LED-lamp

LED-lamp ehk leedlamp^[1] ehk valgusdioodlamp on mitmest valgusdioodist koosnev lamp. LED-lampide eeliseks hõõglampide ja lahenduslampidega võrreldes on märksa suurem valgusviljakus ja oluliselt pikem eluiga. McKinsey & Company analüüsi kohaselt annavad leedvalgustusvahendid maailmas 2020. aastaks vähemalt 70% kogu valgusvoost.

Mitmesuguseid leedlampe

Kaks leedmoodulit trükkplaadil

Erinevat tüüpi (vt tabel) SMD-leedmoodulid trükkplaadiribal

Valgusdioodlambid hakkasid valgustites kasutusele tulema alates sajandivahetusest, kui oli välja töötatud valge kiirgusega valgusdioodid. Niisuguses seadises annab valgust sinine valgusdiood kombinatsioonis luminofooriga, mis muundab osa sinisest valgusest kollaseks kiirguseks.

Tehnoloogia täiustudes jõudsid niisugused lambid 2010. aastaks lisaks headele käitusomadustele (suur valgusviljakus, pikk eluiga) ka hinna poolest sellisele tasemele, et leedlambid said hakata konkureerima hõõglampide ja ka kompaktluminofoorlampidega. Hõõglambi sokliga (E27, E14) leedlampe hakati valmistama juba 2007. aastal.

2010. aastail hakkasid leedlambid asendama tagantvalgustust kuvarite ja telerite LCD-ekraanides, asendades külmkatoodluminofoorlampe.

Tehnoloogia

Lambid SMD-moodulitest

Leedlampides on mitu kuni mitusada valget valgusdioodi pindmontaažmoodulitena (ingl k SMD LED). Mooduli trükkplaadil võib olla üks või mitu valgusdioodi, samuti jahutusplaat.

Valgusdioodid saavad toitevoolu lambis sokli ja moodulite vahele ühendatud elektroonilisest liitelülitusest. Selleks on impulsspingemuundur, mis muundab elektrivõrgu vahelduvpinge (nt 230 V) dioodidele sobivaks stabiliseeritud alalisvooluks.

Mõnede LED-moodulite andmed

SMD-LED- moodul*	Mõõtmed mm×mm	Võimsus W	Valgusvoog lm	Värviesitusindeks (CRI)	Valgustugevus cd	Avanurk °	Jahutusradiaator (on / ei ole)	Valgusviljakus lm/W
8520	8,5×2,0	0,5 ja 1	5560	80
7020	7,0×2,0	0,5 ja 1	40–55	75–85
7014	7,0×1,4	0,5 ja 1	35–50	70–80
5736	5,7×3,6	0,5	40–55	80	15–18	120	ei ole
5733	5,7×3,3	0,5	35–50	80	15–18	120	ei ole
5730	5,7×3,0	0,5	30–45	75	15–8	120	ei ole	90–110
5630	5,6× 3,0	0,5	30–45	70	18,4	120	ei ole	80–110
5050	5,0×5,0	0,24	14–18	60–70	5,1–5,75	120	ei ole	80–90
4014	4,0×1,4	0,2	22–32	75–85				Kuni 130
3528 (aka 1210)	3,5×2,8	0,06–0,08	4–8	60–70	3	120	ei ole	80–90
3020	3,0×2,0	0,06	5,4		2,5	120	ei ole	80–90
3014	3,0×1,4	0,1	9–12	75–85	2,1–3,5	120	on	100–130
2835	2,8×3,5	0,2	14–25	75–85	8,4–9,1	120	on	100–130
*Tüübitähise numbrid väljendavad kiibi mõõtmeid

COB-leedmoodul (võimsus 80 W) paigaldamiseks valgusti jahutusplaadile

LED-toru

LED-avariiväljapääsu taustvalgustus

Valgusdioodmooduleid kasutatakse peale lampide ka otse mitmesugustes valgustusvahendites, nagu näiteks prožektorites, autolatenates, foorides, liiklusmärkides, valgusribades jm. Peamiselt reklaam- ja ehisvalgustuse tarbeks toodetakse värvilisi (punaseid, kollaseid, rohelisi, siniseid) dioodimooduleid.

Lambid COB-kiipide baasil

COB-leedkomponendid võimsusega 20 W ja 10 W; valgusdiooodide korpuseta kiibid paiknevad kollase luminofoori all epoksümassis

COB- (Chip on Board) tehnoloogia kohaselt monteeritakse kestata sinised dioodikiibid vahetult trükkplaadile ja kaetakse ühise luminofoorikihiga. Niisuguse montaaži korral paraneb oluliselt soojuse ärajuhtimine siirdest, mille tulemusena pikeneb seadise eluiga.

Näiteks firma Cree (Hiina) toodab COB-montaažiks keraamilisel alusel valgeid dioodikiipe XQ-A LED: mõõtmed 1,6×1,6×1,6 mm, võimsus kuni 1 W, valgusvoog 89 lm, valgusviljakus 118 lm/W; dioodi vool päripingel 3 V on 175 mA siirde temperatuuril 85 °C; värvitemperatuur võib olla 2700–6200 K, värviesitusindeks kuni 90. Väiksed mõõtmed võimaldavad paigutada trükkplaadil ühe silikoonläätse alla kuni neli dioodi. Niisuguse tehnoloogiaga toodetakse 2016. aastast leedmooduleid võimsusega kuni 100 W. ^[2]

Töörežiim ja jahutus

Valgusdioodi läbiv vool ei või ületada tema nimivõimsusega kindlaksmääratud väärtust, et siire üle ei kuumeneks. Näiteks dioodi nimivõimsusega 0,5 W võib tööpingel 3,6 V läbida maksimaalselt vool 0,5/3,6 = 0,14 A. Enamikus valgustusvahendites antakse dioodile siiski mõnevõrra nõrgem vool, sest siis kuumeneb diood vähem. Väiksema soojuseralduse tõttu paraneb lambi kasutegur ja pikeneb eluiga, samuti võib jahutuspind olla väiksem. Toitevoolu vähendamisega kaasnev valgusvoo vähenemine kompenseeritakse dioodide arvu suurendamisega. Niisiis võib ka samu mooduleid kasutava lambi eluiga olla eri tootjail erisugune, vahemikus 10 000 – 100 000 tundi, vastavalt on avar ka hinnaskaala.

Omadused ja parameetrid

Valgusviljakus

Leedlampides kasutatakse dioode valgusviljakusega kuni 170 lm/W. Lambi enda valgusviljakus jääb siiski märksa väiksemaks ja seda peamiselt energiakao tõttu liitelülituses, kuid valgusvoogu vähendavad ka kaod valgust suunavates valgustiosades. Sageli antakse valgusviljakuse nimiväärtus teataval normaaltemperatuuril; tegelikul käitusel aga võib kiipide temperatuur olla mõnevõrra kõrgem, millega samuti kaasneb valgusviljakuse vähenemine..

Värvitemperatuur

Värvitemperatuur on keeresokliga leedlampidele mõeldud moodulitel enamasti 2700 K (umbes sama mis 60-vatisel hõõglambil) või 3000 K (umbes sam mis halogeenlambil). Tootevalikus võib olla ka neutraalvalgusega (3500–4000 K) ja päevalgusega (nt 6500 K) lampe.

Eluiga

Leedlambi eluiga defineeritakse ajavahemikuna, mille lõpuks tema valgusvoog on vähenenud etteantud piirini, milleks on enamasti 70 protsenti esialgsest.

Valgusviljakuse säilimise ja eluea seisukohalt on moodulite jahutamisel otsustav tähtsus, seepärast peab ka valgustites olema tagatud hea õhuvahetus; võimsates valgustites ja prožektorites rakenatakse sundjahutust.

Kui leedlamp n-ö läbi põleb, siis normaalse jahutuse korral ei ole viga valgusdioodides, vaid enamasti liitelülituses; selle komponentidest võib rikneda alaldatud pinge pulsatsiooni siluv elektrolüütkondensaator, mis on termiliselt kõige tundlikum ja võib odavamates lampides olla madalama kvaliteediga.

Leedlampide eelised hõõg- ja lahenduslampidega võrreldes

• Suur valgusviljakus (2016. aasta keeresokliga lampidel 80–130 lm/W), seega palju suurem kui hõõglambil (12–16 lm/W) ja halogeenlambil (15–20 lm/W); tulemuseks oluline elektrienergia sääst. Suur kasutegur säilib ka madalal temperatuuril.
• Oluliselt pikem eluiga kui hõõg- ja lahenduslampidel.
• Lamp saavutab täisvalgusvoo kohe sisselülitamise järel (lahenduslampides toimub see viivitusega).
• Võimalus luua vajalik valgusjaotus valgustis valgusdioodide valgussuuna valiku teel, nii et pole vaja kasutada reflektorit või refraktorit (nt prožektoris).
• Valgusallika väikesed mõõtmed hõlbustavad ruumivalgustuse kujundamist ja lampide kasutamist kisastes kohtades.
• Võimalus reguleerida heledust (hämardamiseks) ilma lambi kasutegurit ja muid parameetreid halvrndamata.
• Puudub infrapuna- ja ultraviolettkiirgus.

Need eelised kaaluvad üles leedlambi kõrgema hinna, mis järjest alaneb tootmise laienemise ja tehnoloogia täiustumise tulemusel.

Leedlampide võrdlus seni kasutatud lambitüüpidega

Antud valgusvoo saamiseks vajalik võimsus:
punane joon – hõõglamp; oranž – halogeenlamp; roheline – luminofoorlamp; sinine – leedlamp

Eri tüüpi lampide võimsustarbe võrdlus^[3]

Valgusvoog, lm	Võimsustarve, W
	Hõõglamp	Luminofoorlamp	Leedlamp
450	40	9–13	4–9
800	60	13–15	10–15
1100	75	18–25	10–15
1600	100	23–30
2 600	150	30–52

Vaata ka

• Valgusdiood
• Valgusreostus

Viited

1. LED ja leed
2. "Die COB-LED bietet ein optimales Wärmemanagement". Originaali arhiivikoopia seisuga 16. september 2016. Vaadatud 1. juulil 2016.
3. http://www.energystar.gov/index.cfm?c=cfls.pr_cfls_lumens

Välislingid

• LED-valgustustehnika
• Leedlambid hõõglampide asemele!
• LEDs Magazine
• Grundlagen und Geschichte der LED