Кошик порожній
Світлодіоди довговічні та економлять енергію
07/11/2022
Світлодіоди довговічні та економлять енергію. Тепер дослідники знайшли спосіб зробити світлодіодні лампи ще компактнішими, забезпечуючи при цьому більше світла, ніж у продажу моделі. Ключ до успіху: транзистори із напівпровідникового матеріалу нітриду галію.
Лампи розжарювання тепер заборонені в ЄС, а енергозберігаючі лампи залишаються яблуком розбрату. З 2016 року також виключаються галогенні лампи потужністю понад 10 Вт. Таким чином, світлодіоди (світловипромінюючі діоди) отримали найкращі шанси стати джерелом світла майбутнього. Експерти вважають, що модернізовані світлодіодні лампи для використання у стандартних лампах вперше випередили традиційні енергозберігаючі лампи вже з 2015 року. Прогнозувалося, що до 2020 року світлодіоди займуть від 88 до 90 відсотків ринку освітлення, що практично сталося. Крихітні діоди пропонують цілу низку переваг, як найбільш екологічно безпечне джерело світла - вони не містять шкідливих речовин, споживають менше енергії і маючи величезний термін служби від 15 000 до 30 000 годин служать довше, ніж звичайні джерела світла.
Боротьба з високими температурами
Однак світлодіоди мають одну слабкість — вони надзвичайно чутливі до коливань і стрибків потужності. Для правильної роботи їм потрібний драйвер, який завжди забезпечує постійну подачу живлення. Цей драйвер, який бере змінний струм з мережі і перетворює його на постійний струм зі зниженою напругою, сильно впливає на світловіддачу і термін служби світлодіодної лампи в цілому. Вимоги до електроніки драйвера відповідно високі.
Це спонукало дослідників із Фраунгоферівського інституту прикладної фізики твердого тіла IAF у Фрайбурзі зосередити свою увагу на трансформаторах напруги з транзисторами з нітриду галію (GaN). Під час практичних випробувань вчені виявили, що драйвери розроблені з використанням цього нового напівпровідникового матеріалу надзвичайно надійні. Компоненти GaN можуть працювати при більш високих струмах, напругах і температурах, ніж стандартні кремнієві транзистори. «Нагрів впливає як на яскравість, так і на термін служби світлодіодних ламп, — сказав д-р Міхаель Кунцер, керівник групи Fraunhofer IAF.
Транзистори з нітриду галію перемикаються з високою швидкістю
Транзистори нітриду галію також можуть перемикатися на високих частотах. Швидкість перемикання істотно впливає на розмір котушок і конденсаторів, вбудованих в драйвери для накопичення енергії. У драйвері на основі GaN швидкість перемикання може бути в 10 разів вищою, ніж у його кремнієвого аналога. «Щодо меншої поверхні це означає, що можна зробити перемикання дешевшим. Усю світлодіодну лампу можна зробити легше і компактнішим, забезпечуючи таке ж чи навіть покращене освітлення», — пояснює Кунцер. Оскільки компонент накопичення енергії відіграє вирішальну роль у виробничих витратах, це може вплинути на кінцеву ціну.
Завдяки корисним властивостям нового напівпровідникового матеріалу Кунцер та його команда змогли підвищити ефективність драйвера GaN до 86 відсотків, що на один-чотири відсоткові пункти вище, ніж у його кремнієвого еквівалента. У порівнянні зі світлодіодними лампами на кремнієвих транзисторах, доступними на ринку, вченим вдалося збільшити світловіддачу: у той час як світловий потік комерційних світлодіодних модернізованих ламп з кремнієвими компонентами становить близько 1000 люмен (одиниця, що використовується для вимірювання світла, що виробляється), дослідникам з IAF вдалося збільшити його до 2090 люменів. «20 відсотків споживання енергії у всьому світі припадає на освітлення, тому економія в цій галузі є особливо важливою.
Не слід недооцінювати роль ефективності драйверів світлодіодів, оскільки це є ключем до економії енергії. В принципі, що вища світловіддача і ефективність, то менше споживання енергії. Якщо ви думаєте, що до 2020 року частка світлодіодів на ринку становитиме майже 90 відсотків, очевидно, що вони відіграють важливу роль у захисті навколишнього середовища», — сказав Кунцер.
За матеріалами статті: «Товариство Фраунгофера. «Світлодіодні лампи: менше енергії, більше світла». ScienceDaily. ScienceDaily, 11 березня 2014 р. www.sciencedaily.com/releases/2014/03/140311100610.htm».
Коментарі
Не знайдено дописів