Hırdavat mağazalarının raflarında görsel olarak akkor lambayı (E14, E27 tabanı) anımsatan LED lambaların devasa görünümü, halk arasında bunların kullanımının tavsiye edilebilirliği konusunda ek sorulara yol açtı. Reklamverenler, benzeri görülmemiş bir enerji performansı, onlarca yıllık bir çalışma ömrü ve yenilikçi ışık kaynaklarının en güçlü ışık akışını iddia ediyor. Araştırma merkezleri de LED lambaların tehlikelerini gösteren teoriler ortaya koyuyor ve gerçekleri sunuyor. Aydınlatma teknolojileri ne kadar ilerledi ve “LED aydınlatma” denilen madalyonun diğer yüzü nedir?
Gerçek nedir ve kurgu nedir?
LED lambaların birkaç yıldır kullanılması, bilim adamlarının LED lambaların gerçek etkinliği ve güvenliği hakkında ilk sonuçları çıkarmasına olanak sağladı. LED lambalar gibi parlak ışık kaynaklarının da "karanlık tarafları" olduğu ortaya çıktı. Olumsuzluğa, pazarı bir kez daha düşük kaliteli ürünlerle dolduran Çinli meslektaşlarımız da eklendi. Enerji verimliliği arayışında görüşünüzü kötüleştirmemek için hangi aydınlatmayı tercih etmelisiniz? Uzlaşmacı bir çözüm ararken LED lambalara daha aşina olmanız gerekecek.
Tasarım zararlı maddeler içeriyor
Bir LED lambanın çevre dostu olduğundan emin olmak için hangi parçalardan oluştuğunu hatırlamanız yeterlidir.
Gövdesi plastik ve çelik tabandan yapılmıştır. Güçlü örneklerde çevrenin etrafında alüminyum alaşımdan yapılmış bir radyatör bulunur. Ampulün altına ışık yayan diyotlara ve radyo sürücü bileşenlerine sahip bir baskılı devre kartı sabitlenmiştir. Enerji tasarruflu floresan lambaların aksine, LED'li ampul yalıtılmaz ya da gazla doldurulmaz. Zararlı maddelerin varlığına bağlı olarak LED lambalar, pilsiz çoğu elektronik cihazla aynı kategoriye yerleştirilebilir. Güvenli çalışma, yenilikçi ışık kaynaklarının önemli bir avantajıdır.
Beyaz LED ışığı görme duyunuza zararlıdır
LED lamba alışverişine çıktığınızda renk sıcaklığına dikkat etmeniz gerekir. Ne kadar yüksek olursa, mavi ve camgöbeği spektrumundaki radyasyonun yoğunluğu da o kadar büyük olur. Gözün retinası mavi ışığa karşı en duyarlı olanıdır ve uzun süre tekrarlı maruz kalma durumunda bozulmasına yol açar. Soğuk beyaz ışık özellikle yapısı henüz gelişme aşamasında olan çocukların gözleri için zararlıdır.
Görsel tahrişi azaltmak için, iki veya daha fazla soketli lambalara düşük güçlü akkor lambaların (40-60 W) dahil edilmesi ve ayrıca sıcak beyaz ışık yayan LED lambaların kullanılması önerilir. Bu tür lambaların titreşim katsayısı yüksek olmayan kullanımı zarar vermez ve Rusya Federasyonu Sağlık Bakanlığı tarafından onaylanmıştır. Renk sıcaklığı (Tc) ambalaj üzerinde belirtilmiştir ve 2700-3200 K aralığında olmalıdır. Rus üreticiler Optogan ve SvetaLed, emisyon spektrumları güneş ışığına en çok benzediği için sıcak renkli aydınlatma armatürleri satın almanızı tavsiye ediyor.
Güçlü bir şekilde titriyor
Herhangi bir yapay ışık kaynağından gelen titreşimlerin zararı uzun zamandır kanıtlanmıştır. Frekansı 8 ila 300 Hz arasında olan titremeler sinir sistemini olumsuz etkiler. Hem görünür hem de görünmez titreşimler, görme organlarından beyne nüfuz eder ve sağlığın bozulmasına katkıda bulunur. LED lambalar istisna değildir. Ancak her şey o kadar da kötü değil. Sürücü çıkış voltajı ayrıca değişken bileşenden kurtularak yüksek kaliteli filtrelemeye tabi tutulursa dalgalanma değeri %1'i aşmayacaktır. 
Anahtarlamalı bir güç kaynağının yerleşik olduğu lambaların dalgalanma katsayısı (Kp), Rusya Federasyonu'nda yürürlükte olan sıhhi standartları karşılayan% 10'u geçmez. Kaliteli sürücüye sahip bir aydınlatma cihazının fiyatı düşük olamaz ve üreticisinin tanınmış bir marka olması gerekir.
Melatonin salgısını baskılayın
Melatonin uyku sıklığından ve sirkadiyen ritmin düzenlenmesinden sorumlu bir hormondur. Sağlıklı bir vücutta karanlığın başlamasıyla birlikte konsantrasyonu artar ve uyuşukluğa neden olur. Gece çalışan kişi, aydınlatma dahil çeşitli zararlı faktörlere maruz kalır. Tekrarlanan çalışmalar sonucunda gece LED ışığının insan görüşü üzerindeki olumsuz etkisi kanıtlanmıştır.
Bu nedenle karanlığın başlamasıyla birlikte özellikle yatak odalarında parlak LED radyasyonundan kaçınmalısınız. Uzun süre LED TV (monitör) izledikten sonra uyku eksikliği de melatonin üretimindeki azalmayla açıklanmaktadır. Geceleri mavi spektruma sistematik maruz kalma uykusuzluğa neden olur. Melatonin, uykuyu düzenlemenin yanı sıra oksidatif süreçleri de nötralize eder, bu da yaşlanmayı yavaşlattığı anlamına gelir.
LED lambalar için standart yoktur
Bu ifade kısmen hatalıdır. Gerçek şu ki, LED aydınlatma hala gelişiyor, bu da yeni artılar ve eksiler kazandığı anlamına geliyor. Bunun için bireysel bir standart yoktur, ancak yapay aydınlatmanın insanlar üzerindeki etkisini sağlayan bir dizi mevcut düzenleyici belgeye dahil edilmiştir. Örneğin, GOST R IEC 62471–2013 "Lambaların ve lamba sistemlerinin fotobiyolojik güvenliği."
LED'ler de dahil olmak üzere lambaların parametrelerini ölçmeye yönelik koşulları ve yöntemleri ayrıntılı olarak açıklar ve tehlikeli maruziyetin sınır değerlerini hesaplamak için formüller sağlar. IEC 62471–2013'e göre tüm sürekli dalga lambaları dört göz tehlikesi grubunda sınıflandırılır. Belirli bir lamba tipi için risk grubunun belirlenmesi, tehlikeli UV ve IR radyasyonu, tehlikeli mavi ışık ve retina üzerindeki termal etkilerin ölçümlerine dayanarak deneysel olarak gerçekleştirilir.
SP 52.13330.2011, her türlü aydınlatma için düzenleyici gereklilikleri belirler. “Yapay Aydınlatma” bölümünde LED lamba ve modüllere gereken özen gösterilmektedir. Çalışma parametreleri, bu kurallar dizisinde öngörülen izin verilen değerleri aşmamalıdır. Örneğin, madde 7.4, yapay aydınlatma kaynağı olarak renk sıcaklığı 2400-6800 K ve izin verilen maksimum UV radyasyonu 0,03 W/m2 olan lambaların kullanımını belirtir. Ayrıca titreşim katsayısının, aydınlatmanın ve ışık veriminin değeri normalleştirilir.
Kızılötesi ve ultraviyole aralığında çok fazla ışık yayar
Bu ifadeyi anlamak için LED'lere dayalı beyaz ışık üretmenin iki yöntemini analiz etmeniz gerekir. İlk yöntem, üç kristalin bir kasaya yerleştirilmesini içerir - mavi, yeşil ve kırmızı. Yaydıkları dalga boyu görünür spektrumun ötesine geçmez. Sonuç olarak, bu tür LED'ler kızılötesi ve ultraviyole aralığında ışık akısı üretmez.
İkinci şekilde beyaz ışık elde etmek için, mavi LED'in yüzeyine baskın sarı spektrumlu bir ışık akısı üreten bir fosfor uygulanır. Bunları karıştırmanın bir sonucu olarak beyazın farklı tonlarını elde edebilirsiniz. Bu teknolojide UV radyasyonunun varlığı ihmal edilebilir düzeydedir ve insanlar için güvenlidir. Uzun dalga aralığının başlangıcındaki IR radyasyonunun yoğunluğu% 15'i aşmaz; bu, bir akkor lamba için aynı değerde orantısız derecede düşüktür. Mavi LED yerine ultraviyole LED'e fosfor uygulanması hakkındaki konuşmalar temelsiz değil. Ancak şimdilik bu yöntemle beyaz ışık üretmek pahalı, verimliliği düşük ve birçok teknolojik soruna sahip. Bu nedenle UV LED'lere dayanan beyaz lambalar henüz endüstriyel ölçeğe ulaşmadı.
Zararlı elektromanyetik radyasyona sahip
Yüksek frekanslı sürücü modülü, bir LED lambadaki en güçlü elektromanyetik radyasyon kaynağıdır. Sürücü tarafından yayılan RF darbeleri çalışmayı etkileyebilir ve yakınlarda bulunan radyo alıcılarının ve WIFI vericilerinin iletilen sinyalini bozabilir. Ancak bir LED lambanın elektromanyetik akısının bir kişiye verdiği zarar, bir cep telefonunun, mikrodalga fırının veya WIFI yönlendiricinin verdiği zarardan birkaç kat daha azdır. Bu nedenle, darbe sürücülü LED lambalardan kaynaklanan elektromanyetik radyasyonun etkisi ihmal edilebilir.
Ucuz Çin ampulleri sağlığa zararsızdır
Bu ifadenin cevabını kısmen yukarıda verdik.
Çin LED lambalarına gelince, genel olarak ucuzun kalitesiz olduğu kabul edilir. Ve ne yazık ki bu doğrudur. Ürünü mağazalarda incelerken, tanesi 200 rubleden daha düşük maliyetli tüm LED lambaların düşük kaliteli bir voltaj dönüşüm modülüne sahip olduğu not edilebilir. Bu tür lambaların içine, alternatif bileşeni nötralize etmek için sürücü yerine polar kapasitörlü transformatörsüz bir güç kaynağı ünitesi (BP) monte edilir. Küçük kapasitesi nedeniyle, kapasitör kendisine atanan işlevi yalnızca kısmen yerine getirir. Sonuç olarak nabız katsayısı %60'a kadar çıkabiliyor ve bu da kişinin görüşünü ve genel sağlığını olumsuz etkileyebiliyor. 
Bu tür LED lambaların zararını en aza indirmenin iki yolu vardır. Birincisi, elektrolitin yaklaşık 470 uF kapasiteli bir analogla değiştirilmesini içerir (eğer kasanın içindeki boş alan izin veriyorsa). Bu tür lambalar koridorda, tuvalette ve görsel stresin düşük olduğu diğer odalarda kullanılabilir. İkincisi daha pahalıdır ve düşük kaliteli bir güç kaynağının darbe dönüştürücülü bir sürücüyle değiştirilmesini içerir. Ancak her durumda, oturma odalarını ve işyerlerini aydınlatmak için uygun LED lambaları kullanmak ve Çin'den ucuz ürünler satın almaktan kaçınmak daha iyidir.
Uzmanların yorumları
Işık yayan diyotların çalışmasını inceleyen uzmanlar, LED lambaların zararının fazlasıyla abartıldığını savunuyor. Ancak mavi ışık sorunu çözülene kadar LED lamba seçerken renk sıcaklığına (Tc) dikkat etmelisiniz. Kutu 4 bin K veya daha fazla bir değer gösteriyorsa, bir daire için bu tür lambaları satın almayı reddetmek daha iyidir. Amaçları sokakları ve endüstriyel tesisleri aydınlatmaktır. Dairede yatak odaları hariç ana aydınlatma olarak Тс=3000–4000 K değerindeki ışık kaynaklarının kullanılması tavsiye edilir. Oturma odaları ve dinlenme odaları için akkor lambadan gelen sıcak ışığı simüle eden Tc = 2500–3000 K değerindeki LED lambaları seçmelisiniz.
Tamamen LED aydınlatmaya geçmek veya tam tersine onu tamamen terk etmek, her kişi için bireysel bir seçimdir. Teknolojiler LED'in daha da modernleştirilmesini mümkün kılıyor ve geliştiriciler bunun için harika bir gelecek öngörüyor. Artık adam kendini terazinin iki ucunda buluyor. Aynı ölçekte, büyük miktarlarda kusurlu malları çok etkili bir şekilde empoze eden ticaret de var. Diğer yanda süper parlak beyaz LED'lerin kullanımı için daha katı standartlar arayan bilim adamlarının uyarıları var.
Kaliteli LED aydınlatma kullanın ve her gün en az bir saat güneş ışığında yürümeyi unutmayın. Görme yeteneği gelişmekte olan çocuklarda bu rakamın 2-3 kat arttırılması gerekmektedir. Ayrıca LED lambadan gelen doğrudan ışıktan da kaçınmalısınız. Bu ifade herhangi bir ışık kaynağı için geçerlidir.
ledjournal.info
LED ışık neden görme duyunuza zararlı olabilir?
Bilim adamları, bir bütün olarak LED radyasyonunun görme organları üzerinde zararlı bir etkiye sahip olmadığını, yalnızca spektrumun en kısa dalga boyuna ve dolayısıyla daha yüksek frekansa ve daha yüksek enerjiye sahip olan mavi ve mor bileşenlerinin zararlı olduğunu keşfettiler. Bu tür çalışmaları yürüten İspanyol bilim insanları, değerlendirmelerini Seguridad y Medio Ambiente dergisinde yayınladılar. Bu araştırma çalışmasının ana sonuçları aşağıdaki ifadelerdir:
- LED ışık kaynakları gözün retinasını etkileyerek insan ve hayvanların sağlığına onarılamaz zararlar verebilmektedir.
- Kısa dalga mavi ve mor ışık hasara neden olur.
- Radyasyon retinada üç tür yaralanmaya neden olur: fotomekanik (ışık enerjisi dalgasının darbe enerjisi), fototermal (ışınlama sırasında doku dokusu ısıtılır) ve fotokimyasal (ışık fotonları makromoleküllerde kimyasal değişikliklere neden olabilir).
- Yeşil ve beyaz ışık çok daha az fototoksisiteye sahiptir ve retina kırmızı ışığa maruz kaldığında herhangi bir olumsuz değişiklik bulunmamıştır.
Çalışmanın sonuçları, parlak bir LED lambaya bakmanın kontrendike olduğunu göstermektedir.
Ancak bu güvenlik kuralı diğer parlak ışık kaynaklarına da uygulanabilir: akkor lambalar ve floresan lambalar. Böylece enerji tasarruflu lambaların göze verdiği zarar retina üzerinde olumsuz bir etki oluşturmaktadır. Bununla birlikte, önde gelen üreticilerin çoğu, difüzörlü lambalar tedarik ediyor veya iyi avizeler, faydaları çok daha yüksek olan, yumuşak dağınık ışık sağlayan gölgelere sahip.
Aydınlatmanın risk seviyesine göre sınıflandırılması
Görünür ışık radyasyonunun güvenliğini değerlendirmek için uluslararası bir standart benimsenmiştir. EN 62471“Lambaların ve lamba sistemlerinin fotobiyolojik güvenliği” olarak adlandırılan Bu standarda uygun olarak, incelenen ışık kaynağından gelen aydınlatmaya maksimum maruz kalma süresini gösteren dört risk grubu tanımlanmıştır.
- Sıfır risk grubu (risk yok). Bu tür ışık kaynaklarından gelen radyasyona maruz kalma 10.000 saniye veya daha fazla sürebilir.
- Birinci risk grubu (düşük risk). Maksimum maruz kalma süresi 100 ila 10.000 saniye arasında olabilir.
- İkinci risk grubu (orta risk). Bu gruptaki armatürler için maksimum maruz kalma süresi 0,25 ila 100 saniye arasında mümkündür.
- Üçüncü risk grubu (yüksek risk). Maruz kalma süresi 0,25 saniyeyi geçmemelidir.
Bu standarda göre bir çalışma yapıldı. Sağlık ve Tıbbi Araştırma Enstitüsü Profesörü Francine Behar-Cohen, araştırma sonucunda bazı önemli sonuçlara ulaşan bilim adamlarından oluşan bir ekibe liderlik etti: LED lambaların tehlikeleri ve faydaları hakkında yorumlarınızı yaparak:
- Gücü 15 W ve üzeri olan mavi LED ise üçüncü risk grubu olarak sınıflandırılabilir.
- 0,07 W gücündeki mavi LED birinci risk grubuna aittir.
- Sıfır veya birinci risk grubuna giren geleneksel akkor lambalarla karşılaştırıldığında LED aydınlatma ikinci grup olarak sınıflandırılabilir.
- Aynı renk sıcaklığında beyaz LED'lerin emisyonu, spektrumun tehlikeli mavi bileşeninin %20 daha fazlasını içerir.
LED lambalar ve melatonin salgısının baskılanması
İsrail, ABD ve İtalya'dan bir bilim insanı ekibi, çeşitli yapay ışık kaynaklarının, insanlarda ve daha yüksek hayvanlarda epifiz bezinde üretilen önemli bir hormon olan melatonin üretimi üzerindeki etkisi üzerine bir çalışma yürüttü. Bu hormon uyku sıklığından, kan basıncından sorumludur ve beyin hücrelerinin işleyişinde rol oynar.
Melatonin güçlü bir antioksidandır, yaşlanma sürecini yavaşlatır ve bağışıklık sistemini harekete geçirir.
Bilim insanları model olarak sıcak sarı renge sahip yüksek basınçlı sodyum lambaların ışığını kullandılar. Renk sıcaklığı daha yüksek olan halojen lambaların melatonin salgısını üç kat baskıladığı tespit edildi. Çalışma sırasında, sodyum ve LED lambaların aynı gücüyle salgıyı baskılamanın beş kat daha güçlü olduğu fark edildi.
Bu kadar zararlı bir etkiye sahip olanın mavi spektrumun parlak ışığı olduğu ortaya çıktı. İtalyan fizikçi Fabio Falchi, vücudun uykuya hazırlanması gereken akşam saatlerinde herhangi bir güçlü ışık kaynağına, özellikle de spektrumunun mavi ve mor bileşenlerini içeren floresan ve LED lambalara maruz kalmanın kontrendike olduğunu savunuyor. .
- Yatak odalarını aydınlatmak için akkor lambaları kullanmak daha iyidir.
- Yatmadan 2-3 saat önce parlak ışık kaynaklarına bakmaktan kaçının.
- Karanlıkta bir bilgisayarda çalışırken lambaların mavi spektrumunu engelleyen özel gözlükler kullanın.
- Gece aydınlatması olarak kırmızı aydınlatmayı kullanmak daha iyidir.
- Yalnızca "sıcak" beyaz renk sıcaklığına ve yüksek renksel geriverim indeksine sahip, tanınmış üreticilerin yüksek kaliteli LED lambalarını kullanın.
- LED lambalar için özel olarak tasarlanmış avizeler ve lambalar kullanın. Bu makalede bunun hakkında daha fazla bilgi bulacaksınız.
Titreşen lambalar ve görme üzerindeki etkisi
220 V, 50 Hz AC şebekelerimizde çalışan akkor lambaların 100 Hz frekansında titreştiği bilinmektedir. Geleneksel balastlarla donatılmış enerji tasarruflu lambalar da aynı frekansta titreşirken, elektronik balastlarla (elektronik balastlar) donatılmış lambalar daha düşük bir frekansta titreşebilir. İnsan gözünün ataleti, lambaların ışığındaki titreşimleri görmemize izin vermez, ancak çalışmaların gösterdiği gibi, insan beyni 300 Hz frekansa kadar titreşimleri algılar. Enerji tasarruflu lambalardaki bu dalgalanmalar insan ruhuna zarar veriyor, hormonal seviyeleri değiştiriyor, performansı düşürüyor, yorgunluğu artırıyor ve doğal sirkadiyen ritimleri değiştiriyor.
Bir LED'in emisyonu, içinden doğru akım geçtiğinde meydana gelir ve alternatif şebeke voltajı, tüm lambalarla donatılmış özel bir devre - sürücü tarafından sabit voltaja dönüştürülür. Doğru, çoğu sürücü alternatif şebeke voltajını doğru akıma değil, bir dizi doğru akım darbesine dönüştürür. Yani öncelikle devrenin uygulanması daha kolaydır ve ikincisi, darbelerin görev döngüsünü değiştirerek lambaların kısılmasını, yani parlaklığın değiştirilmesini mümkün kılar. Dimmer'ın nasıl seçileceğini buradan okuyun. Tanınmış üreticilerin yüksek kaliteli lambalarında darbe tekrarlama hızı 300 Hz'den fazladır, bu da bu tür lambalardan gelen aydınlatmanın titreşimini pratik olarak sıfıra indirir.
LED lambaların emisyon spektrumu
Bir LED, yarı iletkenlerdeki delikler ve elektronlar bir ışık fotonu üretmek üzere yeniden birleştiğinde radyasyon üretir. Radyasyonun frekansı yarı iletkenlerin kimyasal bileşimi tarafından belirlenir. Radyasyon görünmez aralıkta (kızılötesi veya ultraviyole) veya görünür aralıkta (kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, mor, beyaz) olabilir.
LED emisyonu çok dar bir aralıkta meydana gelir, dolayısıyla bu tür radyasyonun spektrumu çizilir ve bu da renksel geriverim parametrelerini olumsuz etkiler.
LED aydınlatmanın diğer bir dezavantajı ise üretilen radyasyonun tutarlı yani aynı frekansta ve sabit faz kaymalı olmasıdır. Yayılmayan LED ışığın belirli bir "sertliği" vardır, ancak üreticiler lambalardaki difüzörleri veya avizelerdeki gölgelikleri kullanarak bir çıkış yolu bulurlar. Bu önlemler radyasyonun “sertliğini” önemli ölçüde azaltır.
Beyaz LED'ler mevcut olmasına rağmen, şu anda beyaz ışık yayan bir yarı iletken kristal bulunmadığına dikkat edilmelidir. Beyaz renk iki şekilde elde edilebilir:
- İlk yöntem üç LED'in birleşimidir: kırmızı, yeşil ve mavi. Bu tür LED'ler mevcuttur, ancak emisyon spektrumları çok doğrusaldır ve bu da renksel geriverim indeksini etkiler. Ekran pikselinin renginin belirli bir rengin yoğunluğuna göre ayarlanabildiği LED ekranlarda daha fazla uygulama bulmuşlardır. Bu tür kombine LED'ler aydınlatmada nadiren kullanılır.
- İkinci yol ise fotolüminesans efektini kullanmaktır. Özel maddeler (fosforlar) ışınlandığında, yalnızca farklı bir aralıkta ışık yayarlar. Bu etki, bir gaz deşarjının ultraviyole ışıltısının, lamba ampulünün iç yüzeyinde biriken fosforlar tarafından dönüştürüldüğü floresan lambalarda uzun süredir kullanılmaktadır. Ve spektrum fosforun kalitesine bağlıdır. Beyaz LED'ler mavi, mor veya ultraviyole aralığındaki yayıcıları ve istenen aralıktaki ışıktan, istenen renk sıcaklığından ve istenen renksel geriverim indeksinden sorumlu olan bir fosfor kullanır.
Spektral bileşim, renk sıcaklığı ve renksel geriverim indeksi, beyaz LED'lerdeki fosforun kalitesine ve miktarına bağlıdır. Fosforların bir kombinasyonu kullanılır, ne kadar kaliteli olursa ve ne kadar çok olursa, spektrum o kadar zengin olur, ancak aynı zamanda lamba da o kadar pahalı olur. LED aydınlatmanın gelişimi ise farklı fosforların kullanımının gelişmesine paralel olarak gerçekleşmektedir. Doğal olarak, beyaz LED'lerin emisyonu, spektrumun belirli bir zarar taşıyan mavi, mor veya ultraviyole bileşenini içerir, bu nedenle daha önce açıklanan bazı önlemleri almalısınız.
LED lambaların termal radyasyonu
LED lambalar da dahil olmak üzere herhangi bir yapay ışık kaynağında termal radyasyon bulunur. Ancak akkor lambalarda filamanın yüksek sıcaklığı nedeniyle filamanın parlaması meydana gelirse, o zaman LED'lerde elektrik akımının neredeyse doğrudan ışık enerjisine dönüşümü gerçekleşir. Doğal olarak akım, yarı iletken kristalin ısınmasına neden olur, ancak soğutma ihtiyacı daha çok özelliklerini koruma ve hizmet ömrünü uzatma ihtiyacından kaynaklanmaktadır, çünkü zaten 60-80°C sıcaklıklarda yarı iletkende hızlandırılmış bozulma meydana gelir.
Beyaz parlak LED'ler mutlaka soğutma için radyatörlerle donatılmıştır, ancak bu tür lambalardan gelen termal radyasyonun kendisi akkor lambalarla karşılaştırıldığında çok küçüktür.
Fizik derslerinden bilindiği gibi ısıtılan herhangi bir cisim kızılötesi ışınlar yayar, ancak LED lambalarda bu, akkor lambalarla karşılaştırıldığında ihmal edilebilir düzeydedir. Bu nedenle daha önce halojen ve metal halojenür lambaların kullanıldığı televizyon stüdyoları ve sahne alanlarının aydınlatmasının yerini artık LED aydınlatma alıyor.
LED lambalardan elektromanyetik radyasyon
LED lamba sürücüleri, yüksek frekanslı darbeler üreten bir elektronik devredir, bu nedenle bu cihazların çalışması, bazı elektronik cihazların çalışmasını bozabilecek elektromanyetik girişim oluşturur: FM alıcıları, televizyonlar ve diğer cihazlar. Bu nedenle lamba ile başka bir cihaz arasındaki minimum mesafe en az 40 santimetre olmalıdır.
Eviniz için hangi LED lambaları satın alabilirsiniz?
Yukarıdakilere dayanarak, LED lambaların kullanımının uygunluğu hakkında belirli sonuçlar çıkarılabilir.
- Enerji tasarrufu ve ışık verimliliği açısından LED lambalar, yaygın uygulama potansiyeli olan en verimli ışık kaynaklarıdır.
- Tüm yüksek güçlü yapay ışık kaynakları, öncelikle retina üzerindeki etkileri nedeniyle insan sağlığı üzerinde olumsuz etkiye sahip olabilir. Basit güvenlik önlemlerine uyulduğu takdirde LED lambaların zararlı bir etkisi bulunmamaktadır.
- LED lamba satın alırken yalnızca tanınmış küresel markalara güvenmeli ve satın alma yalnızca saygın satıcılardan yapılmalıdır.
- Ev kullanımı için 2700-3200 K (sıcak beyaz) ışık sıcaklığına sahip lambaların kullanılması daha iyidir. Renksel geriverim indeksi en az 80 CRI olmalıdır.
- Beyaz LED'lerin üretiminde daha gelişmiş fosforların kullanılması, güvenlik dahil olmak üzere yalnızca LED lambaların özelliklerini iyileştirecektir.
www.indeolight.com
Sağlığa zarar veren kaynaklar
LED lambaların sağlığa zararını kanıtlamak veya çürütmek için vücuda verilen zararın kaynaklarını belirleyeceğiz. Bunları şartlı olarak 2 gruba ayıralım: cihazın özellikleri ve yanlış çalışma.
Vücuda zarar veren bir aydınlatma cihazının özellikleri:
- Işık kaynağının spektral özellikleri;
- kızılötesi spektrumdaki radyasyon;
- ışık akısının titreşimleri.
İkinci grup ise ışık kaynağının kendisinden değil, yanlış kullanımından kaynaklanan sağlığa zarardır. Sağlığınızı etkileyen her bir aydınlatma faktörüne bakalım ve LED ışığın gözlerinize zararlı olup olmadığını belirleyelim.
Işık kaynakları arasındaki farklar nelerdir?
Güneş ışığı, en eksiksiz ışık radyasyonu spektrumunu içerdiğinden standart olarak alınmalıdır. Tüm yapay aydınlatma cihazları arasında akkor ampul güneşe en yakın olanıdır. Farklı kaynakların spektral özelliklerini karşılaştırın.
Grafikler aydınlatma armatürlerinin farklı spektrumlarını göstermektedir. Akkor ışığın kırmızı bölgeye doğru artan düzgün bir spektrumu vardır. Floresan ışık kaynaklarının spektrumu oldukça düzensizdir ve ayrıca düşük renksel geriverim indeksi (yaklaşık 70) vardır.
Bu tür aydınlatmaya sahip odalarda çalışmak, yorgunluk ve baş ağrısının artmasına, ayrıca renk algısının bozulmasına neden olur.
LED lambaların spektrumu daha eksiksiz ve eşittir. Soğuk ışıma için sırasıyla 450 nm dalga boyu bölgesinde ve "sıcak" lambalar için 600 nm bölgesinde artan yoğunluk vardır. LED kaynakları, 80'den fazla CRI indeksi ile normal renksel geriverim sağlar. LED lambalar son derece düşük UV yoğunluğuna sahiptir.
Diyot ve popüler floresan lambaların spektrumunu karşılaştırırsanız, ikincisinin neden giderek daha az kullanıldığı anlaşılıyor. CFL'lerin spektrumu standarttan tamamen uzaktır ve renksel geriverim indeksleri arzu edilenden çok uzaktır.
Buna dayanarak spektrumun özelliklerine göre LED lambaların sağlığa zararsız olduğu sonucuna varabiliriz.
Lambalar neden titriyor?
Refahı etkileyen bir sonraki faktör, ışık akısının titreşim katsayısıdır. Ne olduğunu ve neye bağlı olduğunu anlamak için elektrik şebekesindeki voltajın şeklini dikkate almanız gerekir.
Işığın kalitesi ve titreşimi, çalıştıkları güç kaynağına bağlıdır. 12 volt LED lambalar gibi sabit voltajda çalışan ışık kaynakları titremez. LED lambaların titremesine ve göze verdiği zarara, oluşma nedenlerine ve bunları ortadan kaldırmanın yollarına bakalım.
Prizden, üstteki grafikte (a) görebileceğiniz 220V ve 310V genlik etkin değere sahip alternatif voltaj alıyoruz.
LED'ler alternatif akımla değil doğru akımla beslendiğinden düzeltilmesi gerekir. LED lambanın gövdesi, tek veya tam dalga doğrultuculu bir elektronik devre içerir, bundan sonra voltaj tek kutuplu hale gelir. İşaret olarak sabittir, ancak büyüklük olarak değildir, yani. 0'dan 310 volta kadar titreşen, grafik ortadaki (b).
Bu tür lambalar, voltaj dalgalanmalarıyla aynı anda 100 hertz veya saniyede 100 kez frekansta titreşir. LED lambaların gözlere verdiği zarar, kalitelerine bağlıdır, buna daha sonra değineceğiz.
LED'ler yanıp sönüyor mu?
LED lambalar, akım stabilizasyonlu (pahalı) veya kenar yumuşatma filtreli (ucuz) sürücüleri kullanır. Kapasitif filtreler kullanıldığında voltaj sabit ve stabil hale gelir.
Üretici sürücüye kaydetmemişse mevcut değer stabil hale gelir. Bu hem dalgalanmanın azaltılması hem de LED ömrü açısından en iyi seçenektir.
Aşağıdaki fotoğraf, kameranın perspektifinden titreşimlerin nasıl göründüğünü göstermektedir. Görme organları resmi algıya uyarlamaya çalıştığından nabzı fark etmeyebilirsiniz. Beyin bu titreşimleri mükemmel bir şekilde emer ve bu da yorgunluğa ve diğer yan etkilere neden olur.
LED lambaların titreşimli bir ışık akısı üretmesi durumunda insan görüşü üzerindeki etkisi olumsuz olabilir. Hijyen standartları, ofis binaları için titreşim derinliğini %20 ile, göz yorgunluğuna neden olan işlerin yapıldığı yerler için ise %15 ile sınırlandırmaktadır.
Büyük titreşimli lambalar evde kurulmamalıdır; bunlar yalnızca koridoru, kileri, girişleri ve çamaşır odalarını aydınlatmak için uygundur. Herhangi bir görsel çalışma yapmadığınız, uzun süre kalmadığınız her oda.
Düşük fiyatlı LED lambaların verdiği zarar öncelikle titreşimlerden kaynaklanır. Aydınlatmadan tasarruf etmeyin; normal sürücülü bir LED, en ucuz Çin analoglarından yalnızca 50-100 ruble daha pahalıdır.
Diğer ışık kaynakları ve titreşimleri
Akkor lambalar, alternatif akımla çalıştıkları ve voltaj sıfır işaretini geçtiğinde filamanın soğuması için zamanları olmadığı için titreşmezler. Floresan boru şeklindeki lambalar, eski "gaz kelebeği" devresi kullanılarak bağlanırsa titreşir. Bunu, çalışma sırasındaki karakteristik gaz kelebeği uğultusuyla ayırt edebilirsiniz. Aşağıdaki fotoğraf, telefon kamerası tarafından görülen taramalı lambanın titreşimlerini göstermektedir.
Daha modern CFL'ler ve LL'ler yalnızca devrelerinin yüksek frekanslı anahtarlamalı güç kaynağı kullanması nedeniyle uğultu veya titreme yapmaz. Böyle bir güç kaynağına elektronik balast (elektronik balast veya cihaz) denir. .
Kızılötesi spektrumdan kaynaklanan zarar
LED lambaların görmeye zararlı olup olmadığını belirlemek için üçüncü zarar faktörünü (kızılötesi radyasyon) göz önünde bulundurun. Şunu belirtmekte fayda var:
- Öncelikle IR spektrumunun zararlılığı şüphelidir ve sağlam bir argümanı yoktur;
- ikincisi, LED spektrumunda kızılötesi radyasyon ya yoktur ya da çok küçüktür. Bunu makalenin başında verilen grafiklerde doğrulayabilirsiniz.
Halojen lambalar sağlığa zararlı mıdır? Kızılötesi spektrum açısından zengin ışık kaynaklarında (halojenler), sorumlu üreticiler (Philips, Osram vb.) IR filtreleri kullanır, böylece sağlığa zararları en aza indirilir.
Mavi spektrum zararı
Mavi spektrumdaki radyasyonun uyku hormonu melatonin üretimini azalttığı ve retinaya zarar vererek retinada geri dönüşü olmayan değişikliklere neden olduğu bilimsel olarak kanıtlanmıştır.
Mavi ışık radyasyonu, melatonin seviyesindeki düşüşe ek olarak bir takım yan etkilere de neden olur: yorgunluk, artan göz yorgunluğu, göz hastalığı. Bu renk daha parlak olarak algılanır ve pazarlamada sıklıkla dikkatimizi çekmek için kullanılır. Hoparlörler, TV'ler, monitörler ve diğer ekipmanlardaki göstergelerin çoğu mavidir.
Bu konuda daha fazla ayrıntı ve LED lambaların gözler için ne kadar güvenli olduğu toplulukta yazılmıştır.
Beyaz LED'ler, radyasyonu beyaza dönüştüren özel bir fosforla kaplanmış mavi LED'lerdir.
LED lambaların görüşe etkisinde en olumsuz faktör mavi renktir. Yukarıda sunulan LED'lerin emisyon spektrumuna yani grafiklere bir göz atın. Sıcak ışıklı bir LED lambanın bile mavi spektrumda bir parlaklık zirvesi bulunurken, soğuk bir lambanın parlaklık zirvesi çok yüksektir.
Sorunun pratik tarafı
Peki LED lambaların insanlara zararları bir efsane değil mi? Kesinlikle bu şekilde değil. Gerçek şu ki çalışmalar, incelenen örneklerin güçlü mavi LED'lerle aydınlatıldığı ve tüm spektrumlarının "zararlı" aralıkta olduğu koşullar altında gerçekleştirildi.
Soğuk LED'lerde mavi ışık payı bulunsa da güneş ışığında da bu oran daha az değildir.
Her yaştan modern insan, bilgisayar ekranlarının, akıllı telefonların ve tabletlerin önünde çok fazla zaman harcıyor. Ekrandan 0,3-1 metre mesafeye sürekli odaklanma, görmede kıyaslanamayacak kadar büyük hasara neden olur.
LED lambaların mavi spektrumunun zararı, cihaz ekranlarının verdiği zararla karşılaştırıldığında önemsizdir. LED, bir odayı, ofisi veya diğer binaları düşük enerji tüketimiyle parlak ışık akışıyla aydınlatmak için idealdir.
Endişeleniyorsanız, mavi radyasyonun zararını azaltmak için bilgisayar çalışmalarına yönelik çeşitli lensler ve gözlükler geliştirilmiştir. Filtreleri ışığı mavi aralıkta yansıtarak renkleri daha sıcak hale getirir.
Hatırlamak gerekiyor: İnsan sağlığına zararlı olan LED'ler değil, gadget'larla yanlış çalışma şekli ve zayıf aydınlatmadır.
LED'ler - fayda mı zarar mı?
Aydınlatma konusunda GOST'a uygun aydınlatma düzenleyerek LED lambaların zararlı olup olmadığını anlayabilirsiniz. Çalışma sırasında kullandığınız parçaların değişen hassasiyet ve boyuttaki işlerini gerçekleştirmek için ışık miktarını düzenler.
LED ışık kaynakları, minimum elektrik faturası ile iş yerinde istediğiniz parlaklığı elde etmenizi sağlar. Görüşünüzü korursunuz, oda aydınlık olduğunda çalışmanız daha kolay olur ve loş ışıkta küçük ayrıntılara bakmanıza gerek kalmaz. Bu durumda LED lambaların göze zararı minimum düzeydedir.
Eski akkor lambaların yüksek enerji tüketimi, hem ulusal ölçekte (elektrik hatlarındaki yüksek yük) hem de bireysel ölçekte (yüksek tüketim ve yüksek elektrik fiyatı) kârsızdır.
Günümüzde LED lambaların görmeye zararlı olup olmadığı konusundaki tartışma halen açık kalmakta ve kesin bir cevap verilememektedir. Aydınlatma pazarını nispeten yakın zamanda, yani 10 yıldan daha kısa bir süre önce doldurdular ve çoğu kişi onlara şüpheyle yaklaşıyor.
Günlük rutin, uyku ve çalışma düzeni doğru takip edildiği takdirde LED lambaların insan sağlığına etkisi sıfır olacaktır. Kişi strese maruz kalıyorsa, aşırı yükleniyorsa ve uyku kalitesini ciddiye almıyorsa hiçbir ışık kaynağı onun sağlığını korumaz.
svetodiodinfo.ru
Işığın yeterliliğinin belirlenmesi
Bitkiler için lamba takmaya karar verirseniz, bunu mümkün olduğunca doğru yapmanız gerekir. Bunu yapmak için, hangi bitkilerin ışından yoksun, hangilerinin gereksiz olacağına karar vermeniz gerekir. Bir serada aydınlatma tasarlıyorsanız farklı spektrumlara sahip bölgeler sağlamanız gerekir. Daha sonra LED sayısını kendiniz belirlemeniz gerekir. Profesyoneller bunu özel bir cihazla - lüks ölçüm cihazıyla yaparlar. Hesaplamayı kendiniz de yapabilirsiniz. Ancak biraz kazmanız ve istediğiniz modeli tasarlamanız gerekecek.
Proje bir sera için yapılıyorsa her türlü ışık kaynağı için tek bir evrensel kural vardır. Süspansiyonun yüksekliği arttıkça aydınlatma azalır.
LED'ler
Renk radyasyonunun spektrumu büyük önem taşımaktadır. En uygun çözüm, bitkiler için ikiye bir oranında kırmızı ve mavi LED'ler olacaktır. Cihazın kaç watt olacağı gerçekten önemli değil.
Ancak daha sık olarak tek watt'lık olanları kullanırlar. Diyotları kendiniz kurmanız gerekiyorsa hazır bantlar satın almak daha iyidir. Bunları tutkal, düğmeler veya vidalarla sabitleyebilirsiniz. Her şey sağlanan deliklere bağlıdır. Bu tür ürünlerin pek çok üreticisi var; ürünü için garanti veremeyen meçhul bir satıcı yerine tanınmış bir satıcıyı seçmek daha iyidir.
Işık dalga boyu
Doğal güneş ışığının spektrumu hem mavi hem de kırmızı renkleri içerir. Bitkilerin kütle kazanmasını, büyümesini ve meyve vermesini sağlarlar. Yalnızca 450 nm dalga boyuna sahip mavi bir spektrumla ışınlandığında floranın temsilcisi bodurlaşacaktır. Böyle bir bitki büyük bir yeşil kütleye sahip olamaz. Aynı zamanda kötü meyve verecek. 620 nm dalga boyundaki kırmızı aralığı emdiğinde kökler geliştirecek, güzel çiçek açacak ve meyve verecektir.
LED'lerin artıları
Bir bitki LED lambalarla aydınlatıldığında filizlenmeden meyveye kadar her yere gider. Aynı zamanda bu süre zarfında sadece lüminesans cihazı çalışırken çiçeklenme meydana gelecektir. Bitkiler için LED'ler ısınmaz, bu nedenle odayı sık sık havalandırmaya gerek yoktur. Ayrıca flora temsilcilerinin termal olarak aşırı ısınma olasılığı yoktur.
Bu tür lambalar fide yetiştirmek için yeri doldurulamaz. Radyasyon spektrumunun yönlülüğü sürgünlerin kısa sürede güçlenmesine yardımcı olur. Düşük enerji tüketimi de bir artıdır. LED'ler yalnızca sodyum lambalardan sonra ikinci sıradadır. Ancak akkor lambalardan on kat daha ekonomiktirler. Bitkiler için LED'ler 10 yıla kadar dayanır. Garanti süresi 3 ila 5 yıl arasındadır. Bu tür lambaları taktıktan sonra, bunları uzun süre değiştirme konusunda endişelenmenize gerek kalmayacak. Bu tür lambalar zararlı maddeler içermez. Buna rağmen seralarda kullanımı oldukça tercih edilmektedir. Günümüz pazarında bu tür lambaların çok sayıda farklı tasarımı sunulmaktadır: asılabilir, duvara veya tavana monte edilebilir.
Eksileri
Radyasyon yoğunluğunu arttırmak için LED'ler büyük bir yapı içerisine monte edilmiştir. Bu sadece küçük odalar için bir dezavantajdır. Büyük seralarda bu önemli değildir. Dezavantajı, analoglara - floresan lambalara kıyasla yüksek maliyet olarak düşünülebilir. Fark sekiz katına ulaşabilir. Ancak diyotlar birkaç yıllık hizmetin ardından kendilerini amorti edecekler. Önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlayabilirler. Garanti süresi dolduktan sonra parlaklıkta azalma gözlemlenir. Sera alanı geniş olduğundan diğer lamba türlerine göre daha fazla aydınlatma noktasına ihtiyaç duyulur.
Lamba için radyatör
Cihazdan ısının uzaklaştırılması gereklidir. Bu, alüminyum profilden veya çelik sacdan yapılmış bir radyatörle daha iyi yapılabilir. U şeklinde bitmiş profilin kullanılması daha az işçilik gerektirecektir. Radyatör alanını hesaplamak kolaydır. 1 Watt başına en az 20 cm2 olmalıdır. Tüm malzemeler seçildikten sonra her şeyi tek bir zincir halinde birleştirebilirsiniz. Bitki büyümesi için LED'leri renge göre değiştirmek daha iyidir. Bu, düzgün bir aydınlatma sağlayacaktır.
FitoLED
Fito-LED gibi en son gelişmeler, yalnızca tek renkte parlayan geleneksel analogların yerini alabilir. Yeni cihaz, tesisler için gerekli LED spektrumunu tek bir çipte birleştiriyor. Büyümenin tüm aşamalarında gereklidir. En basit fitolamp genellikle LED'li bir blok ve bir fandan oluşur. İkincisinin yüksekliği ayarlanabilir.
Floresan lambalar
Floresan lambalar uzun süredir ev bahçelerinde ve sebze bahçelerinde popülerliğin zirvesinde kalmıştır. Ancak bitkiler için bu tür lambalar renk spektrumuna uymuyor. Bunların yerini giderek artan oranda fito-LED veya özel amaçlı floresan lambalar alıyor.
Sodyum
Sodyum aparatının doygunluğu kadar güçlü bir ışık, bir daireye yerleştirilmeye uygun değildir. Büyük seralarda, bahçelerde ve bitkilerin aydınlatıldığı seralarda kullanılması tavsiye edilir. Bu tür lambaların dezavantajı düşük performanslarıdır. Enerjinin üçte ikisini ısıya dönüştürürler ve yalnızca küçük bir kısmı ışık radyasyonu için kullanılır. Ayrıca böyle bir lambanın kırmızı spektrumu mavi olandan daha yoğundur.
Cihazı kendimiz yapıyoruz
Bitkiler için lamba yapmanın en kolay yolu üzerinde LED bulunan bir şerit kullanmaktır. Kırmızı ve mavi spektrumda buna ihtiyacımız var. Güç kaynağına bağlanacaklar. İkincisi, bantlarla aynı yerden - bir hırdavatçıdan satın alınabilir. Ayrıca bir sabitlemeye de ihtiyacınız var - aydınlatma alanının boyutunda bir panel.
Üretim, panelin temizlenmesiyle başlamalıdır. Daha sonra diyot bandını yapıştırabilirsiniz. Bunu yapmak için koruyucu filmi çıkarın ve yapışkan tarafı panele yapıştırın. Bandı kesmeniz gerekiyorsa, parçaları bir havya kullanılarak birleştirilebilir.
Bitkiler için LED'ler ek havalandırma gerektirmez. Ancak odanın kendisi yeterince havalandırılmıyorsa, bandın metal bir profile (örneğin alüminyumdan yapılmış) monte edilmesi tavsiye edilir. Bir odadaki çiçekler için aydınlatma modları şu şekilde olabilir:
- pencereden uzakta, gölgeli bir yerde büyüyenler için 1000-3000 lüks yeterli olacaktır;
- dağınık ışığa ihtiyaç duyan bitkiler için değer 4000 lükse kadar olacaktır;
- doğrudan aydınlatmaya ihtiyaç duyan bitki örtüsünün temsilcileri - 6000 lükse kadar;
- tropikal ve meyve verenler için - 12.000 lükse kadar.
İç mekan bitkilerini sağlıklı ve güzel bir biçimde görmek istiyorsanız onların aydınlatma ihtiyacını dikkatli bir şekilde karşılamalısınız. Böylece LED lambaların bitkiler için avantajlarını ve dezavantajlarını ve ışınlarının spektrumunu bulduk.
Bir LED'in emisyon spektrumu, kullanılan yarı iletken malzemenin bant aralığına, katkı maddesinin türüne, katkı düzeyine ve ışınımsal rekombinasyon mekanizmasına göre belirlenir.. Yukarıda belirtildiği gibi, verimli LED'lerin üretimi için ana malzemeler, A III B V ikili yarı iletken bileşikler ve bunların katı çözeltileridir. İncirde. Şekil 4.4, ticari olarak üretilen bazı tipik LED'lerin oda sıcaklığındaki emisyon spektrumlarını ilgili birimler halinde göstermektedir.
Galyum arsenit bazlı LED'ler en verimli olanlardır GaA'lar bant aralığı ile ∆ e= 1,45 eV. Sonuç olarak, radyasyonun kendisinin spektral özelliklerinin maksimumu GaA'lar dalga boyunda gözlemlendi λ maksimum=1,24/1,4 = 0,9 µm, bu kızılötesi bölgeye karşılık gelir. Doping yaparken GaA'lar bant aralığında farklı derinliklere sahip çeşitli safsızlıklar (tellür, selenyum, lityum vb.) LED'ler aralıkta yayabilir λ maksimum= 0,9…0,96 µm. LED'ler açık GaA'lar en yüksek kuantum verimliliğine sahip ( η harici=tasarıma bağlı olarak %10...30). Emisyon spektrumunun önemli olduğu GaA'lar-LED'ler en yaygın olanların ışığa duyarlılık spektrumuna çok iyi karşılık gelir Si-fotodiyotlar.
Daha uzun dalga boylarına yönelik LED'ler, doğrudan aralıklı katı çözümlere dayalı olarak üretilir GA X 1p 1'ler AS Ve GA X 1p 1'ler AS 1 inci R en . Onlar için yarı-bantlar arası ışınımsal rekombinasyon baskındır.
Bu tür LED'lerin maksimum emisyon spektrumunun katı çözeltinin bileşimi tarafından belirlenmesi önemlidir. Değiştirme X Ve enÖrneğin, bir optik fiberdeki minimum kayıpla veya konsantrasyonu kontrol edilecek herhangi bir maddenin absorpsiyon spektrumunun maksimumuyla çakışan spektrumun belirli bir bölgesi için bir LED üretmek mümkündür. Spektrum bölgesi için LED'ler λ >5 mikronlar kurşun kalkojenitler temelinde yapılabilir: RB X SP 1- X Onlar ve cıva: CD X Hg 1- X Onlar.
Galyum fosfit ( Gap) bant boşluğuna sahiptir ∆ e = 2,25 eV, radyasyonun dalga boyunu belirler λ maksimum=0,56 mikron. Bu, parıltının yeşil rengine karşılık gelir. Safsızlıklarla katkılandığında ( N, Ö 2 , Zn) bu tür LED'ler kırmızı, sarı, yeşil ışık yayabilir. Böylece, Açıklık LED'ler spektrumun görünür kısmında çalışacak şekilde tasarlanmıştır. GaP için - η harici = 7…0,7 %.
Görünür spektrumun kısa dalga bölgesi için mavi, çivit ve mor aralıklarında çalışan ışık yayan diyotlar, galyum nitrür temelinde oluşturulabilir. GaN ve katı çözümler kullanan heteroeklemler GA X İçinde 1- X N Ve GA 1- X Al X N. LED tabanlı GaN radyasyon yaymak λ maksimum=0,44 µm, ancak çok düşük verimlilikle η harici 0,5 %.
Silisyum karbür de aynı amaçla kullanılır. SiC. Her ne kadar diyot bazlı olsa da SiC küçük olmak η harici %0,01, ancak yüksek zaman ve sıcaklık stabilitesine sahiptir. Onlara dayanarak standart radyasyon kaynakları oluşturulur.
Şekil 4.4. LED'lerin emisyon spektrumları.
Hem kızılötesi hem de görünür radyasyonun diyotlarını yaymak için, galyum-alüminyum-arsenik katı çözeltisi temelinde yapılan üçlü bileşikler yaygın olarak kullanılmaktadır. GaAlAs. Galyum-arsenik-fosfor bazlı katı çözeltiler de kullanılır GaAsP ve indiyum galyum fosfor I nGaP. Genel göstergeye göre ( R izl, verim) GaAlAs optoelektronik gereksinimlerinin çoğunu tam olarak karşılar. Bu malzemede bazı atomlar GA kristalde GaA'lar atomlarla değiştirildi Al. İkame edilmiş atomların oranı arttıkça bant aralığı değişir. ∆ e=1,45 eV ( GaA'lar) önce ∆ e=2,16 eV (saf AlAs). Böylece bu tür LED'ler belirli bir dalga boyunda ışık yayabilir. maksimum=0,6...0,9 µm, yani spektrumun hem görünür hem de kızılötesi bölgelerinde radyasyon üretir. Bu malzeme için harici kuantum verimi η harici =1,2…12 %.
Parlaklık LED aydınlatma veya radyasyon gücü, geniş bir akım değişiklikleri aralığında neredeyse doğrusal olarak diyottan geçen akıma bağlıdır. İstisna kırmızıdır Açıklık- Akım arttıkça parlaklığın doyduğu LED'ler. LED'den geçen sabit bir akımla, artan sıcaklıkla parlaklığı azalır. Kırmızılar için Açıklık- LED'ler için sıcaklığın oda sıcaklığına göre 20 o C artması, parlaklıklarını yaklaşık %10, yeşil olanlar için ise %6 azaltır. Sıcaklık arttıkça LED'lerin ömrü azalır. LED'in ömrü de akımı arttıkça azalır.
giriiş
Yeterlik
Watt başına lümen (lm/W, lm/W) cinsinden ölçülen ışık verimliliği, enerjiyi (bizim durumumuzda elektrik) ışığa dönüştürme verimliliğini belirlemek için kullanılan bir değerdir. Geleneksel akkor ampuller 10-15 lm/W aralığında çalışır. Birkaç yıl önce standart LED verimlilik değeri yaklaşık 30 lm/W idi. Ancak 2006 yılına gelindiğinde, beyaz LED'lerin verimliliği iki kattan fazla artmıştı: Önde gelen üreticilerden biri olan Cree, prototiplerde 70 lm/W değerini göstermeyi başardı; bu, kendi üretim beyaz LED'lerinin maksimum lümen çıkışına göre yüzde 43'lük bir artışı temsil ediyor. Aralık 2006'da Nichia, 150 lm/W ışık verimliliğine sahip yeni beyaz LED'leri duyurdu. Bu numuneler, laboratuvar koşullarında 20 mA akım gücünde 4600 K renk sıcaklığıyla 9,4 lm'lik bir ışık akısı gösterdi. Beyan edilen verimlilik, akkor lambalardan (13 lm/W) yaklaşık 11,5 kat, modern floresan lambalardan (90 lm/W) 1,7 kat daha yüksektir. Üstelik geleneksel lambalar arasında en verimli ışık kaynağı olan yüksek basınçlı sodyum lambaların göstergesi (132 lümen/watt) aşılmıştır.
Avantajları
Katı Hal Işığı (SSL), LED'ler aracılığıyla üretilme ve uygulanma yollarının çeşitliliğine rağmen hala iyi bilinmemektedir. Çoğu şirket ve tasarımcı, LED'lerin sağladığı faydalı ve kullanışlı alternatifleri gerçek anlamda değerlendirmeden, yalnızca geleneksel analog beyaz aydınlatmaya aşinadır. Katı hal LED aydınlatmadan elde edilebilecek kolayca öngörülebilir faydalara (enerji tasarrufu, uzun hizmet ömrü vb.) ek olarak, yeni beyaz ışık kaynakları olarak LED'lerin aşağıdaki belirli özelliklerine de dikkat etmelisiniz:
- düşük ısı üretimi ve düşük besleme voltajı (yüksek düzeyde güvenliği garanti eder);
- cam ampulün olmaması (çok yüksek mekanik mukavemet ve güvenilirliği belirler);
- açıldığında ısınma veya yüksek başlatma voltajı yok;
- Ataletsiz açma/kapama (reaksiyon< 100 нс);
- DC/AC dönüştürücüye gerek yok;
- mutlak kontrol (parlaklığı ve rengi tam dinamik aralıkta ayarlama);
- yayılan ışığın tam spektrumu (veya gerekirse özel bir spektrum);
- dahili ışık dağıtımı;
- kompaktlık ve kurulum kolaylığı;
- sağlığa zararlı ultraviyole ve diğer radyasyonun bulunmaması;
- Cıva gibi sağlığa zararlı hiçbir madde kullanılmamaktadır.
LED'leri kullanarak beyaz ışık nasıl elde edilir?
Siyah tüm renklerin yokluğudur. Renk spektrumunun tüm kısımlarından gelen ışık üst üste bindirildiğinde (yani tüm renkler mevcut olduğunda), birleştirilmiş karışım beyaz görünür. Buna çok renkli beyaz ışık denir. Tüm tonların elde edilebildiği ana renkler kırmızı, yeşil ve mavidir (RGB). Tamamlayıcı renkler olarak da adlandırılan ara renkler: leylak (kırmızı ve mavinin karışımı); mavi (yeşil ve mavinin karışımı); ve sarı (kırmızı ve yeşilin karışımı). Herhangi bir tamamlayıcı renk ve karşıt ana renk de beyaz ışığa (sarı ve mavi, camgöbeği ve kırmızı, lila ve yeşil) eklenir.
LED'lerden beyaz ışık üretmenin farklı yolları vardır.
Bunlardan ilki RGB teknolojisini kullanan renk karışımıdır. Kırmızı, mavi ve yeşil LED'ler, radyasyonu mercek gibi bir optik sistem kullanılarak karıştırılan bir matris üzerine yoğun bir şekilde yerleştirilmiştir. Sonuç beyaz ışıktır. Daha az yaygın olan başka bir yaklaşım, beyaz ışık üretmek için birincil ve ikincil LED renklerini karıştırır.
İkinci yöntemde, mavi bir LED'e sarı (veya yeşil artı kırmızı) fosfor uygulanır ve bunun sonucunda iki veya üç emisyon karışarak beyaz veya beyaza yakın ışık oluşturulur.
Üçüncü yöntem, sırasıyla mavi, yeşil ve kırmızı ışık yayan, ultraviyole aralığında ışık yayan bir LED'in yüzeyine üç fosforun uygulanmasıdır. Floresan lambanın parlamasına benzer.
LED'leri kullanarak beyaz ışık üretmenin dördüncü yöntemi, ZnSe yarı iletkeninin kullanımına dayanmaktadır. Yapı, bir ZnSe substratı üzerinde "yetiştirilen" mavi bir ZnSe LED'dir. İletkenin aktif bölgesi mavi ışık yayar ve alt tabaka sarı ışık yayar.
|
Kristal tipi |
Fosfor |
Emisyon rengi ve olası tonlar |
Kullanım alanları |
||
|
Mavi ve yeşil |
Beyaz + R, G, B ve herhangi bir çok renkli kombinasyon |
LCD arka aydınlatma, mimari, manzara, skor tabloları ve ekranlar |
|||
|
Beyaz + B, Y ve çeşitli çok renkli tonlar |
|||||
|
Mavi-yeşil |
Kırmızı veya kırmızı-turuncu |
Beyaz + B, R ve çeşitli çok renkli tonlar |
Otomotiv aydınlatması, mimari, peyzaj |
||
|
Mavi 470-450 nm |
Sadece beyaz |
Genel aydınlatma ve arka aydınlatma |
|||
|
UV |
Kullanılan fosfora bağlı olarak beyaz veya çeşitli tek renkli renkler |
Genel aydınlatma ve arka aydınlatma |
|||
|
Mavi sarı |
Epitaksiyel katmandan beyaz + mavi, alt tabakadan sarı |
Genel aydınlatma ve arka aydınlatma |
|||
Hangi yöntem daha iyi?
Her birinin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır. Renk karıştırma teknolojisi, prensip olarak, yalnızca beyaz elde etmeyi değil, aynı zamanda farklı LED'lerden geçen akımın değişmesiyle renk şemasında hareket etmeyi de sağlar. Bu işlem manuel olarak veya özel bir program aracılığıyla kontrol edilebilir. Aynı şekilde farklı renk sıcaklıkları elde etmek de mümkündür. Bu nedenle dinamik aydınlatma sistemlerinde RGB matrisleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca matristeki çok sayıda LED, yüksek toplam ışık akısı ve yüksek eksenel ışık şiddeti sağlar. Ancak optik sistemdeki sapmalar nedeniyle ışık noktası merkezde ve kenarlarda farklı bir renge sahiptir ve en önemlisi, matrisin kenarlarından ve ortasından eşit olmayan ısı uzaklaştırılması nedeniyle LED'ler farklı şekilde ısınır. ve buna bağlı olarak yaşlanma sürecinde renkleri farklı şekilde değişir, kullanım sırasında toplam renk sıcaklığı ve renk "yüzer". Bu nahoş olgunun telafisi oldukça zor ve pahalıdır.
Fosforlu beyaz LED'ler (fosforla dönüştürülmüş LED'ler), RGB LED matrislerinden (birim ışık akısı başına hesaplanır) önemli ölçüde daha ucuzdur ve iyi beyaz renk sağlar. Ve onlar için prensip olarak CIE renk diyagramında koordinatlarla (X = 0,33, Y = 0,33) noktaya ulaşmak sorun değil. Dezavantajları şunlardır: birincisi, fosfor katmanındaki ışığın dönüşümü nedeniyle RGB matrislere göre daha az ışık çıkışına sahiptirler; ikincisi, teknolojik süreçte fosfor uygulamasının tekdüzeliğini doğru bir şekilde kontrol etmek oldukça zordur (sonuç olarak renk sıcaklığı kontrol edilmez); ve üçüncüsü, fosfor da LED'in kendisinden daha hızlı yaşlanır.
Beyaz ZnSe LED'lerin çeşitli avantajları vardır. 2,7V ile çalışırlar ve statik deşarja karşı oldukça dayanıklıdırlar. ZnSe LED'ler, GaN tabanlı cihazlara göre çok daha geniş bir renk sıcaklığı aralığında ışık yayabilir (6000-8500K ile karşılaştırıldığında 3500-8500K). Bu, Amerikalılar ve Avrupalılar tarafından tercih edilen "daha sıcak" bir ışıltıya sahip cihazlar oluşturmanıza olanak tanır. Dezavantajları da var: ZnSe bazlı yayıcılar yüksek kuantum verimine sahip olmalarına rağmen kısa ömürlüdürler, yüksek elektrik direncine sahiptirler ve henüz ticari uygulama alanı bulmamışlardır.
Başvuru
Renkli sıcaklık
Polikromatik ışık kaynağı olarak fosforlu beyaz bir LED'in emisyon spektrumunu ele alalım. Beyaz LED'ler, uygulamaya bağlı olarak "sıcak" akkor beyazdan "soğuk" floresan beyaza kadar geniş bir renk yelpazesi sunar.
Bu grafik, beyazın daha sıcak olan 2800 K bölgesinden 9000 K soğuk mavimsi-beyaz bölgesine kadar olan tüm aralığını gösterir. Beyazın birçok tonu, etrafımızdaki ortamda kullanılan çeşitli ışık kaynakları tarafından zaten belirlenmiştir: ofis, soğuk mavimsi -floresan lambalardan gelen beyaz ışık; akkor lambalardan evdeki sarımsı beyaz ışık; cıva lambalarının endüstriyel, parlak mavi-beyaz ışığı; Dış mekandaki yüksek basınçlı sodyum lambalardan gelen sarı-beyaz ışık.
LED teknolojisinin gelişmesiyle birlikte giderek daha fazla uygulama alanı bulunmakta, giderek floresan ve geleneksel akkor lambaların yerini almaktadır. LED'ler çalışma sırasında çok daha pratiktir, 10 kat daha az elektrik tüketir, daha dayanıklıdır ve mekanik strese karşı dayanıklıdır. LED'lerin ışık aralığının belirli spektrumlarında radyasyon sağlama özelliklerinden dolayı bitki yetiştirmek için aktif olarak kullanılmaya başlandı.
Bitki büyümesini destekleyen ışık spektrumu aralıkları
Tüm bitkilerin fotosentez süreciyle geliştiği biliniyor; daha derin araştırmalar bunun mavi ve kırmızı ışıkta daha aktif gerçekleştiğini gösteriyor. Çeşitli deneylerden elde edilen istatistikler, bazı bitkilerin klorofil bileşiminde nasıl farklılık gösterdiğini, fotosentezin yoğunluğunun buna bağlı olduğunu göstermektedir. Büyüme aşamasına bağlı olarak, farklı bitki bitkileri ışık spektrumunun belirli bir bölümünü emer.
Soğan, maydanoz ve dereotu gibi yeşillikler mavi spektrumda (dalga boyu 445 nm) daha aktif olarak büyür. Gelişimin erken aşamasında bu çeşit sebze fideleri tarafından da tercih edilir. Çiçeklenme, yumurtalık ve meyve olgunlaşması dönemi başladığında, 660 nm aralığındaki kırmızı spektrumun ışığı aktif olarak emilir. Bazı sebze bitkileri, olumlu büyüme için geniş spektrumlu beyaz ışıktan yararlanır.
Bu özellikleri inceledikten sonra, yapay aydınlatma altında sera koşullarında bitki yetiştirme teknolojisine uyum sağlamanın en kolay yolunun LED'ler olduğunu anlayabilirsiniz.
Yapay aydınlatma kaynakları
Daha önce seralardaki bitkiler için geniş bir radyasyon spektrumuna sahip beyaz LED'ler, floresan veya gaz deşarjlı lambalar aktif olarak kullanılıyordu. Bu tür aydınlatma bitki büyümesini teşvik etmede tamamen etkili değildir. Sarı-yeşil aralığındaki aydınlatmada çok fazla enerji harcanır ve bu da fidelerin büyümesi için işe yaramaz.
İlk aşamada basit kırmızı ve mavi LED'ler ve LED şerit kullanıldı. Ancak bu diyotlar, kırmızı ve mavi spektrumun ötesinde oldukça geniş bir saçılma aralığına, yüksek maliyete ve düşük aydınlatma yoğunluğuna sahipti. Art arda yapılan iyileştirmeler sürecinde LED kristalleri, yalnızca mavi ve kırmızı ışınları iletme özelliğine sahip bir fosfor tabakasıyla kaplanmaya başlandı. Yeni bitki lambaları mor ışık yayar. Fosfor kullanan teknolojiler her açıdan maksimum etkiyi elde etmeyi mümkün kıldı:
- düşük üretim maliyetleri;
- mavi ve kırmızı aralıklarda maksimum radyasyon enerjisi konsantrasyonu;
- maksimum radyasyon yoğunluğu;
- ekonomik elektrik tüketimi modu.
Bu tür LED'ler, bitki büyümesini teşvik ederek aktif fotosentez sürecini sağlar. Yayılan spektrumun parametrelerini iyileştirme çalışmaları sürekli olarak devam etmektedir; üreticiler fitofotdiyotlar yapmaya çalışarak onu güneş ışığı spektrumuna mümkün olduğunca yaklaştırmaktadır. Modern örneklerden biri tam spektrumlu fito-LED'ler Bridgelux 35 mm ve Epistar'dır; ilki daha dışbükey bir difüzör merceğe sahiptir.
Bridgelux 35 mm'nin görünümü Bridgelux 35 mm'nin teknik özellikleri:
- anma gücü – 1 W;
- 3,0 ila 3,4 V arası voltaj;
- akım – 350 mA;
- 400–840 nm bitkiler için tam renk spektrumu;
- hizmet ömrü – 50.000 saat;
- ışın dağılım yönü – 120 derece;
- Boyutlar – 9 mm muhafazalı Ø çip, Ø lens 5,6 mm, tüm çip yapısının yüksekliği 6 mm.
Bu fito-LED'lerin özelliği, farklı emisyon spektrumlarına (mavi veya kırmızı) sahip birkaç çip gerektirmemeleridir. Bu durumda her şey, mavi ve kırmızı renklerin hakim olduğu geniş bir aydınlatma yelpazesine sahip tek bir çipte toplanıyor.
Kırmızı LED ve fitofotdiyotun spektrumlarının karşılaştırmalı analizi Sarı, yeşil ve diğer spektrumların aralıkları önemli ölçüde azalır. Bu, enerjinizi yararlı renkler yaymaya yoğunlaştırmanıza olanak tanır.
FitoLED'lerin ana avantajları
- Emisyon spektrumu 400 ila 840 nm arasındaki aralığın tamamını kapsar.
- Spektrumun bazı bölümlerinin radyasyon yoğunluğunun dağılımı güneş ışığına mümkün olduğu kadar yakındır.
- Farklı spektrumlara sahip çeşitli LED türlerinin kullanılması sorunu, lambaya kırmızı ve mavi LED'ler yerleştirildiğinde çözülür.
- Phyto-LED, tüm gelişme dönemi boyunca bitki büyümesini etkili bir şekilde uyarır: çiçeklenme öncesi, çiçeklenme, meyve tutumu ve olgunlaşma sırasında. Işık kaynaklarını farklı aşamalarda değiştirmenize gerek yoktur. Fitofotdiyot, tek bir kristal temelinde monte edilir.
Tam güneş ışığı spektrumuna sahip fito-LED elementli lambalar, tepe noktaları kırmızı ve mavi aralığında olan basit fito lambalardan 1,9 kat daha verimli çalışıyor. Ve farklı spektrumlardaki ayrı diyotları kullanan düzeneklerden 1,2 kat daha iyi.
Fideleri fito-LED'lerle aydınlatmak için bir tasarım örneği Kırmızı ve mavi spektrumun fitolampları altında filizlerin daha fazla büyüdüğü, ancak çiçeklerde daha az yumurtalık olduğu fark edildi. Tam spektrumlu fitofotdiyotlar, kırmızı ışığa göre daha az yoğun mavi ışığa sahiptir. Spektrumun kontrastları, bitkiler için LED'lerin boyda önemli bir büyüme değil, maksimum meyve sayısını sağlayacak şekilde dengelenmiştir.
Tam spektrumlu fitofotdiyotların diğer modellere göre üstünlüğü açıktır. Daha da yaygın olarak kullanılabilmeleri için, ışık akısının yoğunluğunu artıracak detayların iyileştirilmesi gerekmektedir.
