Energiesparende LED-Lampen

In diesem Artikel: Geschichte der LEDs LED Lampe – GerĂ€t; Eigenschaften der LED-Lampe; Hersteller und Preise; Auswahl einer Energiesparlampe fĂŒr zu Hause.

Energiesparende LED-Lampen

Welche Art von Beleuchtung sollten wir in unseren HĂ€usern haben? In dieser Hinsicht gibt es zwei Meinungen: Haushalte – das Licht sollte angenehm und nicht hart sein; FĂŒhrer des Landes – die Beleuchtung von HĂ€usern sollte so wenig Strom wie möglich verbrauchen. Der unaufhaltsame Preisanstieg fĂŒr EnergietrĂ€ger wird vom DurchschnittsbĂŒrger auf der Straße kaum verstanden. Er interessiert sich mehr fĂŒr die Frage, „warum dieselben Energiesparlampen so teuer sind“. In diesem Artikel werden energiesparende LED-Lampen im Detail betrachtet, die in naher Zukunft, unabhĂ€ngig vom Wunsch oder der Unwilligkeit des Durchschnittsverbrauchers, unsere HĂ€user beleuchten werden. Lassen Sie uns herausfinden, ob sie so gut sind, wie sie beschrieben werden.?

Geschichte der LED-Lampen

Alles begann im Jahr 1907, als der englische Ingenieur Henry Round, der die Beleuchtung im Labor ausschaltete, versehentlich ein Leuchten um einen Diodenkontakt unter Spannung bemerkte. Er entschied, dass das Leuchten durch einen Fehler in den Berechnungen verursacht wurde und achtete nicht besonders darauf, obwohl er diese Tatsache im Bericht feststellte..

Geschichte der LED-Lampen
Oleg Vladimirovich Losev

16 Jahre nach diesem Ereignis begann der sowjetische Physiker Oleg Vladimirovich Losev, das seltsame Leuchten zu untersuchen, das am Lötpunkt der Kontakte einer Siliziumkarbiddiode (Carborundum) auftritt. Losev hat die Natur des GlĂŒhens nie herausgefunden und festgestellt, dass es keine ErwĂ€rmung auf hohe Temperaturen gab – der Grund fĂŒr das GlĂŒhen war in einem elektronischen Prozess verborgen, der der Wissenschaft in jenen Jahren unbekannt war. Die Ergebnisse von Losevs Forschungen zum Leuchten von Dioden wurden in mehrere Sprachen ĂŒbersetzt und in einer Reihe von wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht, erregten jedoch kein großes Interesse. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts galten bekannte Lampen mit GlĂŒhlampen als ausreichend und unverzichtbar – es bestand keine Notwendigkeit, etwas Neues zu erfinden.

Das anhaltende Interesse am Leuchten von Dioden entstand in der zweiten HĂ€lfte des letzten Jahrhunderts, als der amerikanische Ingenieur Rubin Brownstein seine Entdeckung ankĂŒndigte – Dioden aus Galliumarsenid (GaAs) senden bei Strom Infrarotstrahlen aus. Nach Angaben des Ingenieurs wurde von ihm genau dieselbe Strahlung in Dioden aus Indiumphosphid (InP), Galliumantimonid (GaSb) und einer Silizium-Germanium-Legierung beobachtet..

Die erste Infrarotdiode wurde 1961 von den amerikanischen Forschern Gary Pitman und Robert Byard patentiert. Es war jedoch unmöglich, solche Dioden zur Beleuchtung von RĂ€umlichkeiten zu verwenden, weil Infrarotstrahlen sind außerhalb des fĂŒr das menschliche Auge sichtbaren Spektrums.

Geschichte der LED-Lampen
Der amerikanische Wissenschaftler und Erfinder Nick Holonyak

Der Schöpfer der vollwertigen LED war Nick Holonyak Jr., der 1962 ein vollwertiges LED-Licht schuf, das sichtbares rotes Licht emittierte. Es ist Holonyak, der als „Vater“ der LED-Lampen gilt. 10 Jahre spĂ€ter schuf sein SchĂŒler George Craford die erste LED, die gelbes Licht emittierte und die Helligkeit von roten und orangeroten LEDs verzehnfachte..

Die neuen Lichtquellen waren jedoch nicht besonders kommerziell gefragt – natĂŒrlich, weil die Kosten fĂŒr eine LED zu diesem Zeitpunkt 200 US-Dollar betrugen. Die erste kommerziell erfolgreiche Herstellung von LEDs im Jahr 1968 wurde von der amerikanischen Firma „Monsanto“ gegrĂŒndet, die sich auf chemische Produkte spezialisiert hat. Hierbei handelt es sich um LEDs aus Legierungen von Galliumarsenid und Indiumphosphid. Es war Monsanto, der LEDs in elektronischen Taschenrechnern und Digitaluhren populĂ€r und verbreitet machte – von 1968 bis 1970 verkaufte das LED-Monopol doppelt so viele Produkte wie in jedem Vormonat. Die EinfĂŒhrung von LEDs in der Elektronik geht auf Hewlett-Packard zurĂŒck, der als erster den Wert von LEDs fĂŒr ElektrogerĂ€te erkannte und diese aktiv von Monsanto kaufte..

1970 wurde Monsantos Monopol auf dem LED-Markt beendet – mit Halbleiterchips von Dr. Jean Ernie startete das amerikanische Unternehmen Fairchild Semiconductor die Produktion billiger LEDs im Wert von jeweils fĂŒnf Cent.

Seit Jahrzehnten werden LEDs in der Unterhaltungs- und Industrieelektronik aktiv eingesetzt, nicht jedoch fĂŒr die Innenbeleuchtung. Die Idee, vollwertige LED-Lampen zu entwickeln, die unsere HĂ€user besser beleuchten können als alle „Ilyich-Lampen“, kam von Shuji Nakamura, der fĂŒr das japanische Unternehmen „Nichia Corporation“ arbeitete. Unter seiner FĂŒhrung schufen die Ingenieure des Unternehmens 1993 die erste blaue LED mit hoher Helligkeit.

Geschichte der LED-Lampen

Die erste LED, die hellweißes Licht emittiert, wurde vor nicht allzu langer Zeit geschaffen – 1997 wurde der amerikanische Ingenieur Fred Schubert ihr Schöpfer..

Energiesparende LED-Lampen gibt es bereits heute, sie werden jedoch noch verbessert, da die ersten LEDs, deren LichtintensitĂ€t gleich wurde und anschließend die Helligkeit von GlĂŒhlampen ĂŒberstieg, erst zu Beginn des 21. Jahrhunderts erschienen..

Wie die LED-Lampe funktioniert und funktioniert

Das GerÀt jeder modernen LED-Lampe ist wie folgt:

  • Base. Ein Standardelement jeder Lampe, das zum Einschrauben in den Lampenhalter vorgesehen ist.
  • Ballaststarter (Treiber) in einem KunststoffgehĂ€use mit BelĂŒftungsöffnungen. Wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um, enthĂ€lt leistungsstĂ€rkere Kondensatoren als im VorschaltgerĂ€t der Leuchtstofflampe. Der Grund ist folgender: Die von den Dioden in LED-Lampen erzeugte WĂ€rme wird nicht nach außen gerichtet, sondern innerhalb ihres Körpers sind BelĂŒftungslöcher im Ballastkörper erforderlich. Die Lebensdauer einer LED-Lampe hĂ€ngt von der Anzahl der LĂŒftungsöffnungen im GehĂ€use und der ZuverlĂ€ssigkeit der Kondensatoren sowie von Zenerdioden ab, die die Spannung bei SpannungsabfĂ€llen ausgleichen.
  • AluminiumkĂŒhler. Die hervorstehenden Rippen befinden sich entlang und in einer Spirale, wodurch die WĂ€rmeableitung verbessert wird.
  • die Karte, auf der die LEDs installiert sind. Auf der dem KĂŒhler zugewandten Seite aus Aluminium wird WĂ€rmeleitpaste aufgetragen, die WĂ€rme abfĂŒhrt. 90% der WĂ€rmestrahlung der LEDs fĂ€llt auf die Aluminiumplatte, in der sie installiert sind.
  • LEDs mit einer Anzahl von 5 liefern die Gesamtleistung der Lampe. Der von ihnen erzeugte Lichtstrom hĂ€ngt von der QualitĂ€t der LEDs ab.
  • Lichtdiffusor auf einem Aluminium-Innenring montiert. Es besteht aus mattem Kunststoff und dient zur gleichmĂ€ĂŸigen Streuung des Lichtstrahls von LEDs. Praktisch nicht beheizt.

Die Hauptelemente einer LED-Lampe sind LEDs – Halbleiterbauelemente, die elektrischen Strom in Lichtstrahlung umwandeln. Jede LED besteht aus einem nicht leitenden Substrat, auf das ein Halbleiterkristall gelegt wird. Beide Elemente sind in einem GehĂ€use mit Kontaktleitungen auf der einen Seite und einer Kunststofflinse auf der anderen Seite eingeschlossen. Der freie Raum zwischen Linse und Kristall ist mit farblosem Silikon gefĂŒllt, die LED-Struktur ist auf einer Aluminiumbasis befestigt, die WĂ€rme abfĂŒhrt und die LED steifer macht.

Wie die LED-Lampe funktioniert und funktioniert

Warum leuchtet die LED? Das Geheimnis des GlĂŒhens liegt in der Rekombination von Elektronen zwischen zwei Halbleiterkontakten mit unterschiedlicher LeitfĂ€higkeit. Der Halbleiterkristall an den Kontaktpunkten ist mit einer Akzeptorverunreinigung dotiert, die einerseits eine unzureichende Anzahl von Elektronen enthĂ€lt, und andererseits mit einer Donorverunreinigung, bei der Elektronen reichlich vorhanden sind. Wenn Strom angelegt wird, rekombinieren die Elektronen und die resultierende ĂŒberschĂŒssige Energie wird in sichtbares Licht umgewandelt. Auf den ersten Blick scheint die LED umso intensiver zu leuchten, je höher der Strom ist. Das ist richtig, die IntensitĂ€t der Lichtenergie wird höher sein, aber gleichzeitig wird aufgrund des Widerstands im Halbleiter die ErwĂ€rmung der Diode stark zunehmen, was dazu fĂŒhrt, dass die Kontakte schmelzen oder der Halbleiter ausbrennt.

Vor- und Nachteile energiesparender LED-Lampen

Die heute existierenden LED-Lampen haben sowohl Vor- als auch Nachteile – ihre Entwicklung zu einer vollwertigen Lichtquelle in unseren HĂ€usern ist noch nicht abgeschlossen..

Positiven Eigenschaften:

  • der kleinste Stromverbrauch im Vergleich zu anderen Arten von Haushaltslampen – 8-10-mal geringer als der von Lampen mit GlĂŒhlampen;
  • hohe Lichtausbeute, ca. 120 Lumen pro Watt verbrauchter Energie. Zum Vergleich betrĂ€gt die Lichtleistung von „Ilyichs Lampen“ 10 bis 24 Lumen pro Watt, fĂŒr Leuchtstofflampen 60 bis 100 Lumen pro Watt;
  • die höchste im Vergleich zu anderen Beleuchtungslampen, Lebensdauer von etwa 50.000 Stunden, vorausgesetzt, die LED-Lampe selbst ist von hochwertiger Konstruktion und es werden hochwertige Materialien fĂŒr ihre Herstellung verwendet;
  • Erhalten verschiedener Eigenschaften des Spektrums ohne Verwendung von Lichtfiltern, d.h. in Analogie zu GlĂŒhlampen;
  • Haltbarkeit und Sicherheit fĂŒr Benutzer. Die LED-Lampe wird nicht brechen oder beschĂ€digt, wenn sie versehentlich fallen gelassen wird, d. H. Glassplitter, typisch fĂŒr eine Ă€hnliche Situation mit jeder anderen Beleuchtungslampe, werden es nicht sein. Seine Elemente enthalten keine gefĂ€hrlichen Bestandteile chemischen Ursprungs, die beispielsweise in Leuchtstofflampen vorhanden sind;
  • hĂ€ngt nicht von der Anzahl der Ein- und AusschaltvorgĂ€nge ab. Bei anderen Lampen wirkt sich die Anzahl der Ein- und AusschaltvorgĂ€nge erheblich auf die Lebensdauer aus.
  • sicher im Betrieb – es ist keine Hochspannung erforderlich, die höchste Temperatur der LED und der umgebenden Leuchten wird 60 ° C nicht ĂŒberschreiten.

Negative Eigenschaften:

  • hoher Preis. Die Kosten fĂŒr LED-Lampen ĂŒbersteigen heute die Kosten fĂŒr Leuchtstofflampen mit Ă€hnlicher Leistung um das 8- bis 10-fache. Die Senkung der Einzelhandelspreise ohne QualitĂ€tsverlust ist die grĂ¶ĂŸte Herausforderung fĂŒr die Hersteller von LED-Lampen.
  • Notwendigkeit fĂŒr einen KĂŒhlkörper. Die Abmessungen der LEDs sind zu klein und nicht ausreichend, um die von ihnen wĂ€hrend des Betriebs erzeugte WĂ€rme unabhĂ€ngig abzuleiten. Je leistungsfĂ€higer die LED-Lampe ist, desto grĂ¶ĂŸer ist die GrĂ¶ĂŸe und FlĂ€che des benötigten KĂŒhlers. Dementsprechend wirkt sich die beeindruckende GrĂ¶ĂŸe des Aluminiumstrahlers auf die Kosten der Lampe aus. Außerdem wird es schwierig oder unmöglich sein, eine leistungsstarke LED-Lampe in gewöhnlichen Lampen zu installieren – sie passt nicht in diese;
  • Wenn kein Kondensator vorhanden ist, der den Lichtstrom der LEDs ausgleicht, tritt eine merkliche Lichtwelligkeit auf.
  • Wenn eine Lampe auf billigen LEDs aufgebaut ist, wird ihre Lichtleistung auf ein Maximum von 100 lm / W reduziert und entspricht Leuchtstofflampen, d.h. ein wichtiger Vorteil der LED-Lampe geht verloren;
  • Das von LEDs erzeugte Lichtspektrum ist monochrom und unterscheidet sich erheblich vom natĂŒrlichen Sonnenlicht. Um monochrome Lichtstrahlung zu mildern, sind spezielle Leuchtstoffe erforderlich.
  • Der erzeugte Lichtstrom ist eng gerichtet und erfordert die Installation mehrerer multidirektionaler Lampen oder eines Lichtdiffusors. Die Verwendung des letzteren verringert jedoch die BeleuchtungsstĂ€rke erheblich.

So wĂ€hlen Sie eine LED-Lampe fĂŒr Ihr Zuhause

In BaumĂ€rkten in Russland sind energiesparende LED-Lampen nicht so verbreitet wie Leuchtstofflampen – sie sind teurer und daher weniger gefragt. Die grĂ¶ĂŸten Hersteller von LED-Lampen: American General Electric, German Osram, Bioledex und BLV licht, Dutch Philips, Indian Sylvania, Russian Optogan – die Kosten fĂŒr ihre Produkte variieren zwischen 600 und 3.000 Rubel … fĂŒr eine Lampe.

So wĂ€hlen Sie eine LED-Lampe fĂŒr Ihr Zuhause

Neben bekannten Marken finden sich hĂ€ufig preiswerte LED-Lampen chinesischer und kleiner einheimischer Hersteller in GeschĂ€ften – meiner Meinung nach sollten Sie deren Produkte nicht kaufen, weil Die geringen Kosten sind höchstwahrscheinlich auf Einsparungen bei den Komponenten zurĂŒckzufĂŒhren, was bedeutet, dass solche Lampen nicht lange halten.

Und nun zu den Kriterien fĂŒr die Auswahl von LED-Lampen:

  • Lampenleistung. Eine 100-W-GlĂŒhlampe entspricht einer 12-15-W-LED, und der Lichtstrom einer 15-W-LED-Lampe ist etwas intensiver als der einer 100-W-Ilyich-Lampe.
  • Lichttemperatur. Die Temperatur des Lichts in Kelvin wird auf die Verpackung oder den Lampenkörper angewendet, das Sonnenlicht, das wir gewohnt sind, hat eine Temperatur von 2 700 – 3 000 K. Die Temperatur des Lichts der Lampen in Kelvin verdankt seinen Ursprung der Farbe des im Ofen erhitzten Metallstabs – bis zu 3 000 K ist es gelb-weiß wird mit zunehmender Temperatur immer weißer. Lampen, die Licht mit einer Temperatur von mehr als 3000 K emittieren, sind heller, aber ihr Licht ist schwer zu tolerieren und nur in BĂŒrorĂ€umen geeignet.
  • Beleuchtungswinkel. Wenn sich alle LEDs in der Lampe in derselben Ebene befinden, ist die Art der Beleuchtung fokal und eng gerichtet – jede LED sendet einen gerichteten Lichtfluss aus. FĂŒr eine Lichtstreuung und eine effektive Beleuchtung des Raums ist es praktisch, wenn die LEDs in mehreren Ebenen angeordnet sind und die Lampe selbst mit Lichtstreuungslinsen ausgestattet ist, die von innen mit einem Leuchtstoff beschichtet sind.
  • FarbwiedergabeverhĂ€ltnis. Der Wert sollte auf der Lampenverpackung angegeben werden. Bei LEDs liegt der Koeffizient normalerweise zwischen 70 und 95 – je höher der auf der Verpackung angegebene Wert, desto besser leuchtet die LED-Lampe und umgekehrt. Wenn der Farbwiedergabeindex von 95 auf der Verpackung angegeben ist und die Kosten fĂŒr die Lampe selbst niedrig sind – dies ist ein Versuch, den KĂ€ufer zu tĂ€uschen, können billige Lampen keine so hohe Farbwiedergabe haben;
  • WĂ€rmeabfuhr. Das Vorhandensein eines AluminiumkĂŒhlers ist erforderlich. Wenn anstelle von Aluminium Kunststoff verwendet wird, lehnen Sie den Kauf dieser Lampe ab, da diese nicht lange hĂ€lt.
  • Arbeitszeit. In der Regel geben die Hersteller 30.000 Arbeitsstunden an, was eigentlich ein Durchschnitt ist. Die Lampe selbst arbeitet nach dieser Zeit weiter, ihre Helligkeit nimmt jedoch um etwa 30% ab – die ErwĂ€rmung der LEDs im Laufe der Zeit verringert die IntensitĂ€t des Lichtstroms.

Ich habe keinen Zweifel daran, dass in den nĂ€chsten 5 bis 10 Jahren die LED-Lampen verbessert werden – die Anzahl der Lumen pro verbrauchtem Watt wird zunehmen und die Kosten werden erheblich sinken. Sie werden nicht weniger beliebt sein als einst GlĂŒhlampen, nur fĂŒr den Durchschnittsverbraucher und den Staat rentabler. Aber es wird einige Zeit dauern …

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