Naučeni smo varčevati z energijo. Žarnice z žarilno nitko se umaknejo iz obtoka, njihovo mesto postopoma prevzamejo svetlobni viri, ki porabijo manj energije, medtem ko oddajajo enak svetlobni tok. Zdi se, da ima uporaba kompaktnih fluorescenčnih (CFL) in LED sijalk očitne prednosti, saj se njihova promocija na trgu oblikuje na državni ravni. Vprašanje izvedljivosti uporabe CFL-jev povzroča upravičene polemike, a ali LED-sijalk škodi?
Do danes je LED žarnica najbolj ekonomičen vir svetlobe s številnimi nespornimi prednostmi pred CFL:
- odsotnost krhkih delov v zasnovi (steklena žarnica);
- takojšnji vžig;
- ni filamentov, ki so najšibkejše vozlišče CFL, ki najpogosteje odpove;
- razvojne možnosti, možnost vgradnje LED diod v katere koli naprave zaradi majhnih dimenzij;
- nizka poraba toka omogoča ekonomsko izvedljivo delovanje LED -svetlobnih virov iz baterij.
In kar je najpomembneje, za razliko od CFL, LED svetilke ne vsebujejo škodljivih snovi. Zato ne zahtevajo odstranjevanja, saj ne onesnažujejo okolja. Bučka CFL vsebuje majhno količino živega srebra. Ali so LED žarnice škodljive za zdravje?
Zgodovina LED
Pojav emisije svetlobe iz trdne diode je prvi odkril Henry Round, britanski eksperimentator. Neodvisno od njega je prototip LED-ja leta 1927 pridobil sovjetski znanstvenik Oleg Vladimirovič Losev. Delovanje prve rdeče LED, primerne za industrijsko proizvodnjo, je leta 1962 pokazal ameriški izumitelj Nick Holonyak.
Toda LED diode niso bile takoj uporabljene za razsvetljavo. To je preprečil njihov monokromatski spekter sevanja.
Načeloma se zasnova LED malo razlikuje od običajne diode. Uporablja tudi lastnosti p-n-stišča, ki nastane na vmesniku med polprevodniškimi kristali različne prevodnosti. Ko pa tem kristalom dodamo določene dodatke, se med rekombinacijo elektronov in lukenj odda kvant svetlobe. Valovna dolžina sevanja (to je njegova barva) je odvisna od materiala teh dodatkov. Izbrani so bili eksperimentalno, zato se je evolucija sevalne barve teh naprav vlekla leta.
Po izumu rdeče LED so v različnih časih izumili naprave z rumenim, zelenim, oranžnim in infrardečim svetlobnim sevanjem. Toda doslej so bili njihovi stroški razmeroma visoki, intenzivnost sevanja pa jim je omogočala uporabo samo za indikatorske instrumente ali v infrardečih krmilnih napravah.
Velik korak k LED svetilkam je bil izum modre LED diode s strani japonskih znanstvenikov leta 1990, ki so za to prejeli Nobelovo nagrado. Naprava je imela nesporno prednost - bila je poceni. LED virov svetlobe je ostalo zelo malo.
Načela sijaja LED svetilk
Iz česa je narejena sončna svetloba? To je mogoče videti na primeru mavrice. V njem so vidne barvne komponente sevanja naše svetilke ločljive s prostim očesom.
LED ne more nadomestiti sončne svetlobe, saj je njen sijaj enak le majhnemu delu spektra sončnega sevanja. Toda z izumom modre LED je to postalo mogoče. Ta problem se rešuje na dva načina.
Spomnimo se načela delovanja fluorescenčne sijalke ali CFL. V njej se ultravijolično sevanje pretvori v vidno svetlobo s pomočjo fosforja, ki prekriva notranjo steno bučke. Izumili so luminofore, ki se ne odzivajo samo na ultravijolično, ampak tudi na modro. Ostaja, da z njimi pokrijemo površino LED - in svetilka je skoraj pripravljena.
Druga metoda temelji na mešanju barv, ko dve svetleči točki različnih barv oko zazna kot sevanje popolnoma drugačnega odtenka. Vse televizijske cevi in monitorji delujejo na tem principu. Izkazalo se je, da je to mogoče z uporabo LED. Polprevodniški kristali, ki oddajajo rdečo, zeleno in modro barvo z enako intenzivnostjo in so nameščeni blizu drug drugemu, oko zazna kot vir bele svetlobe.
Toda ta metoda ni tako preprosta. Natančno pridobiti pravi odtenek v industrijskem obsegu je izziv. Zato se metoda mešanja uporablja predvsem v napravah z barvo svetlobe, ki jo lahko spreminja uporabnik. S pomočjo sevanja rdeče, zelene in modre barve lahko dobite katero koli barvo sijaja, ki obstaja v naravi.
Napajanje LED svetilk
Toda LED še ni svetilka. Napetost napajalnih omrežij je 220 V. In napetost, potrebna za delovanje LED, je v enotah voltov. Poleg tega se z rahlim povečanjem glede na nazivno vrednost tok skozi napravo večkrat poveča. Zato je bilo za vklop LED svetilke v omrežju treba uporabiti posebno napravo - gonilnik.
Svetilka je sestavljena iz več zaporedno povezanih LED. Gonilnik zagotavlja to napajalno napetost za to verigo, tako da je tok skozi njo naziven. Toda hkrati se izmenična napetost omrežja popravi, postane konstantna.
Zdi se, zakaj, ker LED, kot običajna dioda, prehaja tok samo v eno smer? Če pa ga nastavite na izmenično napetost, bo svetloba iz svetilke utripala v času z omrežno napetostjo - s frekvenco 50 Hz. In zdaj smo vse bližje učinku LED svetilk na vid.
Od kod prihaja utrip svetlobe?
Svetlobni viri, ki delujejo iz omrežja 50 Hz, utripajo vse, a vsak na svoj način.
Valovanje žarnice z žarilno nitko se zgladi zaradi dejstva, da ima žarilna nit toplotno vztrajnost. Med polovičnimi obdobji napajalne napetosti se nima časa ohladiti.
Fluorescentne sijalke s konvencionalno dušilko in DRL sijalke jasno utripajo z omrežno frekvenco. Tega se lahko znebite tako, da napajate sosednje svetilke iz različnih faz omrežja ali s premikanjem napetostne faze med njimi s pomočjo kondenzatorja.
valovanje svetlobnih virov, ki imajo napajalnike iz izmeničnega in enosmernega toka, ima teoretično najmanj valovanje. To:
- fluorescenčne sijalke s polprevodniškimi predstikali (elektronske predstikalne naprave);
- kompaktne fluorescenčne sijalke;
- LED svetilka.
Toda za veselje je še prezgodaj: lastnik varčnega svetlobnega vira sploh ni zavarovan pred njihovimi utripi. LED žarnice so najdražji izdelek. In tu pridejo v poštev tržni zakoni: kupujejo več blaga, katerega cena je nižja. In proizvajalci sami ne bodo delali z izgubo.
Zmanjšanje stroškov LED svetilk je možno le z zmanjšanjem števila elektronskih komponent v gonilnem vezju. Elektrolitski kondenzator je odgovoren za glajenje valovanja in filtriranje popravljene napetosti. Ko voznik postane cenejši, se njegova zmogljivost zmanjšuje. Lahko se vgradi kondenzator slabše kakovosti, ki med delovanjem zelo hitro izgubi lastnosti. Lahko je tudi popolnoma odsoten.
Nemogoče je razumeti, da svetilka ob nakupu in uporabi oddaja utripajočo svetlobo. Za to so potrebne posebne naprave, ki jih niti ni v vseh SES.
Vpliv pulziranja na zdravje
Ali so pulzirajoče LED sijalke škodljive za zdravje? Da, utrip svetlobe negativno vpliva na počutje ljudi. Privedejo do povečane utrujenosti, delujejo na fotoreceptorske elemente mrežnice. Tega ne čutimo, toda naši vidni organi poskušajo popraviti nastalo sliko, tako da jo zaznamo enakomerno osvetljeno, brez pulziranja. Seveda jim dolgo ni lahko rešiti tega problema, zato se bo ob stalni izpostavljenosti takšni svetlobi vid neizogibno poslabšal.
To dejstvo so dokazali tako domači kot tuji raziskovalci. Posebej nevaren je vpliv pulzacij na otrokovo telo, v katerem se še razvijajo in oblikujejo vidni organi. Najbolj dovzetni za vpliv tega škodljivega dejavnika so mladostniki, stari 13-14 let.
Barvna temperatura
Za barvo, ki jo oko zazna sijaj svetlobnih virov, je značilen parameter, imenovan barvna temperatura. Vrednosti tega parametra in iz oznake so se preselile na LED sijalke iz fluorescenčnih in CFL, ki imajo v svoji zasnovi tudi fosfor. Barvni odtenek svetlobnih virov vpliva tudi na zdravje ljudi.
Topla svetloba je skoraj enakovredna svetlobi žarnice. Človeško telo nagonsko meni, da je podoben sončni svetlobi ob sončnem vzhodu in se uglasi na živahno dejavnost. Žarnice tega rumenkastega sijaja so priporočljive za bivalne prostore, ustvarjajo občutek udobja.
Toda mnogi ljudje še vedno raje uporabljajo bele svetilke. Topla svetloba je mračna in ustvarja občutek pomanjkanja svetlobe.
V spektru mraza in dnevne svetlobe se začne prevlada modrih odtenkov. Vizualno se zdi, da svetlobne naprave, opremljene s takšnimi žarnicami, svetijo svetleje.
Toda v vsakdanjem življenju ni priporočljivo uporabljati hladnih in belih žarnic. Modra barva je značilna za mrak, ki pride po sončnem zahodu. Zato ustrezno prilagodi človeško telo in se pripravi na spanje. Dolgotrajno delo pod osvetlitvijo z ustrezno barvno temperaturo vodi do povečane utrujenosti, izgube koncentracije. Zato svetujemo, da se te svetilke uporabljajo samo za zunanjo in dekorativno razsvetljavo.
Kaj nam bo povedala medicina?
Škodo modrih LED svetilk so znanstveniki preučevali in jo še naprej raziskujejo. Njegov negativni učinek na mrežnico je že dokazan.
Španski znanstveniki so na primer eksperimentirali z dvema skupinama enakih celic mrežnice, gojenih v laboratorijskih pogojih v hranilnem mediju. Ena skupina, kontrolna skupina, ni bila izpostavljena sevanju in je bila v razmerah, ugodnih za razvoj. Druga je bila obsevana z LED diodami različnih emisijskih spektrov. Nato smo določili in primerjali število mrtvih celic v testnih skupinah.
Največji odstotek celične smrti so opazili pri obsevanju z modro LED. Čeprav so svetlobni viri z različnimi barvnimi temperaturami povzročili enak učinek, vendar v manjši meri.
Vendar so znanstveniki sami sklenili, da je treba eksperimente nadaljevati, da bi pridobili natančnejše podatke. Iz tega je treba sklepati, da ni dokončnega zaključka, ali so LED svetilke škodljive. Konec koncev, laboratorijske študije ne upoštevajo dejstva, da so celice mrežnice sposobne regeneracije. Potrebujemo jasna priporočila: koliko časa čez dan lahko oseba ostane in dela pod vplivom LED kure in koliko časa je lahko zunaj v naravni svetlobi ali spanju.
Zdravniki, ki so opazovali učence v šoli, so opazili zmanjšanje vida pri mladostnikih. Toda tudi teh podatkov ni mogoče jasno povezati z vplivom razsvetljave, zlasti LED. Ne pozabite, da velika večina študentov ves svoj prosti čas preživi za računalnikom. In izpostavljenost svetlobi njihovih monitorjev je lahko bolj škodljiva za oči kot razsvetljava v učilnici.
LED žarnice so relativno mlada vrsta svetlobnih naprav. Statistični podatki o vplivu svetlobe iz njih na zdravje oči še niso zbrani, rezultatov raziskav pa je še malo. In kakovost žarnic, kot že omenjeno, ni vedno visoka.
Zato so bile v letu 2010 izdane spremembe "Sanitarnih pravil in predpisov" glede umetne in kombinirane razsvetljave. Tu so dodatki k LED osvetlitvi:
- barvna temperatura svetilk, ki se uporabljajo za razsvetljavo 2400˚K - 6800˚K;
- ultravijolično sevanje v spektru valovnih dolžin 320-400 nm ne sme presegati 0,03 W / m 2;
- svetilke, v katerih se uporabljajo LED žarnice, morajo izključiti neposredno svetlobo, ki zadene očesno mrežnico (da se izključi tak pojav, kot je bleščanje);
- v otroških in izobraževalnih ustanovah je priporočljiva uporaba žarnic in fluorescenčnih virov svetlobe.
O LED svetilkah v šolah niti besede. In dejstvo, da fluorescenčne sijalke ustvarjajo pulzacije svetlobnega toka, kar zahteva resen boj, ni na noben način določeno. Le sijalke s polprevodniškimi predstikalnimi napravami, ki jih proizvajajo resna podjetja, so popolnoma brez te pomanjkljivosti. Kdo pa bo kupoval drago električno opremo za šolo?
