Načítavam... Počkajte prosím...

Odoberať Novinky


Najpoužívanejšie typy žiaroviek



Žiarovka

Klasická edison vláknová žiarovkaŽiarovka je druh elektrického svetelného zdroja, v ktorom sa na premenu elektrickej energie na svetelnú energiu využívajú tepelné účinky elektrického prúdu pri prechode tuhým telesom a žiarivé vlastnosti tohto telesa. Zvláštnym druhom žiarovky je halogénová žiarovka. Takzvaná úsporná žiarovka nie je žiarovka, ale žiarivka.

jednotlivé časti - Klasická edison vláknová žiarovkaPrvé pokusy o zostrojenie žiarovky spadajú do roku 1854, kedy prvý odporový zdroj svetla vytvoril nemecký hodinár Henrich Göbel. Elektrickú žiarovku (v dnešnom ponímaní) vynašli nezávisle na sebe Joseph Swan z Newcastle vo Veľkej Británii v r. 1878 a Thomas Edison v USA v r. 1879. Funguje na princípe odporového zahrievania vodiča elektrickým prúdom ktorý ním preteká. Pri vysokej teplote vlákno žiarovky žiari ako absolútne čierne teleso v infračervenom a ultrafialovom a viditeľnom spektre. Sklenená banka žiarovky je však pre ultrafialové žiarenie nepriepustná.

Pôvodné Edisonove žiarovky mali uhlíkové vlákno, dnes sa zvyčajne využíva volfrám, ktorý lepšie odoláva vysokým teplotám. Volfrámové vlákno je stočené do špirály (špirála je dlhá asi 2cm, po roztiahnutí má vlákno takmer meter). Prechodom elektrického prúdu sa rozžeraví na 2500°C, kedy wolfrám emituje biele svetlo. Aby vlákno nezhorelo, je umiestnené v sklenenej banke, z ktorej je vyčerpaný vzduch. Podtlak by ale spôsobil nebezpečnú implóziu pri náhodnom rozbití banky, preto býva vákuum nahradené inertným plynom pod nízkym tlakom napr argón. Žiarovky sa plnia aj halogénovými plynmi (pozri halogénová žiarovka).

Žiarovka spotrebuje len časť príkonu na svetlo. 92% energie je vyžiarené v iných spektrách a ako teplo.

Štandardné žiarovky sa vyrábajú v hodnotách príkonu 25, 40, 60, 75, 100 a 150 wattov (W). Svetelný tok klasickej žiarovky je pre 25W žiarovku 230 lm, 100W 1300 lm. Merný výkon žiarovky vyjadrujúci jej účinnosť (pomer svetelného toku a príkonu). Pre 25 W žiarovku je 9,2 lm/W, pre 100 W je 13 lm/W. Silnejšie žiarovky majú teda vyššiu účinnosť.

Priemerná životnosť žiaroviek je približne 1000 h. Sklená banka má dve základné úpravy - číru a matnú. Prvá poskytuje ostré, druhá rozptýlené svetlo. Žiarovky sa vyrábajú aj pre dekoratívne účely - v rôznych farbách a tvaroch. Na elektrickú sieť sa pripájajú pomocou normalizovaného kovového závitu E 27 alebo E 14.

Dnes sú žiarovky postupne nahrádzané (z dôvodu dlhšej životnosti a lepšej energetickej účinnosti) výbojkami alebo žiarivkami. V poslednom období sa začínajú presadzovať LED diódy.

Zo žiarovky sa neskôr vyvinula elektrónka, ktorá bola základom elektronických prístrojov až do vynálezu tranzistora.

 


Halogénová žiarovka

Halogénová žiarovka je žiarovka plnená halogénovým plynom, napr. jódom či brómom.Halogénová žiarovka je žiarovka plnená halogénovým plynom, napr. jódom či brómom.

Pri rozžeravení vlákna dochádza k vyrovnanej chemickej reakcii, pri ktorej sa materiál vlákna rovnomerne vyparuje a znova usadzuje na horúcich miestach, čo zabraňuje rýchlemu prehoreniu vlákna. Vďaka tomu môže halogénová žiarovka pracovať na vyšších teplotách, čo vedie k vyššiemu jasu a účinnosti než u klasických žiaroviek.

Pretože banka žiarovky pri tomto procese musí byť veľmi horúca, vyrába sa z kremičitého skla, namiesto z normálneho skla, ktoré by pri týchto teplotách bolo príliš mäkké a tekuté.

Azda najvýznamejším vedľajším prejavom použitia kremičitého skla namiesto normálneho je, že táto žiarovka sa stáva zdrojom UV-B žiarenia, pretože kremičité sklo je pre toto žiarenie, na rozdiel od obyčajného skla, priepustné. Pri nadmernom vystavení sa svetlu halogénovej žárovky je teda možné sa aj popáliť.

TlejivkaPretože sklo je zvyčajne horúce a existuje tu nebezpečenstvo požiaru či popálenín, ako aj z dôvodu vystavenia UV žiareniu, sú tieto žiarovky obyčajne chránené filtrom z obyčajného skla, ktoré, ako sme už spomenuli, pohltí väčšinu UV-B žiarenia.

Kremičité sklo môže byť poškodené zamastením dotykom ruky. Zamastením sa totiž zmení štruktúra skla a žiarovka sa po zapnutí pri zahriati spáli. Ak dôjde k dotyku sklenenej banky, má sa očistiť technickým liehom.

Halogénové žiarovky sa často využívajú v automobilových reflektoroch, alebo v domácnostiach, keď má byť svetlo sústredené do jedného miesta (bodové svetlo).

 


Tlejivka

Tlejivka je nízkotlaková, plynom plnená výbojka so studenou katódou,Tlejivka je nízkotlaková, plynom plnená výbojka so studenou katódou, pracujúca v oblasti samostatného tlejivého výboja (odtiaľ je odvodený aj jej názov). Sklenená banka tlejivky je plnená riedkym plynom (najčastejšie neón alebo ďalšie inertné plyny – hélium, argón, kryptón, xenón, prípadne ich zmesi, ale aj dusík, CO2) s tlakom rádovo desatiny kPa. Banka obsahuje dve elektródy, medzi ktorými vzniká výboj, nezávislý na polarite priloženého napätia. Po pripojení tlejivky na zdroj jednosmerného prúdu žiari elektróda, pripojená na záporný pól zdroja – katóda. Po pripojení na zdroj striedavého prúdu žiaria striedavo obe elektródy, každú polperiódu vždy tá, ktorá má momentálne záporný potenciál. Z pohľadu pozorovateľa tak žiaria obe elektródy.

 

 


Žiarivka

Žiarivka je druh elektrického svetelného zdroja - nízkotlaková ortuťová výbojka, ktorá na premenu elektrickej energie na svetelnú využíva žiarenie tlejivého elektrického výboja v parách ortuti. Samotný výboj vyžaruje neviditeľné ultrafialové žiarenie, ktorým je ožarovaná tenká vrstva vhodného luminoforu, nanesená na vnútornej strane banky žiarivky. Žiarenie excituje molekuly luminoforu, ktoré následne pri návrate do pôvodného stavu emitujú fotóny viditeľného svetla. Tento jav sa nazýva fluorescencia (odtiaľ je odvodený aj anglický názov žiarivky - fluorescent lamp).

Od prvého septembra 2009 bude v krajinách Európskej únie zakázaný predaj klasických žiaroviek s príkonom vyšším ako 80W a od prvého septembra 2012 bude zakázaný predaj klasických žiaroviek s príkonom vyšším ako 7W. Tieto obmedzenia sa výraznom mierou podpíšu na väčšom rozšírení tzv. kompaktných žiariviek (žiariviek do pätíc).

Druhy žiariviek

Lineárna žiarivka

žiarivky a ich použitie v praxižiarivka lineárna rôzne tvary a typyKlasická žiarivka v tvare dlhej trubice. Zvykne sa tiež nazývať žiarivková trubica, hovorovo aj neónová trubica alebo neónka. Toto označenie je však nesprávne, nakoľko žiarivka neobsahuje neón (tlejivý výboj v riedkom neóne žiari priamo vo viditeľnom spektre, má oranžovo-červenú farbu a sú na ňom založené iné druhy svetelných zdrojov - napr. tlejivka alebo neónová výbojka, využívaná napr. na tvorbu reklamných nápisov).

 

Kompaktná žiarivka 

Kompaktná žiarivkaPojem kompaktná žiarivka vo všeobecnosti označuje žiarivku s menšími (kompaktnejšími) rozmermi než má klasická žiarivková trubica.

Najbežnejším typom sú kompaktné žiarivky, určené pre priamu náhradu klasických osvetľovacích žiaroviek. Takéto žiarivky sa preto nazývajú aj úsporné žiarovky. Majú spravidla podobný tvar a rovnaké objímky ako klasické žiarovky. Obsahujú integrovaný elektronický predradník pre zapálenie a udržiavanie výboja.

Existujú tiež samostatné kompaktné žiarivky bez integrovaného predradníka, so špeciálnymi päticami. Sú určené do rôznych menších druhov svietidiel (napr. stolné lampy, osvetlenie v doprave a pod.).

 

Zapálenie a udržiavanie výboja

Žiarivka vyžaduje (na rozdiel od žiarovky) pomocnú elektroniku pre zapálenie a udržiavanie výboja.

Žiarivka vyžaduje (na rozdiel od žiarovky) pomocnú elektroniku pre zapálenie a udržiavanie výboja.

Pri lineárnych žiarivkách sa doposiaľ využíva tradičné riešenie (viď nižšie) - žeraviace elektródy na koncoch žiarivkovej trubice a tlejivkový štartér na vytvorenie vysokonapäťového impulzu pre počiatočnú ionizáciu plynu v trubici, ktorá umožní vznik výboja.

Pre obmedzenie veľkosti prúdu, tečúceho následným samostatným tlejivým výbojom sa využíva predradená tlmivka alebo rezistor. Bez obmedzenia veľkosti prúdu by tlejivý výboj prešiel do oblúkového, ktorý by žiarivku poškodil.

Pri kompaktných žiarivkách plní všetky tieto funkcie tzv. elektronický predradník.

 

Zapojenie lineárnej žiarivky so štartérom a tlmivkou

Zapojenie lineárnej žiarivky so štartérom a tlmivkou

štartér ku lineárnej žiarivke


napájanie
b predradená tlmivka. Má dve funkcie:
1. indukuje sa na nej napäťový impulz, potrebný pre zapálenie výboja
2. obmedzuje veľkosť prúdu, tečúceho žiarivkou v režime samostatného výboja.
c kondenzátor pre kompenzáciu účinníku (kompenzačný kondenzátor). Keďže tlmivka má induktívny charakter impedancie, spôsobuje fázový posun prúdu a napätia, ktorý by zvyšoval jalový výkon. Kompenzačný kondenzátor tento fázový posun vyrovnáva.
d tlejivkový štartér
e bimetalová elektróda
f odrušovací kondenzátor. Filtruje vysokofrekvenčné rušenie, vznikajúce pri spínaní a rozpájaní bimetalového kontaktu štartéra.

 

Princíp činnosti zapojenia

Princíp činnosti zapojenia

  1. V kľudovom stave bez napájania je plyn v žiarivke nevodivý a bimetalový kontakt štartéra je rozpojený.
  2. Po pripojení napájania štartér funguje ako tlejivka a tlejivý výboj postupne zohrieva bimetalový kontakt.
  3. O krátky čas sa bimetalový kontakt zopne a uzatvorí tak obvod, obsahujúci tlmivku a žeraviace elektródy trubice. Rozžeravené elektródy emitujú do okolia elektróny, ktoré pomáhajú ionizovať plyn na koncoch žiarivkovej trubice. V jadre tlmivky vznikne vplyvom prechádzajúceho prúdu magnetické pole.
  4. Keďže so zopnutím bimetalového kontaktu zároveň zanikol tlejivý výboj v štartéri, kontakt postupne chladne a po chvíli sa rozpojí. Na tlmivke vznikne vplyvom elektromagnetickej indukcie v dôsledku zanikajúceho magnetického poľa krátky impulz vysokého napätia, ktorý spolu s emisiou žeraviacich elektród ionizuje plyn v celej trubici. Vzniknutý samostatný tlejivý výboj sa už v žiarivkovej trubici udrží aj pri nižšom napätí.
  5. Svietidlo pracuje v prevádzkovom režime. Tlmivka teraz v obvode zohráva úlohu jalového predradeného rezistoru - obmedzuje veľkosť prúdu, tečúceho žiarivkou. Napájacie napätie sa delí na úbytok na žiarivke (prevádzkové napätie žiarivky) a úbytok na tlmivke. Zápalné napätie tlejivky štartéra je vyššie, než prevádzkové napätie žiarivky - štartér sa už preto počas doby prevádzky žiarivky znova nezapáli. Pokiaľ však výboj v žiarivke z nejakého dôvodu zanikne, celý dej sa zopakuje (z toho dôvodu zostávajú žiarivkové svietidlá s vadnou žiarivkou po zapnutí často nepravidelne blikať).

 

Výhody a nevýhody 

Výhody žiariviek:

  • vysoká životnosť
  • vyššia účinnosť premeny elektrickej energie na viditeľné svetlo v porovnaní s klasickými žiarovkami (viac než 20% oproti 8-10% pri žiarovke)
  • nižšia produkcia tepla
  • priaznivé sfarbenie svetla

Nevýhody:

  • vyššia cena
  • ekologická záťaž (žiarivka obsahuje ortuťové pary), žiarivka je nebezpečný odpad - napriek tomu sa väčšina žiariviek likviduje v komunálnom odpade
  • väčšie rozmery (najmä lineárne žiarivky) brániaci aplikáciám v svietidlách s limitovaným priestorom
  • stroboskopický efekt (žiarivky, napájané striedavým prúdom bez elektronického predradníka, viď nižšie)
  • zložitejšie zapojenie svietidla a z toho vyplývajúca poruchovosť elektroniky
  • pomalší nábeh žiarivky na plný svetelný výkon
  • výrazné skrátenie životnosti pri používaní žiariviek v chladnom prostredí
  • výrazné skrátenie životnosti pri používaní v časových intervaloch menších ako 10 - 15 minút (pri častom zapínaní sa môže životnosť skrátiť až o 90%).
  • nemožnosť riadiť jas pomocou tyristora (stmievač)
  • absencia náhrady za klasické žiarovky o príkonoch > 150W

 

Stroboskopický efekt

Pri napájaní striedavým prúdom žiarivka nesvieti rovnomerne, ale zhasína a rozsvecuje sa zvlášť s každou periódou napájacieho napätia. V typickom prípade priameho napájania sieťovým napätím tak žiarivka bliká s frekvenciou 100 Hz (rozsvecuje sa a zháša v každej polperióde napájacieho napätia s frekvenciou 50Hz) a vytvára tak stroboskopický efekt.

Negatíva stroboskopického efektu:

  • možnosť vyvolávania únavy a zdravotných ťažkostí (bolesti hlavy a pod.)
  • interferencia s inými krátkymi alebo periodickými dejmi (napr. fotografovanie, filmovanie)
  • pohybujúce sa alebo rotujúce predmety môžu pri stroboskopickom osvetlení pôsobiť ako statické, alebo pohybujúce sa iným smerom alebo rýchlosťou. Na pracoviskách s rotačnými alebo pohyblivými nástrojmi (píly, brúsky a pod.) je preto nebezpečné používať svietidlá, spôsobujúce stroboskopický efekt ako primárny zdroj osvetlenia.

Pri žiarovkách sa stroboskopický efekt nevyskytuje (resp. je zanedbateľný) vďaka tepelnej zotrvačnosti rozžeraveného vlákna. Pri žiarivkách s elektronickým predradníkom s vysokou pracovnou frekvenciou je vplyv stroboskopického efektu rovnako zanedbateľný.

 


 

Luminiscenčná dióda

Schematická značka LED diódy

Schematická značka LED diódy

LED dioda klasická biela

Detail LED diód

LED diody roznych typov a tvarov

Rôzne druhy LED diód
Spektrálne charakteristiky luminiscenčných diód vyrobených z nieoľkých materiálov.
Spektrálne charakteristiky luminiscenčných diód vyrobených z nieoľkých materiálov. (krivka: GaAsP-Gáliumarsenidfosfid, SiC-siliciumkarbid, GaAs-gáliumarzenid, eye-charakteristika ľudského oka, Filament lamp-charakteristika žiarovky s wolfrámovým vláknom). P-pomerný žiarivý výkon.

Luminiscenčná dióda alebo svetelná dióda (iné názvy: elektroluminiscenčná dióda, LED, LED dióda, zriedkavo žiarivá dióda, dióda emitujúca svetlo, ľudovo ledka, angl. light-emitting diode) je polovodičová elektronická súčiastka, ktorá vyžaruje úzkospektrálne svetlo, keď ňou prechádza elektrický prúd v priepustnom smere. Svietiaci efekt je následkom žiarivej rekombinácie elektrón-dierového páru a je formou elektroluminiscencie. Farba vyžarovaného svetla závisí od chemického zloženia použitého polovodičového materiálu.

Prvú prakticky použiteľnú LED diódu vyvinul v roku 1962 kanadský vedec Nick Holonyak.

Najlacnejšie sa vyrábajú infračervené diódy, po nich najlacnejšie svietivé sú červené. Zelené sú o cca 20% drahšie ako červené. Modré sú podľa výrobcu aj niekoľkonásobne drahšie ako červené avšak ich cena v poslednom čase prudko klesá.

Druhy LED 

Ultrafialové (UV) LED 

LED, ktorých špička vyžarovacieho diagramu leží pod 420 nm sa nazývajú UV LED. Výrobné technológie (voľné patenty pre trh a z bezpečnostných dôvodov) nedovoľujú uvádzať UV LED s výkonom nad 10 mW. V predajniach je možné najčastejšie dostať UV LED s vlnovými dĺžkami 380-420 nm a 320-370 nm.

Infračervené (IR) LED 

Vyžarovací diagram týchto LED má výkonovú špičku nad 680 nm. Keďže ľudské oko (zrenička nie je schopná prepustiť žiarenie s vlnovou dĺžkou nad 1 400 nm) a v podstate celá fyziológia človeka je na IR žiarenie imúnna je možné zaobstarať IR LED s výkonmi aj vysoko nad 10 mW. Bežne sa predávajú IR LED s vlnovou dĺžkou 680-750 nm a 870-950 nm, ktoré sú vhodné ako zdroje IR žiarenia do diaľkových ovládaní.

Jednofarebné (monochromatické) LED 

Každá LED vyrobená iba z jedného druhu polovodiča má svoju charakteristickú vlnovú dĺžku, na ktorej emituje svetlo (danú prevažne šírkou zakázaného pásma polovodiča). Tuto vlnovú dĺžku je možné „nastaviť“ pomocou použitého druhu polovodiča (t.j. pomerom obsahu jednotlivých prvkov - zložiek - polovodiča) a u niektorých polovodičov (GaN) aj zmenou obsahu dotovacieho prvku. Takto je možné vyrobiť LED s tým istým substrátom v širokom spektre vlnových dĺžok. Prakticky je možné vyrobiť LED vyžarujúce svetlo s vlnovými dĺžkami od 250 do 3 500 nm. LED s jedinou výkonovou špičkou sa nazýva monochromatická LED. Spektrálna krivka vyžiareného svetla má v ich prípade tvar Gaussovej krivky, ktorá nie je širšia ako +/-25 nm. Monochromatické LED vyžarujú minimálne 90% celého žiarivého výkonu v rozmedzí maximálne +/-10 nm. Reálne LED ale nemajú úplne ideálny spektrálny diagram a u niektorých typov sa prejavujú aj sekundárne maximá na iných vlnových dĺžkach. Avšak tieto sekundárne maximá nepredstavujú ani 1% z celkového výkonu.

Biele LED

Existujú dva typy bielych LED (tzv. white LED).

RGB LED

Prvý typ je poskladaný z troch monochromatických LED, ktoré emitujú žiarenie vo farbách: červená, zelená, modrá. Takýmto LED sa hovorí RGB LED (z angl. skratiek pre red, green, blue). Ich výnimočnosťou je možnosť regulovať výkony jednotlivých zložiek (jednotlivých monochromatických LED) a tak dosiahnuť nie len biele svetlo, ale aj celé spektrum farieb, v rozpätí okrajových zložiek RGB LED.

Fluorescenčné LED 

Druhý typ bielych LED je založený na zmene vlnovej dĺžky emitovaného žiarenia klasickou monochromatickou LED na širokopásmové spojité spektrum, ktorého energia je rozložená približne rovnako po celom spektre. Zmena vlnovej dĺžky sa dosahuje vo vrstve luminoforu (fluorescenčného materiálu). Ako budiaca monochromatická LED je použitá vysokosvietivá modrá LED. Jej použitie ale prináša aj malý neduh týchto LED. Vlnová dĺžka budiacej LED sa prejavuje ako primárne maximum vyžarovacieho spektrálneho diagramu, no vyžarovaná energia neklesá až na nulu (smerom k červenej farbe), ale po miernom poklese nadobúda sekundárne (nižšie a širšie) maximum niekde v okolí 560 nm (oranžová farba), čo je dané vyžarovacím spektrom použitého luminoforu. Až následne po tomto sekundárnom maxime pozvoľna klesá k nule, ktorú dosahuje väčšinou až za hranicou VIS/IR žiarenia. Z toho vyplýva modrastý až zelenkastý nádych vyžarovaného bieleho svetla. Čím je biela LED kvalitnejšia, tým je jej nádych menej badateľný.

Klasické LED vs. vysokosvietivé LED 

vysokosvietivé LED
Výkonové vysokosvietivé LED. Základňa slúži zároveň ako chladič čipu.

Bežná LED má žiarivý výkon hlboko pod 5 mW. Je to spôsobené tým že vznikajúce elektrón-dierové páry v P-N priechode v homogénnom polovodiči pri zvyšujúcom sa prúde majú tendenciu rekombinovať nežiarivo (t.j. menia svoju energiu na teplo), a priechod sa prehrieva. Týmto je obmedzená prúdová hustota na priechode, a keďže polovodiče, z ktorých sa LED vyrábajú, majú pomerne veľkú hustotu porúch, a teda kvôli výťažnosti a spoľahlivosti je obmedzená maximálna možná plocha čipu na niekoľko mm², je tým obmedzený aj celkový prúd čipom. Navonok to z elektrického hľadiska vyzerá tak, že limitujúcou fyzikálnou vlastnosťou je sériový odpor a strmosť V-A charakteristiky v otvorenom stave. Ak chceme LED prinútiť emitovať viac svetla, musíme zvýšiť napájacie napätie, čím sa zvýši aj prúd pretekajúci LED. Po prekonaní kritickej hodnoty prúdu dochádza k degradácii P-N prechodu a doslova k jeho pretaveniu v dôsledku vysokej teploty (viac ako 1000 °C). Preto kvôli zvýšeniu výkonu LED boli vypracované technológie, ktoré ich posúvajú ďaleko za hranice 5 mW vyžarovaného výkonu. Na dosiahnutie vyšších výkonov sa používajú polovodiče s menšou strmosťou V-A charakteristiky a s rozmernejším P-N prechodom alebo paralelizáciou P-N prechodov agregovaných (vrstvené P-N prechody) na tom istom čipe. Ďalej sa konštruujú multi-P-N prechodové LED, ktoré síce na úkor zvýšenia napájacieho napätia zvyšujú výsledný výkon. Najpodstatnejšou zmenou je však použitie tzv. heteropriechodu (t.j. P a N vrstvy sú z rozdielnych polovodičov), u ktorého je možné dosiahnuť vyššiu tzv. injekčnú účinnosť, následkom čoho viac elektrón-dierových párov rekombinujúcich žiarivo než nežiarivo aj u veľkých prúdov. Dnes je možné zohnať LED s výkonom aj viac ako 1 W! LED, ktoré dosahujú svietivosť viac ako 100 mCd sa hovorí vysokosvietivé (ultrabright) LED.

Laserové diódy 

Laserová dióda v púzdre
Laserová dióda v púzdre
Samotný čip laserovej diódy
Samotný čip laserovej diódy (položený pre porovnanie na uchu ihly)

Laserové LED nie sú úplne laserové. Aj keď ich svetlo vzniká na základe stimulovanej emisie, nemožno ich považovať za pravý laser, ale iba za zdroj laseroveho svetla. Z definície laserového svetla je zrejmé, že sa laserové LED majú vyššie nároky na parametre ako klasické LED. Predovšetkým majú laserové LED užšiu šírku pásma v ktorom vyžarujú (max. +/-5 nm). Smerovosť a rozbiehavosť vyžarovaného lúča LED alebo surovej laserovej LED (bez rezonátora alebo s poškodeným rezonátorom) je približne rovnaká (avšak v prípade laserovej LED je sústredený do jednej roviny, podľa toho ako sú usporiadané vrstvené P-N prechody laserovej LED). Laserové diódy sa vyrábajú v dvoch usporiadaniach: vyžarujúce z hrany (edge emitting), u ktorých rezonátor je tvorený prirodzeným lomom okraju čipu; a vyžarujúce z povrchu (VCSEL - vertical cavity surface emitting laser), kde rezonátor je tvorený striedajúcimi sa vrstvami polovodičov rôzneho zloženia, tvoriac Braggov reflektor pod a nad žiarivou oblasťou (t.j. PN priechodom). Niekedy sa laserové LED vkladajú do externých rezonátorov. Základným problémom u laserových diód je chladenie a stabilizácia výkonu (ktorý podobne ako u LED závisí silne od teploty).

Obe skupiny - svetelné i laserové diódy sa vyrábajú z intermetalických zliatin(polovodičových zlúčenín), a to spravidla z karbid kremíka (SiC), arsenid gália (GaAs), fosfid gália (GaP), alebo zo zliatin typu gálium arzenid fosfid (GaAsP) a ďalších.

Mechanická a optická konštrukcia 

LED čip sa montuje na reflektor (na obrázku viditeľný ako kužeľ na konci jedného z vonkajších prívodov) tvoriaci súčasne spodný kontakt (obvykle katódu, keďže substrát je obvykle typu N), aby sa využil výkon vyžiarený z PN priechodu v smere do substrátu; a horný kontakt sa kontaktuje podobne ako u integrovaných obvodov. Púzdri sa do priehľadného plastu (bodová LED) alebo do mliečne sfarbeného plastu (difúzna LED). Plast je často sfarbený v rovnakej farbe ako emituje LED. Často je pre zvýšenie smerovosti vytvarovaný vrchol puzdra do polgule, čo má efekt kolimačnej šošovky.

Použitie 

LED sa tradične používajú najmä ako indikátory, a ako zobrazovacie prvky v segmentových zobrazovačoch a bodových maticových zobrazovačoch (známe ako „bežiace nápisy“). Známe je aj ich použitie vo veľkoplošných zobrazovačoch používaných na reklamné účely. V poslednom čase s nástupom vysokosvietivých LED sa začalo ich využívanie na osvetľovacie účely a v dopravnej svetelnej signalizácii (cestné semafóry, železničné návestidlá). Pre svoju dlhú životnosť a otrasuvzdornosť sa uplatňujú aj v automobiloch dokonca aj ako náhrada koncových brzdových či smerových svetiel. Riešenia v interiéroch ako náhrada žiaroviek je zatiaľ veľmi drahá. Infračervené LED a najmä laserové diódy sa používajú na prenos informácií prostredníctvom optických vlákien. Laserové diódy našli hromadné uplatnenie aj v oblasti uchovávania údajov (CD, DVD).

Výhody LED

  • LED produkuje viac svetla na Watt v porovnani s obyčajnou žiarovkou, najvýkonnejšie LED viac ako 100 lm/W, žiarivka 48-65 lm/W, halogénová žiarovka 16-22 lm/W, obyčajná žiarovka cca 15 lm/W
  • LED majú pri porovnateľnej svietivosti niekoľkonásobne nižšie prevádzkové náklady
  • LED produkujú neporovnateľne menej tepla ako konvenčné svetelné zdroje, typicky do 40°C pri výkone 1-5W
  • LED dosahujú extrémne dlhú životnosť - okolo 50.000 hodín (viac ako 17 rokov pri 8 hodinovej dennej prevádzke), niektorí výrobcovia uvádzajú až 100.000 hodín
  • LED vyžarujú svetlo požadovanej farby bez používania optických farebných filtrov
  • LED vo funkcií stmievania nemenia svoju farbu pri znížení napájacieho prúdu, na rozdiel od bežných žiaroviek, ktoré pri znížení napájacieho prúdu vydávajú žltejšie svetlo
  • LED sú odolné voči nárazom a inému nešetrnému zaobchádzaniu
  • LED sú ideálne pre použitie, tam kde je nutné časté vypínanie a zapínanie
  • LED neemitujú ultrafialové ani infračervené žiarenie, sú preto vhodné pre použitie aj v múzeách, galériách a ďalších aplikáciách kde je UV a IR vyžarovanie zo svetelného zdroja neprijateľné
  • LED sa rozsvecujú extrémne rýchlo (milisekundy), nakoľko odpadá problém so žeravením vlákna
  • LED neobsahujú ortuť ani ťažké kovy, ktoré by mohli byť škodlivé prostrediu a ľudskému zdraviu.
  • Veľmi jednoduchá výroba vlastných designových svietidiel - dostupnosť LED chipov a riadacej elektroniky

Nevýhody LED

Medzi najzávažnejšie nevýhody patria tieto:

  • LED majú vyššie zriaďovacie náklady v prepočte na 1 lm, je to pochopiteľné keďže ide ešte stále o technologickú novinku a "luxus"
  • LED musia byť napájané presným prúdom, inak jednoducho "zhoria"
  • Samotná LED vyžaruje svetlo veľmi úzkym lúčom, preto sa pri väčšine aplikácií používajú šošovky
  • Ľudia zvyknutí na konvenčné svetlo sa pri interiéroch osvetlených výhradne LED musia dlhšie adaptovať, svetlo subjektívne pôsobí ako slabé - je to len otázka zvyku. Samozrejme LED žiarovka nedokáže momentálne plne nahradiť klasickú žiarovku svojou intenzitou, avšak správnym rozmiestnením LED svietidiel, správnym výberom a dimenzovaním sa dá krásne pokryť priestor svetlom presne podľa účelu a požiadaviek a to aj s vysokou úsporou energie.

 

 


Úsporná žiarovka

úsporná žiarovka - halogenová xenonová žiarovka
halogenová xenonová žiarovka s päticou E27- 230 V, 42 W, trieda energetickej efektívnosti C (EU < 2009 Konform)

Úsporná žiarovka je elektrický svetelný zdroj, ktorý je podobný klasickej žiarovke, ale pri rovnakej svetlosti spotrebuje menej energie. Príkladmi sú kompaktná žiarivka (tzv. úsporná žiarivka alebo "úsporná žiarovka" v užšom zmysle), vysokotlaková výbojka, luminiscenčná dióda či halogénová žiarovka IRC (infrared coated).


Reklama




Diskusia k článku

Pravidlá a podmienky používania diskusného priestoru na www.uspornaziarovka.sk

Podmienky používania diskusného prietoru k článkom na www.uspornaziarovka.sk zastrešuje spoločnosťou Majme, s.r.o. (ďalej Prevádzkovateľ). Táto služba slúži k výmene názorov a skúseností odborníkov, ale i bežných ľudí. Vkladanie otázok a príspevkou ľudí so záujmom o LED technológiu a technológiu zaoberajúcu sa úsporami energií a svetelnými zdrojmi. Tento priestor je určený všetkým, ktorí potrebujú poradiť, vyriešiť problém, byť informovaný a vedieť o novinkách a štandardoch na trhu, nechať si poradiť inými alebo zdielať skúsenosť o LED žiarovkách a technológiach tejto tematiky. Tento diskusný priestor neslúži k cielenej i necielenej reklame, zverejňovaniu odkazov, konkurenčným diskusiám, osočovaniu. V prípade porušenia týchto pravidiel si "Prevádzkovateľ" vyhradzuje právo na odstránenie alebo upravenie príspevku. Viac o pravidlách a kódexe