Problemy techniczne z oświetleniem LED

Oświetlenie półprzewodnikowe z diodami elektroluminescencyjnymi lub diodami LED zapewnia od pięciu do dziesięciu razy więcej światła na wat niż żarówki żarowe — a nawet więcej. Diody LED mają żywotność liczoną w dziesiątkach tysięcy godzin, a nie tysiącach oferowanych przez żarówki. A diody LED zapewniają precyzyjną kontrolę strumienia świetlnego, w przeciwieństwie do żarówek, które emitują światło we wszystkich kierunkach.

Wszystkie te cechy przekładają się na znaczną poprawę wydajności diod LED, ale to nie znaczy, że są one pozbawione problemów. Mogą mieć problemy z kolorem, wydajność może z czasem ulec pogorszeniu, a diody LED muszą być chłodzone. Awaria któregokolwiek z kilku elementów oprawy LED może spowodować awarię całej diody LED. Przemysł, rząd i środowisko akademickie rozwiązują te problemy, prowadząc do gwałtownego wzrostu dostępności diod LED do oświetlenia ogólnego.

Charakter i kolor światła wydobywającego się z żarówki zależy od temperatury małego włókna wewnątrz. Nawet jeśli jedno włókno jest zbudowane inaczej niż inne, nadal będzie podgrzewane do mniej więcej tej samej temperatury i emituje mniej więcej takie same barwy światła. Nie tak z diodami LED.

Diody LED zbudowane są jak chipy komputerowe, z precyzyjnie osadzonymi warstwami materiałów półprzewodnikowych. Niewielkie zmiany grubości warstw mogą zmienić kolor światła LED. Ponadto większość diod LED o białym świetle ma kolejną warstwę zwaną luminoforem. Niewielkie zmiany w luminoforze prowadzą również do zmian kolorów, które mogą sprawić, że jedna biała dioda LED będzie wyglądać na niebieskawą, podczas gdy inna będzie czerwona, a inna żółtawa.

Każde źródło światła ulega z czasem degradacji. Nawet twoje żarowe żarówki zmieniają kolor i przyciemniają się, gdy się starzeją – ale pękają całkowicie, zanim te efekty staną się zbyt zauważalne. Diody LED przyciemniają się i zmieniają kolor wraz z wiekiem. W ciągu ich życia narażenie na ciepło i światło powoduje zmiany fizyczne i chemiczne w diodach LED i luminoforach, które modyfikują oświetlenie. Ponieważ diody LED działają od 25 do 50 razy dłużej niż żarówki, efekty te stają się widoczne.

Diody LED są znacznie wydajniejsze niż żarówki. Żarówki żarowe zamieniają od 5 do 10 procent energii elektrycznej w światło, podczas gdy diody LED przetwarzają około połowy swojej energii elektrycznej na światło. Reszta tej energii – część zmarnowana – zamienia się w ciepło. Żarówki żarowe pozbywają się tego ciepła, emitując je jako niewidzialne promieniowanie podczerwone – dlatego twoja ręka jest ciepła przed żarówką. Diody LED nie emitują dużo promieniowania podczerwonego.

Diody LED nadal wytwarzają ciepło, więc należy je usunąć inną metodą. Diody LED muszą być podłączone do radiatorów, aby odprowadzić energię cieplną od diody LED, a następnie radiatory muszą być tak zaprojektowane, aby w jakiś sposób pozbyć się tego ciepła. Jeśli diody LED nie są chłodzone, bardzo szybko ulegają degradacji, a następnie całkowicie zawodzą.

Kupując żarówkę, możesz podłączyć ją do lampy biurkowej, kinkietu ściennego lub wbudowanej oprawy sufitowej – sprawdzi się wszędzie. Z diodami LED to zupełnie inna historia. Źródło światła LED składa się znacznie więcej niż sama dioda LED. Zawiera również radiator i elektronikę sterownika – zespół obwodów, który przekształca napięcie 120 V z gniazda na napięcie stałe, z którego może korzystać dioda LED. Aby dioda LED działała prawidłowo, sama dioda LED, luminofor, radiator i elektronika muszą być bezawaryjne. Jeśli kiedykolwiek widziałeś sygnalizację świetlną LED z plamą ciemności pośrodku, nie widziałeś uszkodzonej diody LED; widziałeś uszkodzony pakiet elektroniki LED. Ponieważ same diody LED mogą wytrzymać dziesiątki tysięcy godzin, pozostałe elementy opakowania również muszą być zaprojektowane tak, aby zapewnić taką trwałość – jest to wyzwanie techniczne.

Na początku XXI wieku wszystkie te problemy – i kilka innych – były problemami technicznymi oświetlenia LED. Skoordynowana praca korporacyjna, uniwersytecka i rządowa radykalnie poprawiła sytuację. Teraz są zestawy standardów projektowania i testowania. Chociaż konsumenci prawdopodobnie nie chcą zagłębiać się w szczegóły procedur testowych, mogą wykonać prosty krok, sprawdzając, czy kupowane przez nich produkty LED mają etykietę „Fakty oświetleniowe”. Tylko producenci, którzy przestrzegają procedur testowych, mogą używać etykiety.