In dit artikel gaan we uitgebreid in op ledverlichting, want de komende jaren zullen deze lampen in de meeste lampen binnen en bij ons thuis worden geïnstalleerd. Je leert welke soorten led-lampen er zijn, van welke factoren de levensduur van een led-lamp afhangt, hoe je de juiste keuze maakt.
Vergeleken met de gebruikelijke huishoudelijke lampen – met gloeidraad en fluorescentie – weten de meesten van ons heel weinig van elektrische LED-apparatuur. Nee, gewone leds zijn al heel lang aanwezig in het dagelijks leven, die ons informeren over het inschakelen van huishoudelijke apparaten of fonkelen met kleurrijke lichtjes aan de nieuwjaarsboom, maar hoe kunnen ze een kamer of straat verlichten – leds zijn zo klein? Ik stel voor om LED-verlichting van alle kanten goed te bestuderen, omdat deze lampen de komende jaren in de meeste lampen binnen en nabij onze huizen zullen worden geïnstalleerd..
Minder elektriciteitskosten – meer licht
Alle elektrische lampen zetten de elektriciteit die eraan wordt geleverd om in lichtstraling die zichtbaar is voor het menselijk oog en wordt gemeten in lumen. Hoe hoger het lichtrendement, hoe efficiënter deze armaturen zijn..
Laten we LED-lampen en “Ilyich-lampen” vergelijken. Twee decennia eerder, om de verlichting te verbeteren, hebben huishoudens bijvoorbeeld een 100 watt gloeilamp vervangen door een krachtigere 150-200 watt, of lampen met meerdere stopcontacten geïnstalleerd, waardoor het elektriciteitsverbruik in ieder geval toenam. De verhouding tussen de verbruikte elektriciteit en het lichtrendement van gloeilampen is – 1 watt ongeveer 12 lumen. Het is mogelijk om het lichtrendement van dergelijke lampen alleen te verhogen door de verwarmingstemperatuur van de wolfraamgloeidraad te verhogen, maar dit zal hun toch al korte levensduur aanzienlijk verkorten – een gewone 100 W-lamp kan niet langer dan 1000 uur schijnen, omdat verwarming de gloeidraad vernietigt. De enige manier om de levensduur te verlengen, is door het toch al lage rendement te verminderen, dat niet hoger is dan 15%. Als u bijvoorbeeld de efficiëntiewaarde verlaagt tot 4% door de spanning die door de lamp wordt verbruikt, te verminderen, kunt u de levensduur duizendvoudig verlengen – maar zo’n lamp zal volledig zwak schijnen.
Moderne LED-lampen produceren voor elke verbruikte watt elektriciteit minstens 100 lumen, de intensiteit van de lichtstroom die ze genereren is ongeveer 10 keer hoger dan die van gloeilampen. LED-schijnwerpers zijn bijvoorbeeld efficiënter en minder energie-intensief dan hun tegenhangers met gloeilampen. Het lichtrendement van een LED-lamp hangt af van het type en de temperatuur van de LED-verwarming, de kenmerken van de voeding en het ontwerp – optische en lichtverstrooiende elementen op de lampvoet.
Om een maximale lichtopbrengst te behalen, is het niet voldoende om een lamp uit te rusten met alleen hoogwaardige LED’s. De fabrikant moet het meest effectieve thermische regime erin bouwen – als de temperatuur van de LED’s in het actieve gebied (de elektronenrecombinatiezone op het kristaloppervlak) met 10 ° C toeneemt, zal de lichtstroom van een dergelijke lamp met 2,5% afnemen. Met andere woorden, een LED-lamp die een lichtstroom genereert van 100 lumen, met verwarming in de elektronenrecombinatiezone van ongeveer 25 ° C, kan na installatie in een gesloten lamp in de actieve zone opwarmen tot 100 ° C – de intensiteit van zijn lichtuitstraling zal in dit geval afnemen tot 80 lumen.
Directiviteit van lichtstraling. Gloeilampen en fluorescentielampen die in armaturen worden geïnstalleerd, genereren een uniforme lichtstroom in alle richtingen – dergelijke verlichting kan alleen in één richting worden gericht met behulp van een lampenkap of reflector. De lichtemissie van leds is altijd maar in één richting gericht, daarom zijn led-lampen uitgerust met een optisch element (secundaire optiek) dat de lineaire richting van de lichtstroom van elke led verandert in de vereiste hoek, waardoor je wat lichtverstrooiing kunt verkrijgen.
De lineariteit van de lichtstroom die door een LED-lamp wordt geproduceerd, is zowel een voordeel als een nadeel van lampen van dit type – aan de ene kant worden de lumen niet verspild en verlichten alleen de noodzakelijke gebieden, waardoor lampen met een lager vermogen in de lampen kunnen worden geïnstalleerd. Aan de andere kant moet de constructie van verlichting met LED-lampen bijzonder verantwoord worden genomen, omdat een onjuiste plaatsing van verlichtingsinrichtingen zal leiden tot de vorming van te verlichte en te donkere gebieden in de kamer..
Hoe lang gaat de led-lamp mee
Diverse fabrikanten spreken van een levensduur van 30.000-100.000 uur, dat wil zeggen dat in het eerste geval de lamp meer dan 8 jaar meegaat, in het tweede geval ruim 27 jaar, mits de lamp dagelijks 10 uur wordt gebruikt. Zoals hierboven vermeld, hangt de levensduur van LED-lampen af van vergelijkbare kenmerken van de LED – laten we ze eens nader bekijken..
Het eerste criterium dat de levensduur van een led beïnvloedt, is de kwaliteit van het led-kristal en de uniformiteit van zijn structuur. Tijdens bedrijf verslechtert het kristal om twee redenen – als gevolg van meerdere schendingen van het kristalrooster en vanwege de migratie van metaalatomen die de elektroden vormen.
a) constructie van een conventionele LED: 1 – anode; 2 – kathode; 3 – geleider; 4 – kristal; 5 – plastic lens
b) constructie van een krachtige LED: 1 – behuizing; 2 – geleider; 3 – koellichaam; 4 – kristal; 5 – lens; 6 – kathodeIn die gebieden van het kristal waar het kristalrooster de meeste schade heeft geleden, wordt elektriciteit alleen verbruikt als er warmte vrijkomt, dat wil zeggen zonder lichtstraling. De exacte oorzaak van dit defect is niet vastgesteld en wordt verondersteld te worden veroorzaakt door statische elektriciteit..
Metaalatomen die vanuit de elektroden in de kristalstructuur doordringen, veroorzaken lekstromen – de beweging van stroom in het kristal door metalen insluitsels op atomair niveau, er wordt geen licht geproduceerd. Met een toename van de stroom en de temperatuur neemt het penetratieproces van metaalatomen in het kristal van de LED sterk toe, terwijl de lichtstraling en spanning dalen – zo’n LED zal snel falen. Dit nadeel is inherent aan goedkope ‘overgeklokte’ LED-lampen, die een hoge helderheid hebben met onvoldoende efficiënte warmteafvoer – gewetenloze fabrikanten geven de voorkeur aan dit, de goedkoopste manier om de lichtprestaties van hun producten te verbeteren vanwege de relatief korte levensduur van het product.
Niet alleen de fabrikant, maar ook de gebruiker is vaak verantwoordelijk voor de temperatuurstijging in de LED-lamp en als gevolg daarvan snelle slijtage. Een radiator die warmte van de leds afvoert, moet deze afgeven aan de omgevingslucht of aan de muur waaraan de armatuur is bevestigd. Als u meerdere LED-lampen in een verlaagd plafond installeert of hun lamp afsluit met een dicht aangrenzend materiaal, dan zal zelfs de lamp van de hoogste kwaliteit snel oververhit raken door gebrek aan ruimte voor warmteafvoer. Overigens is het correct om Armstrong LED-plafondlampen in het verlaagde plafond te installeren, gemaakt in de vorm van panelen.
Een slechte warmteafvoer tijdens het gebruik van de LED-lamp heeft ook invloed op de fosfor die het LED-kristal bedekt en op het optische systeem dat in de LED is ingebouwd. Een teken van slijtage van de fosfor is een blauwachtige tint van lichtstraling die wordt veroorzaakt door de overheersing van directe straling van het kristal. Het optische systeem, voornamelijk gemaakt van siliconen of plastic, verliest zijn transparantie, waardoor de lichtopbrengst van de leds afneemt.
Opgemerkt moet worden dat leds van vier van ’s werelds grootste fabrikanten op dit gebied, namelijk het Japanse bedrijf Nichia, het Nederlandse Philips, het Amerikaanse Gree en het Duitse Osram, de hoogste prestaties en de langste levensduur hebben. Met betrekking tot de levensduur van LED-lampen moet worden opgemerkt dat ze gedurende meerdere decennia lichtstraling kunnen genereren, maar de intensiteit van deze straling zal geleidelijk afnemen om de hierboven beschreven redenen. Na 25.000 bedrijfsuren (bij 10 uur per dag – 6,5 jaar werken) neemt de lichtstroomintensiteit af met 25-30%, wat echter voldoet aan de eisen van moderne normen.
Soorten LED-lampen
Afhankelijk van hun doel zijn LED-lampen onderverdeeld in straat, industrieel en huishouden.
LED-buitenarmaturen die wit licht uitstralen, zijn ontworpen om wegen, parken en verschillende architecturale structuren te verlichten; ze hebben geen vervangbare lamp. Hun behuizing dient twee doelen – om maximale bescherming te bieden tegen stof en vocht, en ook om te dienen als een radiator die warmte afvoert naar de atmosfeer..
Ook armaturen voor kantoren (wit licht), woningen en gemeenschappelijke voorzieningen en industriële werkplaatsen hebben geen vervangbare elementen en behoeven praktisch geen onderhoud. Ze onderscheiden zich van straatverlichtingsarmaturen doordat ze voldoen aan strengere eisen voor lichtkwaliteit, stabiele kleurweergave en bedrijfsomstandigheden..
Huishoudelijke LED-lampen (geel licht) hebben een laag vermogen (tot 20 W), hun ontwerp en kenmerken voldoen aan een aantal eisen voor de kwaliteit van verlichting, brand en elektrische veiligheid, ze hebben een decoratief uiterlijk. Typisch zijn huishoudelijke armaturen uitgerust met vervangbare led-lampen. Deze groep lampen is het meest divers in ontwerp en installatielocatie – ze kunnen worden ingebed in het plafond, de vloer, de muren, meubels, hangend, worden gebruikt voor tafelverlichting, als nachtlampje, spotverlichting, enz..
Selectie LED-lamp
De levensduur van een LED-lamp hangt af van een aantal kenmerken die erin zijn verwerkt tijdens de productie, daarom is de naam van de fabrikant belangrijk bij het kiezen – dat wil zeggen, alleen het prijscriterium bepaalt de kwaliteit niet. Laten we verder gaan met de keuze – hoe we geen fouten kunnen maken door helemaal geen goedkope LED-lamp te kopen?
Het gebruikelijke selectiecriterium – het lampvermogen in watt – is niet geheel indicatief met betrekking tot LED-lampen, omdat het alleen het energieverbruik per eenheid rapporteert en we de hoeveelheid lichtstraling moeten weten.
Lichtemissie, gemeten in lumen (lm), kenmerkt het vermogen van een bepaalde lamp om een kamer te verlichten. In sommige gevallen “vergeet” de fabrikant de waarde van de lichtstroom op de verpakking van de lamp aan te geven, waarbij hij alleen een vergelijking met een gloeilamp met een bepaald vermogen noemt – ze zeggen dat deze LED-lamp volledig in overeenstemming is met zijn lichtkwaliteit. Ik stel voor om de onderstaande tabel te gebruiken om de relatie tussen lichtemissie en lampvermogen te bepalen..
Gloeilamp vermogen (W) Fluorescentielamp, vermogen (W) LED-lamp, vermogen (W) Lichtstroom (lm), gemiddeld 20 5-7 2-3 250 40 10-13 4-5 400 60 15-16 8-10 700 75 18-20 10-12 900 honderd 25-30 12-15 1200 150 40-50 18-20 1800 200 60-80 25-30 2500 Het lijkt erop dat deze gegevens voldoende zijn om de keuze voor een LED-lamp te maken, maar dit is niet zo – er moet rekening mee worden gehouden dat LED-lampen een smalle straal uitstralen, in tegenstelling tot fluorescentie- en gloeilampen. Fabrikanten breiden de verlichtingshoek van de lamp uit met een optisch element, dat de divergentiehoek van de lichtstraal op de verpakking aangeeft. Als de hoek 120 ° is, betekent dit het volgende: de lichtstroom die door de lamp wordt uitgestraald, neemt met de helft af naarmate de lichtstroom 60 ° afwijkt van de centrale as. Het richtingspatroon van lichtstraling met een divergentie van 120 ° is vrij breed – de ruimte onder zo’n lamp zal over een groot gebied worden verlicht met bijna dezelfde helderheid. LED-lampen met een divergentiehoek van 20 ° tot 30 ° zijn alleen geschikt voor gebieds- (accent) verlichting, ze zijn niet geschikt voor gewone kamerverlichting.
Geweldig, zou je denken, je zou moeten kiezen voor LED-lampen met 120 ° divergentie – hoe het ook is! Groothoekverlichting zorgt voor een ander probleem: hoge helderheid bij groothoek, wat ongemak voor de ogen van huishoudens kan veroorzaken. Daarom kunnen lampen met een brede spreidingshoek alleen worden geïnstalleerd in plafond- en wandarmaturen die voldoen aan de eis van een beschermingshoek. Laat me het uitleggen: de beschermende hoek van de armatuur is de grootste hoek waaronder de lichtbron (lamp) zelf niet in de directe gezichtslijn van het menselijk oog valt, dat wil zeggen dat hij de ogen niet verlicht. De beschermende hoek in de armaturen wordt gecreëerd met behulp van roosterschermen, ingesteld op een bepaalde afstand van de lamp.
De volgende indicator is de kleurtemperatuur, oftewel de kleurtoon van de lichtstraling die door een bepaalde lamp wordt gegenereerd. Als alles eenvoudig was met gloeilampen – hun licht was alleen geel, dan is dat in het geval van fluorescentie- en led-lampen niet het geval. Let bij het kiezen van een lamp op de kleurtemperatuur die op de verpakking staat in graden Kelvin:
- Van 2700 tot 3500 ° K – het zogenaamde “warme” licht met een gele tint, vergelijkbaar met de lichtuitstraling van gloeilampen. Tegelijkertijd zenden lampen met een kleurtemperatuur van 2700 ° K een uitgesproken geel licht uit, maar hun lichtstroom is niet zo sterk, en die met een kleurtemperatuur van 3500 ° K onderscheiden zich door een krachtigere lichtstraling met lagere tinten geel (ze produceren meer wit licht dan geel).
- Van 4000 tot 5000 ° K – neutraal wit licht dat zorgt voor een heldere verlichting. Deze lampen worden veel gebruikt in kantoren, bedrijven en openbare instellingen;
- Meer dan 6500 ° K – koelwit licht met hoge lichtopbrengst. Deze groep lampen wordt alleen gebruikt voor straatverlichting.
Let ten slotte op de kleurweergave-index (kleurweergave-index) die op de verpakking van de lamp is aangegeven – de numerieke waarde geeft aan hoeveel de kleur van objecten die door deze lamp worden verlicht, overeenkomt met hun natuurlijke kleur. De optimale waarde van deze indicator is een kleurweergave-index van 70 en hoger (of een kleurweergave-graad van minimaal 2A). Straatlantaarns mogen een lagere indexwaarde van 60 (of 2B) hebben, maar niet lager.
Beste lezer, ik ben benieuwd naar jouw mening over LED-verlichting. Wat vind jij van de verschillende nuances en mogelijkheden die LED-verlichting biedt? Heb je zelf ervaring met LED-verlichting en wat zijn jouw favoriete toepassingen ervan? Ik hoor graag jouw inzichten!
Wat zijn de belangrijkste nuances waarmee rekening moet worden gehouden bij het kiezen van LED-verlichting?