Energotaupības spuldzēm

Uzbūve

Lampas stikla spuldze ir uzpildīta ar inertu gāzi – argonu vai kriptona un argona maisījumu , kas spuldzē nodrošina iekšējo spiedienu, kas ekvivalents 0,2% atmosfēras spiediena. Atkarībā no spuldzes izmēra tajā ir iepildīti arī trīs līdz 15 grami dzīvsudraba. Dzīvsudrabs ir metāls, kas normālā istabas temperatūrā ir šķidrā agregātstāvoklī. Ieslēgtā spuldzē, kuras iekšējā temperatūra ir ļoti augsta, dzīvsudrabs ir garaiņu veidā. Dzīvsudraba garaiņu spiediens ir ļoti zems – tikai 0,0007% atmosfēras spiediena. Fluorescentās spuldzes un energotaupīgās lampas tehniskajā terminoloģijā tiek sauktas par “zemspiediena gāzizlādes lampām”.

Spuldzes galā ir izvietoti elektrodi, kas parasti tiek saukti par katodiem. Katodi ir volframa tinumi, kas ir pārklāti ar bārija oksīdu. Elektriskajai strāvai plūstot caur bārija oksīdu, tas sakarst un atbrīvo elektronus.

Darbības princips

Tā kā katodiem, lai tie varētu atbrīvot elektronus, ir jābūt siltiem, ieslēdzot lampu, tie īsu brīdi tiek sildīti (apmēram vienu līdz divas sekundes). Pēc tam abi katodi tiek pakļauti augstam spriegumam. Tā kā gāze un dzīvsudraba garaiņi vada elektrisko strāvu, notiek izlāde. Elektronu plūsma (t. i., strāva) aktivizē dzīvsudraba garaiņu atomus, kas izstaro ultravioleto starojumu. Stikla spuldzes iekšpuse ir pārklāta ar fluorescentu pulveri, ko sauc par fosforu. Ultravioletais starojums, iedarbojoties uz fosforu, liek tam izstarot gaismu (t. i., notiek fluorescences process).

 Izlādes dēļ argona vai argona/kriptona gāze izstaro zilganu gaismu, ko var novērot tikai spuldzē bez fosfora pārklājuma. Šī gaisma veido tikai 3% no kopējā lampas gaismas enerģijas apjoma – pārējos 97% nodrošina fosfors.

Balasts

Energotaupīgās lampas nav paredzēts darbināt tieši no elektrotīkla.

Visas energotaupīgās lampas ir aprīkotas ar ierīci, kas ģenerē izlādes sākšanai nepieciešamo augstspriegumu (vairāk kā 230 V), un papildu ierīci, kas vada izlādes strāvu. Atšķirībā no kvēlspuldzēm fluorescentās lampas nevar patstāvīgi vadīt strāvu. Darbinot fluorescentās lampas tieši no elektrotīkla, tās piesaistītu tik lielu strāvu, kas tās neatgriezeniski sabojātu.
Ierīces, caur kurām fluorescentās lampas pieslēdz elektrotīklam, sauc par “balastiem”.

KĀ DARBOJAS GAISMAS DIODES (LED)?

Katras gaismas diodes centrā ir ļoti sīks pusvadītāja materiāls, ko sauc par gaismas diodes matricu. Matricu var salīdzināt ar spuldzes kvēldiegu, jo LED spuldzē tieši matrica izstaro gaismu. Lielas jaudas gaismas diodes matricas izmērs ir apmēram 1 mm3, bet zemākas jaudas gaismas diodēm tas ir daudz mazāks.

Matricas pamatne ir ielīmēta vai ielodēta smalkā metāla karkasā (izvades ietvarā). LED matricas augšpusē, kuru pārklāj ļoti smalks vadītspējīga metāla režģis, ir pieslēgts ļoti smalks vads, ko sauc par saites vadu. Vads ir savienots ar izvades ietvara otru pusi.

LED nozīmē gaismas diode. Mūsdienās gaismas diodes ir gandrīz katrā elektroniskajā ierīcē, tostarp MP3 atskaņotājos, DVD atskaņotājos, televizoros, elektroniskajos pulksteņos un datoros. Lai gan gaismas diodes tiek plaši izmantotas jau vairākus gadu desmitus, tomēr mūsdienās tās ir kļuvušas lētākas, spilgtākas un pieejamas vairākās krāsās. Daudzi uzskata, ka LED spuldzes drīz nomainīs standarta kvēlspuldzes, kas ir bijušas par pamata gaismas avotu pēdējos 100 gadu. Turpmāk ir aprakstīti LED gaismas spuldžu darbības pamatprincipi:

Kas ir LED spuldze?

LED spuldzes ir ļoti līdzīgas parastajām spuldzēm, bet atšķirībā no parastajām spuldzēm LED spuldzes ir tieši ieslēgtas elektriskā ķēdē. Tā kā LED spuldzēm nav kvēldiega, tās parasti kalpo daudz ilgāk. Kvēldiega neesamības dēļ LED spuldzes neuzkarst un, salīdzinot ar parastajām kvēlspuldzēm, patērē daudz mazāk elektroenerģiju. Faktiski LED spuldzēs gaismu rada elektroni, kas plūst caur pusvadītāja materiālu, kam ir pieslēgtas gaismas diodes.

Kas ir diode?

LED ir gaismas diode. Pusvadītāja diode ir divu kontaktu ietaise, kas dažreiz tiek saukta par p-n pāreju. Gaismas diodes izgatavo no pusvadītāja materiāla. Viens pusvadītāja gals ir savienots ar P pusi (anods), bet otrs – N pusi (katods). Elektriskā strāva plūst no p puses uz n pusi. Turklāt elektriskā strāva nevar plūst pretējā virzienā. Šā iemesla dēļ diode ir vienvirziena vadītājs.

Gaismas diodes spuldzes pamata komponenti

Gaismas diodes pamata komponenti: ūsa, kas ir pieslēgta anodam, atbalsts, kas ir pieslēgts katodam, lēca, kas nodrošina efektīvu gaismas izstarošanu, un triecienizturīgs plastmasas ietvars, kas aizsargā gaismas diodi..

Gaismas diožu gaismas krāsa

Gaismas diodes var izmantot dažādu krāsu gaismas radīšanai. Lai gan populārākās ir sarkanā, dzeltenā un zaļā krāsa, viena no vissarežģītāk iegūstamajām krāsām ir baltā krāsa. Patiesībā tīras baltās krāsas gaismas diodes pašlaik vēl netiek ražotas masveidā. Vairums pašlaik tirdzniecībā pieejamo baltās gaismas LED zibspuldžu vai gaismas spuldžu nerada tīru balto gaismu, bet gan balti zilganu gaismu.

Gaismas diožu priekšrocības

LED gaismas spuldze ir populāras vairāku iemeslu dēļ. Turpmāk ir aprakstītas vairākas LED gaismas spuldžu priekšrocības.

• ŠLED gaismas spuldzes ir ļoti efektīvas un patērē ļoti maz elektroenerģiju. Tā kā LED gaismas spuldzēm nav kvēldiega, tās neuzkarst un šā iemesla dēļ ir teicami piemērotas dažādām elektroniskajām ierīcēm, kur siltums nav vēlams. Standarta gaismas spuldzēs lielākā daļa elektroenerģijas (dažreiz pat vairāk nekā 80%) tiek patērēta nevis apgaismojumam, bet gan siltumam.
• Gaismas diodes tiek ražotas ar epoksīdsveķiem, kas tās padara ļoti izturīgas. Salīdzinot ar standarta gaismas spuldzēm, LED gaismas spuldzes kalpo daudz ilgāk.
• LED gaismas spuldzes var ražot masveidā. Tieši tāpat kā standarta gaismas spuldzes arī LED gaismas spuldzes ir ļoti izdevīgi ražot masveidā.
• LED gaismas spuldzes tiek uzskatītas par cietvielu ietaisēm. Apzīmējums „cietvielu” tiek attiecināts uz visām ietaisēm, kurās nav kustīgo daļu. Kustīgo detaļu neesamības dēļ cietvielu ierīcēs ir mazāka iekšējā berze, un komponenti ir pakļauti daudz mazākam kļūmes riskam, kas cietvielu ietaises padara daudz uzticamākas.

Pamata priekšrocības:

• Zemāks enerģijas patēriņš
  LED spuldzes gandrīz visu enerģiju pārveido gaismā, turpretim tradicionālās kvēlspuldzes lielāko daļu elektroenerģijas pārveido siltumenerģijā. LED spuldzes ir par 90% efektīvākas nekā tradicionālās kvēlspuldzes un halogēna spuldzes. Salīdzinājumam: tradicionālā 60 W kvēlspuldze, halogēna 60 W spuldze, dienasgaismas 14 W spuldze un LED 7 W spuldze nodrošina vienādas intensitātes apgaismojumu. Standarta kvēlspuldžu LED analogu jaudas patēriņš ir 0,83 līdz 7,3 vati.
• Ilgs kalpošanas laiks
  LED spuldžu kalpošanas laiks ir 50 000 līdz 100 000 stundas. Ja lietosiet LED spuldzes astoņas stundas dienā, tās kalpos 20 gadus. Turpretim parasto kvēlspuldžu kalpošanas laiks ir tikai apmēram 2 000 stundas. Ilgais kalpošanas laiks ir ļoti svarīga LED spuldžu priekšrocība, jo īpaši gadījumos, kad tās ir uzstādītas grūti pieejamās vietās un spuldžu nomaiņa ir dārga.
• Neliels izmērs
  LED spuldzes ir pieejamas ļoti dažādos izmēros, proti, sākot no dažiem milimetriem lielām kabatas bateriju spuldzēm līdz pat ielas laternu spuldzēm.
• Izturīgums
  LED spuldzes ir izturīgas pret temperatūras maiņām, mehānisku iedarbību un vibrācijām. LED spuldzes var lietot pie temperatūras no -40°C līdz +185°C, un tās ir teicami piemērotas vietām, kur apgaismojums tiek bieži ieslēgts vai izslēgts (piemēram, garāžām, pagrabiem u.c.).
• Plašs izmantojamo krāsu klāsts
  LED spuldzes ir pieejamas visās iespējamās krāsu kombinācijās – balta "siltā" gaisma (no 2700 K līdz 3500 K), "tīra" baltā gaisma (no 5000 K līdz 6500 K), "auksta" baltā gaisma (līdz 8000 K), dzintara, oranža, sarkana, ciāna, zila, zaļa gaisma un gaisma bez krāsu filtriem. Tāpēc LED spuldzes bieži izmanto dekoratīvā apgaismojuma vajadzībām.
• Vienkārša regulēšana un gaismas intensitātes samazināšana
  Samazinot gaismas intensitāti, LED spuldzes atšķirībā no kvēlspuldzēm saglabā oriģinālo apgaismojuma krāsu (kvēlspuldžu gaisma kļūst dzeltenīga). LED spuldžu barošanas spriegums ir diapazonā no 12 V līdzstrāvas gadījumā un 86-265 V maiņstrāvas gadījumā. Nav nepieciešams izmantot stabilizatorus vai augstfrekvences strāvas pārveidotājus, kas traucē radio un televizora signāliem. Zemie barošanas spriegumi uzlabo spuldžu lietošanas drošību un ļauj LED spuldzes izmantot paaugstināta riska vietās (piemēram, baseinos, degvielas uzpildes stacijās u.c.).
• Visnekaitīgākās cilvēkiem un videi
  LED spuldzes atšķirībā no energoefektīvajām luminiscentajām spuldzēm neizstaro acīm kaitīgo ultravioleto starojumu un siltumu. LED spuldzes ir teicami piemērotas āra apgaismojumam, jo neizstaro infrasarkano un ultravioleto starojumu, kas piesaista insektus. LED spuldzes nesatur veselībai kaitīgas gāzes vai dzīvsudrabu. LED spuldzes nesakarst un nerada apdegumu risku.
• Plašs pielietojuma klāsts
  LED spuldzes plaši izmanto iekštelpu, dekoratīvā, dārza un pagalma, siltumnīcas stādu, ielu un citām apgaismojuma vajadzībām.