Které žárovky svítí jasněji, LED nebo energeticky úsporné?
VEDENÝ Svítidlo 10x účinnějšíJejí a odolnýjinež žárovky a 2–3krát lepší než rtuť ve stejných ukazatelích. Jak se LED diodám podařilo dostat se před ostatní umělé zdroje světla? Jaké jsou silné a slabé stránky různých typů lamp? Abychom na to přišli, podívejme se dovnitř žárovky a do patice žárovky.
Jak funguje žárovka a proč je její účinnost zanedbatelná
Zdrojem světla v žárovce je tenké vlákno, obvykle wolframové. Je upnut mezi dvě elektrody a umístěn do baňky, ze které je odčerpán téměř všechen vzduch. Elektrický proud prochází nití a zahřívá ji – přenáší spoustu „extra“ tepelné energie. Atomy kovů přijímají energii, ale část okamžitě uvolňují ve formě světla – tento jev se nazývá tepelné záření.
Aby se prodloužila životnost vlákna v žárovce a aby se světlo ochladilo, je baňka naplněna halogenovými parami (brom nebo jód). Takové lampy jsou často instalovány ve světlometech automobilů.
Ze veškeré energie dodávané do žárovky se jen malá část promění ve světlo, které vidíme. Zbytek tepla se spotřebuje na generování infračerveného záření: účinnost klasických žárovek zřídka přesahuje 3 %. Podíl tepla přeměněného na viditelné světlo můžete zvýšit zahřátím vlákna, ale v tomto případě bude žít jen několik hodin.
Proč je ve zářivce rtuť?
Zářivka je trubice naplněná rtuťovými parami. Když do takové lampy vstoupí elektrický proud, zásobí atomy rtuti energií a převede je do excitovaného stavu. Elektrony se vrátí do svého normálního stavu a emitují částice ultrafialového záření. Čím delší trubice, tím více záření lampa vytváří, takže trubice jsou srolovány do různých geometrických tvarů. Kompaktní verze jsou známé jako energeticky úsporné žárovky.
Aby se ultrafialové záření, záření s vyšší energií než viditelné a infračervené světlo, stalo dostupné lidskému zraku, musí být odstraněna „přebytečná“ energie. K tomu je vnitřní povrch lamp potažen fosforem. Jeho hlavním úkolem je absorbovat ultrafialové záření, interagovat s ním, odebírat část energie a přeměnit ho na viditelné světlo.
Hlavní výhodou zářivek je jejich vysoká účinnost: účinnost se blíží 9 %.
Tajemství LED lampy
V takových lampách proud protéká LED – polovodičovým zařízením, které přeměňuje elektrický proud na světlo. Při uzavření elektrického obvodu se prvky polovodiče začnou zahřívat, elektrony v nich opouštějí své atomy a proudí do vnějšího obvodu. Současně dochází k opačnému procesu: spojují se záporné nosiče náboje a kladné částice, které zůstávají bez jejich elektronů. V tomto případě se uvolňuje přebytečná energie, která je „unášena“ fotony – „částicemi“ světla.
Pro vytvoření bílého světla pomocí LED jsou červené, zelené a modré LED sloučeny do jedné.
Účinnost experimentálních LED zdrojů dosahuje 90 % u domácích žárovek se pohybuje kolem 20–30 %. Polovodiče jsou krystalické látky, jsou tedy odolnější vůči napěťovým rázům, mechanickému a teplotnímu zatížení. Pokud LED žárovka spadne na podlahu, nerozbije se a dokonce bude nadále hořet. Pokud je životnost klasické žárovky cca 1000 hodin, zářivky 6–10 tisíc, pak LED žárovky vydrží 20–50 tisíc hodin.
Vyhladit zvlnění
Žárovka je napájena z běžné elektrické sítě. Naše zásuvky přijímají střídavý proud a mění směr 50krát za sekundu. To usnadňuje přenos energie z elektrárny do bytu, ale v krátkých okamžicích, kdy proud mizí, klesá jas žárovky. Tomu se říká vlnový efekt.
Pulzující světlo může narušit pozornost lidí a zvýšit únavu. To je důvod, proč hygienická pravidla a nařízení, vládní nařízení a další právní akty Ruska omezují přípustné koeficienty pulzace pro různé práce ve většině případů by neměly překročit 20%.
U žárovek se pulsace pohybuje v rozmezí 12–20 % – tepelnou setrvačností se sama vyhladí: na krátkou chvíli, když není proud, vlákno nestihne příliš vychladnout a pokračuje vydávat světlo.
U zářivek bez přídavných ovládacích prvků dosahuje pulzace 40 %. V LED lampách neexistuje vůbec žádná tepelná setrvačnost; bojují proti vlnovému efektu pomocí složitého obvodu, který obsahuje vyhlazovací kondenzátory a ovladače. Výsledkem je, že koeficient pulzace vysoce kvalitních LED žárovek nepřesahuje 5%. Bezohlední výrobci přitom ušetří na plnění lampy, pulzace levné LED žárovky může zdvojnásobit povolenou úroveň.
Jaké lampy osvětlují činnost energetických společností a co lampu čeká v budoucnu
LED žárovky jsou lepší než konkurence ve všech ohledech kromě ceny: jsou o něco dražší než zářivky a několikanásobně dražší než žárovky. Za dobu životnosti LED žárovky (průměrně 30 tisíc hodin) však vyhoří 3–5 zářivek nebo až 30 žárovek. Navíc každá 60wattová žárovka spálí 1800 kilowatthodin a její LED protějšek pouze 200.
Rozdíl je patrný zejména při velkém množství žárovek. Na dvoupokojový byt potřebujete v průměru deset 60wattových žárovek. Při výpočtu tří rublů za kilowatthodinu (to je průměrný tarif pro zemi podle nejnovějších údajů z Rosstatu) může jedna LED žárovka ušetřit téměř 50 tisíc rublů za svou životnost.
elektrikář oddělení ochrany relé, automatizace a telemechaniky společnosti Gazprom Neft
LED žárovky spotřebují o 90 % méně elektřiny než žárovky a vyzařují známé teplé světlo.
Podle Fedorova se v blízké budoucnosti stanou tradiční žárovky raritou, lze je vidět pouze v muzeích. Do pozadí ustupují i zářivky. Dnes velké podniky se stovkami tisíc světelných zdrojů ve svých zařízeních dávají přednost použití LED lamp. Zastaralé zářivky jsou shromažďovány a odesílány k likvidaci a recyklaci licencovaným organizacím.
V budoucnu by se žárovky mohly stát bezdrátovými a napájeny dálkově. Domácí a průmyslové světelné zdroje se mohou proměnit ve zdroje vzdělávání – přenos optického signálu a distribuce internetu. Rychlost takové „lampové“ Wi-Fi by byla desítkykrát vyšší než ta současná – až jeden gigabajt za sekundu: Na minutu jsem se zastavil pod žárovkou a stáhl si sérii.
