Основные светотехнические (и не только) термины и понятия

Светодиод (СД, англ. LED - Light-emitting diode) - полупроводниковый прибор (диод), излучающий свет при протекании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра, его цвет свечения определяется длиной волны излучения, которая зависят от химического состава вещества полупроводника. Как и в обычном полупроводниковом диоде, в светодиоде имеется p-n переход. При протекании электрического тока в прямом направлении, носители заряда - электроны и дырки - рекомбинируют с излучением фотонов.

Современные светодиоды можно условно разделить на несколько основных групп: индикаторные, сверхъяркие и мощные.

Индикаторные светодиоды обычно собираются на полупроводниковых кристаллах малых размеров (примерно 200 мкм х 200 мкм) и имеют относительно небольшую силу света (до 100 мкд). Рабочий диапазон тока до 20 мА. Эти светодиоды обычно выпускаются в стандартном корпусе с выводами (диаметр основания 3мм или 5 мм). Применяются обычно в оптических индикаторах.

Сверхъяркие светодиоды обычно собираются на полупроводниковых кристаллах малого и среднего размера (от 200 мкм х 200 мкм до 500 мкм х 500 мкм) и имеют высокие световые характеристики (сила света до 10 кд, средний световой поток в белом цвете порядка 20-30 лм и более). Рабочий диапазон токов от примерно 20 мА до 150-200 мА. Могут быть выполнены в стандартном корпусе с выводами (диаметр основания 3 мм, 5 мм или 10 мм) или в корпусе для поверхностного монтажа (smd-светодиоды). Имеют широкий спектр применений - световая реклама, дорожные светофоры и указатели, автомобильная светотехника, экраны, мобильные телефоны и т.д.

Мощные светодиоды обычно собираются на больших кристаллах (700 мкм х 700 мкм и более) и имеют высокие значения светового потока (более 50 лм в белом цвете). Потребляемая мощность в номинальном режиме (ток 350 мА) составляет примерно 1 Вт (немного превышает). Допускается применение при токах 500 мА (потребляемая мощность 2 Вт) и 700 мА (потребляемая мощность 3 Вт). Выпускаются в корпусе для поверхностного монтажа (smd-корпусе). Основное применение - освещение.

Светодиодный кластер - представляет собой печатную плату на алюминиевом или текстолитовом основании с посадочным местом для одного или нескольких светодиодов. Печатная плата служит для и электрического подключения светодиодов в изделии, а также является первичным теплоотводом. Подключение кластера к источнику питания (драйверу) может осуществляться пайкой к контактным площадкам или при помощи разъема, смонтированного на печатной плате. Возможно размещение электронных компонент драйвера непосредственно на плате кластера. Светодиодные кластеры предназначены для моделирования и сборки устройств на основе светодиодов.

Драйвер - представляет собой источник постоянного стабилизированного тока, предназначены для электропитания светодиодов и светодиодных кластеров от сети переменного тока или от постоянного напряжения. Драйверы позволяют использовать светодиоды в различных количествах: как единичные светодиоды, так и цепочки из нескольких последовательно соединенных светодиодов, могут быть выполнены в пластиковых корпусах с отверстиями для крепления, а также в виде печатной платы с компонентами (без корпуса). Различные драйверы, обладая соответствующим классом защиты и временем работы, могут применяться как во внутреннем, так и в наружном освещении.

Линза (оптика) - оптическое устройство, позволяющее фокусировать или рассеивать свет от источника излучения. Для светодиодов линза (первичная оптика - является составной частью корпуса, и вторичная оптика - отдельный компонент, монтирующийся на светодиод или светодиодный кластер) позволяет получить различные виды распределения интенсивности - кривой силы света (КСС).

Источник света (или источник оптического излучения) - устройство, предназначенное для превращения какого-либо вида энергии в оптическое излучение (электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от 1 до 106 нм).

Световой прибор - устройство, состоящее из источника света и осветительной арматуры (отражатель, вторичная оптика, устройство питания и управления), и предназначенное для освещения или световой сигнализации. Осветительная арматура перераспределяет свет источника в пространстве или преобразует его свойства (например, изменяет спектральный состав).

Светодиодный световой прибор - световой прибор, в котором в качестве источника света используются светодиоды или светодиодные кластеры.

Светильник - световой прибор, перераспределяющий свет источника внутри больших телесных углов (до 4p). Светильники предназначены , как правило, для освещения относительно близко расположенных объектов или сигнализации на небольших расстояниях.

Прожектор - световой прибор, перераспределяющий свет внутри малых телесных углов. Прожекторы служат для освещения удаленных объектов, находящихся на расстояниях, в десятки, сотни и даже тысячи раз превышающих размер прожектора, или для передачи световых сигналов на большие дистанции.

Полупроводниковая светотехника - см. полупроводниковое освещение.

Полупроводниковое освещение - освещение, в котором в качестве осветительных устройств используются светодиодные световые приборы.


Оптическое излучение


Излучение (или оптическое излучение) - одна из форм существования материи в виде электромагнитного поля. Характерной особенностью излучения является корпускулярно-волновой дуализм. По физической природе различают два вида оптического излучения: тепловое излучение и люминесценцию.

Тепловое излучение - оптическое излучение, возникающее при нагревании тел. У твердых тел оно имеет непрерывный спектр.

Люминесценция - спонтанное излучение, происходящее под действием какого-либо возбуждения, отличного от нагревания. По способу возбуждения различают электролюминесценцию, фотоолюминесценцию, катодолюминесценцию, рентгенолюминесценцию, радиолюминесценцию и хемилюминесценцию.

Электролюминесценция - излучение, возникающее при протекании через вещество электрического тока. Явление электролюминесценции лежит в основе излучения светодиода.

Фотолюминесценция - излучение, возникающее в результате поглощения веществом оптического излучения.

Люминофор - вещество, способное излучать свет под действием различных возбуждений.

Фотон - элементарная частица излучения, энергия которой (квант) равна hn, где h = 6,62`10-34 Дж`с - постоянная Планка, n - частота, Гц.

Монохроматическое излучение - совокупность выделяемых источником излучения фотонов, обладающих практически одинаковой длиной волны.

Сложное излучение - совокупность монохроматических излучений.

Видимое излучение (свет) - сложное излучение, длины волн монохроматических составляющих которого лежат в пределах 380 нм ... 780 нм. Попадая на сетчатую оболочку глаза, такое излучение может вызвать зрительное ощущение, т.е. превращение энергии внешнего раздражителя в факт осознания.

Ультрафиолетовое излучение - сложное излучение, длины волн монохроматических составляющих которого лежат в пределах 1 нм ... 380 нм.

Инфракрасное излучение - сложное излучение, имеющее длины волн монохроматических составляющих в диапазоне 780 нм ... 1000000 нм.

Спектр излучения - совокупность монохроматических излучений, входящих в состав сложного излучения. Спектр может описываться графической, аналитической или табличной зависимостью. Источники излучения могут иметь сплошной, полосатый, линейчатый спектр или спектр, имеющий сплошную и линейчатую составляющие.

Сплошной спектр - спектр, у которого монохроматические составляющие которого заполняют интервал длин волн излучения без разрывов.

Полосатый спектр - спектр, монохроматические составляющие которого образуют дискретные группы (полосы) состоящие из множества тесно расположенных монохроматических излучений.

Линейчатый спектр - спектр, состоящий из отдельных монохроматических излучений, не примыкающих друг к другу.

Поток излучения - мощность излучения, т.е. энергия излучения (сложного и монохроматического), испускаемого за единицу времени. Единица измерения мощности излучения - Ватт [Вт]. Мощность излучения 1 Вт можно получить с помощью источника с энергией 1 Дж за 1 с (1Вт = 1 Дж/1 с).

Телесный угол W - часть пространства, ограниченная незамкнутой поверхностью. В основном используются телесные углы, ограниченные разными коническими поверхностями. Мерой телесного угла с вершиной в центре сферы является отношение площади сферической поверхности, на которую он опирается, к квадрату радиуса сферы. Единица телесного угла - стерадиан [ср] - центральный телесный угол, вырезающий участок сферы, площадь которого равна квадрату ее радиуса.


Приемники излучения


Приемник излучения - прибор, в котором под действием поглощенного излучения изменяется один из его параметров, поддающихся измерению.

Чувствительность приемника - величина, характеризующая реакцию приемника на попадающий на его поверхность поток излучения.

Спектральная чувствительность приемника - величина, характеризующая реакцию приемника на попадающий на его поверхность монохроматический поток излучения.

Относительная спектральная чувствительность приемника - число, характеризующее отношение спектральной чувствительности приемника излучения к максимальной спектральной чувствительности этого же приемника.

Основные светотехнические величины

Световой поток - мощность световой энергии, воспринимаемая глазом. Единица измерения - люмен [лм].

Сила света - пространственная плотность светового потока. Единица измерения - кандела [кд].

Кривая силы света (КСС) - характеризует распределение силы света светового прибора в пространстве. Представляется в виде графика в поляной или прямоугольной декартовой системе координат. В каталогах на светильники значения силы света приводятся в пересчете для условной лампы со световым потоком 1000 лм. Для получения реальных значений силы света осветительного прибора в данном направлении необходимо значение силы света, определенное по кривой, умножить на световой поток используемого источника света в килолюменах.

Освещенность - плотность светового потока по освещаемой поверхности. Единица измерения - люкс [лк]. Освещенность в 1 лк имеет поверхность, на 1 м2 которой падает и равномерно по ней распределяется световой поток в 1 лм (1 лк = 1 л /1 м2).

Яркость - сила света, излучаемая с единицы площади. Единица измерения - сила света в 1 кд с площади 1 м2 в перпендикулярном направлении [кд/м2].

Яркость в направлении a равна отношению силы света в этом направлении к проекции поверхности.