LED žarulje koje štede energiju

Sadržaj članka

• Povijest LED svjetiljki
• Kako LED svjetiljka radi i radi
• Dobre i nedostatne uštede LED žarulja
• Kako odabrati LED svjetiljku za svoj dom

U ovom članku: Povijest LED-ova LED svjetiljka – uređaj; karakteristike LED svjetiljke; proizvođači i cijene; odabirom štedne žarulje za dom.

Kakvu bismo rasvjetu trebali imati u svojim domovima? U vezi s tim, postoje dva mišljenja: kućanstva – svjetlo treba biti ugodno i ne oštro; čelnici zemlje – rasvjeta kuća trebala bi trošiti što je manje moguće električne energije. Neumoljiv rast cijena nosača energije malo razumije prosječni čovjek na ulici, više ga zanima pitanje „zašto su te iste štedne žarulje toliko skupe“. Ovaj će članak detaljno razmotriti štedne LED svjetiljke koje će u skoroj budućnosti, bez obzira na želju ili nespremnost prosječnog potrošača, osvijetliti naše domove. Otkrijmo jesu li dobri kao što je opisano.?

Povijest LED svjetiljki

Sve je počelo davne 1907., kada je engleski inženjer Henry Round, isključujući rasvjetu u laboratoriju, slučajno primijetio sjaj oko kontakta diode pod naponom. Odlučio je da je sjaj uzrokovala neka greška u proračunima i na to nije obraćao posebnu pozornost, iako je tu činjenicu zabilježio u izvješću..

Oleg Vladimirovič Losev

16 godina nakon ovog događaja, sovjetski fizičar Oleg Vladimirovič Losev počeo je proučavati neobičan sjaj koji se javlja na mjestu lemljenja kontakata silicijevog karbida (karborunduma). Losev nikada nije otkrio prirodu sjaja, primjećujući da nema zagrijavanja na visoke temperature – razlog za sjaj bio je skriven u nekakvom elektroničkom procesu, nepoznatim nauci tih godina. Rezultati Losevovog istraživanja sjaja diode prevedeni su na nekoliko jezika i objavljeni u brojnim znanstvenim časopisima, ali nisu izazvali veliko zanimanje. Početkom 20. stoljeća poznate svjetiljke sa žarnom niti su se smatrale sasvim dovoljnim i neophodnim – nije bilo potrebe izmišljati nešto novo.

Suzdržani interes za sjaj dioda pojavio se u drugoj polovici prošlog stoljeća, kada je američki inženjer Rubin Brownstein objavio svoje otkriće – diode napravljene od galijevog arsenida (GaAs) emitiraju infracrvene zrake kada se napajaju. Prema inženjeru, upravo je isto zračenje primijećeno u diodama izrađenim od indijum-fosfida (InP), galijevim antimonidom (GaSb) i sastoje se od legure silicija-germanija..

Prvu infracrvenu diodu patentirali su 1961. američki istraživači Gary Pitman i Robert Byard. Ali bilo je nemoguće upotrijebiti takve diode za osvjetljavanje prostorija, jer infracrvene zrake su izvan spektra vidljivog ljudskom oku.

Američki znanstvenik i izumitelj Nick Holonyak

Kreator punopravne LED bio je Nick Holonyak, mlađi, koji je 1962. stvorio punopravnu LED svjetlost koja emitira vidljivu crvenu svjetlost. Holonyak se smatra “ocem” LED svjetiljki. 10 godina kasnije, njegov student George Craford stvorio je prvi LED koji je emitirao žuto svjetlo, a također je desetostruko povećao svjetlinu crvene i narančastocrvene LED..

Međutim, novi izvori svjetla nisu bili posebno komercijalni potražnja – naravno, jer su troškovi jednog LED-a u to vrijeme iznosili 200 dolara. Prvu komercijalno uspješnu proizvodnju LED-ova 1968. godine osnovala je američka tvrtka “Monsanto”, specijalizirana za kemijske proizvode, a to su bile LED diode od legura galijevog arsenida i indijum-fosfida. Monsanto je LED učinio popularnim i široko rasprostranjenim u elektronskim kalkulatorima i digitalnim satovima – od 1968. do 1970. monopol LED-a prodavao je dvostruko više proizvoda nego svaki prethodni mjesec. Uvođenje LED-ova u elektroniku nastalo je zbog tvrtke Hewlett-Packard koja je prva shvatila vrijednost LED dioda za električne uređaje i aktivno ih kupila od Monsanta..

1970. godine okončan je monopol Monsantoa na tržištu LED-a – korištenjem poluvodičkih čipova dr. Jean Ernie, američka tvrtka Fairchild Semiconductor pokrenula je proizvodnju jeftinih LED-ova u vrijednosti od pet centi svaki.

Desetljećima se LED diode aktivno koriste u potrošačkoj i industrijskoj elektronici, ali ne i za unutarnju rasvjetu. Ideja o stvaranju punih LED svjetiljki koje mogu osvijetliti naše domove bolje od bilo koje „Ilyich svjetiljke“ potekla je od Shujija Nakamura, koji je radio za japansku tvrtku „Nichia Corporation“ – pod njegovim vodstvom inženjeri tvrtke stvorili su prvi plavi LED s visokom svjetlošću 1993..

Prvi LED koji emitira svijetlo bijelu svjetlost stvoren je ne tako davno – 1997. godine američki inženjer Fred Schubert postao je njegovim tvorcem..

Danas već postoje energetske LED žarulje koje se štede, ali se i dalje poboljšavaju, jer su se prve LED diode, čiji je intenzitet svjetlosti postao jednak i koji je nakon toga premašio svjetlinu žarulja sa žarnom niti, pojavile tek početkom 21. stoljeća..

Kako LED svjetiljka radi i radi

Uređaj bilo koje suvremene LED svjetiljke je kako slijedi:

• baza. Standardni element bilo koje svjetiljke, dizajniran za uvrtanje u držač svjetiljke;
• balastni pokretač (pokretač) zatvoren u plastičnom kućištu s ventilacijskim otvorima. Pretvara izmjeničnu struju u istosmjernu struju, sadrži snažnije kondenzatore nego u krugu balastne žarulje sa fluorescentnom svjetiljkom. Razlog je sljedeći – toplina koju diode generiraju u LED svjetiljkama nije usmjerena prema van, već unutar njenog tijela, stoga su potrebne ventilacijske rupe u tijelu balastne građe. Životni vijek svake LED žarulje povezan je s brojem ventilacijskih otvora u kućištu i pouzdanošću kondenzatora, kao i sa zener diodama koje izjednačavaju napon u slučaju pada napona;
• aluminijski radijator. Njegova izbočena rebra nalaze se duž i u spiralu, što poboljšava rasipanje topline;
• ploča na kojoj su ugrađene LED diode. Izrađeni od aluminija, sa strane okrenute prema radijatoru, nanosi se termalna pasta koja uklanja toplinu – 90% toplinskog zračenja LED dioda pada na aluminijsku ploču u koju su ugrađeni;
• LED-ovi, u broju od 5, daju ukupnu snagu svjetiljke. Svjetlosni tok koji generiraju ovisi o kvaliteti LED dioda;
• difuzor svjetla ugrađen na aluminijski unutarnji prsten. Napravljen od mat plastike, koristi se za jednoliko raspršivanje snopa svjetlosti od LED-ova. Praktično se ne zagrijava.

Glavni elementi LED svjetiljke su LED – poluvodički uređaji koji pretvaraju električnu struju u svjetlosno zračenje. Bilo koja LED sastoji se od neprovodne podloge na koju je položen poluvodički kristal – oba ova elementa su zatvorena u paketu s kontaktnim vodovima s jedne strane i plastičnom lećom s druge strane. Slobodni prostor između leće i kristala ispunjen je bezbojnim silikonom, LED struktura je fiksirana na aluminijskoj podlozi, koja uklanja toplinu i čini LED krutom.

Zašto LED svijetli? Tajna sjaja leži u rekombinaciji elektrona između dva poluvodička kontakta s različitom vodljivošću. Poluprovodnički kristal na mjestima izlaznog dodira dopiran je akceptorskom nečistoćom s nedovoljnim brojem elektrona s jedne strane i donatorom, gdje elektrona ima u izobilju, s druge strane. Kada se primijeni snaga, elektroni se ponovo kombiniraju i rezultirajuća višak energije se pretvara u vidljivu svjetlost. Na prvi pogled čini se da što je veća struja, intenzivnije će svijetliti LED. Tako je, intenzitet svjetlosne energije bit će veći, ali istodobno će se zbog otpora u poluvodiču zagrijavanje diode naglo povećati, što će uzrokovati topljenje kontakata ili izgaranje poluvodiča..

Dobre i nedostatne uštede LED žarulja

LED svjetiljke koje postoje danas imaju i prednosti i nedostatke – njihov razvoj u punopravni izvor svjetlosti u našim domovima još nije dovršen..

Pozitivne karakteristike:

• najmanja, u usporedbi s bilo kojom drugom vrstom svjetiljki u kućanstvu, potrošnja električne energije – 8-10 puta manja od one svjetiljki sa žarnom niti.
• velika svjetlosna učinkovitost, oko 120 lumena po vatu potrošnje energije. Za usporedbu, svjetlosna učinkovitost “Ilyich svjetiljki” je od 10 do 24 lumena po vati, za fluorescentne žarulje – od 60 do 100 lumena po vati;
• najveći, u usporedbi s bilo kojim drugim rasvjetnim lampama, radni vijek od oko 50 000 sati, pod uvjetom kvalitetne izrade same LED žarulje i korištenja visokokvalitetnih materijala u njenoj proizvodnji;
• dobivanje različitih karakteristika spektra bez korištenja svjetlosnih filtera, tj. analogno s žaruljama sa žarnom niti;
• trajnost i sigurnost za korisnike. LED lampica se neće slomiti ili se oštetiti ako slučajno padne, tj. komadići stakla, tipični za sličnu situaciju s bilo kojom drugom rasvjetnom lampom, neće biti. Njegovi elementi ne sadrže opasne komponente kemijskog podrijetla, na primjer u fluorescentnim svjetiljkama;
• ne ovisi o broju uključivanja i isključivanja, u slučaju ostalih svjetiljki, broj uključenih / isključenih ozbiljno utječe na vijek trajanja;
• sigurno u radu – nije potreban visoki napon, najviša temperatura LED-a i priključnih spojnica neće prelaziti 60 ° C.

Negativne karakteristike:

• visoka cijena. Trošak LED svjetiljki danas premašuje cijenu fluorescentnih svjetiljki slične snage za 8-10 puta. Smanjenje maloprodajnih cijena bez gubitka kvalitete glavni je izazov za proizvođače LED svjetiljki;
• potreba za hladnjakom. Dimenzije LED dioda su premale i nedovoljne za samostalno rasipanje topline koju generiraju tijekom rada – što je moćnija LED žarulja, veća joj je veličina i površina radijatora. Prema tome, impresivna veličina aluminijskog radijatora utječe na cijenu svjetiljke, osim toga, biti će teško ili nemoguće instalirati snažnu LED svjetiljku u obične svjetiljke – neće se uklopiti u njih;
• u nedostatku kondenzatora koji izjednačava svjetlosni tok LED-ova, vidljiva je mreška svjetlosti;
• pri konstruiranju svjetiljke koja se temelji na jeftinim LED diodama njegova svjetlosna snaga opada na maksimalno 100 lm / W i postaje jednaka fluorescentnim žaruljama, tj. izgubljena je važna prednost LED svjetiljke;
• spektar svjetlosti koji stvaraju LED je jednobojan i značajno se razlikuje od prirodne sunčeve svjetlosti. Za omekšavanje jednobojnog svjetlosnog zračenja potrebni su posebni fosfori;
• generirani svjetlosni tok usko je usmjeren i zahtijeva postavljanje nekoliko višesmjernih svjetiljki ili difuzora svjetla, međutim, njihova upotreba značajno smanjuje intenzitet osvjetljenja.

Kako odabrati LED svjetiljku za svoj dom

U trgovinama hardvera u Rusiji, LED žarulje koje štede energiju nisu toliko rasprostranjene kao fluorescentne – one su skuplje, dakle, manje su potražnje. Najveći proizvođači LED svjetiljki: američki General Electric, njemački Osram, Bioledex i BLV licht, nizozemski Philips, indijska Silvanija, ruski Optogan – cijena njihovih proizvoda varira od 600 do 3000 rubalja … za jednu svjetiljku.

Pored poznatih marki, u trgovinama se često nalaze jeftine LED svjetiljke kineskih i malih domaćih proizvođača – po mom mišljenju ne biste trebali kupovati njihove proizvode, jer niska cijena je najvjerojatnije zbog uštede na komponentama, što znači da takve svjetiljke neće dugo trajati.

A sada o kriterijima za odabir LED svjetiljki:

• snaga lampe. 100 W žarulja sa žarnom niti odgovara LED od 12 do 15 W, a svjetlosni tok LED svjetla od 15 W bit će malo intenzivniji od onog od 100 W “Ilyich svjetiljke”;
• temperatura svjetla. Temperatura svjetla u Kelvinu primjenjivat će se na ambalaži ili tijelu svjetiljke, sunčevo svjetlo na koje smo navikli ima temperaturu od 2 700 – 3 000 K. Temperatura svjetlosti svjetiljki u Kelvinu duguje svom podrijetlu boji metalne šipke zagrijane u pećnici – do 3000 K ona je žuto-bijela , postaje sve bijelija s porastom temperature. Svjetiljke koje emitiraju svjetlost na temperaturi višoj od 3000 K su svjetlije, ali je njihovo svjetlo teško podnijeti i prikladno je samo u uredskim prostorijama;
• kut osvjetljenja. Ako su sve LED žarulje u žarulji smještene u istoj ravnini, tada će priroda osvjetljenja biti žarišna, usko usmjerena – svaki LED emitira usmjereni svjetlosni tok. Za difuziju svjetla i učinkovito osvjetljenje prostorije bit će prikladno ako su LED diode postavljene na nekoliko ravnina, a sama svjetiljka opremljena je difuzijskim lećama, koje su iznutra obložene fosforom;
• omjer prikazivanja boja. Njegova vrijednost treba biti navedena na ambalaži lampe, za LED diode koeficijent je obično od 70 do 95 – što je veća vrijednost navedena na pakiranju, to će bolje svijetliti LED lampica i obrnuto. Ako je na pakiranju naveden indeks obojenosti u boji 95, a cijena same žarulje niska – ovo je pokušaj obmanjivanja kupca, jeftine svjetiljke ne mogu imati tako visoko iscrtavanje u boji;
• uklanjanje topline. Potrebna je prisutnost aluminijskog radijatora i ako se umjesto aluminija koristi plastika, odbijte kupiti ovu svjetiljku, ona neće dugo trajati;
• radni sati. Proizvođači obično navode 30.000 radnih sati, što je zapravo prosjek. Sama lampica nakon tog razdoblja nastavit će raditi, ali njegova svjetlina će se smanjiti za oko 30% – zagrijavanje LED-a s vremenom smanjuje intenzitet svjetlosnog toka.

Ne sumnjam da će se u sljedećih 5-10 godina poboljšati LED svjetiljke – povećaće se broj lumena po vatu, a trošak će se značajno smanjiti. Oni će postati manje popularni, kao što su nekada bile žarulje sa žarnom niti, samo isplativije i za običnog potrošača i za državu. Ali trebat će vremena …

Povezani unosi:

1. Fluorescentne žarulje koje štede energiju – mitovi i stvarnost uštede Sadržaj članka Mit # 1. Energetski učinkovite fluorescentne žarulje štede naš novac Mit broj 2. Fluorescentne žarulje traju jako dugo Mit broj 3. Sve ove svjetiljke sadrže pare žive Mit broj...
2. Tehnologije koje štede energiju za dom – vrata za dizanje i klizanje Sadržaj članka Primjene dizala i kliznih vrata Podizna i klizna vrata za vikendicu i seosku kuću Podizna i klizna vrata u hotelima i hotelima Glavne karakteristike sustava Tehnički podaci Značajke mehanizma...
3. Idejni projekt eko-kuće pomoću tehnologija koje štede energiju Fotografije: Astrologija& Bart Musschoot Čitaj više  Septička jama od betonskog prstena: vrste, prednosti i nedostaci...
4. Svjetla koja štede energiju su se slomila – što učiniti Detaljno smo opisali sve značajke štednih žarulja, spomenuvši kao nedostatak sadržaj žive u staklenoj žarulji, iako u niskim koncentracijama. Kao što se sjećamo, živa spada u prvu klasu opasnih tvari, a...

Čitaj više  Ispravan spoj električnih žica: prešanje ili lemljenje