Λαμπτήρες LED εξοικονόμησης ενέργειας

Το περιεχόμενο του άρθρου



Σε αυτό το άρθρο: Ιστορία των LED Λυχνία LED – συσκευή; χαρακτηριστικά του λαμπτήρα LED. κατασκευαστές και τιμές · επιλέγοντας μια λάμπα εξοικονόμησης ενέργειας για το σπίτι.

Λαμπτήρες LED εξοικονόμησης ενέργειας

Τι είδους φωτισμός πρέπει να έχουμε στα σπίτια μας; Σε αυτό το σκορ, υπάρχουν δύο απόψεις: νοικοκυριά – το φως πρέπει να είναι ευχάριστο και όχι σκληρό. ηγέτες της χώρας – ο φωτισμός των σπιτιών πρέπει να καταναλώνει όσο το δυνατόν λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια. Η αξεπέραστη αύξηση των τιμών για τους ενεργειακούς φορείς δεν γίνεται κατανοητή από τον μέσο άνθρωπο στο δρόμο, ενδιαφέρεται περισσότερο για το ερώτημα “γιατί αυτοί οι ίδιοι λαμπτήρες εξοικονόμησης ενέργειας είναι τόσο ακριβοί.” Αυτό το άρθρο θα εξετάσει λεπτομερώς τους λαμπτήρες LED εξοικονόμησης ενέργειας, οι οποίοι στο εγγύς μέλλον, ανεξάρτητα από την επιθυμία ή την απροθυμία του μέσου καταναλωτή, θα φωτίσουν τα σπίτια μας. Ας υπολογίσουμε αν είναι τόσο καλά όσο περιγράφονται?

Ιστορία των λαμπτήρων LED

Όλα ξεκίνησαν το 1907, όταν ο Άγγλος μηχανικός Henry Round, απενεργοποιώντας τον φωτισμό στο εργαστήριο, παρατήρησε κατά λάθος μια λάμψη γύρω από μια επαφή διόδου υπό τάση. Αποφάσισε ότι η λάμψη προκλήθηκε από κάποιο λάθος στους υπολογισμούς και δεν έδωσε ιδιαίτερη προσοχή σε αυτό, αν και σημείωσε αυτό το γεγονός στην έκθεση..

Ιστορία των λαμπτήρων LED
Όλεγκ Βλαντιμίροβιτς Λόσεφ

16 χρόνια μετά από αυτό το συμβάν, ο σοβιετικός φυσικός Ολέγκ Βλαντιμιρόβιτς Λόσεφ άρχισε να μελετά την παράξενη λάμψη που εμφανίζεται στο σημείο συγκόλλησης των επαφών μιας διόδου καρβιδίου του πυριτίου (carborundum). Ο Λόσεφ δεν ανακάλυψε ποτέ τη φύση της λάμψης, σημειώνοντας ότι δεν υπήρχε θέρμανση σε υψηλές θερμοκρασίες – ο λόγος για τη λάμψη ήταν κρυμμένος σε κάποιο είδος ηλεκτρονικής διαδικασίας, άγνωστη για την επιστήμη εκείνα τα χρόνια. Τα αποτελέσματα της έρευνας του Λόσεφ για τη λάμψη των διόδων μεταφράστηκαν σε διάφορες γλώσσες και δημοσιεύθηκαν σε διάφορα επιστημονικά περιοδικά, αλλά δεν προκάλεσαν μεγάλο ενδιαφέρον. Στις αρχές του 20ού αιώνα, γνωστοί λαμπτήρες με πυρακτωμένο νήμα θεωρήθηκαν αρκετά επαρκείς και απαραίτητοι – δεν υπήρχε ανάγκη να εφεύρουμε κάτι νέο.

Το διαρκές ενδιαφέρον για τη λάμψη των διόδων προέκυψε το δεύτερο μισό του περασμένου αιώνα, όταν ο Αμερικανός μηχανικός Ρούμπιν Μπράουνσταϊν ανακοίνωσε την ανακάλυψή του – δίοδοι κατασκευασμένες από αρσενίδιο του γαλλίου (GaAs) εκπέμπουν υπέρυθρες ακτίνες όταν τροφοδοτούνται. Σύμφωνα με τον μηχανικό, ο ίδιος παρατηρήθηκε ακριβώς η ίδια ακτινοβολία σε διόδους φτιαγμένες από φωσφίδιο ινδίου (InP), αντιμόνιο γαλλίου (GaSb) και αποτελούμενο από κράμα πυριτίου-γερμανίου..

Η πρώτη υπέρυθρη δίοδος κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1961 από τους Αμερικανούς ερευνητές Gary Pitman και Robert Byard. Αλλά ήταν αδύνατο να χρησιμοποιηθούν τέτοιες δίοδοι για φωτισμό δωματίου, γιατί οι υπέρυθρες ακτίνες βρίσκονται έξω από το φάσμα που είναι ορατό στο ανθρώπινο μάτι.

Ιστορία των λαμπτήρων LED
Αμερικανός επιστήμονας και εφευρέτης Nick Holonyak

Ο δημιουργός του πλήρους LED ήταν ο Nick Holonyak, Jr., ο οποίος το 1962 δημιούργησε ένα πλήρες φως LED που εκπέμπει ορατό κόκκινο φως. Είναι ο Holonyak που θεωρείται ο «πατέρας» των λαμπτήρων LED. 10 χρόνια αργότερα, ο μαθητής του George Craford δημιούργησε το πρώτο LED που εκπέμπει κίτρινο φως, και επίσης δεκαπλάσια τη φωτεινότητα των κόκκινων και πορτοκαλί-κόκκινο LED..

Ωστόσο, οι νέες πηγές φωτός δεν ήταν ιδιαίτερα εμπορική ζήτηση – φυσικά, επειδή το κόστος ενός LED ήταν τότε 200 $. Η πρώτη εμπορικά επιτυχημένη παραγωγή LED το 1968 ιδρύθηκε από την αμερικανική εταιρεία “Monsanto”, που ειδικεύεται σε χημικά προϊόντα, αυτά ήταν LED από κράματα αρσενιδίου γαλλίου και φωσφιδίου ινδίου. Ήταν η Monsanto που έκανε τα LED δημοφιλή και διαδεδομένα σε ηλεκτρονικές αριθμομηχανές και ψηφιακά ρολόγια – από το 1968 έως το 1970, το μονοπώλιο LED πούλησε διπλάσια προϊόντα από κάθε προηγούμενο μήνα. Η εισαγωγή των LED στα ηλεκτρονικά οφείλεται στην Hewlett-Packard, η οποία ήταν η πρώτη που εκτιμούσε την αξία των LED για ηλεκτρικές συσκευές και τα αγόρασε ενεργά από τη Monsanto..

Το 1970, το μονοπώλιο της Monsanto στην αγορά LED τερματίστηκε – χρησιμοποιώντας τσιπ ημιαγωγών από τον Δρ Jean Ernie, η αμερικανική εταιρεία Fairchild Semiconductor άρχισε να παράγει φτηνά LED αξίας πέντε λεπτών το καθένα.

Για δεκαετίες, τα LED χρησιμοποιούνται ενεργά σε καταναλωτικά και βιομηχανικά ηλεκτρονικά είδη, αλλά όχι για φωτισμό εσωτερικού χώρου. Η ιδέα της δημιουργίας πλήρων λαμπτήρων LED που μπορούν να φωτίζουν τα σπίτια μας καλύτερα από οποιονδήποτε “λαμπτήρα Ilyich” προήλθε από τον Shuji Nakamura, ο οποίος εργάστηκε για την ιαπωνική εταιρεία “Nichia Corporation” – υπό την ηγεσία του οι μηχανικοί της εταιρείας δημιούργησαν το πρώτο μπλε LED υψηλής φωτεινότητας το 1993.

Ιστορία των λαμπτήρων LED

Το πρώτο LED που εκπέμπει έντονο λευκό φως δημιουργήθηκε πριν από πολύ καιρό – το 1997, ο δημιουργός του ήταν ο Αμερικανός μηχανικός Fred Schubert.

Σήμερα, υπάρχουν ήδη λαμπτήρες LED εξοικονόμησης ενέργειας, αλλά εξακολουθούν να βελτιώνονται, επειδή τα πρώτα LED, των οποίων η ένταση του φωτός έγινε ίση και, στη συνέχεια, υπερέβη τη φωτεινότητα των λαμπτήρων πυρακτώσεως, εμφανίστηκε μόνο στις αρχές του 21ου αιώνα..

Πώς λειτουργεί και λειτουργεί η λυχνία LED

Η συσκευή οποιουδήποτε σύγχρονου λαμπτήρα LED έχει ως εξής:

  • βάση. Ένα τυπικό στοιχείο οποιουδήποτε λαμπτήρα, σχεδιασμένο να βιδώνεται στη βάση του λαμπτήρα.
  • εκκινητής έρματος (οδηγός) κλεισμένος σε πλαστική θήκη με οπές εξαερισμού. Μετατρέπει το εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές ρεύμα, περιέχει πιο ισχυρούς πυκνωτές από ότι στο κύκλωμα έρματος λαμπτήρα φθορισμού. Ο λόγος είναι ως εξής – η θερμότητα που παράγεται από τις διόδους στους λαμπτήρες LED δεν κατευθύνεται προς τα έξω, αλλά στο εσωτερικό του σώματος, επομένως, απαιτούνται οπές εξαερισμού στο σώμα έρματος. Η διάρκεια ζωής οποιουδήποτε λαμπτήρα LED σχετίζεται με τον αριθμό των οπών εξαερισμού στη θήκη και την αξιοπιστία των πυκνωτών, καθώς και με διόδους zener που εξισώνουν την τάση σε περίπτωση πτώσης τάσης.
  • καλοριφέρ αλουμινίου. Τα προεξέχοντα πλευρά του βρίσκονται κατά μήκος και σε μια σπείρα, η οποία βελτιώνει την απαγωγή θερμότητας.
  • την πλακέτα στην οποία είναι εγκατεστημένα τα LED. Κατασκευασμένο από αλουμίνιο, στην πλευρά που βλέπει στο ψυγείο, εφαρμόζεται θερμική πάστα, η οποία αφαιρεί τη θερμότητα – το 90% της ακτινοβολίας θερμότητας από τα LED πέφτει στην πλακέτα αλουμινίου στην οποία είναι εγκατεστημένα.
  • LED, σε αριθμό από 5, που παρέχουν τη συνολική ισχύ της λάμπας. Η φωτεινή ροή που δημιουργείται εξαρτάται από την ποιότητα των LED.
  • ελαφρύ διαχύτη τοποθετημένο σε εσωτερικό δακτύλιο αλουμινίου Κατασκευασμένο από ματ πλαστικό, χρησιμοποιείται για ομοιόμορφη διασπορά της δέσμης φωτός από LED. Πρακτικά δεν θερμαίνεται.

Τα κύρια στοιχεία μιας λυχνίας LED είναι LED – συσκευές ημιαγωγών που μετατρέπουν το ηλεκτρικό ρεύμα σε ακτινοβολία φωτός. Οποιαδήποτε LED αποτελείται από ένα μη αγώγιμο υπόστρωμα, στο οποίο τοποθετείται ένας κρύσταλλος ημιαγωγού – και τα δύο αυτά στοιχεία περικλείονται σε μια συσκευασία με καλώδια επαφής από τη μία πλευρά και από πλαστικό φακό στην άλλη πλευρά. Ο ελεύθερος χώρος μεταξύ του φακού και του κρυστάλλου είναι γεμάτος με άχρωμη σιλικόνη, η δομή LED στερεώνεται σε βάση αλουμινίου, η οποία αφαιρεί τη θερμότητα και κάνει το LED πιο άκαμπτο.

Πώς λειτουργεί και λειτουργεί η λυχνία LED

Γιατί ανάβει το LED; Το μυστικό της λάμψης έγκειται στον ανασυνδυασμό ηλεκτρονίων μεταξύ δύο επαφών ημιαγωγών με διαφορετική αγωγιμότητα. Ο κρύσταλλος του ημιαγωγού στα σημεία εξόδου επαφής εμπλουτίζεται με μια ακαθαρσία δέκτη που περιέχει έναν ανεπαρκή αριθμό ηλεκτρονίων, αφενός, και μια ακαθαρσία δότη, όπου τα ηλεκτρόνια είναι άφθονα, από την άλλη. Όταν εφαρμόζεται ισχύς, τα ηλεκτρόνια ανασυνδυάζονται και η προκύπτουσα υπερβολική ενέργεια μετατρέπεται σε ορατό φως. Με την πρώτη ματιά, φαίνεται ότι όσο υψηλότερο είναι το ρεύμα, τόσο πιο έντονο θα ανάβει το LED. Αυτό είναι σωστό, η ένταση της φωτεινής ενέργειας θα είναι υψηλότερη, αλλά ταυτόχρονα, λόγω της αντίστασης στον ημιαγωγό, η θέρμανση της διόδου θα αυξηθεί απότομα, γεγονός που θα προκαλέσει την τήξη των επαφών ή την εξάπλωση του ημιαγωγού.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των λαμπτήρων εξοικονόμησης ενέργειας LED

Οι λαμπτήρες LED που υπάρχουν σήμερα έχουν τόσο πλεονεκτήματα όσο και μειονεκτήματα – η ανάπτυξή τους σε μια πλήρη πηγή φωτός στα σπίτια μας δεν έχει ολοκληρωθεί ακόμη..

Θετικά χαρακτηριστικά:

  • το μικρότερο, σε σύγκριση με οποιονδήποτε άλλο τύπο οικιακών λαμπτήρων, κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας – 8-10 φορές μικρότερη από εκείνη των λαμπτήρων με πυρακτωμένο νήμα.
  • υψηλή φωτεινή απόδοση, δαπανώνται περίπου 120 lumens ανά watt ενέργειας. Για σύγκριση, η έξοδος φωτός των “λαμπτήρων Ilyich” είναι από 10 έως 24 lumens ανά watt, για λαμπτήρες φθορισμού – από 60 έως 100 lumens ανά watt.
  • το υψηλότερο, σε σύγκριση με οποιονδήποτε άλλο λαμπτήρα φωτισμού, διάρκεια ζωής περίπου 50.000 ώρες, υπό την προϋπόθεση ότι η κατασκευή υψηλής ποιότητας του ίδιου του λαμπτήρα LED και η χρήση υλικών υψηλής ποιότητας στην κατασκευή του ·
  • απόκτηση διαφόρων χαρακτηριστικών του φάσματος χωρίς τη χρήση φίλτρων φωτός, δηλ. κατ ‘αναλογία με λαμπτήρες πυρακτώσεως.
  • ανθεκτικότητα και ασφάλεια για τους χρήστες. Η λυχνία LED δεν θα σπάσει ή θα υποστεί ζημιά εάν πέσει κατά λάθος, δηλ. θραύσματα γυαλιού, τυπικά για παρόμοια κατάσταση με οποιαδήποτε άλλη λάμπα φωτισμού, δεν θα είναι. Τα στοιχεία του δεν περιέχουν επικίνδυνα συστατικά χημικής προέλευσης, τα οποία υπάρχουν, για παράδειγμα, σε λαμπτήρες φθορισμού.
  • δεν εξαρτάται από τον αριθμό ενεργοποίησης και απενεργοποίησης, στην περίπτωση άλλων λαμπτήρων, ο αριθμός ενεργοποίησης / απενεργοποίησης επηρεάζει σοβαρά τη διάρκεια ζωής.
  • ασφαλές σε λειτουργία – δεν απαιτείται υψηλή τάση, η υψηλότερη θερμοκρασία των LED και τα εξαρτήματα που περικλείουν δεν θα υπερβαίνουν τους 60 ° С.

Αρνητικά χαρακτηριστικά:

  • υψηλή τιμή. Το κόστος των λαμπτήρων LED σήμερα υπερβαίνει το κόστος των λαμπτήρων φθορισμού παρόμοιας ισχύος κατά 8-10 φορές. Η μείωση των τιμών λιανικής χωρίς απώλεια ποιότητας είναι η κύρια πρόκληση για τους κατασκευαστές λαμπτήρων LED.
  • ανάγκη για ψύκτρα. Οι διαστάσεις των LED είναι πολύ μικρές και δεν επαρκούν για να διαλύσουν ανεξάρτητα τη θερμότητα που παράγουν κατά τη λειτουργία – όσο πιο ισχυρή είναι η λυχνία LED, τόσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος και η περιοχή του καλοριφέρ που χρειάζεται. Κατά συνέπεια, το εντυπωσιακό μέγεθος του καλοριφέρ αλουμινίου επηρεάζει το κόστος της λάμπας, εκτός αυτού, θα είναι δύσκολο ή αδύνατο να εγκατασταθεί ένας ισχυρός λαμπτήρας LED σε συνηθισμένους λαμπτήρες – δεν θα χωράει σε αυτά.
  • απουσία πυκνωτή που εξισώνει τη φωτεινή ροή των LED, υπάρχει αισθητή κυματισμός φωτός.
  • κατά την κατασκευή ενός λαμπτήρα με βάση φθηνά LED, η φωτεινή του απόδοση μειώνεται στο μέγιστο των 100 lm / W και γίνεται ίση με τους λαμπτήρες φθορισμού, δηλαδή χάθηκε ένα σημαντικό πλεονέκτημα της λυχνίας LED.
  • το φάσμα φωτός που παράγεται από LED είναι μονοχρωματικό και διαφέρει σημαντικά από το φυσικό φως του ήλιου. Για να μαλακώσουν τη μονοχρωματική ακτινοβολία φωτός, απαιτούνται ειδικοί φωσφόροι.
  • Η παραγόμενη φωτεινή ροή κατευθύνεται στενά και απαιτεί την εγκατάσταση πολλών πολυκατευθυντικών λαμπτήρων ή διαχύτη φωτός, ωστόσο, η χρήση των τελευταίων μειώνει σημαντικά την ένταση του φωτισμού.

Πώς να επιλέξετε μια λυχνία LED για το σπίτι σας

Στα καταστήματα υλικού στη Ρωσία, οι λαμπτήρες LED εξοικονόμησης ενέργειας δεν είναι τόσο διαδεδομένοι όσο οι λαμπτήρες φθορισμού – είναι πιο ακριβοί, επομένως, έχουν λιγότερη ζήτηση. Οι μεγαλύτεροι κατασκευαστές λαμπτήρων LED: American General Electric, German Osram, Bioledex και BLV licht, Dutch Philips, Indian Sylvania, Russian Optogan – το κόστος των προϊόντων τους κυμαίνεται από 600 έως 3.000 ρούβλια … για έναν λαμπτήρα.

Πώς να επιλέξετε μια λυχνία LED για το σπίτι σας

Εκτός από τις γνωστές μάρκες, οι φθηνοί λαμπτήρες LED από κινέζους και μικρούς οικιακούς κατασκευαστές βρίσκονται συχνά σε καταστήματα – κατά τη γνώμη μου, δεν πρέπει να αγοράζετε τα προϊόντα τους, επειδή Το χαμηλό κόστος πιθανότατα οφείλεται στην εξοικονόμηση εξαρτημάτων, πράγμα που σημαίνει ότι τέτοιοι λαμπτήρες δεν θα διαρκέσουν πολύ.

Και τώρα σχετικά με τα κριτήρια για την επιλογή λαμπτήρων LED:

  • ισχύς λαμπτήρα. Ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως 100 W αντιστοιχεί σε LED 12-15 W, και η φωτεινή ροή μιας λυχνίας LED 15 W θα είναι ελαφρώς πιο έντονη από εκείνη ενός “λαμπτήρα Ilyich” 100 W.
  • θερμοκρασία φωτός. Η θερμοκρασία φωτός στο Kelvin θα εκτυπωθεί στη συσκευασία ή στο σώμα του λαμπτήρα, το φως του ήλιου που έχουμε συνηθίσει να έχει θερμοκρασία 2 700 – 3 000 K. Η θερμοκρασία του φωτός των λαμπτήρων στο Kelvin οφείλει την προέλευσή του στο χρώμα μιας μεταλλικής ράβδου που θερμαίνεται σε έναν κλίβανο – έως 3 000 K είναι κίτρινο-λευκό , γίνεται όλο και περισσότερο λευκό με αυξανόμενη θερμοκρασία. Οι λαμπτήρες που εκπέμπουν φως σε θερμοκρασία υψηλότερη από 3000 K είναι πιο φωτεινές, αλλά το φως τους είναι ανεκτό και είναι κατάλληλο μόνο σε χώρους γραφείων.
  • γωνία φωτισμού. Εάν όλα τα LED στη λάμπα βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο, τότε η φύση του φωτισμού θα είναι εστιακή, στενά κατευθυνόμενη – κάθε LED εκπέμπει κατευθυνόμενη φωτεινή ροή. Για διάχυση φωτός και αποτελεσματικό φωτισμό του δωματίου, θα ήταν βολικό εάν τα LED τοποθετηθούν σε διάφορα επίπεδα και η ίδια η λάμπα είναι εξοπλισμένη με φακούς διάχυσης φωτός, επικαλυμμένοι από μέσα με φωσφόρο.
  • αναλογία απόδοσης χρώματος. Η τιμή του πρέπει να αναφέρεται στη συσκευασία του λαμπτήρα, για LED, ο συντελεστής είναι συνήθως από 70 έως 95 – όσο υψηλότερη είναι η τιμή που δίνεται στη συσκευασία, τόσο καλύτερη θα ανάψει η λυχνία LED και το αντίστροφο. Αν το δείκτη χρωματικής απόδοσης 95 αναγράφεται στη συσκευασία και το κόστος του ίδιου του λαμπτήρα είναι χαμηλό – αυτή είναι μια προσπάθεια εξαπάτησης του αγοραστή, οι φτηνοί λαμπτήρες δεν μπορούν να έχουν τόσο υψηλή απόδοση χρώματος.
  • αφαίρεση θερμότητας. Απαιτείται παρουσία καλοριφέρ αλουμινίου και εάν χρησιμοποιείται πλαστικό αντί για αλουμίνιο, αρνηθείτε να αγοράσετε αυτήν τη λάμπα, δεν θα διαρκέσει πολύ.
  • ώρες εργασίας. Συνήθως, οι κατασκευαστές αναφέρουν 30.000 ώρες εργασίας, πράγμα που είναι στην πραγματικότητα ένας μέσος όρος. Η ίδια η λάμπα μετά από αυτήν την περίοδο θα συνεχίσει να λειτουργεί, αλλά η φωτεινότητά της θα μειωθεί κατά περίπου 30% – η θέρμανση των LED με την πάροδο του χρόνου μειώνει την ένταση της φωτεινής ροής.

Δεν έχω καμία αμφιβολία ότι τα επόμενα 5-10 χρόνια, οι λαμπτήρες LED θα βελτιωθούν – ο αριθμός των αυλών ανά watt που καταναλώνεται θα αυξηθεί και το κόστος θα μειωθεί σημαντικά. Θα γίνουν λιγότερο δημοφιλείς όπως οι λαμπτήρες πυρακτώσεως κάποτε, μόνο πιο κερδοφόροι τόσο για τον μέσο καταναλωτή όσο και για το κράτος. Αλλά θα πάρει χρόνο …

Βαθμολογήστε το άρθρο
( No ratings yet )
Κοινοποίηση σε φίλους
Συμβουλές για οποιοδήποτε θέμα από ειδικούς
Πρόσθεσε ένα σχόλιο

Κάνοντας κλικ στο κουμπί "Υποβολή σχολίου", αποδέχομαι την επεξεργασία προσωπικών δεδομένων και αποδέχομαι την πολιτική απορρήτου