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LED blanches. Sélection de lampes LED. Spectres de source lumineuse. Phosphore dans LED

LED (Lighting Emission Diode) - Les LED à émission lumineuse intense sont bien connues de tous. Il y a environ 10 ans (ici en Russie), ils ont fait une "révolution silencieuse dans l'éclairage", en particulier là où la mobilité, la faible consommation d'énergie spécifique, la fiabilité et la longue durée de vie sont nécessaires. Il semblait que la source de lumière idéale, qu'ils étaient impatients d'obtenir, était le vélo et juste les touristes, ainsi que les chasseurs et les pêcheurs, les spéléologues et les alpinistes déjà «ici et maintenant». Et il suffit de tendre la main, après avoir épargné un peu de ratons laveurs tués, et il y aura «paix sur terre, bonne volonté des hommes». Maintenant, on peut dire que ces 10 années n'ont pas été vaines, et la réalité LED s'est avérée intéressante, diversifiée et offre de nouvelles opportunités qui ne m'étaient même jamais venues à l'esprit.

Figure: 2 Le design de l'éclairage Luxeon LED by Lumileds. * ("Description et principe de fonctionnement des lampes LED" Energy Saving Companies Group )

Figure: 3 LED bleues à émission monochromatique. ... ("LED - technologie, principe de fonctionnement. Avantages et inconvénients des LED." ).

PRINCIPE D'OPÉRATION .

Une LED est avant tout une diode. C'est-à-dire une sorte de caillou délicat avec une jonction p-n à l'intérieur. En d'autres termes, le contact de deux semi-conducteurs avec différents types conductivité. Qui, sous certaines conditions, émet de la lumière en cours de recombinaison (suicide constructif mutuel) d'électrons et de trous.
Habituellement, plus le courant traversant la LED est élevé, plus il y a d'électrons et de trous dans la zone de recombinaison par unité de temps et plus de lumière est émise à la sortie. Mais le courant ne peut pas être considérablement augmenté - en raison de la résistance interne du semi-conducteur et de la jonction p-n, la LED peut surchauffer, ce qui entraîne son vieillissement accéléré ou sa défaillance.
Pour obtenir un flux lumineux important, créez des structures semi-conductrices multicouches - hétérostructures. Pour le développement d'hétérostructures semi-conductrices pour l'optoélectronique à grande vitesse, Zhores Alferov, un physicien russe, a reçu le prix Nobel en 2000.

DEUX MOTS POUR L'HISTOIRE.

Les premiers émetteurs rouges semi-conducteurs à usage industriel ont été obtenus en 1962. Dans les années 60 et 70, des LED à base de phosphure de gallium et d'arséniure ont été créées, émettant dans les régions jaune-vert, jaune et rouge du spectre. Ils ont été utilisés dans les voyants lumineux et les systèmes d'alarme. En 1993, Nichia (Japon) a créé la première LED bleue à haute luminosité. Les appareils LED RVB sont apparus presque immédiatement, comme bleu, rouge et couleurs vertes autorisé à obtenir n'importe quelle couleur, y compris le blanc. Les LED au phosphore blanc sont apparues pour la première fois en 1996. Par la suite, la technologie s'est développée rapidement et en 2005, le rendement lumineux des LED a atteint plus de 100 lm / W.

LUMIÈRE BLANCHE.

Une LED de couleur commune émet un spectre étroit d'ondes lumineuses (rayonnement monochromatique). C'est bon pour les dispositifs d'alarme. Et pour l'éclairage, vous avez besoin de LED blanches et utilisez différentes technologies.
Par exemple, mélanger les couleurs à l'aide de la technologie RVB. Sur une matrice, des LED rouges, bleues et vertes sont placées de manière dense, dont le rayonnement est mélangé à l'aide d'un système optique, tel qu'une lentille. Le résultat est une lumière blanche.

Figure: 4 spectre d'émission LED RVB. ("Wikipédia")

Ou, disons, un luminophore est utilisé, plus précisément, plusieurs luminophores sont appliqués sur la LED et, à la suite du mélange de couleurs, on obtient une lumière blanche ou proche du blanc. Les LED blanches avec phosphores sont moins chères que les matrices RVB, ce qui leur a permis d'être utilisées pour l'éclairage.

Figure: 5 Le spectre d'émission d'une LED blanche avec un luminophore. * ("Wikipedia")

Figure: 6 LED blanches avec phosphore. Schéma de l'une des conceptions d'une LED blanche.

MRSV - circuit imprimé à conductivité thermique élevée. * ("Wikipédia")

La caractéristique tension-courant des LED dans le sens direct n'est pas linéaire et le courant commence à circuler à partir d'une certaine tension de seuil. Dans les modes LED de base, le courant dépend de manière exponentielle de la tension et de petits changements de tension entraînent de grands changements de courant. Et comme le rendement lumineux est directement proportionnel au courant, la luminosité de la LED est également instable. Par conséquent, le courant doit être stabilisé. La luminosité des LED peut, par exemple, être contrôlée par modulation de largeur d'impulsion (PWM), ce qui nécessite un dispositif électronique qui fournit des signaux haute fréquence pulsés à la LED. Contrairement aux lampes à incandescence, la température de couleur des LED change très peu lors de la gradation. .

Avantages et inconvénients des LED phosphorescentes.

Dans une LED, contrairement à une lampe à incandescence ou fluorescente, électricité est converti directement en rayonnement lumineux et les pertes sont donc relativement faibles.

Le principal avantage des LED blanches est un rendement élevé, une faible consommation d'énergie spécifique et un rendement lumineux élevé - 160-170 Lumens / Watt.
Haute fiabilité et longue durée de vie.
Le poids léger et les dimensions des LED permettent leur utilisation dans de petites lampes portables.
L'absence de rayonnement ultraviolet et infrarouge dans le spectre permet l'utilisation d'un éclairage LED sans conséquences néfastes, car la lumière ultraviolette, en particulier en présence d'ozone, affecte fortement les matières organiques et le rayonnement infrarouge peut entraîner des brûlures.
La densité de puissance spécifique, qui caractérise la densité de flux lumineux, pour une lampe fluorescente standard est de 0,1-0,2 W / cm², et pour une LED blanche moderne est d'environ 50 W / cm².
Travaille à températures négatives sans diminuer, et souvent avec des paramètres améliorés.
Les LED sont des sources lumineuses qui ne tournent pas, elles ne nécessitent pas de temps de préchauffage ou d'arrêt, comme les lampes fluorescentes, et le nombre de cycles d'allumage et d'extinction n'affecte pas leur fiabilité.
La LED est mécaniquement robuste et extrêmement fiable.
Facilité de gradation.
La LED est un appareil électrique basse tension, et donc sûr.
Faible risque d'incendie, capacité à utiliser dans des conditions explosives.
Résistance à l'humidité, résistance aux environnements agressifs.

Mais il y a aussi des inconvénients mineurs:

Les LED blanches sont plus chères et plus difficiles à fabriquer que les lampes à incandescence, bien que leur prix diminue progressivement.
Faible qualité de reproduction des couleurs, qui, de même, s'améliore progressivement.
Les LED puissantes nécessitent un bon système de refroidissement.
Détérioration rapide et même défaillance à des températures ambiantes élevées supérieures à 60-80 ° C.
Les phosphores n'aiment pas non plus les températures élevées. le coefficient de conversion et les caractéristiques spectrales du luminophore se détériorent.
Le boîtier LED est en plastique organosilicium optiquement transparent ou une résine époxy, qui vieillit et sous l'influence de la température s'assombrit et jaunit, absorbant une partie du flux lumineux.
Une LED à la pointe de la technologie, puissante et ultra-lumineuse peut aveugler et endommager la vue humaine.
Les contacts sont sensibles à la corrosion. Les réflecteurs (généralement en plastique recouvert d'une fine couche d'aluminium), à des températures élevées, se détériorent avec le temps, et la luminosité et la qualité de la lumière émise se détériorent progressivement.

VRAIE VIE DE LED BLANCHE.

Figure: 7 Rendement lumineux réduit pendant le fonctionnement et le comportement en cas de panne des lampes à incandescence (INC), des lampes fluorescentes (FL), des lampes à décharge à haute intensité (HID) et des lampes LED (non échelonnées, courbes typiques illustrées).

Electronic Time Magazine, article «Déterminer la durée de vie des LED»
Écrit par Eric Richman (EricUn homme riche), Chercheur principal,PacifiqueNord OuestnationaleLaboratoires (PNNL)

Nous connaissons environ 100 000 heures de service LED depuis de nombreuses années. Et comment vraiment?
«Au début des LED, la longévité la plus courante était de 100 000 heures. Cependant, personne n'a été en mesure d'expliquer d'où venait ce nombre magique. Très probablement, il a été dicté par le marché, pas par la science. Le premier fabricant de LED à indiquer la durée de vie sur la base de paramètres techniques réels était Philips Lumileds, avec son idée originale - la LED Luxeon. La durabilité des premiers appareils Luxeon, avec un courant de commande donné de 350 mA et une température de jonction de 90 degrés Celsius, a été estimée à 50 000 heures. Cela signifie qu'après 50 000 heures de fonctionnement de la LED dans les conditions spécifiées, son flux lumineux chutera à 70% de l'original. "
L'article "Eaux inconnues: déterminer la durabilité des lampes à LED", Magazine électronique Time, Timur Nabiev.

Actuellement, il n'y a pas de norme pour les LED, ce qui est en fait une «durée de vie». Il n'existe pas non plus de normes pour quantifier le changement de couleur des LED au fil du temps. Il n'est pas défini comment la LED doit fonctionner après cette période. Certaines grandes entreprises ont été contraintes de définir leurs propres critères de durée de vie. Par exemple, deux valeurs seuils du flux lumineux ont été sélectionnées: - 30% et 50%, à l'atteinte de laquelle la LED est considérée comme en panne. Et ces valeurs dépendent de la perception de la lumière émise par l'œil humain.
1) - 30% de réduction du flux lumineux de la lumière LED réfléchie. Autrement dit, lorsque la lumière LED illumine la route, les objets environnants, etc.
2) - 50% de réduction du flux lumineux lors de l'utilisation de la lumière directe, par exemple dans les feux de signalisation, panneaux routiers, feux de stationnement ...
Et d'autres entreprises de premier niveau choisissent un seul seuil - 50%.
De plus, la dégradation des LED et des lumières LED se produit à tous les niveaux, à partir de jonction p-n et se terminant par une lentille en plastique avant transparente du boîtier de lampe. De plus, les LED de signalisation et d'indication de faible puissance peuvent servir pendant des décennies. Et les LED modernes ultra-lumineuses, qui fonctionnent souvent en mode tendu, à la fois en courant et en température, et perdent leur luminosité beaucoup plus rapidement. Ainsi, la durée de vie réelle des LED modernes de haute qualité est de plusieurs mois à cinq à six ans en fonctionnement continu. Par exemple, Petzl affirme que la durée de vie de ses LED dans les lampes de poche est d'au moins 5000 heures. D'ailleurs, les grandes entreprises déclarent souvent une durée de vie de leurs appareils plus courte que celles des «super-duper-budget», souvent des fabricants asiatiques, qui se contentent de booster le courant et d'obtenir une lueur éclatante. Lors de l'achat de lampes de poche, toutes les caractéristiques des LED correspondent à celles du passeport, dans lesquelles elles doivent écrire sur les 100 000 heures magiques. Mais la durée de vie réelle de ces LED ne doit pas dépasser 1000 ... 1500 heures, et pendant ce temps, le flux lumineux est réduit d'au moins 2 fois.

BATTERIES ET ACCUMULATEURS.

Pendant le fonctionnement, les piles et accumulateurs sont déchargés, la tension d'alimentation diminue, la luminosité des LED et le flux lumineux effectif diminuent progressivement.

Courbe de gradation pour une décharge naturelle de la batterie.

Luminosité réglable électroniquement. L'éclairement de 0,25 lux est mesuré à une distance de 2 mètres de la lampe. (Une telle illumination est donnée par la lune pendant la pleine lune).

Pour améliorer le rendement lumineux efficace, une régulation électronique (stabilisation) de la tension d'alimentation est utilisée. L'intensité du courant est contrôlée par un microcircuit spécial, qui assure une luminosité stable pendant toute la durée de fonctionnement. L'idée a d'abord été développée par Petzl. Grâce au circuit électronique, les lampes de poche ont des caractéristiques stables pendant toute la durée de fonctionnement, puis passent en mode d'urgence (0,25 lux). Une luminosité de 0,25 lux est l'illumination fournie par une pleine lune au-dessus de l'horizon par temps clair.

Alimentations optimales.

1. Pour les lampes de poche LED d'aujourd'hui, il s'agit bien sûr de piles jetables alcalines ou au lithium (lithium-ion). Les batteries au lithium sont légères, ont une capacité élevée et fonctionnent bien sous basses températures... Ce sont, par exemple, des batteries Li-MnO2 CR123 ou CR2 avec une tension de 3V ou des batteries Li-FeS2 (lithium fer disulfure) avec une tension de 1,5V, mais toutes les lumières LED ne sont pas compatibles avec les batteries au lithium - il est nécessaire de clarifier dans les instructions.
2. Batteries.

Caractéristiques	Nickel-cadmium	Nickel-hydrure métallique	Lithium- ionique
Tension nominale, V
Capacité typique, Ah
Énergie spécifique: poids, Wh / kg volumétrique, Wh / dm3	30 - 60 100 -170	40 - 80 150 -240	100 - 180 250 - 400
Courant de décharge continu maximum, jusqu'à	5 (10) DE	3 DE	2 DE
Mode de charge	Standard: courant 0,1 DE 16 heures Accéléré: courant 0,3 DE 3-4h Rapide: courant 1 DE ~ 1 heure	Standard: courant 0,1 DE 16 heures Accéléré: courant 0,3 DE 3-4h Rapide: courant 1 DE ~ 1 heure	Courant de charge 0,1-1 DE jusqu'à 4,1-4,2 V, puis à tension constante
Coefficient de retour de capacité (décharge / décharge)
Plage de température de fonctionnement, ºС
Auto-décharge (en%): dans 1 mois dans 12 mois			4 - 5 10 - 20

Le courant 1C signifie un courant numériquement égal à la capacité nominale.

* Extrait de l'article: A.A. Taganova "SOURCES DE COURANT AU LITHIUM POUR LES ÉQUIPEMENTS ÉLECTRONIQUES PORTABLES"

Nickel-cadmium (NiCd) ont un poids et des dimensions faibles, un faible respect de l'environnement - le cadmium est un métal terriblement nocif pour la santé. Explosif avec un corps durable et étanche, avec des micro-vannes pour la décharge automatique des gaz, mais, en même temps, une fiabilité suffisamment élevée et des courants de charge-décharge élevés. Ils sont souvent utilisés dans les équipements embarqués et pour les appareils à forte consommation, comme les lampes de plongée. Le seul type de batterie qui peut être stocké déchargé, par opposition aux batteries Ni-MH, qui doivent être maintenues complètement chargées, et aux batteries Li-ion, qui doivent être stockées à 40% de charge de la capacité de la batterie
Nickel-hydrure métallique (Ni-MH) ont été développés pour remplacer le nickel-cadmium (NiCd). Les batteries NiMH sont pratiquement exemptes de «l'effet mémoire» et une décharge complète n'est pas souvent nécessaire. Écologique. Le mode de fonctionnement le plus favorable: charge à faible courant, 0,1 de la capacité nominale, temps de charge - 15-16 heures (recommandation du fabricant). Il est recommandé de stocker les batteries complètement chargées dans le réfrigérateur, mais pas en dessous de 0 ° C. Fournit un avantage de 40 à 50% en intensité énergétique spécifique par rapport au favori précédent - NiCd. Ils ont un potentiel significatif pour augmenter la densité d'énergie. Respectueux de l'environnement - Ne contient que des toxines recyclables douces. Peu coûteux. Disponible dans une large gamme de tailles, d'options et de performances.

DIMENSIONS ET LUMIÈRES.

12) TL-LD1000 CatEye

13) CatEye RAPID 1 (TL-LD611-F)

La pratique de sécurité européenne implique l'utilisation non seulement de feux arrière, mais également de feux latéraux avant.
Feux avant (blanc) et arrière (rouge) Rapid 1, avec fonction de recharge de la batterie via port USB et un indicateur de niveau de charge. La puissance élevée de la lampe de poche est obtenue en utilisant la technologie SMD-LED et OptiCube ™. Le CatEye Rapid 1 vacillant attire l'attention des automobilistes et des passants.
4 modes de fonctionnement permettent un choix optimal des paramètres, aussi bien de nuit que de jour. CatEye Rapid 1 est livré avec le support à profil bas SP-12 Flextight ™,compatible avec tous les nouveaux RM-1.

Temps de travail: 5 heures (mode continu)

25 heures (modes rapide et pulsé)

40 heures (mode clignotant)

Mode mémoire d'éclairage (dernier mode activé)

Batterie Li-ion USB - rechargeable

Poids environ 41 g. avec support et batterie

Clip sur les vêtements.

14) CatEye SOLAIRE (SL-LD210)

Le cycliste doit être visible non seulement de l'arrière, mais aussi du trafic venant en sens inverse, non seulement la nuit, mais aussi pendant la journée - avec le feu de stationnement allumé.

Une LED de 5 mm s'allume automatiquement en mode clignotant lorsque vous conduisez dans l'obscurité. La batterie solaire intégrée se recharge pendant 2 heures dans de bonnes conditions météorologiques et offre jusqu'à 5 heures de fonctionnement. Disponible en modèles de montage avant et arrière, fournis avec le nouveau support Flextight ™. Poids 44 gr. avec support et batterie

DYNAMO - LANTERNES (BUGS).

15) BLEUOISEAU

3- LED, luminosité 6 lm, 3 modes, deux constantes (1LED et 3LED), une clignotante (3LED), fonctionnent après la recharge: - environ 40 minutes (3LED); - environ 90 minutes (1 LED), poids avec support de guidon 115g.

Impression:

Eh bien, une très bonne lampe de poche, à mon humble avis, et à la fois la taille sur le vélo et pour l'éclairage en "mode manuel" dans une tente, à l'arrêt et en général. Dans un milieu urbain civilisé, quand éclairage général il y a aussi avec une bonne vue, peut-être même la lanterne principale, surtout si la route est connue. La dynamo tourne facilement, ne fait pas beaucoup de bruit, la batterie se recharge rapidement. Brille avec une bonne lumière blanche. D'ACCORD!

16) Chargeur Energenie EG-PC-005 pour téléphones portables avec commande manuelle et lampe de poche. Installé sur un vélo.

L'énergie est générée à l'aide d'une dynamo avec une poignée. Faire tourner la poignée pendant trois minutes permet de recharger le téléphone mobile pendant au moins 8 minutes de temps de conversation. La rotation de la poignée pendant 10 minutes fournit une lampe de poche brillante pendant au moins 50 minutes.

Caractéristiques

Tension sortante - 4,0-5,5 V
Courant sortant jusqu'à 400 mA
La batterie rechargeable Ni-MH 80 mAH intégrée permet au moins 500 recharges complètes
2 lampes de poche:
-tête: LED, éclaire jusqu'à 10 mètres à charge maximale.
- arrière: LED rouge.
Deux modes: lumière constante (3LED), - stroboscopique (3LED)
Poids net 0,2 kg
Contenu de la livraison

Chargeur Energenie EG-PC-005 pour téléphones portables avec commande manuelle, support vélo et lampe de poche avant
feu arrière avec câble de 1,2 m
câble pour téléphones Nokia
6 adaptateurs pour autres téléphones

Impression:

Pas mal de taille, adapté à l'éclairage dans une tente et à tous les besoins du ménage. Les LED ne sont pas les meilleures - avec une teinte bleuâtre claire, qui n'est pas intestinale. Malheureusement, la batterie peut supporter la double charge avec quelques difficultés (3LED) devant et un marqueur rouge à l'arrière - et «asseyez-vous» assez rapidement. J'ai dû éteindre et jeter le hayon rouge et, à mon humble avis, il est devenu meilleur (plus long). Le levier de dynamo est facile à faire tourner, il n'y a pas beaucoup de bruit, sa propre batterie peut être chargée sans aucun problème. J'ai dû charger à la fois un téléphone portable et un livre électronique dans les conditions du terrain. Avec un peu de persévérance et de patience, cela peut être fait, mais vous devez travailler dur. Lorsque la lampe de poche est utilisée avec une charge externe, la force sur le levier augmentera considérablement et vous devrez transpirer un peu. Mais l'évaluation globale de cet appareil est une chose utile.

17) Chargeur Energenie EG-SC-001 pour téléphones portables avec une batterie rechargeable de la lumière et du secteur et avec une lampe de poche LED intégrée.

La présence du connecteur USB vous permet de charger rapidement la batterie intégrée équipée d'une protection contre les surcharges, les décharges profondes, les surcharges et les courts-circuits. En cas de batterie faible, un système d'alerte se déclenche. Possède une lampe de poche LED intégrée.

Recharge les téléphones portables suivants et est équipé des connecteurs suivants: Nokia 6101 et 8210 series, Samsung A288 series, Mini USB 5pin, Sony Ericsson K750 series, Micro-USB.

Cellules solaires Energenie EG-SC-001vous permet de recharger vos appareils mobiles lors de vos randonnées, bien sûr par temps ensoleillé.
Caractéristiques

tension sortante - 5,4 V
courant de sortie jusqu'à 1400 mA
batterie rechargeable Li-ion intégrée 2000 mAH permet au moins 500 recharges complètes
connecteur USB intégré 5-6V
lampe de poche led lumineuse
dimensions: 116 * 49 * 26mm
poids 130 g

Contenu de la livraison

Chargeur
Adaptateur secteur USB AC220V-DC5V A noir
5 adaptateurs pour charger les téléphones portables
Câble de connexion USB.

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Écologie de la consommation. Idéalement, un spectrophotomètre est nécessaire pour évaluer la qualité du spectre d'émission de la lampe. En dernier recours, vous pouvez utiliser des spectrophotomètres pour profiler / calibrer des moniteurs (par exemple, ColorMunki) - si vous en avez un.

Idéalement, un spectrophotomètre est nécessaire pour évaluer la qualité du spectre d'émission de la lampe. En dernier recours, vous pouvez utiliser des spectrophotomètres pour profiler / calibrer des moniteurs (par exemple, ColorMunki) - si vous en avez un. Il ne sert à rien d'acheter des spectrophotomètres à domicile pour évaluer les lampes, ils coûtent entre des centaines et des dizaines de milliers de dollars.

Néanmoins, pour les besoins des géologues et des bijoutiers, les spectroscopes les plus simples basés sur un réseau de diffraction sont produits. Leur coût est de 1200 à 2500 roubles. Et c'est une chose drôle et utile.

Le spectroscope ressemble à ceci:

Regardez dans l'oculaire (à gauche, où se trouve le cône), tandis que l'objectif (à droite) doit être dirigé vers la source de rayonnement.

Un réseau de diffraction décompose la lumière en un spectre (comme un arc-en-ciel ou un prisme optique).

Avant de plonger dans le spectre des vraies lampes, laissez-moi vous rappeler informations générales... (Ceci est discuté de manière suffisamment détaillée dans le livre du chapitre "La qualité de la lumière").

Ici, je vais montrer deux spectres de SDL avec un CRI exceptionnellement élevé de 97:

Lumière froide:

Vous pouvez voir que la température de couleur est de 5401 K, indice 97. L'essentiel est que vous puissiez voir quelles couleurs le spectre est visible aux yeux.

Lumière chaude:

La température est de 3046 K, l'indice est également de 97.

Un spectrophotomètre - contrairement à un spectroscope - montre non seulement quelles couleurs forment le spectre, mais donne également leur intensité. On voit clairement que dans les spectres des deux lampes il y a toutes les couleurs qui composent le blanc («chaque chasseur veut savoir où est assis le faisan», c'est-à-dire rouge, orange, jaune, vert, bleu, bleu, violet). La différence de température de couleur est obtenue par la contribution relative des composants froids (bleu-cyan) et chauds (jaune-rouge).

Je dois mentionner que ce spectroscope est destiné à une utilisation mobile avec les yeux. Il est extrêmement gênant de fixer l'image, car l'oculaire est petit et il n'y a pas de dispositifs de fixation sur la caméra. Par conséquent, vous devez tenir l'appareil photo d'une main, le spectroscope de l'autre et contrôler la prise de vue avec votre voix. Dans ce cas, vous devez toujours garder la direction vers la source lumineuse, de petits écarts par rapport à la normale entraînent une distorsion des couleurs du spectre. Sur près d'une douzaine d'appareils photo différents que j'ai chez moi, la tablette Samsung s'est avérée être la meilleure. L'appareil photo ne mesure que 5 mégapixels, mais il existe un bon logiciel, et la taille et la position de l'objectif sur le boîtier de l'appareil rendent plus ou moins pratique la fixation d'un spectroscope. La balance des blancs a été fixée à "jour", ISO 400. Les images n'ont pas été traitées, seulement redressées et recadrées. Les chiffres de droite indiquent l'indice de rendu des couleurs de la source (100 - lumière du jour par temps nuageux, 99 - lampe à incandescence). La qualité des photos ne me convient pas beaucoup - mais je ne pourrais pas faire mieux.

Alors commençons de haut en bas et sur exemples spécifiques Essayons de comprendre ce qu'il faut rechercher dans de tels spectres.

Lumière du jour et lumière incandescente: un spectre idéal dans lequel toutes les couleurs ci-dessus sont présentées.

Les SDL avec des indices de rendu des couleurs 87 et 84 démontrent également une gamme complète de... La partie rouge devient généralement un problème - alors que le jaune et l'orange sont généralement suffisants, les rouges profonds sont souvent absents. Ils ne sont pas visibles ici non plus. On peut également supposer (par exemple, par la quantité de bleu dans les spectres) que les fabricants utilisent différentes LED 5736SMD. Ceux. nous n'avons pas affaire à la même lampe achetée à des vendeurs différents - mais à des fabricants différents.

SDL avec index 78 (son analyse est donnée dans le chapitre "Un exemple de test d'évaluation" dans le livre), avec la partie rouge tronquée, montre également une petite quantité de bleu. (Il peut sembler qu'en comparaison avec le spectre d'une lampe avec un indice de 84 ce n'est pas le cas. Mais ici, il faut se rappeler que 84 est une lampe chaude, T \u003d 2900. Et 78 est froid, T \u003d 5750 K, il y a beaucoup plus de bleu par définition) ... C'est le principal inconvénient des SDL économiques simples, qui sont censées former une lumière blanche en raison du rayonnement bleu ou violet de la LED et de la lumière jaune-orange du luminophore. À droite du bleu se trouve le bleu - mais à partir de la combinaison décrite, cela «ne fonctionne pas». Par conséquent, il y a généralement un creux dans le spectre SDL. Pour cette raison (plus un déficit de rouge profond), l'indice de rendu des couleurs diminue.

Le spectre le plus bas est une lampe fluorescente compacte de haute qualité (CFL, T \u003d 2700 K, ressource 12000 heures, indice de rendu des couleurs déclaré d'au moins 80). Et ici, vous pouvez clairement voir comment cette valeur formellement assez élevée est atteinte. Le fabricant lui-même appelle cela le "système tricolore". Ceux. il utilise un luminophore à 3 composants, dont chacun émet de la lumière dans une bande étroite. (Bien sûr, fabriquer une telle lampe n'est pas du tout facile, car une sélection minutieuse d'une combinaison de luminophores est nécessaire.) C'est la présence de telles bandes verticales (par exemple, violettes, vertes, jaunes) qui est un signe de sources lumineuses de mauvaise qualité. La deuxième conséquence du spectre de raies de la source est l'absence physique de certaines couleurs en principe (sur la figure, par exemple, il n'y a pratiquement pas de jaune et très peu de bleu). Il est évident que la lumière de telles lampes est peu utile pour les yeux, malgré les indicateurs formellement assez élevés. Il est nécessaire d'utiliser de telles lampes dans des lampes avec des diffuseurs de haute qualité (bien que, bien sûr, cela ne changera pas le spectre de la lampe).

Conclusion: dans les spectres de sources lumineuses à indice de rendu des couleurs élevé, toutes les couleurs du spectre doivent être présentes et il ne doit pas y avoir de bandes étroites intenses.

Je voudrais également mettre en garde contre la précipitation dans l'analyse des spectres. De par la nature de mon travail, j'ai beaucoup parlé avec des spectroscopistes et j'ai remarqué une loi d'airain: plus un spécialiste est qualifié et professionnel, plus il est prudent et évasif dans ses conclusions. Du meilleur d'entre eux, le professeur, le chef du laboratoire de spectroscopie, en général, en principe, il était impossible de parvenir à une conclusion claire (qui au début m'irritait sauvagement dans ma jeunesse). L'œil est de loin le meilleur instrument optique existant. Mais l'analyse et l'interprétation des spectres sont infinies sujet complexe... Il existe un grand nombre de facteurs différents en jeu. Par conséquent, je recommande fortement uniquement l'évaluation qualitative la plus simple des spectres avec les yeux, sans aucune tentative de spéculations intelligentes et de conclusions de grande portée. Il est préférable d'alterner entre l'examen du spectre de la lampe à évaluer et le spectre idéal de la lumière du jour ou LN. Ceux. comparaison visuelle les uns avec les autres. publié

Avec le développement de la technologie LED, de plus en plus de domaines d'application lui sont constamment trouvés, elle remplace progressivement les lampes fluorescentes et à incandescence classiques. Les LED sont beaucoup plus pratiques pendant le fonctionnement, consomment 10 fois moins d'électricité, sont plus durables et résistent aux contraintes mécaniques. En raison des propriétés des LED pour fournir un rayonnement dans certains spectres de la gamme de lumière, elles ont commencé à être activement utilisées pour la culture de plantes.

Intervalles de spectres lumineux pour favoriser la croissance des plantes

Il est connu que toutes les plantes se développent en raison du processus de photosynthèse, des études plus approfondies ont montré qu'elle est plus active dans la gamme d'éclairage bleu et rouge. Les statistiques de diverses expériences montrent comment certaines plantes diffèrent dans la composition de la chlorophylle, l'intensité de la photosynthèse en dépend. Différentes cultures les plantes, selon le stade de croissance, absorbent une certaine partie du spectre lumineux.

Les verts tels que les oignons, le persil, l'aneth poussent plus activement dans le spectre bleu (longueur d'onde 445 nm). À un stade précoce de développement, cette gamme est également préférée par les plants de légumes. Lorsque la période de floraison, de maturation des ovaires et des fruits commence, la lumière du spectre rouge dans la gamme 660 nm est activement absorbée. Certains cultures maraîchères la lumière blanche à large spectre convient à une croissance favorable.

Après avoir étudié ces propriétés, on comprend qu'il est plus facile d'adapter les LED à la technologie de culture de plantes en serre sous éclairage artificiel.

Sources d'éclairage artificiel

Auparavant, des LED blanches, des lampes fluorescentes ou à décharge à large spectre de rayonnement étaient activement utilisées pour les plantes dans les serres. Ce type d'éclairage n'est pas entièrement efficace pour stimuler la croissance des plantes. Beaucoup d'énergie est dépensée pour éclairer la gamme jaune-vert, ce qui est inutile pour la croissance des semis.

Dans la première étape, de simples LED rouges et bleues ont été utilisées, bande lumineuse à LED... Mais ces diodes avaient un espacement diffus assez large en dehors du spectre rouge et bleu, un coût élevé et une faible intensité d'éclairage. Dans le processus d'améliorations successives, les cristaux LED ont commencé à être recouverts d'une couche de phosphore, qui a la capacité de ne transmettre que des rayons bleus et rouges. Les nouvelles phyto-lampes émettent une lumière violette. Les technologies utilisant le phosphore ont permis d'obtenir un effet maximal dans tous les paramètres:

faible coût de production;
concentration maximale d'énergie de rayonnement dans les gammes bleu et rouge;
intensité de rayonnement maximale;
mode économique de consommation d'électricité.

Ces LED fournissent un processus actif de photosynthèse, stimulant la croissance des plantes. Les travaux d'amélioration des paramètres du spectre émis se poursuivent constamment, les fabricants tentent de fabriquer des phytophotodiodes, en les rapprochant le plus possible du spectre de la lumière solaire. L'un des échantillons modernes est Bridgelux 35 mm et les phyto-LED à spectre complet Epistar, le premier a une lentille diffusante plus convexe.

Apparence Bridgelux 35 mm

Spécifications Bridgelux 35 mm:

puissance nominale - 1 W;
tension de 3,0 à 3,4 V;
courant - 350 mA;
spectre de couleurs complet pour les plantes 400–840 nm;
durée de vie - 50 000 heures;
directivité de diffusion du faisceau - 120 degrés;
dimensions - Ø de la puce avec le corps 9 mm, Ø de la lentille 5,6 mm, la hauteur de toute la structure de la puce 6 mm.

La particularité de ces phyto-LED est que plusieurs puces avec des spectres d'émission différents - bleu ou rouge - ne sont pas nécessaires. Dans ce cas, tout est monté dans une seule puce avec un large spectre d'éclairage, où les couleurs bleu et rouge prédominent.

Analyse comparative des spectres d'une LED rouge et d'une phytophotodiode

Les intervalles des spectres jaune, vert et autres sont considérablement réduits. Cela vous permet de concentrer l'énergie sur l'émission d'une couleur utile.

Les principaux avantages des phyto-LED

Le spectre d'émission couvre toute la gamme de 400 à 840 nm.
La distribution de l'intensité de rayonnement des régions spectrales, elle est aussi proche que possible de la lumière du soleil.
Le problème de l'utilisation de plusieurs types de LED avec des spectres différents est résolu lorsque des LED rouges et bleues sont insérées dans la lampe.
Phyto-LED stimule efficacement la croissance des plantes pendant toute la période de développement: avant la floraison, pendant la floraison, la nouaison et la maturation. Pas besoin de changer de source lumineuse à différentes étapes. La phytophotodiode est assemblée sur la base d'un cristal.

Les luminaires avec éléments phyto-LED, qui ont un spectre complet de lumière solaire, fonctionnent 1,9 fois plus efficacement que de simples phyto-lampes avec des pics dans la gamme rouge et bleue. Et 1,2 fois mieux que les assemblages sur diodes séparées de spectre différent.

Un exemple de conception pour éclairer les semis avec des phyto-LED

On a remarqué que sous les lampes phyto du spectre rouge et bleu, les pousses poussent plus haut, mais il y a moins d'ovaires sur les fleurs. Les phytophotodiodes à spectre complet ont une émission de bleu moins intense que le rouge. Les contrastes de spectre sont équilibrés de sorte que les LED pour les plantes ne fournissent pas une croissance significative en hauteur, mais le nombre maximum de fruits.

La supériorité des phytophotodiodes à spectre complet par rapport aux autres modèles est évidente. Pour les rendre encore plus largement utilisés, il reste à améliorer les détails de l'augmentation de l'intensité du flux lumineux.

Mais faire pousser des fleurs en hiver n'est pas facile. Je vais vous parler de ce qui aide à cultiver des plantes - lumière spéciale, phytolampes.

Bonnes vacances de printemps, chères dames! Qu'est-ce qu'une fête de printemps sans fleurs?

J'ai déjà écrit plusieurs articles sur les lampes à plantes faites maison.

Maintenant, je vais vous parler des LED spéciales pour les plantes à "spectre complet"
Le processus dépend fortement du spectre de la lumière.

Par conséquent, il est plus efficace d'utiliser une lumière aussi proche que possible de 445 nm et 660 nm. Il est également recommandé d'ajouter une LED infrarouge. De nombreux exemplaires ont été cassés à propos de tout cela sur les forums respectifs. Je ne vais pas théoriser, je vais passer à la pratique. Cette fois, dans l'immensité d'ALI, j'ai acheté des LED de 3 watts pour des plantes à «spectre complet».

Caractéristiques du produit

Puissance: 3W (il y a 1W dans le même lot)
Courant de travail: 700mA
Tension de fonctionnement: 3,2-3,4 V
Fabricant de puce: puce Epistar
Taille de la puce: 45 mil
Spectre: 400nm-840nm
Certificats: CE, RoHS,
Durée de vie: 100 000 h
But: lampes végétales

Le prix des LED est assez attractif.
L'emballage est très simple.

En apparence, la LED ressemble à ses frères blancs froids et chauds.

L'emballage est resté des LED précédemment utilisées.

Test des LED

Pour commencer, vérifier la puissance et prendre la caractéristique courant-tension
Bloc d'alimentation informatique utilisé par moi comme laboratoire et bon vieux PEVR-25, personnifiant une grande époque)))

Mesure du courant / tension avec l'appareil le plus simple, car une précision particulière n'est pas requise ici. Eh bien, et un radiateur, pour ne pas surchauffer la LED pendant que je me moque de lui. De plus, j'ai mesuré l'éclairage dans chaque mode à une distance d'environ 15-20 cm pour évaluer l'efficacité de la lueur à différents courants.

J'ai porté la puissance de la LED à 7,5W, je pensais qu'elle allait mourir, mais non, j'ai survécu!

Voyons ce que donne le graphique de la tension et de l'illumination du courant.

La tension change de manière assez linéaire. Il n'y a aucun signe de dégradation du cristal à un courant de 1,5 A. Avec l'éclairage, tout est plus intéressant. Après environ 500 mA, la dépendance de l'éclairage vis-à-vis du courant diminue. J'en conclus que 500-600mA est le mode de fonctionnement le plus efficace avec cette LED, même s'il fonctionnera bien sur son passeport 700mA.

Analyse spectrale

Pour l'analyse spectrale, j'ai utilisé un spectroscope

Dans un tube, nous brillons avec la source étudiée, dans l'autre, nous mettons en évidence l'échelle. Nous regardons le spectre fini à travers l'oculaire

Malheureusement, cette copie du spectroscope n'a pas de pièce jointe spéciale pour la photographie. L'image était visuellement très belle et ne voulait pas la mettre dans l'ordinateur. J'ai essayé différents appareils photo, téléphones et tablettes. En conséquence, je me suis arrêté à, avec l'aide duquel j'ai réussi à prendre des photos du spectre. J'ai ajouté les numéros d'échelle dans l'éditeur, car la caméra ne voulait pas se concentrer normalement.

C'est ce que j'ai obtenu en conséquence.
Spectre solaire

Lampe de table fluorescente
Les raies spectrales du mercure sont clairement visibles

J'utilise un profilé en aluminium de 30 mm en forme de U comme radiateur. Il y a 10 LED par 1m de profil (environ 20W). Avec un fonctionnement constant, une telle lampe ne chauffe pas plus de 45 ° C.

Je fabrique des étuis pour les conducteurs de câble électrique canal.

Pour coller les LED sur le profil, j'utilise du mastic Kazan, bien que la colle chaude fonctionne également.

Ensuite, je connecte tout avec des fils, j'isole les contacts avec un thermorétractable

Maintenant, le pilote et le phytolamp sont prêts

Quelques heures de fonctionnement montrent que le calcul thermique a été effectué correctement et qu'il n'y aura pas de surchauffe même avec un fonctionnement prolongé

La lumière de la lampe est plus douce que celle des LED divisées 440 nm et 660 nm. C'est moins aveugle aux yeux.

Il est temps de faire le point

Les LED à spectre complet justifient pleinement leur utilité et conviennent à la fabrication de phytolampes.

La puissance et le spectre déclarés correspondent aux caractéristiques déclarées, bien que la composante infrarouge n'ait pu être vérifiée.

Le spectre requis dans ces LED est obtenu par un luminophore spécial, de sorte que la conception des diodes elles-mêmes peut être n'importe quoi. Vous pouvez utiliser des matrices puissantes de 20 W et plus pour les serres. Pour mettre en valeur les plants et plantes d'intérieur ces LED suffisent.

Contrôle de sortie réussi!

Regardez dans l'oculaire (à gauche, où se trouve le cône), tandis que l'objectif (à droite) doit être dirigé vers la source de rayonnement.

Un réseau de diffraction décompose la lumière en un spectre (comme un arc-en-ciel ou un prisme optique).

Avant de plonger dans le spectre des lampes réelles, permettez-moi de vous rappeler les informations générales. (Ceci est discuté de manière suffisamment détaillée dans le livre du chapitre "La qualité de la lumière").

Ici, je montre deux spectres de SDL avec un CRI exceptionnellement élevé de 97 (source):

Lumière froide:

Vous pouvez voir que la température de couleur est de 5401 K, indice 97. L'essentiel est que vous puissiez voir quelles couleurs le spectre est visible aux yeux.

Lumière chaude:

La température est de 3046 K, l'indice est également de 97.

Je dois mentionner que ce spectroscope est conçu pour une utilisation mobile avec les yeux. Il est extrêmement gênant de fixer l'image, car l'oculaire est petit et il n'y a pas de dispositifs de fixation sur la caméra. Par conséquent, vous devez tenir l'appareil photo d'une main, le spectroscope de l'autre et contrôler la prise de vue avec votre voix. Dans ce cas, vous devez toujours garder la direction vers la source lumineuse, de petits écarts par rapport à la normale entraînent une distorsion des couleurs du spectre. Sur près d'une douzaine d'appareils photo différents que j'ai chez moi, la tablette Samsung s'est avérée être la meilleure. L'appareil photo ne mesure que 5 mégapixels, mais il existe un bon logiciel, et la taille et la position de l'objectif sur le boîtier de l'appareil rendent plus ou moins pratique la fixation d'un spectroscope. La balance des blancs a été fixée à «jour», ISO 400. Les images n'ont pas été traitées, seulement redressées et recadrées. Les chiffres de droite indiquent l'indice de rendu des couleurs de la source (100 - lumière du jour par temps nuageux, 99 - lampe à incandescence). La qualité des photographies ne me convient pas beaucoup - mais je ne pourrais pas faire mieux.

Alors, commençons de haut en bas et utilisons des exemples spécifiques pour essayer de comprendre ce qu'il faut rechercher dans de tels spectres.

Lumière du jour et lumière incandescente: un spectre idéal dans lequel toutes les couleurs ci-dessus sont présentées.

SDL avec des indices de rendu des couleurs 87 (revue) et 84 (discutés au choix du fabricant) démontrent également presque tout le spectre. La partie rouge devient généralement un problème - alors que le jaune et l'orange sont généralement suffisants, les rouges profonds sont souvent absents. Ils ne sont pas visibles ici non plus. On peut également supposer (par exemple, par la quantité de bleu dans les spectres) que les fabricants utilisent différentes LED 5736SMD. Ceux. nous n'avons pas affaire à la même lampe achetée à des vendeurs différents - mais à des fabricants différents.

Production: dans les spectres de sources lumineuses à indice de rendu des couleurs élevé, toutes les couleurs du spectre doivent être présentes et il ne doit pas y avoir de bandes étroites intenses.

Je voudrais également mettre en garde contre la précipitation dans l'analyse des spectres. De par la nature de mon travail, j'ai beaucoup parlé avec des spectroscopistes et j'ai remarqué une règle de fer: plus un spécialiste est qualifié et professionnel, plus il est prudent et évasif dans ses conclusions. Du meilleur d'entre eux, le professeur, le chef du laboratoire de spectroscopie, en général, en principe, il était impossible d'arriver à une conclusion intelligible (qui au début m'irritait sauvagement dans ma jeunesse). L'œil est de loin le meilleur instrument optique existant. Mais analyser et interpréter les spectres est un sujet infiniment complexe. Il existe un grand nombre de facteurs différents en jeu. Par conséquent, je recommande fortement uniquement l'évaluation qualitative la plus simple des spectres avec les yeux, sans aucune tentative de spéculations intelligentes et de conclusions de grande portée. Il est préférable d'alterner entre l'examen du spectre de la lampe à évaluer et le spectre idéal de la lumière du jour ou LN. Ceux. comparaison visuelle les uns avec les autres.