лесно. Тя трябва да бъде най-малко 20 cm 2 на 1 ват. След като всички материали са избрани, можете да съберете всичко в една верига. Светодиодите за растеж на растенията се редуват най-добре по цвят. Така ще се получи равномерно осветление.

PhytoLED

Такава нова разработка като фито-LED може да замени конвенционалните аналози, които светят само в един цвят. Новото устройство в един чип е събрало необходимата гама светодиоди за растенията. Необходим е за всички етапи на растеж. Най-простият фитоламп обикновено се състои от блок със светодиоди и вентилатор. Последният от своя страна може да се регулира на височина.

Лампи за дневна светлина

Флуоресцентните лампи отдавна остават на върха на популярността в домашните градини и овощни градини. Но такива лампи за растения не отговарят на цветовия спектър. Те все повече се заменят с фито-LED или флуоресцентни лампи със специално предназначение.

натрий

Такава силна наситена светлина, като тази на натриев апарат, не е подходяща за поставяне в апартамент. Използването му е целесъобразно в големи оранжерии, градини и оранжерии, в които растенията се осветяват. Недостатъкът на такива лампи е ниската им производителност. Те превръщат две трети от енергията в топлина и само малка част отива в светлинно излъчване. Освен това червеният спектър на такава лампа е по-интензивен от синия.

Изработваме устройството сами

Най-лесният начин да направите лампа за растения е да използвате лента, върху която има светодиоди. Нуждаете се от червени и сини спектри. Те ще бъдат свързани към захранването. Последните могат да бъдат закупени на същото място като лентите - в строителен магазин. Нуждаете се и от монтаж - панел с размерите на осветителната площ.

Производството трябва да започне с почистване на панела. След това можете да залепите диодната лента. За да направите това, трябва да премахнете защитно фолиои залепете лепкавата страна към панела. Ако трябва да изрежете лентата, тогава парчетата й могат да бъдат свързани с поялник.

Светодиодите за растения не се нуждаят от допълнителна вентилация. Но ако самата стая е слабо вентилирана, тогава е препоръчително да инсталирате лентата върху метален профил (например алуминий). Режимите на осветление за цветя в една стая могат да бъдат както следва:

• за тези, които растат далеч от прозореца, на сенчесто място, ще бъдат достатъчни 1000-3000 лукса;
• за растения, които се нуждаят от дифузна светлина, стойността ще бъде до 4000 лукса;
• представители на флората, които се нуждаят от директно осветление - до 6000 лукса;
• за тропическите и плодоносните - до 12 000 лукса.

Ако искате да видите стайни растения в здраво и хубава гледка, необходимо е внимателно да се задоволява нуждата им от осветление. И така, разбрахме предимствата и недостатъците на растенията, както и спектъра на техните лъчи.