In diesem Artikel werden wir ausführlich über LED-Beleuchtung sprechen, da diese Lampen in den kommenden Jahren in den meisten Lampen in und in der Nähe unserer Häuser installiert werden. Sie erfahren, welche Arten von LED-Lampen es gibt, von welchen Faktoren die Lebensdauer einer LED-Lampe abhängt und wie Sie die richtige Wahl treffen.
Im Vergleich zu den üblichen Haushaltslampen – mit Glühlampen und Leuchtstofflampen – wissen die meisten von uns nur sehr wenig über elektrische LED-Geräte. Nein, gewöhnliche LEDs sind schon lange im Alltag vorhanden und informieren uns über das Einschalten von Haushaltsgeräten oder das Funkeln mit bunten Lichtern am Neujahrsbaum, aber wie können sie einen Raum oder eine Straße beleuchten – LEDs sind so klein, nicht wahr? Ich schlage vor, die LED-Beleuchtung von allen Seiten genau zu untersuchen, da diese Lampen in den kommenden Jahren in den meisten Lampen in und in der Nähe unserer Häuser installiert werden.
Weniger Stromkosten – mehr Licht
Alle elektrischen Lampen wandeln den ihnen zugeführten Strom in Lichtstrahlung um, die für das menschliche Auge sichtbar und in Lumen gemessen ist. Je höher die Lichtausbeute, desto effizienter sind diese Leuchten..
Vergleichen wir LED-Lampen und „Ilyich-Lampen“. Zwei Jahrzehnte zuvor ersetzten die Haushalte zur Verbesserung der Beleuchtung beispielsweise eine 100-Watt-Glühlampe durch eine leistungsstärkere 150-200-Watt-Lampe oder installierte Lampen mit mehreren Fassungen, um den Stromverbrauch auf jeden Fall zu erhöhen. Das Verhältnis zwischen dem verbrauchten Strom und der Lichtausbeute von Glühlampen beträgt – 1 Watt etwa 12 Lumen. Es ist möglich, die Lichtausbeute solcher Lampen nur durch Erhöhen der Erwärmungstemperatur des Wolframfadens zu erhöhen, dies verringert jedoch ihre bereits kurze Lebensdauer erheblich – eine gewöhnliche 100-W-Lampe kann nicht länger als 1000 Stunden leuchten, da durch Erhitzen der Glühlampenfaden zerstört wird. Die einzige Möglichkeit, die Lebensdauer zu erhöhen, besteht darin, den ohnehin geringen Wirkungsgrad zu reduzieren, der 15% nicht überschreitet. Wenn Sie beispielsweise den Wirkungsgrad durch Verringern der von der Lampe verbrauchten Spannung auf 4% senken, können Sie die Lebensdauer um das Tausendfache erhöhen. Eine solche Lampe leuchtet jedoch vollständig schwach.
Moderne LED-Lampen erzeugen für jedes verbrauchte Watt Strom mindestens 100 Lumen, die Intensität des von ihnen erzeugten Lichtstroms übersteigt die von Glühlampen um etwa das Zehnfache. Zum Beispiel sind LED-Scheinwerfer effizienter und weniger energieintensiv als ihre Gegenstücke mit Glühlampen. Die Lichtausbeute einer LED-Lampe hängt von der Art und Temperatur der LED-Heizung, den Eigenschaften des Netzteils sowie von dessen Design ab – optische und lichtstreuende Elemente am Lampensockel.
Um eine maximale Lichtleistung zu erzielen, reicht es nicht aus, eine Lampe nur mit hochwertigen LEDs auszustatten. Der Hersteller muss das effektivste thermische Regime darin aufbauen – wenn die Temperatur der LEDs im aktiven Bereich (der Elektronenrekombinationszone auf der Kristalloberfläche) um 10 ° C ansteigt, sinkt der Lichtstrom einer solchen Lampe um 2,5%. Mit anderen Worten, eine LED-Lampe, die nach dem Einbau in eine geschlossene Lampe einen Lichtstrom von 100 Lumen mit einer Erwärmung in der Elektronenrekombinationszone von etwa 25 ° C erzeugt, kann sich in der aktiven Zone auf 100 ° C erwärmen – die Intensität ihrer Lichtstrahlung nimmt in diesem Fall auf 80 Lumen ab.
Richtwirkung der Lichtstrahlung. Glühlampen und Leuchtstofflampen, die in Leuchten eingebaut sind, erzeugen einen gleichmäßigen Lichtstrom in alle Richtungen – eine solche Beleuchtung kann nur mit Hilfe eines Lampenschirms oder Reflektors in eine Richtung fokussiert werden. Die Lichtemission von LEDs wird immer nur in eine Richtung gerichtet. Daher sind LED-Lampen mit einem optischen Element (Sekundäroptik) ausgestattet, das die lineare Richtung des Lichtstroms von jeder LED auf den erforderlichen Winkel ändert, wodurch Sie eine gewisse Lichtstreuung erzielen können.
Die Linearität des von einer LED-Lampe erzeugten Lichtstroms ist sowohl ein Vorteil als auch ein Nachteil von Lampen dieses Typs – zum einen werden die Lumen nicht verschwendet und beleuchten nur die erforderlichen Bereiche, wodurch Lampen mit geringerer Leistung in die Lampen eingebaut werden können. Andererseits muss der Aufbau der Beleuchtung mit LED-Lampen besonders verantwortungsbewusst erfolgen, da eine falsche Platzierung der Beleuchtungsgeräte zur Bildung von übermäßig beleuchteten und zu dunklen Bereichen im Raum führt..
Wie lange hält die LED-Lampe?
Verschiedene Hersteller sprechen von einer Lebensdauer von 30.000 bis 100.000 Stunden, dh im ersten Fall hält die Lampe mehr als 8 Jahre, im zweiten Fall über 27 Jahre, sofern die Lampe 10 Stunden täglich verwendet wird. Wie oben erwähnt, hängt die Lebensdauer von LED-Lampen von ähnlichen Eigenschaften der LED ab – schauen wir sie uns genauer an..
Das erste Kriterium, das die Lebensdauer einer LED beeinflusst, ist die Qualität des LED-Kristalls und die Gleichmäßigkeit seiner Struktur. Während des Betriebs verschlechtert sich der Kristall aus zwei Gründen – infolge mehrfacher Verletzungen des Kristallgitters und aufgrund der Migration von Metallatomen, die die Elektroden bilden.
a) Aufbau einer herkömmlichen LED: 1 – Anode; 2 – Kathode; 3 – Dirigent; 4 – Kristall; 5 – Kunststofflinse
b) Aufbau einer leistungsstarken LED: 1 – Gehäuse; 2 – Leiter; 3 – Kühlkörper; 4 – Kristall; 5 – Linse; 6 – KathodeIn den Bereichen des Kristalls, in denen das Kristallgitter am meisten Schaden erlitten hat, wird Elektrizität nur unter Freisetzung von Wärme verbraucht, dh ohne Lichtstrahlung. Die genaue Ursache dieses Defekts ist nicht bekannt und wird vermutlich durch statische Elektrizität verursacht..
Metallatome, die von den Elektroden in die Kristallstruktur eindringen, verursachen Leckströme – die Bewegung des Stroms im Kristall durch Metalleinschlüsse auf atomarer Ebene, in diesem Fall wird kein Licht erzeugt. Mit zunehmendem Strom und steigender Temperatur nimmt der Prozess des Eindringens von Metallatomen in den LED-Kristall stark zu, während die Lichtstrahlung und die Spannung abfallen – eine solche LED fällt schnell aus. Dieser Nachteil ist kostengünstigen „übertakteten“ LED-Lampen eigen, die eine hohe Helligkeit bei unzureichend effizienter Wärmeableitung aufweisen. Skrupellose Hersteller bevorzugen dies, den billigsten Weg, um die Lichtleistung ihrer Produkte aufgrund der relativ kurzen Lebensdauer des Produkts zu steigern.
Nicht nur der Hersteller, sondern auch der Anwender sind häufig für den Temperaturanstieg in der LED-Lampe und damit für den schnellen Verschleiß verantwortlich. Ein Heizkörper, der den LEDs Wärme entzieht, muss diese an die Umgebungsluft oder an die Wand abgeben, an der die Leuchte befestigt ist. Wenn Sie mehrere LED-Lampen in eine abgehängte Decke einbauen oder deren Glühlampe mit einem eng angrenzenden Material schließen, wird selbst die Lampe höchster Qualität aufgrund des Platzmangels für die Wärmeableitung schnell überhitzt. Übrigens ist es richtig, Armstrong LED-Deckenleuchten in Form von Paneelen in die Zwischendecke einzubauen.
Eine schlechte Wärmeableitung während des Betriebs der LED-Lampe wirkt sich auch auf den Leuchtstoff aus, der den LED-Kristall bedeckt, und auf das in die LED eingebaute optische System. Ein Zeichen des Verschleißes des Leuchtstoffs ist eine bläuliche Färbung der Lichtstrahlung, die durch das Überwiegen der direkten Strahlung des Kristalls verursacht wird. Das optische System, das hauptsächlich aus Silikon oder Kunststoff besteht, verliert seine Transparenz, wodurch die Lichtleistung der LEDs verringert wird.
Es ist zu beachten, dass LEDs von vier der weltweit größten Hersteller in diesem Bereich, nämlich dem japanischen Unternehmen Nichia, dem niederländischen Philips, dem amerikanischen Gree und dem deutschen Osram, die höchste Leistung und die längste Lebensdauer aufweisen. In Bezug auf die Lebensdauer von LED-Lampen ist zu beachten, dass sie mehrere Jahrzehnte lang Lichtstrahlung erzeugen können, die Intensität dieser Strahlung jedoch aus den oben beschriebenen Gründen allmählich abnimmt. Nach 25.000 Betriebsstunden (10 Stunden am Tag – 6,5 Jahre) nimmt die Lichtstromintensität um 25 bis 30% ab, was jedoch den Anforderungen moderner Standards entspricht.
Arten von LED-Lampen
LED-Lampen werden je nach Verwendungszweck in Straßen-, Industrie- und Haushaltslampen unterteilt.
LED-Außenleuchten, die weißes Licht ausstrahlen, beleuchten Straßen, Parks und verschiedene architektonische Strukturen und haben keine austauschbare Lampe. Ihr Gehäuse dient zwei Zwecken: maximalem Schutz vor Staub und Feuchtigkeit und als Heizkörper, der Wärme an die Atmosphäre abführt..
Leuchten für Büros (weißes Licht), Wohn- und Gemeinschaftseinrichtungen sowie Industriewerkstätten haben ebenfalls keine austauschbaren Elemente und sind praktisch wartungsfrei. Sie unterscheiden sich von Straßenleuchten dadurch, dass sie strengere Anforderungen an Lichtqualität, stabile Farbwiedergabe und Betriebsbedingungen erfüllen..
Haushalts-LED-Lampen (gelbes Licht) haben eine geringe Leistung (bis zu 20 W), ihr Design und ihre Eigenschaften erfüllen eine Reihe von Anforderungen an die Qualität von Beleuchtung, Feuer und elektrischer Sicherheit, sie haben ein dekoratives Aussehen. In der Regel sind Haushaltsleuchten mit austauschbaren LED-Lampen ausgestattet. Diese Gruppe von Lampen ist in Bezug auf Design und Installationsort am unterschiedlichsten – sie können in Decke, Boden, Wände, Möbel, hängend, für Tischbeleuchtung, als Nachtlicht, Spotbeleuchtung usw. eingebettet werden..
Auswahl der LED-Lampe
Die Lebensdauer einer LED-Lampe hängt von einer Reihe von Eigenschaften ab, die während der Produktion berücksichtigt werden. Daher ist der Name des Herstellers bei der Auswahl wichtig – nur das Preiskriterium bestimmt nicht die Qualität. Kommen wir zur Wahl – wie man keine Fehler macht, wenn man überhaupt eine nicht billige LED-Lampe kauft?
Das übliche Auswahlkriterium – die Leistung der Lampe in Watt – ist in Bezug auf LED-Lampen nicht vollständig bezeichnend, da es nur den Energieverbrauch pro Einheit angibt und wir die Menge der Lichtstrahlung kennen müssen.
Die in Lumen (lm) gemessene Lichtemission kennzeichnet die Fähigkeit einer bestimmten Lampe, einen Raum zu beleuchten. In einigen Fällen „vergisst“ der Hersteller, den Wert des Lichtstroms auf der Verpackung der Lampe anzugeben, und zitiert nur einen Vergleich mit einer Glühlampe einer bestimmten Leistung – diese LED-Lampe entspricht dieser in Bezug auf die Lichtqualität vollständig. Ich schlage vor, die folgende Tabelle zu verwenden, um die Beziehung zwischen Lichtemission und Lampenleistung zu bestimmen..
Glühlampenleistung (W) Leuchtstofflampe, Leistung (W) LED-Lampe, Leistung (W) Lichtstrom (lm), Durchschnitt 20 5-7 2-3 250 40 10-13 4-5 400 60 15-16 8-10 700 75 18–20 10-12 900 einhundert 25-30 12-15 1200 150 40-50 18–20 1800 200 60-80 25-30 2500 Es scheint, dass diese Daten ausreichen, um die Wahl einer LED-Lampe zu treffen, aber dies ist nicht der Fall – es sollte berücksichtigt werden, dass LED-Lampen im Gegensatz zu Leuchtstofflampen und Glühlampen einen schmalen Strahl abgeben. Hersteller erweitern den Beleuchtungswinkel der Lampe um ein optisches Element, das den Divergenzwinkel des Lichtstrahls auf der Verpackung angibt. Wenn der Winkel 120 ° beträgt, bedeutet dies Folgendes: Der von der Lampe emittierte Lichtstrom nimmt um die Hälfte ab, wenn der Lichtfluss um 60 ° von der Mittelachse abweicht. Das Richtungsmuster der Lichtstrahlung mit einer Divergenz von 120 ° ist ziemlich breit – der Raum unter einer solchen Lampe wird großflächig mit nahezu gleicher Helligkeit beleuchtet. LED-Lampen mit einem Divergenzwinkel von 20 ° bis 30 ° sind nur für die Flächenbeleuchtung (Akzentbeleuchtung) geeignet, nicht für die normale Raumbeleuchtung.
Großartig, könnte man meinen, Sie sollten LED-Lampen mit 120 ° Divergenz wählen – egal was passiert! Weitwinkelbeleuchtung schafft ein weiteres Problem – hohe Helligkeit im Weitwinkel, die die Augen von Haushalten unangenehm machen kann. Aus diesem Grund können Lampen mit großem Ausbreitungswinkel nur in Decken- und Wandleuchten eingebaut werden, die die Anforderung eines Schutzwinkels erfüllen. Lassen Sie mich erklären: Der Schutzwinkel der Leuchte ist der größte Winkel, in dem die Lichtquelle (Lampe) selbst nicht in die direkte Sichtlinie des menschlichen Auges fällt, dh die Augen nicht beleuchtet. Der Schutzwinkel in den Leuchten wird mit Hilfe von Gitterschirmen erzeugt, die in einem bestimmten Abstand von der Lampe eingestellt sind.
Der nächste Indikator ist die Farbtemperatur oder mit anderen Worten der Farbton der von einer bestimmten Lampe erzeugten Lichtstrahlung. Wenn bei Glühlampen alles einfach war – ihr Licht war nur gelb, dann ist dies bei Leuchtstofflampen und LED-Lampen nicht der Fall. Achten Sie bei der Auswahl einer Lampe auf die auf der Verpackung angegebene Farbtemperatur in Grad Kelvin:
- Von 2700 bis 3500 ° K – das sogenannte „warme“ Licht mit einem gelben Farbton, ähnlich der Lichtstrahlung von Glühlampen. Gleichzeitig emittieren Lampen mit einer Farbtemperatur von 2700 ° K ein ausgeprägtes gelbes Licht, aber ihr Lichtstrom ist nicht so stark, und Lampen mit einer Farbtemperatur von 3500 ° K zeichnen sich durch eine stärkere Lichtstrahlung mit niedrigeren Gelbtönen aus (sie erzeugen mehr weißes Licht als gelb)..
- Von 4000 bis 5000 ° K – neutrale Weißlichtemission für helle Beleuchtung. Diese Lampen werden üblicherweise in Büros, Unternehmen und öffentlichen Einrichtungen verwendet.
- Mehr als 6500 ° K – kühles weißes Licht mit hoher Lichtausbeute. Diese Lampengruppe wird nur für die Straßenbeleuchtung verwendet.
Achten Sie abschließend auf den Farbwiedergabeindex (Farbwiedergabeindex), der auf der Lampenverpackung angegeben ist. Der numerische Wert gibt an, inwieweit die Farbe der von dieser Lampe beleuchteten Objekte mit ihrer natürlichen Farbe übereinstimmt. Der optimale Wert dieses Indikators ist ein Farbwiedergabeindex von 70 und höher (oder ein Farbwiedergabegrad von mindestens 2A). Straßenlaternen haben möglicherweise einen niedrigeren Indexwert von 60 (oder 2B), jedoch nicht einen niedrigeren.
Was sind die verschiedenen Nuancen der LED-Beleuchtung?