Postoji li šteta od LED lampi za zdravlje. Pogled iznutra: LED sijalice

Naučeni smo da štedimo energiju. Žarulje sa žarnom niti se povlače iz cirkulacije, njihovo mjesto postepeno zauzimaju izvori svjetlosti koji troše manje energije dok emituju isti svjetlosni tok. Čini se da upotreba kompaktnih fluorescentnih (CFL) i LED sijalica ima očigledne prednosti, jer se njihova promocija na tržištu formira na državnom nivou. Pitanje preporučljivosti upotrebe CFL-a izaziva razumne kontroverze, ali postoji li šteta od LED lampi?

Do danas je LED žarulja najekonomičniji izvor svjetlosti, koji ima niz neospornih prednosti u odnosu na CFL:

• odsutnost krhkih dijelova u dizajnu (staklena sijalica);
• trenutno paljenje;
• nema filamenata, koji su slab CFL čvor, koji najčešće otkaže;
• perspektive razvoja, mogućnost ugradnje LED dioda u bilo koji uređaj zbog njihove male veličine;
• niska potrošnja struje čini ekonomski izvodljivim rad LED izvora svjetlosti iz baterija.

I što je najvažnije, za razliku od CFL-a, LED lampe ne sadrže štetne tvari. Stoga ne zahtijevaju odlaganje, jer ne zagađuju okoliš. CFL sijalica sadrži malu količinu žive unutra. Da li su LED sijalice štetne po zdravlje?

Istorija LED dioda

Fenomen emisije svjetlosti diode u čvrstom stanju prvi je otkrio Henry Round, britanski eksperimentator. Bez obzira na njega, prototip LED diode dobio je 1927. sovjetski naučnik Oleg Vladimirovič Losev. Rad prve crvene LED diode pogodne za industrijsku proizvodnju pokazao je američki izumitelj Nick Holonyak 1962. godine.

Ali LED diode nisu odmah korištene za osvjetljenje. To je spriječeno njihovim monohromatskim spektrom emisije.

U osnovi, dizajn LED diode se malo razlikuje od konvencionalne diode. Također koristi svojstva p-n spoja koji se javlja na međusklopu između poluvodičkih kristala različite provodljivosti. Ali, kada se određeni aditivi dodaju ovim kristalima, emituje se kvant svetlosti tokom rekombinacije elektrona i rupa. Talasna dužina zračenja (odnosno, njegova boja) zavisi od materijala ovih aditiva. Odabrani su eksperimentalno, pa se evolucija boje zračenja ovih uređaja otegla godinama.

Nakon pronalaska crvene LED diode, uređaji sa žutim, zelenim, narandžastim i infracrvenim zračenjem su izumljeni u različito vrijeme. Ali do sada je njihova cijena bila relativno visoka, a intenzitet zračenja im je omogućavao da se koriste samo za indikatorske uređaje ili u IC kontrolnim uređajima.

Veliki korak ka LED lampama bio je pronalazak plave LED lampe od strane japanskih naučnika 1990. godine, koji su za to dobili Nobelovu nagradu. Uređaj je imao nesumnjivu prednost - bio je jeftin. Preostalo je vrlo malo LED izvora svjetlosti.

Principi sjaja LED lampi

Od čega je napravljena sunčeva svjetlost? To se može vidjeti na primjeru duge. U njemu su vidljive komponente boje zračenja naše zvijezde vidljive golim okom.

LED ne može zamijeniti sunčevu svjetlost, jer je njen sjaj jednak samo malom dijelu spektra sunčevog zračenja. Ali s izumom plave LED diode, to je postalo moguće. Postoje dva načina za rješavanje ovog problema.

Prisjetite se principa rada fluorescentne lampe ili CFL-a. U njemu se ultraljubičasto zračenje pretvara u vidljivu svjetlost uz pomoć fosfora koji prekriva unutrašnji zid sijalice. Izumljeni su fosfori koji reaguju ne samo na ultraljubičasto, već i na plavo. Ostaje pokriti površinu LED diode s njima - i lampa je gotovo spremna.

Druga metoda temelji se na miješanju boja, kada se dvije svjetleće točke različitih boja oko percipiraju kao zračenje potpuno različite nijanse. Sve televizijske cijevi i monitori rade na ovom principu. To je također bilo moguće uz korištenje LED dioda. Poluprovodnički kristali koji emituju crvenu, zelenu i plavu boju istog intenziteta i postavljeni blizu jedan drugom, oko percipira kao izvor bijele svjetlosti.

Ali ovaj način nije tako jednostavan. Precizno dobivanje prave nijanse u industrijskim razmjerima težak je zadatak. Stoga se metoda miješanja uglavnom koristi u uređajima s bojom sjaja koju može promijeniti korisnik. Uz pomoć crvenog, zelenog i plavog zračenja možete dobiti bilo koju boju sjaja koja postoji u prirodi.

Napajanje LED lampi

Ali LED nije lampa. Napon mreže za napajanje je 220 V. A napon potreban za rad LED diode je nekoliko volti. Štoviše, s blagim povećanjem u odnosu na nominalnu vrijednost, struja kroz uređaj se višestruko povećava. Stoga je za uključivanje LED lampe u mrežu bilo potrebno koristiti poseban uređaj - upravljački program.

Lampa se sastoji od nekoliko LED dioda povezanih u seriju. Pokretač osigurava takav napon napajanja ovom kolu tako da struja kroz njega bude nominalna. Ali u isto vrijeme, naizmjenični napon mreže se ispravlja, postaje konstantan.

Čini se, zašto, jer LED, poput konvencionalne diode, već propušta struju samo u jednom smjeru? Ali ako ga natjerate da radi od naizmjeničnog napona, svjetlo iz lampe će pulsirati u vremenu s naponom mreže - na frekvenciji od 50 Hz. A sada smo sve bliže i bliže uticaju LED lampi na vid.

Odakle dolaze svjetlosni impulsi?

Izvori svjetlosti koji rade iz mreže od 50 Hz pulsiraju sve, ali svaki na svoj način.

Pulsacije žarulje sa žarnom niti su izglađene zbog činjenice da njena nit ima termičku inerciju. Nema vremena da se ohladi između poluperioda napona napajanja.

Fluorescentne sijalice sa konvencionalnim prigušivačem i DRL lampe jasno pulsiraju frekvencijom mreže. Toga se možete riješiti napajanjem susjednih svjetiljki iz različitih faza mreže ili pomicanjem faze napona između njih pomoću kondenzatora.

Mreškanje iz izvora svjetlosti koji imaju AC-to-DC napajanje teoretski ima minimum talasa. Ovo:

• fluorescentne svjetiljke s poluvodičkim prigušnicama (elektronske prigušnice);
• kompaktne fluorescentne svjetiljke;
• LED lampa.

Ali prerano je za radovanje: vlasnik ekonomičnog izvora svjetlosti uopće nije siguran od njihovih pulsiranja. LED lampe su najskuplji proizvod. I tu stupaju na snagu zakoni tržišta: kupuju više robe čija je cijena niža. A proizvođači neće raditi s gubitkom.

Smanjenje troškova LED lampi moguće je samo smanjenjem broja elektronskih komponenti u upravljačkom kolu. Elektrolitički kondenzator, koji filtrira ispravljeni napon, odgovoran je za izglađivanje talasa. Kako vozač postaje jeftiniji, njegov kapacitet se smanjuje. Može se ugraditi kondenzator lošijeg kvaliteta koji tokom rada vrlo brzo gubi svojstva. A može čak i biti odsutan.

Nemoguće je shvatiti da lampa emituje pulsirajuće svjetlo prilikom kupovine i korištenja. Za to su potrebni posebni uređaji, koji čak nisu dostupni u svim SES-ovima.

Utjecaj pulsiranja na zdravlje

Da li su pulsirajuće LED lampe štetne po zdravlje? Da, pulsiranje svjetlosti ima negativan utjecaj na dobrobit ljudi. Oni dovode do povećanog umora utičući na fotoreceptorske elemente mrežnjače. Mi to ne osjećamo, ali naši organi vida pokušavaju ispraviti nastalu sliku tako da se percipira ravnomjerno osvijetljena, bez pulsiranja. Naravno, nije im lako riješiti ovaj problem dugo vremena, kao rezultat toga, uz stalnu izloženost takvoj rasvjeti, vid će se neizbježno početi pogoršavati.

Ovu činjenicu su dokazali i domaći i strani istraživači. Posebno je opasan uticaj pulsiranja na djetetov organizam, u kojem se organi vida još razvijaju i formiraju. Uticaju ovog štetnog faktora najviše su podložni adolescenti od 13-14 godina.

Šarena temperatura

Boja sjaja izvora svjetlosti koju opaža oko karakterizira parametar koji se naziva temperatura boje. Vrijednosti ​​ovog parametra i oznake prešle su na LED sijalice od fluorescentnih i CFL, u čijoj konstrukciji se nalazi i fosfor. Nijansa boje izvora svjetlosti također utiče na zdravlje ljudi.

Toplo svjetlo je gotovo ekvivalentno svjetlu iz žarulje sa žarnom niti. Ljudsko tijelo ga instinktivno smatra sličnim sunčevoj svjetlosti tokom izlaska sunca i prilagođava se snažnoj aktivnosti. Za stambene prostore preporučuju se sijalice upravo takve žućkaste boje sjaja, stvaraju osjećaj udobnosti.

Ali mnogi ljudi i dalje radije koriste bijele lampe. Toplo svjetlo je sumorno i stvara osjećaj nedostatka svjetla.

U spektru hladnoće i dnevne svjetlosti počinje prevlast plavih nijansi. Vizualno se čini da rasvjetna tijela opremljena takvim sijalicama sijaju jače.

Ali u svakodnevnom životu se ne preporučuje upotreba hladnih i bijelih sijalica. Plava boja je karakteristična za sumrak, koji dolazi nakon zalaska sunca. Stoga, prilagođava ljudsko tijelo u skladu s tim, pripremajući se za spavanje. Dugotrajan rad pod osvetljenjem sa odgovarajućom temperaturom boje dovodi do povećanog umora, gubitka koncentracije. Stoga se savjetuje da se ove lampe koriste samo za vanjsku i dekorativnu rasvjetu.

Šta će nam medicina reći?

Šteta LED lampi plavog spektra zračenja je proučavana i naučnici nastavljaju da je istražuju. Njegov negativan uticaj na retinu je već dokazan.

Na primjer, španski naučnici su izveli eksperimente s dvije grupe identičnih stanica mrežnice uzgojenih u laboratoriji u hranljivom mediju. Jedna grupa, kontrolna grupa, nije bila izložena zračenju i bila je u ugodnim uslovima za razvoj. Drugi je bio ozračen LED diodama različitih emisionih spektra. Zatim je određen i upoređen broj mrtvih ćelija u ispitivanim grupama.

Najveći postotak ćelijske smrti uočen je kada su ozračene plavim LED diodama. Iako su izvori svjetlosti s različitim temperaturama boje izazvali isti efekat, ali u manjoj mjeri.

Međutim, sami naučnici su zaključili da eksperimente treba nastaviti kako bi se dobili konkretniji podaci. Iz čega treba zaključiti da nema konačnog zaključka da li su LED lampe štetne. Uostalom, laboratorijske studije ne uzimaju u obzir činjenicu da su stanice retine sposobne za regeneraciju. Potrebne su jasne preporuke: koliko dugo tokom dana osoba može biti i raditi pod uticajem LED tretmana, a koliko – biti napolju na prirodnom svetlu ili spavanju.

Ljekari koji prate učenike u školskim ustanovama primjećuju smanjenje vida kod adolescenata. Ali ovi podaci se takođe ne mogu jasno povezati sa izlaganjem osvetljenju, posebno LED. Ne zaboravite da velika većina učenika svo svoje slobodno vrijeme provodi za računarom. A izloženost svjetlu sa njihovih monitora može biti štetnija za vid od rasvjete u učionici.

LED sijalice su relativno mlada vrsta rasvjetnih tijela. Nema dovoljno statističkih podataka o utjecaju svjetlosti iz njih na zdravlje očiju, a još uvijek ima malo rezultata istraživanja. A kvalitet sijalica, kao što je već navedeno, nije uvijek visok.

Stoga su 2010. godine objavljeni dopuni sanitarnih pravila i normi u vezi s umjetnom i kombiniranom rasvjetom. Evo dodataka za LED rasvjetu:

• temperatura boje koja se koristi za rasvjetu sijalica 2400˚K - 6800˚K;
• ultraljubičasto zračenje u spektru talasnih dužina od 320-400 nm ne bi trebalo da prelazi 0,03 W / m 2;
• lampe u kojima se koriste LED žarulje moraju isključiti direktnu svjetlost od ulaska u mrežnicu oka (kako bi se eliminirao takav fenomen kao što je odsjaj);
• u dječjim i obrazovnim ustanovama preporučuje se korištenje žarulja sa žarnom niti i fluorescentnih izvora svjetlosti.

Ni riječi o LED lampama u školama. A činjenica da fluorescentne lampe stvaraju pulsacije svjetlosnog toka, što zahtijeva ozbiljnu borbu, nije ni na koji način predviđeno. Samo lampe sa poluprovodničkom upravljačkom opremom koje proizvode ozbiljne kompanije potpuno su lišene ovog nedostatka. Ali ko će kupiti skupu električnu opremu za školu?

LED diode su postale veoma popularan izvor svetlosti u poslednjoj deceniji. Došle su da zamijene kompaktne fluorescentne lampe (CFL) ili, kako ih popularno zovu, štedljive sijalice. Tada je počela era LED rasvjete za ljude.

Lampe koje štede energiju bile su relativna opasnost zbog živine pare sadržane u njihovoj boci. Ako se uništi, postoji opasnost od ozbiljne štete po zdravlje, čak i smrti. Analiziraćemo - da li su LED lampe štetne za ljude?

Izvori štete po zdravlje

Da bismo dokazali ili opovrgli štetu LED lampi za zdravlje, utvrdit ćemo izvore oštećenja tijela. Uvjetno ih dijelimo u 2 grupe: karakteristike uređaja i nepravilan rad.

Karakteristike rasvjetnog uređaja koje štete tijelu:

• Spektralne karakteristike izvora svjetlosti;
• zračenje u infracrvenom spektru;
• pulsiranje svetlosnog toka.

Druga grupa je šteta po zdravlje ne od samog izvora svjetlosti, već od njegove nepravilne upotrebe. Pogledajmo svaki faktor osvjetljenja koji utječe na vaše zdravlje i odlučimo je li LED svjetlo loše za vaše oči.

Po čemu se razlikuju izvori svjetlosti?

Sunčevu svjetlost treba uzeti kao standard, jer sadrži najpotpuniji spektar svjetlosnog zračenja. Od svih uređaja za umjetnu rasvjetu, sijalica sa žarnom niti je najbliža suncu. Uporedite spektralne karakteristike različitih izvora.

Grafikoni pokazuju različite spektre rasvjetnih tijela. Lampa sa žarnom niti ima glatki spektar koji se povećava prema crvenom području. Spektar fluorescentnih izvora svjetlosti je prilično neravan, plus nizak indeks prikaza boja (oko 70).

Rad u prostorijama s takvim osvjetljenjem uzrokuje povećan umor i glavobolju, kao i iskrivljenu percepciju boja.

Spektar LED lampi je potpuniji i ravnomjerniji. Ima povećan intenzitet u području talasne dužine od 450 nm, za hladni sjaj, odnosno u području od 600 nm, za "tople" lampe. LED izvori pružaju normalnu reprodukciju boja sa CRI indeksom većim od 80. LED lampe imaju izuzetno nizak intenzitet UV zračenja.

Ako uporedimo asortiman diodnih i popularnih fluorescentnih lampi, postaje jasno zašto se potonje sve manje koriste. Spektar CFL-a potpuno je daleko od standarda, a njihov indeks prikazivanja boja ostavlja mnogo da se poželi.

Na osnovu ovoga možemo zaključiti da su, prema karakteristikama spektra, LED lampe bezopasne po zdravlje.

Zašto svjetla trepere?

Sljedeći faktor koji utiče na dobrobit je koeficijent pulsiranja svjetlosnog toka. Da biste razumjeli šta je to i o čemu ovisi, morate razmotriti oblik napona u mreži.

Kvaliteta svjetlosti i njeno pulsiranje zavise od izvora napajanja iz kojeg rade. Izvori svjetlosti koji rade na jednosmjernom naponu, kao što su LED lampe od 12 volti, ne trepere. Pogledajmo treperenje i štetu LED lampi za oči, uzroke njihove pojave i kako ih ukloniti.

Iz utičnice dobijamo naizmjenični napon efektivne vrijednosti amplitude 220V i 310V, što možete vidjeti na gornjem grafikonu (a).

Budući da se LED diode napajaju jednosmjernom strujom, a ne naizmjeničnom strujom, morate je ispraviti. U kućište LED lampe postavlja se elektroničko kolo s jedno- ili dvo-poluvalnim ispravljačem, nakon čega napon postaje unipolaran. Po predznaku je konstantan, ali ne i po veličini, tj. pulsirajući od 0 do 310 volti, grafik je u sredini (b).

Takve lampe pulsiraju na frekvenciji od 100 herca ili 100 puta u sekundi, u vremenu sa pulsiranjem napona. Šteta za oči LED lampi zavisi od njihovog kvaliteta, o tome kasnije.

Pulsiraju li LED diode?

LED lampe koriste drajvere sa stabilizacijom struje u veličini (skupo) ili filtere za izravnavanje (jeftino). Napon postaje konstantan i stabiliziran ako se koriste kapacitivni filteri.

Ako proizvođač nije sačuvao na drajveru, trenutna vrijednost postaje stabilna. Ovo je najbolja opcija kako za smanjenje mreškanja tako i za život LED dioda.

Fotografija ispod pokazuje kako pulsacije izgledaju okom kamere. Možda nećete primijetiti pulsacije jer organi vida teže prilagođavanju slike percepciji. Mozak savršeno apsorbira ove pulsacije, što uzrokuje umor i druge nuspojave.

Učinak LED lampi na ljudski vid može biti negativan ako proizvode pulsirajući svjetlosni tok. Sanitarni standardi ograničavaju dubinu talasanja za kancelarijske prostore u vrednosti od 20%, a za mesta na kojima se obavljaju radovi koji izazivaju naprezanje očiju, čak 15%.

Svjetiljke s velikim pulsiranjem ne bi trebale biti instalirane kod kuće, one su prikladne samo za osvjetljavanje hodnika, ostave, trijemova i pomoćnih prostorija. Svaka prostorija u kojoj se ne radi nikakav vizuelni rad i ne zadržava se duže vreme.

Šteta od LED lampi niskog cjenovnog segmenta uzrokovana je prvenstveno pulsiranjem. Nemojte štedjeti na rasvjeti, LED sa normalnim drajverom košta samo 50-100 rubalja više od najjeftinijih kineskih kolega.

Drugi izvori svjetlosti i njihove pulsacije

Žarulje sa žarnom niti ne trepere jer se napajaju naizmjeničnom strujom i niti nema vremena da se ohladi kada napon prijeđe nulu. Fluorescentne cevaste lampe trepere ako su spojene u starim krugovima "prigušivača". Možete ga razlikovati po karakterističnom zujanju leptira za gas tokom rada. Fotografija ispod prikazuje pulsiranje rasterske lampe, onako kako ih vidi kamera telefona.

Moderniji CFL i LL-ovi ne bruje ili trepere samo zato što njihov krug koristi visokofrekventno prekidačko napajanje. Takav izvor napajanja naziva se elektronski balast (elektronski balast ili uređaj) .

Šteta infracrvenog spektra

Da biste utvrdili da li su LED lampe štetne za vid, razmotrite treći faktor štete - infracrveno zračenje. Vrijedi napomenuti da:

• Prvo, štetnost IC spektra je upitna i nema čvrste argumente;
• drugo, u spektru LED dioda, infracrveno zračenje je ili odsutno ili je izuzetno malo. Možete se uvjeriti na grafikonima datim na početku članka.

Da li su halogene sijalice štetne po zdravlje? U izvorima svjetlosti bogatim infracrvenim spektrom (halogeni), odgovorni proizvođači (Philips, Osram itd.) koriste IR filtere, tako da je njihova šteta po zdravlje svedena na minimum.

Šteta plavog spektra

Naučno je dokazano da zračenje u plavom spektru smanjuje proizvodnju hormona spavanja melatonina i šteti mrežnjači, izazivajući nepovratne promjene na njoj.

Osim pada nivoa melatonina, plava svjetlost uzrokuje niz nuspojava: umor, povećano naprezanje očiju i očne bolesti. Ova boja se doživljava kao svjetlija, što se često koristi u marketingu kako bi privukli našu pažnju. Većina indikatora na zvučnicima, televizorima, monitorima itd. je plava.

Pročitajte više o tome i koliko su LED lampe sigurne za oči, pišu u zajednici.

Bijele LED diode su plave LED diode presvučene posebnim fosforom koji pretvara zračenje u bijelo.

Plava boja je najnegativniji faktor u učinku LED lampi na vid. Pogledajte grafikone, odnosno emisioni spektar LED dioda prikazanih iznad. Čak i na Led lampi toplog svetla, postoji vrhunac svetline u plavom spektru, dok je kod hladnog veoma visok.

Praktična strana problema

Dakle, šteta LED lampi za ljude nije mit? Ne sigurno na taj način. Činjenica je da su istraživanja rađena u uslovima kada su ispitivani uzorci bili osvijetljeni snažnim plavim LED diodama i cijeli njihov spektar je bio u “štetnom” opsegu.

Iako je udio plave svjetlosti prisutan u hladnim LED diodama, nije ništa manji u sunčevoj svjetlosti.

Moderni ljudi bilo koje dobi provode mnogo vremena ispred ekrana računara, pametnih telefona i tableta. Kontinuirano fokusiranje na udaljenosti od 0,3-1 metar od ekrana uzrokuje neuporedivo veće oštećenje vida.

Štetnost plavog spektra LED lampi, u poređenju sa štetnošću ekrana uređaja, je zanemarljiva. Za osvjetljavanje prostorija, ureda i drugih prostorija strujom jakog svjetla, uz nisku potrošnju energije, LED je idealna.

Ako ste zabrinuti, razvijena su različita sočiva i naočale za smanjenje oštećenja plavog svjetla. Njihovi svjetlosni filteri reflektiraju svjetlost u plavom rasponu i čine boje toplijim.

Treba zapamtiti: nisu LED diode štetne za ljudsko zdravlje, već pogrešan način rada sa gadžetima i loša rasvjeta.

LED diode - dobre ili loše?

Da biste razumjeli da li su LED lampe štetne ili ne, možete organizirati pravo osvjetljenje prema tome. Reguliše količinu svetlosti za obavljanje posla različite preciznosti i veličinu delova sa kojima radite tokom rada.

LED izvori svjetlosti omogućavaju postizanje željene svjetline na radnom mjestu, uz minimalne račune za struju. Sačuvaćete vid, lakše ćete raditi kada je prostorija svetla i ne morate da gledate male detalje pri slabom svetlu. U ovom slučaju, štetnost LED lampi za oči je minimalna.

Visoka potrošnja energije starih žarulja sa žarnom niti nije isplativa kako u nacionalnom obimu (veliko opterećenje na dalekovodima), tako i na individualnom (velika potrošnja i visoka cijena električne energije).

Danas je debata o tome da li su LED lampe štetne za vid i dalje otvorena i nemoguće je dati definitivan odgovor. Relativno su novi, stari manje od 10 godina, napunili su tržište rasvjete i mnogi su skeptični prema njima.

Uticaj LED lampi na zdravlje ljudi uz pravilno poštivanje režima dana, spavanja i rada bit će nula. Ako je osoba podložna stresu, pretjeranom stresu i nije ozbiljna po pitanju kvaliteta sna, nikakav izvor svjetlosti neće spasiti njegovo zdravlje.

Upotreba LED-a u svakodnevnom životu

Pored kućnih aplikacija, možete uštedjeti i na umjetnoj rasvjeti staklenika. Spectrum omogućava da vaš usjev raste brže i bolje. Za to se često koriste HPS lampe, čija svjetlost sadrži različite valne dužine.

Snaga ovakvih izvora svjetlosti broji se stotinama vati, dok LED fitolampe imaju deset puta manju snagu i sadrže samo potrebne valne dužine za bolji rast biljaka.

Iako su cijene od 2011. do 2017. godine pale za oko 10 puta, cijena jedne LED sijalice sa ekvivalentom sijalica sa žarnom niti od 100 W ostaje na nivou od 10 sijalica sa žarnom niti, što mnoge potrošače zaustavlja u kupovini.

Za okoliš, odbacivanje svjetiljki s plinskim pražnjenjem je apsolutni plus, o tome smo pisali u članku o. Ali kakvu opasnost nose LED lampe po zdravlje još nije u potpunosti poznato. Jasno je samo da se živine pare više ne mogu bojati.

Upotreba novih izvora svjetlosti od strane širokog spektra ljudi omogućava programerima da dobiju finansijska sredstva za nove, naprednije projekte. A tehnološki napredak uvijek ide naprijed. Stoga trebamo pričekati statistiku, tada će se saznati kolika je šteta od LED lampi za zdravlje, a za to je potrebno vrijeme.

Još prije 5 godina samo su stručnjaci čuli za LED rasvjetu. Ali u posljednjih nekoliko godina, LED (light emitted diode) tehnologija masovne proizvodnje učinila je ove uređaje pristupačnima za sve, jer se prosječna cijena jedne takve lampe za kućnu upotrebu kreće od 150-200 rubalja.

Većina ljudi rado doživljava razvoj napretka, dok je mali dio skeptičan prema svemu novom, vjerujući da čovječanstvo sve više pokušava sebi naštetiti. Zapravo, istina je, kao i uvijek, negdje na sredini. Ovaj članak će pažljivo analizirati prednosti i štete LED lampi kako bi svaki krajnji korisnik mogao napraviti informirani izbor za ili protiv LED rasvjete.

Uticaj LED dioda na zdravlje ljudi u odnosu na druge vrste umjetne rasvjete

Govoreći o uticaju ove vrste rasvjete na tijelo, potrebno je razmotriti ga u kontekstu sa drugim metodama generiranja umjetnog svjetla. Kao što znate, još uvijek je prilično teško potpuno zamijeniti prirodno osvjetljenje, pa su svi mogući pristupi samo surogati. I u tom smislu, LED ima niz prednosti u odnosu na druge vrste lampi.

treperenje

Dizajn većine lampi za umjetnu rasvjetu dovodi do jednog neugodnog efekta - treperenja. To je zbog upotrebe naizmjenične struje, što dovodi do ritmičke promjene svjetline lampe s frekvencijom od 60 do 120 Hz. Manifestacija ovog efekta je uočljiva ako posmatrate izvor svjetlosti kroz objektiv video ili foto kamere. Ova pojava prolazi pored naše svijesti, međutim može biti štetna u vidu preopterećenja vidnog i nervnog sistema, uzrokujući glavobolje, kao i umor i nelagodu u očima. Studije sprovedene davne 1989. godine pokazale su da treperenje svetlosti smanjuje performanse prosečne osobe za 50%.

Zauzvrat, dizajn većine LED svjetiljki uključuje poseban element - pokretač koji pretvara izmjeničnu struju u jednosmjernu, što lišava rasvjetne uređaje ove vrste neugodne "nuspojave". Međutim, nekvalitetni LED uređaji trepere na isti način kao fluorescentne ili žarulje sa žarnom niti, pa su u ovom slučaju njihove koristi i štete iste.

buka vibracija

Fotograf John Ott je u svom djelu Zdravlje i svjetlost: Utjecaj prirodnog i umjetnog svjetla na čovjeka i druga živa bića opisao negativne efekte na tijelo karakterističnog dosadnog zvuka koji emituju fluorescentne lampe. Napomenuo je da jednotonska zvučna vibracija dovodi do takvih posljedica kao što su razdražljivost, nervoza, umor i smanjena pažnja. LED rasvjetni uređaji (poput žarulja sa žarnom niti) nemaju takav nedostatak.

Temperatura

Posebnost LED lampi je da se ne zagrijavaju tokom rada. To znači da je ova vrsta rasvjete manje traumatična.

Tradicionalne fluorescentne sijalice, kao i kompaktne fluorescentne sijalice (CFL), sadrže pare žive, izuzetno toksičan metal koji je opasan za ljude čak i u malim dozama. Naravno, nekoliko pokvarenih sijalica neće uzrokovati nikakvu štetu ljudskom zdravlju, ali je proizvodnja i/ili odlaganje ovih uređaja povezana s velikim rizicima. Osim toga, sama kultura recikliranja ovakvih proizvoda na nivou domaćinstva u praksi je potpuno odsutna, već postoji samo u teoriji.

Nasuprot tome, LED rasvjetni proizvodi ne zahtijevaju živu za njihovu proizvodnju. Istina, oni uključuju i druge opasne tvari, o kojima će biti riječi u nastavku.

Iz svega navedenog možemo zaključiti da je LED rasvjeta na više načina zapravo sigurnija za ljudsko zdravlje od svojih istorijskih prethodnika. Međutim, u nekim slučajevima LED svjetiljke su štetne kada su napravljene korištenjem "jeftine" tehnologije koju koriste beskrupulozni proizvođači.

Istraživanje negativnih efekata LED rasvjete

Svojstva svakog novog proizvoda mogu imati kompleksan negativan utjecaj, stoga se prilikom analize njegove sigurnosti proučavaju svi mogući aspekti. Uglavnom, najopasniji po zdravlje i životnu sredinu su procesi proizvodnje i/ili odlaganja. Ali u nekim slučajevima, posebno za najnovije malo proučene proizvode, negativan utjecaj se može manifestirati tijekom rada. U ovom slučaju, odgovor na pitanje da li su LED lampe štetne za naše zdravlje ostat će otvoren najmanje 5-10 godina.

"Classic" bijele LED lampe

U slobodnoj prodaji LED diode pojavile su se tek 1962. godine. Ali masovna proizvodnja kućnih rasvjetnih uređaja pomoću ove tehnologije počela je tek 1993. godine, kada je otkrivena metoda za stvaranje bijele LED diode. Sastojao se od propuštanja svjetlosti plavog LED elementa (koji je bio baziran na spojevima indija i galija) kroz sloj fosfora.

Upravo je potencijalna šteta od LED izvora svjetla ove vrste izazvala najveću zabrinutost stručnjaka. Činjenica je da plava LED generira elektromagnetne valove dužine 460-500 nm, što je kritično blizu parametara opasnog ultraljubičastog zračenja. Najveći odjek izazvali su eksperimenti španskog Univerziteta Complutense. Za svoje eksperimente, univerzitetski stručnjaci uzimali su uzorke mrežnice očiju zdravih ljudi i iz njih uzgajali umjetna tkiva. Tada su "umjetne oči" bile izložene zračenju svjetlosti različitih svojstava, zbog čega je utvrđeno da su bijele LED lampe najštetnije po zdravlje: direktno kratkotrajno (do 100 sekundi) zračenje uništava veliki broj retinalnih ćelije i ozbiljno inhibira njihovu regeneraciju.

Grupa naučnika je 2014. godine pokušala da odgovori i na pitanje "da li su bele LED lampe štetne po zdravlje ljudi" i sprovela slična istraživanja, koja su, međutim, bila bliža stvarnim uslovima. Eksperiment je uključivao grupu laboratorijskih pacova koji su neko vrijeme živjeli u kavezu sa lampom okačenom na takvu visinu da simulira nadzemno vještačko osvjetljenje u običnom stanu. Nakon 9 dana ovakvog ozračivanja kod štakora, utvrđene su patološke promjene na mrežnici oka uzrokovane odumiranjem nervnih ćelija i usporavanjem procesa njihove regeneracije. U ovom eksperimentu korišteni su i različiti izvori svjetlosti, što je rezultat potvrde prethodne teorije: povećanje valne duljine svjetlosnog zračenja direktno je proporcionalno brzini degenerativnih procesa u tkivima mrežnice.

Nova "sigurna" LED tehnologija

No, iste godine, Nobelova nagrada za fiziku dodijeljena je grupi japanskih naučnika koji su otkrili novu tehnologiju koja omogućava proizvodnju bijelih LED lampi, a šteta od koje je minimalna. Kao izvor svjetlosti koristi se kombinacija više raznobojnih dioda, čija se zračenja miješaju pod utjecajem posebnog sočiva, što rezultira bijelom svjetlošću koja je slična prirodnom procesu formiranja "bezbojnog" prirodnog svjetla.

Sada postoje tri tehnologije za stvaranje bijelih LED lampi:

• Fosforne LED diode (plavo ili ultraljubičasto zračenje se propušta kroz sloj fosfora, koji je najčešće fosfor) - "najstariji", najjeftiniji i najopasniji tip.
• RGB LED (višekanalne) osmišljene 2014. Za proizvodnju svjetla može se koristiti različit broj osnovnih boja.
• Hibridne LED diode - kombinuju obe tehnologije.

Dakle, možemo zaključiti da što manje "hladnog" i dugovalnog zračenja proizvodi LED lampa, to je sigurnija za vid.

Međutim, svjetlosno zračenje koje direktno uništava mrežnicu nije jedina opasnost po ljudsko zdravlje koju ova vrsta rasvjetnog uređaja može predstavljati.

Poremećaji hormona spavanja

U posljednje vrijeme veliku pažnju istraživača zaokuplja problem kršenja normalnog dnevnog ciklusa osobe. Ovaj fenomen je povezan sa mnogim faktorima koje je stvorio čovjek, od kojih je jedan učinak dugotalasnog zračenja na naš hormonalni sistem. Utvrđeno je da dugovalno zračenje (najviše se takva šteta ne manifestira od LED lampi, već od raznih LED monitora) inhibira proizvodnju hormona spavanja melatonina, što dovodi do nesanice i/ili ozbiljnih kršenja dnevne rutine. Posljedica ovog efekta, koji se naziva "digitalni vizualni sindrom", je kronični umor, teško oštećenje vida, razdražljivost, glavobolje, gubitak apetita i niz drugih simptoma.

Ako se pronađu takvi znakovi, liječnici preporučuju ograničavanje vremena provedenog u radu s raznim napravama koje stvaraju "nezdravo" svjetlo, kao i odbijanje gledanja televizije ili surfanja internetom putem pametnog telefona najmanje sat vremena prije očekivanog odlaska na spavanje.

Prisustvo štetnih elemenata

Kao što je već spomenuto, LED lampe ne sadrže opasnu živu, ali su 2010. godine u naučnom časopisu Environmental Science and Technology objavljeni podaci koji ukazuju na prisustvo drugih vrlo štetnih supstanci u nekim LED rasvjetnim uređajima. Ovoga puta opasnost je pronađena u crvenim LED diodama, koje se često koriste u raznim tehničkim uređajima, od novogodišnjih vijenaca do farova za automobile.

Grupa naučnika sa Univerziteta u Kaliforniji, predvođena profesorom Oladele Ogunseitan, pronašla je značajne koncentracije arsena, olova i nekoliko drugih opasnih supstanci u takvim rasvjetnim uređajima. Osim što su poznati neurotoksini, dugotrajna izloženost organizmu, ove komponente mogu izazvati nastanak malignih tumora.

Utvrđeno je i da neki proizvođači koriste nikl, koji može izazvati tešku alergijsku reakciju, kada stvaraju moderne bijele LED lampe. U tom kontekstu, bakar izgleda najsigurnije, koji, iako ne uzrokuje direktnu štetu ljudskom tijelu, može izazvati lokalnu ekološku katastrofu ako se takvi uređaji odlažu u blizini rijeka ili jezera.

Naravno, koncentracija ovih supstanci u jednoj lampi nije opasna za ljude, ali 10,50,100 polomljenih "prljavih" LED dioda vjerovatno će dovesti do trovanja otrovima. Ovaj problem je posebno relevantan za putare, koji često moraju da čiste polomljene farove ili lame za uličnu/putnu rasvjetu.

Treba napomenuti da su u većini slučajeva takvi "aditivi" potrebni samo za smanjenje troškova proizvodnog procesa. Dakle, uz odgovarajuću zakonsku regulativu, sasvim je moguće boriti se protiv ovog negativnog trenda tako što će ekonomičnu LED rasvjetu učiniti mnogo sigurnijom.

LED tehnologija je zaista važan tehnološki proboj. I, kao i svako novo otkriće, uz očigledne prednosti, može biti ispunjeno skrivenim prijetnjama. No, na temelju postojećih podataka, možemo zaključiti da sigurnost LED uređaja uvelike ovisi o proizvođaču, a kvalitetna LED lampa nije puno opasnija od tradicionalne žarulje sa žarnom niti.

Povezani video zapisi

Nedavno su lampe na bazi dioda u našim domovima bile rijetkost. Doslovno prije pet godina naširoko su se reklamirale štedljive fluorescentne sijalice, koje su se činile kao vrlo dobra rasvjetna opcija za uštedu električne energije i zamjenu žarulja sa žarnom niti u svakodnevnom životu i na poslu. Razvijeni su čak i programi za prelazak na rasvjetu koja štedi energiju, i to na nacionalnom nivou. Sve do činjenice da su žarulje sa žarnom niti prijetile da budu skoro zabranjene. Sjećam se, oko 2011. godine u jednoj od TV emisija su demonstrirane razne vrste štedljivih lampi za dom, a prikazane su i diodne lampe. No, njihovi proizvođači su objasnili da su takve lampe, iako ekološki prihvatljive, male snage i vrlo skupe, te da vjerovatno neće moći konkurirati fluorescentnim štedljivim lampama u svakodnevnom životu u narednoj deceniji.

Život je opovrgnuo ovo predviđanje. Brzi napredak u LED rasvjeti je zaista nevjerovatan. Snaga lampi raste, trošak se smanjuje. Sada se sijalica od 11 W (ekvivalentna lampi sa žarnom niti od 75 W) može kupiti za 100 - 150 rubalja. Istovremeno, deklarirani vijek trajanja lampe je 50.000 sati. Lampe su postale nerazlučive po obliku od uobičajenih žarulja sa žarnom niti, bijela svjetlost može biti hladna i topla. Ovo novo rasvjetno tijelo sada se nalazi u gotovo svakom domu.

Ali, kao i svi novi uređaji, LED lampa izaziva pitanja i budnost. Hoće li to naštetiti zdravlju, vidu? Koje nedostatke proizvođač krije u nastojanju da ostvari profit? Već smo objavili brojne članke na našoj web stranici o novim uređajima (Da li je štetno zagrijavati hranu u mikrovalnoj pećnici? Šteta i prednosti infracrvenog grijača. Šteta i prednosti indukcijskog štednjaka.) Sada je na redu LED lampa za domaćinstvo.

Prije svega, malo pojašnjenja o principu rada LED lampe. Međunarodni naziv za takvu lampu je LED (light-emitting diode).Standardna svetleća dioda sadrži tri sloja poluprovodničkih materijala. Električni napon uzrokuje da se elektroni iz anode (n-sloj) i rupe iz elektrode (p-sloj) pomaknu u međusloj, gdje se rekombinuju sa emisijom fotona. Međusloj je poseban kristal sa određenim razmakom pojasa. Širina ove zone, kao i nečistoće u kristalu, određuju boju zračenja. Početkom 1960-ih stvoreni su prvi industrijski uzorci LED dioda na bazi galij fosforida i galij arsenida, koji emituju crveno svjetlo, a zatim zeleno. Čak i tada, ovi uređaji su bili efikasniji od konvencionalnih sijalica sa žarnom niti. Korišćeni su kao različiti indikatori boja. Međutim, dugo nije bilo moguće nabaviti jeftinu i jarko plavu LED diodu. A bez dodatka plave, kao što znate, nemoguće je dobiti bijelo svjetlo potrebno za osvjetljavanje kuća.

Nije ni čudo što je dobila Nobelovu nagradu za fiziku u 2014 nagrađen je japanskim naučnicima Isamu Akasaki, Hiroshi Amano i Shuji Nakamura za razvoj "fundamentalno novih ekološki prihvatljivih izvora svjetlosti", odnosno za pronalazak plavih LED dioda, koje u kombinaciji sa crvenom i zelenom mogu dati divan izvor bijele svjetlosti . Glavna poteškoća u pronalaženju plave LED diode bila je pronalaženje dobrog kristala za srednji sloj. Da bi emitovao plavo svjetlo, potreban je materijal sa velikim razmakom pojasa. Rješenje je pronađeno kada je predloženo korištenje LED diode od galijum nitrida (GaN) na safirnoj podlozi. Međusloj je podvrgnut posebnoj termičkoj obradi i primio je nečistoće ne samo magnezijuma, već i cinka, a zatim i indija. Iako je izum japanskih naučnika nastao još sredinom 90-ih godina 20. vijeka, njegov praktični značaj je cijenjen i počeo se široko koristiti u 21. vijeku. Godine 2001. prvi put je dokazana mogućnost upotrebe kvarcne podloge u LED umjesto safirne, što je otvorilo put za proizvodnju jeftinijih lampi.

Sada mnoge kompanije proizvode kućne LED lampe i svjetiljke. Najveći proizvođači LED dioda u Rusiji i istočnoj Evropi su Optogan i Svetlana-Optoelectronics (Sankt Peterburg).

Razmotrite prvo prednosti takvih lampi. Nije ih tako malo i prilično su uvjerljivi.

1. Visoka svjetlosna snaga do 146 lumena po vatu.
2. Visoka mehanička čvrstoća, otpornost na vibracije (bez filamenta, lomljivo staklo)
3. Dug radni vek - od 30.000 do 100.000 sati (pri radu 8 sati dnevno - 34 godine). Vijek trajanja lampe u velikoj mjeri ovisi o temperaturi. Rad na temperaturama iznad sobne skratit će vijek trajanja.
4. Niska inercija - pale se odmah pri punom sjaju, dok je za živino-fosforne (luminiscentno-ekonomične) lampe vrijeme uključenja od 1 s do 1 min, a svjetlina se povećava sa 30% na 100% za 3-10 minuta, zavisno od temperature okoline.
5. Broj ciklusa uključivanja-isključivanja ne utiče značajno na život LED dioda (za razliku od tradicionalnih izvora svjetlosti - žarulja sa žarnom niti, sijalica na plinsko pražnjenje). Sigurnost - nisu potrebni visoki naponi, niske temperature LED ili uređaji, obično ne više od 60°C.
6. Neosetljivost na niske i veoma niske temperature. Međutim, visoke temperature su kontraindicirane za LED, kao i za bilo koje poluvodiče.
7. Ekološka prihvatljivost - nema žive i fosfora unutar lampe.

Tehnologija se stalno poboljšava kako bi lampe bile ekološki prihvatljivije, donoseći samo dobrobit našim očima. Međutim, kao i kod drugih uređaja, postoje jeftine i skupe opcije. Proizvođači ponekad ne navode sve karakteristike na kutiji. Hajde da ukratko razmotrimo koji problemi ljudi mogu da brinu kada koriste lampe sa LED diodama.

1. Ovo je, prije svega, spektar zračenja. 2013. godine internetom su se proširile informacije o opasnostima LED rasvjete, pozivajući se na studiju španskih naučnika sa Univerziteta Complutense, koja je pokazala da svjetlost koju emituju LED lampe može značajno oštetiti retinu ljudskog oka. Štaviše, ove povrede mogu biti toliko teške da nikakve medicinske i hirurške procedure više ne mogu pomoći. Ponekad postoje napomene da navodno u spektru LED lampi postoji tvrda plava, pa čak i ultraljubičasta komponenta koja je štetna za naše oči. Zaista, postoje sanitarni standardi za izlaganje mrežnjači UV zračenju, za koje se preporučuje da se ne prekoračuju. Imajte na umu da je najjači izvor UV zračenja Sunce. Svi eksperimenti za potvrđivanje štetnosti UV zračenja provedeni su na životinjama, a štetno djelovanje na mrežnicu uočeno je samo uz produženo izlaganje jako jakoj svjetlosti.

Na sljedećoj slici prikazan je spektar četiri lampe - jedne žarulje sa žarnom niti i tri LED lampe. Brojka je preuzeta iz publikacije iz 2011. na stranici http://geektimes.ru/post/253792/.

Najniži vrh krivulje spektra je u rasponu od 400-500 nm. - kod Optogan lampe. Stoga ova lampa ima najnižu temperaturu boje, jednaka je 3050 ° C. (Zanimljivo je da je cijena takve lampe 2011. godine bila 995 rubalja!) Kao što smo već rekli, napravljen je veliki napredak. Sada većina lampi za kućnu rasvjetu ima temperaturu boje od 2700-3000 K, što je daleko od UV područja. Pa ipak, kada birate lampu u trgovini, obratite pažnju na njenu temperaturu boje. Ovaj parametar je uvijek na kutiji.

Što se tiče zaključaka španskih naučnika, oni se odnose na zračenje svih vrsta LED ekrana, kao što su displeji svih vrsta gadžeta, kompjutera, televizora itd. Naučnici su dokazali da ako dugo gledate u takve ekrane, bez ikakve zaštite za oči, onda to zaista može dovesti do postepenih promjena na mrežnici. Zbog toga je preporučljivo zaštititi oči pri dugotrajnom radu sa računarom posebnim naočarima. Pravite česte pauze. Rasvjetna tijela ne gledamo dugo i pomno, tako da od njih nema štete.

2. Trepereće svjetlo. Frekvencija treperenja lampe zavisi od principa rada i dizajna. Treperenje svjetla može negativno utjecati na zdravlje, pa ovdje postoje i sanitarni standardi. Pulsacije svjetlosnog toka (amplituda fluktuacija svjetline) u dnevnoj sobi ili u radnom kancelarijskom prostoru ne bi smjele biti veće od 20%. Pulsacije svjetlosti su vrlo karakteristične za stare fluorescentne sijalice. Za dobre LED diode one su minimalne - manje od 1%. Iako postoje jeftinije kopije lampi sa talasima većim od 60%. Ovaj parametar obično nije naveden u opisu na kutiji sa lampom. Može se savjetovati da jednostavno kupite ne najjeftinije moderne svjetiljke. U njima struja ide kroz posebne drajvere, a ne kroz kondenzatore. Na internetu postoje savjeti kako sami procijeniti pulsiranje svjetlosti. Predlaže se da se lampa pogleda kroz kameru mobilnog telefona.

3. Još jedan problem povezan sa spektrom diodne lampe, koji se ponekad pominje na internetu, je šteta jarko bijele boje po ljudsko zdravlje. To više ne znači efekat na vid, već dejstvo na nervni sistem, potiskivanje proizvodnje hormona spavanja - melatonina. Preporučuje se uveče par sati prije spavanja za smanjenje svjetline lampe, korištenje toplijeg svjetla. Za razliku od fluorescentnih sijalica, neke LED lampe, poput žarulja sa žarnom niti, podržavaju funkciju zatamnjivanja pomoću "dimer" kontrola snage, to mora biti naznačeno od strane proizvođača na pakovanju.

4. Problem sa insektima. Vole jako svjetlo, a žarulje sa žarnom niti ih privlače manje od diodnih, uključujući i zbog jakog zagrijavanja. Diodne lampe, koje su svjetlije od žarulja sa žarnom niti i ne zagrijavaju se, ponekad skupljaju oblake letećih insekata oko sebe. Ovaj problem je posebno aktuelan pri osvjetljavanju velikih južnih gradova, gdje ponekad dolazi do "najezda" raznih komaraca, muva, cikada.

LED lampa je jedan od najpotrebnijih i najvažnijih izuma našeg vremena. Ne samo da poboljšava kvalitet svjetla u našim domovima, već pomaže i u rješavanju problema uštede energije – jednog od najhitnijih problema na Zemlji.

) Odmah ga želim rastaviti i pogledati unutra, vidjeti kako sve funkcionira i funkcionira. Očigledno, to je ono što razlikuje naučnike od običnih ljudi. Slažem se, šta bi normalna osoba demontirala sijalicu za 1000 rubalja, ali šta da se radi - stranka je rekla: neophodno je!

Dio teoretski

Što mislite zašto su svi toliko zabrinuti zbog zamjene žarulja sa žarnom niti, koje su postale simbol čitave ere, plinskim pražnjenjem i LED diodama?

Naravno, prije svega, to je energetska efikasnost i ušteda energije. Nažalost, volframova spirala emituje više "termalnih" fotona (tj. svjetlosti s talasnom dužinom većom od 700-800 nm) nego što proizvodi svjetlost u vidljivom opsegu (300-700 nm). Teško je raspravljati s tim - grafikon ispod će sve reći sam za sebe. Uzimajući u obzir činjenicu da je potrošnja energije plinskih i LED sijalica nekoliko puta manja od potrošnje žarulja sa žarnom niti pri istom osvjetljenju, koje se mjeri u luksima. Dakle, dobijamo da je to zaista korisno za krajnjeg korisnika. Druga stvar su industrijski objekti (ne treba ih brkati sa kancelarijama): rasvjeta, iako važan dio, ipak je glavna potrošnja energije povezana s radom alatnih mašina i industrijskih instalacija. Stoga se svi proizvedeni gigavati troše na kotrljanje cijevi, električne peći itd. Odnosno, stvarne uštede u okvirima cijele države nisu tako velike.

Drugo, vijek trajanja svjetiljki koje su došle zamijeniti "Iljičeve sijalice" nekoliko je puta veći. Za LED lampu, vijek trajanja je praktički neograničen ako je hladnjak pravilno organiziran.

Treće, to su inovacije/modernizacije/nanotehnologije (podvuci po potrebi). Lično, ne vidim ništa inovativno ni u živinim ni u LED lampama. Da, radi se o visokotehnološkoj proizvodnji, ali sama ideja je samo logična primjena u praksi znanja o poluvodičima starim 50-60 godina i materijalima poznatim oko dvije decenije.

Budući da je članak posvećen LED svjetiljkama, detaljnije ću se zadržati na njihovom uređaju. Odavno je poznato da je provodljivost osvijetljenog poluprovodnika veća od provodljivosti neosvijetljenog (Wiki). Nekako, svjetlost uzrokuje da elektroni prolaze kroz materijal s manjim otporom. Foton, ako je njegova energija veća od pojasa poluprovodnika (E g), može izbaciti elektron iz takozvanog valentnog pojasa i baciti ga u pojas provodljivosti.

Raspored zona u poluprovodniku. E g - pojas, E F - Fermijeva energija, brojevi pokazuju distribuciju elektrona po stanjima pri T> 0 ()

Hajde da zakomplikujemo zadatak. Uzmimo dva poluprovodnika s različitim tipovima provodljivosti i spojimo ih zajedno. Ako smo u slučaju jednog poluvodiča jednostavno uočili povećanje struje koja teče kroz poluvodič, sada vidimo da ova dioda (naime, pn spoj koji se javlja na granici poluprovodnika s različitim tipovima vodljivosti naziva se drugačije) postati mini-izvor konstantne struje, a veličina struje će zavisiti od osvjetljenja. Ako isključite svjetlo, efekat će nestati. Inače, princip rada solarnih panela zasnovan je na tome.

Sada se vratimo na LED diode. Ispostavilo se da možete učiniti i suprotno: spojite poluprovodnik p-tipa na plus na bateriji, a poluprovodnik n-tipa na minus, i ... I ništa se neće dogoditi, neće biti zračenja u vidljivom dijelu spektra, budući da su najčešći poluvodički materijali (na primjer, silicijum i germanij) neprozirni u vidljivom dijelu spektra. Sve je to zato što Si ili Ge nisu poluprovodnici sa direktnim razmakom. Ali postoji velika klasa materijala koji imaju poluvodička svojstva i istovremeno su transparentni. Svijetli predstavnici su GaAs (galijum-arsenid), GaN (galijum-nitrid).

Ukupno, da bismo dobili LED, samo trebamo napraviti p-n spoj od prozirnog poluvodiča. Na ovom ću, možda, stati, jer što dalje, ponašanje LED dioda postaje teže i ne jasnije.

Dozvolite mi da kažem nekoliko riječi o modernim LED tehnologijama proizvodnje. Takozvani aktivni sloj je vrlo tanak 10-15 nm debeo isprepleteni slojevi poluprovodnika p- i n-tipa, koji se sastoje od elemenata kao što su In, Ga i Al. Takvi slojevi se epitaksijalno uzgajaju metodom metal-oksidnog hemijskog taloženja parom (MOCVD).

Zainteresovanim čitaocima mogu ponuditi da se upoznaju sa fizikom koja leži u osnovi rada LED dioda. Pored ovog zanimljivog rada u zidinama njihovog matičnog Moskovskog državnog univerziteta, Svetlana i Optogan imaju divnu galaksiju istraživačkih timova u samom Sankt Peterburgu. Na primjer, PhysTech. A možete i čitati.

Dio metodički

Sva mjerenja spektra lampe izvršena su u roku od 30 minuta (tj. pozadinski signal se malo promijenio) u zamračenoj prostoriji pomoću spektrometra Ocean Optics QE65000. Možete pročitati o uređaju spektrometra. Pored 10 zavisnosti za svaku vrstu lampe, meren je tamni spektar, koji je zatim oduzet od spektra sijalica. Svih 10 zavisnosti za svaki uzorak je zbrojeno i usrednjeno. Dodatno, svaki rezultirajući spektar je normalizovan na 100%.

SEM slika pojedinačnih LED dioda na podlozi nakon uklanjanja polimernog sloja

Sam polimerni sloj ima prilično zanimljivu strukturu. Sastoji se od malih (prečnika ~10 µm) kuglica:

Optički mikrosnimci “donje strane” polimernog sloja

Slučajno se desilo da je jedna dioda koja je presečena mikrotomom ostala u polimernom sloju. Vrijedi napomenuti da je sama dioda zaista prozirna i da su kontakti na drugoj strani čipa vidljivi kroz nju:

Optičke mikrofotografije LED diode sa stražnje strane: odlična transparentnost za ovu vrstu proizvoda

Polimerni sloj je tako čvrsto zalijepljen kako za samu bakrenu podlogu, tako i za pojedinačne čipove da nakon njegovog uklanjanja na površini dioda i dalje ostaje tanak sloj polimera. Ispod, na slikama dobijenim pomoću elektronskog mikroskopa, možete vidjeti u svoj svojoj slavi "cijepanje" vrlo aktivnog sloja diode, u kojem se elektroni "ponovo rađaju" u fotone:

SEM slike sloja koji emituje svjetlost jedne LED diode (strelice pokazuju lokaciju aktivnog sloja)

A evo i teksturiranog međuspremnika, pažljivo pogledajte donju desnu sliku - i dalje će nam biti od koristi (strelice označavaju sloj bafera)

Nakon nepažljivog rukovanja čipom, neki kontakti su oštećeni, a neki su ostali netaknuti.

I poslednja lampa - "SvetaLED". Prvo što iznenađuje je podloga sa LED modulima - pažnja! - zašrafili su veliki vijak na ostatak lampe (baš kao što su to učinili u Kini). Kad sam je rastavljao, pomislio sam da bi to moglo smetati da je “otkinem” od ostatka lampe, a onda sam vidio šraf... Usput, na poleđini ove aluminijumske podloge sa markerom! napisan je broj. Takav osećaj stvara se da u Svetlaninoj fabrici kod Sankt Peterburga rade gastarbajteri koji ručno sklapaju ove lampe. Ne, cekaj, sijalice je napravila vojska.....

napomena: uspio vidjeti kako su pojedinačni čipovi povezani u modulu od Svetlane. Konzistentno, na moje veliko razočarenje. Dakle, ako barem 1 LED "pregori", tada će cijeli modul prestati raditi.

SEM slike svetlane diode koja emituje svetlost (strelice pokazuju aktivnu oblast). Na gornjoj lijevoj slici dodana je slika predviđenih kontakata kako su trebali biti položeni u modul (4 x3 diode).

1 sijalica. Modul kod Svetlane ima dimenzije 5 sa 5 mm, 2 ugla na "poklopcu" su izrezana pod 45 stepeni itd. - mnogo se poklapa sa specifikacijom "Optogana". Stalni efekat déjà vua ne muči?! Ili se možda sve samo kupuje na Tajvanu?!

I, naravno, zaključci

Da li ste spremni da budete patriota i da „domaću“ lampu (npr. Optoganovi čipovi su proizvedeni u Nemačkoj) nazovete najboljom po ukupnosti svih faktora?! Vjerovatno ne. Iskreno, bio sam ugodno zadovoljan LED lampom kineske proizvodnje: relativna jednostavnost diodnog kruga napajanja, jednostavni materijali, uspješno postavljanje LED dioda na podlogu. Problem sa temperaturom boje je rješiv, ali jedina negacija koja me zbunjuje kao kupca je trajnost sijalice iz srednjeg kraljevstva.

Svjetiljke "domaće" proizvodnje, a posebno "Optogan", kao i uvijek, "zadovoljavaju" svojom cijenom. Više sam nego siguran da bi bilo moguće početi sa „rukotvorskim“ dizajnom, jeftinim materijalima (staklo umjesto polikarbonata) i popuniti nišu budžetskih izvora svjetlosti (čini se da u Rusiji nema toliko bogatih ljudi, ili da li mi nešto nedostaje?! ). Ali čak ni to nije glavna stvar, ima dosta onih koji su spremni uložiti 1000 rubalja u sijalicu i ne razmišljati o kupovini nekoliko godina. Ostavljajući po strani površnu upadljivu sličnost između modula, više me zanima nešto drugo - sličnost između pojedinačnih LED čipova (geometrijske dimenzije, lokacija, pinovi, itd.). Čini se da su rađene na opremi iste kompanije, samo se verzije ove opreme razlikuju kao v.1.0 i v.1.1. Naravno, razumijem da je najvažnija stvar u LED diodi unutrašnja struktura aktivne zone, ali, vidite, teško je dobiti 1 čip veličine 160 x 500 mikrona (debljina ljudske kose je 50- 80 mikrona) i uporedite emisione spektre Optogan i Svetlana čipova".

Ipak, ako kompanija Optogan doradi bazu, ukloni skupe materijale (polikarbonat), smanji veličinu, zamijeni 1 moćni čip s nekoliko jednostavnijih i optimizira drajver (ukratko, razumiješ - potpuno će preurediti lampu), onda će takav sijalica će imati sve šanse da osvoji rusko tržište, jer pored navedenih nedostataka, ima i puno prednosti, kao što je kompetentno povezivanje dioda u modulu, pametan "vozač" itd. Hvala tehničkoj dokumentaciji.

Što se tiče Svetlane, osim najjednostavnijeg drajvera, koji bi trebalo da utiče na cenu naniže, položaja modula koji emituju svetlost na podlozi, plusa praktično nema. Tehnička dokumentacija je zamućena, LED diode su spojene u seriju, što, ako 1 dioda "pregori", onesposobi cijeli modul (tj. u našem slučaju smanjuje svjetlosni tok za 12,5%), termalna pasta razmazana svuda - sve to ne dodaje samopouzdanje. Ali, to je bio samo prototip, možda će industrijski dizajn biti bolji.

Namjera ovog članka nije omalovažavanje ili, naprotiv, uzdizanje proizvoda nekih proizvođača nad drugima. Dajem samo činjenice, a zaključak je na vama! Kako kažu, razmislite sami, odlučite sami...

Video sekcija

Hvala vam puno OSRAM-u što je pripremio tako detaljan video o tome kako se LED diode proizvode (iako ova kompanija proizvodi LED diode koristeći malo drugačiju tehnologiju od svih sijalica koje smo proučavali):

Ako postoje entuzijasti spremni da pomognu oko pisanja ruskih titlova, rado ću prihvatiti pomoć

Proces nošenja LED čipova unutar plastičnog kućišta:

I tako se na Tajvanu LED čipovi "pakuju" u plastične module sa nanesenom bojom i pakuju u kolute:

P.S. Počinje srijeda (26.10) na kojoj će Optogan biti široko zastupljen. Nadam se da mi mikrofon neće biti ugašen na konferenciji za novinare i da ću moći da postavljam neprijatna pitanja... Glavno je da kasnije izađem živ...
P.P.S. U svjetlu nedavnih ličnih problema, nisam siguran da ću naći snage da završim započeti posao. Naime, da se obračunamo sa fleš memorijom i displejima (E-Ink i LCD). Bilo je i planova da se napiše publikacija o biološkim objektima, ali će se po svemu sudeći morati odložiti...

HVALA! Svi na čitanje i komentarisanje...