Úsporné LED žárovky

Obsah článku

• Historie LED lamp
• Jak LED lampa funguje a jak funguje
• Výhody a nevýhody úsporných LED žárovek
• Jak si vybrat LED lampu pro váš domov

V tomto článku: Historie LED LED lampa – zařízení; vlastnosti LED svítilny; výrobci a ceny; výběr energeticky úsporné lampy pro domácnost.

Jaké osvětlení bychom měli mít v našich domovech? Na tomto skóre existují dva názory: domácnosti – světlo by mělo být příjemné a ne tvrdé; vůdci země – osvětlení domů by mělo spotřebovávat co nejméně elektřiny. Neúprosný růst cen pro nosiče energie je průměrnému člověku na ulici jen málo srozumitelný, více se zajímá o otázku „proč jsou tyto stejné energeticky úsporné lampy tak drahé.“ Tento článek se podrobně zaměří na energeticky úsporné LED žárovky, které ve velmi blízké budoucnosti, bez ohledu na přání či neochotu průměrného spotřebitele, osvětlí naše domácnosti. Pojďme přijít na to, zda jsou tak dobré, jak jsou popsány.?

Historie LED lamp

Všechno to začalo v roce 1907, když anglický inženýr Henry Round, vypínající světla v laboratoři, náhodně zaznamenal záři kolem diodového kontaktu pod napětím. Rozhodl se, že záře byla způsobena nějakou chybou ve výpočtech, a nevěnoval tomu zvláštní pozornost, ačkoli tuto skutečnost ve zprávě uvedl..

Oleg Vladimirovič Losev

16 let po této události začal sovětský fyzik Oleg Vladimirovič Losev studovat podivnou záři, ke které dochází v místě pájení kontaktů diody karbidu křemíku (karborundum). Losev nikdy nezjistil podstatu záře a poznamenal, že nedochází k zahřívání na vysoké teploty – důvod záře byl skryt v nějakém druhu elektronického procesu, který vědě v těchto letech nevěděl. Výsledky Losevova výzkumu záře diod byly přeloženy do několika jazyků a publikovány v řadě vědeckých časopisů, ale nevzbudily velký zájem. Na začátku 20. století byly známé lampy s žárovkami považovány za dostačující a nezbytné – nebylo třeba vymýšlet něco nového.

Trvalý zájem o záři diod nastal ve druhé polovině minulého století, kdy americký inženýr Rubin Brownstein oznámil svůj objev – diody vyrobené z arzenidu gallia (GaAs) emitují při napájení infračervené paprsky. Podle inženýra ho pozorovalo přesně stejné záření v diodách vyrobených z fosfidu india (InP), antimonidu gallia (GaSb) a sestávajícího ze slitiny křemík-germanium..

První infračervená dioda byla patentována v roce 1961 americkými vědci Gary Pitmanem a Robertem Byardem. Ale nebylo možné použít takové diody k osvětlení budov, protože infračervené paprsky jsou mimo spektrum viditelné lidským okem.

Americký vědec a vynálezce Nick Holonyak

Tvůrcem plnohodnotné LED byl Nick Holonyak, Jr., který v roce 1962 vytvořil plnohodnotné LED světlo emitující viditelné červené světlo. Holonyak je považován za „otce“ LED lamp. O 10 let později jeho student George Craford vytvořil první LED diodu, která vyzařovala žluté světlo, a také desetinásobně jas červených a oranžově červených LED..

Nové světelné zdroje však nebyly zvlášť komerční poptávkou – samozřejmě proto, že náklady na jednu LED byly v té době 200 $. První komerčně úspěšnou výrobu LED v roce 1968 založila americká společnost „Monsanto“, specializující se na chemické výrobky, jedná se o LED ze slitin arzenidu galia a fosfátu india. Právě společnost Monsanto učinila LED diody oblíbenými a rozšířenými v elektronických kalkulačkách a digitálních hodinkách – od roku 1968 do roku 1970 prodával LED monopol dvakrát tolik produktů než v každém předchozím měsíci. Zavádění LED do elektroniky je způsobeno společností Hewlett-Packard, která jako první ocenila hodnotu LED pro elektrické spotřebiče a aktivně je zakoupila od Monsanto..

V roce 1970 byl monopol Monsanta na trhu LED ukončen – pomocí polovodičových čipů od Dr. Jean Ernie začala americká společnost Fairchild Semiconductor vyrábět levné LED diody v hodnotě pět centů každý.

Po celá desetiletí se LED diody aktivně používají ve spotřební a průmyslové elektronice, nikoli však pro vnitřní osvětlení. Myšlenka na vytvoření plnohodnotných LED lamp, které dokážou lépe osvětlit naše obydlí, než kterékoli jiné „liči žárovky“, přišla od Shuji Nakamury, která pracovala pro japonskou společnost „Nichia Corporation“..

První LED vyzařující jasné bílé světlo bylo vytvořeno ještě nedávno – v roce 1997 se jeho tvůrcem stal americký inženýr Fred Schubert..

Energeticky úsporné LED lampy již dnes existují, ale stále se zlepšují, protože první LED diody, jejichž intenzita světla se ustálila a následně překročila jas žárovek, se objevily až na začátku 21. století..

Jak LED lampa funguje a jak funguje

Zařízení jakékoli moderní LED lampy je následující:

• základna. Standardní prvek jakékoli svítilny konstruované pro zašroubování do držáku svítilny;
• předřadník (řidič) uzavřený v plastovém kufříku s větracími otvory. Převádí střídavý proud na stejnosměrný proud, obsahuje výkonnější kondenzátory než v zátěžovém obvodu zářivky. Důvod je následující – teplo generované diodami v LED lampách není nasměrováno ven, ale uvnitř jeho těla je proto zapotřebí ventilačních otvorů v těle balastu. Životnost jakékoli LED lampy je spojena s počtem ventilačních otvorů v případě a se spolehlivostí kondenzátorů, jakož i se zenerovými diodami, které vyrovnávají napětí v případě poklesu napětí;
• hliníkový chladič. Vyčnívající žebra jsou umístěna podél a ve spirále, což zlepšuje odvod tepla;
• deska, na které jsou LED diody nainstalovány. Vyrobeno z hliníku, na stranu obrácenou k radiátoru, je použita tepelná pasta, která odvádí teplo – 90% tepelného záření z LED dopadá na hliníkovou desku, ve které jsou instalovány;
• LED diody, v počtu od 5, poskytují celkový výkon lampy. Světelný tok, který generují, závisí na kvalitě LED;
• rozptylovač světla namontovaný na hliníkovém vnitřním kroužku. Je vyroben z matného plastu a používá se k rovnoměrnému rozptylu světelného paprsku od LED. Prakticky neohřívaný.

Hlavními prvky LED lampy jsou LED – polovodičová zařízení, která převádějí elektrický proud na světelné záření. Jakákoli LED sestává z nevodivého substrátu, na kterém je položen polovodičový krystal – oba tyto prvky jsou uzavřeny v balení s kontaktními vodiči na jedné straně a plastovou čočkou na druhé straně. Volný prostor mezi čočkou a krystalem je vyplněn bezbarvým silikonem, struktura LED je upevněna na hliníkové základně, což odvádí teplo a zvyšuje tuhost LED.

Proč se LED dioda rozsvítí? Tajemství záře spočívá v rekombinaci elektronů mezi dvěma polovodičovými kontakty s různou vodivostí. Polovodičový krystal v bodech kontaktního výstupu je dopován akceptorovou nečistotou, která na jedné straně obsahuje nedostatečný počet elektronů, a na druhé straně donorskou nečistotou, kde jsou elektrony hojné. Když je aplikována energie, elektrony se rekombinují a výsledná nadbytečná energie se přemění na viditelné světlo. Na první pohled se zdá, že čím vyšší je proud, tím intenzivnější bude LED svítit. Správně, intenzita světelné energie bude vyšší, ale současně se v důsledku odporu v polovodiči prudce zvýší zahřívání diody, což způsobí roztavení kontaktů nebo vyhoření polovodiče.

Výhody a nevýhody úsporných LED žárovek

LED lampy, které dnes existují, mají výhody i nevýhody – jejich vývoj v plnohodnotný světelný zdroj u nás dosud nebyl dokončen..

Pozitivní vlastnosti:

• nejmenší, ve srovnání s jinými typy domácích lamp, spotřeba elektřiny – 8 až 10krát nižší než u lamp s žárovkovým vláknem;
• vysoká světelná účinnost, vynaložilo se asi 120 lumenů na watt energie. Pro srovnání, světelný výkon „Ilyichových lamp“ je od 10 do 24 lumenů na watt, u zářivek – od 60 do 100 lumenů na watt;
• nejvyšší, ve srovnání s jinými světelnými zdroji, životnost přibližně 50 000 hodin za předpokladu, že samotná LED lampa je vyrobena z vysoce kvalitní konstrukce a při její výrobě jsou použity vysoce kvalitní materiály;
• získání různých charakteristik spektra bez použití světelných filtrů, tj. analogicky s žárovkami;
• trvanlivost a bezpečnost pro uživatele. LED lampa se při náhodném pádu nerozbije ani nepoškodí, tzn. skleněné střepy, typické pro podobnou situaci s jakoukoli jinou světelnou lampou, nebudou. Její prvky neobsahují žádné nebezpečné složky chemického původu, které jsou přítomny například ve zářivkách;
• nezávisí na počtu zapnutí a vypnutí, v případě jiných svítilen počet zapnutí / vypnutí vážně ovlivňuje životnost;
• bezpečný v provozu – není třeba vysoké napětí, nejvyšší teplota LED a uzavíracích armatur nepřesáhne 60 ° С.

Negativní vlastnosti:

• vysoká cena. Náklady na LED lampy dnes přesahují náklady na zářivky podobné energie 8-10krát. Snížení maloobchodních cen bez ztráty kvality je hlavní výzvou pro výrobce LED lamp;
• potřeba chladiče. Rozměry LED jsou příliš malé a nepostačují k nezávislému rozptylu tepla, které generují během provozu – čím silnější LED lampa, tím větší je velikost a plocha chladiče, které potřebuje. V souladu s tím působivá velikost hliníkového radiátoru ovlivňuje náklady na lampu, kromě toho bude obtížné nebo nemožné nainstalovat výkonnou LED lampu do běžných lamp – do nich se nevejde;
• v nepřítomnosti kondenzátoru, který vyrovnává světelný tok LED, dochází ke značnému zvlnění světla;
• když je lampa postavena na levných LED, její světelný výkon je snížen na maximálně 100 lm / W a stává se roven zářivkám, tj. důležitá výhoda LED lampy je ztracena;
• Světelné spektrum generované LED je monochromatické a výrazně se liší od přirozeného slunečního světla. Pro změkčení monochromatického světelného záření jsou zapotřebí speciální fosfory;
• generovaný světelný tok je nasměrován úzce a vyžaduje instalaci několika vícesměrných lamp nebo rozptylovače světla, jejich použití však výrazně snižuje intenzitu osvětlení.

Jak si vybrat LED lampu pro váš domov

V železářských obchodech v Rusku nejsou energeticky úsporné LED žárovky tak rozšířené jako zářivky – jsou dražší, jsou tedy méně žádané. Největší výrobci LED žárovek: American General Electric, German Osram, Bioledex a BLV licht, Dutch Philips, Indian Sylvania, Russian Optogan – náklady na jejich výrobky se pohybují od 600 do 3 000 rublů … pro jednu lampu.

Kromě známých značek se v obchodech často nacházejí levné LED lampy od čínských a malých domácích výrobců – podle mého názoru byste neměli kupovat jejich výrobky, protože nízké náklady jsou pravděpodobně způsobeny úsporami na součástkách, což znamená, že takové žárovky nebudou vydržet dlouho.

A nyní o kritériích pro výběr LED žárovek:

• výkon lampy. 100 W žárovka odpovídá 12-15 W LED a světelný tok 15 W LED lampy bude o něco intenzivnější než 100 W „Illyich lampa“;
• teplota světla. Teplota světla v Kelvinu bude aplikována na obal nebo tělo lampy, sluneční světlo, na které jsme zvyklí, má teplotu 2 700 – 3 000 K. Teplota světla lamp v Kelvinu vděčí za svůj původ barvě kovové tyče zahřáté v peci – až 3 000 K je žluto-bílá , se s rostoucí teplotou stává čím dál více bílou. Lampy emitující světlo při teplotě vyšší než 3000 K jsou jasnější, ale jejich světlo je obtížné tolerovat a je vhodné pouze v kancelářských prostorách;
• úhel osvětlení. Pokud jsou všechny LED v lampě umístěny ve stejné rovině, bude povaha osvětlení ohnisková, úzce zaměřená – každá LED emituje směrovaný světelný tok. Pro rozptyl světla a efektivní osvětlení místnosti bude výhodné, pokud jsou LED umístěny na několika rovinách a lampa samotná je vybavena rozptylovými skly, zevnitř potaženými fosforem;
• poměr podání barev. Jeho hodnota by měla být uvedena na obalu lampy, u LED je koeficient obvykle od 70 do 95 – čím vyšší je hodnota uvedená na obalu, tím lépe bude svítit LED lampa a naopak. Pokud je na balení uveden index podání barev 95 a cena samotné lampy je nízká – jedná se o pokus podvádět kupujícího, levné lampy nemohou mít tak vysoké podání barev;
• odvod tepla. Vyžaduje se přítomnost hliníkového radiátoru a pokud se místo hliníku použije plast, odmítne si tuto lampu koupit, nebude trvat dlouho;
• pracovní doba. Výrobci obvykle uvádějí 30 000 pracovních hodin, což je ve skutečnosti průměr. Samotná lampa po této době bude nadále fungovat, ale její jas se sníží asi o 30% – zahřívání LED v průběhu času snižuje intenzitu světelného toku.

Nepochybuji o tom, že v příštích 5-10 letech se LED lampy zlepší – počet lumenů na jeden spotřebovaný watt se zvýší a náklady se výrazně sníží. Nebudou o nic méně populární jako žárovky, jakmile byly, pouze ziskovější jak pro průměrného spotřebitele, tak pro stát. Ale bude to chvíli trvat …

Podobné záznamy:

1. LED žárovky pro rostliny Obsah článku Jak si vybrat lampu pro rostliny LED fytolampy pro rostliny Výhody nevýhody Osvětlení rostlin pomocí LED Sazenice Osvětlení skleníků V zimě, kdy se sluneční světlo každým dnem zmenšuje, rostliny...
2. Jak si vybrat LED žárovky pro domácnost: přehled, vlastnosti, ceny Obsah článku Výhody a nevýhody LED lamp Výběrová kritéria pro LED žárovky Síla a návratnost Teplota barvy světla Základní typ další vlastnosti Výrobci a ceny LED žárovky nabízejí v porovnání s...
3. Halogenové žárovky Při výrobě žárovek bylo velkým skokem vpřed přidání velmi agresivních přísad do výplňových plynů – jodových nebo bromových halogenů.. Jde o to, že teplota žárovky nesmí překročit určitou mez. Nad tímto...
4. Žárovky: co si vybrat Žárovky, které známe v jejich současné podobě, se objevily v roce 1879. Jméno vynálezce je dobře známé – Thomas Edison. A ačkoli Angličan Joseph Swan (Swan) vyrobil první vzorek o rok...

Přečtěte si více  Jak si vybrat čerpací stanici pro domácí a letní chaty