Miért fontos a LED-technológia?
A technológia fejlődésével, az izzó megjelenésével mondhatjuk, hogy az ember egyre inkább „fényben járó” lett. Az XIX-XX. század a fény évszázadai lettek, egyre inkább elterjedtek és finomodtak a világítástechnikák.
Napjainkban a felhasznált villamos energia 19%-át világításra fordítja az ember. A környezetünk megóvására nagy nehezen ráeszmélő gazdasági-politikai vezetők ennek hátterét vizsgálva ráébredhettek ennek káros hatásaira. A 19%-os energiahasználat ugyanis számos veszélyes összetevőt és következményt jelent. Ennek az energiamennyiségnek az előállítása évi 1900 megatonna szén-dioxid kibocsátást jelent. Mint tudjuk, a szén-dioxid a levegőben természetes körülmények között is előfordul, ám túl nagy koncentrációban, azaz felelőtlen, átgondolatlan emberi beavatkozás következtében üvegházhatást okoz, mely a Föld éghajlatának drasztikus, szélsőséges megváltozását eredményezi. Már most is. Hagyományos izzókkal világítva a gyanútlan polgárok hozzájárulnak a jégsapkák felolvadásához, az éghajlatváltozásból következő természeti katasztrófákhoz vagy az elsivatagosodáshoz, a Föld édesvízkészletének jelentős megfogyatkozásához.
Nagyteljesítményű LED fényforrások
(High-power LEDs) értékesítése
Mi a LED?
A LED egy rövidítés, a Light-Emitting Diode (fénykibocsátó dióda) kifejezésből ered. A LED-ek félvezetők, melyek az elektromosságot fénnyé alakítják, jelentős teljesítményvesztés nélkül. Tehát e lámpák első számú előnye, hogy a fényhasznosításuk (adott Lumennyi kibocsátott fénymennyiség 1 Watt teljesítmény mellett) igen jónak mondható. (Az úgynevezett „OLED”-ek, vagyis a szerves LED-ek már egy következő fejlettségi szintet jeleznek, és még kedvezőbb hatásfokkal működnek.) A kibocsátott fény hullámhossza változhat, az infravöröstől az ultraibolyáig terjedhet. A látható fény színe így a félvezető alapanyag összetételétől függően változik.
A technológiát 1955-ben találták fel, majd 1962-ben kezdték a gyakorlatban is hasznosítani. Eleinte csak jelzőfényként funkcionált (vörös és zöld színű LED-ek), később viszont az alapanyag variálásával kifejlesztettek sárga, kék, meleg- és hideg fehér fényű LED-eket is.
Eleinte a LED-technológiát tehát jelzőfényként, illetve hétszegmenses kijelzőkhöz használták. A hatvanas években ez még inkább tudományos kísérletekben, laborokban volt elterjedt, de nyolcvanas évektől széles körben népszerű fogyasztási cikkek (tévé, rádió, telefon, számológép, órák stb.) fontos részévé vált a LED. (Elterjedtté válásához nagyban hozzájárult az eleinte borsos, 200 dolláros, azaz megközelítőleg 45 ezer forintos árának csökkenése.)
Emellett az átlagos izzók, beleértve a halogén és a kompakt verziókat is, veszélyes anyagokat tartalmazhatnak. A nemesgázok (halogén) vagy a higany (kompakt izzó) egyaránt veszélyesek mind az emberre, mind a környezetére.
Mindemellett új, divatos kifejezés, de koránt sem újkeletű jelenség az úgynevezett „fényszennyezés”. Ez a világítás, fényforrás pazarló, rosszul irányított vagy a természetes fényviszonyokat zavaró használatát jelenti. Nemcsak a nagyvárosokat, közterületeket érinti, melyek nyilvánvalóan túlvilágítottak jellegükből fakadóan (reklámhirdetések, díszvilágítás). Egy átlagos családi otthon is ki lehet téve a fényszennyezésnek. Amellett, hogy pazarló, felesleges lehet az adott fényforrás használata egy-egy helységben, mesterséges jellegéből és egyéb, láthatatlan káros hatásaiból (ultraibolya- és infrasugárzás) adódóan az egészségre is veszélyesek lehetnek. A túl sok, túl nagy fényerejű fény fárasztja a szemet és az idegrendszert. Az úgynevezett „energiatakarékos” izzók pedig pont elégtelen fényerejük miatt rongálják a szemet.
A környezet- és fényszennyezés csökkentése a XXI. századi emberiség közös érdeke, ezért alakult a nyolcvanas évek végén a Nemzetközi Sötét Égbolt Szövetség (IDA), és ezért fejlesztettek ki alternatívát a hagyományos és kompakt izzókra. Ez pedig nem más, mint a LED chip technológia.
LED világítástechnika - Nagyteljesítményű LED-lámpák (High-power LED, HPLED)
Kezdeti alkalmazásakor a LED-technológia csupán kisebb kijelzők megalkotására volt alkalmas, minthogy a diódák fényereje meglehetősen gyenge volt (épp, hogy elegendő volt egy számológéphez vagy laboratóriumi tesztgéphez). Ám a chipalapú technológiák korszerűsítésével a LED-ek ára barátságosabbá vált, és alkalmazhatóságuk is bővült.
A jó hatásfok és megbízhatóság mellett növekvő fénykibocsátás/fényhasznosítás lehetővé tette, hogy a LED-ek világítástechnikában is alkalmazhatók legyenek. Ez vezetett a nagyteljesítményű (high-power) LED lámpák kifejlesztéséhez.
A LED lámpatest több LED összeépítéséből jön létre, így koncentráltan a hagyományos izzókéval megegyező, illetve a nagyteljesítményű LED-izzók esetében már azokat többszörösen meghaladó (több ezer Lumen!) fényerőt kapunk, akár 300 W/cm2-es sűrűség is elérhető. (A Cree Inc. által 2009-ben gyártott darabok a 105 Lumen/W fényhasznosítással bírtak.)
Ezért a LED lámpák alacsony feszültségről működnek, melyhez előtét áramkör szükséges, hogy csökkenthető legyen a hálózati feszültség, és biztosítva legyen az egyenirányítás. Az előtét áramkör és a LED-ek rögzítve vannak a lámpatestben. Ennek új, fejlettebb verziója a (könnyebb) javíthatóság érdekében kifejlesztett típusok, melyeknél a hagyományos izzókhoz hasonlóan az előtét áramkör és a LED megfelelő házban lett elhelyezve, illetve szabványos foglalatokkal látták el a lámpákat (E14, E27, GU4, GU5.3, GU10). Ezért manapság már könnyedén lecserélhetők a hagyományos vagy halogén izzók LED lámpákra.
A hagyományos LED lámpák hátránya, hogy sok apró, kis teljesítményű LED-ből tevődnek össze, így a nagyobb teljesítmény eléréséhez igen sok, kis izzóra van szükség, melynek következtében esztétikailag sem túl szép „kukoricacső”-nek csúfolt lámpát kapunk. Ezért ennek alternatívájaként fejlesztették ki a nagyteljesítményű LED lámpákat (High-power vagy egyszerűen csak Power LED), amelyeket cégünk is árusít. Ezek nagyobb méretű, nagyobb teljesítményű LED-eket tartalmaznak. Persze itt is a LED-ek összeépítéséből alakul ki az izzó, ám míg a hagyományos technológia esetében elképesztő mennyiségű (akár 200) LED-et kell egybeépíteni, addig a High-power változatnál ugyanazon fényerő/fénykibocsátás eléréséhez elég csupán néhány (1-5) nagyteljesítményű LED egybeépítése. Így nemcsak a hatásfok, a fényminőség, a javíthatóság vagy a megbízhatóság javul, de esztétikailag is sokkal kívánatosabb a végeredmény.
A Power LED-ek hátrányára válik a nagyobb teljesítményből adódó nagyobb hőkibocsátás. Éppen ezért szükségesek a lámpatesteket körülölelő hővezető hűtőbordák. Ám fontos hozzátenni azt is, hogy a nagyteljesítményi ledlámpák hőtermelése még így is nagyságrendekkel kisebb, mint.
További előnye, hogy lencséken keresztül vezetik el a LED által kibocsátott fényt, így a megvilágított terület kontrasztot kap, illetve jól skálázható a fénysugárzás szöge. Egy hagyományos izzó a teljes felületet bevilágítja 360 fokban. A LED-ek viszont irányított, 60-120 fokos sugárzási szögű fénnyel (pontfény/spotlight) bírnak. Azaz nem szórt fényt, hanem egy adott területet erősebben, a rajta kívül esőket gyengébben megvilágító lámpáról beszélünk. A sugárzási szög mérettől, típustól függően változik (például a 8 mm-es LED-ekből épített lámpán 90-100 fokban képesek bevilágítani az adott felületet). Elsőre ez hátránynak tűnhet, de mivel a LED lámpák fényereje hatványozottan nagyobb, mint a hagyományos izzóké, így célszerű például lámpabúra segítségével szétszórni a fényt. Ilyen módon egy szobában könnyű szerrel elérhetünk nappali fényviszonyokat, és a helyiség bármely sarkában könnyedén olvashatunk. Illetve fontos megjegyezni, hogy a Power LED-ek esetében már lehetőség van egy előtét lencse beépítésére, melynek segítségével a sugárzási szög növelhető. (A LED-eket nem sík felületre, hanem egy domború hengerre ültetik be, ezért a sugárzási szög 180 fok fölé vihető.)
Emellett a spotlámpák előnye, hogy csak az adott felületet világítják meg, míg a hagyományos izzóknál a tér más pontján is számottevő fényesség marad. Ez például moziban vagy színházakban lehet zavaró tényező. Így lehetséges, hogy egy nagyobb fényerejű halogént egy kisebb lumenű LED ki tud váltani: a fényveszteség elhanyagolható és nagyságrendekkel kisebb, mint a hagyományos/halogén izzók esetében.
A HPLED-ek fényhatékonysága pedig egyre csak fejlődik. 2010-ben a Nichia 19 sorozatot gyártott, melyek már átlag 140 Lumen/W-os fényhatékonysággal bírtak. 2012-ben már elérhetők voltak 10000 Lumen/W-os fehér LED lámpák. A Seoul Semiconductornak köszönhetően pedig váltóáramról működtethető változatok is léteznek, melyekhez többé nem szükséges egyenáram átalakító (átlagos fényhatékonysága ezeknek 40 Lumen/W).
A hagyományos, "kukoricás"-nak csúfolt LED izzó, mely több, kisteljesítményű LED-ből építkezik. Cégünk ilyet NEM árusít, mivel a korszerű, nagyteljesítményű (High-power) technológia hívei vagyunk.