Τεχνικά προβλήματα φωτισμού LED

Ο φωτισμός στερεάς κατάστασης με δίοδοι εκπομπής φωτός, ή LED, παρέχει πέντε έως 10 φορές περισσότερο φωτισμό ανά watt από τους λαμπτήρες πυρακτώσεως - ή ακόμα περισσότερο. Οι λυχνίες LED έχουν ωφέλιμη διάρκεια ζωής σε δεκάδες χιλιάδες ώρες - αντί για χιλιάδες περίπου που προσφέρονται από λαμπτήρες πυρακτώσεως. Και τα LED προσφέρουν ακριβή έλεγχο της εξόδου φωτός, σε αντίθεση με τους λαμπτήρες πυρακτώσεως, που ψεκάζουν το φως τους προς όλες τις κατευθύνσεις.

Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά μεταφράζονται σε σημαντικά πλεονεκτήματα απόδοσης για LED, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι δεν έχουν τα προβλήματά τους. Μπορούν να έχουν προβλήματα με το χρώμα, η έξοδος μπορεί να υποβαθμιστεί με την πάροδο του χρόνου και οι λυχνίες LED πρέπει να ψυχθούν. Η αποτυχία σε οποιοδήποτε από τα διάφορα εξαρτήματα του LED μπορεί να προκαλέσει βλάβη σε ολόκληρο το LED. Η βιομηχανία, η κυβέρνηση και οι ακαδημαϊκοί έχουν αντιμετωπίσει αυτά τα προβλήματα, οδηγώντας σε εκρηκτική αύξηση της διαθεσιμότητας LED για γενικό φωτισμό.

Ο χαρακτήρας και το χρώμα του φωτός που βγαίνει από τον λαμπτήρα πυρακτώσεως εξαρτάται από τη θερμοκρασία του μικροσκοπικού νήματος μέσα. Ακόμα κι αν ένα νήμα έχει κατασκευαστεί διαφορετικά από το άλλο, θα εξακολουθεί να θερμαίνεται στην ίδια θερμοκρασία και να εκπέμπει περίπου το ίδιο χρωματικό φως. Όχι έτσι με LED.

Οι λυχνίες LED είναι φτιαγμένες σαν τσιπ υπολογιστών, με στρώματα ημιαγωγών που έχουν τοποθετηθεί με ακρίβεια. Μικρές αλλαγές στο πάχος των στρωμάτων μπορούν να αλλάξουν το χρώμα του φωτός των LED. Επιπλέον, τα περισσότερα LED λευκού φωτός έχουν ένα άλλο στρώμα που ονομάζεται φωσφόρος. Μικρές αλλαγές στον φωσφόρο θα οδηγήσουν επίσης σε αλλαγές χρώματος που μπορούν να κάνουν ένα λευκό LED να φαίνεται μπλε, ενώ ένα άλλο να είναι κοκκινωπό και ένα άλλο κιτρινωπό.

Κάθε πηγή φωτός υποβαθμίζεται με το χρόνο. Ακόμα και οι λαμπτήρες πυρακτώσεως θα αλλάξουν χρώμα και θα εξασθενίσουν καθώς γερνούν - αλλά θα σπάσουν εντελώς προτού αυτά τα εφέ γίνουν πολύ αισθητά. Τα LED σβήνουν και αλλάζουν χρώμα καθώς γερνούν επίσης. Κατά τη διάρκεια της ζωής τους, η έκθεση σε θερμότητα και φως προκαλούν φυσικές και χημικές αλλαγές στα LED και τους φωσφόρους που τροποποιούν τον φωτισμό. Επειδή οι λυχνίες LED διαρκούν 25 έως 50 φορές όσο οι πυρακτώσεις, αυτά τα εφέ γίνονται εμφανή.

Τα LED είναι πολύ πιο αποτελεσματικά από τους λαμπτήρες πυρακτώσεως. Οι λαμπτήρες πυρακτώσεως μετατρέπουν το 5 τοις εκατό στο 10 τοις εκατό της ηλεκτρικής τους ενέργειας σε φως, ενώ οι λυχνίες LED μετατρέπουν το μισό περίπου ηλεκτρικής ενέργειας σε φως. Η υπόλοιπη ενέργεια - το σπατάλη - πηγαίνει σε θερμότητα. Οι λαμπτήρες πυρακτώσεως απαλλάσσουν τη θερμότητα εκπέμποντάς την ως αόρατη υπέρυθρη ακτινοβολία - γι 'αυτό το χέρι σας αισθάνεται ζεστό μπροστά από έναν λαμπτήρα πυρακτώσεως. Τα LED δεν εκπέμπουν πολύ υπέρυθρη ακτινοβολία.

Οι λυχνίες LED παράγουν ακόμη θερμότητα, οπότε πρέπει να αφαιρεθούν με κάποια άλλη μέθοδο. Οι λυχνίες LED πρέπει να είναι συνδεδεμένες σε ψύκτες για να απομακρύνουν την ενέργεια θερμότητας από το LED και, στη συνέχεια, οι ψύκτρες πρέπει να κατασκευαστούν για να απαλλαγούν από αυτήν τη θερμότητα με κάποιο τρόπο. Εάν τα LED δεν κρυώνονται, υποβαθμίζονται πολύ γρήγορα και, στη συνέχεια, αποτυγχάνουν εντελώς.

Όταν αγοράζετε ένα λαμπτήρα πυρακτώσεως, μπορείτε να το συνδέσετε σε μια λάμπα γραφείου, ένα απλίκα τοίχου ή μια εσοχή οροφής - θα λειτουργεί οπουδήποτε. Είναι μια διαφορετική ιστορία για τα LED. Μια πηγή φωτός LED αποτελείται από πολύ περισσότερα από τα ίδια τα LED. Περιέχει επίσης την ψύκτρα και τα ηλεκτρονικά συστήματα οδήγησης - ένα συγκρότημα κυκλώματος που μετατρέπει τα 120 V από την πρίζα σε τάση DC που μπορεί να χρησιμοποιήσει το LED. Για να λειτουργεί σωστά ένα LED, το ίδιο το LED, ο φωσφόρος, η ψύκτρα και τα ηλεκτρονικά πρέπει να είναι χωρίς αστοχία. Εάν έχετε δει ποτέ ένα φανάρι LED με ένα σκοτάδι στη μέση, δεν έχετε δει μια αποτυχημένη λυχνία LED. έχετε δει ένα αποτυχημένο πακέτο ηλεκτρονικών LED. Επειδή τα ίδια τα LED μπορούν να διαρκέσουν πολλές δεκάδες χιλιάδες ώρες, τα άλλα στοιχεία του πακέτου πρέπει επίσης να σχεδιαστούν με τέτοιου είδους διάρκεια ζωής - μια τεχνική πρόκληση.

Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, όλα αυτά τα ζητήματα - και μερικά άλλα - ήταν τεχνικά προβλήματα για τον φωτισμό LED. Η συντονισμένη εταιρική, πανεπιστημιακή και κυβερνητική εργασία βελτίωσε δραματικά την κατάσταση. Τώρα υπάρχουν σύνολα προτύπων σχεδιασμού και δοκιμών. Παρόλο που οι καταναλωτές πιθανώς δεν θέλουν να θάβονται στις λεπτομέρειες των διαδικασιών δοκιμής, μπορούν να κάνουν ένα απλό βήμα επαληθεύοντας ότι τα προϊόντα LED που αγοράζουν έχουν ετικέτα "Lighting Facts". Μόνο οι κατασκευαστές που ακολουθούν τις διαδικασίες δοκιμής επιτρέπεται να χρησιμοποιούν την ετικέτα.