Kasvien valaistuksessa valkoisilla LEDeillä on kyse tehokkuudesta ja taloudellisesta tehokkuudesta.

LED lamputModerni niillä on riittävä kirkkaus, mitä ei voitu sanoa edellisen sukupolven LEDeistä, joiden alhainen kirkkaus rajoitti merkittävästi niiden käyttöä. Tällä hetkellä,..

Tehokkuus. Nykyajan tehokkuus LED lamput on 22 %. Korkean hyötysuhteen lisäksi LED-lamput ovat myös erittäin kestäviä, jopa 50 000 tuntia, mikä puolestaan ​​vastaa 17 vuoden käyttöä 8 tuntia päivässä. Moderni niillä on riittävä kirkkaus, mitä ei voitu sanoa edellisen sukupolven LEDeistä, joiden alhainen kirkkaus rajoitti merkittävästi niiden käyttöä. Tällä hetkellä julkaisun jälkeen LED kirkkaus, niiden suosio on kasvanut dramaattisesti. Korkeasta hinnasta huolimatta, mutta korkean hyötysuhteen, käyttöiän ja merkittävien sähkö- ja asennustöissä saavutettujen säästöjen ansiosta LEDit ovat saamassa yhä enemmän suosiota. Lisäksi LED-lamppujen pitkä käyttöikä mahdollistaa niiden asentamisen vaikeapääsyisiin paikkoihin, tämä pätee erityisesti LED-lamppuja käytettäessä V . Yli 130 vuoden historian ajan valaistustekniikan maailmaa hallinneilla hehkulampuilla on ollut monia haittoja: ne ovat herkkä hehkulanka, joka voi pettää ravistuksen aikana, ja suuri prosenttiosuus lämpöteosta, mikä vähentää merkittävästi hyötytehon suhde valovirtaan. Perinteisten hehkulamppujen hyötysuhde on vain 2,6 %. Teknisesti kehittyneemmällä loistelampulla on hieman korkeampi hyötysuhde, 8,7 %, ja se on myös vaikuttanut merkittävästi energiansäästöön. Loistelamppujen käyttö on paljastanut useita merkittäviä haittoja: lyhyt käyttöikä todellisissa olosuhteissa, mahdollinen välkkyminen ja mahdollinen sytytyshäiriö matalissa lämpötiloissa sekä vilkkuminen jännitteen puutteessa. Lisäksi palaneet loistelamput vaativat erityistä hävittämistä. Loistelamput on erittäin kielteinen asenne ajoittaiseen toimintajaksoon, päälle ja pois.

on korkea hyötysuhde, alhainen virrankulutus ja pitkä käyttöikä, kirkas valo, erinomainen valaistus eikä välkkymistä. Korkeiden suorituskykyominaisuuksiensa ansiosta ne ovat yleistymässä ja niitä käytetään erityisen usein. Yritys Ammattimainen valo ja Ääni tarjoaa laajan valikoiman modernejaLED lamput Ja korkea laatu edulliseen hintaan, joka perustuu laatuunLED lamput(cm:) .

Sivustollamme voit myös tarkastella muita sinua kiinnostavia tietoja, ja asiantuntijamme puolestaan ​​tarjoavat sinulle kaikenlaista teknistä tukea: , , , , , , ,

Unelma kestävästä, käytännöllisestä ja taloudellisesta valonlähteestä, joka paistaa ja ei lämmitä, on toteutunut puolijohdeteknologian nopean kehityksen ansiosta. Ja huolimatta siitä, että LED-valon hinta on nykyään suhteellisen korkea, se saattaa pian syrjäyttää muut perinteiset valonlähteet. Ainakin seuraavat 15-20 vuotta hänelle on jo taattu huoleton tulevaisuus.

Aloimme puhua LEDeistä valonlähteinä, jotka eivät voi vain välkkyä joulukuusen seppeleissä, vaan myös palvella julkisivujen, sisätilojen, paikallisten alueiden, puistojen ja uima-altaiden täyttä valaistusta viisi tai kuusi vuotta sitten. Ja niiden käyttö tällä alueella alkoi vasta pari vuotta sitten. Ja vaikka tällainen tulevaisuudennäkymien globaalin analyysin aika on vielä suhteellisen lyhyt, tämä valonlähde voi silti hyvin syrjäyttää muita. Jo pelkästään siksi, että nykyään perinteiset valonlähteet ovat jo saavuttaneet maksimaalisen valotehokkuutensa ja LEDit ovat saavuttaneet vain 10 % kyvystään. Esimerkkinä haluaisin mainita sen, että nykyaikaiset LEDit ovat jo sata kertaa kirkkaampia kuin kirkkaimmat LEDit vain viisi vuotta sitten.

MÄÄRITELMÄLLE

LEDin eli valodiodin keksi 1960-luvun alussa englantilainen Nick Holonyak. Siksi tätä valonlähdettä kutsutaan myös LEDiksi (Light Emitting Diode).
LED on orgaaninen puolijohdevalolähde tai puolijohdekide, joka on valmistettu polymeeripuolijohdekerroksista. LEDit eivät sisällä lasia, filamentteja tai vaihdettavia osia. Ne ovat minikokoisia, kompakteja ja tehokkaita. Lisäksi ne lähettävät valoa, jolla on ainutlaatuiset ominaisuudet.

EDISTÄ JA HAITTEISTA

LEDeillä on monia etuja klassisiin valonlähteisiin verrattuna. Niiden joukossa:

• Taloudellinen energiankulutus. LED-virrankulutus on enintään 5 W. Tällä valonlähteellä varustetut lamput kuluttavat 5-10 kertaa vähemmän energiaa kuin halogeeni- ja vastaavan kirkkauden hehkulamput. LEDin sähköenergian valoksi muuntamisen tehokkuus on suuruusluokkaa suurempi kuin tavanomaisen hehkulampun hyötysuhde. Esimerkiksi tyypillisen 100 W hehkulampun valoteho on vain 3-5 W. Ja LED-valolähde, joka tuottaa saman valon säteilytehon, ei kuluta 100, vaan vain 1,5 W. LED-sähkön kulutuksen korkea hyötysuhde on erityisen tärkeä tässä vaiheessa, koska ihmiskunnan kasvavat valaistustarpeet edellyttävät sähköntuotannon lisäämistä. Tämä edellyttää lisäinvestointeja voimalaitosten rakentamiseen, energiaesiintymien kehittämiseen ja sitä seuraavaan tuotantojätteen loppusijoitukseen. Lisäksi valtiotasolla toteutetaan energiansäästöohjelmaa. Ja LEDit ovat vaihtoehtoinen, erittäin tehokas valonlähde, joka pystyy vastaamaan valaistustarpeeseen lisäämättä tuotanto- ja energiakustannuksia.

• Mahdollisuus käyttää pienjännitevirtalähteestä. LED-lamput voidaan asentaa paikkoihin, joissa ei ole verkkovirtaa (2,8 V - 28 V DC).

• Korkea hyötysuhde. LED-lampulla hyötysuhde on 75-90% (valo). Ja vain 10-25% käytetään lämmöntuotantoon. Vertailun vuoksi: hehkulampun hyötysuhde 5-10 % on valoa. Loput 90-95 % menee ympäristön turhaan lämmittämiseen.

• Käytännöllisyys käytössä. LED-valojen kestävyyden ansiosta asennusta ei tarvitse usein vaihtaa ja huoltaa.

• Riittävä säteilyteho. LEDin kirkkaus, joka ylittää neonin, johtaa suureen kasvuun ihmissilmän tiedon havainnointietäisyydellä (tämä johtuu LEDin lähes yksivärisestä säteilystä). Esimerkiksi LED, jonka teho on vain 1 W, voi valaista 6 metriä korkean pylvään.

• Herkkyys sähköverkkojen muutoksille puuttuu. LEDin vasteaika syöttöjännitteen muutoksiin mitataan kymmenissä mikrosekunneissa, mikä on huomattavasti vähemmän kuin vastaavat hehkulamppujen indikaattorit. LEDeillä on pieni inertia ja ne voivat toimia pulssitilassa ilman vaurioita.

• Laaja valikoima värejä. Koska säteilyä esiintyy kapealla spektrikaistalla, väri-LED-valojen tehokkuus on paljon korkeampi kuin samanvärisellä suodattimella varustetun hehkulampun hyötysuhde. LED-valojen päävärit: punainen, sininen, vihreä, keltainen, turkoosi, oranssi, valkoinen.

• Dynaaminen värinmuutos. LED-valolähteitä ohjataan helposti millä tahansa elektroniikalla. Ne voidaan asettaa melkein mihin tahansa väri- ja aikaohjelmaan. Ja LED-säteilyä voidaan säätää, mikä luo kauniita dynaamisia ja valotehosteita. Staattisen käyttötilan lisäksi värejä voidaan sekoittaa ja saada jopa 16 miljoonaa sävyä, hallita ja myös luoda erilaisia ​​dynaamisia tehosteita.

• Paloturvallisuus ja käyttäjäturvallisuus. LEDit eivät käytännössä kuumene, joten ne eivät aiheuta palovaaraa. Lisäksi niiden hehku ei sisällä infrapuna- ja ultraviolettisäteilyä, mikä tekee niistä turvallisimman valonlähteen silmille.

• Ympäristöystävällisyys. LEDit eivät sisällä elohopeaa. Ja ne eivät vaadi kallista hävittämistä käyttöikänsä päätyttyä.

• Laaja valikoima sovelluksia. LEDit ovat suhteellisen pieniä, minkä ansiosta niitä voidaan käyttää melkein missä tahansa, esimerkiksi sijoittaa melkein minkä tahansa laitteen sisään tai tehdä minkä tahansa muotoisen, värin ja mallin LED-lamppu.

LEDeillä ei käytännössä ole haittoja. Ainoa ero on, että hinta on korkea verrattuna perinteisiin valonlähteisiin. Alkukustannukset kuitenkin palautuvat alhaisen energiankulutuksen ja käyttöjakson vähäisten taloudellisten kustannusten ansiosta. Esimerkiksi LED-lamppujen käyttö on 2,5-3 kertaa halvempaa kuin hehkulamput.

TIETOJA OMINAISUUKSISTA JA SOVELLUKSISTA

LEDien mahdollisuudet ovat erittäin laajat. Niiden avulla voit:

• vastaanottaa 100 % valoa heti, kun se on päällä;
• varmistaa pinnan tasaisen valaistuksen;
• luoda kirkkaita, täyteläisiä värejä;
• luoda ja säätää valon kirkkautta ja väriä;
• luoda lamppumalleja ilman lamppujen vaihtoa, samoin kuin ilkivallasuojattuja lamppuja;
• "piilota" valonlähde, näyttäen vain valon jne.

LEDien käyttöalue on melko laaja. Niiden käyttö on esimerkiksi optimaalista, kun valaistukseen varattu teho on liian pieni muille valonlähteille. Niistä voi tulla myös välttämättömiä paikoissa, joissa perinteisten lamppujen toistuva ja ongelmallinen (koskemattomuuden vuoksi) vaihtaminen ei ole toivottavaa. Mutta ne voivat kiinnostaa erityisesti suunnittelijoita ja arkkitehtejä, koska niiden avulla he voivat toteuttaa rohkeimmat päätöksensä.

Ledejä käytetään sisä- ja ulkosisustukseen, kylteihin, näyttelyikkunoihin ja indikaattoreihin, arkkitehtoniseen ja koristevalaistukseen sekä iloiseen koristevalaistukseen mihin tahansa lomaan.
LEDit voidaan asentaa seiniin, portaisiin, korokkeisiin; käyttää parkkipaikkojen, kävelyteiden, maisemien, suihkulähteiden ja uima-altaiden valaistuksena.

Koska LEDit ovat helposti ohjattavissa elektronisesti, tarkka valon suunta, värin ja säteilyn voimakkuuden ohjaus ja säätö, värien sekoittuminen ovat mahdollisia (joka voi olla kiinnostavaa erityisesti lavavalaistuksen, valomaalausten, grafiikan, paneelien luomisessa).
Ledit ovat yksivärisen luonteensa vuoksi ainutlaatuisia värillisen valon tuottajia. Lisäksi eloisa värien rikkaus saavutetaan paljon tehokkaammin kuin käytettäessä valosuodatinta tavallisissa valonlähteissä. Siten LEDien avulla esineitä, tilaa ja ympäristöä voidaan vapaasti "maalata" syvillä, eloisilla ja kirkkailla väreillä. Tai muuta sitä yksinkertaisesti painamalla ohjauspaneelin painiketta, mikä luo huoneeseen tietyn tunnelman.

Ledien pohjalta on mahdollista valmistaa minkä värisiä, muotoisia, muotoisia ja kokoonpanoisia lamppuja kotitalous- ja teollisuustarpeisiin sekä vedenalaiseen käyttöön. Tämä valikoima tarjoaa laajan valinnanvapauden kaikkiin sovelluksiin: vaaka- ja pystysuoraan, riippuvaan, upotettuun jne.

Siten LED-tekniikoiden avulla voit luoda ainutlaatuisen arkkitehtonisen kuvan tai ainutlaatuisen ja unohtumattoman tunnelman virkistys- ja viihdepaikkoihin; korostaa kodin yksilöllisyyttä ja ainutlaatuista ulkonäköä ja tehdä työoloista toimistossa mukavat.

Puolijohdemateriaalin ja lisäaineen oikealla valinnalla voidaan erityisesti vaikuttaa LED-kiteen valosäteilyn ominaisuuksiin, ensisijaisesti emission spektrialueeseen ja syöttöenergian valoksi muuntamisen tehokkuuteen:

• GaALAs- alumiinigalliumarsenidi; Se perustuu punaisiin ja infrapuna-LEDeihin.
• GaAsP- galliumarsenidifosfidi; AlInGaP - alumiini-indium-galliumfosfidi; punaiset, oranssit ja keltaiset LEDit.
• GaP- galliumfosfidi; vihreät LEDit.
• SiC- piikarbidi; Ensimmäinen kaupallisesti saatavilla oleva sininen LED alhaisella valoteholla.
• InGaN- indiumgalliumnitridi; GaN - galliumnitridi; UV siniset ja vihreät LEDit.

Valkoisen säteilyn saamiseksi tietyllä värilämpötilalla on kolme perusmahdollisuutta:

1. Sinisen LED-säteilyn muuntaminen keltaisella fosforilla (kuva 1a).

2. UV-LED-säteilyn muuntaminen kolmella loisteaineella (samanlainen kuin loistelamput, joissa on ns. kolmikaistainen spektri) (kuva 1b).

3. Punaisten, vihreiden ja sinisten LEDien additiivinen sekoitus (RGB-periaate, samanlainen kuin väritelevisiotekniikka). Valkoisten LEDien värisävyä voidaan luonnehtia korreloidun värilämpötilan arvolla.

Useimmat nykyaikaiset valkoiset LEDit valmistetaan sinisten LEDien pohjalta yhdistettynä muunnosloisteaineisiin, jotka mahdollistavat valkoisen säteilyn saamisen laajalla värilämpötila-alueella - 3000 K (lämmin valkoinen valo) 6000 K (kylmä päivänvalo) ).

LEDien toiminta virtapiireissä

LED-kide alkaa säteillä valoa, kun siinä virtaa eteenpäin. LEDeillä on eksponentiaalisesti kasvava virta-jännite-ominaisuus. Ne saavat yleensä virtansa vakiosta stabiloidusta virrasta tai vakiojännitteestä, jossa on valmiiksi kytketty rajoitusvastus. Tämä estää ei-toivotut nimellisvirran muutokset, jotka vaikuttavat valovirran vakauteen ja voivat pahimmassa tapauksessa johtaa jopa LEDin vaurioitumiseen.
Pienillä tehoilla käytetään analogisia lineaarisia säätimiä suuritehoisten diodien syöttämiseen, verkkoyksiköitä, joilla on stabiloitu virta tai lähtöjännite. Tyypillisesti LEDit kytketään sarjaan, rinnan tai sarja-rinnakkaispiireihin (katso kuva 2).

LEDien kirkkauden tasainen lasku (himmennys) suoritetaan säätimillä, joissa on pulssinleveysmodulaatio (PWM) tai laskusuuntainen virta. Stokastista PWM:ää käyttämällä on mahdollista minimoida häiriöspektri (sähkömagneettinen yhteensopivuusongelma). Mutta tässä tapauksessa PWM:llä voidaan havaita LED-säteilyn häiritsevää pulsaatiota.
Myötävirran määrä vaihtelee mallin mukaan: esimerkiksi 2 mA pienikokoisille paneeliasennettaville LEDeille (SMD-LED), 20 mA halkaisijaltaan 5 mm LEDeille kahdella ulkoisella virtajohdolla, 1 A suuritehoisille LEDit valaistustarkoituksiin. Myötäjännite UF vaihtelee yleensä välillä 1,3 V (IR-diodit) 4 V:iin (indiumgalliumnitridi-LEDit - valkoinen, sininen, vihreä, UV).
Samaan aikaan on jo luotu virtapiirejä, jotka mahdollistavat LEDien kytkemisen suoraan 230 V AC verkkoon. Professori P. Marx sai vuonna 2008 patentin stabiloidulla vaihtovirralla toimivien LEDien himmennyspiirille (katso kuva 3).
Eteläkorealainen yritys Seoul Semiconductors on integroinut piirin (Kuva 3) kahdella anti-rinnakkaisketjulla (kumpikin sisältää suuren määrän LEDejä) suoraan yhdelle sirulle (Acriche-LED). LEDien myötävirtaa (20 mA) rajoittaa ohminen vastus, joka on kytketty sarjaan antirinnakkaispiiriin. Myötäjännite kunkin LEDin välillä on 3,5 V.

Energiatehokkuus

LEDien energiatehokkuus (tehokkuus) on säteilytehon (watteina) suhde sähkönkulutukseen (valaistusterminologiassa tämä on säteilyn energiatuotto - ts.).
Lämpösäteilijöissä, joihin kuuluu klassisia hehkulamppuja, näkyvän säteilyn (valon) tuottamiseksi kela on lämmitettävä tiettyyn lämpötilaan. Lisäksi suurin osa syötetystä energiasta muunnetaan lämmöksi (infrapunasäteily), ja vain e = 3 % muuttuu näkyväksi säteilyksi tavallisissa lampuissa ja 7 % halogeenihehkulampuissa.

Sovelletussa valaistuksessa käytettävät LEDit muuttavat syötetyn sähköenergian näkyväksi säteilyksi hyvin kapealla spektrialueella, ja kiteessä tapahtuu lämpöhäviöitä. Tämä lämpö on poistettava LEDistä erityisillä suunnittelumenetelmillä, jotta varmistetaan tarvittavat valo- ja väriparametrit sekä maksimaalinen käyttöikä.
Valaistus- ja merkinantotarkoituksiin käytettävien LEDien säteilyspektrissä ei ole käytännössä lainkaan IR- ja UV-komponentteja, ja tällaisten LEDien energiatehokkuus on huomattavasti suurempi kuin lämpösäteilijöillä. Suotuisissa lämpöolosuhteissa LEDit muuttavat 25 % syötetystä energiasta valoksi. Siksi esimerkiksi valkoiselle LEDille, jonka teho on 1 W, noin 0,75 W johtuu lämpöhäviöistä, mikä edellyttää lämpöä haitallisten elementtien läsnäoloa tai jopa pakkojäähdytystä lampun suunnittelussa. Tällainen LEDien lämpötilan hallinta on erityisen tärkeää. On toivottavaa, että LEDien ja LED-moduulien valmistajat ilmoittavat energiatehokkuusarvot tuotteidensa ominaisuusluettelossa

Lämpötilan ohjaus
Muistakaamme, että lähes 3/4 LEDin kuluttamasta sähköstä muuttuu lämmöksi ja vain 1/4 valoksi. Siksi LED-lamppuja suunniteltaessa ratkaiseva rooli niiden maksimaalisen tehokkuuden varmistamisessa on LEDien lämpötilan optimoinnilla, toisin sanoen intensiivisellä jäähdytyksellä.

Kuten tiedetään, lämmönsiirto kuumennetusta kehosta tapahtuu kolmen fysikaalisen prosessin seurauksena:

1. Säteily

Ф = W? =5,669?10-8?(W/m2?K4)??A?(Ts4 – Ta5)
missä: W? – lämpösäteilyvuo, W
? – emissiokyky
Тs – lämmitetyn kappaleen pintalämpötila, K
Ta – huonetta ympäröivien pintojen lämpötila, K
A on lämpöä lähettävän pinnan pinta-ala, m?

2. Konvektio

F = ?? Häh (Ts-Ta)
missä: Ф – lämpövirtaus, W
A on kuumennetun kappaleen pinta-ala, m?
? - lämmönsiirtokerroin,
Тs – rajalämmönpoistoaineen lämpötila, K
Ta – kuumennetun kappaleen pintalämpötila, K
[kiillottamattomille pinnoille? = 6...8 W/(m? K)].

3. Lämmönjohtavuus

Ф = ?T?(А/l) (Тs-Та) =(?T/Rth)
missä: Rth= (l / ?T?A) – lämpövastus, K/W,
Ф – lämpöteho, W
A – poikkileikkaus
l-pituus - ?T - lämmönjohtavuuskerroin, W/(m?K)
keraamisille jäähdytyselementeille?T=180 W/(m?K),
alumiinille – 237 W/(m?K),
kuparille – 380 W/(m?K),
timantille – 2300 W/(m?K),
hiilikuiduille – 6000 W/(m?K)]

4. Lämpövastus

Kokonaislämpövastus lasketaan seuraavasti:

Rth par.total=1/[(1/ Rth,1)+ (1/ Rth, 2)+ (1/ Rth,3)+ (1/ Rth,n)]

Rth jälkisana = Rth,1 + Rth, 2 + Rth,3 +....+ Rth,n

Jatkaa
LED-valaisimia suunniteltaessa on tehtävä kaikki mahdolliset toimenpiteet LEDien lämpökäyttäytymisen vähentämiseksi johtumisen, konvektion ja säteilyn kautta. Siksi LED-lamppuja suunniteltaessa ensisijaisena tehtävänä on varmistaa lämmönpoisto erityisten jäähdytyselementtien lämmönjohtavuudesta tai kotelon suunnittelusta johtuen. Sitten nämä elementit poistavat lämpöä säteilyllä ja konvektiolla.
Jäähdytyselementtien materiaalien tulee mahdollisuuksien mukaan olla mahdollisimman vähäisiä.
Hyviä tuloksia saatiin "Heatpipes"-tyyppisillä lämmönpoistoyksiköillä, joilla on erittäin korkeat lämmönjohtavuusominaisuudet.
Yksi parhaista jäähdytyslevyvaihtoehdoista on keraamiset alustat, joissa on valmiiksi levitetyt virransiirtoreitit, joihin LEDit juotetaan suoraan. Keraamiset jäähdytysrakenteet haihduttavat noin 2 kertaa enemmän lämpöä kuin perinteiset metalliset jäähdytyselementit.
LEDin sähköisten ja lämpöparametrien välinen suhde on esitetty kuvassa. 4.
Kuvassa Kuvassa 5 on tyypillinen suuritehoisen LEDin rakenne, jossa on alumiininen jäähdytyselementti ja lämpövastuspiiri, ja kuva 5. 6-8 – erilaisia ​​jäähdytysmenetelmiä.

Säteily

Valaisimen pinta, johon LED tai usealla ledillä varustettu moduuli on asennettu, ei saa olla metallia, koska metallien emissiivisyys on erittäin alhainen. LEDien kanssa kosketuksissa olevien valaisimien pinnoilla tulee mahdollisuuksien mukaan olla korkea spektrinen emissiokyky?.

Konvektio

On toivottavaa, että lampun rungossa on riittävän suuri pinta-ala, jotta se pääsee esteettä kosketukseen ympäristön ilmavirtojen kanssa (erityiset jäähdytysrivat, karkea rakenne jne.). Lisälämmönpoisto voidaan toteuttaa pakollisin toimenpitein: minituulettimet tai tärykalvot.

Lämmönjohtavuus

LEDien erittäin pienestä pinta-alasta ja tilavuudesta johtuen tarvittavaa jäähdytystä säteilyllä ja konvektiolla ei saavuteta.

Esimerkki valkoisen LEDin lämpövastuksen laskemisesta

UF = 3,8 V
JOS = 350 mA
PLED = 3,8 V? 0,35 A = 1,33 W
Koska LEDin optinen hyötysuhde on 25 %, vain 0,33 W muuttuu valoksi ja loput 75 % (Pv=1 W) muunnetaan lämmöksi. (Usein kirjallisuudessa lämpöresistanssia RthJA laskettaessa he tekevät sen virheen olettamalla, että Pv = UF ? IF = 1,33 W - tämä on väärin!)

Aktiivikerroksen suurin sallittu lämpötila (p-n risteys – Junction) TJ = 125°C (398 K).

Ympäristön korkein lämpötila TA = 50°C (323 K).

Suurin lämpövastus sulkukerroksen ja ympäristön välillä:

RthJA= (TJ – TA)/ Pv = (398 K – 323 K)/1 W = 75 K/W

Valmistajan mukaan LEDin lämpövastus

RthJS = 15 K/W

Lämpöä haihduttavien lisäelementtien (jäähdytysrivat, lämpöä johtavat tahnat, liimayhdisteet, kartonki) vaadittu lämpövastus:

RthSA = RthJA – RthJS = 75-15 = 60 K/W

Kuvassa 9 selittää levyn diodin lämpövastukset.
Aktiivikerroksen lämpötilan ja sulkukerroksen (aktiivisen) kerroksen ja kidejohtimien juotospisteen välisen lämpövastuksen välinen suhde määräytyy kaavalla:

TJ = UF? JOS? ?e? RthJS + TS

missä ТS on kidejohtimien juotospisteestä mitattu lämpötila (tässä tapauksessa se on 105 °С)

Sitten tarkasteltavassa esimerkissä, jossa on valkoinen LED, jonka teho on 1,33 W, aktiivisen kerroksen lämpötila määritetään seuraavasti
TJ = 1,33 W? 0,75? 15 K/W + 105°C = 120°C.

Emissiivisten ominaisuuksien heikkeneminen aktiivisen (sulkevan) kerroksen lämpötilakuormituksen vuoksi.
Kun tiedetään juotoskohdan todellinen lämpötila ja valmistajan toimittamat tiedot, voidaan määrittää aktiivisen kerroksen lämpökuorma (TJ) ja sen vaikutus säteilyn hajoamiseen. Heikkeneminen tarkoittaa valovirran vähenemistä LED-sirun käyttöiän aikana.

Sulkukerroksen lämpötilan vaikutus
Perusvaatimus: estokerroksen suurinta sallittua lämpötilaa ei saa ylittää, koska tämä voi johtaa LEDien peruuttamattomiin vaurioihin tai spontaaneihin vioituksiin.
Ledien toiminnan aikana tapahtuvien erityisten fysikaalisten prosessien vuoksi estokerroksen TJ lämpötilan muuttaminen sallittujen arvojen rajoissa vaikuttaa moniin LED-parametreihin, mukaan lukien lähtöjännite, valovirta, värikoordinaatit ja käyttöikä.

Lamppujen tekniset ja taloudelliset indikaattorit

Lampun TEP-arvoon vaikuttaa merkittävästi lampun optisten järjestelmien tyyppi ja laatu. Hyötysuhde riippuu liitäntälaitteen tehokertoimesta ja laitteen optisesta tehokkuudesta sekä optiikan kunnosta. Useilla kotimaisilla laitteilla ja useimmilla ulkomaisilla näytteillä on korkeat kertoimet. Huolimatta siitä, kuinka hyvät nämä indikaattorit ovat, optiikka (läpinäkyvä kansi, hajaantuva tai suppeneva linssi ja heijastimet) likaantuu käytön aikana ja muuttuu merkittävästi pintarakenteissa, mikä johtaa parametrien huononemiseen. Tämä lausunto koskee kaikentyyppisiä valaisimia riippumatta siitä, käytetäänkö liitäntälaitteita vai ei.

Uusissa lampuissa optinen hyötysuhde on 60-95 %. Käytännön havaintojen ja erityisten laboratoriotutkimusten tuloksena kävi ilmi, että 1 vuoden käyttöjakson aikana optinen hyötysuhde laskee 35 prosenttiin alkuperäisestä arvostaan ​​(ja päähäviöt esiintyvät ensimmäisinä käyttöpäivinä ). Kahdessa vuodessa optiikka menettää 50–65 % alkuperäisestä tehokkuustasostaan.

Havaittuja laitteita käytettiin ulkona (katuvalaistus) Tatarstanin tasavallan alueella normaaleissa, ei-äärimmäisissä olosuhteissa. On selvää, että jos käyttöolosuhteet sisältävät valaistuslaitteiden käytön lisääntyneen pöly- tai kaasusaasteen olosuhteissa, optinen tehokkuus laskee nopeammin.

* TATLED-konsernin asiantuntijat suorittivat optisten ja sähköisten ominaisuuksien mittaukset omassa tukikohdassaan.

(Valovirta, Ф; kokonaisvalovirran jakautuminen kahdelle valovoimatasolle tai säteilykulmalle säteilykuvion sisällä, Ф(Ω),

Mittauslaitteiden tiedot liitteessä 1.

Yleensä valaistuslaitteiden valmistajat ratkaisevat lamppujen (etenkin niiden sisäisen tilavuuden) suojaamisen haitallisilta ympäristötekijöiltä tiivistämällä suljettujen valaistuslaitteiden koteloiden ja suojalasin välit sekä tiivistämällä johtojen sisääntulokohdat.

Ongelman tarkempi tutkimus paljasti kuitenkin, että tämä ei riitä varmistamaan lampun sisätilavuuden asianmukaista eristystä. Termodynamiikan lakien mukaan suljetuissa valaistuslaitteissa on "hengittävä" vaikutus, joka liittyy ilmanpaineen muutokseen, joka on suljettu valaistuslaitteen sisäiseen eristettyyn tilavuuteen. Kun laitteen valonlähde sytytetään ja laitteen sisälle jäänyt ilma lämpenee, paine kasvaa, ja kun se sammutetaan, paine laskee. Jopa huomaamattoman tiivistevian seurauksena saastunutta ilmaa imetään lampun sisäonteloon. Tämä ilmiö mahdollistaa pölyn, kuitujen ja syövyttävien hiukkasten laskeutumisen lampun polttimolle, heijastimelle, sisäpinnalle, suojalasille, linssille ja pistorasian koskettimille. Tämän seurauksena laitteiden valaistuskapasiteetti heikkenee ja ne itse epäonnistuvat lyhyen käyttöajan sisällä (esimerkiksi joillakin metallurgisen tuotannon alueilla valaistuslaitteet vaihdetaan vuosittain, mikä lisää merkittävästi valaistusjärjestelmän käyttökustannuksia).

LED-lampuilla ei ole edellä mainittua haittaa. Tosiasia on, että tällaisissa lampuissa käytetyt LEDit eivät vaadi heijastavia heijastimia.

Perinteisiä valonlähteitä käyttäviin valaisimiin on sisäänrakennettu heijastin, jonka muotoa ei aina voida säätää valonjaon vaatimusten mukaisesti. Toisin kuin perinteiset lamput, LED-laitteet käyttävät valonlähteitä, jotka eivät lähetä valoenergiaa kaikkiin suuntiin, vaan yhteen. Valovirran suuntaa ja intensiteettiä säätelee valonlähteen akselien sijainti tietyssä suunnassa ja niiden lukumäärä. Säteilyn avautumiskulmaa säädetään sekundaarioptiikalla (mikroleenillä).

Siten LED-lampussa ei ole haittoja, jotka johtuvat monisuuntaisia ​​valonlähteitä käyttävien optisten järjestelmien häviöistä. Eli LED-lamppujen lumen/wattisuhde on houkuttelevampi.

Lumenit mittaavat virtausta kaikkiin suuntiin, ts. 4pi:n avaruuskulmassa. Yksi luumen on yhtä suuri kuin valovirta, jonka pisteisotrooppinen lähde lähettää valovoimalla yhtä kandelaa yhden steradiaanin avaruuskulmaan (1 lm = 1 cd × sr)

Steradiaani on yhtä suuri kuin avaruuskulma, jonka kärki on säteisen R pallon keskellä, leikkaamalla pallon pinnalta alueen, joka on yhtä suuri kuin neliön, jonka sivu on R (eli R²). Jos tällainen avaruuskulma on muodoltaan pyöreä kartio, sen avautumiskulma on noin 65,541° tai 65°32′28″).

Jos oletetaan, että laskettu kartio on suunnattu suoraan valaistuun kohteeseen, niin loput valoenergiasta osuu valaistuun pintaan heijastimen tai optisten linssien kautta.
Candela (latinasta candela - kynttilä), kansainvälisen yksikköjärjestelmän valovoiman yksikkö. Nimitys: venäläinen CD, kansainvälinen CD. Candela (valovoiman yksikkö) - valon intensiteetti, joka säteilee 1/600000 m2:n alueelta täyden emitterin poikkileikkauksesta kohtisuorassa suunnassa tähän osaan nähden emitterin lämpötilassa, joka on yhtä suuri kuin platinan jähmettymislämpötila (2042 K) paineessa 101325 n/m2.

Edellä olevan perusteella TEC-lamppujen vertaamiseksi tavanomaiseen valonlähteeseen ja LED-lamppuun on tarpeen ottaa käyttöön korjaus optisten järjestelmien tehokkuuden eroihin.

Tarkastellaanpa erityisenä esimerkkinä laajalti käytettyä valaistuslaitetta RKU15-250, jossa käytetään DRL-lamppua ja LED-lamppua.

Todellisten valaistuksen suorituskykyindikaattoreiden määrittämiseksi teemme seuraavat laskelmat:

Valmistajan mukaan RKU15-lampun hyötysuhde on 65%. Valonlähteen (DRL-250 (V) lamppu) valovirta on 13 200 lumenia. Saamme laitteen todellisuudessa lähettämän valovirran tason: 65 % 13 200 lm:stä = 8 580 lumenia.

On myös tarpeen ottaa huomioon DRL-valovirran tason nopeutunut menetys ensimmäisen 1000 käyttötunnin aikana. Alla olevasta kaaviosta (VNISI-tietojen mukaan) on selvää, että ensimmäisen 1000 käyttötunnin aikana emittoituneen valovirran taso laskee 15-20% alkuperäisestä arvosta. Tästä saamme Фv = 6 864 lumenia. Pidemmän käyttöiän aikana hajoaminen tapahtuu vähemmän intensiivisesti.

Myös LED-valaisimissa käytettävien LEDien valovirran tasokäyrällä on epätasainen ominaisuus. Kuitenkin, kuten näet alla olevasta kaaviosta (OSRAM Opto Semiconductorsin luvalla), lyhyen laskun jälkeen taso nousee vähitellen (Golden Dragon plus diodit).

Kaavio laitteen omistuskustannuksista 5 vuoden ajalta

Tiedot on annettu ottaen huomioon sähkön jatkuva hinta. Elinkeinoministeriön ennakoima tariffien kasvu huomioon ottaen kustannustasokäyrien leikkauspiste tulee laskelmilla saatua ajanjaksoa aikaisemmin (oletettavasti 4 vuotta).

Esimerkki DRL- ja LED-lamppujen käytöstä tievalaistukseen. Rationaalisesti jakautuneen valoenergian ansiosta LED-lampuilla valaistu tienpinta (kuvassa vasemmalla) tulvii tasaisemmin.

Johtopäätös: LEDejä käyttävien lamppujen optiset ominaisuudet ovat valaistusparametrien suhteen huomattavasti paremmat kuin tavanomaisilla valonlähteillä varustetut lamput.

OHJAUSLAITTEET (OHJAUSLAITTEET).

Liitäntälaitteet (liitäntälaitteet) ovat erikoistuote, jota käytetään valonlähteen toiminnan käynnistämiseen ja ylläpitämiseen.

Rakenteellisesti painolasti voidaan valmistaa yhden kappaleen tai usean erillisen kappaleen muodossa.

Valonlähteen tyypistä riippuen liitäntälaitteet jaetaan:

• Kaasupurkauslamppujen liitäntälaitteet
• Liitäntälaitteet halogeenilamppuihin (muuntajat)
• LEDien liitäntälaitteet (LED-ohjaimet)

Laitteen tyypistä ja liitäntälaitteiden toiminnasta riippuen on:

• sähkömagneettinen (EMPRA)
• elektroniset (elektroniset liitäntälaitteet)

Optisten parametrien lisäksi valaistuslaitteen tehokkuuteen vaikuttaa merkittävästi liitäntälaitteen tehokerroinparametri.

Purkauslamppujen liitäntälaitteiden osalta tämä parametri (valmistajien mukaan) vaihtelee välillä 0,6 - 0,9. Tehokkaimpia nykyään ovat elektroniset liitäntälaitteet, koska elektroniikan avulla kyky sytyttää ja hallita hehkua voidaan tehdä paljon tehokkaammin kuin induktiiviset kuristimet. Purkauslamppujen liitäntälaitteita on valmistettu pitkään ja jatkuvasta parantamisesta huolimatta ne ovat kuluttajien tuttuja, joten niitä ei käsitellä tässä työssä yksityiskohtaisesti.

LED-lampuissa liitäntälaite (LED-ohjain) suorittaa DC-stabilisaattorin, jännitteen stabilisaattorin ja himmennystoiminnon (erikoistunut).

Kuljettajat voidaan jakaa kahteen pääryhmään:

1. LED-virtalähteet tasaisella stabiloidulla lähtövirralla (LED-ohjaimet) - suunniteltu syöttämään sarjaan kytkettyjä LEDejä (tai LED-lamppuja).

2. Virtalähteet stabiloidulla vakiojännitteellä (LED-muuntajat) - suunniteltu syöttämään virtaa LED-ryhmille, jotka on jo varustettu virtaa rajoittavalla vastuksella, yleensä LED-nauhoilla, viivoimilla tai paneeleilla.

Lisäksi, koska teollisuus tuottaa eri nimellisvirta-arvoille suunniteltuja LEDejä, LED-ajurit jaetaan myös tämän parametrin mukaan.

Yleisimmät virta-arvot ovat 350 ja 700 milliampeeria.

Useimpien valmistajien LED-ohjainten tehokerroin on 0,95. Erillinen LED vaatii jatkuvan 2-4V jännitteen ja useita kymmeniä mA virtaa. LED-sarja vaatii korkeamman jännitteen. LED-ohjain on tämän jännitteen lähde. Se muuntaa 110-240 V AC kotitalouksien virtalähteen matalajännitteiseksi tasajännitteeksi LED-järjestelmien tehostamiseksi.

LED-ohjauslaitteiden laadulle on asetettu kohonneita vaatimuksia, koska LEDit puolijohdelaitteena ovat erittäin vaativia tehonsyötön laadulle. Poikkeamat määritellyistä parametreista 2-5 %:n sisällä vaikuttavat jyrkästi LEDien valaistukseen ja sähköisiin ominaisuuksiin ja voivat johtaa kiteen tai loisteaineen käyttöiän merkittävään lyhenemiseen.

Edellä olevan perusteella on selvää, että LED-ohjauslaitteiden laatu on alun perin korkea, ja näin ollen se on korkean hyötysuhteen tuote.

Suurin osa valmistajien ilmoittamista arvoista on 0,90 - 0,95. Yksinkertaiset mittaukset vahvistavat nämä arvot.

Himmennykseen (LED-valojen kirkkauden muuttamiseen) käytetään yleensä pulssinleveysmodulaation (PWM) periaatetta.

Tehokkuuden ja luotettavuuden suhteen purkauslamppujen liitäntälaitteet ja LED-lamppujen liitäntälaitteet eroavat toisistaan ​​vain piirien laadussa ja käytetyssä elementtipohjassa, mikä tarkoittaa viime kädessä eroa tuotteen kustannuksissa. Laadukkaat ja kalliit erityyppisten lamppujen liitäntälaitteet lähestyvät yhtä indikaattoria (lähes 1).

Liite 2 ja Liite 3 sisältävät arvioita organisaatioilta, jotka ovat ottaneet käyttöön LED-lamppuja prototyyppeinä.

Johtopäätös: liitäntälaitteen tehokkuuden vaikutuksella purkauslamppujen ja LED-lamppujen valaistuslaitteen kokonaistehokkuuteen ei ole havaittavissa olevaa eroa, ja sen määrää vain tuotteen hinta.

←

Energiaa säästävien valonlähteiden tultua markkinoille ihmiset alkoivat miettiä, mitkä niistä ovat parempia ja kannattaako vanhat Iljichin hehkulamput vaihtaa. Seuraavaksi yritämme verrata hehku- ja LED-lamppuja mahdollisimman yksityiskohtaisesti tarjoamalla taulukoita, vähän teoriaa ja videoarvioita! Tätä varten tarkastellaan järjestyksessä erilaisia ​​kriteerejä suorituskykyominaisuuksista säästöindikaattoreihin.

Hieman historiaa

Jotta ymmärrät eron molempien vaihtoehtojen ulkonäössä ja vastaavasti eron tieteellisessä ja teknologisessa kehityksessä, esitämme seuraavat tosiasiat vertaamalla hehku- ja LED-lamppuja keksintöpäivän mukaan:

• Ensimmäisen valonlähteen (volframifilamentilla) patentoi 1890-luvulla venäläinen insinööri Alexander Nikolaevich Lodygin. Samaan aikaan ensimmäistä yritystä voidaan pitää keksintönä 11. heinäkuuta 1874 - hehkulamppu.
• Mitä tulee LEDiin, ensimmäinen, jonka hehku oli näkyvissä, keksittiin vuonna 1962. Mies, joka keksi LED-valaistuksen, on Nick Holonyak, amerikkalainen tiedemies.

Kuten näet, vaikka vertaisit vaihtoehtoisten vaihtoehtojen keksimispäivää, voit nähdä valtavan, lähes vuosisadan eron. Vanhin hehkulamppu kuitenkin "taistelee edelleen paikastaan ​​Auringossa", mikä on sen valtava etu.

Teho ja valoteho

Ensimmäinen askel on laskelmien tekeminen. Yksi tärkeimmistä laskennan indikaattoreista on laitteiden valoteho. Vanhemmalla hehkulampulla valoteho vaihtelee välillä 8-10 Lm/W. LEDien valotehokkuus on yleensä välillä 90-110 Lm/W, vaikka löytyy myös malleja, joiden indikaattori on 120-140 Lm/W. Yllä annetuista arvoista on selvää, että LEDit ovat lumeneilla mitattuna 7-12 kertaa parempia kuin vaihtoehtoinen vaihtoehto.

Autamme sinua ymmärtämään, kuinka tämä vaikuttaa hehkulamppujen ja LED-valonlähteiden vertailuun tehon suhteen, tarjoamme vastaavan taulukon:

Voidaan nähdä, että diodien teho on 5 kertaa pienempi, ja samalla hehkutehokkuus ja kirkkaus ovat suunnilleen samat.

Hehkulampun valotehon itsenäiseen laskemiseen tarvitaan sen valovirta (ilmoitettu pakkauksessa "Lm" jaettuna teholla "W"), minkä seurauksena saat halutun arvon. Esimerkiksi jos LEDin valovirta on 1000 lumenia ja teho 13 W, teho on 76,9 Lm/W.

Videokatsaus merkittävistä valovirran eroista

Erot valaistusilmaisimissa

Lämmön hajoaminen

Toinen, yhtä tärkeä vertailukohta LED-lamppujen ja hehkulamppujen välillä on tuotteen lämmönsiirto. Hehkulampun lasikupu voi lämmetä jopa 250 astetta (vaikka lämpötila on yleensä noin 170 astetta). Siksi tällaiset tuotteet ovat palovaarallisia, eikä niiden käyttöä suositella asennettaessa sähköjohtoja puutaloon. Lisäksi Ilyich-polttimot on vaikea ruuvata irti kannasta, jos ne ovat toimineet pitkään ennen (voit palaa). LEDit ovat tässä suhteessa osoittautuneet paremmaksi kuin kaikki olemassa olevat vaihtoehdot. Niiden maksimilämmityslämpötila ei ylitä 50 astetta, joten niitä voidaan käyttää missä tahansa huoneessa.

Käyttöikä

Mutta tämä indikaattori on yksi diodien tärkeimmistä eduista hehkulamppuihin verrattuna. Valmistajien mukaan nämä valonlähteet voivat toimia yli 50 000 tuntia. Vanhojen hehkulamppujen käyttöikä on yleensä alle 1000 tuntia, mikä on 50 kertaa vähemmän. Taloussyistä on parempi ostaa kerran kallis mutta pitkäikäinen hehkulamppu kuin vaihtaa budjettituote muutaman kuukauden välein.

Tässä on myös vivahde, joka sinun tulee olla tietoinen. LEDien korkeat pitkäikäisyysarvot eivät ole tarkka arvo. Tosiasia on, että diodit haalistuvat (hajoavat) ajan myötä, joten 40 000 tunnin jälkeen et voi enää nauttia hehkusta, joka sinulla oli heti oston jälkeen. Voit oppia siitä lisää artikkelistamme.

Tehokkuus

Tuotteita valittaessa tulee myös huomioida tehokkuus. Tehokkuus osoittaa, kuinka paljon sähköä muuttuu valoksi ja kuinka paljon lämpöenergiaksi (joka itse asiassa aiheuttaa lampun kuumenemisen). Hyötysuhde on noin 90 %, mikä on erittäin korkea luku verrattuna vaihtoehtoiseen vaihtoehtoon, jossa vain 7-9 % sähköstä muuttuu valoksi.

Ympäristöystävällisyys

Valitettavasti monet eivät kiinnitä riittävästi huomiota ympäristönsuojeluun. Ihmiset heittävät loistelamppuja roskakoriin huolimatta siitä, että lampun tuhoutuessa elohopea haihtuu, mikä on haitallista sekä luonnolle että ympärillä olevien ihmisten terveydelle.

Tässä suhteessa hehku- ja LED-lamppujen vertailu ei aseta mitään vaihtoehtoa etusijalle. Sekä diodit että lasilamppu voidaan heittää roskikseen ilman erityistä hävittämistä.

On olemassa mielipide, että Ilyich-lamppu tuottaa infrapuna- ja ultraviolettisäteilyä, mikä vaikuttaa negatiivisesti ihmisten terveyteen. Tässä suhteessa LED-lamput ovat täysin turvallisia.

Hinta

Ja tietysti mielenkiintoisin kysymys, jonka käyttäjät usein kysyvät, on kuinka kannattavaa on ostaa LEDejä, koska ne ovat suuruusluokkaa kalliimpia. Nykyään Internet-foorumeilla voit lukea monia arvosteluja, jotka kumoavat tai perustelevat LED-lamppujen säästöjä. Laadukkaan diodilampun halvin hinta on 300 ruplaa, kun taas vaihtoehto maksaa 20-25 ruplaa. Täällä sinun tulee itsenäisesti analysoida, mikä on sinulle tärkeämpää - pitkä käyttöikä ja korkeat tehokkuusindikaattorit tai alhaiset kustannukset ja tarpeeton ylimaksu. Tämän perusteella voidaan tehdä vertailuja kustannussäästöjen suhteen. Diodien teho on 7-8 kertaa pienempi, hinta on 10 kertaa suurempi. Ota huomioon käyttöikä ja jopa ilman erityisiä laskelmia voit ymmärtää, että on kannattavampaa ostaa LED-lamppuja. Alla olevasta taulukosta näet selvästi vertailun LED-lamppujen ja hehkulamppujen tehokkuudesta:

Muut indikaattorit

Haluaisin myös vertailla hehku- ja LED-lamppuja taulukoiden perusteella seuraavien ominaisuuksien mukaan:

• nykyinen vahvuus;
• hauraus;