Sinds de uitvinding van elektrische verlichting hebben wetenschappers steeds zuinigere bronnen gecreëerd. Maar een echte doorbraak op dit gebied was de uitvinding van LED's, die qua lichtstroom niet onderdoen voor hun voorgangers, maar vele malen minder elektriciteit verbruiken. Hun creatie, van het eerste indicatorelement tot de helderste “Cree”-diode tot nu toe, werd voorafgegaan door een enorme hoeveelheid werk. Vandaag zullen we proberen de verschillende kenmerken van LED's te analyseren, ontdekken hoe deze elementen zijn geëvolueerd en hoe ze zijn geclassificeerd.

Lees in het artikel:

Werkingsprincipe en ontwerp van lichtdiodes

LED's onderscheiden zich van conventionele verlichtingsapparaten door de afwezigheid van een gloeidraad, een kwetsbare lamp en gas erin. Dit is een fundamenteel ander element dan zij. Wetenschappelijk gezien wordt de gloed gecreëerd door de aanwezigheid van p- en n-type materialen daarin. De eerste accumuleren een positieve lading, en de laatste accumuleren een negatieve lading. P-type materialen accumuleren elektronen, terwijl n-type materialen gaten vormen (plaatsen waar elektronen ontbreken). Op het moment dat er een elektrische lading op de contacten verschijnt, haasten ze zich naar de p-n-overgang, waar elk elektron in het p-type wordt geïnjecteerd. Vanaf de zijkant van het omgekeerde, negatieve n-type contact, ontstaat als gevolg van een dergelijke beweging een gloed. Het wordt veroorzaakt door het vrijkomen van fotonen. Niet alle fotonen zenden echter licht uit dat zichtbaar is voor het menselijk oog. De kracht die de elektronen laat bewegen heet LED-stroom.

Deze informatie heeft voor de gemiddelde mens geen nut. Het is voldoende om te weten dat de LED een duurzame behuizing en contacten heeft, waarvan er 2 tot 4 kunnen zijn, en ook dat elke LED zijn eigen nominale spanning heeft die nodig is voor verlichting.

Goed om te weten! De verbinding wordt altijd in dezelfde volgorde gemaakt. Dit betekent dat als je “+” aansluit op het “-” contact op het element, er geen gloed zal zijn - materialen van het p-type zullen eenvoudigweg niet kunnen opladen, wat betekent dat er geen beweging in de richting van de overgang zal zijn.

Classificatie van LED's volgens hun toepassingsgebied

Dergelijke elementen kunnen indicator en verlichting zijn. De eerste zijn vóór de laatste uitgevonden en worden al lang in de radio-elektronica gebruikt. Maar met de komst van de eerste LED-verlichting begon een echte doorbraak in de elektrotechniek. De vraag naar dit soort verlichtingsapparaten groeit gestaag. Maar de vooruitgang staat niet stil: er worden steeds meer nieuwe typen uitgevonden en in productie genomen, die helderder worden zonder meer energie te verbruiken. Laten we eens in meer detail bekijken wat LED's zijn.

Indicator-LED's: een beetje geschiedenis

De eerste rode LED werd in het midden van de twintigste eeuw gemaakt. Hoewel het een lage energie-efficiëntie had en een zwakke gloed uitstraalde, bleek de richting veelbelovend en gingen de ontwikkelingen op dit gebied door. In de jaren '70 verschenen groene en gele elementen, en het werk om deze te verbeteren stopte niet. Tegen het jaar 90 bereikt de sterkte van hun lichtstroom 1 lumen.

Het jaar 1993 werd gekenmerkt door de verschijning in Japan van de eerste blauwe LED, die veel helderder was dan zijn voorgangers. Dit betekende dat je nu, door drie kleuren te combineren (die alle tinten van de regenboog vormen), elke kleur kunt krijgen. Begin jaren 2000 bereikte de lichtstroom al 100 lumen. Tegenwoordig worden LED's steeds beter, waardoor de helderheid toeneemt zonder dat het stroomverbruik toeneemt.

Gebruik van LED's in huishoudelijke en industriële verlichting

Nu worden dergelijke elementen in alle industrieën gebruikt, of het nu gaat om machine- of autoproductie, verlichting van productiewerkplaatsen, straten of appartementen. Als we de nieuwste ontwikkelingen nemen, kunnen we zeggen dat zelfs de kenmerken van LED's voor zaklampen soms niet onderdoen voor die van oude 220 V-halogeenlampen. Laten we proberen een voorbeeld te geven. Als we de kenmerken van een LED van 3 W nemen, zijn deze vergelijkbaar met de gegevens van een gloeilamp met een verbruik van 20-25 W. Het resultaat is een energiebesparing van bijna 10 keer, wat bij dagelijks constant gebruik in een appartement een zeer aanzienlijk voordeel oplevert.

Wat zijn de voordelen van LED's en zijn er nadelen aan verbonden?

Er kan veel worden gezegd over de positieve eigenschappen van lichtdiodes. De belangrijkste zijn onder meer:

Wat de negatieve aspecten betreft, er zijn er maar twee:

• Werk alleen met constante spanning;
• Uit de eerste volgt: de hoge kosten van lampen die daarop zijn gebaseerd vanwege de noodzaak om te gebruiken (een elektronische stabilisatie-eenheid).

Wat zijn de belangrijkste kenmerken van LED's?

Bij het kiezen van dergelijke elementen voor een bepaald doel let iedereen op hun technische gegevens. De belangrijkste dingen waar u op moet letten bij het kopen van apparaten die hierop zijn gebaseerd:

• huidig ​​verbruik;
• nominale spanning;
• stroomverbruik;
• kleurtemperatuur;
• lichtstroom sterkte.

Dit is wat we kunnen zien op de markering. Er zijn eigenlijk veel meer kenmerken. Laten we er nu over praten.

LED-stroomverbruik - wat is het?

De LED-verbruiksstroom bedraagt ​​0,02 A. Maar dit geldt alleen voor elementen met één kristal. Er zijn ook krachtigere lichtdiodes, die 2, 3 of zelfs 4 kristallen kunnen bevatten. In dit geval zal het huidige verbruik toenemen, een veelvoud van het aantal chips. Het is deze parameter die de noodzaak dicteert om een ​​weerstand te selecteren die aan de ingang is gesoldeerd. In dit geval voorkomt de LED-weerstand dat de hoge stroom het LED-element onmiddellijk verbrandt. Dit kan gebeuren als gevolg van een hoge netstroom.

Nominale spanning

De spanning van een LED is direct afhankelijk van de kleur. Dit gebeurt vanwege het verschil in de materialen die worden gebruikt om ze te maken. Laten we deze afhankelijkheid eens bekijken.

LED-kleur	Materiaal	Voorwaartse spanning bij 20 mA
		Typische waarde (V)	Bereik (V)
IR	GaAs, GaAlAs	1,2	1,1-1,6
Rood	GaAsP, GaP, AlInGaP	2,0	1,5-2,6
Oranje	GaAsP, GaP, AlGaInP	2,0	1,7-2,8
Geel	GaAsP, AlInGaP, GaP	2,0	1,7-2,5
Groente	GaP, InGaN	2,2	1,7-4,0
Blauw	ZnSe, InGaN	3,6	3,2-4,5
Wit	Blauw/UV-diode met fosfor	3,6	2,7-4,3

Weerstand van de lichtdiode

Dezelfde LED zelf kan verschillende weerstanden hebben. Het verandert afhankelijk van de opname in het circuit. In de ene richting - ongeveer 1 kOhm, in de andere - meerdere MOhms. Maar er is hier een nuance. LED-weerstand is niet-lineair. Dit betekent dat het kan veranderen afhankelijk van de spanning die erop wordt toegepast. Hoe hoger de spanning, hoe lager de weerstand zal zijn.

Lichtopbrengst en stralingshoek

De hoek van de lichtstroom van LED's kan variëren, afhankelijk van hun vorm en fabricagemateriaal. Deze mag niet groter zijn dan 120 0. Om deze reden worden, als een grotere spreiding vereist is, speciale reflectoren en lenzen gebruikt. Deze kwaliteit van “gericht licht” draagt ​​bij aan de grootste lichtstroom, die 300-350 lm kan bereiken voor één LED van 3 W.

LED-lampvermogen

LED-vermogen is een puur individuele waarde. Het kan variëren in het bereik van 0,5 tot 3 W. Dit kan worden bepaald met behulp van de wet van Ohm P = Ik × U , Waar I – huidige sterkte, en U – LED-spanning.

Vermogen is een vrij belangrijke indicator. Vooral als het nodig is om te berekenen welke nodig is voor een bepaald aantal elementen.

Kleurtemperatuur

Deze parameter is vergelijkbaar met andere lampen. Het temperatuurspectrum dat het dichtst bij LED-fluorescentielampen ligt, is het dichtstbij. De kleurtemperatuur wordt gemeten in K (Kelvin). De gloed kan warm (2700-3000K), neutraal (3500-4000K) of koud (5700-7000K) zijn. In feite zijn er nog veel meer tinten;

Chipgrootte LED-element

Het zal niet mogelijk zijn om deze parameter zelf te meten bij aankoop, en nu zal de geachte lezer begrijpen waarom. De meest voorkomende maten zijn 45x45 mil en 30x30 mil (overeenkomend met 1 W), 24x40 mil (0,75 W) en 24x24 mil (0,5 W). Als we dit vertalen naar een bekender meetsysteem, dan is 30x30 mil gelijk aan 0,762x0,762 mm.

Er kunnen veel chips (kristallen) in één LED zitten. Als het element geen fosforlaag heeft (RGB - kleur), kan het aantal kristallen worden geteld.

Belangrijk! Je moet geen erg goedkope LED's kopen die in China zijn gemaakt. Ze zijn misschien niet alleen van lage kwaliteit, maar hun kenmerken worden meestal overdreven.

Wat zijn SMD-LED's: hun kenmerken en verschillen met conventionele LED's

Een duidelijke decodering van deze afkorting lijkt op Surface Mount Devices, wat letterlijk “surface mount” betekent. Om het duidelijker te maken, kunnen we ons herinneren dat gewone cilindrische lichtdiodes op poten in het bord zijn verzonken en aan de andere kant zijn gesoldeerd. SMD-componenten worden daarentegen met klauwen bevestigd aan dezelfde kant waar ze zich bevinden. Deze installatie maakt het mogelijk dubbelzijdige printplaten te maken.

Dergelijke LED's zijn veel helderder en compacter dan conventionele LED's en zijn elementen van een nieuwe generatie. Hun afmetingen worden aangegeven in de markering. Maar verwar de grootte van de SMD-LED niet met het kristal (chip), waarvan er veel in de component kunnen zitten. Laten we een aantal van deze lichtdiodes bekijken.

LED SMD2835-parameters: afmetingen en kenmerken

Veel beginnende vakmensen verwarren de markeringen SMD2835 met SMD3528. Enerzijds moeten ze hetzelfde zijn, omdat de markering aangeeft dat deze LED's de afmetingen 2,8x3,5 mm en 3,5 bij 2,8 mm hebben, wat hetzelfde is. Dit is echter een misvatting. De technische kenmerken van de SMD2835 LED zijn veel hoger, terwijl deze een dikte heeft van slechts 0,7 mm versus 2 mm voor de SMD3528. Laten we eens kijken naar de SMD2835-gegevens met verschillende vermogens:

Parameter	Chinees 2835	2835 0,2 W	2835 0,5W	2835 1W
Lichtstroomsterkte, Lm	8	20	50	100
Stroomverbruik, W	0,09	0,2	0,5	1
Temperatuur, in graden C	+60	+80	+80	+110
Stroomverbruik, mA	25	60	150	300
Spanning, V	3,2

Zoals u begrijpt, kunnen de technische kenmerken van SMD2835 behoorlijk gevarieerd zijn. Het hangt allemaal af van de kwantiteit en kwaliteit van kristallen.

5050 LED-specificaties: Grotere SMD-component

Het is nogal verrassend dat deze LED, ondanks zijn grote afmetingen, een lagere lichtstroom heeft dan de vorige versie - slechts 18-20 Lm. De reden hiervoor is het kleine aantal kristallen - meestal zijn er maar twee. De meest voorkomende toepassing van dergelijke elementen is in LED-strips. De dichtheid van de strip bedraagt ​​doorgaans 60 stuks/m, wat een totaal van ongeveer 900 lm/m oplevert. Hun voordeel in dit geval is dat de tape een uniform, rustig licht geeft. In dit geval is de verlichtingshoek maximaal en gelijk aan 120 0.

Dergelijke elementen worden geproduceerd met een witte gloed (koude of warme tint), één kleur (rood, blauw of groen), drie kleuren (RGB) en vier kleuren (RGBW).

Kenmerken van SMD5730 LED's

Vergeleken met dit onderdeel worden de vorige al als verouderd beschouwd. Ze kunnen al superheldere LED's worden genoemd. 3 volt, die zowel de 5050 als de 2835 voedt, produceert hier tot 50 lm bij 0,5 watt. De technische kenmerken van de SMD5730 zijn een orde van grootte hoger, wat betekent dat er rekening mee moet worden gehouden.

Toch is dit niet de helderste LED onder de SMD-componenten. Relatief recent verschenen er elementen op de Russische markt die letterlijk alle andere overtroffen. We zullen er nu over praten.

Cree LED's: kenmerken en technische gegevens

Tot op heden zijn er geen analogen voor Cree-producten. De kenmerken van hun superheldere LED's zijn werkelijk verbazingwekkend. Als eerdere elementen konden bogen op een lichtstroom van slechts 50 Lm uit één chip, dan spreken de kenmerken van de XHP35 LED van Cree bijvoorbeeld van 1300-1500 Lm uit één chip. Maar hun kracht is ook groter: het is 13 W.

Als we de kenmerken van verschillende modificaties en modellen LED's van dit merk samenvatten, kunnen we het volgende zien:

De lichtstroomsterkte van SMD LED “Cree” wordt een bak genoemd, die verplicht op de verpakking moet worden vermeld. De laatste tijd zijn er veel vervalsingen van dit merk verschenen, meestal gemaakt in China. Bij aankoop is het moeilijk om ze te onderscheiden, maar na een maand gebruik wordt hun licht zwakker en verschillen ze niet meer van anderen. Tegen een vrij hoge prijs zal een dergelijke overname een nogal onaangename verrassing zijn.

Wij bieden u een korte video over dit onderwerp:

Een LED controleren met een multimeter - hoe dat te doen

De eenvoudigste en meest toegankelijke manier is ‘bellen’. Multimeters hebben speciaal voor diodes een aparte schakelstand. Nadat we het apparaat in de gewenste positie hebben gezet, raken we de LED-poten aan met de sondes. Als het getal “1” op het display verschijnt, moet u de polariteit wijzigen. In deze stand moet de zoemer van de multimeter piepen en moet de LED oplichten. Als dit niet gebeurt, betekent dit dat het mislukt is. Als de lichtdiode goed werkt, maar wanneer deze in het circuit wordt gesoldeerd, werkt deze niet, daar kunnen twee redenen voor zijn: de onjuiste locatie of het falen van de weerstand (in moderne SMD-componenten is deze al ingebouwd, wat zal gebeuren duidelijk worden tijdens het “kiezen”-proces).

Kleurcodering van lichtdiodes

Er is geen algemeen aanvaarde, wereldwijde markering voor dergelijke producten; elke fabrikant geeft de kleur aan die bij hem past. In Rusland wordt kleurcodering van LED's gebruikt, maar weinig mensen gebruiken deze, omdat de lijst met elementen met letteraanduidingen behoorlijk indrukwekkend is en bijna niemand deze zou willen onthouden. De meest voorkomende letteraanduiding, die door velen als algemeen aanvaard wordt beschouwd. Maar dergelijke markeringen worden vaker niet op krachtige elementen aangetroffen, maar op LED-strips.

Het decoderen van de LED-stripmarkeringscode

Om te begrijpen hoe de tape is gemarkeerd, moet u op de tabel letten:

Positie in code	Doel	Benamingen	Uitleg van de aanduiding
1	Lichtbron	LED	LED
2	Gloed kleur	R	Rood
		G	Groente
		B	Blauw
		RGB	Elk
		CW	Wit
3	Installatiemethode	SMD	Opbouwapparaat
4	Chipgrootte	3028	3,0 x 2,8 mm
		3528	3,5 x 2,8 mm
		2835	2,8 x 3,5 mm
		5050	5,0 x 5,0 mm
5	Aantal LED's per meter lengte	30
		60
		120
6	Mate van bescherming:	IP	Internationale bescherming
7	Door het binnendringen van vaste voorwerpen	0-6	Volgens GOST 14254-96 (IEC 529-89 standaard) “Beschermingsgraden geboden door behuizingen (IP-code)”
8	Van vloeistofpenetratie	0-6

Laten we bijvoorbeeld de specifieke LED CW SMD5050/60 IP68-markering nemen. Hieruit kunt u begrijpen dat dit een witte LED-strip is voor opbouwmontage. De daarop geïnstalleerde elementen hebben een afmeting van 5x5 mm, in een hoeveelheid van 60 stuks/m. Door de mate van bescherming kan het lange tijd onder water werken.

Wat kun je met je eigen handen van LED's maken?

Dit is een zeer interessante vraag. En als je het in detail beantwoordt, kost het veel tijd. Het meest voorkomende gebruik van lichtdiodes is het verlichten van verlaagde plafonds, een werkruimte in de keuken of zelfs een computertoetsenbord.

Deskundige mening

ES, EM, EO ontwerpingenieur (stroomvoorziening, elektrische uitrusting, binnenverlichting) ASP North-West LLC

Vraag het aan een specialist

“Voor de werking van dergelijke elementen is een stroomstabilisator of controller vereist. Je kunt het zelfs van een oude Chinese slinger halen. Veel "vakmensen" schrijven dat een gewone step-down transformator voldoende is, maar dat is niet zo. In dit geval zullen de diodes knipperen.”

Huidige stabilisator - welke functie vervult deze?

Een stabilisator voor LED's is een stroombron die de spanning verlaagt en de stroom gelijk maakt. Met andere woorden: het schept voorwaarden voor de normale werking van elementen. Tegelijkertijd beschermt het tegen spanningsstijgingen of -dalingen op de LED's. Er zijn stabilisatoren die niet alleen de spanning kunnen regelen, waardoor de lichtelementen soepel worden gedempt, maar ook de kleur- of flikkermodi kunnen worden geregeld. Ze worden controleurs genoemd. Soortgelijke apparaten zijn te zien op slingers. Ze worden ook verkocht in elektronicawinkels om te schakelen met RGB-strips. Dergelijke controllers zijn uitgerust met afstandsbedieningen.

Het ontwerp van een dergelijk apparaat is niet ingewikkeld en indien gewenst kan een eenvoudige stabilisator met uw eigen handen worden gemaakt. Hiervoor heb je slechts een beetje kennis van radio-elektronica en het vermogen om een ​​soldeerbout vast te houden nodig.

Dagrijverlichting voor een auto

Het gebruik van lichtdiodes in de auto-industrie is vrij gebruikelijk. DRL's worden bijvoorbeeld uitsluitend met hun hulp vervaardigd. Maar als de auto niet is uitgerust met dagrijlichten, kan de aanschaf ervan in uw zak steken. Veel autoliefhebbers doen het met een goedkope ledstrip, maar dit is geen goed idee. Vooral als de sterkte van de lichtstroom laag is. Een goede oplossing zou kunnen zijn om zelfklevende tape met Cree-diodes aan te schaffen.

Het is heel goed mogelijk om DRL's te maken met reeds kapotte DRL's door nieuwe, krachtige diodes in de oude behuizingen te plaatsen.

Belangrijk! Dagrijverlichting is speciaal ontworpen om de auto overdag zichtbaar te maken en niet 's nachts. Het heeft geen zin om te controleren hoe ze in het donker zullen schijnen. DRL's moeten zichtbaar zijn in de zon.

Knipperende LED's - waar is dit voor?

Een goede optie voor het gebruik van dergelijke elementen zou een reclamebord zijn. Maar als het statisch gloeit, zal het niet de aandacht trekken die het verdient. De belangrijkste taak is het monteren en solderen van het schild - dit vereist een aantal vaardigheden, die niet moeilijk te verwerven zijn. Na montage kun je uit dezelfde slinger een controller monteren. Het resultaat is een flitsende advertentie die duidelijk de aandacht trekt.

Kleurmuziek met lichtdiodes - is het moeilijk om te maken?

Deze baan is niet langer voor beginners. Om met je eigen handen een volwaardige kleurenmuziek samen te stellen, heb je niet alleen een nauwkeurige berekening van de elementen nodig, maar ook kennis van radio-elektronica. Maar toch ligt de eenvoudigste versie binnen de mogelijkheden van iedereen.

Je kunt altijd een geluidssensor vinden in winkels voor radio-elektronica, en veel moderne schakelaars hebben er een (licht op tijdens het klappen). Als je een LED-strip en een stabilisator hebt, kan het gewenste resultaat worden bereikt door "+" van de voeding naar de strip door een soortgelijk vuurwerk te laten lopen.

Spanningsindicator: wat te doen als deze doorbrandt

Moderne indicatorschroevendraaiers bestaan ​​uit een lichtdiode en weerstanden met een isolator. Meestal is dit een eboniet inzetstuk. Als het element binnenin doorbrandt, kan het worden vervangen door een nieuw exemplaar. En de vakman zelf kiest de kleur.

Een andere optie is het maken van een kettingtester. Hiervoor heb je 2 AA-batterijen, draden en een lichtdiode nodig. Nadat we de batterijen in serie hebben aangesloten, solderen we een van de poten van het element aan de positieve kant van de batterij. De draden komen van het andere been en van de negatieve accu. Als gevolg hiervan zal de diode bij kortsluiting oplichten (als de polariteit niet is omgekeerd).

LED-aansluitschema's - hoe alles correct te doen

Dergelijke elementen kunnen op twee manieren worden aangesloten: in serie en parallel. Tegelijkertijd mogen we niet vergeten dat de lichtdiode correct moet worden geplaatst. Anders werkt het schema niet. Bij gewone cellen met een cilindrische vorm kan dit als volgt worden bepaald: op de kathode (-) is een vlag zichtbaar, deze is iets groter dan de anode (+).

Hoe LED-weerstand te berekenen

Het berekenen van de weerstand van een lichtdiode is erg belangrijk. Anders zal het element eenvoudigweg doorbranden, niet in staat om de omvang van de netwerkstroom te weerstaan.

Dit kan gedaan worden met behulp van de formule:

R = (VS – VL) / I, Waar

• VS – voedingsspanning;
• VL – nominale spanning voor LED;
• I – LED-stroom (meestal 0,02 A, wat gelijk is aan 20 mA).

Indien gewenst is alles mogelijk. Het circuit is vrij eenvoudig: we gebruiken de voeding van een kapotte mobiele telefoon of een andere. Het belangrijkste is dat het een gelijkrichter heeft. Het is belangrijk om het niet te overdrijven met de belasting (met het aantal diodes), anders bestaat het risico dat de voeding wordt verbrand. Een standaardlader kan 6-12 cellen verwerken. Je kunt een gekleurde achtergrondverlichting voor een computertoetsenbord monteren door 2 blauwe, witte, rode, groene en gele elementen te nemen. Het blijkt heel mooi.

Nuttige informatie! De door de voeding geleverde spanning is 3,7 V. Dit betekent dat de diodes in serie geschakelde paren parallel moeten worden geschakeld.

Parallelle en seriële verbinding: hoe ze worden uitgevoerd

Volgens de wetten van de natuurkunde en elektrotechniek wordt bij een parallelle verbinding de spanning gelijkmatig over alle consumenten verdeeld en blijft bij elk van hen onveranderd. Bij sequentiële installatie wordt de stroom verdeeld en wordt deze bij elk van de verbruikers een veelvoud van hun aantal. Met andere woorden: als je 8 in serie geschakelde lichtdiodes neemt, werken ze normaal op 12 V. Als ze parallel zijn aangesloten, branden ze door.

Het aansluiten van 12 V lichtdiodes is de beste optie

Elke LED-strip is ontworpen om te worden aangesloten op een stabilisator die 12 of 24 V produceert. Tegenwoordig ligt er in de schappen van Russische winkels een enorm assortiment producten van verschillende fabrikanten met deze parameters. Maar toch overheersen 12 V-banden en controllers. Deze spanning is veiliger voor mensen en de kosten van dergelijke apparaten zijn lager. Zelfaansluiting op een 12 V-netwerk werd iets hoger besproken, maar er zouden geen problemen moeten zijn bij het aansluiten op de controller - ze worden geleverd met een diagram dat zelfs een schoolkind kan achterhalen.

Tot slot

De populariteit die lichtdiodes winnen, kan niet anders dan verheugd zijn. Dit zorgt immers voor vooruitgang. En wie weet verschijnen er in de nabije toekomst nieuwe LED's die een orde van grootte hogere prestaties zullen leveren dan de huidige.

We hopen dat ons artikel nuttig was voor onze geachte lezer. Als u vragen heeft over dit onderwerp, kunt u deze stellen tijdens de discussies. Ons team staat altijd klaar om ze te beantwoorden. Schrijf, deel uw ervaring, want het kan iemand helpen.

Video: hoe je een LED correct aansluit

Met de komst van energiebesparende lichtbronnen op de markt begonnen mensen zich af te vragen welke beter zijn en of het de moeite waard is om oude Iljitsj-lampen te vervangen. Vervolgens zullen we proberen gloeilampen en LED-lampen tot in de kleinste details te vergelijken, met tabellen, een beetje theorie en videorecensies! Om dit te doen, zullen verschillende criteria achtereenvolgens in overweging worden genomen, variërend van prestatiekenmerken tot besparingsindicatoren.

Een beetje geschiedenis

Om ervoor te zorgen dat u het verschil in uiterlijk van beide opties begrijpt, en, dienovereenkomstig, het verschil in wat wetenschappelijke en technologische vooruitgang is geweest, laten we de volgende feiten presenteren waarbij gloeilampen en LED-lampen worden vergeleken op datum van uitvinding:

• De eerste lichtbron (met een wolfraamgloeidraad) werd in de jaren 1890 gepatenteerd door de Russische ingenieur Alexander Nikolajevitsj Lodygin. Tegelijkertijd kan de eerste poging worden beschouwd als de uitvinding van 11 juli 1874: een gloeilamp.
• Wat de LED betreft, de eerste waarvan de gloed zichtbaar was, werd in 1962 uitgevonden. De man die LED-verlichting heeft uitgevonden is Nick Holonyak, een Amerikaanse wetenschapper.

Zoals u kunt zien, ziet u, zelfs als u de datum van uitvinding van alternatieve opties vergelijkt, een enorm verschil van bijna een eeuw. De oudste gloeilamp vecht echter nog steeds “voor zijn plaats in de zon”, wat zijn enorme voordeel is.

Vermogen en lichtopbrengst

De eerste stap is het uitvoeren van berekeningen. Een van de belangrijkste rekenindicatoren is de lichtopbrengst van apparaten. Bij een oudere gloeilamp schommelt de lichtopbrengst tussen de 8-10 Lm/W. Wat LED's betreft, ligt hun lichtopbrengst meestal tussen 90 en 110 Lm/W, hoewel er ook modellen zijn met een indicator van 120 tot 140 Lm/W. Uit de hierboven gegeven waarden blijkt duidelijk dat LED's in termen van lumen 7-12 keer beter zijn dan de alternatieve optie.

Om u te helpen begrijpen hoe dit de vergelijking van gloeilampen en LED-lichtbronnen op het gebied van vermogen zal beïnvloeden, zullen we de bijbehorende tabel verstrekken:

Het is te zien dat het vermogen van de diodes 5 keer minder is, en tegelijkertijd zullen de gloei-efficiëntie en helderheid ongeveer hetzelfde zijn.

	Benodigd vermogen (W)
Grootte van de kamer (m²)	Gloeilamp	LED
<6	150	18
10	250	28
12	300	33
16	400	42
20	500	56
25	600	68
30	700	80

Om zelfstandig de lichtopbrengst van een gloeilamp te berekenen, heb je de lichtstroom nodig (aangegeven op de verpakking in “Lm” gedeeld door het vermogen “W”), waardoor je de gewenste waarde krijgt. Als de lichtstroom van een LED bijvoorbeeld 1000 lumen bedraagt ​​en het vermogen 13 W, bedraagt ​​de output 76,9 Lm/W.

Videooverzicht van significante verschillen in lichtstroom

Verschil in verlichtingsindicatoren

Warmteafvoer

Het tweede, niet minder belangrijke vergelijkingspunt tussen LED-lampen en gloeilampen is de warmteoverdracht van het product. De glazen bol van een gloeilamp kan tot 250 graden opwarmen (hoewel de temperatuur meestal rond de 170 graden ligt). Dat is de reden waarom dergelijke producten brandgevaarlijk zijn en het wordt niet aanbevolen om ze te gebruiken bij het installeren van elektrische bedrading in een houten huis. Bovendien zijn Iljitsj-lampen moeilijk uit de fitting te schroeven als ze al lang hebben gewerkt (je kunt je verbranden). LED's hebben zich in dit opzicht beter bewezen dan alle bestaande opties. Hun maximale verwarmingstemperatuur bedraagt ​​niet meer dan 50 graden, waardoor ze in elke kamer kunnen worden gebruikt.

Levensduur

Maar deze indicator is een van de belangrijkste voordelen van diodes in vergelijking met gloeilampen. Deze verlichtingsbronnen kunnen volgens fabrikanten ruim 50.000 uur branden. Oudere lampen hebben doorgaans een levensduur van minder dan 1000 uur, wat 50 keer korter is. Om economische redenen is het beter om één keer een dure maar duurzame gloeilamp te kopen dan een budgetproduct om de paar maanden te vervangen.

Er is hier ook een nuance waar u rekening mee moet houden. De hoge levensduur van LED's is geen exacte waarde. Feit is dat diodes na verloop van tijd vervagen (degraderen), waardoor je na 40.000 uur niet meer kunt genieten van de glans die je direct na aankoop had. U kunt er meer over leren in ons artikel.

Efficiëntie

Bij het kiezen van producten moet ook rekening worden gehouden met efficiëntie. Efficiëntie laat zien hoeveel elektriciteit wordt omgezet in licht en hoeveel in thermische energie (wat er feitelijk voor zorgt dat de lamp opwarmt). Het rendement bedraagt ​​ongeveer 90%, wat een zeer hoog cijfer is vergeleken met de alternatieve optie, waarbij slechts 7-9% van de elektriciteit wordt omgezet in licht.

Milieuvriendelijkheid

Helaas besteden velen niet voldoende aandacht aan het behoud van het milieu. Mensen gooien fluorescentielampen in vuilnisbakken, ondanks het feit dat wanneer de lamp wordt vernietigd, kwik verdampt, wat schadelijk is voor zowel de natuur als de gezondheid van de mensen om ons heen.

In dit opzicht levert een vergelijking van gloeilampen en LED-lampen geen enkele optie op voorsprong. Zowel de diodes als de glazen lamp kunnen eenvoudigweg in de prullenbak worden gegooid, zonder speciale verwijdering.

Er is een mening dat de Iljitsj-lamp infrarood- en ultraviolette straling creëert, wat een negatieve invloed heeft op de menselijke gezondheid. In dit opzicht zijn LED-lampen volkomen veilig.

Prijs

En de meest interessante vraag die gebruikers vaak stellen, is natuurlijk hoe winstgevend het is om LED's te kopen, omdat ze een orde van grootte duurder zijn. Tegenwoordig kun je op internetforums veel recensies lezen die de besparingen van LED-lampen weerleggen of rechtvaardigen. De laagste prijs voor een hoogwaardige diodelamp is 300 roebel, terwijl het alternatief 20-25 roebel kost. Hier moet u onafhankelijk analyseren wat voor u belangrijker is: een lange levensduur en hoge efficiëntie-indicatoren, of lage kosten en onnodige te veel betalen. Op basis hiervan kunnen vergelijkingen worden gemaakt wat betreft kostenbesparingen. Het vermogen van diodes is 7-8 keer minder, de prijs is 10 keer hoger. Houd rekening met de levensduur en zelfs zonder speciale berekeningen begrijpt u dat het winstgevender is om LED-lampen te kopen. Een vergelijking van de efficiëntie van LED-lampen en gloeilampen zie je duidelijk in onderstaande tabel:

Andere indicatoren

Ik zou ook graag, op basis van de tabellen, gloeilampen en LED-lampen willen vergelijken op basis van kenmerken als:

• huidige sterkte;
• breekbaarheid;

Na het schrijven van het vorige artikel had ik zelf nog een onbeantwoorde vraag: wat is precies rendabeler om te kopen en hoeveel kun je winnen op de lange en korte termijn. Bovendien zijn er nog steeds enkele onzekerheden over de efficiëntie van LED's. En de vraag moedigt mij aan om er een antwoord op te zoeken, dus bleef ik deze richting ontwikkelen. Ik zal niet zeggen dat het materiaal een volwaardig artikel bleek te zijn, maar als aanvulling op de eerdere informatie bevat het essentiële gegevens die nuttig zullen zijn.

Laten we eerst eens kijken wat precies de efficiëntie is van de LED's die in het laatste deel zijn besproken. Voorheen haalde ik de gegevens voornamelijk uit het iva2000-artikel, zonder het te controleren, omdat... daar hielden ze zich meer bezig met de kwestie van de efficiëntie van fotosynthese bij belichting met licht van een ander spectrum. Nu besloot ik om naar de algehele efficiëntie te kijken.

We zullen LED's van CREE overwegen, omdat... aan de ene kant zijn ze tegenwoordig het meest geavanceerd op het gebied van technologie en dienovereenkomstig de lichtopbrengst per krachteenheid, en aan de andere kant zijn al hun indicatoren stabiel en goed gedocumenteerd (in tegenstelling tot fabrikanten zonder naam). Hier zou het opgegeven bedrijf mij moeten betalen voor advertenties, maar helaas schrijf ik niet namens hen, maar simpelweg omdat het gemakkelijker en toegankelijker is.

Dus, wat voor soort LED's gaan we bestuderen? Ik zal hier niet het hele proces van het bestuderen en selecteren van specifieke series posten, om het materiaal niet met “water” te overspoelen. Kortom, ik zal zeggen dat ik de krachtigste en tegelijkertijd de meest efficiënte chips heb geselecteerd, onder voorbehoud van gratis beschikbaarheid en gunstige prijzen. Volgens deze criteria zijn twee typen geschikt: witte komen uit de XM-L-serie.

Dit zijn chips van 10 watt met een rendement van 158 lm/W (maar niet op maximaal vermogen, maar op slechts 1 W). Koel wit (6000-6500K), neutraal wit (4000-4500K) en warm wit (3000-3500K).
En rode uit de XP-E serie, High Efficiency Photo Red 650-670nM.
Links naar LED-documentatie aan het einde van het artikel.

Laten we de blanken aanpakken. De vorige keer werd er geen rekening gehouden met het verschil in efficiëntie van witte LED's en werd de efficiëntie alleen beoordeeld in relatie tot de fotosynthetische activiteitscurve van McCree.

Deze keer besloot ik deze kwestie grondiger te verduidelijken. Helaas geeft de documentatie voor LED's nooit de efficiëntie weer, maar wordt alleen het aantal lumen per watt vermeld, dus moest ik een omgekeerde berekening uitvoeren. Op basis van het spectrum van de LED en de fotopische curve wordt berekend hoeveel lumen de LED zou hebben als de efficiëntie 100% zou zijn, en vervolgens wordt het aantal echte lumen uit de documentatie voor de LED gedeeld door dit getal. En dit is wat we kregen voor drie soorten witte LED's:

Van links naar rechts: koel wit, neutraal wit en warm wit.

Opmerkelijk is dat ondanks de toename in lumen tijdens de overgang van koudwit naar warmwit spectrum (bij hetzelfde vermogen straling), dalen de tabelwaarden van lm/W en de algehele efficiëntie van de LED zeer aanzienlijk - van 40 naar 23%. Het punt is dat de fosfor, waarvan er veel meer een warmwitte LED is in een warmwitte gloed, zelf geen 100% efficiëntie heeft, en zelfs, blijkbaar, als er een grote hoeveelheid van is, heeft hij dat wel een schaduweffect (de stralen die door de lagere lagen worden uitgezonden, worden geabsorbeerd door de lagen erboven en verdwijnen). Tegelijkertijd wordt de lumen per watt-indicator gebruikt bij een stroomsterkte van 2A (van de maximaal drie) - het is te zien dat deze daalt van 140 bij 350mA naar 108 (voor koel wit). Een dergelijke tabel bestaat niet in het Cree-document - absolute lumens worden daar gegeven bij een bepaalde stroomsterkte, en het vermogen moet worden berekend met behulp van gegevens uit de stroom-spanningskarakteristiekgrafiek. Hier zijn de relevante gegevens uit het gegevensblad:

Laten we nu de rode aanpakken.

Bij hen is alles een beetje eenvoudiger, omdat... De lichtstroom wordt niet in lumina, maar in milliwatt aangegeven. Het is voldoende om de milliwatt aan straling te delen door het verbruikte watt en we krijgen de efficiëntie met hoge nauwkeurigheid! Als alleen de LED’s deze gegevens zouden leveren, zou 2/3 van het werk niet gedaan hoeven te worden!

En hier doen we meteen een verbazingwekkende ontdekking - dat de efficiëntie van deze LED's 50% is, en (nog een grafiek, ik zal hier niet laten zien), in tegenstelling tot blauw/witte kristallen, neemt de lichtstroom lineair toe met de stroom en de efficiëntie van de chip neemt niet af! Maar wanneer de chip oververhit raakt, is de daling veel groter dan bij blue chips. Ter vergelijking: puur blauwe exemplaren hebben een efficiëntie van 48% onder dezelfde omstandigheden (vergelijk dit cijfer voor witte - hoger). Maar voor de “gewoon rode wijnen” is alles veel erger. Hun efficiëntie bleek ergens rond de 19% te liggen, en bij toenemende temperatuur daalt de lichtstroom zelfs sneller dan die van “Photo Red”.

Interessante opties voor het gebruik van individuele LED's en hun combinaties zijn al in opkomst. Laten we nu de efficiëntietabel herberekenen, rekening houdend met de nieuw verkregen gegevens.

Het is te zien dat de rode Photo-red iedereen met een ruime marge voorloopt. Maar je kunt niet verlichten met puur rood, dus je moet het combineren, en hier zijn er opties met wit en blauw. Laten we meteen de combinatie van warm wit en rood opmerken (ik heb alles overwogen, maar weggegooid wat niet veelbelovend bleek). Het lage rendement van warmwitte LED's doet alle voordelen van rode LED's teniet. Maar koele witte tinten zijn erg goed in deze combinatie! Ze hebben zelf een goede efficiëntie, nog versterkt door rode LED's, en het ontbreken van het rode spectrum wordt ook door hen gedekt. Ook de combinatie van rood en blauw ziet er goed uit. Dan zijn er alleen maar koude witte wijnen en HPS 1000, en de rest houdt niet echt stand. Laten we eens kijken hoe het er compleet uit zal zien - met stuurprogramma's.

Verder was de logica van de berekeningen gebaseerd op de veronderstelling dat we voor hetzelfde geld meer fotosynthetisch actieve straling willen krijgen, dus alle cijfers, inclusief prijzen voor LED's en drivers, zijn gebaseerd op de totale waarde van de fytoactieve straling van de lamp. µmol/sec.

Kleurcodering zoals in de vorige tabel - om het gemakkelijker te maken te begrijpen waar welke LED's zich bevinden en geen ruimte in beslag te nemen door herhalende koppen.

Maar dit is slechts de startprijs: hoeveel geld u moet investeren om een ​​gloeilamp van 100 µmol/s te krijgen. Dit is niet genoeg - u moet zien hoeveel het kost om te werken. En als je ook nog eens rekening houdt met de energiekosten in de loop van de tijd, dan krijg je een compleet beeld, dat ik voor iedereen zichtbaar maak!

Bewaard voor de geschiedenis, hieronder bijgewerkt

Dankzij de aandacht van commentatoren bleek dat niet alle LED's die op AliExpress onder de naam CREE worden verkocht, daadwerkelijk LED's zijn. De goedkoopste daarvan, ongeveer $ 1,50 voor een diode van 10 watt of minder, zijn hoogstwaarschijnlijk namaak met chips geproduceerd door het Chinese bedrijf LatticeBright, die meerdere keren minder kosten dan de originele en helaas ongeveer twee keer slechter presteren. In dit verband heb ik gezocht naar prijzen van de overeenkomstige LED's bij het bedrijf Compel, de officiële distributeur van cree in de Russische Federatie. De prijzen zijn daar veel hoger dan in China, maar kleine groothandels zijn behoorlijk winstgevend, ook in vergelijking met buitenlandse leveranciers.
En gaandeweg corrigeerde ik twee punten: ik voegde eenmaal per jaar lampvervanging toe voor de HPS-curve. En ik corrigeerde een fout (mijn vergissing), waardoor de prijs van alle lampen werd berekend op hetzelfde vermogen (100W), terwijl het oorspronkelijke idee per eenheid fotoactieve straling was. In de nieuwe grafiek gelden deze prijzen voor een lamp die 100 μmol/s uitstraalt, niet 100 W. Mijn excuses voor het onoplettendheid.

Hoe kunnen we deze bundel twijgen begrijpen?

Links staat de prijs van de lamp bij aanvang. Ik wil u eraan herinneren dat ze in dit geval allemaal dezelfde hoeveelheid fytoactieve straling zullen uitstralen, maar een ander spectrum hebben. Hoe lager de lat begint, hoe goedkoper de set. Op de X-as hebben we maanden. Er wordt aangenomen dat de lamp 12 uur per dag, 7 dagen per week, in totaal 36 maanden brandt, d.w.z. 3 jaar. Dit is slechts iets meer dan 13 duizend uur, en voor LED's worden er 50 duizend vermeld. En als alles goed wordt gedaan met koeling, worden de LED's ook geleverd met een stroomsterkte van 0,7 van het maximum (dit betekent een geheel meer efficiëntie). derde), dan zullen ze nog meer werken, d.w.z. meer dan 10 jaar met vrijwel geen degradatie.

Hoe horizontaaler de lijn is, hoe groter het rendement van de lamp. We zien dat veel lijnen hoger beginnen (duurdere chips), maar na verloop van tijd goedkoper blijken te zijn dan goedkopere tegenhangers. De lijn voor fotorode LED's is hiervoor een indicatie: deze heeft de kleinste helling.

Het meest verrassende is dat de goedkoopste nu... De duurste fotorode LED's zijn! Dit komt omdat ze de hoogste efficiëntie en het meest “gemakkelijk verteerbare” spectrum hebben – ze hebben in het begin de minste hoeveelheid nodig en ze verspillen in de toekomst de minste hoeveelheid elektriciteit! Van groot belang zijn de combinaties “Koud wit + rood fotorood”. Deze grafiek toont een curve met een wit:rood-verhouding van 2:1 in vermogen. En gewoon “koud wit”. Deze drie lijnen waaieren uit, waarbij de buitenste witte en rode LED's zijn, en de middelste een combinatie daarvan. Om planten te laten groeien zijn alle componenten van het spectrum nodig, maar in verschillende combinaties. Het blijkt dat alle opties voor combinaties van spectra het meest effectief worden gedekt door slechts één combinatie: koudwitte en rode LED's (maar in verschillende numerieke verhoudingen).
Het is vermeldenswaard dat de combinatie blauw+rood, hoewel deze een lagere helling heeft dan wit+rood, een aanzienlijk slechtere prijs/lichtstroomindicator geeft, zodat deze de combinatie wit+rood zelfs na 3 jaar niet kan inhalen. Over een periode van tien jaar kan dit de voorkeur verdienen, maar dit is een uitzonderlijk geval.
De fytolamp blijkt niet zo goedkoop te zijn. Als je rekening houdt met de efficiëntie, is het duurder dan zelfs koudwitte LED's, en op de lange termijn... Geld voor elektriciteit is zonde...
DNAT is in eerste instantie niet erg goedkoop (ik was verrast hoeveel elektronische voorschakelapparaten ervoor kosten, maar Em Het is niet de moeite waard om voorschakelapparaten te nemen - ze hebben een laag rendement, de lamp ook vanwege flikkeringen, ze zoemen en warmen op als een kachel) en na verloop van tijd halen ze hun achterstand niet in - vooral als je rekening houdt met de vervanging van lampen - wat zal moeten minstens één keer per jaar worden uitgevoerd, wat als stappen in de grafiek wordt weergegeven. Dus op naar de tuin.

Hier is het spectrum van een combinatie van witte en rode LED's, bovenop de MkCree-curve (4:1 in vermogen, veranderde deze niet in 2:1):

Natuurlijk is het verkeerd om zulke dingen te beoordelen op basis van de schoonheid van de grafieken, maar gezien de cijfers die hetzelfde zeggen, is de grafiek naar mijn mening bijna ideaal in termen van het bestrijken van het spectrum van het fotosynthetisch actieve bereik.

De conclusie blijft hetzelfde: koop cool witte LED's en rode CREE Photo rood en je krijgt veel licht voor je planten en besparingen voor je portemonnee!
Het is ook mogelijk om te verlichten met puur rode LED's; een van de commentatoren schreef over een dergelijke ervaring. Dit is het meest geschikt als de planten gedeeltelijk worden verlicht door natuurlijk licht (een tuin op een vensterbank, balkon, loggia, wanneer direct zonlicht helemaal niet of een paar uur per dag bereikt - dan ontvangen de planten voornamelijk blauwe stralen van de lucht, en ontvangen catastrofaal niet genoeg rode stralen, evenals de algehele lichtintensiteit. Hier zullen rode LED's de bestaande leemte perfect opvullen. Alleen zouden dit zeer efficiënte LED's moeten zijn met een stralingsgolflengte van 660 nM en het zou beter zijn als ze dat wel zouden doen waren CREE Photo red. Nou, dat is alles, ik ga diodes bestellen!

Hoe efficiënt zijn LED’s eigenlijk en hoe kun je hun levensduur verlengen?

Hoe kunnen we hun efficiëntie thuis meten en de efficiëntie verhogen en de duurzaamheid van LED-lampen vergroten?

Om al deze vragen te beantwoorden, volstaat het om verschillende visuele experimenten uit te voeren, zonder gebruik te maken van complexe laboratoriuminstrumenten.
LED is een van de meest efficiënte en gemakkelijkst te gebruiken lichtbronnen. Tegelijkertijd verspilt het echter nog steeds het grootste deel van de verbruikte energie, waarbij het niet in licht, maar in warmte wordt omgezet.

Het is natuurlijk niet nodig om LED's te vergelijken met een gewone gloeilamp; hier lopen ze ver vooruit. Maar hoe hoog denk je dat hun werkelijke efficiëntie is?

Hoe LED-efficiëntie te meten

Laten we dit live controleren, niet aan de hand van de labels op de pakketten en gegevens uit tabellen op internet, maar aan de hand van de colorimetrische methode thuis.

Als je een LED in water laat zakken en het temperatuurverschil meet voordat hij aangaat en enige tijd daarna, kun je erachter komen hoeveel energie eruit zal worden omgezet in warmte.

Als je de totale hoeveelheid verbruikte energie kent en de energie die verloren gaat in warmte, kun je erachter komen hoeveel voordeel van een bepaalde lichtbron in licht is omgezet.

De container waarin metingen zullen worden uitgevoerd, moet geïsoleerd zijn van temperatuurschommelingen buiten en binnen. Hiervoor is een gewone thermosfles geschikt.

Met enige aanpassingen beschikt u over een volledig bruikbare, zelfgemaakte colorimeter.

Om stroomlekken te isoleren en te voorkomen, moeten alle draden en aansluitingen op de LED worden gecoat met een dikke laag elektrisch isolerende vernis.

Giet vóór het experiment 250 ml gedestilleerd water in de kolf.

Plaats de LED in water totdat deze volledig bedekt is. In dit geval moet het licht vrij naar buiten komen.

Schakel de stroom in en begin met het aftellen van de tijd.

Schakel na 10 minuten de spanning uit en meet de watertemperatuur opnieuw.

Vergeet tegelijkertijd niet om het goed te mengen.

Nu moet je het experiment herhalen, maar deze keer sluit je de matrix goed af met wat ondoorzichtig materiaal. Dit is nodig zodat energie het systeem niet in de vorm van licht kan verlaten.

Het experiment met het verzegelde exemplaar wordt opnieuw herhaald in dezelfde volgorde:

• 250 ml gedestilleerd water

• initiële temperatuurmeting

• 10 minuten “gloed”

• uiteindelijke temperatuurmeting

1 van 4

Na alle metingen en experimenten kunt u doorgaan met berekeningen.

Efficiëntieberekening

Laten we zeggen dat voor dit model het gemiddelde verbruik van de lichtbron 47,8 W is. Bedrijfstijd – 10 minuten.

Als we deze gegevens in de formule invullen, zien we dat over een periode van 600 seconden 28.320 J werd besteed aan het aansteken van de LED.

Bij het gesloten model werd het water opgewarmd van 27 naar 50 graden. De warmtecapaciteit van water is 4200 J en de massa is 0,25 kg.

Nog eens 130 J per graad werd besteed aan het verwarmen van de lamp, plus je moet energie toevoegen om de LED zelf te verwarmen. Hij weegt 27 gram en bestaat voornamelijk uit koper. Het resultaat is een cijfer van 27377 J.

De verhouding tussen de vrijgekomen energie en de verbruikte energie zal 96,7% bedragen. Dat wil zeggen dat ruim 3% ontbreekt. Dit is precies warmteverlies.

Bij een open LED wordt het water opgewarmd van 28 naar 45 graden. Alle andere variabelen bleven hetzelfde. De berekening hier zou er als volgt uitzien:

Welke conclusie kan uit al deze experimenten en berekeningen worden getrokken?

Zoals uit dit kleine experiment blijkt, verliet ongeveer 28% van de energie het systeem rechtstreeks in de vorm van licht. En als we rekening houden met 3% van de warmteverliezen, dan blijft er nog maar 25% over.

Zoals u kunt zien, zijn LED's nog steeds verre van ideale lichtbronnen, zoals veel verkopers ze presenteren.

Erger nog, er zijn vaak modellen op de markt van extreem lage kwaliteit met een nog lager rendement.

Helderheid en kracht

Laten we nu de helderheid van verschillende modellen vergelijken en kijken waar deze van afhangt en of we deze op de een of andere manier kunnen beïnvloeden. Om een ​​betrouwbare vergelijking te maken, gebruikt u een gewoon stuk buis en een luxmeter.

Laten we zeggen dat een eerder getest exemplaar van hoge kwaliteit een verlichting van 1100 lux biedt. En dat bij een stroomverbruik van 50 W.

Wat als u een goedkoper model neemt? De gegevens kunnen twee keer lager blijken te zijn: minder dan 5500 lux.

En dit is met dezelfde kracht! Het blijkt dat je voor licht hetzelfde bedrag betaalt als in het eerste geval, maar dat je er 50% minder voor krijgt.

Is het mogelijk om 3 keer meer licht te krijgen terwijl je zo min mogelijk energie verbruikt?

Het is mogelijk, maar hiervoor heeft u een LED nodig die in een iets andere modus werkt. Om te begrijpen hoe u dit moet doen, moet u nog wat metingen uitvoeren.

Allereerst zou u geïnteresseerd moeten zijn in de afhankelijkheid van de helderheid van het stroomverbruik. Verhoog geleidelijk het vermogen en controleer de standen van de luxmeter.

Als gevolg hiervan zul je een dergelijke niet-lineaire relatie bereiken.

Als het lineair zou zijn, zou je zoiets als dit krijgen.

Het zal nog interessanter worden als je de relatieve efficiëntie van de LED berekent, waarbij je de vermogenswaarde van 50W als 100% neemt.

Je kunt zien hoe de effectiviteit ervan verslechtert. Deze verslechtering bij toenemend vermogen is inherent aan alle LED's. En daar zijn verschillende redenen voor.

Waarom de LED-efficiëntie verslechtert

Eén daarvan is uiteraard verwarming. Bij toenemende temperatuur neemt de kans op fotonvorming in de p-n-overgang af.

Bovendien neemt de energie van deze fotonen af. Zelfs bij een goede koeling van de behuizing kan de temperatuur van de pn-overgang tientallen graden hoger zijn, omdat deze door een saffiersubstraat van het metaal is gescheiden.

En het geleidt de warmte niet zo goed. Het temperatuurverschil kan worden berekend door de afmetingen van het kristal en de daarop gegenereerde warmte te kennen.

Bij een warmteafgifte van 1 W zal, rekening houdend met de dikte en oppervlakte van het substraat, de junctietemperatuur 11,5 graden hoger zijn.

In het geval van een goedkope LED is alles veel erger. Hier is het resultaat ruim 25 graden.

Hoge junctietemperaturen leiden tot snelle degradatie van het kristal, waardoor de levensduur ervan wordt verkort. Dit is waar knipperen, knipperen, enz. optreedt.

Ik vraag me af of fabrikanten zich niet bewust zijn van dit temperatuurverschil of maken ze opzettelijk gedoemde apparaten?

Vaak werken componenten die in normale, dure lampen zitten, onder extreme omstandigheden, bij maximale temperaturen, zonder enige veiligheidsmarge.

Zolang de stroom klein is, is dit niet merkbaar. Maar vanwege de kwadratische relatie verandert naarmate de stroom toeneemt steeds meer energie in nutteloze warmte.

Hoe u de efficiëntie kunt verhogen

Dat wil zeggen, sluit een andere LED parallel aan, waardoor de weerstandsverliezen worden gehalveerd. En deze methode werkt zeker.

Door twee LED's parallel aan de lamp aan te sluiten in plaats van één, krijg je meer licht met minder energie en dus minder warmte.

Uiteraard verlengt dit ook de levensduur van de LED.

Je hoeft niet te stoppen en 3,4 diodes aan te sluiten in plaats van één, het zal niet erger zijn.

En als er niet genoeg ruimte is voor meerdere LED's, dan kunt u een LED installeren die oorspronkelijk is ontworpen voor hoog vermogen. Bijvoorbeeld een lamp van 100 watt, 50 watt.

Op deze manier kan de efficiëntie van de lamp verschillende keren worden verhoogd, met hetzelfde energieverbruik als de oorspronkelijke bron, maar met minder vermogen en op de grens van zijn mogelijkheden.

Bovendien vergeet u met een verbruik van niet meer dan een derde van het maximale vermogen voor altijd hoe het is om doorgebrande LED's te vervangen.

Tegelijkertijd zullen hun operationele efficiëntie en efficiëntie merkbaar toenemen.

Houd daarom bij het kopen van LED's altijd rekening met de kristalgrootte. Hun koeling en interne weerstand zijn hiervan immers afhankelijk.

De regel hier is: hoe meer, hoe beter.

De traditionele benadering van LED-lampen leidt vaak tot een misverstand over fundamentele omstandigheden. We hebben het over het rendement van lampen en de invloed van het ontwerp van LED en conventionele lampen op het rendement.

Het rendement van een armatuur is de verhouding tussen de lichtstroom die uit de armatuur komt en de totale lichtstroom die door de lichtbron wordt gecreëerd. Een lamp in de vorm van een gloeilamp zonder verlichtingsarmaturen, voornamelijk zonder reflector, heeft bijvoorbeeld een rendement van 100%. Dit betekent helemaal niet dat dit een ideaal is waarnaar we moeten streven voor lampen - minder efficiëntie, dit betekent niet slechter. Elke poging om (direct) licht te concentreren leidt tot een afname van de efficiëntie. Maar de concentratiemethode en de kwaliteit van de reflector kunnen verschillen, en de lampen zullen een ander rendement hebben. Armaturen die een vergelijkbare lichtverdeling hebben, kunt u op efficiëntie alleen met elkaar vergelijken(KSS), in dit geval wordt het rendement bepaald door de kwaliteit van het optische systeem van de lamp (reflector, glas). Het heeft geen zin om armaturen van verschillende KSS qua efficiëntie te vergelijken!

Het fundamentele verschil tussen LED's en lampen is dat ze slechts in één halfvlak schijnen. Dat wil zeggen een LED-lamp zonder verlichtingsarmaturen (100% rendement) zal geregisseerd worden! De emissiehoek van LED's zonder secundaire optiek is 90-120 graden. Als we bijvoorbeeld twee "lampen" vergelijken in de vorm van een gloeilamp en een LED (100% efficiëntie) met dezelfde lichtstroom, dan zal op de as van de lamp op dezelfde afstand de verlichting ongeveer 2 keer minder zijn dan op de as van de LED. Als je de lichtstroom van de lamp probeert op te vangen met behulp van een reflector (om dezelfde stralingshoek te bereiken), dan zul je door reflectieverliezen in ieder geval niet dezelfde verlichting kunnen verkrijgen als de LED. In dit opzicht is het zinvol om bij richtbare armaturen een gloeilamp-lichtbron te vervangen door een LED-bron, zelfs als deze bronnen dezelfde lichtopbrengst (lm/W) hebben.

Als een armatuur met een lamp vlak glas heeft, dat wil zeggen dat de gehele lichtbron in de lamp wordt "ondergedompeld", Het rendement van de lamp zal aanzienlijk afnemen vanwege het feit dat het grootste deel van het licht dat uit de lamp komt, wordt gereflecteerd, dat wil zeggen met reflectieverliezen. Voor een LED-lamp van dit ontwerp is er vrijwel geen afname in efficiëntie(alleen de verliezen bij glas bedragen ongeveer 5%), hoewel het intuïtief lijkt dat, naar analogie met lamplampen, het rendement zou moeten afnemen.

Een buislamp met vlak glas zal een rendement hebben van ongeveer 50-60%.

Een LED lamp met vlak glas zal een rendement hebben van ongeveer 95%.

Dit is het belangrijkste fundamentele verschil tussen LED-lampen en lamplampen. Richtbare LED-lampen zijn veel efficiënter dan gerichte buislampen. Dit is grotendeels te danken aan de ontwerpkenmerken van LED's, en niet alleen aan hun hoge lichtopbrengst.

Het begrijpen van deze omstandigheid zou moeten leiden tot een herziening van de benaderingen van de berekening van verlichtingsinstallaties met LED-lampen.