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LED blancos. Selección de lámparas LED. Espectros de fuentes de luz. Fósforo en LED

LED (diodo de emisión de iluminación): los LED con emisión de luz intensa son bien conocidos por todos. Hace unos 10 años (en Rusia) hicieron una “revolución silenciosa en la iluminación”, especialmente donde se necesita movilidad, bajo consumo específico de energía, confiabilidad y larga vida útil. Parecía que la fuente de luz ideal que ciclistas y turistas, así como cazadores y pescadores, espeleólogos y escaladores estaban ansiosos por recibir, ya estaba “aquí y ahora”. Y basta con extender la mano, acumulando unos cuantos mapaches muertos, y habrá “paz en la tierra, buena voluntad para con los hombres”. Ahora bien, podemos decir que estos 10 años no fueron en vano y la realidad LED resultó interesante, diversa y brinda nuevas oportunidades que antes ni siquiera se nos habían ocurrido.

Arroz. 2 Diseño del Luxeon LED de Lumileds iluminación.* (“Descripción y principio de funcionamiento de las lámparas LED” Grupo de Empresas de Ahorro de Energía )

Arroz. 3 LED azules con emisión monocromática. . (“LED: tecnología, principio de funcionamiento. Pros y contras del LED”. ).

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO .

Un LED es principalmente un diodo. Es decir, una especie de guijarro astuto con una unión p-n en su interior. En otras palabras, el contacto de dos semiconductores con diferentes tipos conductividad. El cual, bajo ciertas condiciones, emite luz mediante el proceso de recombinación (suicidio mutuo constructivo) de electrones y huecos.
Normalmente, cuanto mayor es la corriente a través de un LED, más electrones y huecos ingresan a la zona de recombinación por unidad de tiempo y más luz se emite en la salida. Pero la corriente no se puede aumentar mucho: debido a la resistencia interna del semiconductor y la unión p-n, el LED puede sobrecalentarse, lo que provoca su envejecimiento acelerado o su falla.
Para ser significativo flujo luminoso, cree estructuras semiconductoras multicapa: heteroestructuras. Por el desarrollo de heteroestructuras de semiconductores para optoelectrónica de alta velocidad, el físico ruso Zhores Alferov recibió el Premio Nobel en 2000.

DOS PALABRAS PARA LA HISTORIA.

Los primeros emisores semiconductores rojos para uso industrial se produjeron en 1962. En los años 60 y 70 se crearon LED a base de fosfuro de galio y arseniuro, que emitían en las regiones del espectro amarillo-verde, amarillo y rojo. Fueron utilizados en indicadores luminosos y sistemas de alarma. En 1993, la empresa Nichia (Japón) creó el primer LED azul de alto brillo. Casi inmediatamente aparecieron los dispositivos LED RGB, ya que los colores azul, rojo y colores verdes hizo posible obtener cualquier color, incluido el blanco. Los LED de fósforo blanco aparecieron por primera vez en 1996. Posteriormente, la tecnología se desarrolló rápidamente y en 2005, la potencia luminosa de los LED alcanzó más de 100 lm/W.

LUZ BLANCA.

Un LED de color convencional emite un espectro estrecho de ondas de luz (radiación monocromática). Esto es bueno para los dispositivos de alarma. Y para la iluminación necesitamos LED blancos y utilizamos diferentes tecnologías.
Por ejemplo, mezcla de colores mediante tecnología RGB. Los LED rojos, azules y verdes están densamente colocados en una matriz, cuya radiación se mezcla mediante un sistema óptico, como una lente. El resultado es una luz blanca.

Arroz. 4 espectro Radiación RGB CONDUJO. ("Wikipedia")

O, digamos, se utiliza un fósforo, o más precisamente, se aplican varios fósforos a un LED y, como resultado de la mezcla de colores, se obtiene una luz blanca o casi blanca. Los LED blancos con fósforo son más baratos que las matrices RGB, lo que permite su uso para iluminación.

Arroz. 5 Espectro de emisión de un LED blanco con fósforo.* (Wikipedia)

Arroz. 6 LED blancos con fósforo. Diagrama de uno de los diseños de LED blancos.

MRSV - placa de circuito impreso con alta conductividad térmica. * ("Wikipedia")

La característica corriente-voltaje de los LED en la dirección de avance no es lineal y la corriente comienza a fluir a partir de un cierto voltaje umbral. En los principales modos de emisión de LED, la corriente depende exponencialmente del voltaje y pequeños cambios de voltaje provocan grandes cambios de corriente. Y como la salida de luz es directamente proporcional a la corriente, el brillo del LED es inestable. Por tanto, es necesario estabilizar la corriente. El brillo de los LED se puede ajustar, por ejemplo, mediante modulación de ancho de pulso (PWM), lo que requiere un dispositivo electrónico que suministre señales pulsadas de alta frecuencia al LED. A diferencia de las lámparas incandescentes, la temperatura de color de los LED cambia muy poco cuando se atenúan .

Ventajas y desventajas de los LED de fósforo.

En un LED, a diferencia de una lámpara incandescente o fluorescente, electricidad se convierte directamente en radiación luminosa y, por tanto, las pérdidas son relativamente pequeñas.

La principal ventaja de los LED blancos es su alta eficiencia, su bajo consumo de energía específico y su alta eficiencia luminosa: 160-170 lúmenes/vatio.
Alta confiabilidad y larga vida útil.
El peso ligero y el tamaño de los LED permiten su uso en linternas portátiles de pequeño tamaño.
La ausencia de radiación ultravioleta e infrarroja en el espectro permite el uso iluminación LED sin consecuencias nocivas, ya que la radiación ultravioleta, especialmente en presencia de ozono, tiene un fuerte efecto sobre la materia orgánica, y radiación infrarroja puede causar quemaduras.
El indicador de densidad de potencia específico, que caracteriza la densidad del flujo luminoso, de una lámpara fluorescente estándar es de 0,1-0,2 W/cm², y de un LED blanco moderno es de unos 50 W/cm².
Trabajar en temperaturas negativas sin reducción y, a menudo, con mejora de los parámetros.
Los LED son fuentes de luz libres de inercia; no requieren tiempo para calentarse o apagarse, como las lámparas fluorescentes, y el número de ciclos de encendido y apagado no afecta su confiabilidad.
El LED es mecánicamente robusto y extremadamente fiable.
Brillo fácil de ajustar.
El LED es un dispositivo eléctrico de bajo voltaje y, por tanto, seguro.
Bajo riesgo de incendio, puede usarse en ambientes explosivos.
Resistencia a la humedad, resistencia a ambientes agresivos.

Pero también hay pequeños inconvenientes:

Los LED blancos son más caros y complejos de producir que las lámparas incandescentes, aunque su precio está bajando gradualmente.
Baja calidad de reproducción cromática, que, sin embargo, está mejorando gradualmente.
Los LED potentes requieren un buen sistema de refrigeración.
Deterioro rápido e incluso falla a temperaturas elevadas. ambiente externo más de 60 - 80°C.
A los fósforos tampoco les gustan las altas temperaturas, porque... el coeficiente de conversión y las características espectrales del fósforo se deterioran.
La carcasa del LED está hecha de plástico de silicona ópticamente transparente o resina epoxica, que envejece y bajo la influencia de la temperatura se desvanece y se vuelve amarilla, absorbiendo parte del flujo luminoso.
Los LED modernos, potentes y ultrabrillantes pueden cegar y dañar la visión de una persona.
Los contactos son susceptibles a fallas por corrosión. Los reflectores (generalmente de plástico, recubiertos con una fina capa de aluminio), a temperaturas elevadas, con el tiempo deterioran sus propiedades y el brillo y la calidad de la luz emitida se deterioran gradualmente.

VIDA REAL DE LOS LED BLANCOS.

Arroz. 7 Reducción de la potencia luminosa durante el funcionamiento y comportamiento ante fallos de lámparas incandescentes (INC), lámparas fluorescentes (FL), lámparas de descarga de alta intensidad (HID) y lámparas LED (no a escala, se muestran curvas típicas).

Revista "Time of Electronics", artículo "Determinación de la vida útil de los LED"
Escrito por Eric Richman (ericHombre rico), Investigador senior,PacíficoNoroesteNacionalLaboratorios (PNL)

Conocemos la vida útil de 100.000 horas de los LED desde hace muchos años. ¿Cómo es en realidad?
“En los primeros días de los LED, la vida operativa más comúnmente reportada era de 100.000 horas. Sin embargo, nadie ha podido explicar de dónde viene este número mágico. Lo más probable es que fuera dictado por el mercado, no por la ciencia. El primer fabricante de LED que indicó la vida útil basándose en parámetros técnicos reales fue Philips Lumileds, con su creación, el Luxeon LED. La durabilidad de los primeros dispositivos Luxeon, con una corriente de accionamiento especificada de 350 mA y una temperatura de unión de 90 grados Celsius, se estimó en 50.000 horas. Esto significa que después de 50.000 horas de funcionamiento del LED en determinadas condiciones, su flujo luminoso disminuirá al 70% del original”.
Artículo “Aguas inexploradas: Determinación de la durabilidad de las luminarias LED”, Revista "Tiempo de la Electrónica", Timur Nabiev.

Actualmente, no existe ninguna norma que defina lo que realmente significa "vida útil" para los LED. Tampoco existen estándares que cuantifiquen el cambio de color de un LED a lo largo del tiempo. No está definido cómo debe funcionar el LED después de este período. Algunas empresas líderes se han visto obligadas a determinar sus propios criterios de vida útil. Por ejemplo, se seleccionaron dos valores umbral de flujo luminoso: - 30% y 50%, al alcanzar los cuales se considera que el LED está averiado. Y estos significados dependen de la percepción. por el ojo humano luz emitida.
1) - Reducción del 30% del flujo luminoso de la luz LED reflejada. Es decir, cuando una linterna LED ilumina la carretera, los objetos circundantes, etc.
2) - Reducción del 50% del flujo luminoso cuando se utiliza luz directa, por ejemplo en semáforos, las señales de tráfico, luces laterales de coches....
Y otras empresas de primera línea eligen solo un valor umbral: el 50%.
Además, la degradación de los LED y Luces led ocurre en todos los niveles, empezando por Unión PN y terminando con la lente de plástico frontal transparente de la carcasa de la linterna. Además, los LED indicadores y de señal de baja potencia pueden funcionar durante décadas. Y los LED modernos ultrabrillantes, que a menudo funcionan en condiciones intensas, tanto de corriente como de temperatura, pierden su brillo mucho más rápido. Por tanto, la vida útil real de los LED modernos de alta calidad es de varios meses a cinco o seis años en funcionamiento continuo. Petzl, por ejemplo, afirma que la vida útil de sus LED en linternas es de al menos 5.000 horas. Por cierto, las empresas líderes a menudo afirman que la vida útil de sus dispositivos es más corta que la de los fabricantes de “super-presupuesto”, a menudo asiáticos, que simplemente aumentan el nivel actual y logran un brillo brillante. A la hora de comprar linternas, todas las características de los LED corresponden al pasaporte, en el que siempre escriben sobre las mágicas 100.000 horas. Pero la vida útil real de estos LED no puede exceder las 1000...1500 horas y durante este tiempo el flujo luminoso disminuye al menos 2 veces.

BATERÍAS Y ACUMULADORES.

Durante el funcionamiento, las baterías y acumuladores se descargan, la tensión de alimentación disminuye, el brillo de los LED y el flujo luminoso efectivo disminuyen gradualmente.

Curva de disminución del brillo durante la descarga natural de la batería.

Brillo ajustable electrónicamente. Se mide una iluminación de 0,25 lux a una distancia de 2 metros de la lámpara. (Ésta es la iluminación que proporciona la luna durante la luna llena).

Para mejorar la potencia luminosa efectiva, se utiliza la regulación electrónica (estabilización) de la tensión de alimentación. La intensidad de la corriente está controlada por un microcircuito especial que garantiza un brillo estable durante todo el tiempo de funcionamiento. La idea fue desarrollada por primera vez por Petzl. Gracias a circuito electrónico, las luces tienen características estables durante todo el tiempo de funcionamiento y luego entran en modo de emergencia (0,25 lux). Un brillo de 0,25 lux es la iluminación producida por una luna llena muy por encima del horizonte en un día despejado.

Fuentes de energía óptimas.

1. En el caso de las linternas LED actuales, se trata, por supuesto, de pilas desechables alcalinas o de litio (iones de litio). Las baterías de litio son livianas, tienen alta capacidad y funcionan bien en temperaturas bajas. Se trata, por ejemplo, de baterías Li-MnO2 CR123 o CR2 con un voltaje de 3 V o baterías Li-FeS2 (disulfuro de litio y hierro) con un voltaje de 1,5 V, pero no todas las luces LED son compatibles con baterías de litio; consulte las instrucciones. .
2. Baterías.

Características	Niquel Cadmio	Hidruro metálico de níquel	Litio- iónico
Tensión nominal, V
Capacidad típica, Ah
Energía específica: peso, Wh/kg volumétrico, Wh/dm3	30 - 60 100 -170	40 - 80 150 -240	100 - 180 250 - 400
Corriente máxima de descarga constante, hasta	5 (10) CON	3 CON	2 CON
Modo de carga	Estándar: actual 0,1 CON 16 horas Acelerado: actual 0,3 CON 3-4h Rápido: actual 1 CON~1 hora	Estándar: actual 0,1 CON 16 horas Acelerado: actual 0,3 CON 3-4h Rápido: actual 1 CON~1 hora	Corriente de carga 0,1-1 CON hasta 4,1-4,2 V, luego a Voltaje constante
Coeficiente de retorno de capacidad (Descarga/Carga)
Rango de temperatura de funcionamiento, ºС
Autodescarga (en%): en 1 mes en 12 meses			4 - 5 10 - 20

La corriente 1C significa una corriente numéricamente igual a la capacidad nominal.

* Del artículo: A.A. Taganova “FUENTES DE CORRIENTE DE LITIO PARA EQUIPOS ELECTRÓNICOS PORTÁTILES”

Niquel Cadmio (NiCd) tienen poco peso y dimensiones y son poco respetuosos con el medio ambiente: el cadmio es un metal terriblemente perjudicial para la salud. Explosivo con una carcasa duradera y sellada, que tiene microválvulas para la liberación automática de gases, pero, al mismo tiempo, una confiabilidad bastante alta y altas corrientes de carga y descarga. Se suelen utilizar en equipos de a bordo y en dispositivos que consumen mucha energía, como las luces de buceo. El único tipo de batería que se puede almacenar descargada, a diferencia de las baterías de hidruro metálico de níquel (Ni-MH), que deben almacenarse completamente cargadas, y las baterías de iones de litio (Li-ion), que deben almacenarse con un 40% de carga en capacidad de la batería
Hidruro metálico de níquel (Ni-MH) fueron desarrollados para reemplazar el níquel-cadmio (NiCd). Las baterías de NiMH prácticamente no presentan el “efecto memoria” y muchas veces no es necesaria una descarga completa. Amigable con el medio ambiente. El modo de funcionamiento más favorable: carga de baja corriente, capacidad nominal de 0,1, tiempo de carga: 15-16 horas (recomendación del fabricante). Se recomienda guardar las baterías completamente cargadas en el frigorífico, pero no por debajo de 0 C?. Proporcionan una ventaja del 40-50 por ciento en intensidad energética específica en comparación con el favorito anterior: el NiCd. Tienen un potencial significativo para aumentar la densidad energética. Amigable con ambiente- contienen sólo toxinas moderadas que pueden reciclarse. Barato. Disponible en una amplia gama de tamaños, parámetros y características de rendimiento.

DIMENSIONES Y LUCES INTERMITENTES.

12) TL-LD1000 Ojo de Gato

13) RÁPIDO 1 (TL-LD611-F)Ojo de gato

La práctica de seguridad europea implica el uso no solo de luces laterales traseras sino también delanteras.
Luces Rapid 1 delantera (blanca) y trasera (roja), con función de recarga de batería mediante Puerto USB e indicador de nivel de carga. La alta potencia de la linterna se logra mediante el uso de un LED SMD y tecnología OptiCube ™. El brillo de CatEye Rapid 1 atrae la atención de conductores y transeúntes.
4 modos de funcionamiento proporcionan una selección óptima de parámetros, tanto de noche como de día. CatEye Rapid 1 viene con un soporte SP-12 Flextight™ de perfil bajo, que es compatible con todos los nuevos RM-1.

Tiempo de funcionamiento: 5 horas (modo continuo)

25 horas (modos rápido y pulso)

40 horas (modo intermitente)

Modo de memoria de iluminación (último modo que activó)

batería de iones de litio USB - recargable

Peso alrededor de 41 g. con soporte y batería

Clip para ropa.

14) SOLAR (SL-LD210)Ojo de gato

El ciclista debe ser visible no sólo desde atrás, sino también desde el tráfico que viene en sentido contrario, no sólo de noche sino también de día, con la luz de posición encendida.

Un LED de 5 mm se enciende automáticamente en modo intermitente cuando comienza a conducir en la oscuridad. La batería solar incorporada se carga en 2 horas en buenas condiciones climáticas y proporciona hasta 5 horas de funcionamiento. Disponible en modelos de montaje delantero y trasero, viene con el nuevo soporte Flextight™. Peso 44 gramos. incluyendo soporte y batería

DINAMO - LINTERNAS (BINS).

15) AZULPÁJARO

3- LED, brillo 6 lm, 3 modos, dos constantes (1LED y 3LED), uno intermitente (3LED), funcionamiento después de la recarga: - unos 40 minutos (3LED); - unos 90 minutos (1LED), peso con soporte para manillar 115 g.

Impresión:

Bueno, muy buena linterna, en mi humilde opinión, tanto para el tamaño de una bicicleta como para iluminar en “modo manual” en una tienda de campaña, en una parada de descanso y en general. En condiciones urbanas civilizadas, cuando iluminación general Eso sí, aunque tengas buena vista, puede ser incluso la linterna principal, sobre todo si se conoce el camino. El altavoz gira con facilidad, no hace mucho ruido y la batería se carga rápidamente. Brilla una buena luz blanca. ¡DE ACUERDO!

16) Cargador Energenie EG-PC-005 para teléfonos móviles Con accionamiento manual y linterna. Instalado en la bicicleta.

La energía se genera mediante una dinamo con manivela. Al girar el mango durante tres minutos, el teléfono móvil se carga durante al menos 8 minutos de tiempo de conversación. Girar la manivela durante 10 minutos proporciona luz brillante durante al menos 50 minutos.

Especificaciones

Voltaje de salida: 4,0-5,5 V
Corriente de salida hasta 400 mA
La batería recargable Ni-MH incorporada de 80 mAH permite al menos 500 recargas completas
2 linternas:
-Cabezal: LED, con carga máxima ilumina hasta 10 metros.
-trasera: LED rojo.
Dos modos: luz constante (3LED), - estroboscópica (3LED)
Peso neto 0,2 kg
Contenido de la entrega

Cargador de móvil Energenie EG-PC-005 con accionamiento manual, soporte para bicicleta y linterna frontal
luz trasera con cable de 1,2m
cable para teléfonos Nokia
6 adaptadores para otros teléfonos

Impresión:

No es un mal tamaño, apto para iluminación en tienda de campaña y para todo tipo de necesidades del hogar. Los LED no son los mejores, con un tinte azulado claro, que no es tripa. Desafortunadamente, la batería tiene algunas dificultades para soportar una carga doble (3CONDUJO) delante y una luz roja detrás - y "siéntate" lo suficientemente rápido. Tuve que apagar y apagar la luz trasera roja y, en mi humilde opinión, mejoró (más tiempo). La palanca del altavoz es fácil de girar, no hace mucho ruido y su propia batería se carga sin problemas. Tuve que cargar mi teléfono móvil y mi lector electrónico mientras viajaba. Con un poco de perseverancia y paciencia, esto se puede hacer, pero requerirá algo de trabajo. Cuando la linterna funciona bajo una carga externa, la fuerza sobre la palanca aumentará significativamente y tendrás que sudar un poco. Pero la valoración general de este dispositivo es útil.

17) Cargador Energenie EG-SC-001 para teléfonos móviles con batería cargada desde la luz y desde la red y con linterna LED incorporada.

La presencia de un conector USB le permite cargar rápidamente la batería incorporada, que está equipada con protección contra sobrecarga, descarga profunda, sobrecarga y cortocircuito. Si la batería está baja, se activa el sistema de advertencia. Tiene una linterna LED incorporada.

Carga los siguientes teléfonos móviles y está equipado con los siguientes conectores: Nokia 6101 y 8210 series, Samsung A288 series, Mini USB 5pin, Sony Ericsson K750 series, Micro-USB.

Células solares Energía EG-SC-001 le permite cargar dispositivos móviles mientras camina, por supuesto cuando hace sol.
Especificaciones

voltaje de salida - 5.4V
corriente de salida hasta 1400 mA
La batería recargable de iones de litio incorporada de 2000 mAH permite al menos 500 recargas completas
conector USB incorporado 5-6V
linterna LED brillante
Dimensiones: 116*49*26mm
peso 130 gramos

Contenido de la entrega

Cargador
Adaptador de corriente USB AC220V-DC5V A negro
5 adaptadores para cargar teléfonos móviles
Cable de conexión USB.

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Ecología del consumo. Idealmente, se necesita un espectrofotómetro para evaluar la calidad del espectro de emisión de la lámpara. Como último recurso, puede utilizar espectrofotómetros para perfilar/calibrar monitores (por ejemplo, ColorMunki), si tiene dicho dispositivo.

Idealmente, se necesita un espectrofotómetro para evaluar la calidad del espectro de emisión de la lámpara. Como último recurso, puede utilizar espectrofotómetros para perfilar/calibrar monitores (por ejemplo, ColorMunki), si tiene dicho dispositivo. No tiene sentido comprar espectrofotómetros en casa para evaluar las lámparas; cuestan entre cientos y decenas de miles de dólares.

Sin embargo, para las necesidades de geólogos y joyeros, se fabrican espectroscopios sencillos basados en una rejilla de difracción. Su costo es de 1200 a 2500 rublos. Y es algo divertido y útil.

El espectroscopio se ve así:

Debe mirar por el ocular (a la izquierda, donde está el cono), mientras que la lente (a la derecha) debe apuntar hacia la fuente de radiación.

Una rejilla de difracción divide la luz en un espectro (como un arco iris o un prisma óptico).

Antes de profundizar en los espectros de las lámparas reales, déjame recordarte información general. (Esto se analiza con cierto detalle en el libro en el capítulo “Calidad de la luz”).

Aquí mostraré dos espectros SDL con un índice de reproducción cromática excepcionalmente alto de 97:

Luz fría:

Puedes ver que la temperatura del color es 5401 K, índice 97. Lo principal es que puedes ver en qué colores visibles a simple vista se compone el espectro.

Luz calida:

Temperatura 3046 K, índice también 97.

Un espectrofotómetro, a diferencia del espectroscopio, no sólo muestra qué colores forman el espectro, sino que también indica su intensidad. Se ve claramente que en los espectros de ambas lámparas se encuentran todos los colores que componen el blanco (“todo cazador quiere saber dónde se sienta el faisán”, es decir, rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo, violeta). La diferencia en la temperatura del color se logra mediante las contribuciones relativas de los componentes fríos (azul-cian) y cálidos (amarillo-rojo).

Me veo obligado a mencionar que este espectroscopio está diseñado para uso móvil utilizando los ojos. Es extremadamente inconveniente arreglar la imagen, ya que el ocular es pequeño y no hay dispositivos de fijación en la cámara. Por lo tanto, debe sostener la cámara con una mano, el espectroscopio con la otra y controlar el disparo con la voz. Al mismo tiempo, aún es necesario mantener la dirección hacia la fuente de luz; pequeñas desviaciones de lo normal provocan una distorsión de los colores del espectro. De la casi docena de cámaras diferentes que tengo en casa, la tableta Samsung resultó ser la mejor. La cámara tiene solo 5 megapíxeles, pero el software es bueno y el tamaño y la posición de la lente en el cuerpo del dispositivo le permiten colocar el espectroscopio de manera más o menos conveniente. El balance de blancos se fijó en “luz del día”, ISO 400. Las imágenes no fueron procesadas, sólo enderezadas y recortadas. Los números de la derecha indican el índice de reproducción cromática de la fuente (100 - luz del día en tiempo nublado, 99 - lámpara incandescente). No estoy muy contento con la calidad de las fotos, pero no podría tomarlas mejor.

Así que comencemos de arriba a abajo y ejemplos específicos Intentemos comprender a qué debemos prestar atención en dichos espectros.

Luz diurna e incandescente: un espectro ideal que incluye todos los colores anteriores.

Los SDL con índices de reproducción cromática de 87 y 84 también demuestran casi una gama completa de. El problema suele ser la parte roja: mientras que el amarillo y el naranja suelen ser suficientes, los tonos rojos intensos suelen faltar. Aquí tampoco son visibles. También se puede suponer (por ejemplo, por la cantidad de azul en el espectro) que los fabricantes utilizan diferentes LED 5736SMD. Aquellos. No se trata de la misma lámpara comprada a distintos vendedores, sino de distintos fabricantes.

SDL con índice 78 (su análisis se da en el capítulo “Ejemplo de prueba de evaluación” del libro) junto con la parte roja recortada también muestra una pequeña cantidad de azul. (Puede parecer que en comparación con el espectro de una lámpara con índice 84, este no es el caso. Pero aquí hay que recordar que 84 es una lámpara cálida, T = 2900. Y 78 es fría, T = 5750 K, hay, por definición, mucho más azul). Esta es precisamente la principal desventaja de los SDL sencillos y económicos, que producen una luz supuestamente blanca debido a la radiación azul o violeta del LED y la luz amarilla anaranjada del fósforo. A la derecha del azul se encuentra el azul, pero según la combinación descrita "no funciona". Por lo tanto, suele haber una caída en el espectro SDL. Debido a esto (más una deficiencia de rojo intenso) el índice de reproducción cromática disminuye.

El espectro más bajo es un compacto de alta calidad. Lámpara fluorescente(CFL, T=2700 K, recurso 12000 horas, índice de reproducción cromática declarado de al menos 80). Y aquí se puede ver claramente cómo se logra este valor formalmente alto. El propio fabricante lo llama “sistema Tricolor”. Aquellos. Utiliza un fósforo de 3 componentes, cada uno de los cuales emite luz en una banda estrecha. (Por supuesto, no es nada fácil hacer una lámpara de este tipo, ya que se requiere una selección cuidadosa de la combinación de fósforos). Es la presencia de tales franjas verticales (por ejemplo, violeta, verde, amarilla) lo que es un señal de fuentes de luz de baja calidad. La segunda consecuencia del espectro lineal de la fuente es la ausencia física de algunos colores en principio (en la figura, por ejemplo, prácticamente no hay amarillo y muy poco azul). Es evidente que la luz de este tipo de lámparas es de poca utilidad para la vista, a pesar de su rendimiento formalmente bastante alto. Estas lámparas deben utilizarse en lámparas con difusores de alta calidad (aunque, por supuesto, esto no cambiará el espectro de la lámpara).

Conclusión: en los espectros de fuentes de luz con un índice de reproducción cromática alto, todos los colores del espectro deben estar presentes y no deben haber bandas estrechas intensas.

Por otra parte, quisiera advertir contra las prisas a la hora de analizar los espectros. En mi campo de trabajo, hablé mucho con espectroscopistas y noté un patrón férreo: cuanto más calificado y profesional es el especialista, más cauteloso y evasivo es en sus conclusiones. Del mejor de ellos, el profesor, jefe del laboratorio de espectroscopia, en general era imposible llegar a una conclusión clara (lo que al principio, cuando yo era joven, me irritaba muchísimo). El ojo es sin duda el mejor instrumento óptico que existe. Pero el análisis y la interpretación de los espectros es infinito. tema complejo. Hay una gran cantidad de factores diferentes en juego. Por lo tanto, recomiendo encarecidamente sólo la evaluación cualitativa más simple de los espectros con los ojos, sin intentos de razonamientos astutos ni conclusiones de gran alcance. Lo mejor es mirar alternativamente el espectro de la lámpara que se está evaluando y el espectro ideal. luz o LN. Aquellos. comparación clara entre sí. publicado

Con el desarrollo de la tecnología LED, se le encuentran cada vez más áreas de aplicación y está reemplazando gradualmente a las lámparas fluorescentes e incandescentes convencionales. Los LED son mucho más prácticos durante el funcionamiento, consumen 10 veces menos electricidad, son más duraderos y resistentes al estrés mecánico. Debido a las propiedades de los LED para proporcionar radiación en ciertos espectros del rango de luz, comenzaron a usarse activamente para el cultivo de plantas.

Intervalos de espectro de luz que promueven el crecimiento de las plantas.

Se sabe que todas las plantas se desarrollan mediante el proceso de fotosíntesis; estudios más profundos han demostrado que ocurre más activamente con luz azul y roja. Las estadísticas de varios experimentos muestran cómo algunas plantas difieren en la composición de la clorofila, de esto depende la intensidad de la fotosíntesis. Culturas diferentes Dependiendo de la etapa de crecimiento, las plantas absorben una determinada parte del espectro luminoso.

Las verduras como la cebolla, el perejil y el eneldo crecen más activamente en el espectro azul (longitud de onda 445 nm). En una etapa temprana de desarrollo, esta gama también es la preferida por las plántulas de hortalizas. Cuando comienza el período de floración, ovario y maduración del fruto, se absorbe activamente la luz del espectro rojo en el rango de 660 nm. Alguno cultivos de hortalizas La luz blanca de amplio espectro es adecuada para un crecimiento favorable.

Habiendo estudiado estas propiedades, se puede comprender que los LED son los más fáciles de adaptar a la tecnología de cultivo de plantas en condiciones de invernadero con iluminación artificial.

Fuentes de iluminación artificial

Anteriormente, para las plantas de invernadero se utilizaban activamente LED blancos, lámparas fluorescentes o de descarga de gas con un amplio espectro de radiación. Esta iluminación no es del todo eficaz para estimular el crecimiento de las plantas. Se desperdicia mucha energía en la iluminación en la gama amarillo-verde, lo que es inútil para el crecimiento de las plántulas.

En la primera etapa se utilizaron simples LED rojos y azules, Tira de luces LED. Pero estos diodos tenían un rango de dispersión bastante amplio más allá del espectro rojo y azul, un alto costo y una baja intensidad de iluminación. En el proceso de sucesivas mejoras, los cristales LED comenzaron a cubrirse con una capa de fósforo, que tiene la propiedad de transmitir únicamente rayos azules y rojos. Las nuevas phytolamps emiten luz violeta. Las tecnologías que utilizan fósforo permitieron lograr el máximo efecto en todos los aspectos:

bajos costos de producción;
concentración máxima de energía de radiación en los rangos azul y rojo;
intensidad máxima de radiación;
modo económico de consumo de electricidad.

Estos LED aseguran el proceso activo de la fotosíntesis, estimulando el crecimiento de las plantas. Se trabaja constantemente para mejorar los parámetros del espectro emitido; los fabricantes intentan fabricar fitofotodiodos, acercándolos lo más posible al espectro de la luz solar. Uno de los ejemplos modernos son los fito-LED de espectro completo Bridgelux 35 mm y Epistar, el primero tiene una lente difusora más convexa.

Apariencia Puentelux 35mm

Características técnicas de Bridgelux 35 mm:

potencia nominal – 1 W;
voltaje de 3,0 a 3,4 V;
corriente – 350 mA;
espectro de colores completo para plantas de 400 a 840 nm;
vida útil: 50.000 horas;
dirección de dispersión del haz – 120 grados;
Dimensiones: Ø chip con carcasa 9 mm, Ø lente 5,6 mm, altura de toda la estructura del chip 6 mm.

La peculiaridad de estos fito-LED es que no requieren varios chips con diferentes espectros de emisión: azul o rojo. EN en este caso Todo está montado en un chip con un amplio espectro de iluminación, donde predominan los colores azul y rojo.

Análisis comparativo de los espectros de un LED rojo y un fitofotodiodo.

Los intervalos de espectros amarillo, verde y otros se reducen significativamente. Esto le permite concentrar energía en emitir colores útiles.

Las principales ventajas de los phytoLED.

El espectro de emisión cubre todo el rango de 400 a 840 nm.
La distribución de la intensidad de la radiación de partes del espectro es lo más cercana posible a la luz solar.
El problema de utilizar varios tipos de LED con diferentes espectros se resuelve insertando LED rojos y azules en la lámpara.
Phyto-LED estimula eficazmente el crecimiento de las plantas durante todo el período de desarrollo: antes de la floración, durante la floración, cuajado y maduración. No es necesario cambiar las fuentes de luz en diferentes etapas. El fitofotodiodo se ensambla sobre la base de un solo cristal.

Las lámparas con elementos fito-LED, que tienen un espectro completo de luz solar, funcionan 1,9 veces más eficientemente que las simples lámparas fito con picos en el rango rojo y azul. Y 1,2 veces mejor que los conjuntos que utilizan diodos individuales de diferentes espectros.

Un ejemplo de diseño para iluminar plántulas con fito-LED.

Se ha observado que bajo los phytolamps del espectro rojo y azul los brotes crecen más, pero hay menos ovarios en las flores. Los fitofotodiodos de espectro completo tienen una luz azul menos intensa que la luz roja. Los contrastes del espectro están equilibrados para que los LED para plantas no proporcionen un crecimiento significativo en altura, sino el número máximo de frutos.

La superioridad de los fitofotodiodos de espectro completo sobre otros modelos es obvia. Para que su uso sea aún más amplio, queda mejorar los detalles para aumentar la intensidad del flujo luminoso.

Pero cultivar flores en nuestras condiciones invernales no es fácil. Le contaré qué ayuda al cultivo de plantas: luz especial, phytolamps.

¡Felices vacaciones de primavera, queridas señoras! ¿Qué son unas vacaciones de primavera sin flores?

Acerca de lámparas caseras Ya he escrito varios artículos para plantas.

Ahora te hablaré de los LED especiales para plantas de “espectro completo”.
El proceso depende en gran medida del espectro de luz.

Por lo tanto, es más eficaz utilizar luz lo más cerca posible de 445 nm y 660 nm. También se recomienda añadir un LED infrarrojo. Se han escrito bastantes copias sobre todo esto en los foros correspondientes. No teorizaré, pasaré a la práctica. Esta vez, en la inmensidad de ALI, compré LED de “espectro completo” de 3 vatios para plantas.

Caracteristicas de producto

Potencia: 3W (hay 1W en el mismo lote)
Corriente de trabajo: 700mA
Voltaje de funcionamiento: 3,2-3,4 V
Fabricante de chips: Epistar Chip
Tamaño de chip: 45 mil
Espectro: 400 nm-840 nm
Certificados: CE, RoHS,
Vida útil: 100.000 horas
Propósito: lámparas para plantas.

El precio de los LED es bastante atractivo.
El embalaje es muy sencillo.

En apariencia, el LED es similar a sus hermanos blancos fríos y cálidos.

El embalaje era restos de LED usados anteriormente.

Prueba de LED

Para empezar, verifique la potencia y tome la característica corriente-voltaje.
Fuente de alimentación de computadora, utilizada por mí como laboratorio y el viejo PEVR-25, que personifica una gran época)))

Medición de corriente/tensión con un dispositivo sencillo, ya que aquí no se requiere una precisión especial. Bueno, y un disipador de calor, para no sobrecalentar el LED mientras me burlo. Además, medí la iluminación en cada modo a una distancia de aproximadamente 15-20 cm para evaluar la efectividad del brillo en diferentes corrientes.

Aumenté la potencia del LED a 7,5 W, pensé que moriría, pero no, ¡sobrevivió!

Veamos qué da la gráfica de voltaje e iluminación versus corriente.

El voltaje cambia de manera bastante lineal. No hay signos de degradación del cristal con una corriente de 1,5 A. Todo se vuelve más interesante con la iluminación. Después de aproximadamente 500 mA, la dependencia de la iluminación de la corriente disminuye. Concluyo que 500-600 mA es el modo de funcionamiento más eficaz con este LED, aunque funcionará bastante bien a su potencia nominal de 700 mA.

Análisis espectral

Usé un espectroscopio para el análisis espectral.

Iluminamos un tubo con la fuente que se está estudiando y, en el otro, iluminamos la escala. Miramos el espectro terminado a través del ocular.

Desafortunadamente, este espectroscopio no tiene un accesorio especial para fotografía. La imagen era visualmente muy hermosa y no quería ser producida en una computadora. Probé diferentes cámaras, teléfonos y tabletas. Como resultado, me decidí por , con la ayuda del cual de alguna manera logré tomar fotografías del espectro. Completé los números de escala en el editor, ya que la cámara no quería enfocar normalmente.

Esto es con lo que terminé
Espectro solar

Lámpara de mesa fluorescente
Las líneas espectrales del mercurio son claramente visibles.

Como radiador utilizo un perfil de aluminio de 30mm en forma de U. Hay 10 LED en 1 m de perfil (unos 20 W). Durante el funcionamiento continuo, una lámpara de este tipo se calienta a no más de 45 ° C.

Hago carcasas de conductor de cable eléctrico canal.

Para pegar los LED al perfil utilizo sellador Kazan, aunque también funcionaría el adhesivo termofusible.

Luego conecto todo con cables, aíslo los contactos con termorretráctil

Ahora el controlador y el phytolamp están listos.

Un par de horas de funcionamiento muestran que el cálculo térmico se realizó correctamente y que no habrá sobrecalentamiento incluso durante el funcionamiento prolongado

La luz de la lámpara es más suave que la de los LED separados de 440 nm y 660 nm. Es menos cegador para los ojos.

Es hora de hacer balance

Los LED de "espectro completo" justifican plenamente su finalidad y son adecuados para fabricar phytolamps.

La potencia y el espectro declarados corresponden a las características declaradas, aunque no se pudo verificar la componente infrarroja.

El espectro requerido en tales LED se logra utilizando un fósforo especial, por lo que el diseño de los diodos puede ser cualquier cosa. Puede tomar matrices potentes de 20W y superiores para usar en invernaderos. Para iluminar plántulas y plantas de interior Estos LED son suficientes.

¡Pasó la inspección de salida!

Sin embargo, para las necesidades de geólogos y joyeros, se fabrican espectroscopios sencillos basados en una rejilla de difracción. Su costo es de 1200 a 2500 rublos. Y es algo divertido y útil.

El espectroscopio se ve así:

Debe mirar por el ocular (a la izquierda, donde está el cono), mientras que la lente (a la derecha) debe apuntar hacia la fuente de radiación.

Una rejilla de difracción divide la luz en un espectro (como un arco iris o un prisma óptico).

Antes de profundizar en los espectros de las lámparas reales, permítanme recordarles algunos datos generales. (Esto se analiza con cierto detalle en el libro en el capítulo “Calidad de la luz”).

Aquí mostraré dos espectros SDL con un índice de reproducción cromática excepcionalmente alto de 97 (fuente):

Luz fría:

Puedes ver que la temperatura del color es 5401 K, índice 97. Lo principal es que puedes ver en qué colores visibles a simple vista se compone el espectro.

Luz calida:

Temperatura 3046 K, índice también 97.

Entonces, comencemos de arriba a abajo y usemos ejemplos específicos para tratar de comprender a qué debe prestar atención en dichos espectros.

Luz diurna e incandescente: un espectro ideal que incluye todos los colores anteriores.

Los SDL con índices de reproducción cromática de 87 (revisión) y 84 (discutidos a elección del fabricante) también demuestran casi todo el espectro. El problema suele ser la parte roja: mientras que el amarillo y el naranja suelen ser suficientes, los tonos rojos intensos suelen faltar. Aquí tampoco son visibles. También se puede suponer (por ejemplo, por la cantidad de azul en el espectro) que los fabricantes utilizan diferentes LED 5736SMD. Aquellos. No se trata de la misma lámpara comprada a distintos vendedores, sino de distintos fabricantes.

El espectro más bajo es una lámpara fluorescente compacta de alta calidad (CFL, T=2700 K, recurso 12.000 horas, índice de reproducción cromática declarado de al menos 80). Y aquí se puede ver claramente cómo se logra este valor formalmente alto. El propio fabricante lo llama “sistema Tricolor”. Aquellos. Utiliza un fósforo de 3 componentes, cada uno de los cuales emite luz en una banda estrecha. (Por supuesto, no es nada fácil hacer una lámpara de este tipo, ya que se requiere una selección cuidadosa de la combinación de fósforos). Es la presencia de tales franjas verticales (por ejemplo, violeta, verde, amarilla) lo que es un señal de fuentes de luz de baja calidad. La segunda consecuencia del espectro lineal de la fuente es la ausencia física de algunos colores en principio (en la figura, por ejemplo, prácticamente no hay amarillo y muy poco azul). Es evidente que la luz de este tipo de lámparas es de poca utilidad para la vista, a pesar de su rendimiento formalmente bastante alto. Estas lámparas deben utilizarse en lámparas con difusores de alta calidad (aunque, por supuesto, esto no cambiará el espectro de la lámpara).

Conclusión: En los espectros de fuentes de luz con un alto índice de reproducción cromática, todos los colores del espectro deben estar presentes y no deben existir bandas estrechas e intensas.

Por otra parte, me gustaría advertir contra las prisas en el análisis de los espectros. En mi campo de trabajo, hablé mucho con espectroscopistas y noté un patrón férreo: cuanto más calificado y profesional es el especialista, más cauteloso y evasivo es en sus conclusiones. Del mejor de ellos, el profesor, jefe del laboratorio de espectroscopia, en general era imposible llegar a una conclusión clara (lo que al principio, cuando yo era joven, me irritaba muchísimo). El ojo es sin duda el mejor instrumento óptico que existe. Pero el análisis y la interpretación de los espectros es un tema infinitamente complejo. Hay una gran cantidad de factores diferentes en juego. Por lo tanto, recomiendo encarecidamente sólo la evaluación cualitativa más simple de los espectros con los ojos, sin intentos de razonamientos astutos ni conclusiones de gran alcance. Lo mejor es mirar alternativamente el espectro de la lámpara que se está evaluando y el espectro ideal de luz diurna o FL. Aquellos. comparación clara entre sí.