Zivotnost
Usporne zarivky vubec nebudu komentovat. Bud ma smysl provozovat klasicke dlouhe trubice, nebo na celou tuhle technologii zapomenout. Jedina, ktera mi prezila, byla za 11 korun ve vyprodeji v roce 2005 a ma podani barev zcela na zvraceni. Vsechny ostatni zhebly do 3 let od koupeni bez ohlednu na to, jestli staly 25 Kc, nebo 500 Kc.
Klasicke zarovky jsou pomerne neusporne a navic se spatne shani. Pokud by na nich clovek z nejakeho duvodu trval, tak je stejne nejlepsi predelat rozvody na autozarovky – tedy 12V, nejlepe stejnosmernych – protoze ty se daji sehnat porad. Dokonce je tak mozna spotrebovat hromadu 55 W halogenovych zarovek, ve kterych shorelo potkavaci vlakno kvuli dennimu sviceni, ale dalkove vlakno stale funguje. Do der v kontaktech pasuji sroubky M3 a cela zarovka jde chytit mezi dva plechy s vhodne velkymi kulatymi otvory (pouzivam to jako zatez pri testovani zdroje).
Takze zbyvaji LEDky. LEDka vydrzi miliardy sepnuti a stovky tisic hodin provozu, pokud se k ni chovame slusne. Slusne ovsem znamena necpat do ni obrovske proudove narazy a dostatecne ji chladit.
V Dubaji se rozhodli, ze chteji mit LED-zarovky s vyssi ucinnosti a tak si je nechali vyrobit. Dosahli toho tim, ze do nich umistili vice LEDek, ktere provozuji na nizsi vykon. Pokud umite anglicky, tak najdete vice informaci vcetne vnitrniho zapojeni ve videu “The lamps you’re not allowed to have. Exploring the Dubai lamps“. Pokud ne, muzete se alespon kouknout na obrazky, jak takova zarovka vypada uvnitr.
Na to, aby LEDka zustala studena potrebuje docela velky chladic. Tedy velky kus hliniku. Hlinik je drahy, tezky, spatne se dopravuje (protoze je tezky), nevesel by se do lustru z roku 1932 (zajimave je, ze nabijecka od telefonu z roku 2005, ktera dnes nikam nepasuje, nikomu zjevne nevadi) a navic tepelnou degradaci LEDky nepoznate. Ona proste sviti mene a mene a vase oci a mozek se prizpusobi. Nakonec si toho vsimnete az v porovnani s jinym svetelnym zdrojem, ktery jeste pred rokem LEDka presvitila tak, ze neslo poznat, ze je zapnuty a najednou si rozsvecite oba, abyste lepe videli. Ale malo kdo ma v mistnosti dve svetla osvetlujici celou mistnost, ktera se tak vyrazne lisi svym vykonem. No a kdyz vam ta LEDka chcipne, tak si prece koupite novou a vyrobce vydela, tak proc by se snazil? Mimochodem svetelny tok klesa, ale odber nikoliv.
Proudovy naraz vypada jako neco, co by snad nemel byt problem. Kdybyste pripojili LEDku na nahodnou nabijecku na mobil, tak by skutecne k zadnemu proudovemu narazu nedoslo. Ale to je moc slozite, je v tom hodne soucastek a eBayi to stoji treba i celych 30 korun. Takze je potreba to ojebat fakt na krev, protoze prece usetrime petikorunu, abychom udelali vyrazne horsi vyrobek, to je snad jasne.
Ted zabrousime trosku do teorie – bez ni se neda moc pochopit, jak to funguje. Pokud se vam nechce z teorie vybrusovat, muzete vzit jako fakt, ze pri zapnuti muze LEDka v LED-zarovce dostat (a vetsinou dostane) velky proudovy puls, ktery postupne poskozuje jemnou kremikovou strukturu a tim klesa svitivost. A preskocit na dalsi nadpis.
Teorie
Stejnosmerne obvody jsou jednoduche. Soucastka ma nejaky odpor a ten klade odpor protekajicimu proudu a tim na ni vznika ubytek napeti. To popisuje Ohmuv zakon U = R*I, dosazujeme v Ohmech a Amperech, vyjdou Volty. Obecne do vzorecku dosazujeme v zakladnich jednotkach, pokud to nejsou empiricke vzorce a neni receno jinak. Celkovy soucet napeti na vsech soucastkach je nula. To je zase pro zmenu 2. Kirchhoffuv zakon a tak nejak to dava smysl ne? Napeti zdroju pocitame s opacnym znamenkem, nez napeti na spotrebicich, aby to vyslo.
Da se to nakreslit jako jedna sipka nahoru (zdroj) a nekolik sipek dolu, ktere jsou dohromady stejne dlouhe (spotrebice v serii).
LEDka je nelinearni soucastka s trochou zjednoduseni se na ni muzeme koukat jako na vec, ktera si vezme porad stejne napeti bez ohledu na proud (pokud je napeti k dispozici, pokud neshori a tak podobne).
Takze bychom mohli pred LEDky dat obrovsky odpor, pred to usmernovac, pripojit to do site a bude hotovo, ne? No … mohli. Ale ten odpor bude drahy, bude topit a navic ucinnost bude zoufala, takze to nedava smysl, protoze ucinnost byl preci duvod, proc jsme zavrhli zarovky s wolframovym vlaknem.
Tak bychom mohli dat hodne LEDek do serie, az budou mit dohromady 220 V a nedavat tam zadny odpor. To by teoreticky fungovalo, pokud bychom tam uvazovali spravne napeti, ktere neni 220 V, ale 220*√2 = 311.127 V, protoze 220 je efektivni hodnota napeti a potrebujeme nespalit LEDku pri maximalni hodnote. Prakticky ovsem nastane problem, ze v zasuvce neni vzdy 220 V, ani 230 V (podle nove normy), ale neco mezi 210 a 240 V. LEDka sviti umerne proudu, ktery zkrz ni tece a kdyz LEDky na 220 V pripojime na 240 V, tak budou chvilinku svitit hodne moc a pak vylitnou pojistky, nebo shori LEDky.
Tak to muzeme zkombinovat, ne? LEDky treba na 180 V, odpor na zbylych 60 V do 240 V a kdyz ma nekdo mene, tak mu to bude sviti mene. Na 220 V jenom 2/3 vykonu. A na odporu se ztrati asi ctvrtina vykonu, takze bude porad dost velky a drahy. To uz by udelat slo a i kdyz to neni nejlepsi reseni, tak si ho umim predstavit v praxi. Ale stridavy proud umoznuje jeden drobny trik, za ktery vas budou elektrarny nenavidet. Srazit napeti bez toho, abyste odebrali vykon a timpadem abyste museli neco zaplatit.
Kdyz prejdeme k vypoctum ve stridavych obvodech, ziskame dalsi moznosti. Idealni civka a idealni kondenzator maji totiz prubeh napeti a proudu posunuty o ctvrt periody (kazdy na jinou stranu). Kresli se to jako fazor (vektor) proudu, ktery je kolmy na fazor napeti (opet civka a kondenzator na jinou stranu). A to cele funguje i v Ohmove zakone, takze sipka doprava je odpor, sipka nahoru civka, sipka dolu kondenzator. Jak scitat vysledna napeti a proudy? Normalne – podle tech sipek. Muzete pouzit pravitko, nebo Pythagorovu vetu, protoze to na sebe je kolme.
Takze mame soucastku, ktera sezere napeti, ale nesezere vykon. Umime spocitat, jak ji pouzit. To zni dobre, ne? Co tam dame – civku, nebo kondenzator?
Pokud jste nekdy rozebirali svitislo na dlouhe zarivky, mozna jste v nem naslo takovy dlouhy “transformator”, do ktereho vedou dva draty. To je presne ta civka. Cim vyssi vykon, tim mensi vyjde indukcnost civky a tim i cela civka. LEDka ma maly vykon, takze by vysla obrovska civka.
Tak zkusime kondenzator. Cim mensi vykon, tim mensi kapacita kondenzatoru. Hura, jsme tam! Kondenzator musi byt na nejakych 630 az 1000 V kvuli bezpecnosti (do zarovky se radeji nekoukejte, mohli byste se zdesit), vyjde malinkaty, za nej dame usmernovac, LEDku a viteztvi!
Jo … viteztvi … kdyz pocitame s provozem v ustalenem stavu. Koupim, zapnu, necham svitit 100 let, vypnu, zahodim. Jenomze v prvnich okamzicich po zapnuti nam kondenzator udela to, co by si odpor nikdy nedovolil – tvari se, jako ze tam neni a prijde pozdeji. Takze LEDkou prohuli proud omezeny jenom odporem distribucniho transformatoru, jisticu, dratu (hint: to neni moc), dratu v LED-zarovce a LEDky samotne (to je o neco vic). Postupne se nabiji a tim se proud LEDkou dostava do normalu. Jenomze LEDka neni vykovek ruskeho kovare, ktery byl puvodne motorem z Zigulika a ted ma slouzit jako pluh, takze mu kratkodobe prekroceni proudu desetkrat i vecekrat neublizi. LEDka se uvnitr sklada z mikrometrovych struktur, ktere se i za tak kratkou dobu prehreji a castecne poskodi.
Jak se vyhnout LED-zarovkam
Muzeme koupit LED-zarovky na stejnosmernych 12, nebo 24 V – ty tenhle problem nemaji. Nebo muzeme koupit LEDky jako soucastky, udelat k nim regulaci proudu a nasroubovat je na poradne chladice (hlinikove profily, hlinikovy srot (na kterem je kousek rovneho mista), chladice od procesoru ze stareho pocitace, mrtve harddisky, stara lopata na snih, stara panev a podobne). O tom bude nektery z pristich clanku.
Vypadky proudu
Slibili jsme vypnout uhelne elektrarny. Jaderne misto nich nepostavime, protoze se nase vlada vcas nedohodne a i kdyby, tak to nestihneme, protoze uz jsme davno zadnou nestaveli a prvni jaderka po dlouhe dobe se nikdy nepovede v terminu a v rozpoctu. Obnovitelne zdroje v zime v nasi zemepisne sirce, v kotline uprostred kontinentu, nemuzou dat dostatek vykonu. Takze nejake vypadky, nebo vysoke spickove ceny proudu, casem prijdou.
Stejnosmerna svitidla je mnohem snadnejsi zalohovat. Neni potreba slozita a draha UPS, ktera neustale spotrebovava velke mnozstvi energie.
Staci vzit baterku o vhodnem napeti, pripojit ji na nabijecku a pripojit na ni svetla. Pokud nabijecka dava vetsi proud, nez prumerne odebiraji svetla a baterka ma dostatecnou kapacitu, aby dodala energii po dobu, kdy svetla berou vic, nez nabijecka dava (pokud to nastava), tak to bude fungovat. Konkretni zapojeni se tu casom objevi jako clanek.
Vyuziti solarni energie
Nabijecka baterky muze pres den fungovat ze solarniho panelu a pres noc ze site. Zpusobu jak to zajistit je vice. Nejnaivnejsi, ale s dostatecne velkou baterkou zcela funkcni, je pouzit dvoje spinaci hodiny. Nebo to prepinat za pomoci rele pripojeneho primo k dostatecne velkemu solarnimu panelu. Hysterezi zajisti rozdil proudu pritahu a proudu odpadnuti kotvy rele. Pokud se bude jednat o ten samy panel, ktery napaji cele zarizeni, je potreba mezi panel s rele a zbytek elektroniky vlozit diodu, aby se energie z baterii nedostavala zpet do rele a nedrzela ho prepnute i v noci.
Komentare