Sadržaj članka
- Manji troškovi električne energije – više svjetla
- Koliko dugo će trajati LED žarulja
- Vrste LED svjetiljki
- Izbor LED žarulje
U ovom ćemo članku detaljno govoriti o LED rasvjeti, jer će se u narednim godinama ove svjetiljke ugrađivati u većinu svjetiljki unutar i u blizini naših domova. Otkrićete koje vrste LED svjetiljki postoje, o kojim faktorima ovisi vijek trajanja LED svjetiljke, kako napraviti pravi izbor.
U usporedbi s uobičajenim svjetiljkama u domaćinstvu – sa žarnom niti i fluorescentnim – većina nas vrlo malo zna o LED električnoj opremi. Ne, obične LED diode prisutne su u svakodnevnom životu već duže vrijeme, informirajući nas o uključivanju kućanskih aparata ili pjenušavim šarenim lampicama na novogodišnjem drvcu, ali kako mogu osvijetliti sobu ili ulicu – LED-ovi su toliko mali? Predlažem da se pomno ispita sa svih strana LED rasvjeta, jer će se u narednim godinama ove svjetiljke ugrađivati u većinu svjetiljki unutar i u blizini naših domova.
Manji troškovi električne energije – više svjetla
Bilo koje električne svjetiljke pretvaraju isporučenu električnu energiju u svjetlosno zračenje vidljivo ljudskom oku i mjereno u lumenima. Što je veća djelotvornost svjetla, učinkovitije su ove svjetiljke..
Usporedimo LED svjetiljke i “Ilyich svjetiljke”. Dva desetljeća ranije, kako bi poboljšali osvjetljenje, kućanstva su zamijenila, na primjer, žarulju sa žarnom snagom od 100 W, snažnijom svjetiljkom od 150 do 200 W, ili ugradili svjetiljke s nekoliko patrona, u svakom slučaju povećavajući potrošnju električne energije. Omjer potrošene električne energije i svjetlosne učinkovitosti žarulja sa žarnom niti je – 1 vat, oko 12 lumena. Svjetlosnu učinkovitost takvih svjetiljki moguće je povećati samo povećanjem temperature grijanja volframove niti, ali to će ozbiljno smanjiti njihov ionako kratak radni vijek – obična svjetiljka od 100 W ne može svijetliti više od 1000 sati, jer grijanje uništava žarulje sa žarnom niti. Jedini način da se produži vijek trajanja je smanjiti ionako nisku učinkovitost, koja ne prelazi 15%. Na primjer, smanjenjem vrijednosti učinkovitosti na 4% smanjenjem napona koji potroši žarulja, možete tisuću puta povećati njezin radni vijek – ali takva će žarulja zasvijetliti potpuno prigušeno.
Moderne LED žarulje za svaki potrošeni vat električne energije proizvode najmanje 100 lumena, intenzitet svjetlosnog toka koji stvaraju veći je od intenziteta žarulja sa žarnom niti za oko 10 puta. Na primjer, LED reflektori su učinkovitiji i manje energetski intenzivni od onih sa žarnom niti. Svjetlosna učinkovitost LED svjetiljke ovisi o vrsti i temperaturi LED grijanja, karakteristikama napajanja, a također i o dizajnu – optičkim i svjetlosno raspršujućim elementima koji se nalaze na dnu svjetiljke.
Da biste postigli maksimalnu svjetlosnu učinkovitost, opremanje svjetiljke sa samo visokokvalitetnim LED-ima nije dovoljno. Proizvođač mora izgraditi najučinkovitiji toplinski režim unutar njega – ako se temperatura LED dioda u aktivnom području (zona rekombinacije elektrona na površini kristala) poveća za 10 ° C, tada će se svjetlosni tok takve svjetiljke smanjiti za 2,5%. Drugim riječima, LED svjetiljka koja stvara svjetlosni tok od 100 lumena, zagrijavanjem u zoni rekombinacije elektrona od oko 25 ° C, nakon ugradnje u zatvorenu svjetiljku može se zagrijati u aktivnoj zoni do 100 ° C – intenzitet njenog zračenja u ovom slučaju smanjit će se na 80 lumena.
Usmjerenost svjetlosnog zračenja. Žarulje sa žarnom niti i fluorescentne žarulje, ugrađene u svjetiljke, stvaraju jednoličan svjetlosni tok u svim smjerovima – takvo se osvjetljenje može usmjeriti u jednom smjeru samo uz pomoć lampe ili reflektora. Emisija svjetlosti LED-a uvijek je usmjerena samo u jednom smjeru, stoga su LED svjetiljke opremljene optičkim elementom (sekundarnom optikom) koji mijenja linearni smjer svjetlosnog toka iz svake LED-e u potreban kut, što omogućava dobivanje izvjesnog raspršenja svjetlosti.
Linearnost svjetlosnog toka koju proizvodi LED svjetiljka je i prednost i nedostatak svjetiljki ove vrste – s jedne strane, lumeni se ne troše i samo osvjetljavaju potrebna područja, što omogućava ugradnju svjetiljki niže snage u svjetiljke. S druge strane, na konstrukciju rasvjete s LED svjetiljkama potrebno je shvatiti posebno odgovorno, jer će pogrešan postavljanje rasvjetnih uređaja dovesti do stvaranja previše osvijetljenih i previše tamnih prostora u sobi..
Koliko dugo će trajati LED žarulja
Različiti proizvođači govore o radnom vijeku od 30.000-100.000 sati, to jest, u prvom slučaju lampica će trajati više od 8 godina, u drugom – više od 27 godina, pod uvjetom da se svjetiljka koristi svakodnevno 10 sati. Kao što je gore spomenuto, vijek trajanja LED svjetiljki ovisi o sličnim karakteristikama LED-a – pogledajmo ih bliže..
Prvi kriterij koji utječe na vijek trajanja LED-a je kvaliteta LED kristala i ujednačenost njegove strukture. Tijekom rada, kristal se razgrađuje iz dva razloga – kao rezultat višestrukih kršenja kristalne rešetke i zbog migracije metalnih atoma koji tvore elektrode.
a) konstrukcija konvencionalne LED: 1 – anoda; 2 – katoda; 3 – dirigent; 4 – kristal; 5 – plastična leća
b) konstrukcija snažnog LED-a: 1 – tijelo; 2 – dirigent; 3 – hladnjak; 4 – kristal; 5 – leća; 6 – katodaU onim područjima kristala gdje je kristalna rešetka pretrpjela najviše oštećenja, električna energija se troši samo uz oslobađanje topline, odnosno bez svjetlosnog zračenja. Točan uzrok ove oštećenja nije utvrđen, a vjeruje se da je uzrokovan statičkim elektricitetom..
Atomi metala koji prodiru u kristalnu strukturu iz elektroda uzrokuju struje istjecanja – kretanje struje u kristalu kroz metalne inkluzije na atomskoj razini, ne stvara se svjetlost. S povećanjem struje i temperature, proces prodora metala metala u kristal LED-a naglo se povećava, dok svjetlosno zračenje i napon padaju – takav LED će brzo propasti. Ovaj nedostatak je svojstven jeftinim “overclocked” LED svjetiljkama, koje imaju veliku svjetlinu s nedovoljno učinkovitim rasipanjem topline – beskrupulozni proizvođači preferiraju ovaj, najjeftiniji način za povećanje svjetlosnih svojstava svojih proizvoda zbog relativno kratkog vijeka proizvoda.
No, ne samo proizvođač, već i korisnik često je kriv za porast temperature unutar LED žarulje i, kao rezultat, brzog trošenja. Radijator koji uklanja toplinu sa LED dioda mora ga predati okolnom zraku ili zidu na koji je pričvršćena svjetiljka. Ako instalirate nekoliko LED svjetiljki u spušteni strop ili zatvorite njihovu žarulju blisko susjednim materijalom, čak će se i najkvalitetnija svjetiljka brzo pregrijati zbog nedostatka prostora za rasipanje topline. Usput, ispravno će se instalirati Armstrong LED stropne svjetiljke u lažni strop, izrađene u obliku ploča.
Slabo rasipanje topline tijekom rada LED svjetiljke također utječe na fosfor koji prekriva LED kristal i optički sustav ugrađen u LED. Znak trošenja fosfora je plavkast nijansa zračenja uzrokovana prevladavanjem izravnog zračenja iz kristala. Optički sustav, načinjen uglavnom od silikona ili plastike, gubi svoju prozirnost, što smanjuje svjetlosnu snagu LED-ova.
Treba napomenuti da LED-ovi četiri najveća svjetska proizvođača na ovom području, a to su japanska tvrtka Nichia, nizozemski Philips, američki Gree i njemački Osram, imaju najveće performanse i najduži vijek trajanja. S obzirom na vijek trajanja LED svjetiljki, valja imati na umu da oni mogu stvarati svjetlosno zračenje nekoliko desetljeća, ali intenzitet tog zračenja će se postupno smanjivati iz gore opisanih razloga. Nakon 25 000 sati (kada radite 10 sati dnevno – 6,5 godina) rada, intenzitet svjetlosnog toka smanjit će se za 25-30%, što ipak udovoljava zahtjevima modernih standarda.
Vrste LED svjetiljki
Ovisno o svojoj namjeni, LED svjetiljke dijele se na ulične, industrijske i kućanske.
LED vanjske svjetiljke koje emitiraju bijelu svjetlost dizajnirane su za osvjetljavanje cesta, parkova i različitih arhitektonskih građevina, a nemaju svjetiljku koja se može zamijeniti. Njihovo kućište služi dvije svrhe – pružiti maksimalnu zaštitu od prašine i vlage, a ujedno i radijator koji odvodi toplinu u atmosferu..
Svjetiljke za urede (bijelo svjetlo), stambene i komunalne prostore te industrijske radionice također nemaju zamjenjive elemente i praktički ne trebaju održavanje. Razlikuju se od uličnih svjetiljki po tome što ispunjavaju strože zahtjeve za kvalitetom osvjetljenja, stabilnim prikazom boja i radnim uvjetima..
LED svjetiljke za kućanstvo (žuto svjetlo) imaju malu snagu (do 20 W), njihov dizajn i karakteristike udovoljavaju brojnim zahtjevima za kvalitetom rasvjete, vatre i električne sigurnosti, imaju dekorativni izgled. Obično su svjetiljke za kućanstvo opremljene zamjenskim LED žaruljama. Ova skupina svjetiljki je najraznolikija po svom dizajnu i mjestu ugradnje – mogu se ugraditi u strop, pod, zidove, namještaj, ovjesiti, koristiti za osvjetljenje stola, kao noćno svjetlo, osvjetljenje itd..
Izbor LED žarulje
Životni vijek LED svjetiljke ovisi o brojnim karakteristikama ugrađenim u nju tijekom proizvodnje, pa je pri odabiru važno ime proizvođača – to jest, samo kriterij cijene ne određuje njegovu kvalitetu. Krenimo na izbor – kako ne pogriješiti kupujući uopće jeftinu LED svjetiljku?
Uobičajeni kriterij odabira – snaga žarulje u vatovima – nije u potpunosti indikativan u odnosu na LED svjetiljke, jer izvještava samo o svojoj potrošnji energije po jedinici, a trebamo znati količinu zračenja svjetlosti.
Emisija svjetlosti, izmjerena u lumenima (lm), karakterizira sposobnost određene lampe da osvjetljava prostoriju. U nekim slučajevima, proizvođač “zaboravlja” navesti vrijednost svjetlosnog toka na pakiranju svjetiljke, navodeći samo usporedbu s žaruljom sa žarnom niti određene snage – kažu, ova LED žarulja u potpunosti je u skladu s njezinom kvalitetom osvjetljenja. Predlažem vam da pomoću tablice u nastavku odredite odnos između svjetlosne emisije i snage žarulje..
Snaga žarulje sa žarnom niti (W) Fluorescentna svjetiljka, snage (W) LED žarulja, snaga (W) Svjetlosni tok (lm), prosjek 20 5-7 2-3 250 40 10-13 4-5 400 60 15-16 8-10 700 75 18-20 10-12 900 jedna stotina 25-30 12-15 1200 150 40-50 18-20 1800 200 60-80 25-30 2500 Čini se da su ovi podaci dovoljni za odabir LED žarulje, ali to nije tako – treba uzeti u obzir da LED žarulje emitiraju uski snop, za razliku od fluorescentnih i žarulja. Proizvođači šire kut osvjetljenja svjetiljke optičkim elementom, što ukazuje na kut odstupanja svjetlosnog snopa na paketu. Ako je kut 120 °, to znači sljedeće – svjetlosni tok koji emitira svjetiljka smanjuje se za polovicu dok svjetlosni tok odstupa od središnje osi za 60 °. Obrazac usmjerenosti svjetlosnog zračenja s odstupanjem od 120 ° prilično je širok – prostor pod takvom svjetiljkom bit će osvijetljen na velikom području s gotovo istom svjetlošću. LED svjetiljke s kutom odstupanja od 20 ° do 30 ° pogodne su samo za površinsko (akcentno) osvjetljenje, nisu prikladne za uobičajenu rasvjetu u sobi.
Sjajno, možda mislite, trebali biste odabrati LED svjetiljke sa 120 ° divergencijom – bez obzira na sve! Širokokutna rasvjeta stvara još jedan problem – velika svjetlina pod širokim kutom, što može uzrokovati nelagodu očima domaćinstava. Zbog toga se svjetiljke sa širokim kutom rasprostiranja mogu ugraditi samo u stropne i zidne svjetiljke koje udovoljavaju uvjetima zaštitnog kuta. Dopustite mi da objasnim: zaštitni kut svjetiljke najveći je kut pod kojim sam izvor svjetlosti (svjetiljka) ne pada u izravnu liniju vida ljudskog oka, odnosno ne svijetli očima. Zaštitni kut u svjetiljkama stvara se pomoću rešetkastih zaslona postavljenih na određenoj udaljenosti od žarulje..
Sljedeći indikator je temperatura boje ili, drugim riječima, ton boje zračenja svjetlosti koju generira dana svjetiljka. Ako je s žaruljama sa žarnom niti bilo sve jednostavno – njihovo svjetlo bilo je samo žuto, onda to u slučaju fluorescentnih i LED svjetiljki to nije slučaj. Prilikom odabira svjetiljke, obratite pažnju na temperaturu boje navedenu na pakiranju u stupnjevima Kelvina:
- Od 2700 do 3500 ° K – takozvana “topla” svjetlost sa žutim tonom, slična zračenju svjetlosti iz žarulja sa žarnom niti. Istodobno, svjetiljke s temperaturom boje od 2700 ° K emitiraju izrazito žuto svjetlo, ali njihov svjetlosni tok nije tako jak, a one s temperaturom u boji od 3500 ° K odlikuju se snažnijim svjetlosnim zračenjem s nižim nijansama žute (proizvode više bijele svjetlosti od žute).
- Od 4000 do 5000 ° K – neutralna emisija bijele svjetlosti koja omogućuje jarko osvjetljenje. Ove se lampe obično koriste u uredima, poslovnim subjektima i javnim institucijama;
- Više od 6500 ° K – hladno bijelo svjetlo visoke svjetlosne učinkovitosti. Ova skupina svjetiljki koristi se samo za uličnu rasvjetu.
Na kraju, obratite pažnju na indeks prikazivanja boje (indeks prikazivanja boje) naveden na ambalaži lampe – njegova numerička vrijednost karakterizira koliko će boja predmeta osvijetljenih ovom lampicom odgovarati njihovoj prirodnoj boji. Optimalna vrijednost ovog pokazatelja bit će indeks prikazivanja boje od 70 i više (ili stupanj prikazivanja boje od najmanje 2A). Ulične svjetiljke mogu imati nižu vrijednost indeksa od 60 (ili 2B), ali ne nižu.
Koje su dostupne nijanse LED rasvjete?