Šviesos diodų lemputė

Šviesos diodų lemputė – apšvietimo įtaisas, naudojantis šviesos diodus. Šviesos diodai šviečia tik vienos spalvos šviesa, tačiau yra būdų gauti ir baltą šviesą. Paprasčiausiai tai pasiekiama kombinuojant kelių spalvų diodus vienoje lempoje (pavyzdžiui, geltoną sumaišant su mėlyna, žydrą su raudona arba violetinę su žalia). Kitais atvejais naudojamas mėlynos ar ultravioletinės šviesos diodas, padengtas švytinčio sluoksniu (kaip ir fluorescencinėje lemputėje). Dauguma tokių lempučių reikalauja mažiau nei 10 % panašios kaitrinės lemputės energijos.

Šviesos diodo lemputė (1,4 W, 230 V)

„Kukurūzinė“ lemputė kurioje matyti paskiri šviesos diodai

Šviesos diodų lemputės vidutinės kainos vienam lumenui (mėlyna) ir visos lemputės šviesumo (raudona) evoliucija

Konstrukcija

Efektyviam šviesos diodų veikimui reikia stabilizuotos srovės. Todėl į lemputės korpusą įmontuotas srovės stabilizatorius arba balastas. Pats paprasčiausias balastas tai rezistorius. Tačiau toks balastas neefektyvus ir perteklinę galią išspinduliuoja šilumos pavidalu. Paprastose lemputėse jungiamose į kintamos įtampos tinklą naudojamos kondensatorinis balastas. Norint išvengti lempos mirgėjimo, į lempos korpusą dar įmontuojamas diodinis lygintuvas kuris išlygina įtampą.

Didesnio galingumo (>3W) ar efektyvesnės lemputės turi elektroninį balastą. Šis balastas išlyginą tinklo įtampą, transformuoją į žemesnę ir stabilizuoja srovę per šviesos diodą. Tokiom lemputėm nėra svarbi maitinimo įtampa ir jos gali veikti labai plačiau įtampų diapazone (90–250V). Papildomos automobilinės šviesos diodų lemputės paprastai naudoja rezistorinius balastus, tačiau lemputės numatytos automobilių konstrukcijoje, tokios kaip gabaritinės, posūkių ar stopų žibintuose turi elektroninius balastus kurie efektyviai stabilizuoja srovę ir leidžia keisti šviesos intensyvumą.

Šviesos diodai yra jautrūs temperatūrai, todėl lempos konstrukcija turi efektyviai aušinti diodus ir balasto elementus. Mažo galingumo (<3W) lempose užtenka paprastos natūralios ventiliacijos. Didesnio galingumo lemputės turi briaunotus aliuminio korpusus- radiatorius. Labai didelio galingumo (>15W) šviesos diodų lempos turi didelius briaunotus radiatorius ir ventiliatorius.

Šviesos diodai yra kryptingos šviesos šaltiniai, todėl lemputėse dažnai būna sumontuoti optiniai elementai kurie paskirsto šviesos spindulius.

Lemputės korpusas ir cokolis leidžia lengvai prijungti lemputę vietoje standartinės kaitrinės, halogeninės ar taupiosios lemputės.

Privalumai

• Didelis efektyvumas, geri modeliai pasiekia 200 lm/W ir daugiau. . Palyginimui, luminescencinės lempos efektyvumas yra maždaug 80-90 lm/W.
• Didelis patvarumas (nėra dūžtančios kolbos) bei ilgaamžiškumas (iki 60000 valandų). Kai kurios šviesos diodų lempos turi stiklo, kuris gali sudužti.
• Šviesos diodai įsižiebia sparčiau nei kaitrinės lemputės.
• Šviesumą galima sklandžiai reguliuoti platesnėse ribose nei kaitrinei lemputei.
• Įtaise nėra sveikatai pavojingo gyvsidabrio.
• Lemputei daug nekenkia dažnas įjungimas ir išjungimas, ženkliai sutrumpinantis kaitrinių lempučių tarnybos laiką.

Trūkumai

• Palyginus su kitais tipais, šviesos diodų lemputės yra brangios.
• Lempoms kenkia šiluma. Tiek išorinė, tiek generuojama pačios lempos. Tai ypač aktualu galingesnėms lempoms su galingais šviesos diodais. Dažnai pakeičiant paprastas kaitrines lempas į šviesos diodines neatsižvelgiama į teisingą lempos aušinimą.
• Skleidžiamos šviesos spektras nėra labai tolygus, todėl kai kurios spalvos gali atrodyti nenatūralios.
• Spalva ir šviesumas gali priklausyti nuo aplinkos temperatūros.
• Šviesos išsklaidymas įvairiomis kryptimis nėra tolygus.
• Tokios lempos, jei yra kintama srovė, mirga (ne visos), maitinančiojo arba sudvejintu dažniu. Lietuvoje tai būtų 50Hz (tinklo dažnis) arba 100Hz (kai mirgėjimo dažnis sudvejintas lemputėje). Tuo atveju, kai dažnis nesudvejintas, šviesai panaudojama kiek mažiau, nei pusė sinusoidės, sudvejinimo atveju panaudojamos abi sinusoidės pusės. 50Hz mirgėjimo nesunku atsikratyti diodus jungiant taip jog pusė jų šviestų srovei tekant bet kuria kryptimi (panašiai mirgėjimas šalinamas ir įprastuose liuminescentiniuose šviestuvuose). Mirgėjimą visiškai panaikina sudėtingesnė elektronika, kurios prastesnės kokybės lemputėse gali ir nebūti.

Naudojimas

Šiuo metu jos dar nėra plačiai naudojamos įprastiniam apšvietimui ir daugiausia naudojamos ten, kur itin svarbu ekonomiškumas bei patikimumas (lėktuvų, traukinių salonai, vadinamieji ) ar didelė veikimo sparta (šviesoforai, automobilių stabdžių ar gabaritų signalai ir pan).

Išnašos

1. Bergesen, Joseph D.; Tähkämö, Leena; Gibon, Thomas; Suh, Sangwon (2016). „Potential Long-Term Global Environmental Implications of Efficient Light-Source Technologies“. Journal of Industrial Ecology. 20 (2): 263. doi:10.1111/jiec.12342.
2. „Dubai Lamp | Philips Lighting“. Philips.ae. Nuoroda tikrinta 2 August 2019.
3. „LEDs Will Get Even More Efficient: Cree Passes 300 Lumens Per Watt“. Forbes.com. Nuoroda tikrinta 31 August 2016.
4. „Guide to Selecting Frequently Switched T8 Fluorescent Lamp-Ballast Systems“ (PDF). National Lighting Product Information Program. 1998 m. balandžio mėn. Nuoroda tikrinta 23 March 2018.
5. Damir, B (2012). . RobAid. Suarchyvuotas originalas 19 August 2015. Nuoroda tikrinta 10 August 2015.
6. http://www.gizmology.net/LEDs.htm 2010-08-08 iš Wayback Machine projekto.