Energiasäästlikud lambid

Ehitus

Lambi klaaskolvi sees on inertne gaas (argoon või argooni ja krüptooni segu), mille rõhk on üksnes umbes 0,2% atmosfäärirõhust. Samuti on kolvis väga väike kogus elavhõbedat – 3–15 mg sõltuvalt lambi suurusest ja tüübist. Elavhõbe on metall, mis esineb toatemperatuuril vedelal kujul, kuid töötava kuuma lambi sees esineb elavhõbe auru kujul, mille aururõhk on väga madal – üksnes umbes 0,0007% atmosfäärirõhust. Luminofoor- ja säästulampide tehniline nimetus on „madalrõhu-gaaslahenduslambid“.

Kolvi otstes on elektroodid (neid nimetatakse tavaliselt katoodideks), mis kujutavad endast elektriliselt soojendatavaid volframspiraale, mis on kaetud baariumoksiidiga, millest vabaneb kuumenemisel elektrone.

Toimimine

Lambi sisselülitamisel kuumutatakse katoode esmalt lühikest aega (1–2 sekundit), et need hakkaksid elektrone vabastama. Seejärel rakendatakse kahele katoodile kõrgepinget ning gaasi- ja elavhõbedaaurud tekitavad elektrivoolu abil laengu. Elektronivoog (st elektrivool) pingestab aurustunud elavhõbeda aatomid, nii et need hakkavad eritama ultraviolettkiirgust (UV-kiirgus). Klaaskolvi sisemus on kaetud luminofoorpulbriga, mida nimetatakse fosforiks. UV-kiirgus paneb fosfori eritama nähtavat valgust üksnes siis, kui see puutub kokku UV-kiirgusega (st fluorestseerumisprotsessiga).

Argoon- või argoon- ja krüptoongaasi segus tekkiv laeng paneb gaasi eritama sinakat kuma, mida on võimalik näha üksnes ilma fosforkatteta kolvis. See valgus moodustab ainult umbes 3% lambi kogu valgusvõimsusest, ülejäänud 97% tekitab fosfor.

Ballast

Säästulambid pole mõeldud töötama otse toitevõrku ühendatuna.

Kõik lambid vajavad laengu tekitamiseks kõrgepinge (üle 230 V) generaatorit ning lisaseadet lahendusvoolu juhtimiseks. Erinevalt hõõglampidest ei suuda luminofoorlambid ise voolu kontrollida ning tõmbaksid toitevõrgust nii palju energiat, et need puruneksid.
Neid seadmeid nimetatakse üheskoos ballastiks.

KUIDAS VALGUSDIOODID TOIMIVAD?

Iga valgusdioodi südames on väga pisike pooljuhtiv materjal, mida nimetatakse valgusdioodi kiirgavaks kihiks. Kiirgavat kihti võib võrrelda hõõglambi hõõgniidiga, sest just nimelt kiirgav kiht tekitab valgust. Võimsa valgusdioodi kiirgava kihi suurus on umbes 1 mm kuubik, muudel valgusdioodi tüüpidel on see palju väiksem.

Kiirgava kihi alus liimitakse või joodetakse peenmetallist raamistikku (substraat). Väga peen traat, mida nimetatakse ühendustraadiks, on kinnitatud valgusdioodi kiirgava kihi peale, millel on väga peen juhtiv metallmuster. Traat kinnitatakse juhtraami teisele poolele.

Valgusdioodi nimetatakse ka LEDiks, mis on lühend ingliskeelsetest sõnadest light emitting diode. Valgusdioode võib tänapäeval leida peaaegu kõigist elektroonikaseadmetest, sh MP3-mängijad, DVD-mängijad, telerid, kellraadiod ja arvutid. Valgusdioodid on olnud populaarsed aastakümneid, kuid tänapäeval on nad odavamad, eredamad ja saadaval suuremas värvivalikus kui kunagi varem. Kuigi hõõglampe on kasutatud vähemalt 100 aastat, arvavad paljud, et valgusdioodid vahetavad need varsti välja. Alljärgnevalt on kirjeldatud, kuidas LED-lambid toimivad:

Mis on LED-lamp?

LED-lamp on väga sarnane traditsioonilistele hõõglampidele, kuid need paigaldatakse otse elektriahelasse. LED-lampidel ei ole hõõgniiti, mistõttu peavad nad ilma läbipõlemiseta vastu väga kaua aega. Tänu hõõgniidi puudumisele ei kuumene LED-lambid ning vajavad tänu oma efektiivsusele palju vähem elektrit kui traditsioonilised hõõglambid. LED-lampe valgustab tegelikult elektroonika, mis kulgeb läbi pooljuhtiva materjali, millega LED-lambid on ühendatud.

Mis on diood?

LED on valgusdiood. Pooljuhtdiood on kahe klemmiga seade, mille tähistamiseks kasutatakse mõnikord tähist pn. LED valmistatakse pooljuhtivast materjalist. Pooljuhi üks pool kinnitatakse P-poolele, milleks on anood; pooljuhi teine pool kinnitatakse N-poolele ehk katoodile. Elekter saab liikuda p-poolelt n-poolele. Elekter ei saa siiski liikuda vastupidises suunas. Seetõttu on diood ühesuunaline juht.

LED-lambi komponendid

LED-lambi tavapärased komponendid on: kiud, mis ühendatakse anoodi külge, alus, mis ühendatakse katoodi külge, lääts, mis suunad loodava valguse kaugemale, ning löögikindel plastümbris valgusdioodi kaitsmiseks.

LED-lambi värv

LED-tulesid on saadaval eri värvides. Kõige populaarsemad värvid on punane, kollane ja roheline, kuid kõige keerulisem värv on valge. Tegelikult pole praegu võimalik luua massitootmiseks sobivat puhast valget. Enamik LED-taskulampe ja lampe on tänapäeval valget värvi, kuid tegemist pole puhta valge tooniga, vaid valkjassinisega.

LED pakub palju eeliseid

LED-lampide jätkuval populaarsusel on palju põhjuseid. Siin on mõned eelised, mida nad pakuvad:

• LED-lambid on äärmiselt efektiivsed ja vajavad valgustamiseks väga vähe voolu. Et LED-lampidel pole hõõgniiti, nad ei kuumene, mistõttu on nad ideaalne lahendus paljudele elektroonilistele lahendustele, kus kuumust ei tohi tekkida. Traditsioonilises hõõglambis kasutatakse enamikku hõõglambi valgustamiseks kuluvast energiast (mõnikord üle 80%) mitte valguse, vaid soojuse tekitamiseks.
• LED-lampe toodetakse epoksiidvaigust, mis tähendab, et nad on praktiliselt purunematud. Võrreldes traditsioonilise hõõglambiga on LED palju vastupidavam.
• LED-lambid sobivad massitootmiseks. Nagu traditsiooniliste hõõglampide puhul, on nende suures koguses tootmine äärmiselt soodsa hinnaga.
• LED-lambid on tahkefaasilised seadmed. Tahke faas tähendab eset, millel pole liikuvaid osi. Kui esemel pole liikuvaid osi, on ta tavaliselt töökindlam, sest tekib vähem hõõrdumist ning vähem osi võib rikki minna.

Põhiomadused:

• Madalaim voolutarve
  LED-tehnoloogia abil muudetakse kogu lampides olev energia valguseks, samal ajal kui tavalised hõõglambid muudavad enamiku elektrist soojuseks, mitte valguseks. LED-valgus on 90% efektiivsem kui hõõg- ja halogeenlampide valgus. Valgustugevuse võrdlus: tavaline 60 W hõõglamp = 60 W halogeenlamp = 14 W luminofoorlamp = 7 W LED-lamp. Kõige levinumate hõõglampide LED-analoogid kasutavad 0,83 kuni 7,3 W energiat.
• Vastupidavus
  LED-lambid põlevad 50 000 kuni 100 000 tundi. See tähendab, et LED-lamp võib 8 tundi päevas põledes vastu pidada 20 aastat. Tavalised hõõglambid põlevad ~2000 tundi. See LED-lampide omadus on lisaks kulude kokkuhoiule väga oluline ka juhul, kui lambid asuvad raskesti ligipääsetavates kohtades.
• Väikesed mõõtmed
  LED-lampide suurus ulatub mõnest millimeetrist taskulampides kasutamiseks kuni tavalise tänavavalgusti suuruseni.
• Tugevus ja vastupidavus
  LED-lambid on temperatuuri- ja mehaanilise koormuse kindlad ning taluvad vibratsiooni. Lambid põlevad keskkonnatemperatuuril -40 °C kuni +185 °C ning on äärmiselt sobivad kohtades, kus valgust lülitatakse tihti sisse ja välja, nt garaaž, kelder jne.
• Suurim värvivalik
  LED-lampe toodetakse kõikvõimalikes värvides – soe valge (2700 K kuni 3500 K), puhas valge (5000 K kuni 6500 K), külm valge (kuni 8000 K), kollane, oranž, punane, helesinine, sinine, roheline; värvifiltreid ei kasutata. See võimaldab kasutada LED-tulesid dekoratiivvalgustuses.
• Kasutuslihtsus ja kustumine
  LED-lambid säilitavad kustumise ajal oma värvi (erinevalt hõõglampidest, millel on kollane valgus). LED-lambi sisendpinge on 12 V DC kuni AC 86 V – 265 V. Ballasti ega kõrgsagedusmuundureid, mis häirivad raadio- ja telesignaale, pole vaja kasutada. Madal sisendpinge suurendab lambi kasutamise ohutust ja võimaldab kasutada lampe ohtlikes kohtades – basseinid, bensiinijaamad jne. 
• Ohutum inimestele ja keskkonnale
  LED-tuled ei erita silmadele kahjulikku UV-kiirgust (erinevalt energiasäästlikest luminofoorlampidest) ega soojust. LED-lambid ei erita infrapuna- ega UV-kiirgust, mistõttu sobivad nad eriti hästi välisvalgustitele, sest UV-kiirgus meelitab ligi putukaid. LED-lambid ei sisalda ohtlikke gaase ega elavhõbedat. LED-lambid ei soojene ega põleta juhusliku kokkupuute korral.
• Laiad kasutusvõimalused
  LED-lampe kasutatakse laialdaselt sisevalgustites, dekoratiivsetes välisvalgustites, aiavalgutites, taimevalgustites kasvuhoonetes, tänavalgustites jne.