Світлодіодні лампи – користь чи шкода?
Ще зовсім недавно лампи на основі діодів в наших будинках були рідкістю. Буквально років п’ять тому повсюдно рекламувалися енергозберігаючі люмінесцентні світильники, які здавалися дуже хорошим варіантом освітлення для економії електроенергії і заміни ламп розжарювання в побуті та на виробництві. Були розроблені навіть програми переходу на енергозберігаюче освітлення, причому в масштабі країни. Аж до того, що лампи розжарювання погрожували ось-ось заборонити. Пам’ятаю, приблизно в 2011 році, в одній з телепередач демонструвалися різні види енергозберігаючих ламп для дому і були показані, у тому числі, діодні світильники. Але їх виробники пояснювали, що такі лампи, хоча й екологічні, але малопотужні і дуже дорогі, і навряд чи зможуть в найближче десятиліття конкурувати з люмінесцентними енергозберігаючими лампами у побуті.
Життя спростувала цей прогноз. Стрімкий прогрес в світлодіодному освітленні дійсно дивує. Потужність ламп зростає, вартість знижується. Зараз лампочку на 11 Вт (еквівалент лампи розжарювання 75 Вт) можна купити за 100 – 150 руб. При цьому термін служби, заявлений для лампи – 50000 годин. Лампи стали за формою не відрізняються від звичних ламп розжарювання, білий світ може бути холодного і теплого відтінку. Цей новий освітлювальний прилад тепер є майже в кожному будинку.
Але, як і всі нові прилади, світлодіодна лампа викликає питання і настороженість. Чи не принесе вона шкоди здоров’ю, зору? Які недоліки, можливо, приховує виробник, намагаючись отримати прибуток? Ми опублікували вже на нашому сайті ряд статей про нові приладах (Чи шкідливо розігрівати їжу в мікрохвильовці? Шкода і користь інфрачервоного нагрівача. Шкода і користь індукційної плити.) Нині черга побутової світлодіодної лампи.
Перш за все, невелике роз’яснення про принцип роботи світлодіодної лампи. Міжнародна назва такої лампи LED (light-emitting diode). Стандартний світловипромінювальних діод містить три шари напівпровідникових матеріалів. Електрична напруга змушує електрони від анода (n-шару) і дірки від електрода (p-шару) рухатися в проміжний шар, де вони рекомбінують з випромінюванням фотонів. Проміжний шар являє собою спеціальний кристал з певною шириною забороненої зони. Ширина цієї зони, а також домішки в кристалі визначають колір випромінювання. На початку 1960-х створені перші промислові зразки світлодіодів на основі фосфоріда і арсеніду галію, що випромінюють червоне світло, а потім і зелений. Вже тоді ці пристрої були ефективніше звичайних ламп розжарювання. Застосовувалися вони в якості різноманітних колірних індикаторів. Однак отримати дешевий і яскравий синій світлодіод довго не вдавалося. А без додавання синього кольору, як відомо, неможливо отримати білий світ, необхідний для освітлення будинків.
Не дивно, що нобелівська премія з фізики в 2014 році була вручена японським ученим Акасакі Ісаму (Isamu Akasaki), Амано Хіроші (Hiroshi Amano) і Накамура Шюджі (Shuji Nakamura) за розробку “принципово нових екологічно чистих джерел світла”, а саме за винахід синіх світлодіодів, які в комбінації з червоними і зеленими можуть дати прекрасний білий джерело світла. Головна трудність у винаході синього світлодіода полягала в пошуку хорошого кристала для проміжного шару. Щоб він випромінював синє світло, необхідний матеріал з великий шириною забороненої зони. Рішення було знайдено, коли запропонували використовувати світлодіод з кристалом з нітриду галію (GaN) на сапфіровою підкладці. Проміжний шар піддавався спеціальній термообробці і отримував домішки не тільки магнію, але і цинку, а потім – і індію. Хоча винахід японських учених було зроблено ще в середині 90-х років 20 століття, його практичну значимість оцінили і стали повсюдно використовувати в 21 столітті. У 2001 р була вперше доведена можливість застосування в світлодіоді кварцовою підкладки, замість сапфіровою, що відкрило дорогу для виробництва дешевших ламп.
Зараз безліч компаній випускають побутові світлодіодні лампи та світильники. Найбільшими виробниками світлодіодів в Росії і Східній Європі є компанії “Оптоган” і “Світлана-Оптоелектроніка” (м. Санкт-Петербург).
Розглянемо спочатку переваги таких ламп. Їх не так мало і вони досить переконливі.
Висока світлова віддача, що досягає 146 люмен на ват.
Висока механічна міцність, вібростійкість (відсутність нитки розжарювання, крихкого скла)
Тривалий термін служби – від 30 000 до 100 000 годин (при роботі 8:00 в день – 34 роки). Термін служби лампи сильно залежить від температури. При експлуатації при температурах вище кімнатних термін служби скорочується.
Мала інерційність – включаються відразу на повну яскравість, в той час як у ртутно-фосфорних (люмінесцентних-економічних) ламп час включення від 1 с до 1 хв, а яскравість збільшується від 30% до 100% за 3-10 хвилин, залежно від температури навколишнього середовища.
Кількість циклів включення-виключення не роблять істотного впливу на термін служби світлодіодів (на відміну від традиційних джерел світла – ламп розжарювання, газорозрядних ламп). Безпека – не потрібні високі напруги, низька температура світлодіода або арматури, зазвичай не вище 60 ° C.
Нечутливість до низьким і дуже низьких температур. Однак, високі температури протипоказані світлодіоду, як і будь-яким напівпровідників.
Екологічність – відсутність ртуті і фосфору усередині лампи.
Технологія постійно вдосконалюється, для того, щоб зробити лампи більш екологічними, які приносять тільки користь нашим очам. Однак, як і у випадку з іншими приладами, є дешеві і дорогі варіанти. Виробники часом не вказують на коробці всіх характеристик. Розглянемо коротко, які проблеми можуть хвилювати людей при використанні ламп зі світлодіодами.
1. Це, насамперед, спектр випромінювання. У 2013 Інтернет облетіла інформація про шкоду LED-освітлення, з посиланням на дослідження іспанських учених з Університету Комплутенсе, яке показало, що світло, яке випромінюють світлодіодні лампи, може суттєво зашкодити сітківку людського ока. Більш того, ці ушкодження можуть бути настільки сильними, що ніякі медикаментозні і операційні процедури вже не зможуть допомогти. Іноді зустрічаються нотатки про те, що нібито в спектрі світлодіодних ламп присутній жорстка синя і навіть ультрафіолетова складова, шкідлива для наших очей. Справді, існують санітарні норми УФ опромінення сітківки, які рекомендується не перевищувати. Зауважимо, що найсильніше джерело УФ випромінювання – це Сонце. Всі експерименти для підтвердження шкідливості УФ випромінювання проводилися на тваринах і шкідливий вплив на сітківку було відзначено тільки при тривалій опроміненні дуже яскравим світлом.
Найнижчий пік кривої спектру в діапазоні 400-500 нм. – У лампи Оптоган. Тому у цієї лампи найнижча колірна температура, вона дорівнює 3 050 ° С. (Цікаво, що вартість такої лампи була в 2011 р дорівнює 995 руб.!) Як ми вже говорили, прогрес досягнутий величезний. Зараз вже більшість побутових освітлювальних ламп мають колірну температуру 2700-3000 К, яка далека від УФ області. І все ж, вибираючи лампу в магазині, зверніть увагу на її колірну температуру. Цей параметр завжди є на коробці.
Що стосується висновків, зроблених іспанськими вченими, то вони ставляться до випромінювання всіляких екранів на світлодіодах, таких як дисплеї усіляких гаджетів, комп’ютерів, телевізорів і т. д. Вчені довели, що якщо довго, без усякого захисту очей дивитися на такі екрани, то це дійсно може привести до поступових змін сітківки ока. Тому рекомендується захищати очі при довгій роботі з комп’ютером спеціальними окулярами. Робити часті перерви. На освітлювальні прилади ми довго і пильно не дивляться, тому шкоди від них немає.
2. Мерехтіння світла. Частота мерехтіння лампи залежить від принципу роботи і конструкції. Мерехтіння світла може негативно позначатися на здоров’ї, тому тут теж є санітарні норми. Пульсації світлового потоку (амплітуда коливання яскравості) в житловій кімнаті або в робочому офісному приміщенні не повинні бути більше 20%. Пульсації світла дуже характерні для старих люмінесцентних ламп. Для хороших світлодіодів вони мінімальні – менше 1%. Хоча є дешевші екземпляри ламп з пульсаціями більше 60%. Цей параметр зазвичай не вказують в описі на коробці з лампою. Можна порадити просто купувати не найдешевші сучасні лампи. У них харчування йде через спеціальні драйвери, а не через конденсатори. В Інтернеті є поради, як самостійно оцінити пульсації світла. Пропонується дивитися на лампу через камеру мобільного телефону.
3. Ще одна проблема, пов’язана зі спектром діодної лампи, яка іноді згадується в Інтернеті – шкода яскравого білого кольору на здоров’я людини. Мається на увазі вже не вплив на зір, а вплив на нервову систему, придушення вироблення гормону сну – мелатоніну. Рекомендується ввечері за пару годин до сну знижувати яскравість ламп, використовувати більш тепле світло. На відміну від люмінесцентних ламп, деякі світлодіодні лампи, подібно лампам розжарювання, підтримують функцію регулювання яскравості за допомогою регуляторів потужності “діммеров”, це має вказуватися виробником на упаковці.
4. Проблема з комахами. Вони люблять яскраве світло, причому лампи розжарювання їх притягують менше, ніж діодні, у тому числі через їх сильного нагрівання. Діодні лампи, які яскравіше ламп розжарювання і при цьому не гріються, часом збирають навколо себе хмари літаючих комах. Ця проблема особливо актуальна при висвітленні великих південних міст, де відбувається деколи “нашестя” різноманітних комарів, мух, цикад.
Світлодіодна лампа – одне з найпотрібніших і важливих винаходів нашого часу. Воно не тільки покращує якість світла в наших будинках, а також допомагає вирішити проблему економії енергії – одну з найактуальніших проблем на Землі.
(2 votes, average: 2.50 out of 5)