Sunt lămpile LED dăunătoare sănătății? Aspect interior: becuri LED

Suntem învățați să economisim energie. Lămpile cu incandescență sunt retrase din circulație, iar locul lor este luat treptat de surse de lumină care consumă mai puțină energie în timp ce emit același flux luminos. S-ar părea că utilizarea lămpilor fluorescente compacte (CFL) și LED are beneficii evidente, întrucât promovarea lor pe piață se formează la nivel de stat. Întrebarea oportunității utilizării CFL-urilor nu este nerezonabil controversată, dar există vreun rău din cauza lămpilor LED?

Astăzi, becul cu LED este cea mai economică sursă de lumină, care are o serie de avantaje incontestabile față de CFL:

• absența pieselor fragile (bec de sticlă) în proiectare;
• aprindere instantanee;
• nu există filamente, care sunt cea mai slabă componentă a CFL-urilor și cel mai adesea eșuează;
• perspective de dezvoltare, posibilitatea de a integra LED-uri în orice dispozitive datorită dimensiunilor reduse ale acestora;
• Consumul redus de curent face posibilă operarea surselor de lumină LED din baterii din punct de vedere economic.

Și cel mai important, spre deosebire de CFL, lămpile cu LED nu conțin substanțe nocive. Și, prin urmare, nu necesită eliminare, deoarece nu poluează mediul. Există o cantitate mică de mercur în interiorul becului CFL. Sunt lămpile LED dăunătoare sănătății?

Istoria LED-urilor

Fenomenul de emisie de lumină de la o diodă în stare solidă a fost descoperit pentru prima dată de Henry Round, un experimentator britanic. În mod independent, un prototip de LED a fost obținut în 1927 de către omul de știință sovietic Oleg Vladimirovici Losev. Funcționarea primului LED roșu potrivit pentru producția industrială a fost demonstrată de inventatorul american Nick Holonyak în 1962.

Dar LED-urile nu au fost folosite imediat pentru iluminare. Acest lucru a fost prevenit de spectrul lor de emisie monocrom.

În mod fundamental, designul unui LED diferă puțin de o diodă convențională. De asemenea, folosește proprietățile unei joncțiuni pn care apare la interfața dintre cristalele semiconductoare de diferite conductivitati. Dar, atunci când anumiți aditivi sunt adăugați acestor cristale, o cantitate de lumină este emisă în timpul recombinării electronilor și găurilor. Lungimea de undă a radiației (adică culoarea acesteia) depinde de materialul acestor aditivi. Au fost selectate experimental, astfel încât evoluția culorii radiațiilor de la aceste dispozitive a durat ani de zile.

În urma inventării LED-ului roșu, au fost inventate în diferite momente dispozitive cu lumină galbenă, verde, portocalie și infraroșie. Dar până acum costul lor a fost relativ mare, iar intensitatea radiației le-a permis să fie folosite doar pentru dispozitive indicatoare sau în dispozitive de control care utilizează raze infraroșii.

Un pas serios către lămpile cu LED a fost inventarea LED-ului albastru de către oamenii de știință japonezi în 1990, cărora li s-a acordat Premiul Nobel pentru aceasta. Dispozitivul avea un avantaj incontestabil - era ieftin. A mai rămas foarte puțin timp până la sursele de lumină cu LED-uri.

Principiile lămpilor LED

Din ce este făcută lumina soarelui? Acest lucru poate fi văzut în exemplul unui curcubeu. În ea, componentele de culoare vizibile ale radiației stelei noastre sunt vizibile cu ochiul liber.

Un LED nu poate înlocui lumina soarelui, deoarece strălucirea sa este echivalentă doar cu o mică parte din spectrul radiației solare. Dar odată cu inventarea LED-ului albastru, acest lucru a devenit posibil. Există două moduri de a rezolva această problemă.

Să ne amintim principiul de funcționare al unei lămpi fluorescente sau CFL. În ea, radiația ultravioletă este transformată în lumină vizibilă folosind un fosfor care acoperă peretele interior al becului. Au fost inventați fosfori care reacționează nu numai la ultraviolete, ci și la lumina albastră. Tot ce rămâne este să acoperiți suprafața LED-ului cu ele - iar lampa este aproape gata.

A doua metodă se bazează pe amestecarea culorilor, când două puncte luminoase de culori diferite sunt percepute de ochi ca radiații de o nuanță complet diferită. Toate tuburile de televiziune și monitoarele funcționează pe acest principiu. Acest lucru s-a dovedit a fi posibil folosind LED-uri. Cristalele semiconductoare care emit culori roșii, verzi și albastre cu intensitate egală și amplasate aproape unele de altele sunt percepute de ochi ca o sursă de lumină albă.

Dar această metodă nu este atât de simplă. Obținerea cu precizie a nuanței dorite la scară industrială este o sarcină dificilă. Prin urmare, metoda de amestecare este utilizată în principal în dispozitivele cu culoare de emisie modificabilă de utilizator. Folosind radiația roșie, verde și albastră, puteți obține orice culoare de lumină care există în natură.

Alimentare pentru lămpi LED

Dar un LED nu este încă o lampă. Tensiunea de alimentare este de 220 V. Iar tensiunea necesară pentru ca LED-ul să funcționeze este de câțiva volți. Mai mult, cu o creștere mică față de valoarea nominală, curentul prin dispozitiv crește de multe ori. Prin urmare, pentru a conecta lampa LED la rețea, a fost necesar să se folosească un dispozitiv special - un driver.

Lampa este formată din mai multe LED-uri conectate în serie. Driverul furnizează o astfel de tensiune de alimentare acestui circuit, încât curentul prin acesta este evaluat. Dar, în același timp, tensiunea alternativă a rețelei este redresată și devine constantă.

S-ar părea, de ce, din moment ce un LED, ca o diodă obișnuită, trece curentul doar într-o singură direcție? Dar dacă o faci să funcționeze pe tensiune alternativă, lumina de la lampă va pulsa în timp cu tensiunea de la rețea - cu o frecvență de 50 Hz. Și acum ne apropiem din ce în ce mai mult de efectul lămpilor LED asupra vederii.

De unde vin pulsațiile luminoase?

Sursele de lumină care funcționează dintr-o rețea de 50 Hz pulsează toate, dar fiecare în felul său.

Ondulurile de la o lampă incandescentă sunt netezite datorită faptului că filamentul său are inerție termică. Nu are timp să se răcească între semicicluri ale tensiunii de alimentare.

Lămpile fluorescente cu un șoc convențional și lămpile DRL pulsează clar la frecvența rețelei. Puteți scăpa de acest lucru prin alimentarea lămpilor adiacente din diferite faze ale rețelei sau prin deplasarea fazei de tensiune între ele folosind un condensator.

Ondularea de la sursele de lumină care au surse de alimentare care convertesc AC în DC au, teoretic, un minim de ondulație. Acest:

• lămpi fluorescente cu balasturi semiconductoare (EPG);
• lămpi fluorescente compacte;
• becuri LED.

Dar este prea devreme să ne bucurăm: proprietarul unei surse de lumină economică nu este deloc imun la pulsațiile lor. Lămpile cu LED sunt cel mai scump produs. Și aici intră în joc legile pieței: mai mulți oameni cumpără mărfuri al căror preț este mai mic. Și producătorii nu vor lucra în pierdere.

Reducerea costului lămpilor LED este posibilă numai prin reducerea numărului de componente electronice din circuitul driverului. Un condensator electrolitic care filtrează tensiunea redresată este responsabil pentru netezirea ondulațiilor. Pe măsură ce șoferul devine mai ieftin, capacitatea acestuia scade. Poate fi instalat un condensator de calitate mai slabă, care își pierde foarte repede proprietățile în timpul funcționării. Sau poate fi complet absent.

Este imposibil de înțeles că o lampă emite lumină pulsantă atunci când o cumpără și o folosești. Acest lucru necesită dispozitive speciale, care nici măcar nu sunt disponibile în toate SES.

Efectul pulsațiilor asupra sănătății

Sunt lămpile cu LED pulsatoare dăunătoare sănătății? Da, pulsațiile luminoase afectează negativ bunăstarea oamenilor. Acestea duc la creșterea oboselii, afectând elementele fotoreceptoare ale retinei. Nu simțim acest lucru, dar organele noastre de vedere încearcă să corecteze imaginea rezultată, astfel încât să fie percepută ca iluminată uniform, fără pulsații. Desigur, nu le este ușor să rezolve această problemă pentru o lungă perioadă de timp, ca urmare, cu expunerea constantă la o astfel de iluminare, vederea va începe inevitabil să se deterioreze.

Acest fapt a fost dovedit atât de cercetători interni, cât și străini. Efectul pulsațiilor asupra corpului unui copil, ale cărui organe vizuale încă se dezvoltă și se formează, este deosebit de periculos. Adolescenții cu vârsta cuprinsă între 13-14 ani sunt cei mai sensibili la influența acestui factor dăunător.

Temperatura colorată

Culoarea strălucirii surselor de lumină percepută de ochi este caracterizată de un parametru numit temperatura de culoare. Valorile acestui parametru și de la denumire au migrat la lămpile LED de la lămpi fluorescente și CFL, al căror design conține și un fosfor. Nuanța de culoare a surselor de lumină afectează și sănătatea umană.

Lumina caldă este aproape echivalentă cu lumina incandescentă. Corpul uman o consideră instinctiv asemănătoare cu lumina soarelui în timpul răsăritului și se adaptează la o activitate viguroasă. Becurile de exact această culoare gălbuie sunt recomandate pentru spațiile rezidențiale, creează o senzație de confort.

Dar mulți oameni încă preferă să folosească lămpi albe. Lumina caldă este sumbră și creează o senzație de lipsă de iluminare.

În spectrul frigului și al luminii zilei, nuanțele de albastru încep să predomine. Din punct de vedere vizual, se pare că corpurile de iluminat echipate cu astfel de becuri strălucesc mai puternic.

Dar nu este recomandat să folosiți becuri reci și albe în viața de zi cu zi. Culoarea albastră este caracteristică amurgului care vine după apus. Prin urmare, ajustează corpul uman în consecință, pregătindu-se pentru somn. Lucrul prelungit sub iluminare cu temperatura de culoare adecvată duce la oboseală extremă și pierderea concentrării. Prin urmare, aceste lămpi sunt recomandate a fi folosite doar pentru iluminatul exterior și decorativ.

Ce ne va spune medicina?

Pericolele lămpilor cu LED-uri cu spectru albastru au fost studiate și continuă să fie studiate de oamenii de știință. Efectul său negativ asupra retinei a fost deja dovedit.

De exemplu, oamenii de știință spanioli au efectuat experimente cu două grupuri de celule retiniene identice crescute în condiții de laborator într-un mediu nutritiv. Un grup, grupul de control, nu a fost expus la radiații și a fost în condiții confortabile pentru dezvoltare. Celălalt a fost iradiat cu LED-uri cu diferite spectre de emisie. Apoi a fost determinat și comparat numărul de celule moarte din grupurile de testare.

Cel mai mare procent de moarte celulară a fost observat atunci când a fost iradiat cu LED-uri albastre. Deși sursele de lumină cu alte temperaturi de culoare au provocat același efect, dar într-o măsură mai mică.

Cu toate acestea, oamenii de știință înșiși au concluzionat că experimentele trebuie continuate pentru a obține date mai specifice. Din care putem concluziona că nu există o concluzie finală cu privire la dacă lămpile cu LED-uri sunt dăunătoare. La urma urmei, studiile de laborator nu țin cont de faptul că celulele retiniene sunt capabile de regenerare. Sunt necesare recomandări clare: cât timp în timpul zilei o persoană poate sta și lucrează sub influența tratamentului cu LED și cât timp poate fi o persoană afară, în lumină naturală sau în somn.

Medicii care monitorizează elevii în școli constată scăderea vederii la adolescenți. Dar, de asemenea, aceste date nu pot fi legate în mod clar de expunerea la iluminare, în special iluminarea cu LED-uri. Nu uitați că marea majoritate a studenților își petrec tot timpul liber pe computere. Iar expunerea la lumină de la monitoarele lor poate fi mai dăunătoare vederii decât iluminarea unei clase de școală.

Becurile cu LED sunt un tip relativ nou de corpuri de iluminat. Statisticile privind efectele luminii de la acestea asupra sănătății ochilor nu au fost încă acumulate, iar rezultatele cercetărilor sunt încă limitate. Și calitatea becurilor, așa cum sa menționat deja, nu este întotdeauna ridicată.

Prin urmare, în 2010, au fost publicate modificări la „Regulile și standardele sanitare” privind iluminatul artificial și combinat. Iată completările la iluminatul LED:

• temperatura de culoare a lămpilor utilizate pentru iluminare este de 2400˚K - 6800˚K;
• radiația ultravioletă în spectrul lungimii de undă 320-400 nm nu trebuie să depășească 0,03 W/m2;
• lămpile care folosesc becuri LED trebuie să împiedice intrarea luminii directe în retina ochiului (pentru a evita fenomene precum strălucirea);
• În instituțiile pentru copii și învățământ se recomandă utilizarea lămpilor cu incandescență și a surselor de lumină fluorescentă.

Nici un cuvânt despre lămpile cu LED în școli. Și nu se menționează faptul că lămpile fluorescente creează pulsații ale fluxului luminos, care necesită o luptă serioasă. Numai lămpile cu balasturi semiconductoare produse de companii serioase sunt complet lipsite de acest dezavantaj. Dar cine va cumpăra echipamente electrice scumpe pentru școală?

LED-urile au devenit o sursă de lumină foarte populară în ultimul deceniu. Au venit să înlocuiască lămpile fluorescente compacte (CFL) sau, așa cum sunt numite popular, lămpile cu economie de energie. Atunci a început era iluminatului cu LED-uri pentru oameni.

Lămpile economice erau relativ periculoase din cauza vaporilor de mercur conținut în becul lor. Dacă este distrus, există riscul de vătămare gravă a sănătății, chiar de moarte. Să vedem dacă lămpile cu LED-uri sunt dăunătoare pentru oameni?

Surse de daune pentru sănătate

Pentru a dovedi sau infirma daunele lămpilor LED asupra sănătății, vom determina sursele de deteriorare a organismului. Să le împărțim condiționat în 2 grupuri: caracteristicile dispozitivului și funcționarea necorespunzătoare.

Caracteristicile unui dispozitiv de iluminat care sunt dăunătoare pentru organism:

• Caracteristicile spectrale ale sursei de lumină;
• radiații în spectrul infraroșu;
• pulsații ale fluxului luminos.

Al doilea grup este vătămarea sănătății nu din cauza sursei de lumină în sine, ci din utilizarea necorespunzătoare a acesteia. Să ne uităm la fiecare factor de iluminare care vă afectează sănătatea și să stabilim dacă lumina LED este dăunătoare pentru ochi.

Care sunt diferențele dintre sursele de lumină?

Lumina soarelui ar trebui luată ca standard, deoarece conține cel mai complet spectru de radiații luminoase. Dintre toate dispozitivele de iluminat artificial, becul incandescent este cel mai apropiat de soare. Comparați caracteristicile spectrale ale diferitelor surse.

Graficele arată diferite spectre de corpuri de iluminat. Lumina incandescentă are un spectru neted, crescând spre regiunea roșie. Spectrul surselor de lumină fluorescentă este destul de dezordonat, plus un indice scăzut de redare a culorii (aproximativ 70).

Lucrul în încăperi cu astfel de iluminare provoacă oboseală crescută și dureri de cap, precum și percepția distorsionată a culorilor.

Spectrul lămpilor LED este mai complet și mai uniform. Are o intensitate crescută în regiunea lungimii de undă de 450 nm, pentru strălucire rece și, respectiv, în regiunea de 600 nm, pentru lămpile „calde”. Sursele LED oferă o redare normală a culorilor cu un indice CRI mai mare de 80. Lămpile cu LED au o intensitate UV extrem de scăzută.

Dacă comparați spectrul de diode și lămpi fluorescente populare, devine clar de ce acestea din urmă sunt folosite din ce în ce mai puțin. Spectrul CFL-urilor este complet departe de standard, iar indicele lor de redare a culorilor lasă de dorit.

Pe baza acestui fapt, putem concluziona că, pe baza caracteristicilor spectrului, lămpile LED sunt inofensive pentru sănătate.

De ce pâlpâie lămpile?

Următorul factor care afectează bunăstarea este coeficientul de pulsație al fluxului luminos. Pentru a înțelege ce este și de ce depinde, trebuie să luați în considerare forma tensiunii din rețeaua electrică.

Calitatea luminii și pulsația acesteia depind de sursa de energie de la care funcționează. Sursele de lumină care funcționează la tensiune constantă, cum ar fi lămpile LED de 12 volți, nu pâlpâie. Să ne uităm la pâlpâirea și daunele lămpilor cu LED-uri pentru ochi, cauzele apariției lor și modalitățile de a le elimina.

De la priză primim tensiune alternativă cu o valoare efectivă de 220V și amplitudine de 310V, pe care o puteți vedea în graficul de sus (a).

Deoarece LED-urile sunt alimentate cu curent continuu, nu cu curent alternativ, acesta trebuie rectificat. Corpul lămpii LED conține un circuit electronic cu un redresor cu undă sau întreg, după care tensiunea devine unipolară. Este constantă ca semn, dar nu ca mărime, adică. pulsand de la 0 la 310 volți, graficul în mijloc (b).

Astfel de lămpi pulsează la o frecvență de 100 de herți sau de 100 de ori pe secundă, în timp cu ondulațiile de tensiune. Daunele aduse ochilor lămpilor cu LED-uri depind de calitatea acestora, despre aceasta mai târziu.

LED-urile pulsa?

Lămpile LED folosesc drivere cu stabilizare a curentului (costisitoare) sau filtre anti-aliasing (ieftine). Tensiunea devine constantă și se stabilizează dacă se folosesc filtre capacitive.

Dacă producătorul nu a salvat driverul, valoarea curentă devine stabilă. Aceasta este cea mai bună opțiune atât pentru reducerea ondulației, cât și pentru durata de viață a LED-urilor.

Fotografia de mai jos arată cum arată pulsațiile din perspectiva camerei. Este posibil să nu observați pulsația, deoarece organele vederii se străduiesc să adapteze imaginea pentru percepție. Creierul absoarbe perfect aceste pulsații, ceea ce provoacă oboseală și alte efecte secundare.

Efectul lămpilor cu LED-uri asupra vederii umane poate fi negativ dacă produc un flux de lumină pulsatorie. Standardele sanitare limitează adâncimea pulsațiilor pentru spațiile de birouri la 20%, iar pentru locurile în care se lucrează provocând oboseală oculară la 15%.

Lămpile cu pulsații mari nu trebuie instalate acasă, sunt potrivite doar pentru iluminarea coridorului, cămară, intrări și încăperi. Orice cameră în care nu faci nicio lucrare vizuală și nu stai mult timp.

Daunele lămpilor cu LED-uri la preț redus sunt cauzate în primul rând de pulsații. Nu vă zgâriți cu iluminarea; un LED cu un driver normal costă cu doar 50-100 de ruble mai mult decât cei mai ieftini analogi chinezi.

Alte surse de lumină și pulsațiile acestora

Lămpile cu incandescență nu pâlpâie deoarece funcționează pe curent alternativ și filamentul nu are timp să se răcească atunci când tensiunea trece de marcajul zero. Lămpile tubulare fluorescente pâlpâie dacă sunt conectate folosind vechiul circuit de „accelerare”. Îl puteți distinge prin zumzetul caracteristic al clapetei de accelerație în timpul funcționării. Fotografia de mai jos arată pulsațiile unei lămpi raster văzute de camera telefonului.

CFL-urile și LL-urile mai moderne nu bâzâie sau pâlpâie doar pentru că circuitul lor utilizează o sursă de alimentare comutată de înaltă frecvență. O astfel de sursă de energie se numește balast electronic (balast sau dispozitiv electronic) .

Daune din spectrul infraroșu

Pentru a determina dacă lămpile cu LED-uri sunt dăunătoare vederii, luați în considerare al treilea factor de rău - radiația infraroșie. Este demn de remarcat faptul că:

• În primul rând, nocivitatea spectrului IR este îndoielnică și nu are un argument solid;
• în al doilea rând, în spectrul LED-urilor, radiația infraroșie este fie absentă, fie extrem de mică. Puteți verifica acest lucru în graficele prezentate la începutul articolului.

Sunt lămpile cu halogen dăunătoare sănătății? În sursele de lumină bogate în spectrul infraroșu (halogeni), producătorii responsabili (Philips, Osram etc.) folosesc filtre IR, astfel încât daunele acestora asupra sănătății sunt minimizate.

Daune ale spectrului albastru

S-a dovedit științific că radiațiile din spectrul albastru reduc producția de melatonină a hormonului somnului și dăunează retinei, provocând modificări ireversibile ale acesteia.

Pe lângă o scădere a nivelului de melatonină, radiațiile de lumină albastră provoacă o serie de efecte secundare: oboseală, oboseală crescută a ochilor, boli oculare. Această culoare este percepută ca fiind mai strălucitoare, care este adesea folosită în marketing pentru a ne atrage atenția. Majoritatea indicatoarelor de pe difuzoare, televizoare, monitoare și alte echipamente sunt albastre.

Mai multe detalii despre asta și cât de sigure sunt lămpile cu LED pentru ochi sunt scrise în comunitate.

LED-urile albe sunt LED-uri albastre acoperite cu un fosfor special care convertește radiația în alb.

Culoarea albastră este cel mai negativ factor în influența lămpilor LED asupra vederii. Aruncă o privire asupra graficelor, și anume spectrul de emisie al LED-urilor prezentate mai sus. Chiar și o lampă LED cu lumină caldă are un vârf de luminozitate în spectrul albastru, în timp ce o lampă rece are un vârf de luminozitate foarte mare.

Partea practică a problemei

Deci, răul lămpilor LED pentru oameni nu este un mit? Nu cu siguranță în acest fel. Cert este că studiile au fost efectuate în condiții în care probele studiate au fost iluminate cu LED-uri albastre puternice și întregul lor spectru era în intervalul „dăunător”.

Deși există o parte de lumină albastră în LED-urile reci, nu este mai puțin în lumina soarelui.

Oamenii moderni de orice vârstă petrec mult timp în fața ecranelor computerelor, smartphone-urilor și tabletelor. Focalizarea continuă la o distanță de 0,3-1 metru de ecran provoacă o deteriorare incomparabil mai mare a vederii.

Nocivitatea spectrului albastru al lămpilor LED, în comparație cu daunele de pe ecranele dispozitivelor, este nesemnificativă. LED-ul este ideal pentru iluminarea unei încăperi, birou sau alte încăperi cu un flux de lumină puternică cu un consum redus de energie.

Dacă ești îngrijorat, au fost dezvoltate diferite tipuri de lentile și ochelari pentru lucrul la calculator pentru a reduce daunele radiațiilor albastre. Filtrele lor reflectă lumina în gama albastră și fac culorile mai calde.

Trebuie să ne amintim: Nu LED-urile sunt dăunătoare sănătății umane, ci modul incorect de lucru cu gadget-uri și iluminarea slabă.

LED-urile - beneficiu sau rău?

Puteți înțelege dacă lămpile LED sunt dăunătoare sau nu organizând iluminarea adecvată în funcție de. Reglează cantitatea de lumină pentru a efectua lucrări de precizie și dimensiuni diferite ale pieselor cu care operați în timpul lucrului.

Sursele de lumină LED vă permit să obțineți luminozitatea dorită la locul de muncă, cu facturi minime de energie electrică. Îți vei păstra vederea, îți va fi mai ușor să lucrezi când camera este luminoasă și nu trebuie să te uiți la mici detalii în lumină slabă. În acest caz, nocivitatea lămpilor LED pentru ochi este minimă.

Consumul mare de energie al lămpilor incandescente vechi este nerentabil atât la scară națională (sarcină mare pe liniile electrice), cât și la scară individuală (consum mare și preț ridicat al energiei electrice).

Astăzi, dezbaterea despre dacă lămpile cu LED-uri sunt dăunătoare vederii rămâne deschisă și nu se poate da un răspuns cert. Au umplut piața de iluminat relativ recent, cu mai puțin de 10 ani în urmă, și mulți sunt sceptici în privința lor.

Impactul lămpilor LED asupra sănătății umane va fi zero dacă rutina zilnică, somnul și munca sunt respectate corect. Dacă o persoană este supusă stresului, sarcinilor excesive și nu ia în serios calitatea somnului, nicio sursă de lumină nu-i va păstra sănătatea.

Beneficiile LED-ului în viața de zi cu zi

Pe lângă aplicațiile casnice, puteți economisi pe iluminatul artificial cu efect de seră. Spectrul permite culturilor tale să crească mai repede și mai bine. În acest scop, sunt adesea folosite lămpi HPS, a căror lumină conține lungimi de undă diferite.

Puterea unor astfel de surse de lumină este calculată la sute de wați, în timp ce fitolampile LED au o putere de zece ori mai mică și conțin doar lungimile de undă necesare pentru o mai bună creștere a plantelor.

Deși prețurile au scăzut de aproximativ 10 ori din 2011 până în 2017, prețul unei lămpi LED echivalent cu 100 W incandescentă rămâne la nivelul a 10 lămpi cu incandescență, ceea ce împiedică mulți consumatori să facă o achiziție.

Pentru mediu, abandonarea lămpilor cu descărcare în gaz este un plus absolut despre asta am scris într-un articol despre; Dar ce pericol reprezintă lămpile cu LED-uri pentru sănătate nu este încă cunoscut pe deplin. Ceea ce este clar este că nu mai există nicio teamă de vapori de mercur.

Utilizarea de noi surse de lumină de către o gamă largă de oameni permite dezvoltatorilor să primească finanțare pentru proiecte noi, mai avansate. Iar progresul tehnologic merge mereu înainte. Prin urmare, trebuie să așteptăm statistici, apoi va deveni clar cât de mult daune lămpile LED provoacă sănătății, iar acest lucru necesită timp.

În urmă cu doar 5 ani, doar specialiștii au auzit de iluminatul cu LED. Dar, în ultimii ani, tehnologia de producție în masă LED (diodă emisă de lumină) a făcut aceste dispozitive accesibile tuturor, deoarece costul mediu al unei astfel de lămpi pentru uz casnic variază între 150-200 de ruble.

Majoritatea oamenilor au tendința de a percepe cu bucurie evoluția progresului, în timp ce o mică parte este sceptică cu privire la tot ce este nou, crezând că omenirea încearcă din ce în ce mai mult să-și facă rău. În realitate, adevărul, ca întotdeauna, este undeva la mijloc. Acest articol va analiza cu atenție beneficiile și daunele lămpilor cu LED-uri, astfel încât fiecare consumator final să poată face o alegere informată pentru sau împotriva iluminatului LED.

Impactul LED-urilor asupra sănătății umane în comparație cu alte tipuri de iluminat artificial

Vorbind despre efectul acestui tip de iluminare asupra corpului, este necesar să îl luăm în considerare în contextul altor metode de generare a luminii artificiale. După cum știți, este încă destul de dificil să înlocuiți complet lumina naturală, așa că toate abordările posibile sunt doar surogate. Și în acest sens, LED-ul are într-adevăr o serie de avantaje față de alte tipuri de lămpi.

Pâlpâi

Designul majorității lămpilor de iluminat artificial duce la un efect neplăcut - pâlpâirea. Acest lucru se datorează utilizării curentului alternativ, care face ca luminozitatea lămpii să varieze ritmic la o frecvență de 60 până la 120 Hz. Manifestarea acestui efect este vizibilă dacă observați sursa de lumină prin obiectivul unei camere video sau foto. Acest fenomen trece prin conștiința noastră, cu toate acestea, poate provoca vătămări sub formă de supraîncărcare a sistemului vizual și nervos, provocând dureri de cap, precum și oboseală și disconfort la nivelul ochilor. Cercetările efectuate în 1989 au arătat că pâlpâirea luminii reduce performanța unei persoane medii cu 50%.

La rândul său, designul majorității lămpilor LED include un element special - un driver, care transformă curentul alternativ în curent continuu, ceea ce privează dispozitivele de iluminat de acest tip de „efect secundar” neplăcut. Cu toate acestea, dispozitivele LED de calitate scăzută pâlpâie la fel ca lămpile fluorescente sau incandescente, așa că în acest caz beneficiile și daunele lor sunt aceleași.

Zgomot de vibrație

Fotograful John Ott, în lucrarea sa „Health and Light: The Effects of Natural and Artificial Light on Humans and Other Living Creatures”, a descris impactul negativ asupra corpului al sunetului caracteristic iritant emis de lămpile fluorescente. El a observat că vibrația sunetului monofonic duce la consecințe precum iritabilitate, nervozitate, oboseală și scăderea atenției. Dispozitivele de iluminat cu LED (cum ar fi lămpile cu incandescență) nu au acest dezavantaj.

Temperatura

O caracteristică distinctivă a lămpilor cu LED este că nu se încălzesc în timpul funcționării. Aceasta înseamnă că acest tip de iluminat este mai puțin periculos.

Lămpile fluorescente tradiționale, precum și lămpile fluorescente compacte (CFL), conțin vapori de mercur, un metal extrem de toxic care este periculos pentru oameni chiar și în doze mici. Desigur, câteva becuri sparte nu vor dăuna sănătății umane, dar producerea și/sau eliminarea acestor dispozitive sunt asociate cu mari riscuri. În plus, cultura reciclării unor astfel de produse la nivel de gospodărie este complet absentă în practică, dar există doar în teorie.

În schimb, produsele de iluminat cu LED-uri nu necesită mercur pentru producerea lor. Adevărat, ele conțin și alte substanțe periculoase, despre care vor fi discutate mai jos.

Din toate cele de mai sus, putem concluziona că, într-o serie de parametri, iluminatul cu LED este de fapt mai sigur pentru sănătatea umană decât predecesorii săi istorici. Cu toate acestea, în unele cazuri, lămpile cu LED-uri sunt dăunătoare atunci când sunt create folosind tehnologia „ieftină”, care este folosită de producători fără scrupule.

Cercetare asupra efectelor negative ale iluminatului cu LED-uri

Proprietățile fiecărui produs nou pot avea efecte negative complexe, așa că atunci când se analizează siguranța acestuia sunt studiate toate aspectele posibile. În cea mai mare parte, cele mai periculoase procese pentru sănătate și mediu sunt procesele de producție și/sau eliminare. Dar în unele cazuri, în special pentru cele mai noi produse puțin studiate, se poate manifesta un impact negativ în timpul funcționării. În acest caz, răspunsul la întrebarea dacă lămpile cu LED-uri sunt dăunătoare sănătății noastre va rămâne deschis timp de cel puțin 5-10 ani.

Lămpi cu LED albe „clasice”.

LED-urile au devenit disponibile comercial abia în 1962. Dar producția în masă a dispozitivelor de iluminat pentru casă folosind această tehnologie a început abia în 1993, când a fost descoperită o metodă de creare a LED-urilor albe. Constă în trecerea luminii de la un element LED albastru (pe baza de compuși de indiu și galiu) printr-un strat de fosfor.

Potențialul rău de la sursele de lumină LED de acest tip a provocat cea mai mare îngrijorare în rândul experților. Faptul este că un LED albastru generează unde electromagnetice cu o lungime de 460–500 nm, care este extrem de aproape de parametrii radiațiilor ultraviolete periculoase. Experimentele Universității Spaniole Complutense au provocat cea mai mare rezonanță. Pentru experimentele lor, specialiștii universitari au recoltat mostre din retina unor oameni sănătoși și au crescut țesut artificial din acestea. Apoi, „ochii artificiali” au fost expuși la iradierea luminii cu diferite proprietăți, în urma cărora s-a constatat că lămpile cu LED albe sunt cele mai dăunătoare sănătății: iradierea directă pe termen scurt (până la 100 de secunde) distruge un număr mare de retiniene. celulelor și inhibă serios regenerarea acestora.

În 2014, un grup de oameni de știință a încercat, de asemenea, să răspundă la întrebarea „sunt lămpile cu LED-uri albe dăunătoare sănătății umane” și au efectuat studii similare, care, totuși, erau mai apropiate de condițiile reale. Experimentul a implicat un grup de șobolani de laborator care au trăit de ceva timp într-o cușcă cu o lampă suspendată la o astfel de înălțime încât să simuleze iluminarea artificială deasupra capului într-un apartament obișnuit. După 9 zile de o astfel de iradiere, la șobolani au fost descoperite modificări patologice la nivelul retinei ochiului, cauzate de moartea celulelor nervoase și de o încetinire a procesului de regenerare a acestora. În acest experiment s-au folosit și diverse surse de lumină, rezultatul cărora a fost confirmarea teoriei anterioare: creșterea lungimii de undă a radiației luminoase este direct proporțională cu rata proceselor degenerative din țesutul retinian.

Noua tehnologie LED "sigura".

Dar, în același an, Premiul Nobel pentru Fizică a fost acordat unui grup de oameni de știință japonezi care au descoperit o nouă tehnologie care face posibilă producerea lămpilor cu LED albe, a căror dăună este minimă. Sursa de lumină este o combinație de mai multe diode multicolore, a căror radiație este amestecată sub influența unei lentile speciale, rezultând lumină albă, care este similară cu procesul natural de formare a luminii naturale „incolore”.

În prezent, există trei tehnologii pentru crearea lămpilor LED albe:

• LED-uri cu fosfor (radiația albastră sau ultravioletă este trecută printr-un strat de fosfor, care este cel mai adesea fosfor) - cel mai „vechi”, cel mai ieftin și cel mai periculos tip.
• LED-uri RGB (multi-canal), inventate în 2014. Pentru a produce lumină pot fi folosite diverse culori de bază.
• LED-uri hibride - combină ambele tehnologii.

Astfel, putem concluziona că, cu cât o lampă LED produce mai puține radiații „rece” și cu unde lungi, cu atât este mai sigură pentru viziune.

Cu toate acestea, radiațiile luminoase care distrug direct retina nu reprezintă singurul pericol pentru sănătatea umană pe care îl pot prezenta dispozitivele de iluminat de acest tip.

Tulburări în producția de hormoni de somn

Recent, s-a acordat multă atenție problemei perturbării ciclului zilnic normal al omului. Acest fenomen este asociat cu mulți factori creați de om, dintre care unul este impactul radiațiilor cu unde lungi asupra sistemului nostru hormonal. S-a constatat că radiațiile cu undă lungă (mai ales, un astfel de rău nu se produce de la lămpile cu LED-uri, ci de la o varietate de monitoare LED) inhibă producția de melatonină a hormonului somnului, ceea ce duce la insomnie și/sau tulburări grave în cotidian. rutină. Consecința acestui efect, care se numește „sindrom vizual digital”, este oboseala cronică, vederea sever slăbită, iritabilitate, dureri de cap, pierderea poftei de mâncare și o serie de alte simptome.

Dacă sunt detectate astfel de semne, medicii recomandă să limitați timpul de lucru cu diverse gadget-uri care generează lumină „nesănătoasă” și, de asemenea, să nu vă uitați la televizor sau să navigați pe internet prin intermediul unui smartphone cu cel puțin o oră înainte de a merge la culcare.

Prezența elementelor dăunătoare

După cum am menționat mai sus, lămpile cu LED nu conțin mercur periculos, dar în 2010, revista științifică Environmental Science and Technology a publicat date care indică prezența altor substanțe foarte periculoase în unele dispozitive de iluminat cu LED. De această dată, pericolul a fost descoperit în LED-urile roșii, care sunt adesea folosite într-o varietate de dispozitive tehnice, de la ghirlande de Revelion până la farurile mașinilor.

O echipă de oameni de știință de la Universitatea din California, condusă de profesorul Oladele Ogunseitan, a găsit concentrații semnificative de arsen, plumb și alte câteva substanțe periculoase în astfel de dispozitive de iluminat. Pe lângă faptul că sunt neurotoxine cunoscute, cu expunere prelungită la organism, aceste componente pot provoca formarea de tumori maligne.

De asemenea, s-a descoperit că unii producători folosesc nichel atunci când creează lămpi moderne LED albe, care pot provoca o reacție alergică severă. Și pe acest fundal, cuprul arată cel mai „sigur”, care, deși nu dăunează direct corpului uman, poate provoca totuși un dezastru de mediu local dacă astfel de dispozitive sunt aruncate lângă râuri sau lacuri.

Desigur, concentrația acestor substanțe într-o singură lampă nu este periculoasă pentru oameni, dar 10,50,100 de LED-uri „murdare” sparte vor duce cel mai probabil la otrăvire toxică. Această problemă este relevantă în special pentru lucrătorii rutieri, care deseori trebuie să îndepărteze farurile sparte sau lămpile de iluminat stradal/drum.

Este de remarcat faptul că, în majoritatea cazurilor, astfel de „aditivi” sunt necesari doar pentru a reduce costul procesului de producție. Prin urmare, cu o reglementare legislativă adecvată, este destul de posibil să se combată această tendință negativă făcând iluminarea economică cu LED-uri mult mai sigură.

Tehnologia LED este o descoperire tehnologică cu adevărat importantă. Și, ca orice nouă descoperire, poate, împreună cu avantajele evidente, să ascundă amenințări ascunse. Dar, pe baza datelor existente, putem concluziona că siguranța dispozitivelor LED depinde în mare măsură de producător, iar o lampă LED de înaltă calitate nu este cu mult mai periculoasă decât o lampă cu incandescență tradițională.

Video pe tema

Până de curând, lămpile pe bază de diode erau o raritate în casele noastre. Cu doar cinci ani în urmă, lămpile fluorescente cu economie de energie au fost promovate pe scară largă, ceea ce părea a fi o opțiune de iluminat foarte bună pentru economisirea energiei și înlocuirea lămpilor cu incandescență în viața de zi cu zi și la locul de muncă. Au fost dezvoltate chiar și programe de tranziție la iluminatul cu economie de energie și la scară națională. Până în punctul în care lămpile incandescente erau pe cale să fie interzise. Îmi amintesc în jurul anului 2011, într-una dintre emisiunile TV, erau prezentate diverse tipuri de lămpi economice pentru casă, inclusiv lămpi cu diode. Dar producătorii lor au explicat că astfel de lămpi, deși ecologice, au o putere redusă și foarte scumpe și este puțin probabil să poată concura cu lămpile fluorescente de economisire a energiei în viața de zi cu zi în următorul deceniu.

Viața a respins această prognoză. Progresul rapid în iluminarea LED este cu adevărat uimitor. Puterea lămpilor crește, costul scade. Acum un bec de 11 W (echivalent cu o lampă cu incandescență de 75 W) poate fi cumpărat pentru 100 - 150 de ruble. În același timp, durata de viață declarată pentru lampă este de 50.000 de ore. Lămpile au devenit imposibil de distins în formă de lămpile cu incandescență convenționale; lumina albă poate fi de o nuanță rece sau caldă. Acest nou corp de iluminat se găsește acum în aproape fiecare casă.

Dar, ca toate dispozitivele noi, lampa LED ridică întrebări și prudență. Va dăuna sănătății și vederii? Ce deficiențe ar putea să ascundă producătorul în încercarea de a obține profit? Am publicat deja o serie de articole pe site-ul nostru despre dispozitive noi (Este dăunător să încălziți alimente în cuptorul cu microunde? Daunele și beneficiile unui încălzitor cu infraroșu. Daunele și beneficiile unui aragaz cu inducție.) Acum este rândul unui lampă LED de uz casnic.

În primul rând, o mică explicație despre principiul de funcționare al unei lămpi LED. Denumirea internațională pentru o astfel de lampă este LED (diodă emițătoare de lumină). O diodă emițătoare de lumină standard conține trei straturi de materiale semiconductoare. Tensiunea electrică face ca electronii din anod (n-stratul) și găurile din electrod (p-stratul) să se deplaseze în stratul intermediar, unde se recombină pentru a emite fotoni. Stratul intermediar este un cristal special cu un anumit interval de bandă. Lățimea acestei zone, precum și impuritățile din cristal, determină culoarea radiației. La începutul anilor 1960, au fost create primele mostre industriale de LED-uri pe bază de fosforură de galiu și arseniură, emitând lumină roșie și apoi verde. Chiar și atunci, aceste dispozitive erau mai eficiente decât lămpile incandescente convenționale. Au fost folosiți ca indicatori de culoare variați. Cu toate acestea, a durat mult timp pentru a obține un LED albastru ieftin și strălucitor. Și fără a adăuga culoarea albastră, așa cum se știe, este imposibil să obțineți lumina albă necesară pentru a ilumina casele.

Nu este de mirare că Premiul Nobel pentru Fizică în 2014 a fost premiat oamenilor de știință japonezi Isamu Akasaki, Hiroshi Amano și Shuji Nakamura pentru dezvoltarea de „surse de lumină fundamental noi ecologice”, și anume pentru inventarea LED-urilor albastre, care, în combinație cu cele roșii și verzi, pot da o lumină albă minunată. sursă. Principala dificultate în inventarea LED-ului albastru a fost găsirea unui cristal bun pentru stratul intermediar. Pentru ca acesta să emită lumină albastră, este necesar un material cu bandgap mare. O soluție a fost găsită atunci când s-a propus utilizarea unui LED cu un cristal de nitrură de galiu (GaN) pe un substrat de safir. Stratul intermediar a fost supus unui tratament termic special și a primit impurități nu numai de magneziu, ci și de zinc și apoi de indiu. Deși invenția oamenilor de știință japonezi a fost făcută la mijlocul anilor 90 ai secolului al XX-lea, semnificația sa practică a fost apreciată și a început să fie utilizată pe scară largă în secolul al XXI-lea. În 2001, s-a dovedit pentru prima dată posibilitatea utilizării unui substrat de cuarț într-un LED, în loc de unul din safir, ceea ce a deschis calea producției de lămpi mai ieftine.

În prezent, multe companii produc lămpi LED de uz casnic și corpuri de iluminat. Cei mai mari producători de LED-uri din Rusia și Europa de Est sunt companiile Optogan și Svetlana-Optoelectronics (Sankt Petersburg).

Să luăm în considerare mai întâi avantajele unor astfel de lămpi. Nu sunt atât de puțini și sunt destul de convingătoare.

1. Eficiență luminoasă ridicată, ajungând la 146 lumeni per watt.
2. Rezistență mecanică ridicată, rezistență la vibrații (fără filament, sticlă fragilă)
3. Durată lungă de viață - de la 30.000 la 100.000 de ore (când se lucrează 8 ore pe zi - 34 de ani). Durata de viață a lămpii depinde în mare măsură de temperatură. Când funcționează la temperaturi peste temperatura camerei, durata de viață este redusă.
4. Inerție scăzută - se aprind imediat la luminozitate maximă, în timp ce lămpile cu mercur-fosfor (fluorescent-economice) au un timp de pornire de 1 s la 1 min, iar luminozitatea crește de la 30% la 100% în 3-10 minute, in functie de temperatura mediului ambiant.
5. Numărul de cicluri de pornire și oprire nu are un impact semnificativ asupra duratei de viață a LED-urilor (spre deosebire de sursele tradiționale de lumină - lămpi cu incandescență, lămpi cu descărcare în gaz). Siguranță - nu este necesară tensiune înaltă, LED-uri sau temperatură scăzută, de obicei nu mai mare de 60 °C.
6. Insensibil la temperaturi scăzute și foarte scăzute. Cu toate acestea, temperaturile ridicate sunt contraindicate pentru LED-uri, ca și pentru orice semiconductor.
7. Ecologic - fără mercur sau fosfor în interiorul lămpii.

Tehnologia este îmbunătățită în mod constant pentru a face lămpile mai ecologice și mai benefice pentru ochii noștri. Cu toate acestea, ca și în cazul altor aparate, există opțiuni ieftine și scumpe. Producătorii nu indică uneori toate caracteristicile pe cutie. Să aruncăm o scurtă privire la ce probleme pot avea oamenii când folosesc lămpi cu LED.

1. Acesta este, în primul rând, spectrul radiațiilor. În 2013, informațiile despre pericolele iluminării cu LED-uri s-au răspândit pe internet, citând un studiu realizat de oamenii de știință spanioli de la Universitatea Complutense, care a arătat că lumina emisă de lămpile cu LED-uri poate deteriora semnificativ retina ochiului uman. Mai mult, aceste daune pot fi atât de grave încât nici un medicament sau nicio procedură chirurgicală nu poate ajuta. Uneori există notițe că se presupune că spectrul lămpilor LED conține o componentă albastră dură și chiar ultravioletă, care este dăunătoare ochilor noștri. Într-adevăr, există standarde sanitare pentru iradierea UV a retinei, care se recomandă să nu fie depășite. Rețineți că cea mai puternică sursă de radiații UV este Soarele. Toate experimentele pentru a confirma nocivitatea radiațiilor UV au fost efectuate pe animale, iar efectele nocive asupra retinei au fost observate numai cu expunerea prelungită la lumină foarte puternică.

Următoarea figură arată spectrul a patru lămpi - o lampă incandescentă și trei lămpi LED. Poza este luată dintr-o publicație din 2011 de pe site-ul http://geektimes.ru/post/253792/.

Cel mai de jos vârf al curbei spectrului este în intervalul 400-500 nm. - la lampa Optogan. Prin urmare, această lampă are cea mai scăzută temperatură de culoare, este egală cu 3050 ° C. (Este interesant că costul unei astfel de lămpi în 2011 a fost de 995 de ruble!) După cum am spus deja, s-au realizat progrese enorme. În prezent, majoritatea lămpilor de iluminat de uz casnic au o temperatură de culoare de 2700-3000 K, care este departe de regiunea UV. Și totuși, atunci când alegeți o lampă într-un magazin, acordați atenție temperaturii sale de culoare. Acest parametru este întotdeauna pe cutie.

În ceea ce privește concluziile făcute de oamenii de știință spanioli, acestea se referă la radiația tuturor tipurilor de ecrane LED, cum ar fi afișajele tuturor tipurilor de gadgeturi, computere, televizoare etc. Oamenii de știință au demonstrat că, dacă te uiți la astfel de ecrane mult timp, fără nicio protecție a ochilor, acest lucru poate duce de fapt la modificări treptate ale retinei. Prin urmare, este recomandat să vă protejați ochii atunci când lucrați mult timp cu un computer cu ochelari speciali. Luați pauze dese. Nu ne uităm îndeaproape la corpurile de iluminat pentru o lungă perioadă de timp, așa că nu există niciun rău de la acestea.

2. Pâlpâire ușoară. Frecvența de pâlpâire a lămpii depinde de principiul de funcționare și de design. Lumina pâlpâitoare poate avea un impact negativ asupra sănătății, așa că există și aici standarde sanitare. Pulsațiile fluxului luminos (amplitudinea fluctuațiilor de luminozitate) într-o cameră de zi sau într-un spațiu de lucru de birou nu trebuie să depășească 20%. Pulsațiile luminii sunt foarte caracteristice lămpilor fluorescente vechi. Pentru LED-urile bune, acestea sunt minime - mai puțin de 1%. Deși există lămpi mai ieftine cu ondulații de peste 60%. Acest parametru nu este de obicei indicat în descrierea de pe cutia cu lampă. Vă putem sfătui să cumpărați pur și simplu nu cele mai ieftine lămpi moderne. În ele, puterea este furnizată prin drivere speciale și nu prin condensatoare. Există sfaturi pe Internet despre cum să evaluezi independent pulsațiile luminii. Se recomandă să priviți lampa printr-o cameră a telefonului mobil.

3. O altă problemă asociată cu spectrul unei lămpi cu diode, care este uneori menționată pe Internet, este daunele culorii alb strălucitoare asupra sănătății umane. Aceasta nu înseamnă efectul asupra vederii, ci efectul asupra sistemului nervos, suprimând producția de hormon de somn - melatonina. Se recomandă seara, cu câteva ore înainte de culcare, pentru a reduce luminozitatea lămpilor și a folosi o lumină mai caldă. Spre deosebire de lămpile fluorescente, unele lămpi cu LED-uri, cum ar fi lămpile cu incandescență, acceptă funcția de reglare a luminii cu ajutorul „dimmerelor” de control al puterii, acest lucru ar trebui să fie indicat de producător pe ambalaj.

4. Problemă cu insectele. Iubesc lumina puternică și sunt mai puțin atrași de lămpile cu incandescență decât lămpile cu diode, inclusiv datorită încălzirii lor puternice. Lămpile cu diodă, care sunt mai strălucitoare decât lămpile cu incandescență și nu se încălzesc, adună uneori nori de insecte zburătoare în jurul lor. Această problemă este deosebit de relevantă atunci când se iluminează orașele mari din sud, unde uneori există o „invazie” a diverșilor țânțari, muște și cicade.

Lampa LED este una dintre cele mai necesare și importante invenții ale timpului nostru. Nu numai că îmbunătățește calitatea luminii din casele noastre, dar ajută și la rezolvarea problemei conservării energiei - una dintre cele mai presante probleme de pe Pământ.

) Vreau imediat să o demont și să privesc înăuntru, să văd cum funcționează și cum funcționează totul. Aparent, acesta este ceea ce distinge oamenii de știință de oamenii obișnuiți. De acord, ce persoană normală ar dezasambla un bec pentru 1000 de ruble, dar ce poți face - partidul a spus: este necesar!

Partea teoretică

De ce crezi că toată lumea este atât de preocupată de înlocuirea lămpilor cu incandescență, care au devenit simbolul unei epoci întregi, cu lămpi cu descărcare în gaz și LED?

Desigur, în primul rând, aceasta este eficiența energetică și economisirea energiei. Din păcate, un filament de wolfram emite mai mulți fotoni „termici” (adică lumină cu o lungime de undă mai mare de 700-800 nm) decât produce lumină în domeniul vizibil (300-700 nm). Este greu de argumentat cu asta - graficul de mai jos va spune totul de la sine. Ținând cont de faptul că consumul de energie al lămpilor cu descărcare în gaz și LED este de câteva ori mai mic decât cel al lămpilor incandescente la aceeași iluminare, care se măsoară în lux. Astfel, vedem că acest lucru este cu adevărat benefic pentru consumatorul final. Un alt lucru sunt instalațiile industriale (a nu se confunda cu birourile): iluminatul poate fi o parte importantă, dar totuși principalele costuri cu energia sunt asociate tocmai cu funcționarea mașinilor și a instalațiilor industriale. Prin urmare, toți gigawații generați sunt cheltuiți pentru rularea țevilor, cuptoare electrice etc. Adică economiile reale în întregul stat nu sunt atât de mari.

În al doilea rând, durata de viață a lămpilor care au înlocuit „becurile Ilyich” este de câteva ori mai lungă. Pentru o lampă LED, durata de viață este aproape nelimitată dacă disiparea căldurii este organizată corespunzător.

În al treilea rând, acestea sunt inovații/modernizări/nanotehnologii (subliniați după caz). Personal, nu văd nimic inovator nici în lămpile cu mercur, nici în lămpile LED. Da, aceasta este o producție de înaltă tehnologie, dar ideea în sine este doar o aplicație logică în practică a cunoștințelor despre semiconductori, care are 50-60 de ani, și materiale cunoscute de aproximativ două decenii.

Deoarece articolul este dedicat lămpilor cu LED-uri, mă voi opri mai detaliat asupra designului acestora. Se știe de mult timp că conductivitatea unui semiconductor iluminat este mai mare decât conductivitatea unuia neaprins (Wiki). Într-un mod necunoscut, lumina face ca electronii să călătorească prin material cu o rezistență mai mică. Un foton, dacă energia sa este mai mare decât banda interzisă a semiconductorului (E g), este capabil să scoată un electron din așa-numita bandă de valență și să-l arunce în banda de conducție.

Diagrama de aranjare a benzilor într-un semiconductor. E g - band gap, E F - energia Fermi, numerele indică distribuția electronilor între stări la T>0 ()

Să complicăm sarcina. Să luăm doi semiconductori cu diferite tipuri de conductivitate și să le conectăm împreună. Dacă în cazul unui semiconductor am observat pur și simplu o creștere a curentului care trece prin semiconductor, acum vedem că această diodă (care este un alt nume pentru joncțiunea p-n care apare la limita semiconductorilor cu diferite tipuri de conductivitate) a devenit o mini-sursă de curent constant, iar mărimea curentului va depinde de iluminare. Dacă stingi lumina, efectul va dispărea. Apropo, acesta este principiul de funcționare al panourilor solare.

Acum să revenim la LED-uri. Se pare că puteți face opusul: conectați un semiconductor de tip p la pozitivul bateriei și unul de tip n la negativ și... Și nu se va întâmpla nimic, nu va exista radiație în partea vizibilă. a spectrului, deoarece cele mai comune materiale semiconductoare (de exemplu, siliciu și germaniu) sunt opace în regiunea vizibilă a spectrului. Motivul pentru aceasta este că Si sau Ge nu sunt semiconductori cu goluri directe. Dar există o clasă mare de materiale care au proprietăți semiconductoare și sunt în același timp transparente. Reprezentanți proeminenți sunt GaAs (arseniură de galiu), GaN (nitrură de galiu).

În total, pentru a obține un LED, trebuie doar să facem o joncțiune p-n dintr-un semiconductor transparent. Probabil că mă voi opri aici, pentru că cu cât mergem mai departe, cu atât comportamentul LED-urilor devine mai complex și mai de neînțeles.

Permiteți-mi să spun doar câteva cuvinte despre tehnologiile moderne de producție cu LED-uri. Așa-numitul strat activ este un strat alternant foarte subțire de 10-15 nm grosime de semiconductori de tip p și n, care constau din elemente precum In, Ga și Al. Astfel de straturi sunt crescute epitaxial folosind metoda MOCVD (depunere chimică în vapori de oxid de metal sau depunere în vapori chimic).

Pentru cititorii interesați, pot sugera să se familiarizeze cu fizica care stă la baza funcționării LED-urilor. Pe lângă această activitate interesantă desfășurată în interiorul zidurilor Universității lor natale de stat din Moscova, Svetlana și Optogan au o minunată galaxie de echipe de cercetare în Sankt Petersburg însuși. De exemplu, PhysTech. De asemenea, puteți citi.

Partea metodologică

Toate măsurătorile spectrelor lămpii au fost făcute în decurs de 30 de minute (adică, semnalul de fundal s-a schimbat ușor) într-o cameră întunecată folosind un spectrometru Ocean Optics QE65000. Puteți citi despre designul spectrometrului. Pe lângă 10 dependențe pentru fiecare tip de lampă, a fost măsurat spectrul întunecat, care a fost apoi scăzut din spectrele lămpilor. Toate cele 10 dependențe pentru fiecare eșantion au fost însumate și mediate. În plus, fiecare spectru final a fost normalizat la 100%.

Imagine SEM a LED-urilor individuale pe un substrat după îndepărtarea stratului de polimer

Stratul de polimer în sine are o structură destul de interesantă. Este format din bile mici (diametru ~10 µm):

Micrografii optice ale „partei inferioare” a stratului de polimer

S-a întâmplat întâmplător ca o diodă tăiată cu un microtom să rămână în stratul de polimer. Este demn de remarcat faptul că dioda în sine este cu adevărat transparentă, iar contactele de pe cealaltă parte a cipului sunt vizibile prin ea:

Micrografii optice ale LED-ului din spate: transparenta excelenta pentru acest tip de produs

Stratul de polimer este atât de ferm lipit atât de substratul de cupru în sine, cât și de așchii individuale, încât după îndepărtarea sa, un strat subțire de polimer rămâne încă pe suprafața diodelor. Mai jos, în imaginile obținute cu ajutorul unui microscop electronic, puteți vedea în toată splendoarea „cipul” stratului foarte activ al diodei în care electronii sunt „degenerați” în fotoni:

Imagini SEM ale stratului care emite lumină al unui LED separat (săgețile indică locația stratului activ)

Și aici este stratul tampon texturat, aruncați o privire mai atentă la imaginea din dreapta jos - ne va fi util mai târziu (săgețile indică stratul tampon)

După manipularea neatentă a cipului, unele contacte au fost deteriorate, în timp ce altele au rămas intacte.

Și ultima lampă este „SvetaLED”. Primul lucru care surprinde este substratul cu module LED - atentie! - înșurubat pe un șurub puternic la restul lămpii (la fel ca și în China). Când am demontat-o, m-am gândit că ar putea interfera cu „smulgerea” acesteia de restul lămpii și apoi am văzut un șurub... Apropo, pe spatele acestui substrat de aluminiu era un marker! se scrie un număr. Avem senzația că la fabrica lui Svetlană de lângă Sankt Petersburg sunt muncitori migranți care asamblează manual aceste lămpi. Deși nu, stai, becurile sunt produse de armată... ...

Într-o notă: Am putut vedea cum sunt conectate cipurile individuale din modulul de la Svetlana. În mod constant, spre marea mea dezamăgire. Astfel, dacă cel puțin 1 LED „se stinge”, întregul modul va înceta să funcționeze.

Imagini SEM ale unei diode emițătoare de lumină de la compania Svetlana (săgețile indică regiunea activă). În imaginea din stânga sus, a fost adăugată o imagine a contactelor propuse, deoarece acestea ar fi trebuit direcționate în modul (4 x3 diode).

1 bec. Modulul Svetlana are dimensiuni de 5 pe 5 mm, 2 colțuri de pe „capac” sunt tăiate la 45 de grade etc. - mult coincide cu specificația Optogan. Efectul continuu al déjà vu-ului nu este chinuitor?! Sau poate totul este doar achiziționat din Taiwan?!

Și, desigur, concluzii

Ești gata să fii patriot și să numești o lampă „domestică” (de exemplu, chipsurile lui Optogan sunt fabricate în Germania) cea mai bună din punct de vedere al combinației tuturor factorilor?! Probabil ca nu. Sincer, am fost plăcut mulțumit de lampa LED fabricată în China: simplitatea relativă a circuitului de alimentare cu diode, materiale simple, plasarea cu succes a LED-urilor pe substrat. Problema cu temperatura culorii se poate rezolva, dar singurul negativ care ma deruta ca cumparator este durabilitatea becului din Regatul Mijlociu.

Lămpile de producție „internă”, în special „Optogan”, ca întotdeauna, „vă rugăm” cu prețul lor. Sunt mai mult decât sigur că ar fi posibil să începem cu design „artizanat”, materiale ieftine (sticlă în loc de policarbonat) și să umplem nișa surselor de lumină bugetare (se pare că nu sunt atât de mulți oameni bogați în Rusia, sau îmi scapă ceva?! Dar acesta nici măcar nu este principalul lucru, sunt destul de mulți care sunt gata să investească 1000 de ruble într-un bec și să nu se gândească să le cumpere timp de câțiva ani. Să lăsăm deoparte similitudinea externă izbitoare dintre module. Sunt mai preocupat de altceva - asemănarea dintre cipurile LED individuale (dimensiuni geometrice, locație, contacte etc.); Se pare că au fost realizate pe echipamente de la aceeași companie, doar că versiunile acestui echipament diferă de v.1.0 și v.1.1. Desigur, înțeleg că cel mai important lucru într-un LED este structura internă a zonei active, dar, vezi tu, este dificil să obții 1 cip care măsoară 160 pe 500 microni (grosimea unui păr uman este de 50-80). microni) și comparați spectrele de emisie ale cipurilor Optogan și Svetlana "

Cu toate acestea, dacă compania Optogan îmbunătățește baza, îndepărtează materiale scumpe (policarbonat), reduce dimensiunea, înlocuiește 1 cip puternic cu câteva mai simple și optimizează driverul (pe scurt, înțelegeți - reproiectează complet lampa), atunci o astfel de lumină becul va avea toate șansele de a cuceri piața rusă, deoarece pe lângă dezavantajele indicate, există și o mulțime de avantaje, cum ar fi conectarea corectă a diodelor în modul, „driver” inteligent etc. Datorită documentației tehnice.

În ceea ce privește „Svetlana”, în afară de cel mai simplu driver, care ar trebui să influențeze prețul în scădere și locația modulelor care emit lumină pe substrat, practic nu există avantaje. Documentația tehnică este tulbure, LED-urile sunt conectate în serie, ceea ce, dacă 1 diodă „se arde” dezactivează întregul modul (adică, în cazul nostru, reduce fluxul luminos cu 12,5%), pasta termică mânjită peste tot - toate acestea fac. nu adaugă încredere. Dar acesta a fost doar un prototip, poate că desenele industriale vor fi mai bune.

Acest articol nu are scopul de a denigra sau, dimpotrivă, de a exalta produsele unor producători față de altele. Vă prezint doar faptele și vă las să trageți concluzia! După cum se spune, gândește-te singur, decide-te singur...

Secțiunea video

Mulțumim foarte mult OSRAM pentru pregătirea unui videoclip atât de detaliat despre cum produce LED-uri (cu toate acestea, această companie produce LED-uri folosind o tehnologie ușor diferită față de toate becurile pe care le-am studiat):

Dacă există entuziaști gata să ajute la scrierea subtitrarilor în limba rusă, voi accepta cu plăcere ajutorul

Procesul de transfer al cipurilor LED în interiorul carcasei de plastic:

Și așa, în Taiwan, cipurile LED sunt „ambalate” în module de plastic cu colorant aplicat și ambalate în role:

P.S. Va începe miercuri (26/10), iar compania Optogan va fi larg reprezentată. Sper ca la conferinta de presa sa nu mi se inchida microfonul si sa pot pune intrebari incomode... Principalul lucru este sa ies in viata mai tarziu...
P.P.S.În lumina problemelor personale recente, nu sunt sigur că voi găsi puterea de a termina munca pe care am început-o. Și anume, pentru a vă echilibra cu memoria flash și afișajele (E-Ink și LCD). Au existat și planuri de a scrie o publicație despre obiecte biologice, dar se pare că acestea vor trebui să fie lăsate la raft...

MULȚUMESC! Toată lumea pentru citit și comentat...