Светодиодная лампочка – это чудо-изобретение. Ведь до ее появления при превращении электричества в свет получалось промежуточное физическое явление. Электрический ток течет по проводам, побочный эффект этого – выработка тепла: проводник нагревается, и на это уходит часть энергии тока.
Природа светодиодного свечения
Не сразу люди догадались это тепло использовать для обогрева помещений и для освещения. В последнем случае необходимо так сильно разогреть проволоку, чтобы она сама начала светиться. И не красным цветом раскаленной в печи стали, а ярко до ослепительности. Получается, свет в данном случае лишь второй продукт после тепла. Ток вырабатывает тепло, а тепло разогревает металл, заставляя его светиться.
Такая двухшаговая схема использования электроэнергии – явление обычное. Что при использовании электричества, что при его выработке. Потому что механическая энергия воды, например, не сразу дает ток, а сначала вращает турбину, прикрепленную к ротору генератора, ротор со статором вместе вырабатывают переменное магнитное поле, а уж поле формирует электрический ток в проводниках. Аналогично и с тепловой генерацией.
Полупроводники дали возможность сразу, без посредников превращать одни виды энергии в другие. Соответственно, при этом сразу увеличился КПД, что способствовало эффективности и экономичности. В солнечных батареях солнечная энергия прямо переходит в электрическую. А электрическая так же просто излучается в виде света. При этом механика процесса несложна – простая пластинка полупроводника с определенными свойствами. Вот это и есть та самая революция XXI века, которую уже давно предрекали, и возможности которой еще не полностью изучены.
Нас интересует полупроводник – излучатель света, выполненный в виде диода, светодиод.
Интересны его свойства. У него много плюсов. Но и минусы уже нашлись. А может, его минусы – это просто не совсем понятые и нереализованные плюсы?
Свет полупроводник излучает безынерционно. Приложить можно постоянное напряжение, а можно – переменное. Причем в широком диапазоне напряжений. И он начнет светиться, причем так, как к нему приложили напряжение. Постоянное – будет свет постоянный, переменное – начнет мигать. Это считается недостатком светодиодных ламп. Но это не их недостаток, а недостаток напряжения, которое на него подают. Подавайте сглаженное, стабилизированное, или вообще постоянное, они и будут светить непрерывно и мягко.
Абсолютно такая же картина с углом рассеяния света. Светодиод выпускается в виде маленьких прямоугольных пластинок, и светит у него одна из граней. Ну и свет от нее будет, соответственно, как от плоской светящейся пластинки, или светящегося окошка. То есть рассеяние у него обычное для некогерентного света.
Большая часть света идет перпендикулярно, а вокруг оси направленности (перпендикуляра к поверхности) его поток убывает обратно пропорционально тангенсу угла отклонения. В общем, диаграмма направленности элементарного светодиода примерно такая же, как и диаграмма плоского светильника из тех же светодиодов. Получается, он светит вперед конусом с размытой границей. Примерный угол конуса света – около 120°.
Сейчас выпускают светодиодные лампы по форме точь-в-точь как лампы накаливания: с резьбой Эдисона, стеклянным баллоном и даже имитацией спирали внутри баллона. Причем спираль выполнена из проволочки, покрытой полупроводником, и эта проволочка излучает свет.
И какой у нее угол рассеяния? Проволочка – это цилиндр, значит, направление рассеяния по двум координатам будет 360 градусов, но проволочку изогнули и втиснули, и стала она светить точно так же, как спираль в лампе накаливания. Такая модель явно шаг назад относительно прогресса, поэтому, думается, она вряд ли проживет достаточно долго. Ровно до тех времен, когда «лампочка Ильича» уже не будет вызывать ни у кого ностальгию.
Диаграммы направленности различных ламп
Вот диаграммы направленности разных выпускаемых сейчас светодиодных ламп:
- матовое полушарие с цоколем E27. Светит так же, как плоская лампа;
- E27, но диаграмма значительно шире. Примерно как у обычных таких же по форме лампочек накаливания;
- то же, но E14 – «толстенькая» свеча;
- E14 – матовая свеча;
- «кукуруза» Е27 и Е14;
- GU10;
- MR16;
- E14 – свеча с тремя лепестками;
- E14 и E27 с конусной линзой.
E14 и E27 с конусной линзой
По диаграммам направленности можно видеть, как поведет себя лампа в разных видах подключений. Там, где сверху на диаграмме завал, понятно, что если лампу поставить в люстру баллоном вверх, потолок останется неосвещенным. Некоторые из таких ламп хороши в люстрах, некоторые – в настольных светильниках.
Человеческая фантазия неисчерпаема. Впереди еще множество экспериментов с диодными шнурами, лентами, матрицами, подсветками разной степени скрытности источника. Пока какой-то элемент не будет окончательно унифицирован в качестве общего для всех систем, легко подключаемого модуля. Вот тогда и можно будет «строить свет» таким, каким хочется.
