L√Ęmpadas LED economizadoras de energia

Neste artigo: Hist√≥ria dos LEDs L√Ęmpada LED – dispositivo; caracter√≠sticas da l√Ęmpada LED; fabricantes e pre√ßos; escolhendo uma l√Ęmpada economizadora de energia para casa.

L√Ęmpadas LED economizadoras de energia

Que tipo de ilumina√ß√£o devemos ter em nossas casas? A este respeito, existem duas opini√Ķes: lares – a luz deve ser agrad√°vel e n√£o forte; l√≠deres do pa√≠s – a ilumina√ß√£o das casas deve consumir o m√≠nimo de eletricidade poss√≠vel. O inexor√°vel aumento dos pre√ßos dos portadores de energia √© pouco compreendido pelo homem comum na rua, ele est√° mais interessado na pergunta “por que essas mesmas l√Ęmpadas economizadoras s√£o t√£o caras”. Este artigo examinar√° em detalhes as l√Ęmpadas LED de baixo consumo de energia que, em um futuro muito pr√≥ximo, independentemente do desejo ou relut√Ęncia do consumidor m√©dio, iluminar√£o nossas casas. Vamos ver se eles s√£o t√£o bons quanto s√£o descritos.?

Hist√≥ria das l√Ęmpadas LED

Tudo começou em 1907, quando o engenheiro inglês Henry Round, apagando a iluminação do laboratório, percebeu acidentalmente um brilho ao redor de um contato de diodo sob tensão. Ele concluiu que o brilho era causado por algum erro de cálculo e não deu atenção especial a isso, embora tenha anotado esse fato no relatório..

Hist√≥ria das l√Ęmpadas LED
Oleg Vladimirovich Losev

16 anos depois desse evento, o f√≠sico sovi√©tico Oleg Vladimirovich Losev come√ßou a estudar o estranho brilho que ocorre no ponto de soldagem dos contatos de um diodo de carboneto de sil√≠cio (carborundo). Losev nunca descobriu a natureza do brilho, observando que n√£o havia aquecimento a altas temperaturas – o motivo do brilho estava oculto em algum tipo de processo eletr√īnico, desconhecido pela ci√™ncia naquela √©poca. Os resultados da pesquisa de Losev sobre o brilho de diodos foram traduzidos para v√°rios idiomas e publicados em v√°rias revistas cient√≠ficas, mas n√£o despertaram muito interesse. No in√≠cio do s√©culo 20, as l√Ęmpadas familiares com filamento incandescente eram consideradas suficientes e insubstitu√≠veis – n√£o havia necessidade de inventar algo novo.

O interesse sustentado pelo brilho dos diodos surgiu na segunda metade do s√©culo passado, quando o engenheiro americano Rubin Brownstein anunciou sua descoberta – diodos feitos de arsenieto de g√°lio (GaAs) emitem raios infravermelhos quando alimentados. Segundo o engenheiro, exatamente a mesma radia√ß√£o foi observada por ele em diodos feitos de fosfeto de √≠ndio (InP), antimoneto de g√°lio (GaSb) e constitu√≠dos por uma liga de sil√≠cio-germ√Ęnio..

O primeiro diodo infravermelho foi patenteado em 1961 pelos pesquisadores americanos Gary Pitman e Robert Byard. Mas era imposs√≠vel usar esses diodos para iluminar as instala√ß√Ķes, porque os raios infravermelhos est√£o fora do espectro vis√≠vel ao olho humano.

Hist√≥ria das l√Ęmpadas LED
Cientista e inventor americano Nick Holonyak

O criador do LED completo foi Nick Holonyak Jr., que em 1962 criou uma luz LED completa que emite luz vermelha vis√≠vel. √Č Holonyak que √© considerado o “pai” das l√Ęmpadas LED. 10 anos depois, seu aluno George Craford criou o primeiro LED que emite luz amarela e tamb√©m aumentou o brilho dos LEDs vermelho e laranja-vermelho em dez vezes..

No entanto, as novas fontes de luz n√£o atendiam √† demanda comercial espec√≠fica – √© claro, porque o custo de um LED na √©poca era de US $ 200. A primeira produ√ß√£o comercialmente bem-sucedida de LEDs em 1968 foi estabelecida pela empresa americana “Monsanto”, especializada em produtos qu√≠micos, eram LEDs de ligas de arseneto de g√°lio e fosfeto de √≠ndio. Foi a Monsanto que tornou os LEDs populares e difundidos em calculadoras eletr√īnicas e rel√≥gios digitais – de 1968 a 1970, o monop√≥lio do LED vendeu o dobro de produtos em cada m√™s anterior. A introdu√ß√£o dos LEDs na eletr√īnica se deve √† Hewlett-Packard, que foi a primeira a apreciar o valor dos LEDs para aparelhos el√©tricos e os adquiriu ativamente da Monsanto..

Em 1970, o monopólio da Monsanto no mercado de LEDs acabou Рusando chips semicondutores do Dr. Jean Ernie, a empresa americana Fairchild Semiconductor lançou a produção de LEDs baratos no valor de cinco centavos cada..

Por d√©cadas, os LEDs t√™m sido usados ‚Äč‚Äčativamente em produtos eletr√īnicos de consumo e industriais, mas n√£o para ilumina√ß√£o interna. A ideia de criar l√Ęmpadas LED completas que possam iluminar nossas casas melhor do que qualquer “l√Ęmpada Ilyich” veio de Shuji Nakamura, que trabalhou para a empresa japonesa “Nichia Corporation” – foi sob sua lideran√ßa que os engenheiros da empresa criaram o primeiro LED azul de alto brilho em 1993.

Hist√≥ria das l√Ęmpadas LED

O primeiro LED a emitir luz branca brilhante foi criado n√£o h√° muito tempo – em 1997, foi criado pelo engenheiro americano Fred Schubert.

Hoje j√° existem l√Ęmpadas LED economizadoras, mas continuam a ser melhoradas, porque os primeiros LEDs, cuja intensidade de luz passou a ser igual e, posteriormente, ultrapassava o brilho das l√Ęmpadas incandescentes, surgiram apenas no in√≠cio do s√©culo XXI..

Como a l√Ęmpada LED funciona e funciona

O dispositivo de qualquer l√Ęmpada LED moderna √© o seguinte:

  • base. Um elemento padr√£o de qualquer l√Ęmpada, projetado para ser aparafusado no porta-l√Ęmpada;
  • starter (driver) em caixa de pl√°stico com orif√≠cios de ventila√ß√£o. Converte corrente alternada em corrente cont√≠nua, cont√©m capacitores mais poderosos do que no circuito de lastro de l√Ęmpada fluorescente. O motivo √© o seguinte – o calor gerado pelos diodos nas l√Ęmpadas LED n√£o √© direcionado para fora, mas para dentro de seu corpo, portanto, s√£o necess√°rios orif√≠cios de ventila√ß√£o no corpo do reator. A vida √ļtil de qualquer l√Ęmpada LED est√° relacionada ao n√ļmero de furos de ventila√ß√£o da caixa e √† confiabilidade dos capacitores, bem como dos diodos zener que equalizam a tens√£o em caso de quedas de tens√£o;
  • radiador de alum√≠nio. Suas costelas salientes est√£o localizadas ao longo e em espiral, o que melhora a dissipa√ß√£o de calor;
  • a placa na qual os LEDs est√£o instalados. Fabricado em alum√≠nio, no lado voltado para o radiador, √© aplicada pasta t√©rmica, que retira o calor – 90% da radia√ß√£o t√©rmica dos LEDs incide sobre a placa de alum√≠nio em que est√£o instalados;
  • LEDs, em n√ļmero a partir de 5, fornecendo energia total da l√Ęmpada. O fluxo luminoso gerado por eles depende da qualidade dos LEDs;
  • difusor de luz montado em um anel interno de alum√≠nio. Feito de pl√°stico fosco, √© usado para dispers√£o uniforme do feixe de luz dos LEDs. Praticamente n√£o aquecido.

Os principais elementos de uma l√Ęmpada LED s√£o os LEDs – dispositivos semicondutores que convertem a corrente el√©trica em radia√ß√£o luminosa. Qualquer LED consiste em um substrato n√£o condutor, sobre o qual um cristal semicondutor √© colocado – ambos os elementos s√£o inclu√≠dos em um pacote com terminais de contato de um lado e uma lente de pl√°stico do outro. O espa√ßo livre entre a lente e o cristal √© preenchido com silicone incolor, a estrutura do LED √© fixada em uma base de alum√≠nio, o que remove o calor e torna o LED mais r√≠gido.

Como a l√Ęmpada LED funciona e funciona

Por que o LED acende? O segredo do brilho est√° na recombina√ß√£o de el√©trons entre dois contatos semicondutores com condutividade diferente. O cristal semicondutor nos pontos de sa√≠da de contato √© dopado com uma impureza aceitadora contendo um n√ļmero insuficiente de el√©trons, por um lado, e uma impureza doadora, onde os el√©trons s√£o abundantes, por outro. Quando a energia √© aplicada, os el√©trons se recombinam e o excesso de energia resultante √© convertido em luz vis√≠vel. √Ä primeira vista, parece que quanto maior a corrente, mais intenso o LED brilhar√°. Isso mesmo, a intensidade da energia da luz ser√° maior, mas ao mesmo tempo, devido √† resist√™ncia do semicondutor, o aquecimento do diodo aumentar√° fortemente, o que far√° com que os contatos derretam ou o semicondutor queime.

Pr√≥s e contras de l√Ęmpadas LED com economia de energia

As l√Ęmpadas LED que existem hoje t√™m vantagens e desvantagens – seu desenvolvimento em uma fonte de luz completa em nossas casas ainda n√£o foi conclu√≠do..

Características positivas:

  • o menor, em compara√ß√£o com quaisquer outros tipos de l√Ęmpadas dom√©sticas, o consumo de eletricidade – 8-10 vezes menor que o das l√Ęmpadas com filamento incandescente;
  • alta efici√™ncia luminosa, cerca de 120 lumens para cada watt de energia gasto. Para efeito de compara√ß√£o, a efici√™ncia luminosa das “l√Ęmpadas Ilyich” √© de 10 a 24 lumens por watt, para l√Ęmpadas fluorescentes – de 60 a 100 lumens por watt;
  • a maior, em compara√ß√£o com quaisquer outras l√Ęmpadas de ilumina√ß√£o, vida √ļtil de cerca de 50.000 horas, desde que a pr√≥pria l√Ęmpada LED seja de constru√ß√£o de alta qualidade e materiais de alta qualidade sejam usados ‚Äč‚Äčem sua fabrica√ß√£o;
  • obten√ß√£o de v√°rias caracter√≠sticas do espectro sem o uso de filtros de luz, ou seja, por analogia com l√Ęmpadas incandescentes;
  • for√ßa e seguran√ßa para os usu√°rios. A l√Ęmpada LED n√£o ir√° quebrar ou ser danificada se cair acidentalmente, ou seja, os cacos de vidro, t√≠picos de uma situa√ß√£o semelhante com qualquer outra l√Ęmpada de ilumina√ß√£o, n√£o ser√£o. Seus elementos n√£o cont√™m componentes perigosos de origem qu√≠mica, que est√£o presentes, por exemplo, nas l√Ęmpadas fluorescentes;
  • n√£o depende do n√ļmero de acendimentos e apagamentos, no caso de outras l√Ęmpadas, o n√ļmero de acendimentos / apagamentos afeta seriamente a vida √ļtil;
  • segura na opera√ß√£o – nenhuma alta tens√£o √© necess√°ria, a temperatura mais alta do LED e da armadura envolvente n√£o exceder√° 60 ¬į –°.

Características negativas:

  • Pre√ßo Alto. O custo das l√Ęmpadas LED hoje excede o custo das l√Ęmpadas fluorescentes de pot√™ncia semelhante em 8 a 10 vezes. Reduzir os pre√ßos de varejo sem perder qualidade √© o principal desafio para os fabricantes de l√Ęmpadas LED;
  • a necessidade de um dissipador de calor. As dimens√Ķes dos LEDs s√£o muito pequenas e n√£o suficientes para dissipar de forma independente o calor gerado por eles durante a opera√ß√£o – quanto mais potente for a l√Ęmpada LED, maior e maior ser√° o radiador de que necessita. Conseq√ľentemente, o tamanho impressionante do radiador de alum√≠nio afeta o custo da l√Ęmpada, al√©m disso, ser√° dif√≠cil ou imposs√≠vel instalar uma l√Ęmpada LED potente em l√Ęmpadas comuns – n√£o caber√° nelas;
  • na aus√™ncia de um capacitor que equaliza o fluxo luminoso dos LEDs, uma ondula√ß√£o percept√≠vel de luz √© observada;
  • ao construir uma l√Ęmpada com base em LEDs baratos, sua sa√≠da de luz √© reduzida a um m√°ximo de 100 lm / W e torna-se igual √†s l√Ęmpadas fluorescentes, ou seja, uma vantagem importante da l√Ęmpada LED √© perdida;
  • o espectro de luz gerado pelos LEDs √© monocrom√°tico e difere significativamente da luz solar natural. Para suavizar a radia√ß√£o de luz monocrom√°tica, uma composi√ß√£o especial de f√≥sforos √© necess√°ria;
  • o fluxo luminoso gerado √© estreitamente direcionado e requer a instala√ß√£o de v√°rias l√Ęmpadas multidirecionais ou um difusor de luz, no entanto, o uso deste reduz significativamente a intensidade de ilumina√ß√£o.

Como escolher uma l√Ęmpada LED para sua casa

Nas lojas de ferragens da R√ļssia, as l√Ęmpadas LED de baixo consumo n√£o s√£o t√£o comuns quanto as fluorescentes – elas s√£o mais caras, portanto, t√™m menos demanda. Os maiores fabricantes de l√Ęmpadas LED: American General Electric, German Osram, Bioledex e BLV licht, Dutch Philips, Indian Sylvania, Russian Optogan – o custo de seus produtos varia de 600 a 3.000 rublos … para uma l√Ęmpada.

Como escolher uma l√Ęmpada LED para sua casa

Al√©m de marcas conhecidas, l√Ęmpadas LED de baixo custo de fabricantes chineses e de pequenos fabricantes nacionais s√£o frequentemente encontradas nas lojas – na minha opini√£o, voc√™ n√£o deve comprar seus produtos, porque o baixo custo √© provavelmente devido √† economia de componentes, o que significa que tais l√Ęmpadas n√£o durar√£o muito.

E agora sobre os crit√©rios de escolha das l√Ęmpadas LED:

  • pot√™ncia da l√Ęmpada. Uma l√Ęmpada incandescente de 100 W corresponde a uma l√Ęmpada LED de 12-15 W, e o fluxo luminoso de uma l√Ęmpada LED de 15 W ser√° ligeiramente mais intenso do que o de uma “l√Ęmpada Ilyich” de 100 W;
  • temperatura da luz. A temperatura da luz em Kelvin estar√° impressa na embalagem ou no corpo da l√Ęmpada, a luz solar a que estamos acostumados tem uma temperatura de 2.700 – 3.000 K. A temperatura da luz das l√Ęmpadas em Kelvin deve sua origem √† cor da barra de metal aquecida no forno – at√© 3.000 K √© branco-amarelado , torna-se cada vez mais branco com o aumento da temperatura. As l√Ęmpadas que emitem luz a uma temperatura superior a 3000 K s√£o mais brilhantes, mas a sua luz √© dif√≠cil de tolerar e √© apropriada apenas em instala√ß√Ķes de escrit√≥rios;
  • √Ęngulo de ilumina√ß√£o. Se todos os LEDs da l√Ęmpada estiverem localizados no mesmo plano, a natureza da ilumina√ß√£o ser√° focal, estreitamente direcionada – cada LED emite um fluxo de luz direcionado. Para a difus√£o da luz e uma ilumina√ß√£o eficaz da sala, ser√° conveniente que os LEDs sejam colocados em v√°rios planos e a pr√≥pria l√Ęmpada esteja equipada com lentes de difus√£o de luz, revestidas por dentro com um f√≥sforo;
  • propor√ß√£o de renderiza√ß√£o de cor. Seu valor deve estar indicado na embalagem da l√Ęmpada, para os LEDs o coeficiente costuma ser de 70 a 95 – quanto maior o valor informado na embalagem, melhor o brilho da l√Ęmpada LED e vice-versa. Se o √≠ndice de restitui√ß√£o de cor de 95 estiver indicado na embalagem e o custo da l√Ęmpada em si for baixo, isso √© uma tentativa de enganar o comprador, l√Ęmpadas baratas n√£o podem ter uma restitui√ß√£o de cor t√£o alta;
  • remo√ß√£o de calor. √Č necess√°ria a presen√ßa de um radiador de alum√≠nio e se for usado pl√°stico em vez de alum√≠nio, recuse-se a comprar esta l√Ęmpada, ela n√£o durar√° muito;
  • jornada de trabalho. Normalmente, os fabricantes estimam 30.000 horas de trabalho, o que √© realmente uma m√©dia. A pr√≥pria l√Ęmpada ap√≥s este per√≠odo continuar√° a funcionar, mas seu brilho diminuir√° em cerca de 30% – o aquecimento dos LEDs ao longo do tempo reduz a intensidade do fluxo luminoso.

N√£o tenho d√ļvidas de que nos pr√≥ximos 5-10 anos, as l√Ęmpadas LED ser√£o aprimoradas – o n√ļmero de l√ļmens por watt consumido aumentar√° e o custo diminuir√° significativamente. Elas n√£o se tornar√£o menos populares como as l√Ęmpadas incandescentes antes, mas ser√£o mais lucrativas tanto para o consumidor m√©dio quanto para o estado. Mas vai levar tempo …

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