|
|
|
LED - Light Emitting Diode
|
A mai korban egyre több fényforrás igyekszik kiszorítani az izzólámpás világítást, többek között a LED is ilyen babérokra törekszik. Eleinte csak jelzõ fényként illetve kijelzõ elemeként alkalmazták Amióta megjelentek a nagy fényerejû LED-ek egyre több területen hódítanak és már elérték néhány éve a búvárlámpákat is. Ezzel az összeállítással az volt a célom, hogy mindenki számára világossá váljon hogy mi is az a LED, tisztában legyen az elõnyeivel illetve hátrányaival és hogy el tudja dönteni hogy a három fényforrás, úgy mint halogén, gázkisüléses (HID) és LED közül számára melyik a legideálisabb.
|
 |
|
Bevezetõként elõször tekintsünk vissza a múltba és ismerjük meg a LED történelmi hátterét. Az elsõ leírások SSL-ként (Solide State Lamp) azaz szilárdtest lámpaként említik a mai LED-ként (Light Emitting Diode) ismert világító diódákat. Henry Joseph Round angol elektromérnök 1907-ben szilícium-karbiddal (SiC) végzett kísérlete során fénykibocsátást észlelt, ez tekinthetõ talán az elsõ lépésnek. 1923-ban Oleg Vladimirovich Losev orosz fizikus figyeli meg elõször az elektrolumineszencia jelenségét (Lossew efektus). Nem sokkal késõbb 1936-ban (1. ábra) egy kísérlet során cink-szulfid (ZnS) fényport ágyazott be kötõanyagba és azt két elektróda közé helyezte, majd váltakozó áramú feszültséget kapcsolt rá és a fénypor világítani kezdett. 1938-ban az elektrolumineszcens világításban magyar szabadalom volt az elsõ, amely Szigeti György és Bay Zoltán nevéhez fûzõdik. Az elsõ kereskedelemben kapható LED 1967-ben jelent meg. Azonban az elsõ valóban jelentõs fényhasznosítással rendelkezõ LED a Lumiledtõl csak 1998-ban jelent meg, amely még kék színû volt. 2001-óta azonban már megjelent a fehér LED, amely már komoly vetélytársa a hagyományos fényforrásoknak.
|
|
|
Ahhoz, hogy az elõnyeit elemezhessük, ismerjük meg elõbb a mûködését. A lumineszcencia az a jelenség, amikor bizonyos anyagok a velük közölt energiát fényenergiává alakítják át. Fizikai besorolás szerint a LED elektrolumineszcens sugárzó, azaz olyan fényforrás, amely az elektromos energiát közvetlenül alakítja át fényenergiává. A LED egy rétegdióda, amelyben p-n átmenet található. Az n rétegbõl elektronok vándorolnak át a p rétegbe, a p szennyezésû rétegben pedig lyukak haladnak az n szennyezésû réteg felé, nyitóirányú feszültség hatására. Az egymás felé haladó töltéshordozók rekombinálódnak és ennek hatására energia szabadul fel. Ahhoz, hogy ez látható legyen a számunkra a p-n átmenetet speciálisan alakították ki. A kibocsátott fény spektruma széles határok között mozoghat, függõen a félvezetõ vegyület összetételétõl és az adalék anyagoktól. A LED-ek kialakítása korábban az 5mm-es átmérõjû hengeres mûanyag kivitelûre korlátozódott, ma azonban már egy egészen új kialakítású 20mm átmérõjû fémtokban kap helyet.
|
|
Az élettartamát tekintve a mai változatok már igen nagy megbízhatósággal mûködnek, megfelelõ üzemeltetés mellett akár 100 000 órán keresztül is. Ez azt jelenti, hogy folyamatosan több mint 11 évig képesek világítani. Mivel a gyakorlatban nem folyamatosan mûködnek ez akár évtizedeket is jelenthet. A LED hosszú élettartama mellé még alacsony energia felvétel is párosul. Kiváló az ütés és rázásállósága, nem befolyásolja a környezet páratartalma. A búvárlámpa gyártók közül még egy márkán belül is van olyan lámpa, amely használat közben vízhûtést igényel és van amelyik nem. Általánosan elmondható, hogy az 1W-os LED-ek esetében a gyári alumínium felület elegendõ hûtést biztosít szobahõmérsékleten, amennyiben szabadon marad. A hûtõ felület akár 70-80 °C-os is lehet ami persze még mindig jóval kevesebb mint az izzólámpáé. Ezért nehéz otthoni barkácsolás szintjén megvalósítani hosszú élettartamú LED lámpákat, mert nem csak a megfelelõ feszültségre, de a megfelelõ hõelvezetésre is gondolni kell. A hûtõ felület hõmérséklete nem haladhatja meg a 85°C-ot, ha növekszik a hõmérséklet csökken a LED fényereje és élettartama.
|
|
Egy másik nagyon fontos meghatározás a fényhasznosítás, amely a fényforrás fényáramának és az általa felvett villamos teljesítmény értékének hányadosa, amelynek mértékegysége lm/W. Lényegében a lámpa hatásfokát fejezi ki, vagyis azt mutatja meg, hogy a lámpa mekkora hatásfokkal alakítja át a felvett elektromosságot látható sugárzássá. Ez alapján össze tudjuk hasonlítani a LED a halogén és a HID fényhasznosítását. Míg a halogén esetében 12-17 lm/W addig a ma forgalomban lévõ LED-ek 50-70 lm/W hasznosítanak. A gázkisüléses lámpák ennél még jobbak hiszen 80-100 lm/W hatásfokúak. Ennek értelmében talán már mindenki számára érthetõvé válik a gyártók által nem marketingfogásból megadott LED illetve HID teljesítmények. Így lesz 4db 3W-os LED-bõl 50W-nak megfelelõ teljesítményû lámpa.
|
 |
|
|
Ahhoz, hogy az elõnyeit elemezhessük, ismerjük meg elõbb a mûködését. A lumineszcencia az a jelenség, amikor bizonyos anyagok a velük közölt energiát fényenergiává alakítják át. Fizikai besorolás szerint a LED elektrolumineszcens sugárzó, azaz olyan fényforrás, amely az elektromos energiát közvetlenül alakítja át fényenergiává. A LED egy rétegdióda, amelyben p-n átmenet található. Az n rétegbõl elektronok vándorolnak át a p rétegbe, a p szennyezésû rétegben pedig lyukak haladnak az n szennyezésû réteg felé, nyitóirányú feszültség hatására. Az egymás felé haladó töltéshordozók rekombinálódnak és ennek hatására energia szabadul fel. Ahhoz, hogy ez látható legyen a számunkra a p-n átmenetet speciálisan alakították ki. A kibocsátott fény spektruma széles határok között mozoghat, függõen a félvezetõ vegyület összetételétõl és az adalék anyagoktól. A LED-ek kialakítása korábban az 5mm-es átmérõjû hengeres mûanyag kivitelûre korlátozódott, ma azonban már egy egészen új kialakítású 20mm átmérõjû fémtokban kap helyet.
|
|
A fényforrások színe szintén jelentõs, amit színhõmérsékletnek nevezünk. A hagyományos izzólámpa színhõmérséklete kb.2800K a természetes világítást adó derült északi égbolté 6000K. Színmegjelenésük alapján a fényforrásokat 3 csoportra lehet osztani: melegfény (3300K alatt), semleges (3300-5300K között) és hidegfény (5300K felett). Ez alapján mondható, hogy a fehér LED-ek hideg fényûek, hiszen 5500K színhõmérséklettel rendelkeznek.
A gyakorlat szempontjából azonban érdemes átgondolni, hogy milyen fényforrással mûködõ lámpát válasszunk. A halogén lámpák ugyan a legrövidebb ideig világítanak, de meleg fényük van, a HID lámpáknak lehet a legjobb szúró fénye a legminimálisabb visszaverõdéssel, jóval kisebb az energia felvételük ezért sokáig világítanak de hideg fényük van és nagyon érzékenyek. Míg a LED szintén a hidegfényû, de lényegesen nagyobb az üledékes vízben a fényvisszaverõdés viszont a kis áramfelvétel miatt még tovább világítanak és a legkevésbé érzékenyek.
Környezetvédelmi szempontból nem elhanyagolható, hogy a gázkisüléses fényforrásokkal szemben a LED nem tartalmaz higanyt ezért nem jelent veszélyt a környezetünkre és újrahasznosítható. Az élettartama alapján anyag és költségtakarékos megoldás, és még koránt sem értünk el a fejlõdés határát.
Sopronyi Richárd
Submarine 2006. december
|
|
És ami az újságból kimaradt... egy összehasonlító táblázat a FA&MI gyári adatai alapján.
|
|
|
|
lámpák
|
MULTISTAR
LED - 50W
|
MULTISTAR
Halogén - 50W
|
MULTISTAR
HID - 50W
|
|
12V
4,5 Ah NiMh akkumulátorral szerelve
|
|
Élettartam
|
100 000 h
|
50-200 h
|
100-1000 h
|
|
Színhõmérséklet
|
4100-6000K
|
3200K
|
5500-6000K
|
|
Energia felvétel
|
4 x 3W
|
50W
|
12W
|
|
Eff. teljesítmény
|
50W
|
50W
|
50W
|
|
Fényhasznosítás
(lumen/watt)
|
50 - 70 lm/W
|
12 - 17 lm/W
|
80 - 100 lm/W
|
|
Fényáram (lumen)
|
600 - 850 lumen
|
600 - 850 lumen
|
960 – 1200 lumen
|
|
Világítási idõ
|
6 h
|
50 min
|
4 h
|
|
Használat közben melegedés
|
Nem igényel hûtést
|
10 perc után hûtést igényel
|
10 perc után hûtést igényel
|
|
Használat közben ki – be kapcsolás érzékenység
|
Nem érzékeny
|
Csökkenti az izzó élettartamát
|
Csökkenti az izzó élettartamát
|
|
Fényforrás ára
|
1db 3W LED: 20€
|
1db halogén izzó: 20€
|
1db 12W HID: 160€
|
|
Bemelegedési idõ
|
3-7s
|
20s
|
60s
|
|
info@divingisland.hu
Az FA&MI lámpáknak és kiegészítõknek kizárólagos Magyarországi importõre a DIVING Island Kft.
|
|
|
