Фрагмент урока по предмету: Специальная технология
Тема программы №7: «Техническое обслуживание и ремонт
осветительных электроустановок.»
Тема урока №12:
«Светодиодное освещение»
Разработала: преподаватель Шаркова Н.А.

Применение полупроводниковых приборов.

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.

Из истории
изобретения
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.

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 (-60⁰ С)
Отсутствие стробоскопического эффекта (мерцаний)
Не требует обслуживания на протяжении всего срока службы
Экологическая безопасность и легкая утилизация

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
Светодиод OSRAM Oslon
8 000 часов
5 000 часов
1 000 часов
Лампа ДНаТ
Компактная люминесцентная
Лампа накаливания

Сравнение по потреблению
10 Вт
30 Вт
100 Вт
Светодиодный ЖКХ светильник
Компактная люминесцентная лампа
Лампа накаливания

Индекс цветопередачи
80-90 Ra
Светодиод
Компактная люминесцентная лампа
25 Ra
Лампа ДНаТ
60-90 Ra
Солнечный свет
100 Ra

Индекс цветопередачи

Цветовая температура
Пример восприятия изображения при различном свете
При освещении лампой
накаливания
Светодиодная лампа Металло-галогенная
лампа

Домашнее задание
Рассчитать экономический эффект от замены ламп
накаливания на светодиодные лампочки у себя дома.

Выводы:
Нет ультра-
Влияние на здоровье
Светодиодные
светильники
Экономичность
Экологичность
Удобство
Энерго-
потребление
в 3-10 раз ниже
Срок
службы
(25 лет)
Любая
цветовая
температура
Отсутствие
затрат на
обслуживание
Отсутствие
ртути
Простая
утилизация
фиолета
Нет
мерцаний
Хороший спек-
тральный
состав света
Меньше
отходов
Мгновенное
вкключение
Работа
с любыми
датчиками

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

Светодиоды широко применяются в декоративном освещении.