Лампы накаливания теперь запрещены в ЕС, а энергосберегающие лампы остаются яблоком раздора. В 2016 году отключатся и галогенные лампы мощностью более 10 Вт.
Поэтому светодиоды (светодиоды) имеют больше шансов стать источником света будущего. Эксперты считают, что светодиодные модифицированные лампы для использования в стандартной арматуре ламп впервые с 2015 года обгонят традиционные энергосберегающие лампы.
К 2020 году прогнозируется, что светодиоды займут от 88 до 90 процентов рынка освещения. Крошечные диоды предлагают целый ряд преимуществ как наиболее экологически чистый источник света – они не содержат вредных веществ, потребляют меньше энергии и, имея срок службы от 15 000 до 30 000 часов, служат дольше, чем обычные источники света.
Они также работают на полной яркости, как только вы нажимаете переключатель.
Как справиться с более высокими температурами
Однако у светодиодов есть один недостаток – они чрезвычайно чувствительны к колебаниям и скачкам мощности. Для правильной работы им нужен драйвер, который всегда обеспечивает постоянную подачу питания.
Этот драйвер, который забирает переменный ток из сети и преобразует его в постоянный ток с пониженным напряжением, оказывает сильное влияние на светоотдачу и срок службы светодиодной лампы в целом. Соответственно, требования, предъявляемые к электронике драйвера, высоки.
Это побудило исследователей из Института прикладной физики твердого тела им. Фраунгофера IAF во Фрайбурге сосредоточить свое внимание на трансформаторах напряжения с транзисторами из нитрида галлия (GaN). Во время практических испытаний ученые обнаружили, что драйверы, разработанные с использованием этого нового полупроводникового материала, были чрезвычайно надежными. Компоненты из GaN могут работать при более высоких токах, напряжениях и температурах, чем стандартные кремниевые транзисторы. «Тепло влияет как на яркость, так и на срок службы светодиодных ламп», – говорит д-р.
Михаэль Кунцер, руководитель группы Fraunhofer IAF.
Транзисторы из нитрида галлия переключаются на высокой скорости
Транзисторы из нитрида галлия также могут переключаться на высоких частотах. Скорость переключения оказывает значительное влияние на размер катушек и конденсаторов, встроенных в драйверы для хранения энергии.
В драйвере на основе GaN скорость переключения может быть в 10 раз выше, чем у его кремниевого эквивалента. "Применительно к меньшей площади это означает, что переключение можно удешевить. Вся светодиодная лампа может быть сделана легче и компактнее, обеспечивая при этом такое же или даже улучшенное освещение », – поясняет Кунцер.
Поскольку компонент накопления энергии играет решающую роль в производственных затратах, это может оказать чрезвычайно положительное влияние на конечную цену.
Благодаря полезным свойствам нового полупроводникового материала Кунзер и его команда смогли повысить эффективность драйвера GaN до 86 процентов, что на один-четыре процентных пункта лучше, чем его кремниевый эквивалент.
По сравнению с кремниевыми транзисторными светодиодными лампами, доступными на рынке., ученым удалось увеличить световой поток: в то время как световой поток коммерческих светодиодных модифицированных ламп с кремниевыми компонентами составляет около 1000 люмен (единица измерения производимого света), исследователям из IAF удалось увеличить его до 2090 люмен. «20 процентов мирового потребления энергии приходится на освещение, поэтому в этой области экономия особенно важна.
Не следует недооценивать роль эффективности светодиодных драйверов, так как это ключ к экономии энергии. В принципе, чем выше световой выход и эффективность, тем ниже потребление энергии. Если вы думаете, что к 2020 году светодиоды займут почти 90 процентов рынка, то очевидно, что они сыграют значительную роль в защите окружающей среды », – говорит Кунцер.
С 7 по 11 апреля на выставке Hannover Messe исследователи продемонстрируют демонстрацию модифицированного светодиода.