Energiatakarékos LED-izzók

A cikk tartalma

• A LED lámpák története
• Hogyan működik a LED-lámpa?
• Az energiatakarékos LED-izzók előnyei és hátrányai
• Hogyan válasszunk ki LED-es lámpát otthona számára

Ebben a cikkben: A LED-ek története LED lámpa – eszköz; a LED lámpa jellemzői; gyártók és árak; energiatakarékos lámpa kiválasztása otthoni használatra.

Milyen világításnak kell lennie otthonunkban? Ebből a pontszámból két vélemény van: háztartások – a fénynek kellemesnek kell lennie és nem erõteljes; országvezetők – a házak világításának a lehető legkevesebb energiát kell fogyasztania. Az energiahordozók árat elkerülhetetlen áremelkedését az utcai átlagember alig ismeri, inkább azt a kérdést érdekli, hogy „miért ugyanazok az energiatakarékos lámpák olyan drágák”. Ez a cikk részletesen megvizsgálja az energiatakarékos LED lámpákat, amelyek a közeljövőben – az átlagos fogyasztó kívánságától vagy akaratától függetlenül – megvilágítják otthonunkat. Gondoljuk meg, hogy azok olyan jók-e, mint ahogy le vannak írva?

A LED lámpák története

Az egész 1907-ben kezdődött, amikor az angol mérnök, Henry Round, a laboratórium kikapcsolásakor, véletlenül észlelte a feszültség alatt lévő dióda érintkezője körüli fényt. Úgy döntött, hogy a ragyogást valamilyen hiba okozta a számításokban, és erre külön figyelmet nem fordított, bár ezt a tényt a jelentésben megjegyezte..

Oleg Vladimirovich Losev

16 évvel az esemény után Oleg Vladimirovich Losev szovjet fizikus megkezdte a furcsa izzás tanulmányozását, amely a szilícium-karbid (carborundum) dióda érintkezésének forrasztási pontján jelentkezik. Losev soha nem derítette ki az izzás jellegét, megjegyezve, hogy nem melegszik magas hőmérsékletre – a világítás oka valamilyen elektronikus folyamatban rejlik, amely a tudomány számára nem volt ismert abban az évben. A diákok ragyogásáról szóló Losev kutatásainak eredményeit több nyelvre lefordították és számos tudományos folyóiratban publikálták, ám ez nem váltott fel nagy érdeklődést. A 20. század elején az ismerős izzólámpákat elégségesnek és nélkülözhetetlennek ítélték meg – nem volt szükség valami új feltalálására..

A diódák ragyogása iránti tartós érdeklődés a múlt század második felében vált fel, amikor Rubin Brownstein amerikai mérnök bejelentette felfedezését – a gallium-arzenidből (GaAs) készült diódák infravörös sugarakat bocsátanak ki, amikor áram alatt vannak. A mérnök szerint pontosan ugyanazt a sugárzást figyeli meg az indium-foszfidból (InP), a gallium-antimonidból (GaSb) készült, és szilícium-germánium ötvözetből álló diódákban..

Az első infravörös diódát 1961-ben szabadalmaztatta Gary Pitman és Robert Byard amerikai kutatók. De nem lehetett ilyen diódákat használni a helyiség világításához, mert az infravörös sugarak kívül esnek az emberi szem számára látható spektrumon.

Amerikai tudós és feltaláló, Nick Holonyak

A teljes értékű LED alkotója Nick Holonyak, Jr volt, aki 1962-ben létrehozott egy teljes értékű LED-fényt, amely látható piros fényt bocsát ki. Holonyakot tartják a LED-lámpák „atyjának”. 10 évvel később, hallgatója, George Craford létrehozta az első LED-et, amely sárga fényt bocsát ki, és tízszeresére növelte a vörös és narancsvörös LED-ek fényerejét..

Az új fényforrások azonban nem voltak különösebben a keresletben – természetesen, mert egy LED ára akkoriban 200 dollár volt. Az első, kereskedelmi szempontból sikeres LED-ek gyártását 1968-ban az amerikai Monsanto cég alapította, amely vegyipari termékekre szakosodott. Ezek LED-ek voltak gallium-arzenid és indium-foszfid ötvözeteiből. A Monsanto tette a LED-ek népszerűvé és széles körben elterjedté az elektronikus számológépekben és a digitális órákban – 1968-tól 1970-ig a LED-monopólium kétszer annyi terméket értékesített, mint az előző hónapban. A LED-ek bevezetése az elektronikába a Hewlett-Packardnak köszönhető, amely először értékelte a LED-ek értékét az elektromos készülékekben és aktívan vásárolta meg őket a Monsanto-tól..

1970-ben véget ért a Monsanto monopóliuma a LED-piacon – Dr. Jean Ernie félvezető chipeivel az amerikai Fairchild Semiconductor cég elindította olcsó LED-ek gyártását, amelyek egyenként öt cent értékűek.

A LED-eket évtizedek óta aktívan használják a fogyasztói és ipari elektronikában, de nem a beltéri világításhoz. Shuji Nakamura, aki a japán „Nichia Corporation” munkatársa volt, az volt a gondolata, hogy olyan teljes körű LED-lámpákat hozzon létre, amelyek jobban megvilágíthatják otthonainkat, mint bármelyik „Ilyich-lámpa”..

Az első fényes fehér fényt kibocsátó LED nem olyan régen jött létre – 1997-ben alkotója Fred Schubert amerikai mérnök volt..

Manapság már léteznek energiatakarékos LED-lámpák, ám ezek fejlesztése továbbra is zajlik, mivel az első LED-ek, amelyek fényintenzitása megegyezett és később meghaladta az izzólámpák fényerejét, csak a XXI. Század elején jelent meg..

Hogyan működik a LED-lámpa?

Bármely modern LED-es lámpa berendezése a következő:

• bázis. Bármely lámpa standard eleme, amelyet a lámpatartóba kell csavarni;
• ballasztikus indító (vezető) műanyag tokba szellőzőnyílásokkal. A váltakozó áramot egyenárammá alakítja, erősebb kondenzátorokat tartalmaz, mint a fénycsövek előtét áramkörében. Ennek oka a következő – a LED-lámpákban a diódák által generált hő nem kifelé, hanem a test belsejébe irányul, ezért az előtét testén szellőzőnyílások szükségesek. Bármely LED-lámpának élettartama függ a házban lévő szellőzőnyílások számától és a kondenzátorok megbízhatóságától, valamint a zener-diódáktól, amelyek feszültségcsökkenés esetén kiegyenlítik a feszültséget;
• alumínium radiátor. Kiálló bordái spirál mentén és spirálban helyezkednek el, ami javítja a hőelvezetést;
• az a tábla, amelyre a LED-ek vannak felszerelve. Alumíniumból, a radiátor felé néző oldalon hőpasztát alkalmaznak, amely eltávolítja a hőt – a LED-ek hőkibocsátásának 90% -a esik az alumínium táblára, amelybe be vannak építve;
• Az 5-ös számú LED-ek biztosítják a lámpa teljes teljesítményét. Az általuk generált fényáram a LED-ek minőségétől függ;
• alumínium belső gyűrűre szerelt fényszóró. Matt műanyagból készül, hogy a LED-ekből a fénysugár egyenletesen szóródjon. Gyakorlatilag nem fűtött.

A LED-lámpa fő elemei a LED-ek – félvezető eszközök, amelyek az elektromos áramot fénysugárzásra alakítják át. Bármely LED nem vezetőképes szubsztrátból áll, amelyre félvezető kristály helyezkedik el – mindkét elem csomagolva van, egyik oldalán kontaktvezetékekkel, a másik oldalon műanyag lencsével. A lencse és a kristály közötti szabad teret színtelen szilikonnal töltik meg, a LED-szerkezet alumínium alapon van rögzítve, amely eltávolítja a hőt és a LED-et merevebbé teszi.

Miért világít a LED? A ragyogás titka az elektronok rekombinációjában rejlik két eltérő vezetőképességű félvezető érintkező között. A félvezető kristály az érintkezési pontokban egy egyszeresen elegendő számú elektronot tartalmazó akceptor-szennyeződéssel és másrészt donor-szennyeződéssel van ellátva, ahol az elektronok bőségesen vannak. Ha energiát alkalmaznak, az elektronok rekombinálódnak, és a keletkező felesleges energiát látható fényré alakítják. Első pillantásra úgy tűnik, hogy minél nagyobb az áram, annál intenzívebben világít a LED. Így van, a fényenergia intenzitása nagyobb lesz, de ugyanakkor a félvezetőben levő ellenállás miatt a dióda melegítése hirtelen megnő, ami az érintkezők megolvadását vagy a félvezető kiégését okozza.

Az energiatakarékos LED-izzók előnyei és hátrányai

A mai LED-lámpáknak vannak előnyei és hátrányai is – otthonukban teljes értékű fényforrássá történő fejlesztésük még nem fejeződött be..

Pozitív tulajdonságok:

• a legkisebb, más háztartási lámpákkal összehasonlítva, az áramfogyasztás – 8-10-szer kevesebb, mint az izzólámpa lámpáinál;
• magas fényhatékonyság, körülbelül 120 lumen / w felhasznált energia. Összehasonlításképpen: az „Iljics-lámpák” fényteljesítménye 10–24 lumen / watt, fénycsövek esetében –60–100 lumen / watt;
• a többi világító lámpával összehasonlítva a legmagasabb, kb. 50 000 órás élettartam, azzal a feltétellel, hogy maga a LED-es lámpa kiváló minőségű építésű, és gyártásánál jó minőségű anyagokat használnak;
• a spektrum különböző jellemzőinek megszerzése fényszűrők használata nélkül, azaz analógiával izzólámpákkal;
• tartósság és biztonság a felhasználók számára. A LED lámpa véletlenszerű leesésekor nem fog eltörni vagy megsérülni, azaz az olyan üvegszálak, amelyek jellemzőek minden más világító lámpával hasonló helyzetre, nem lesznek. Az elemek nem tartalmaznak kémiai eredetű veszélyes alkotóelemeket, amelyek például a fénycsövekben vannak;
• nem függ a be- és kikapcsolás számától, más lámpák esetében a be- és kikapcsolások száma súlyosan befolyásolja az élettartamot;
• biztonságos működés – nincs szükség nagy feszültségre, a LED és a hozzátartozó szerelvények legmagasabb hőmérséklete nem haladhatja meg a 60 ° C-ot.

Negatív jellemzők:

• magas ár. A LED-lámpák költsége manapság 8-10-szer meghaladja a hasonló teljesítményű fénycsövek költségeit. A kiskereskedelmi árak csökkentése a minőség elvesztése nélkül a fő kihívás a LED-lámpák gyártói számára;
• szükség van egy hűtőbordára. A LED-ek mérete túl kicsi és nem elegendő a működés során általuk generált hő független eloszlatásához – minél erősebb a LED-lámpa, annál nagyobb a sugárzó mérete és területe. Ennek megfelelően az alumínium radiátor lenyűgöző mérete befolyásolja a lámpa költségeit, emellett nehéz vagy lehetetlen lesz a nagy teljesítményű LED-es lámpa beszerelése a szokásos lámpákba – nem fog beilleszteni őket;
• A LED-ek fényáramát kiegyenlítő kondenzátor hiányában észrevehető fénygyűrűződés lép fel;
• olcsó LED-ek alapján történő lámpa gyártásakor a fényteljesítmény legfeljebb 100 lm / W-re csökken, és egyenlő lesz a fénycsövekkel, azaz elveszik a LED-lámpa fontos előnye;
• a LED-ek által generált fény spektruma monokróm, és jelentősen különbözik a természetes napfénytől. A monokróm fénysugár lágyításához speciális foszforokra van szükség;
• a generált fényáram szűk irányban van, és több többirányú izzó vagy fényszóró beszerelését igényli, azonban az utóbbi használata jelentősen csökkenti a megvilágítási intenzitást.

Hogyan válasszunk ki LED-es lámpát otthona számára

Az oroszországi fémáru üzletekben az energiatakarékos LED-lámpák nem olyan elterjedtek, mint a fluoreszkáló lámpák – drágábbak, ezért kevesebb a kereslet. A LED-lámpák legnagyobb gyártói: az American General Electric, a német Osram, a Bioledex és a BLV licht, a holland Philips, az indiai Sylvania, az orosz Optogan – termékeik ára 600 és 3000 rubel között változik … egy lámpa számára.

A jól ismert márkák mellett a boltokban gyakran megtalálhatók a kínai és a kis hazai gyártók olcsó LED-lámpái is – véleményem szerint nem szabad megvásárolniuk termékeiket, mert az alacsony költség valószínűleg az alkatrészek megtakarításainak köszönhető, ami azt jelenti, hogy az ilyen lámpák nem tartanak sokáig.

És most a LED-lámpák kiválasztásának kritériumairól:

• lámpateljesítmény. Egy 100 W-os izzólámpa egy 12-15 W-os LED-nek felel meg, és egy 15 W-os LED-izzó fényfénye valamivel intenzívebb lesz, mint egy 100 W-os „Ilyich-lámpa”;
• fény hőmérséklete. A Kelvinben megadott fényhőmérsékletet a csomagoláson vagy a lámpatestén alkalmazzák, a szokásos napfény hőmérséklete 2 700–3 000 K. A lámpák kelvin-fényének hőmérséklete eredete a sütőben hevített fémrúd színének köszönhető – 3 000 K-ig sárga-fehér. , egyre inkább fehéresé válik a hőmérséklet emelkedésével. A 3000 K-nál magasabb hőmérsékleten fényt bocsátó lámpa világosabb, de fényét nehéz elviselni, és csak irodahelyiségekben alkalmazható;
• megvilágítási szög. Ha a lámpa összes LED-je ugyanabban a síkban helyezkedik el, akkor a megvilágítás jellege fókuszos, szűk irányban történik – mindegyik LED irányított fényáramot bocsát ki. A fény diffúziójának és a helyiség hatékony megvilágításának érdekében kényelmes lesz, ha a LED-eket több síkra helyezik el, és maga a lámpa fény diffúziós lencsékkel van felszerelve, amelyek belülről foszforral vannak bevonva;
• színvisszaadási arány. Ennek értékét fel kell tüntetni a lámpa csomagolásán, a LED-ek esetében az együttható általában 70 és 95 között van – minél magasabb a csomagoláson megadott érték, annál jobb lesz a LED lámpa világítása és fordítva. Ha a csomagoláson 95-es színvisszaadási index van feltüntetve, és maga a lámpa költsége alacsony – ez egy kísérlet a vásárló megtévesztésére, az olcsó lámpáknak nem lehet ilyen magas színvisszaadása;
• hő eltávolítása. Alumínium radiátor jelenléte szükséges, és ha alumínium helyett műanyagot használnak, akkor ne hajtsa végre ezt a lámpát, mert ez nem fog sokáig tartani;
• munkaórák. A gyártók általában 30 000 munkaidőt idéznek elő, ami valójában egy átlag. Maga a lámpa ezen időszak után továbbra is működni fog, de fényereje körülbelül 30% -kal csökken – a LED-ek hevítése az idő múlásával csökkenti a fényáram intenzitását.

Nem kétséges, hogy a következő 5-10 évben javulnak a LED-lámpák – nő a fogyasztásonkénti lumenek száma, és a költségek jelentősen csökkennek. Nem kevésbé népszerűek lesznek, ahogy az izzólámpák valaha is csak jövedelmezőbbek voltak mind a hétköznapi fogyasztó, mind az állam számára. De időbe telik …