) Saya segera ingin membongkarnya dan melihat ke dalam, untuk melihat bagaimana semuanya bekerja dan berfungsi. Rupanya, inilah yang membedakan ilmuwan dengan masyarakat awam. Setuju, betapa orang normal akan membongkar bola lampu seharga 1000 rubel, tetapi apa yang dapat Anda lakukan - kata partai: itu perlu!

Bagian teoritis

Menurut Anda mengapa semua orang begitu peduli untuk mengganti lampu pijar, yang telah menjadi simbol seluruh zaman, dengan lampu pelepasan gas dan lampu LED?

Tentu saja yang pertama adalah efisiensi energi dan penghematan energi. Sayangnya, filamen tungsten memancarkan lebih banyak foton “termal” (yaitu cahaya dengan panjang gelombang lebih besar dari 700-800 nm) dibandingkan menghasilkan cahaya dalam rentang tampak (300-700 nm). Sulit untuk membantahnya - grafik di bawah ini akan menjelaskan semuanya sendiri. Mempertimbangkan fakta bahwa konsumsi daya lampu pelepasan gas dan LED beberapa kali lebih rendah dibandingkan lampu pijar pada penerangan yang sama, yang diukur dalam lux. Oleh karena itu, kami melihat bahwa hal ini benar-benar bermanfaat bagi konsumen akhir. Hal lain adalah fasilitas industri (jangan bingung dengan perkantoran): penerangan mungkin merupakan bagian penting, namun tetap saja biaya energi utama justru terkait dengan pengoperasian mesin dan instalasi industri. Oleh karena itu, semua gigawatt yang dihasilkan dihabiskan untuk penggulungan pipa, tungku listrik, dll. Artinya, penghematan riil di seluruh negara bagian tidak terlalu besar.

Kedua, masa pakai lampu yang menggantikan “bohlam Ilyich” beberapa kali lebih lama. Untuk lampu LED, masa pakainya hampir tidak terbatas jika pembuangan panasnya diatur dengan benar.

Ketiga, inovasi/modernisasi/nanoteknologi (garis bawahi bila perlu). Secara pribadi, saya tidak melihat sesuatu yang inovatif baik pada lampu merkuri maupun LED. Ya, ini adalah produksi berteknologi tinggi, tetapi idenya sendiri hanyalah penerapan logis dalam praktik pengetahuan tentang semikonduktor, yang berusia 50-60 tahun, dan material yang dikenal selama sekitar dua dekade.

Karena artikel ini dikhususkan untuk lampu LED, saya akan membahas desainnya lebih detail. Telah lama diketahui bahwa konduktivitas semikonduktor yang menyala lebih tinggi daripada konduktivitas semikonduktor yang tidak menyala (Wiki). Dalam beberapa cara yang tidak diketahui, cahaya menyebabkan elektron bergerak melalui material dengan hambatan yang lebih kecil. Foton, jika energinya lebih lebar celah pita semikonduktor (E g), mampu mengeluarkan elektron dari pita valensi dan melemparkannya ke pita konduksi.

Diagram susunan zona dalam semikonduktor. E g - celah pita, E F - Energi Fermi, angka menunjukkan distribusi elektron melintasi keadaan pada T>0 ()

Mari kita mempersulit tugas ini. Mari kita ambil dua semikonduktor dengan jenis konduktivitas berbeda dan menghubungkannya. Jika dalam kasus satu semikonduktor kita hanya mengamati peningkatan arus yang mengalir melalui semikonduktor, sekarang kita melihat bahwa dioda ini (yang merupakan nama lain dari sambungan p-n yang muncul pada antarmuka semikonduktor dengan jenis yang berbeda konduktivitas) menjadi sumber mini DC, dan besarnya arus akan bergantung pada penerangan. Jika Anda mematikan lampu, efeknya akan hilang. Omong-omong, inilah prinsip pengoperasian panel surya.

Sekarang mari kita kembali ke LED. Ternyata Anda dapat melakukan yang sebaliknya: sambungkan semikonduktor tipe-p ke positif pada baterai, dan semikonduktor tipe-n ke negatif, dan... Dan tidak akan terjadi apa-apa, tidak akan ada radiasi di bagian yang terlihat. spektrum, karena bahan semikonduktor yang paling umum (misalnya, silikon dan germanium) tidak tembus cahaya di wilayah spektrum tampak. Alasannya adalah Si atau Ge bukanlah semikonduktor celah langsung. Namun ada sejumlah besar material yang memiliki sifat semikonduktor dan sekaligus transparan. Perwakilan terkemuka- GaAs (gallium arsenida), GaN (gallium nitrida).

Secara total, untuk mendapatkan LED, kita hanya perlu membuat pn-junction dari semikonduktor transparan. Saya mungkin akan berhenti di sini, karena semakin jauh kita melangkah, perilaku LED menjadi semakin kompleks dan tidak dapat dipahami.

Izinkan saya menyampaikan beberapa patah kata tentangnya teknologi modern produksi LED. Yang disebut lapisan aktif adalah lapisan semikonduktor tipe p dan n yang sangat tipis setebal 10-15 nm, yang terdiri dari unsur-unsur seperti In, Ga dan Al. Lapisan tersebut ditanam secara epitaksial menggunakan metode MOCVD (deposisi uap kimia oksida logam atau deposisi uap kimia).

Untuk pembaca yang tertarik, saya menyarankan untuk mengenal fisika yang mendasari pengoperasian LED. Selain itu pekerjaan yang menarik, dilakukan di dalam tembok Universitas Negeri Moskow asalnya, Svetlana dan Optogan memiliki galaksi tim ilmiah yang luar biasa di St. Petersburg sendiri. Misalnya, Fisika. Anda juga bisa membaca.

Bagian metodologis

Semua pengukuran spektrum lampu dilakukan dalam waktu 30 menit (yaitu, sinyal latar belakang sedikit berubah) di ruangan yang gelap menggunakan spektrometer Ocean Optics QE65000. Anda dapat membaca tentang struktur spektrometer. Selain 10 ketergantungan untuk setiap jenis lampu, spektrum gelap diukur, yang kemudian dikurangi dari spektrum lampu. Semua 10 dependensi untuk setiap sampel dijumlahkan dan dirata-rata. Selain itu, setiap spektrum akhir dinormalisasi hingga 100%.

Gambar SEM dari masing-masing LED pada substrat setelah lapisan polimer dihilangkan

Lapisan polimer sendiri memiliki struktur yang cukup menarik. Terdiri dari bola-bola kecil (diameter ~10 µm):

Mikrograf optik dari “bagian bawah” lapisan polimer

Kebetulan satu dioda yang dipotong dengan mikrotom tertinggal di lapisan polimer. Perlu dicatat bahwa dioda itu sendiri benar-benar transparan dan kontak di sisi lain chip terlihat melaluinya:

Mikrograf optik LED dari belakang: transparansi luar biasa untuk jenis produk ini

Lapisan polimer direkatkan dengan kuat ke substrat tembaga itu sendiri dan ke masing-masing chip sehingga setelah dilepas, lapisan tipis polimer masih tertinggal di permukaan dioda. Di bawah ini, dalam gambar yang diperoleh dengan menggunakan mikroskop elektron, Anda dapat melihat dengan segala kemegahannya sebuah "chip" dari lapisan dioda yang sangat aktif di mana elektron "didegenerasi" menjadi foton:

Gambar SEM dari lapisan pemancar cahaya dari LED terpisah (panah menunjukkan lokasi lapisan aktif)

Dan ini adalah lapisan buffer bertekstur, lihat lebih dekat gambar kanan bawah - ini akan berguna bagi kita nanti (tanda panah menunjukkan lapisan buffer)

Setelah penanganan chip yang ceroboh, beberapa kontak rusak, sementara yang lain tetap utuh.

Dan lampu terakhir adalah “SvetaLED”. Hal pertama yang mengejutkan adalah substratnya Modul LED- Perhatian! - disekrup ke baut yang besar dan kuat ke seluruh lampu (seperti yang mereka lakukan di Cina). Ketika saya membongkarnya, saya pikir mungkin itu adalah cara untuk "merobeknya" dari sisa lampu, dan kemudian saya melihat sebuah baut... Ngomong-ngomong, ada spidol di bagian belakang ini substrat aluminium! beberapa nomor ditulis. Ada kesan bahwa di pabrik Svetlana dekat St. Petersburg ada pekerja migran yang merakit lampu ini dengan tangan. Meskipun tidak, tunggu, bola lampu diproduksi oleh militer……

Catatan: Saya dapat melihat bagaimana masing-masing chip dalam modul dari Svetlana terhubung. Secara konsisten, saya sangat kecewa. Jadi, jika setidaknya 1 LED padam, seluruh modul akan berhenti bekerja.

Gambar SEM dari dioda pemancar cahaya dari perusahaan Svetlana (panah menunjukkan wilayah aktif). Pada gambar kiri atas, gambar kontak yang diusulkan telah ditambahkan sebagaimana seharusnya dirutekan dalam modul (dioda 4 x3).

1 bola lampu. Modul Svetlana memiliki dimensi 5 kali 5 mm, 2 sudut pada “tutup” dipotong pada 45 derajat, dll. - sangat mirip dengan spesifikasi Optogan. Efek déjà vu yang berkelanjutan tidak menyiksa?! Atau mungkin semuanya baru dibeli di Taiwan?!

Dan tentu saja kesimpulannya

Apakah Anda siap menjadi seorang patriot dan menyebut lampu “dalam negeri” (misalnya, chip Optogan buatan Jerman) sebagai yang terbaik dalam hal kombinasi semua faktor?! Mungkin tidak. Sejujurnya, saya sangat senang dengan lampu LED buatan China: rangkaian catu daya dioda yang relatif sederhana, bahan sederhana, penempatan yang bagus LED pada substrat. Masalah suhu warna dapat diatasi, tetapi satu-satunya hal negatif yang membingungkan saya sebagai pembeli adalah daya tahan bola lampu dari Kerajaan Tengah.

Lampu produksi “dalam negeri”, dan khususnya “Optogan”, seperti biasa, “menyenangkan” dengan harganya. Saya sangat yakin bahwa kita bisa memulai dengan desain “kerajinan tangan”, bahan murah (kaca bukan polikarbonat) dan mengisi ceruk sumber cahaya murah (sepertinya tidak banyak orang kaya di Rusia, atau aku melewatkan sesuatu?! ). Tapi ini bahkan bukan hal yang utama; ada banyak orang yang siap menginvestasikan 1000 rubel untuk sebuah bola lampu dan tidak berpikir untuk membelinya selama beberapa tahun. Mari kita kesampingkan kesamaan yang mencolok antar modul, saya lebih mementingkan hal lain - kesamaan antara masing-masing chip LED ( dimensi geometris, lokasi, kontak, dll.). Tampaknya dibuat menggunakan peralatan dari perusahaan yang sama, hanya versi peralatan ini yang berbeda yaitu v.1.0 dan v.1.1. Tentu saja saya mengerti bahwa hal terpenting dalam sebuah LED adalah struktur internal zona aktif, tetapi, Anda tahu, sulit untuk mendapatkan 1 chip berukuran 160 kali 500 mikron (ketebalan rambut manusia adalah 50-80 mikron) dan bandingkan spektrum emisi chip Optogan dan Svetlana "

Namun, jika perusahaan Optogan meningkatkan basisnya, menghilangkan bahan mahal (polikarbonat), mengurangi ukurannya, mengganti 1 chip yang kuat dengan beberapa yang lebih sederhana dan mengoptimalkan driver (singkatnya, Anda mengerti - mendesain ulang lampu sepenuhnya), maka lampu seperti itu bulb akan memiliki segala peluang untuk menang pasar Rusia, karena selain kekurangan yang disebutkan, ada juga banyak kelebihan, seperti koneksi dioda yang benar dalam modul, “driver” yang cerdas, dll. Berkat dokumentasi teknis.

Sedangkan untuk "Svetlana", selain driver paling sederhana, yang seharusnya mempengaruhi penurunan harga, lokasi modul pemancar cahaya pada substrat, praktis tidak ada keuntungan. Dokumentasi teknis berawan, LED dihubungkan secara seri, yang jika 1 dioda "terbakar" menonaktifkan seluruh modul (yaitu, dalam kasus kami, ini mengurangi fluks cahaya sebesar 12,5%), pasta termal dioleskan ke mana-mana - semua ini tidak menambah kepercayaan diri. Tapi ini baru prototipe, mungkin desain industri akan lebih baik.

Artikel ini tidak dimaksudkan untuk merendahkan atau sebaliknya meninggikan produk dari beberapa produsen dibandingkan yang lain. Saya hanya menyajikan faktanya saja, dan biarkan Anda menarik kesimpulannya! Seperti kata pepatah, pikirkan sendiri, putuskan sendiri...

Bagian video

Terima kasih banyak OSRAM untuk mempersiapkannya video detail tentang cara memproduksi LED (meskipun perusahaan ini membuat LED menggunakan teknologi yang sedikit berbeda dari semua bola lampu yang telah kami pelajari):

Jika ada peminat yang siap membantu menulis subtitle bahasa Rusia, saya dengan senang hati akan menerima bantuan

Proses pemindahan chip LED ke dalam wadah plastik:

Jadi di Taiwan, chip LED “dikemas” dalam modul plastik dengan pewarna dan dikemas dalam gulungan:

P.S. Ini akan dimulai pada Rabu (26/10), dan perusahaan Optogan akan terwakili secara luas. Saya berharap mikrofon saya tidak dimatikan pada konferensi pers dan saya dapat mengajukan pertanyaan yang tidak nyaman... Yang utama adalah keluar hidup-hidup nanti...
PPS Mengingat yang terbaru masalah pribadi Saya tidak yakin saya akan menemukan kekuatan untuk menyelesaikan pekerjaan yang saya mulai. Yakni, membalas dengan memori flash dan layar (E-Ink dan LCD). Ada juga rencana untuk menulis publikasi tentang objek biologis, namun tampaknya harus ditunda...

TERIMA KASIH! Semuanya yang membaca dan berkomentar...

Sampai saat ini, lampu berbasis dioda jarang ditemukan di rumah kita. Lima tahun yang lalu, lampu neon hemat energi diiklankan secara luas, dan sepertinya sangat bagus pilihan yang bagus penerangan untuk menghemat energi dan menggantikan lampu pijar dalam kehidupan sehari-hari dan di tempat kerja. Bahkan program transisi ke penerangan hemat energi telah dikembangkan dalam skala nasional. Sampai-sampai lampu pijar pun hendak dilarang. Saya ingat sekitar tahun 2011, salah satu acara TV ditayangkan berbagai jenis lampu hemat energi untuk rumah dan ditampilkan, antara lain, lampu dioda. Namun pabrikannya menjelaskan bahwa lampu semacam itu, meskipun ramah lingkungan, berdaya rendah dan sangat mahal, dan kemungkinan besar tidak akan mampu bersaing dengan lampu neon pada dekade berikutnya. lampu hemat energi dalam kehidupan sehari-hari.

Kehidupan telah membantah ramalan ini. Kemajuan pesat dalam pencahayaan LED sungguh mengejutkan. Kekuatan lampu meningkat, dan biayanya menurun. Sekarang bola lampu 11 W (setara dengan lampu pijar 75 W) dapat dibeli seharga 100 - 150 rubel. Pada saat yang sama, masa pakai lampu yang dinyatakan adalah 50.000 jam. Bentuk lampu menjadi tidak bisa dibedakan lampu yang familiar pijar, cahaya putih bisa dingin atau hangat. Perlengkapan pencahayaan baru ini kini dapat ditemukan di hampir setiap rumah.

Namun, seperti semua perangkat baru, lampu LED menimbulkan pertanyaan dan kehati-hatian. Apakah akan membahayakan kesehatan dan penglihatan? Kekurangan apa yang mungkin disembunyikan produsen dalam upaya memperoleh keuntungan? Kami telah menerbitkan sejumlah artikel di situs web kami tentang perangkat baru (Apakah berbahaya memanaskan makanan dalam microwave? Bahaya dan manfaat pemanas inframerah. Bahaya dan manfaat kompor induksi.) Sekarang giliran a lampu LED rumah tangga.

Pertama-tama, sedikit penjelasan tentang prinsip pengoperasian lampu LED. Nama internasional untuk lampu semacam itu adalah LED (light-emitting diode). Dioda pemancar cahaya standar mengandung tiga lapisan bahan semikonduktor. Tegangan listrik menyebabkan elektron dari anoda (lapisan-n) dan lubang dari elektroda (lapisan-p) berpindah ke lapisan perantara, tempat keduanya bergabung kembali untuk memancarkan foton. Lapisan perantara adalah kristal khusus dengan celah pita tertentu. Lebar zona ini, serta pengotor dalam kristal, menentukan warna radiasi. Pada awal 1960-an, sampel industri pertama LED berdasarkan galium fosforida dan arsenida dibuat, memancarkan cahaya merah dan kemudian hijau. Meski begitu, perangkat ini lebih efektif lampu biasa pijar Mereka digunakan sebagai berbagai indikator warna. Namun butuh waktu lama untuk mendapatkan LED biru yang murah dan terang. Dan tanpa menambahkan warna biru, seperti diketahui, mustahil memperoleh cahaya putih yang diperlukan untuk menerangi rumah.

Tidak mengherankan jika Hadiah Nobel Fisika pada tahun 2014 diberikan kepada ilmuwan Jepang Isamu Akasaki, Hiroshi Amano dan Shuji Nakamura untuk pengembangan “sumber cahaya baru yang ramah lingkungan,” yaitu untuk penemuan LED biru, yang jika dikombinasikan dengan warna merah dan hijau, dapat menghasilkan cahaya putih yang indah sumber. Kesulitan utama dalam menemukan LED biru adalah menemukan kristal yang bagus untuk lapisan perantara. Agar dapat memancarkan cahaya biru, diperlukan material dengan bandgap yang besar. Solusi ditemukan ketika diusulkan untuk menggunakan LED dengan kristal galium nitrida (GaN) pada substrat safir. Lapisan perantara mengalami perlakuan panas khusus dan menerima pengotor tidak hanya magnesium, tetapi juga seng, dan kemudian indium. Meskipun penemuan ilmuwan Jepang dilakukan pada pertengahan tahun 90-an abad ke-20, signifikansi praktisnya dihargai dan mulai digunakan secara luas pada abad ke-21. Pada tahun 2001, kemungkinan penggunaan substrat kuarsa dalam LED, bukan safir, pertama kali dibuktikan, yang membuka jalan bagi produksi lampu yang lebih murah.

Saat ini banyak perusahaan yang memproduksi rumah tangga lampu yang dipimpin dan lampu. Produsen terbesar Produsen LED di Rusia dan Eropa Timur adalah perusahaan “Optogan” dan “Svetlana-Optoelectronics” (St. Petersburg).

Mari kita pertimbangkan dulu kelebihan lampu tersebut. Jumlahnya tidak sedikit dan cukup meyakinkan.

1. Efisiensi cahaya tinggi mencapai 146 lumens per watt.
2. Kekuatan mekanik yang tinggi, ketahanan getaran (tanpa filamen, kaca rapuh)
3. Umur panjang - dari 30.000 hingga 100.000 jam (saat bekerja 8 jam sehari - 34 tahun). Umur lampu sangat bergantung pada suhu. Saat beroperasi pada suhu di atas suhu kamar, masa pakainya berkurang.
4. Inersia rendah - langsung menyala pada kecerahan penuh, sedangkan lampu merkuri-fosfor (ekonomis-fluoresen) memiliki waktu nyala 1 detik hingga 1 menit, dan kecerahan meningkat dari 30% menjadi 100% dalam 3-10 menit, tergantung pada suhu lingkungan.
5. Jumlah siklus hidup-mati tidak berpengaruh signifikan terhadap masa pakai LED (tidak seperti sumber cahaya tradisional - lampu pijar, lampu pelepasan gas). Keamanan - tidak diperlukan tegangan tinggi, suhu rendah LED atau perlengkapannya, biasanya tidak lebih tinggi dari 60 °C.
6. Tidak sensitif terhadap suhu rendah dan sangat rendah. Namun, suhu tinggi merupakan kontraindikasi untuk LED, seperti halnya semikonduktor lainnya.
7. Ramah lingkungan - tidak ada merkuri atau fosfor di dalam lampu.

Teknologi terus ditingkatkan untuk menjadikan lampu lebih ramah lingkungan dan bermanfaat bagi mata kita. Namun, seperti perangkat lainnya, ada yang murah dan pilihan mahal. Pabrikan terkadang tidak mencantumkan semua karakteristik pada kotak. Mari kita lihat sekilas masalah apa yang mungkin dialami orang saat menggunakan lampu LED.

1. Pertama-tama, ini adalah spektrum radiasi. Pada tahun 2013, informasi tentang bahaya pencahayaan LED tersebar di Internet, mengutip penelitian ilmuwan Spanyol dari Complutense University, yang menunjukkan bahwa cahaya yang dipancarkan lampu LED dapat merusak retina mata manusia secara signifikan. Selain itu, kerusakan ini bisa sangat parah sehingga tidak ada pengobatan atau prosedur pembedahan yang dapat membantu. Terkadang ada catatan yang diduga spektrum lampu LED mengandung komponen keras berwarna biru bahkan ultraviolet yang berbahaya bagi mata kita. Memang, ada standar sanitasi untuk penyinaran UV pada retina, yang disarankan untuk tidak dilampaui. Perlu diketahui bahwa sumber radiasi UV terkuat adalah Matahari. Semua percobaan untuk memastikan bahaya radiasi UV dilakukan pada hewan dan pengaruh yang merugikan pada retina hanya terlihat pada penyinaran berkepanjangan dengan cahaya yang sangat terang.

Gambar berikut menunjukkan spektrum empat lampu – satu lampu pijar dan tiga lampu LED. Gambar diambil dari publikasi tahun 2011 di situs http://geektimes.ru/post/253792/.

Puncak kurva spektrum terendah berada pada kisaran 400-500 nm. - di lampu Optogan. Oleh karena itu, lampu ini memiliki temperatur warna paling rendah yaitu sebesar 3050 °C. (Menariknya, harga lampu semacam itu pada tahun 2011 adalah 995 rubel!) Seperti yang telah kami katakan, kemajuan besar telah dicapai. Sekarang sebagian besar rumah tangga lampu penerangan memiliki suhu warna 2700-3000 K, jauh dari daerah UV. Namun, saat memilih lampu di toko, perhatikan suhu warnanya. Parameter ini selalu ada di kotak.

Adapun kesimpulan para ilmuwan Spanyol berkaitan dengan radiasi semua jenis layar LED, seperti tampilan semua jenis gadget, komputer, televisi, dll. Para ilmuwan telah membuktikan bahwa jika Anda melihat layar seperti itu dalam waktu lama, tanpa pelindung mata, hal ini sebenarnya dapat menyebabkan perubahan bertahap pada retina. Oleh karena itu, disarankan untuk melindungi mata saat bekerja dengan komputer dalam waktu lama dengan kacamata khusus. Sering-seringlah beristirahat. Kami tidak memperhatikan perlengkapan pencahayaan untuk waktu yang lama, jadi tidak ada salahnya.

2. Lampu berkedip-kedip. Frekuensi kedipan lampu bergantung pada prinsip pengoperasian dan desain. Cahaya yang berkedip-kedip dapat berdampak buruk bagi kesehatan, jadi ada standar sanitasi di sini juga. Pulsasi fluks cahaya (amplitudo fluktuasi kecerahan) di ruang tamu atau ruang kantor kerja tidak boleh lebih dari 20%. Denyut cahaya merupakan ciri khas lampu neon tua. Untuk LED yang bagus jumlahnya minimal - kurang dari 1%. Meski ada lampu yang lebih murah dengan riak lebih dari 60%. Parameter ini biasanya tidak ditunjukkan dalam deskripsi pada kotak lampu. Saya dapat menyarankan Anda untuk membeli bukan yang termurah lampu modern. Di dalamnya, daya disuplai melalui driver khusus, dan bukan melalui kapasitor. Ada tips di Internet tentang cara mengevaluasi denyut cahaya secara mandiri. Disarankan untuk melihat lampu melalui kamera ponsel.

3. Masalah lain yang terkait dengan spektrum lampu dioda, yang terkadang disebutkan di Internet, adalah bahaya warna putih cerah bagi kesehatan manusia. Yang dimaksud bukan efek terhadap penglihatan, melainkan efek terhadap sistem saraf, penekanan produksi hormon tidur - melatonin. Disarankan pada malam hari, beberapa jam sebelum tidur, untuk mengurangi kecerahan lampu dan menggunakan cahaya yang lebih hangat. Tidak seperti lampu neon, beberapa lampu LED, seperti lampu pijar, mendukung kontrol kecerahan menggunakan kontrol “peredup”; hal ini harus ditunjukkan oleh produsen pada kemasannya;

4. Masalah serangga. Mereka menyukai cahaya terang, dan mereka kurang tertarik pada lampu pijar dibandingkan lampu dioda, juga karena sifatnya panas tinggi. lampu LED, yang lebih terang dari lampu pijar dan tidak memanas, terkadang mereka mengumpulkan awan serangga terbang disekitarnya. Masalah ini sangat relevan ketika menerangi kota-kota besar di selatan, di mana terkadang terdapat “invasi” berbagai nyamuk, lalat, dan jangkrik.

Lampu LED adalah salah satu penemuan paling penting dan penting di zaman kita. Ini tidak hanya meningkatkan kualitas cahaya di rumah kita, tetapi juga membantu memecahkan masalah konservasi energi – salah satu masalah paling mendesak di Bumi.

Selamat siang teman-teman terkasih! Sekali lagi, sambut semua orang di situs web “Tukang Listrik di Rumah”. Akhir-akhir ini, permintaan akan produk LED terus meningkat. Penggunaan sumber cahaya inovatif digunakan di berbagai sektor perekonomian nasional.

Mobil baru dilengkapi dengan lampu LED, rumah, tempat usaha, dan stand iklan luar ruang diterangi. Mereka digunakan dalam lampu sorot, lampu jalan dan kantor, serta banyak penemuan manusia lainnya.

Konsep bahkan tidak menyiratkan jumlah panas yang dikeluarkannya, namun memiliki arti yang sangat berbeda. Ini - efek visual persepsi sumber cahaya oleh mata manusia. Saat spektrum warna cahaya mendekati matahari (kuning), “kehangatan” setiap lampu ditentukan.

Anda juga dapat mengasosiasikan dengan nyala lilin, dan Anda akan segera memahami bagaimana fenomena ini dijelaskan. Sebaliknya, warna cahaya kebiruan dikaitkan dengan langit mendung dan cahaya malam bersalju. Cahaya ini membangkitkan gambaran dingin dan pucat dalam diri kita. Namun ada penjelasan ilmiah yang pasti untuk semuanya.

Ketika sepotong logam dipanaskan, ia menghasilkan cahaya yang khas. Pertama rentang warnanya dalam nada merah. Ketika suhu meningkat, spektrum warna secara bertahap mulai bergeser ke arah kuning, putih, biru cerah, dan ungu.

Setiap warna pancaran logam memiliki kisaran suhunya sendiri, yang memungkinkan untuk menggambarkan fenomena tersebut menggunakan besaran fisika yang diketahui. Ini membantu untuk mengkarakterisasi suhu warna bukan sebagai nilai yang diambil secara acak, tetapi sebagai periode pemanasan tertentu sampai diperoleh spektrum warna yang diperlukan.

Spektrum warna kristal LED agak berbeda. Ini berbeda dari kemungkinan warna cahaya logam karena cara asalnya yang berbeda. Tetapi esensi umum tetap sama: untuk mendapatkan warna yang dipilih, diperlukan suhu warna tertentu. Perlu dicatat bahwa indikator ini sama sekali tidak berhubungan dengan jumlah panas yang dihasilkan oleh perlengkapan pencahayaan.

Sekali lagi saya ingin mencatat bahwa tidak perlu bingung suhu warna dan suhu fisik (jumlah panas) yang dipancarkan lampu Anda, ini adalah indikator yang berbeda.

Skala suhu warna LED

hari ini pasar domestik penawaran bermacam-macam besar sumber cahaya pada kristal LED. Semuanya beroperasi dalam rentang suhu yang berbeda. Biasanya mereka dipilih tergantung pada lokasi pemasangan yang dimaksudkan, karena setiap lampu menciptakan tampilan tersendiri. Ruangan yang sama dapat diubah secara signifikan hanya dengan mengubah warna pencahayaan.

Untuk penggunaan optimal masing-masing Sumber LED ringan, Anda harus memutuskan terlebih dahulu warna mana yang paling nyaman bagi Anda. Konsep temperatur warna tidak secara spesifik berkaitan dengan lampu LED, tidak dapat dikaitkan dengan sumber tertentu, hanya bergantung pada komposisi spektral radiasi yang dipilih. Setiap lampu selalu memiliki temperatur warna, tepat saat dilepas lampu standar pijar, pancarannya hanya kuning “hangat” (spektrum emisinya standar).

Dengan munculnya sumber pencahayaan neon dan halogen, cahaya putih “dingin” mulai digunakan. Lampu LED memiliki ciri yang lebih luas skema warna, yang menyebabkan pemilihan pencahayaan optimal secara mandiri menjadi lebih rumit, dan semua coraknya mulai ditentukan oleh bahan dari mana semikonduktor dibuat.

Hubungan antara suhu warna dan pencahayaan

Pengetahuan yang jelas tentang nilai tabular dari karakteristik ini membantu untuk memahami warna apa yang akan dibahas lebih lanjut. Masing-masing dari kita memiliki persepsi warna yang berbeda, sehingga hanya sedikit yang dapat secara visual menentukan dingin atau hangatnya fluks cahaya.

Indikator rata-rata dari sekelompok produk yang beroperasi dalam spektrum tertentu diambil sebagai dasar, dan kapan pilihan terakhir Lampu LED memperhitungkan kondisi spesifik pengoperasiannya (lokasi pemasangan, ruang penerangan, tujuan, dll.).

Saat ini, semua sumber penerangan, bergantung pada rentang pendarannya, diklasifikasikan menjadi tiga kelompok utama:

1. - cahaya putih hangat– beroperasi pada kisaran suhu dari 2700K hingga 3200K. Spektrum cahaya putih hangat yang dipancarkannya sangat mirip dengan cahaya lampu pijar konvensional. Lampu dengan ini suhu warna direkomendasikan untuk digunakan di tempat tinggal.
2. - cahaya putih siang hari(putih normal) – dalam kisaran dari 3500K hingga 5000K. Cahaya mereka secara visual dikaitkan dengan sinar matahari pagi. Ini adalah fluks cahaya rentang netral yang dapat digunakan di ruang teknis apartemen (lorong, kamar mandi, toilet), kantor, ruang kelas, bengkel produksi, dan sebagainya.
3. - cahaya putih dingin(hari putih) – dalam kisaran dari 5000K hingga 7000K. Mengingatkanku pada siang hari yang cerah. Mereka menerangi gedung rumah sakit, laboratorium teknis, taman, gang, tempat parkir, papan reklame, dll.

Dari ciri-ciri yang diberikan terlihat jelas bahwa kapan suhu warna rendah merah mendominasi dan biru tidak ada. Ketika suhu meningkat, hijau dan warna biru, dan yang merah menghilang.

Di mana saya bisa mengetahui opsi ini?

Pada kemasan setiap lampu penerangan, produsen menunjukkan karakteristik teknisnya. Di antara semua karakteristik lainnya, seperti daya, tegangan, frekuensi jaringan, perlu untuk menunjukkan (ini tidak hanya berlaku untuk lampu LED). Anda pasti harus memperhatikan faktor utama ini sebelum membeli lampu.

Omong-omong, karakteristik ini ditampilkan tidak hanya pada kemasannya, tetapi juga pada lampu itu sendiri. Berikut salah satu contoh lampu LED 7 W dengan suhu 4000K. Itu dipasang di rumah saya, di dapur, dan bersinar dengan cahaya matahari yang menyenangkan.

Dan berikut ini contoh lain penunjukan pada lampu sorot LED untuk plafon eternit suhu 2800 Kelvin. Lampu dengan temperatur warna ini bersinar dengan cahaya hangat mirip dengan lampu pijar dan dipasang di salah satu objek kamar tidur.

Lampu mana yang harus dipilih untuk kantor

DI DALAM dokumen peraturan SP 52.13330.2011 “Pencahayaan alami dan buatan” merekomendasikan penggunaan berbagai sumber radiasi tergantung pada jenis, kekuatan, desain dan karakteristik fluks cahaya. Tempat tinggal harus dilengkapi dengan perangkat penerangan “hangat” kecil dan bersuhu rendah, dan di bangunan non-tempat tinggal, lampu yang lebih besar dengan cahaya “putih” normal harus dipasang.

Hal ini telah terbukti pencahayaan putih optimal untuk proses kerja, karena bagian spektrum biru yang terkandung di dalamnya mempunyai efek menguntungkan bagi seseorang, membantunya berkonsentrasi, mempercepat reaksi dan proses kerja tubuh. Sebaiknya pilih sumber radiasi dari 3500K hingga 5600K, dengan cahaya putih atau netral, dengan semburat agak kebiruan. Pencahayaan seperti itu akan meningkatkan performa hingga level maksimal.

Lampu neon dan lampu LED bisa digunakan, meskipun lampu LED bisa digunakan penghematan yang signifikan sumber daya energi.

Sebaliknya, merupakan kesalahan besar jika memasang perlengkapan lampu putih dingin dengan jangkauan mendekati 6500K di tempat seperti itu. Hal ini akan menyebabkan pekerja cepat lelah, keluhan sakit kepala dan penurunan kinerja yang tajam.

Lampu mana yang cocok untuk rumah

Cahaya putih tidak disarankan di apartemen dan rumah pribadi. Tidak perlu menempatkan lampu yang sama di mana-mana, lebih baik menggunakan rekomendasi individual untuk peralatan penerangan di ruangan tersebut. Anda bisa memasang lampu berwarna putih netral di dapur, kamar mandi, dan lorong. Suhunya dapat bervariasi dari 4000K hingga 5000K.

Namun untuk kamar tidur, kamar bayi, dan ruangan tempat Anda bersantai, sebaiknya menggunakan spektrum cahaya bernuansa hangat. Di Sini solusi terbaik akan ada cahaya putih hangat mendekati 2700K hingga 3200. Ini akan meredakan ketegangan di siang hari, menciptakan kenyamanan dan membuat Anda rileks.

Akan lebih mudah dan efektif untuk menggunakan cahaya putih normal di area membaca dan sudut kerja, serta untuk menerangi cermin di depan tempat riasan diterapkan. Dengan cara ini Anda akan mencapai hasil maksimal kontras warna dan kenyamanan atas tindakan yang dilakukan.

Untuk beberapa tahun terakhir Bola lampu LED telah tersebar luas di kalangan masyarakat. Pemasok produk ini meyakinkan pelanggan bahwa lampu tersebut ekonomis, tahan lama, dan bersinar lebih terang dibandingkan lampu pijar. Tampaknya produk-produk tersebut cukup bermanfaat, karena promosi terjadi bahkan di tingkat negara bagian. Bukan rahasia lagi bahwa banyak lembaga publik yang secara besar-besaran mengganti perlengkapan pencahayaan lama dengan perangkat inovatif. Meskipun ada iklan yang aktif, beberapa orang bertanya-tanya apakah lampu LED berbahaya bagi kesehatan manusia dan, jika demikian, bagaimana hal ini diungkapkan.

Keuntungan dari lampu LED

Hingga saat ini Bohlam LED adalah sumber penerangan yang paling ekonomis, yang memiliki sejumlah keunggulan khusus dibandingkan lampu pijar dan lampu neon. Keuntungan utama dapat digarisbawahi sebagai berikut:

• Lampu sama sekali tidak memiliki elemen rapuh - bola kaca.
• Perangkat langsung menyala.
• Tidak ada filamen, yang dianggap sebagai titik lemah pada perangkat penerangan neon.
• Perkembangan industri yang konstan dan kemampuan untuk menggunakan perangkat ini untuk berbagai tujuan, karena ukuran LED yang minimal.
• Konsumsi rendah energi listrik memungkinkan bola lampu tersebut beroperasi bahkan dengan baterai.

Dan keuntungan yang paling penting adalah itu perangkat penerangan ini tidak mengandung zat berbahaya dalam desainnya, seperti lampu neon. LED tidak perlu didaur ulang karena tidak mengandung merkuri, namun apakah berbahaya bagi kesehatan adalah pertanyaan kedua.

Lampu neon berbahaya bagi lingkungan karena tabungnya mengandung merkuri. Setelah padam, lampu tersebut harus diserahkan untuk didaur ulang. Bola lampu LED sepenuhnya aman dalam hal ini.

Karakteristik umum LED

Bola lampu LED terbuat dari bahan ramah lingkungan - plastik dan logam berkualitas tinggi. Untuk perangkat berdaya tinggi, paduan aluminium digunakan. Perbedaan utama antara perangkat penerangan LED dan lampu neon adalah tidak adanya gas di dalam bohlam.

Namun, LED belum dapat dianggap sebagai perangkat penerangan yang lengkap jaringan standar tegangannya 220 W, sedangkan LED hanya membutuhkan beberapa volt untuk beroperasi. Selain itu, bahkan dengan sedikit peningkatan sehubungan dengan nilai nominal, arus yang melewati perangkat meningkat berkali-kali lipat. Karena fitur ini, untuk memasukkan perangkat penerangan seperti itu ke dalam jaringan standar, perlu menginstal driver khusus.

Setiap bola lampu dirangkai dari sekelompok LED yang dihubungkan satu sama lain secara seri. Driver khusus memberikan tegangan pada rangkaian sehingga arus yang melewatinya menjadi terukur. Selain itu, tegangan bolak-balik jaringan menjadi datar dan menjadi permanen.

Bagi banyak orang, semua transformasi ini mungkin tampak aneh dan tidak ada gunanya, karena LED sudah mampu mentransmisikan listrik dalam satu arah. Ada penjelasan logis untuk ini: jika LED beroperasi langsung dari jaringan, maka lampu yang disuplai akan berdenyut dengan frekuensi 50 Hz.

Cerita dari pembaca kami

Vladimir
61 tahun

Industri ini memproduksi bola lampu LED dengan temperatur cahaya berbeda. Berkat ini, seseorang dapat memilih cahaya yang paling menyenangkan baginya.

Dari mana datangnya denyut ringan?

Perangkat apa pun yang beroperasi pada jaringan standar berdenyut, tetapi masing-masing memiliki caranya sendiri. Denyut yang tidak menyenangkan dihaluskan dengan lampu pijar, karena filamen pada bohlam memiliki inersia termal. Pada saat yang sama lampu neon berdenyut sangat kuat dan ini mempengaruhi mata. Anda dapat menghilangkannya jika Anda menyalakan lampu dari fase yang berbeda atau menggeser fase di antara keduanya menggunakan kapasitor khusus.

Para ahli mengidentifikasi beberapa perangkat penerangan yang memiliki denyut minimal, antara lain:

• bola lampu neon dengan semikonduktor;
• lampu neon kecil;
• Bola lampu LED.

Namun Anda tidak perlu terlalu senang dengan kenyataan bahwa lampu seperti itu dipasang di rumah Anda. Penghuni tidak kebal dari denyut yang berbahaya. Bola lampu LED adalah produk termahal di antara semua perangkat penerangan ekonomis. Dan di sini hukum pasar sudah berlaku. Semua orang tahu bahwa konsumen lebih sering membeli produk yang memiliki harga lebih murah. Namun perusahaan manufaktur pasti tidak akan rugi.

Untuk mengurangi biaya bohlam LED, produsen mengurangi elemen elektronik di sirkuit driver. Menghaluskan denyut kapasitor elektrolitik, yang menyaring tegangan yang diperbaiki. Jika driver menjadi lebih murah, kapasitansi kapasitor ini berkurang. Beberapa produsen memasang driver berkualitas rendah yang cepat gagal. Dan terutama perusahaan yang tidak bermoral mungkin tidak menginstal driver sama sekali.

Tidak mungkin untuk menentukan bahwa bola lampu LED tidak memiliki driver secara langsung.. Ini hanya bisa dilakukan perangkat khusus, yang bahkan tidak tersedia di semua SES.

Saat membeli bola lampu, sebaiknya jangan mengejar perangkat yang terlalu murah. Dalam hal ini, pepatah – orang pelit membayar dua kali – lebih benar dari sebelumnya.

Efek berbahaya dari denyut nadi bagi kesehatan

Tidak semua orang mengetahui bahaya lampu LED bagi penglihatan, dan perangkat berkualitas rendah sangat mempengaruhi mata dan menyebabkan kondisi berikut:

1. Ada kelelahan mata yang parah.
2. Gangguan berkembang di retina mata.
3. Ketajaman penglihatan berangsur-angsur menurun.

Meskipun orang tidak memperhatikan denyutan, organ penglihatan dengan jelas bereaksi terhadapnya dan mencoba mengubah gambar yang dihasilkan sehingga penerangannya merata dan tanpa denyutan. Namun, mata tidak dapat menahan tekanan seperti itu untuk waktu yang lama, dan setelah waktu yang singkat seseorang menyadari bahwa penglihatannya terus menurun, dan mata mulai terasa sakit.

Denyut yang terus-menerus menimbulkan bahaya khusus bagi anak-anak dan remaja. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa organ penglihatan mereka sedang dalam tahap pembentukan.

Apa kata obat?

Dampak negatif lampu LED pada retina sudah terbukti sepenuhnya. Pada saat yang sama, paling banyak efek berbahaya LED biru menyediakannya, meskipun suhu warna lainnya tidak jauh darinya. Standar dan peraturan sanitasi tidak memasukkan lampu LED dalam daftar peralatan penerangan yang diizinkan untuk digunakan di lembaga prasekolah dan sekolah.

Idealnya, spektrofotometer diperlukan untuk menilai kualitas spektrum emisi lampu. Sebagai upaya terakhir, Anda dapat menggunakan spektrofotometer untuk membuat profil/mengkalibrasi monitor (misalnya, ColorMunki) - jika Anda memiliki perangkat tersebut. Tidak ada gunanya membeli spektrofotometer di rumah untuk mengevaluasi lampu; harganya berkisar antara ratusan hingga puluhan ribu dolar.

Namun demikian, untuk kebutuhan ahli geologi dan perhiasan, diproduksi spektroskop sederhana berdasarkan kisi difraksi. Biayanya berkisar antara 1.200 hingga 2.500 rubel. Dan itu adalah hal yang menyenangkan dan bermanfaat.

Spektroskopnya terlihat seperti ini:

Anda perlu melihat melalui lensa mata (di sebelah kiri, tempat kerucut berada), sedangkan lensa (di sebelah kanan) harus diarahkan ke sumber radiasi.

Kisi difraksi membagi cahaya menjadi spektrum (seperti pelangi atau prisma optik).

Sebelum mempelajari spektrum lampu sebenarnya, izinkan saya mengingatkan Anda tentang beberapa informasi umum. (Hal ini dibahas secara rinci dalam buku di bab “Kualitas Cahaya”).

Di sini saya akan menunjukkan dua spektrum SDL dengan indeks rendering warna yang sangat tinggi yaitu 97 (sumber):

Cahaya dingin:

Cahaya hangat:

Spektrofotometer - tidak seperti spektroskop - tidak hanya menunjukkan warna apa yang membentuk spektrum, tetapi juga memberikan intensitasnya. Terlihat jelas bahwa dalam spektrum kedua lampu terdapat semua warna yang membentuk warna putih (“setiap pemburu ingin tahu di mana burung pegar itu duduk”, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu). Perbedaan suhu warna dicapai melalui kontribusi relatif komponen dingin (biru-sian) dan hangat (kuning-merah).

Saya terpaksa menyebutkan tujuan spektroskop ini penggunaan seluler menggunakan mata. Memperbaiki gambar sangat merepotkan, karena lensa mata kecil dan tidak ada perangkat untuk memperbaiki kamera. Oleh karena itu, Anda perlu memegang kamera dengan satu tangan, spektroskop dengan tangan lainnya, dan mengontrol pengambilan gambar dengan suara Anda. Pada saat yang sama, Anda masih perlu menjaga arah ke arah sumber cahaya; penyimpangan kecil dari garis normal menyebabkan distorsi warna spektrum. Dari hampir selusin kamera berbeda yang saya miliki di rumah, tablet Samsung ternyata yang terbaik. Kameranya hanya 5 megapiksel, tapi perangkat lunak yang bagus, dan ukuran serta posisi lensa pada badan perangkat memungkinkan Anda memasang spektroskop dengan nyaman. White balance ditetapkan sebagai "siang hari", ISO 400. Gambar tidak diproses, hanya diluruskan dan dipotong. Angka di sebelah kanan menunjukkan indeks rendering warna sumber (100 - siang hari saat cuaca mendung, 99 - lampu pijar). Saya tidak begitu puas dengan kualitas fotonya - namun saya tidak dapat mengambilnya dengan lebih baik.

Siang hari dan lampu pijar: spektrum ideal yang mencakup semua warna di atas.

SDL dengan indeks rendering warna 87 (ulasan) dan 84 (dibahas sesuai pilihan pabrikan) juga menunjukkan spektrum yang hampir penuh. Masalahnya biasanya pada bagian merah - meskipun kuning dan oranye biasanya cukup, warna merah tua paling sering tidak ada. Mereka juga tidak terlihat di sini. Dapat juga diasumsikan (misalnya, berdasarkan jumlah warna biru dalam spektrum) bahwa produsen menggunakan LED 5736SMD yang berbeda. Itu. Kami tidak berurusan dengan lampu yang sama yang dibeli dari penjual berbeda - tetapi dengan produsen berbeda.

SDL dengan indeks 78 (analisisnya diberikan pada bab “Contoh Tes Penilaian” di buku) beserta bagian merah yang terpotong juga menunjukkan sedikit warna biru. (Tampaknya jika dibandingkan dengan spektrum lampu dengan indeks 84, hal ini tidak terjadi. Namun di sini Anda perlu mengingat bahwa 84 adalah lampu hangat, T=2900. Dan 78 dingin, T = 5750 K, menurut definisi, ada lebih banyak warna biru di sana). Inilah kelemahan utama LED anggaran sederhana, yang konon menghasilkan cahaya putih karena radiasi biru atau ungu dari LED dan cahaya kuning-oranye dari fosfor. Di sebelah kanan warna biru terletak warna biru - tetapi dari kombinasi yang dijelaskan, kombinasi tersebut "tidak berfungsi". Oleh karena itu, biasanya terdapat penurunan spektrum SDL. Karena hal ini (ditambah kekurangan warna merah tua) indeks rendering warna turun.

Spektrum terendah adalah compact berkualitas tinggi lampu pijar(CFL, T=2700 K, sumber daya 12000 jam, indeks rendering warna yang dinyatakan minimal 80). Dan di sini Anda dapat dengan jelas melihat bagaimana nilai formal yang cukup tinggi ini dicapai. Pabrikan sendiri menyebutnya sebagai “sistem tiga warna”. Itu. ia menggunakan fosfor dari 3 komponen yang masing-masing komponennya mengeluarkan cahaya dalam bentuk jalur sempit. (Tentu saja, membuat lampu seperti itu sama sekali tidak mudah, karena diperlukan pemilihan kombinasi fosfor yang cermat.) Kehadiran garis-garis vertikal seperti itu (misalnya, ungu, hijau, kuning) itulah yang merupakan tanda sumber cahaya berkualitas rendah. Konsekuensi kedua dari spektrum garis sumber adalah tidak adanya secara fisik beberapa warna pada prinsipnya (pada gambar, misalnya, praktis tidak ada warna kuning dan sangat sedikit warna biru). Jelas sekali bahwa cahaya dari lampu seperti itu tidak banyak berguna bagi mata, meskipun secara formal kinerjanya cukup tinggi. Lampu seperti itu sebaiknya digunakan pada lampu dengan diffuser berkualitas tinggi (meskipun, tentu saja, ini tidak akan mengubah spektrum lampu).

Kesimpulan: dalam spektrum sumber cahaya dengan indeks rendering warna yang tinggi, semua warna spektrum harus ada dan tidak boleh ada pita sempit yang intens.

Secara terpisah, saya ingin memperingatkan agar tidak terburu-buru dalam menganalisis spektrum. Dalam pekerjaan saya, saya banyak berkomunikasi dengan ahli spektroskopi dan memperhatikan pola yang kuat: semakin berkualitas dan spesialis profesional- semakin berhati-hati dan mengelak dalam mengambil kesimpulan. Dari yang terbaik di antara mereka, profesor, kepala laboratorium spektroskopi, umumnya tidak mungkin mencapai kesimpulan yang jelas (yang pada awalnya, ketika saya masih muda, sangat mengganggu saya). Mata tidak diragukan lagi merupakan instrumen optik terbaik yang pernah ada. Namun analisis dan interpretasi spektrum adalah topik yang sangat kompleks. Ini berfungsi di sana jumlah yang sangat besar berbagai faktor. Oleh karena itu, saya sangat merekomendasikan hanya penilaian kualitatif spektrum yang paling sederhana dengan mata, tanpa upaya penalaran yang cerdik dan kesimpulan yang luas. Yang terbaik adalah melihat secara bergantian spektrum lampu yang sedang dievaluasi dan spektrum ideal siang hari atau LN. Itu. perbandingan visual di antara mereka sendiri.