LED-belysning – nyanser

I den här artikeln kommer vi att prata i detalj om LED-belysning, eftersom de kommande åren kommer dessa lampor att installeras i de flesta lampor i och nära våra hem. Du lär dig vilka typer av LED-lampor som finns, vilka faktorer som avgör livslängden för en LED-lampa, hur man gör rätt val.

Jämfört med de vanliga hushållslamporna – med glödtråd och lysrör – vet de flesta av oss väldigt lite om elektrisk LED-utrustning. Nej, vanliga lysdioder har funnits i vardagen under lång tid och informerat oss om att tändningen av hushållsapparater är tänd eller lysande med färgglada ljus på nyårsträdet, men hur kan de lysa upp ett rum eller en gata – lysdioderna är så små, eller hur? Jag föreslår att man noggrant undersöker LED-belysning från alla sidor, eftersom de kommande åren kommer dessa lampor att installeras i de flesta lampor i och nära våra hem..

Mindre elkostnader – mer ljus

Alla elektriska belysningsarmaturer omvandlar den mottagna elektriciteten till ljusstrålning, synlig för det mänskliga ögat och mätt i lumen. Ju högre ljuseffekt, desto effektivare är dessa armaturer..

Låt oss jämföra LED-lampor och ”Ilyich-lampor”. Två decennier tidigare, för att förbättra belysningen, bytte hushåll till exempel en glödlampa på 100 W med en kraftigare 150-200 watt, eller installerade lampor med flera patroner, vilket i alla fall ökar elförbrukningen. Förhållandet mellan den förbrukade elektriciteten och glödlampans ljuseffektivitet är – 1 watt cirka 12 lumen. Det är möjligt att öka den ljusa effektiviteten hos sådana lampor endast genom att höja uppvärmningstemperaturen för volframfilamenten, men detta kommer allvarligt att sänka deras redan korta livslängd – en vanlig 100 W-lampa kan inte lysa i mer än 1000 timmar, eftersom uppvärmning förstör glödtrådens glödtråd. Det enda sättet att öka livslängden är att minska den redan låga effektiviteten, som inte överstiger 15%. Om du till exempel sänker effektivitetsvärdet till 4% genom att minska spänningen som förbrukas av lampan kan du öka dess livslängd tusen gånger – men en sådan lampa kommer att lysa helt svagt.

Moderna LED-lampor för varje watt elförbrukad el producerar minst 100 lumen, intensiteten för det lysande flödet som de genererar överstiger glödlamporna med ungefär tio gånger. Till exempel är LED-strålkastare mer effektiva och mindre energikrävande än deras glödande motsvarigheter. LED-lampans ljuseffektivitet beror på typ och temperatur för LED-uppvärmning, strömförsörjningens egenskaper och dess design – optiska och ljusspridande element som finns på lampbasen.

För att uppnå maximal ljuseffektivitet räcker det inte med att utrusta en lampa med endast högkvalitativa lysdioder. Tillverkaren måste bygga den mest effektiva termiska regimen i den – om temperaturen på lysdioderna i det aktiva området (elektronrekombinationszonen på kristallytan) ökar med 10 ° C, kommer ljusflödet i en sådan lampa att minska med 2,5%. Med andra ord, en LED-lampa som genererar ett ljusflöde på 100 lumen, med uppvärmning i elektronrekombinationszonen vid cirka 25 ° C, efter installation i en stängd lampa kan värmas upp i den aktiva zonen till 100 ° C – intensiteten av dess ljusstrålning i detta fall kommer att minska till 80 lumen.

Ljusstrålningens riktning. Glödlampor och lysrör, som installeras i armaturer, genererar ett enhetligt ljusflöde i alla riktningar – sådan belysning kan fokuseras i en riktning endast med hjälp av en lampskärm eller reflektor. Ljusemissionen från lysdioder riktas alltid endast i en riktning, därför är LED-lampor utrustade med ett optiskt element (sekundär optik) som ändrar den linjära riktningen för ljusflödet från varje LED till önskad vinkel, vilket gör att du kan få lite ljusspridning.

Linjäriteten hos det lysande flödet som produceras av en LED-lampa är både en fördel och en nackdel med lampor av denna typ – å ena sidan slöms inte lumen och lyser endast de nödvändiga områdena, vilket gör det möjligt att installera lampor med lägre effekt i lamporna. Å andra sidan måste konstruktionen av belysning med LED-lampor tas särskilt ansvarsfullt, eftersom fel placering av belysningsanordningar kommer att leda till bildandet av alltför belysta och för mörka områden i rummet..

Hur länge kommer LED-lampan att hålla kvar

Olika tillverkare talar om en livslängd på 30 000-100 000 timmar, det vill säga i första fall lampan kommer att pågå mer än 8 år, i det andra – över 27 år, förutsatt att lampan används dagligen i 10 timmar. Som nämnts ovan beror livslängden på LED-lampor på liknande egenskaper hos lysdioden – låt oss titta närmare på dem..

Det första kriteriet som påverkar en LED: s livslängd är LED-kristallens kvalitet och enhetens struktur. Under drift bryts kristallen ned av två skäl – som ett resultat av flera kränkningar av kristallgitteret och på grund av migrationen av metallatomer som bildar elektroderna.

a) konstruktion av en konventionell LED: 1 – anod; 2 – katod; 3 – ledare; 4 – kristall; 5 – plastlins
b) konstruktion av en kraftfull LED: 1 – kropp; 2 – ledare; 3 – kylfläns; 4 – kristall; 5 – lins; 6 – katod

I de områden i kristallen där kristallgitteret har drabbats mest skadas förbrukas elektricitet endast med frisläppande av värme, det vill säga utan ljusstrålning. Den exakta orsaken till denna defekt har inte fastställts och tros orsakas av statisk elektricitet..

Metallatomer som tränger in i kristallstrukturen från elektroderna orsakar läckströmmar – rörelsen av ström i kristallen genom metallinneslutningar på atomnivån, inget ljus produceras. Med en ökning av strömmen och temperaturen ökar processen för penetrering av metallatomer i LED-kristallen kraftigt medan ljusstrålningen och spänningen faller – en sådan LED kommer snabbt att misslyckas. Denna nackdel är inneboende i billiga ”överklockade” LED-lampor, som har en hög ljusstyrka med otillräckligt effektiv värmeavledning – skrupelfria tillverkare föredrar detta, det billigaste sättet att öka ljusprestandan för sina produkter på grund av den relativt korta livslängden.

Men inte bara tillverkaren utan också användaren är ofta skylden för temperaturökningen inuti LED-lampan och som ett resultat av snabbt slitage. En radiator som tar bort värme från lysdioderna måste ge den till den omgivande luften eller till den vägg som armaturen är kopplad till. Om du installerar flera LED-lampor i undertak eller stänger deras glödlampa med ett nära intilliggande material, överhettas även lampan av högsta kvalitet snabbt på grund av brist på utrymme för värmeavgivning. Förresten kommer det att vara korrekt att installera Armstrong LED-taklampor i det falska taket, tillverkat i form av paneler.

Dålig värmeavledning under drift av LED-lampan påverkar också fosfor som täcker LED-kristallen och det optiska systemet inbyggt i lysdioden. Ett tecken på fosforslitage är en blåaktig nyans av ljusstrålning orsakad av övervägande av direkt strålning från kristallen. Det optiska systemet, huvudsakligen tillverkat av silikon eller plast, förlorar sin transparens, vilket minskar ljuseffekten på lysdioderna.

Det bör noteras att lysdioder från fyra av världens största tillverkare inom detta område, nämligen det japanska företaget Nichia, den nederländska Philips, den amerikanska Gree och den tyska Osram, har högsta prestanda och längsta livslängd. När det gäller livslängden för LED-lampor bör det noteras att de kan generera ljusstrålning under flera decennier, men intensiteten för denna strålning kommer gradvis att minska av de skäl som beskrivs ovan. Efter 25 000 timmar (när du arbetar 10 timmar om dagen – 6,5 års drift) kommer ljusflödets intensitet att minska med 25-30%, vilket dock uppfyller kraven i moderna standarder.

Typer av LED-lampor

Beroende på deras syfte är LED-lampor indelade i gata, industri och hushåll.

LED-utomhusarmaturer som avger vitt ljus är utformade för att belysa vägar, parker och olika arkitektoniska strukturer; de har ingen utbytbar lampa. Deras hus har två syften – att ge maximalt skydd mot damm och fukt, samt att fungera som en kylare som tar bort värme i atmosfären.

Armaturer för kontor (vitt ljus), bostäder och gemensamma anläggningar och industriella verkstäder har inte heller några utbytbara element och behöver praktiskt taget inte underhåll. De skiljer sig från gatuarmaturer eftersom de uppfyller strängare krav för belysningskvalitet, stabil färgåtergivning och driftsförhållanden..

Hushållens LED-lampor (gult ljus) har låg effekt (upp till 20 W), deras design och egenskaper uppfyller ett antal krav för kvaliteten på belysning, brand och elsäkerhet, de har ett dekorativt utseende. Vanligtvis är hushållsarmaturer utrustade med utbytbara LED-glödlampor. Den här lampan är den mest mångsidiga i sin design och installationsplats – de kan inbäddas i tak, golv, väggar, möbler, upphängda, används för bordbelysning, som nattbelysning, spotbelysning etc..

Val av LED-lampa

Livslängden för en LED-lampa beror på ett antal egenskaper som införlivas i den under produktionen, därför är tillverkarens namn viktigt när man väljer – det vill säga bara priskriteriet bestämmer inte dess kvalitet. Låt oss gå vidare till valet – hur man inte gör misstag genom att inte köpa en billig LED-lampa alls?

Det vanliga urvalskriteriet – lampkraften i watt – är inte helt vägledande i förhållande till LED-lampor, eftersom det bara rapporterar sin energiförbrukning per enhet, och vi behöver veta mängden ljusstrålning.

Ljusemission, mätt i lumen (lm), kännetecknar en given lampas förmåga att belysa ett rum. I vissa fall ”glömmer” tillverkaren att indikera det lysande flödet på lampförpackningen, vilket bara gör en jämförelse med en glödlampa med en viss effekt – de säger att denna LED-lampa är helt i linje med den när det gäller belysningskvalitet. Jag föreslår att du använder tabellen nedan för att bestämma förhållandet mellan ljusemission och lampkraft..

Glödlampa effekt (W)	Lysrör, effekt (W)	LED-lampa, effekt (W)	Ljusflöde (lm) i genomsnitt
20	5-7	2-3	250
40	10-13	4-5	400
60	15-16	8-10	700
75	18-20	10-12	900
ett hundra	25-30	12-15	1200
150	40-50	18-20	1800
200	60-80	25-30	2500

Det verkar som att dessa data är tillräckliga för att välja val av en LED-lampa, men det är inte så – det bör beaktas att LED-lampor avger en smal stråle, i motsats till lysrör och glödlampor. Tillverkarna utvidgar lampans belysningsvinkel med ett optiskt element, vilket indikerar ljusstrålens divergensvinkel på förpackningen. Om vinkeln är 120 °, betyder detta följande: det lysande flödet som avges från lampan halveras när ljusflödet avviker från den centrala axeln med 60 °. Direktivitetsmönstret för ljusstrålning med en divergens på 120 ° är ganska stort – utrymmet under en sådan lampa kommer att belysas över ett stort område med nästan samma ljusstyrka. LED-lampor med en divergensvinkel från 20 ° till 30 ° är endast lämpliga för belysning i området (accent), de är inte lämpliga för vanlig rumsljus.

Bra, kanske du tror, ​​du bör välja LED-lampor med 120 ° avvikelse – oavsett hur det är! Vidvinkelbelysning skapar ett annat problem – hög ljusstyrka vid vid vinkel, vilket kan orsaka obehag för hushållens ögon. Av denna anledning kan lampor med en bred spridningsvinkel bara installeras i tak- och väggarmaturer där kravet på skyddsvinkel uppfylls. Låt mig förklara: armaturens skyddsvinkel är den största vinkeln där ljuskällan (lampan) inte faller in i det direkta siktlinjen för det mänskliga ögat, det vill säga att det inte tänder upp ögonen. Skyddsvinkeln i armaturerna skapas med hjälp av gitterskärmar, inställda på ett visst avstånd från lampan.

Nästa indikator är färgtemperaturen eller, med andra ord, färgen i ljusstrålningen som genereras av en given lampa. Om allt var enkelt med glödlampor – deras ljus var bara gult, så är detta inte fallet med lysrör och LED-lampor. När du väljer en lampa, se till att färgtemperaturen som anges på förpackningen i grader Kelvin:

• Från 2700 till 3500 ° K – det så kallade ”varma” ljuset med en gul färg, liknande ljusstrålningen från glödlampor. Samtidigt avger lampor med en färgtemperatur på 2700 ° K ett uttalat gult ljus, men deras ljusflöde är inte så stark, och de med en färgtemperatur på 3500 ° K kännetecknas av kraftigare ljusstrålning med lägre nyanser av gult (de producerar mer vitt ljus än gult).
• Från 4000 till 5000 ° K – neutralt emission av vitt ljus, vilket ger stark belysning. Dessa lampor används ofta på kontor, företag och offentliga institutioner;
• Mer än 6500 ° K – svalt vitt ljus med hög ljuseffekt. Denna grupp lampor är endast tillämplig för gatubelysning.

Slutligen, var noga med att vara uppmärksam på färgåtergivningsindexet (färgåtergivningsindex) som anges på lampförpackningen – dess numeriska värde kännetecknar hur mycket färgen på objekt som tänds med denna lampa kommer att matcha deras naturliga färg. Det optimala värdet på denna indikator är ett färgåtergivningsindex på 70 och högre (eller en färgåtergivningsgrad på minst 2A). Gatalampor kan ha ett lägre indexvärde på 60 (eller 2B), men inte lägre.