Светодиоды долговечны и экономят энергию

Светодиоды долговечны и экономят энергию. Теперь исследователи нашли способ сделать светодиодные лампы еще более компактными, обеспечивая при этом больше света, чем имеющиеся в продаже модели. Ключ к успеху: транзисторы из полупроводникового материала нитрида галлия.

Лампы накаливания теперь запрещены в ЕС, а энергосберегающие лампы остаются яблоком раздора. С 2016 года также исключаются галогенные лампы мощностью более 10 Вт. Таким образом, светодиоды (светоизлучающие диоды) получили наилучшие шансы стать источником света будущего. Эксперты считают, что модернизированные светодиодные лампы для использования в стандартных лампах впервые обогнали традиционные энергосберегающие лампы уже с 2015 года. Прогнозировалось, что к 2020 году светодиоды займут от 88 до 90 процентов рынка освещения, что практически и произошло. Крошечные диоды предлагают целый ряд преимуществ, как наиболее экологически безопасный источник света — они не содержат вредных веществ, потребляют меньше энергии и имея огромный срок службы от 15 000 до 30 000 часов служат дольше, чем обычные источники света.

Борьба с более высокими температурами

Однако у светодиодов есть одна слабость — они чрезвычайно чувствительны к колебаниям и скачкам мощности. Для правильной работы им нужен драйвер, который всегда обеспечивает постоянную подачу питания. Этот драйвер, который берет переменный ток из сети и преобразует его в постоянный ток с пониженным напряжением, оказывает сильное влияние на светоотдачу и срок службы светодиодной лампы в целом. Требования, предъявляемые к электронике драйвера, соответственно высоки.

Бактерицидные Лампы для Дома - Убивает вирусы и бактерии. Лампа LED Antibacterial обеззаразит помещение и удалит бытовой запах

Это побудило исследователей из Фраунгоферовского института прикладной физики твердого тела IAF во Фрайбурге сосредоточить свое внимание на трансформаторах напряжения с транзисторами из нитрида галлия (GaN). Во время практических испытаний ученые обнаружили, что драйверы, разработанные с использованием этого нового полупроводникового материала, чрезвычайно надежны. Компоненты из GaN могут работать при более высоких токах, напряжениях и температурах, чем стандартные кремниевые транзисторы. «Нагрев влияет как на яркость, так и на срок службы светодиодных ламп, — сказал д-р Михаэль Кунцер, руководитель группы Fraunhofer IAF.

Транзисторы из нитрида галлия переключаются с высокой скоростью

Транзисторы из нитрида галлия также могут переключаться на высоких частотах. Скорость переключения оказывает существенное влияние на размер катушек и конденсаторов, встроенных в драйверы для накопления энергии. В драйвере на основе GaN скорость переключения может быть в 10 раз выше, чем у его кремниевого аналога. «Применительно к меньшей поверхности это означает, что можно сделать переключение дешевле. Всю светодиодную лампу можно сделать легче и компактнее, обеспечивая такое же или даже улучшенное освещение», — объясняет Кунцер. Поскольку компонент накопления энергии играет решающую роль в производственных затратах, это может оказать чрезвычайно положительное влияние на конечную цену.

Благодаря полезным свойствам нового полупроводникового материала Кунцер и его команда смогли повысить эффективность драйвера GaN до 86 процентов, что на один-четыре процентных пункта выше, чем у его кремниевого эквивалента. По сравнению со светодиодными лампами на кремниевых транзисторах, доступными на рынке, ученым удалось увеличить светоотдачу: в то время как световой поток коммерческих светодиодных модернизированных ламп с кремниевыми компонентами составляет около 1000 люмен (единица, используемая для измерения производимого света), исследователям из IAF удалось увеличить его до 2090 люмен. «20 процентов потребления энергии во всем мире приходится на освещение, поэтому экономия в этой области особенно важна.

Не следует недооценивать роль эффективности драйверов светодиодов, так как это ключ к экономии энергии. В принципе, чем выше светоотдача и эффективность, тем меньше потребление энергии. Если вы думаете, что к 2020 году доля светодиодов на рынке составит почти 90 процентов, то очевидно, что они играют важную роль в защите окружающей среды», — сказал Кунцер.

По материалам статьи: «Общество Фраунгофера. «Светодиодные лампы: меньше энергии, больше света». ScienceDaily. ScienceDaily, 11 марта 2014 г. www.sciencedaily.com/releases/2014/03/140311100610.htm».