Главная › Услуги › Двухосевой солнечный трекер на arduino uno. Двухосевой солнечный трекер на Arduino. Фигура четвёртая: с новым кодом

Двухосевой солнечный трекер на arduino uno. Двухосевой солнечный трекер на Arduino. Фигура четвёртая: с новым кодом

Еще совсем недавно лампы на основе диодов в наших домах были редкостью. Буквально лет пять назад повсеместно рекламировались энергосберегающие люминесцентные светильники, которые казались очень хорошим вариантом освещения для экономии электроэнергии и замены ламп накаливания в быту и на производстве. Были разработаны даже программы перехода на энергосберегающее освещение, причем в масштабе страны. Вплоть до того, что лампы накаливания грозились вот-вот запретить. Помню, примерно в 2011 году, в одной из телепередач демонстрировались различные виды энергосберегающих ламп для дома и были показаны, в том числе, диодные светильники. Но их изготовители объясняли, что такие лампы, хотя и экологичные, но маломощные и очень дорогие, и вряд ли смогут в ближайшее десятилетие конкурировать с люминесцентными энергосберегающими лампами в быту.

Жизнь опровергла этот прогноз. Стремительный прогресс в светодиодном освещении действительно удивляет. Мощность ламп растет, стоимость снижается. Сейчас лампочку на 11 Вт (эквивалент лампы накаливания 75 Вт) можно купить за 100 - 150 руб. При этом срок службы, заявленный для лампы - 50000 часов. Лампы стали по форме неотличимы от привычных ламп накаливания, белый свет может быть холодного и теплого оттенка. Этот новый осветительный прибор теперь есть почти в каждом доме.

Но, как и все новые приборы, светодиодная лампа вызывает вопросы и настороженность. Не принесет ли она вред здоровью, зрению? Какие недостатки, возможно, скрывает производитель, стараясь получить прибыль? Мы опубликовали уже на нашем сайте ряд статей о новых приборах (Вредно ли разогревать пищу в микроволновке? Вред и польза инфракрасного нагревателя . Вред и польза индукционной плиты .) Сейчас очередь бытовой светодиодной лампы.

Прежде всего, небольшое разъяснение о принципе работы светодиодной лампы. Международное название такой лампы LED (light-emitting diode).Стандартный светоизлучающий диод содержит три слоя полупроводниковых материалов. Электрическое напряжение заставляет электроны от анода (n-слоя) и дырки от электрода (p-слоя) двигаться в промежуточный слой, где они рекомбинируют с излучением фотонов. Промежуточный слой представляет собой специальный кристалл с определенной шириной запрещенной зоны. Ширина этой зоны, а также примеси в кристалле определяют цвет излучения. В начале 1960-х созданы первые промышленные образцы светодиодов на основе фосфорида и арсенида галлия, излучающие красный свет, а потом и зеленый. Уже тогда эти устройства были эффективнее обычных ламп накаливания. Применялись они в качестве разнообразных цветовых индикаторов. Однако получить дешевый и яркий синий светодиод долго не удавалось. А без добавления синего цвета, как известно, невозможно получить белый свет, необходимый для освещения домов.

Не удивительно, что нобелевская премия по физике в 2014 году была вручена японским ученым Исаму Акасаки (Isamu Akasaki), Хироси Амано (Hiroshi Amano) и Сюдзи Накамура (Shuji Nakamura) за разработку «принципиально новых экологически чистых источников света», а именно за изобретение синих светодиодов, которые в комбинации с красными и зелеными могут дать прекрасный белый источник света. Главная трудность в изобретении синего светодиода заключалась в поиске хорошего кристалла для промежуточного слоя. Чтобы он излучал синий свет, необходим материал с большой шириной запрещенной зоны. Решение было найдено, когда предложили использовать светодиод с кристаллом из нитрида галлия (GaN) на сапфировой подложке. Промежуточный слой подвергался специальной термообработке и получал примеси не только магния, но и цинка, а потом — и индия. Хотя изобретение японских ученых было сделано еще в середине 90-х годов 20 века, его практическую значимость оценили и стали повсеместно использовать в 21 веке. В 2001 г. была впервые доказана возможность применения в светодиоде кварцевой подложки, вместо сапфировой, что открыло дорогу для производства более дешевых ламп.

Сейчас множество компаний выпускают бытовые светодиодные лампы и светильники. Крупнейшими производителями светодиодов в России и Восточной Европе являются компании «Оптоган» и «Светлана-Оптоэлектроника» (г. Санкт-Петербург).

Рассмотрим сначала преимущества таких ламп. Их не так мало и они довольно убедительны.

Высокая световая отдача, достигающая 146 люмен на ватт.
Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие нити накаливания, хрупкого стекла)
Длительный срок службы — от 30000 до 100000 часов (при работе 8 часов в день — 34 года). Срок службы лампы сильно зависит от температуры. При эксплуатации при температурах выше комнатных срок службы сокращается.
Малая инерционность — включаются сразу на полную яркость, в то время как у ртутно-фосфорных (люминесцентных-экономичных) ламп время включения от 1 с до 1 мин, а яркость увеличивается от 30 % до 100 % за 3-10 минут, в зависимости от температуры окружающей среды.
Количество циклов включения-выключения не оказывают существенного влияния на срок службы светодиодов (в отличие от традиционных источников света — ламп накаливания, газоразрядных ламп). Безопасность — не требуются высокие напряжения, низкая температура светодиода или арматуры, обычно не выше 60 °C.
Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.
Экологичность — отсутствие ртути и фосфора внутри лампы.

Технология постоянно совершенствуется, для того, чтобы сделать лампы более экологичными, приносящими только пользу нашим глазам. Однако, как и в случае с другими приборами, есть дешевые и дорогие варианты. Производители порой не указывают на коробке всех характеристик. Рассмотрим кратко, какие проблемы могут волновать людей при использовании ламп со светодиодами.

1. Это, прежде всего, спектр излучения. В 2013 Интернет облетела информация о вреде LED-освещения, со ссылкой на исследование испанских ученых из Университета Комплутенсе, которое показало, что свет, который излучают светодиодные лампы, может существенно повредить сетчатку человеческого глаза. Более того, эти повреждения могут быть настолько сильными, что никакие медикаментозные и операционные процедуры уже не смогут помочь. Иногда встречаются заметки о том, что якобы в спектре светодиодных ламп присутствует жесткая синяя и даже ультрафиолетовая составляющая, вредная для наших глаз. Действительно, существуют санитарные нормы УФ облучения сетчатки, которые рекомендуется не превышать. Заметим, что самый сильный источник УФ излучения - это Солнце. Все эксперименты для подтверждения вредности УФ излучения проводились на животных и вредное влияние на сетчатку было отмечено только при длительной облучении очень ярким светом.

На следующем рисунке показан спектр четырех ламп - одной лампы накаливания и трех светодиодных ламп. Рисунок взят из публикации 2011 г. на сайте http://geektimes.ru/post/253792/ .

Самый низкий пик кривой спектра в диапазоне 400-500 нм. - у лампы Оптоган. Поэтому у этой лампы самая низкая цветовая температура, она равна 3050 °С. (Интересно, что стоимость такой лампы была в 2011 г. равна 995 руб.!) Как мы уже говорили, прогресс достигнут огромный. Сейчас уже большинство бытовых осветительных ламп имеют цветовую температуру 2700-3000 К, которая далека от УФ области. И все же, выбирая лампу в магазине, обратите внимание на ее цветовую температуру. Этот параметр всегда есть на коробке.

Что касается выводов, сделанных испанскими учеными, то они относятся к излучению всевозможных экранов на светодиодах, таких как дисплеи всяческих гаджетов, компьютеров, телевизоров и т.д. Ученые доказали, что если долго, без всякой защиты глаз смотреть на такие экраны, то это действительно может привести к постепенным изменениям сетчатки глаза. Поэтому рекомендуется защищать глаза при долгой работе с компьютером специальными очками. Делать частые перерывы. На осветительные приборы мы долго и пристально не смотрим, поэтому вреда от них нет.

2. Мерцание света. Частота мерцания лампы зависит от принципа работы и конструкции. Мерцание света может отрицательно сказываться на здоровье, поэтому здесь тоже есть санитарные нормы. Пульсации светового потока (амплитуда колебания яркости) в жилой комнате или в рабочем офисном помещении не должны быть более 20%. Пульсации света очень характерны для старых люминесцентных ламп. Для хороших светодиодов они минимальны - менее 1%. Хотя есть более дешевые экземпляры ламп с пульсациями более 60%. Этот параметр обычно не указывают в описании на коробке с лампой. Можно посоветовать просто покупать не самые дешевые современные лампы. В них питание идет через специальные драйверы, а не через конденсаторы. В Интернете есть советы, как самостоятельно оценить пульсации света. Предлагается смотреть на лампу через камеру мобильного телефона.

3. Еще одна проблема, связанная со спектром диодной лампы, которая иногда упоминается в Интернете - вред яркого белого цвета на здоровье человека. Имеется в виду уже не влияние на зрение, а влияние на нервную систему, подавление выработки гормона сна - мелатонина. Рекомендуется вечером за пару часов до сна снижать яркость ламп, использовать более теплый свет. В отличие от люминесцентных ламп, некоторые светодиодные лампы, подобно лампам накаливания, поддерживают функцию регулирования яркости с помощью регуляторов мощности «диммеров», это должно указываться производителем на упаковке.

4. Проблема с насекомыми. Они любят яркий свет, причем лампы накаливания их притягивают меньше, чем диодные, в том числе из-за их сильного нагрева. Диодные лампы, которые ярче ламп накаливания и при этом не греются, порой собирают вокруг себя тучи летающих насекомых. Эта проблема особенно актуальна при освещении больших южных городов, где происходит порой «нашествие» разнообразных комаров, мух, цикад.

Светодиодная лампа - одно из самых нужных и важных изобретений нашего времени. Оно не только улучшает качество света в наших домах, а также помогает решить проблему экономии энергии - одну из самых актуальных проблем на Земле.

Технический прогресс неумолимо наступает и ко мне часто обращаются с одними и теми же вопросами про вред светодиодных ламп, и насколько правдивы отзывы о них, прочитанные в интернете.

Как показывает моя практика, 5 мнений специалистов во много раз лучше 100 отзывов дилетантов, который знают, как вкрутить и общий принцип работы. Из этих 100 отзывов из интернета только 1-2 написаны специалистом в этой теме, остальные необъективны и являются личным мнением.

1. Мифы о вреде
2. Миф №3 — зеленоватый оттенок света
3. Мой отзыв, как специалиста
4. Подводим итог

Мифы о вреде

Миф №1. Спектр отличается от лампы накаливания

Спектр по длине волны

Да, спектр другой, но это не делает его вредным. Комфортным уже давно было признано люминесцентное освещение, которое приближено к дневному свету. Чистый белый свет воспринимается комфортней, чем теплый белый, потому что не желтит.

Миф №2. Мигают (мерцают), и этим наносят вред

Пример мигания в моем коридоре

Миф №3 — зеленоватый оттенок света

Так зеленит недорогая китайская

Заметить такой недостаток возможно, если вы приглядитесь к чему-нибудь белому. Например белой стене, листу бумаги, они с зелены оттенком.
Такое встречается на недорогих лампах китайского производства, в которых используются сверхдешевые светодиоды неизвестного производителя или отбраковка от основного производства. Именитые китайские бренды производят светодиоды европейского качества.

Мощная не может быть маленькой, у неё должен быть большой радиатор для отвода тепла. Если его нет, то низкая.

Мой отзыв, как специалиста

На тему вреда я пообщался со своими коллегами, которых оказалось 5 человек из разных организаций, которые давно занимаются источниками света. Наше мнение почти полностью совпало.

Нельзя хвалить или быть недовольным каким то производителем. У каждого из них есть в продаже хорошие модели и не очень. лучше искать по конкретной модели, потому что у каждой разная начинка.

Перечислю причины, почему стоить заменить старые на светодиодные:

Загораются сразу, в отличие от энергосберегающих.
Отсутствует вредное ультрафиолетовое излучение.
Отсутствует инфракрасное излучение, которое может оказывать влияние на матрицы фото и видеоустройств.
Практически не излучают тепла, немного нагреваются, это исключает ожоги, особенно если в доме есть дети.
Высокая механическая прочность. Пластиковую колбу лампы очень трудно разбить, даже молотком. Она будет ломаться в других местах, но колба останется целой. Это исключает осколки острого стекла, которые вы получите, если будет разбита стеклянная. Дети могут дотянуться куда угодно и разбить что угодно, независимо от высоты.
Максимальная экологичность, не содержат паров ядовитых веществ. После разбитой люминесцентной лампочки Вам потребуется эвакуироваться из помещения на неделю, для проведения его очистки.
Светодиодная легко ремонтируется, за 5 – 10 минут. Обычно заменяют сгоревший источник питания или светодиод.

Подводим итог

Не верьте всем отзывам, ведь неизвестно кем они написаны, домохозяйкой, бабулькой, блондинкой. Консультируйтесь у тех кто в этом хорошо разбирается, и у вас не останется сомнений, что вред светодиодных ламп преувеличен и они превосходят по потребительским характеристикам все остальные виды.

.. Если вам понравилась моя статья,
то добавьте её к себе на страницу Вконтакте Оцените статью звёздочками

Отзывы и вопросы, 16 комментариев

Александр Одесса 28.04.2016
Здравствуйте, нужна помощь в виде совета. Был на выставке в Китае, хочу завезти лампу с нитевым светодиодом. и не могу выбрать завод. есть цена на G-45 4W 0,5 $ и 1,2$. Драйвер примерно одинаковый. Есть догадка про разницу качества нитей. Подскажите пожалуйста
1. Ответ эксперта 29.04.2016
  Дело в качестве светодиодов, их ресурсе. Качество вам не определить без длительных тестов. Прочитайте у меня про филаментные лампы Лисма.
IURII 30.01.2016
Вдумайтесь в вами написанное. речь про конденсатор в драйверах э Не про схему с гасящим конденсатором. Наведывайтесь по чаще на LEDWAY.ru вам будет полезно
1. Ответ эксперта 30.01.2016
  Это вам будет полезно чаще посещать ledway. Вы же поняли что пишу про гасящий конденсатор. Я электронщик с стажем в 20 лет. Вы бы помогли мне форум заполнить. Специалистов встречал много на ledway, но оказывается что у них всё только в теории, и ничего полезного они не могут сказать, хотя ответ я знаю заранее. Грамотных спецов там мало.
IURII 30.01.2016
Про пульсации — очень часто не увидите их при съёмке чем либо как телефон,фотоаппарат или ещё чего из более современного. Потому что стоит в устройствах функция подавления мерцания освещения о которой вы не знаете и при желании никак её не отключите. Хочешь проверить свою лампу смартфоном или даже зеркальным фотиков с функцией видео — красота, нет мерцания. А она давится на програмном уровне в вашей камере. . Нет проблем убрать мерцание — нужно поменять конденсаторы на драйвере на бооольшую ёмкость — конденсатор входной на 350 ВОЛЬТ и тот который уже на выходе тоже на большую. И не будет вам никакого мерцания. Но конденсаторы это деньги и большие габариты. Что можно засунуть в цоколь лампы под стандартный патрон — а ничего туда не сунешь с маломайской ёмкостью. да чаще там не драйвер а так называемая схема с гасящим конденсатором которая не может не мерцать. так что лубая лампочка под патрон без этих фильтрующих конденсаторов — некуда их ставить. выбор за каждым. Тема с ледами слишком сложна для обывателя. Другое дело когда блок питания (драйвер) в отдельной коробочке — поменял конденсаторы на большую ёмкость и наслаждайся безопасным светодиодным светом.
1. Ответ эксперта 30.01.2016
  Обычно фотокамеры не фиксируют пульсации, например мой Nikon L830 не фиксирует. На смартфонах чаще всего фиксирует, у них фильтр только на 50 герц, а не 100.
  А вот конденсаторы на входе нельзя менять, увеличится действующее напряжение и напряжение на диодах повыситься выше нормы. Это потом приведет к неисправности.
Аноним 26.09.2015
Ответ эксперта11.06.2015 в 13:21 Я пишу не научные и не исследовательские статьи, поэтому множество таких моментов не упоминаю. Вы может написать статью и просвятить моих читателей по этой теме.

За последние годы среди населения большое распространение получили светодиодные лампочки . Поставщики этой продукции уверяют покупателей в том, что лампы экономичны, долговечны и светят намного ярче, чем лампы накаливания. Вроде, кажется, что такая продукция довольно полезная, раз продвижение происходит даже на уровне государства. Ведь не секрет, что во многих общественных заведениях массово меняют старые осветительные приборы на инновационные приспособления. Несмотря на такую активную рекламу, некоторые люди задумываются, а вредны ли светодиодные лампы для здоровья человека и если да, то в чем это выражается.

Преимущества светодиодных ламп

На сегодняшний день светодиодные лампочки – это самый экономный источник освещения , у которого есть ряд особенных преимуществ перед лампами накаливания и люминесцентными светильниками. Основные достоинства можно выделить такими пунктами:

В лампе совершенно нет хрупких элементов – колбы из стекла.
Прибор зажигается мгновенно.
Отсутствуют нитки накаливания, которые считаются слабым звеном в люминесцентных приборах освещения.
Постоянное развитие отрасли и возможность использовать эти устройства для многих целей, так как размер светодиодов минимальный.
Низкое потребление электрической энергии позволяет работать таким лампочкам даже от аккумуляторов.

И самым главным преимуществом является то, что эти осветительные приборы не содержат в конструкции вредных веществ, как люминесцентные лампы . Светодиоды не нужно сдавать для утилизации, так как в них нет ртути, но не вредят ли они здоровью – это второй вопрос.

Люминесцентные лампы представляют опасность для окружающей среды, так как внутри трубок содержится ртуть. После перегорания такие лампы обязательно сдают для утилизации. Светодиодные лампочки в этом плане совершенно безопасные.

Общая характеристика светодиодов

Светодиодные лампочки производятся из экологически чистых материалов – пластика высокого качества и металла . Для приборов высокой мощности применяют сплав алюминия. Главное отличие светодиодных приборов освещения от люминесцентных ламп это то, что в колбах нет газа.

Однако светодиод еще нельзя считать полноценным осветительным прибором, в стандартной сети напряжение составляет 220 Вт, в то время как для работы светодиоду необходимы лишь несколько вольт. Кроме того, даже при небольшом его повышении по отношению к номинальной величине, ток, проходимый сквозь прибор, вырастает во много раз. Из-за этой особенности для включения такого осветительного прибора в стандартную сеть понадобилась установка специального драйвера.

Каждая лампочка собирается из группы светодиодов, которые соединены между собой последовательно. Особый драйвер обеспечивает такое напряжение в цепочке, что ток, проходящий через нее, становится номинальным. Помимо этого, переменное напряжение сети выравнивается и становится постоянным .

Многих людям все эти преобразования могут показаться странными и бессмысленными, ведь светодиод и так способен пропускать электричество в одном направлении. Этому есть логичное объяснение, если светодиод будет работать напрямую от сети, то подаваемый свет будет пульсирующим, с частотой 50 Гц.

Истории наших читателей

Владимир
61 год

Промышленность выпускает светодиодные лампочки с разной теплотой свечения. Благодаря этому человек может подобрать такой свет, который ему наиболее приятен.

Откуда возникают пульсации света

Любые приборы, которые работают от стандартной сети, пульсируют, но каждый по-особенному. Неприятная пульсация сглаживается лампой накаливания, так как нить в колбе имеет тепловую инерцию. В то же время люминесцентные лампы очень пульсируют, и это влияет на глаза . Избавиться от этого можно, если запитать лампы от разных фаз или же сдвинуть между ними фазу с помощью специального конденсатора.

Специалисты выделяют ряд осветительных приборов, у которых минимальная пульсация, к ним относятся:

люминесцентные лампочки с полупроводниками;
небольшие люминесцентные лампы;
светодиодные лампочки.

Но сильно радоваться тому, что в жилище вкручены такие лампы, не стоит. Жильцы не застрахованы от вредных пульсаций. Светодиодные лампочки – это самая дорогая продукция среди всех экономных приборов освещения. И вот здесь уже действуют законы рынка. Всем известно, что потребители чаще приобретают тот товар, на который ниже цена. А вот в убыток компании-производители точно работать не будут.

Чтобы снизить стоимость светодиодных лампочек, производители уменьшают электронные элементы в схеме драйвера. Сглаживает пульсацию электролитический конденсатор, который фильтрует выпрямленное напряжение. Если драйвер удешевляется, то емкость этого конденсатора уменьшается. Некоторые производители устанавливают драйвера низкого качества, которые быстро выходят из строя. А особо недобросовестные компании могут вообще не ставить драйвера.

Определить, что в светодиодной лампочке нет драйвера, на глаз невозможно . Это можно сделать только специальными приборами, которые, к слову, есть даже не во всех СЭС.

Покупая лампочки, не стоит гнаться за слишком дешевыми приборами. В этом случае пословица – скупой человек платит дважды – верна как никогда.

Вредное влияние пульсаций на здоровье

Не все люди знают о вреде светодиодных ламп для зрения, а некачественные приборы действительно действуют на глаза и приводят к таким состояниям:

Наблюдается сильная утомляемость глаз.
Развиваются нарушения в сетчатке глаз .
Постепенно снижается острота зрения.

Хотя люди не замечают пульсаций, но органы зрения четко реагируют на них и пытаются преобразовать полученное изображение таким образом, чтобы оно было равномерно освещенным и без пульсаций. Однако глаза не могут долго выдерживать такие нагрузки, и уже спустя непродолжительное время человек замечает, что зрение стойко снижается, глаза начинают болеть.

Особую опасность постоянные пульсации представляют для детей и подростков. Это объясняется тем, что органы зрения у них находятся в стадии формирования.

Что говорит медицина

Негативное воздействие светодиодных ламп на глазную сетчатку уже полностью доказано . При этом самое вредное действие оказывают синие светодиоды, хотя другие цветовые температуры далеко от них не ушли. Санитарные нормы и правила не включают светодиодные лампы в перечень осветительного оборудования, которое разрешено для применения в дошкольных и школьных учреждениях.

Ещё 5 лет назад о светодиодном освещении слышали только специалисты. Но за последние несколько лет технология массового производства LED (от англ. light emitted diod - светоизлучающий диод) сделали эти устройства доступными для каждого, ведь средняя стоимость одной такой лампы для домашнего использования колеблется в пределах 150–200 рублей.

Большинство людей склонны с радостью воспринимать развитие прогресса, в то время как малая часть скептически относиться ко всему новому, считая, что человечество всё настойчивее пытается причинить себе вред. В действительности, истина, как и всегда, где-то посередине. В этой статье будут тщательно проанализированы польза и вред светодиодных ламп, чтобы каждый конечный потребитель смог сделать осознанный выбор за или против LED-освещения.

Влияние светодиодов на здоровье человека в сравнении с другими типами искусственного освещения

Говоря о влияние этого типа освещения на организм, необходимо рассматривать его в контексте с другими методами генерации искусственного света. Как известно, сейчас всё ещё довольно трудно полностью заменить естественное освещение, поэтому все возможные подходы являются лишь суррогатами. И в этом значении LED действительно имеет ряд преимуществ перед лампами других типов.

Мерцание

Конструкция большинства ламп для искусственного освещения приводит к одному неприятному эффекту - мерцанию. Это происходит из-за использования переменного тока, который приводит к ритмичному изменению яркости лампы частотой от 60 до 120 Гц. Проявление этого эффекта заметно, если наблюдать источник света через объектив видео- или фотокамеры. Это явление проходит мимо нашего сознания, тем не менее, оно может наносить вред в виде перегрузки зрительной и нервной систем, вызывая головную боль, а также усталость и дискомфортные ощущения в глазах. Проведённые ещё в 1989 году исследования показали, что световое мерцание снижает работоспособность среднего человека на 50%.

В свою очередь в конструкцию большинства светодиодных ламп входит специальный элемент - драйвер, трансформирующий переменный ток в постоянный, что лишает осветительные приборы этого типа неприятного «побочного эффекта». Однако низкокачественные LED-устройства мерцают точно так же, как люминесцентная лампы или лампы накаливания, поэтому в этом случае их польза и вред одинаковы.

Вибрационный шум

Фотограф Джон Отт в своей работе «Здоровье и Свет: влияние естественного и искусственного освещения на человека и других живых существ» описал негативное воздействие на организм характерного раздражающего звука, издаваемого люминесцентными лампами. Он отметил, что однотонная звуковая вибрация приводит к таким последствиям, как раздражительность, нервозность, быстрая утомляемость и снижение внимания. Светодиодные осветительные приборы (как и лампы накаливания) лишены такого недостатка.

Температура

Отличительной особенностью LED-ламп заключается в том, что в процессе работы они не накаляются. Это означает, что освещение такого типа является менее травмоопасным.

Традиционные люминесцентные лампы, а также компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) имеют в своём составе пары ртути - крайне токсического металла, который даже в малых дозах опасен для человека. Конечно, несколько разбитых лампочек не нанесут какого-либо вреда здоровью человечества, но производство и/или утилизация этих устройств сопряжены с большими рисками. Кроме того, сама культура утилизации таких изделий на бытовом уровне на практике полностью отсутствует, а существует только в теории.

В противоположность этому светодиодные осветительные приборы не требуют для своего производства ртути. Правда в их состав входят другие опасные вещества, о чём будет рассказано ниже.

Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод, что по ряду параметров LED-освещение действительно безопаснее для здоровья человека, чем его исторические предшественники. Однако в некоторых случаях светодиодные лампы вредны, когда созданы по «дешёвой» технологии, которыми пользуются недобросовестные производители.

Исследования негативного воздействия LED-освещения

Свойства каждого нового продукта могут иметь комплексное негативное воздействие, поэтому при анализе его безопасности изучаются все возможные аспекты. В большинстве своём наиболее опасны для здоровья и экологии оказываются процессы производства и/или утилизации. Но в ряде случаев, особенно это касается новейших малоизученных продуктов, негативное воздействие может проявляться в процессе эксплуатации. В таком случае ответ на вопрос, вредны ли светодиодные лампы для нашего здоровья, останется открытым, как минимум в течение 5–10 лет.

«Классические» белые LED-лампы

В свободной продаже светодиоды появились только в 1962 году. Но массово производить домашние осветительные приборы по этой технологии начали только с 1993 года, когда был открыт метод создания белого светодиода. Он заключался в пропускании света синего LED-элемента (в основе которого находилось соединения индия и галия) через слой люминофора.

Именно потенциальный вред от светодиодных источников света такого типа вызывал наибольшее опасение среди специалистов. Дело в том, что синий светодиод генерирует электромагнитные волны длиной 460–500 нм, что критически близко к параметрам опасного ультрафиолетового излучения. Наибольший резонанс вызвали эксперименты испанского университета Комплутенсе. Для своих экспериментов специалисты университета брали образцы сетчатки глаза здоровых людей и выращивали из них искусственные ткани. Затем «искусственные глаза» подвергались световому облучению с различными свойствами, в результате чего было выяснено, что белые LED-лампы вредны для здоровья в наибольшей степени: прямое непродолжительное (до 100 секунд) облучение уничтожает большое количество клеток сетчатки и серьёзно подавляет их регенерацию.

В 2014 группа учёных также попыталась дать ответ на вопрос «вредны ли белые светодиодные лампы для человеческого здоровья» и провели аналогичные исследования, которые, однако, были более приближены к реальным условиям. В эксперименте участвовала группа лабораторных крыс, которые некоторое время прожили в клетке с лампой, подвешенной на такой высоте, чтобы имитировать верхнее искусственное освещение в обычной квартире. После 9 суток такого облучения у крыс были обнаружены патологические изменения сетчатки глаза, вызванные отмиранием нервных клеток и замедлением процесса их регенерации. В данном опыте также были применены различные источники света, итогом чего было подтверждение предыдущей теории: увеличение длинны волны светового излучения прямо пропорционально темпам дегенеративных процессов в тканях сетчатки.

Новая технология «безопасных» светодиодов

Но в этом же году Нобелевскую премию по физике получила группа японских учёных, открывших новую технологию, позволяющую производить белые светодиодные лампы, вред от которых минимален. В качестве источника света используется комбинация из нескольких разноцветных диодов, излучения которых смешиваются под воздействием специальной линзы, давая в результате белый свет, что аналогично природному процессу формирования «бесцветного» естественного освещения.

Сейчас существуют три технологии создания белых LED-ламп:

Люминофорные светодиоды (синее или ультрафиолетовое излучение пропускается через слой люминофора, в роли которого чаще всего выступает фосфор) - самый «старый», дешёвый и опасный вид.
RGB-светодиоды (многоканальные), изобретённые в 2014 году. Для получения света может быть использовано различное количество базовых цветов.
Гибридные светодиоды - совмещают в себе обе технологии.

Таким образом, можно сделать вывод, чем менее «холодное» и длинноволновое излучения производит светодиодная лампа, тем безопаснее она для зрения.

Однако напрямую разрушающее сетчатку световое излучение - не единственная опасность для здоровья человека, которую могут представлять осветительные приборы данного типа.

Нарушения выработки гормонов сна

В последнее время большое внимание исследователей занимает проблема нарушения нормального суточного цикла человека. Это явление связывают со многими техногенными факторами, одним из которых называют воздействие длинноволнового излучения на нашу гормональную систему. Было установлено, что длинноволновое излучение (больше всего такой вред проявляется не от светодиодных ламп, а от разнообразных LED-мониторов) угнетает выработку гормона сна - мелатонина, что приводит к бессоннице и/или серьёзным нарушениям режима дня. Следствием этого эффекта, который получил название «цифровой зрительный синдром», являются хроническая усталость, сильное ослабление зрения, раздражительность, головные боли, потеря аппетита и ряд других симптомов.

В случае обнаружения подобных признаков врачи рекомендуют ограничить время работы с различными гаджетами, генерирующими «нездоровый» свет, а также отказаться от просмотра телевизора или сёрфинга интернета через смартфон минимум за час до предполагаемого отхода ко сну.

Присутствие вредных элементов

Как уже было сказано выше, светодиодные лампы не содержат опасную ртуть, но в 2010 в научном журнале Environmental Science and Technology были опубликованы данные, указывающие на присутствие в некоторых LED-осветительных устройствах других веществ высокой степени вредности. В этот раз опасность обнаружили в красных светодиодах, которые часто применяются в разнообразных технических устройствах, начиная от новогодних гирлянд и заканчивая автомобильными фарами.

Группа учёных из Университета Калифорнии под предводительством профессора Оладеле Огунсейтана (Oladele Ogunseitan) нашла в таких осветительных устройствах значительные концентрации мышьяка, свинца и нескольких других опасных веществ. Помимо того, что они являются известными нейротоксинами, при длительном воздействии на организм эти компоненты могут спровоцировать образование злокачественных опухолей.

Также было обнаружено, что некоторые производители при создании современных белых LED-ламп применяют никель, могущий вызвать сильную аллергическую реакцию. И самой «безопасной» на этом фоне выглядит медь, которая хоть и не наносит прямой вред организму человека, однако может спровоцировать локальную экологическую катастрофу, если такие устройства будут утилизированы вблизи рек или озёр.

Конечно, концентрация этих веществ в одной лампе не опасна для человека, но 10,50,100 разбитых «грязных» светодиодов скорее всего приведут к токсическому отравлению. Особенно актуальна эта проблема для дорожных рабочих, которым нередко приходиться убирать разбитые фары или ламы уличного/дорожного освещения.

При этом стоит отметить, что в большинстве случае такие «добавки» необходимы лишь для удешевления процесса производства. Поэтому при правильном законодательном регулировании с этой негативной тенденцией вполне можно бороться, сделав экономичное LED-освещение значительно безопаснее.

Технология светодиодов является действительно важным технологическим прорывом. И, как и любое новое открытие, оно может наряду с явными преимуществами таить в себе скрытые угрозы. Но на основании уже существующих данных можно сделать вывод, что безопасность LED-устройств во многом зависит от производителя, и качественная светодиодная лампа не намного опаснее традиционной лампы накаливания.

Видео по теме

Для начала, наверное, стоит рассказать, что в этой статье понимается под солнечным трекером. Коротко говоря, устройство представляет собой подвижную подставку под солнечную панель, нужную, чтобы в условиях наших умеренных широт панель собирала достаточное количество света, меняя своё положение вслед за солнцем.

В данном случае прототип солнечного трекера собирался на базе Arduino. Для вращения платформы в горизонтальной и вертикальной оси используются сервоприводы, угол поворота которых зависит от мощности падающего на фоторезисторы света. В качестве корпуса используется всеми любимый советский металлический конструктор.

Нелишним будет упомянуть, что всё это делалось как курсовой проект, поэтому я не стал заниматься приобретением и креплением собственно, самой солнечной панели и аккумулятора, так как их наличие не имеет отношения к работе трекера. В оправдание могу сказать, что возможности советского металлического конструктора необъятны, так что прикрутить к нему небольшую солнечную панель для зарядки телефона не составит особенного труда, если возникнет такое желание.

Итак, что использовалось при сборке:

Arduino MEGA 2560 R3
Сервопривод Tower SG90 - 2x
Фоторезистор MLG4416 (90mW; 5-10kOhm/1.0MOhm) - 4x
Звонок пьезоэлектрический KPR-G1750
Металлический конструктор
Резистор выводной 10 kOhm; 0,25W; 5% - 4x
Печатная макетная плата, корпус, шнуры для соединения

Mega использовалась исключительно по причине её наличия в шкафу на момент утверждения темы проекта, если учитывать покупку всех элементов с нуля, то в данном случае вполне себе хватит и Uno, но выйдет, конечно, дешевле.

Внезапно оказавшийся в списке спикер потребовался для пущего эффекта высокотехнологичности. Дело в том, что сервоприводы могут поворачиваться только на 180 градусов, да большего нам и не требуется, при учёте того, что следим мы за солнцем. Но при тестировании работы проекта, когда за солнцем в две минуты демонстрации особо не последишь, оказалось, что неплохо было бы сигнализировать, в какой момент стоит перестать размахивать фонариком, потому что сервопривод достиг мёртвой зоны. Для этого и был добавлен вышеупомянутый звонок.

Итак, начнём собирать трекер. Для начала разделим предстоящий фронт работ на условные четыре этапа: сборка подставки для солнечных панелей и крепление сервоприводов, крепление к собранной конструкции светочувствительных элементов, пайка и написание кода для Arduino.

Фигура первая: конструкторская

Путём интенсивного поиска была найдена парочка примеров конструкции подобных устройств. Наибольшего внимания удостоились два:

www.youtube.com/watch?v=SvKp3V9NHZY – победитель в номинации «Подача материала» проиграл в надёжности и практичности устройства: конструкция представляет собой соединение двух сервоприводов напрямую.
www.instructables.com/id/Simple-Dual-Axis-Solar-Tracker - собственно, отсюда и была взята основная идея моей конструкции, за исключением материала и общего внешнего вида поворотного корпуса.

Сборка из металлического конструктора была сопряжена с определёнными трудностями: пришлось подогнать дрелью отверстия для подключения сервоприводов, а также надёжно приклеить их к платформам в двух плоскостях. То, что получилось, показано на видео ниже.

Фигура вторая: схемотехническая

Главной задачей крепления фоторезисторов было даже не их подключение, а обеспечение разделения света для каждого из четырёх элементов. Понятно, что оставить их без каких-нибудь перегородок было нельзя, так как тогда значения, получаемые с фоторезисторов, были бы примерно одинаковы и поворота бы не получилось. Тут, к сожалению, возможности металлического конструктора подвели, главным образом из-за наличия во всех деталях отверстий. Найти подходящей металлической детали не получилось, поэтому мой солнечный трекер обзавёлся инновационной перегородкой из картона. Несмотря на достаточно убогонький вид, своё предназначение она выполняет отлично.

Фоторезисторы к корпусу прикреплены вполне надёжно, единственное, с чем стоило бы поработать – это с аккуратностью их расположения на платформе: сейчас они смотрят вверх недостаточно перпендикулярно, что может расстраивать перфекционистов и слегка портить точность поворота.

Немного схемотехники: подключение светочувствительных элементов осуществляется по схеме делителя напряжения, для чего потребовались указанные в списке элементов выводные резисторы. Все фоторезисторы припаяны к общему контакту, подключенному к пятивольтному выходу питания Arduino. Для удобства и эстетики ноги фоторезисторов припаяны к контактам двух трёхжильных изолированных проводов (один контакт остался неиспользуемым и спрятан). Все схемотехнические детали можно рассмотреть на схеме ниже.

Фигура третья: паяльная

Что-либо подробно описывать тут не несёт особого смысла, поэтому просто прилагаю фото используемых материалов и полученную в результате макетную плату.

Фигура четвёртая: с новым кодом!

Общий алгоритм работы заключается в обработке данных с фоторезисторов при помощи АЦП. Имеем 4 элемента, то есть 4 показания, находим среднее показание по левой стороне ((верхний левый + нижний левый) / 2), аналогично по правой, верхней и нижней сторонам. Если разница по модулю между левой и правой стороной больше порога, то осуществляем поворот в сторону с большим средним значением. Аналогично для верха и низа. Особые плюшки в коде: можно задавать вручную чувствительность срабатывания и максимальный и минимальный угол в двух плоскостях. Листинг рабочего кода приведён ниже.

Код

#include Servo horizontal; int servoh = 90; int servohLimitHigh = 180; int servohLimitLow = 0; Servo vertical; int servov = 45; int servovLimitHigh = 180; int servovLimitLow = 0; int ldrlt = A2; //LDR top left - BOTTOM LEFT int ldrrt = A3; //LDR top rigt - BOTTOM RIGHT int ldrld = A1; //LDR down left - TOP LEFT int ldrrd = A0; //ldr down rigt - TOP RIGHT int buzz_pin = 10; int buzz_tone = 20; int tol = 50; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(buzz_pin, OUTPUT); horizontal.attach(31); vertical.attach(30); horizontal.write(servoh); vertical.write(servov); } void loop() { int lt = analogRead(ldrlt); // top left int rt = analogRead(ldrrt); // top right int ld = analogRead(ldrld); // down left int rd = analogRead(ldrrd); // down rigt int avt = (lt + rt) / 2; // average value top int avd = (ld + rd) / 2; // average value down int avl = (lt + ld) / 2; // average value left int avr = (rt + rd) / 2; // average value right int dvert = abs(avt - avd); // check the diffirence of up and down int dhoriz = abs(avl - avr);// check the diffirence of left and right Serial.print("avt: "); Serial.print(avt); Serial.print(" "); Serial.print("avd: "); Serial.print(avd); Serial.print(" "); Serial.print("avl: "); Serial.print(avl); Serial.print(" "); Serial.print("avr: "); Serial.println(avr); Serial.print("h: "); Serial.print(servoh); Serial.print(" "); Serial.print("v: "); Serial.print(servov); Serial.print(" "); if (dhoriz > tol) { if (avl > avr) { if (servoh - 1 >= servohLimitLow) servoh--; else beep(150); } else if (avl < avr) { if (servoh + 1 <= servohLimitHigh) servoh++; else beep(150); } horizontal.write(servoh); } if (dvert > tol) { if (avt > avd) { if (servov + 1 <= servovLimitHigh) servov++; else beep(100); } else if (avt < avd) { if (servov - 1 >= servovLimitLow) servov--; else beep(100); } vertical.write(servov); } } void beep(unsigned char delayms){ analogWrite(buzz_pin, buzz_tone); delay(delayms); analogWrite(buzz_pin, 0); delay(delayms); }

Результат работы

Заключение – что бы я сейчас изменил в проекте

Усовершенствование алгоритма работы: зависимость градуса поворота от разницы значений, получаемых с фоторезисторов, то есть поворот сразу на несколько градусов.
Идеально перпендикулярное крепление фоторезисторов к платформе.
Bluetooth для отсутствия проводов – конечно, идея неплоха, но потребует значительной доработки конструкции и приобретения второй ардуины.
Использование сервоприводов с металлическими шестернями (надёжность и более уверенные повороты не помешают, особенно если таки добавить к конструкции солнечную панель и использовать её по назначению).