Светодиодно осветление

Преди известно време видях на снимки в поста на Боряна продукти на фирмата, в която работя. Става въпрос са светодиодни осветителни тела, като част от тях се захранват акумулатор, зареждащ се от фотоволтаични панели.

По принцип нещата, които пиша тук, нямат връзка с работата ми. Не смесвам двете неща, но реших да споделя за светодиодното осветление, както и за това, какво работя.

На горната снимка е първият пътен участък в Европа със светодиодно осветление. Направен е преди около пет години, а тогава светодиодното осветление едва прохождаше.

В началото основното приложение беше за външно декоративно осветление и имаме подобни обекти в цялата страна. Днес произвеждаме конкурентни продукти за замяна на улично осветление, осветление за офиси и промишлено осветление. В тези области икономията на енергия е най-голяма, а ефектът от използването на специфична оптика прави светоразпределението по-добро от другите видове осветления. Някои снимки можете да видите на сайта на фирмата:

САМЕЛ 90 АД

За съжаление там информацията за изделията е малко и в повечето случаи остаряла.

Не мога да преброя фирмите, които предлагат светодиодно осветление на българския пазар, като повечето работят с внос от Азия. Малко са тези фирми, които създават собствени продукти. Конкуренцията, като цени и разнообразие е голяма, но фирмата, в която работя се бори упорито. За съжаление повечето обществени поръчки в България са нагласени и се правят, за да спечели определена фирма, най-често вносител на евтини продукти с ниско качество.

В момента приключваме голяма поръчка, при която подменихме изцяло осветлението на голяма част от бензиностанциите на Петрол. Спечелването на поръчката стана чрез търг, при който освен ценово се проверяваха строго техническите параметри на осветителните тела. Фирмата ни е правила осветление на училища, хотели, административни сгради и промишлени обекти.

Днес за светодиодното осветление се говори все още, като за осветление на бъдещето, но то вече е напълно конкурентно и продължава да се развива. Ако преди няколко години един светодиод се считаше за мощен, когато имаше мощност от 1 ват, днес вече има светодиоди с мощност почти двеста вата. Ако преди години светлинен добив от 50-60 lm/W, днес този показател се е увеличил почти тройно.

Старите крушки с нажежаема жичка вече са спрени от производство, но ще дам един пример с тях. Ако светлинният добив е 100 lm/W, една сто ватова крушка, може да се замени с десет ватов диод. При 150 lm/W, диодът трябва да има мощност само 6 вата. Повишаването на ефективността на светодиодите има и друг ефект- дава възможност за намаляване на обема на охлаждащият радиатор, който е неизменна част от всеки светодиоден осветител.

Развитие има и при захранванията. За да работят, светодиодите се нуждаят от стабилизиран постоянен ток и напрежение. Благодарение на това, излъчваната светлина е с постоянен интензитет, независимо от колебанията на мрежовото напрежение.

Какви са предимствата и недостатъците на светодиодното осветление?

За икономията на електроенергия и независимост от колебанията в мрежовото напрежение вече споменах. Възможността за използване на разнообразна оптика, дава възможност за равномерно разпределение на светлината или концентриране. Дългия живот на светодиодите няма конкуренция сред останалите светлини източници. Разбира се публикациите за милиони часове работа, са заблуждаващи. Те за направени за идеални условия на работа, които на практика не се използват. Все пак живота на един светодиоден осветител е много по-дълъг от този на конкурентите. Ето един практически пример:

Последният участък от пътят, по който всяка сутрин отивам до фирмата ни е около 600 метра. Преди година и половина общината постави различни нови 7 улични лампи в началото. Останалия участък от пътя е осветен от светодиодни осветители, около 15 на брой. След три месеца от стандартните улични осветители светеха само 4, а сега светят два. Със светодиодните осветители, имахме проблем само с един.

Започвам недостатъците на светодиодното осветление с по-високата цена. При уличното осветление обаче, това се компенсира с по-малките разходи за поддръжка. Наемът на автовишката за смяна например е от 40 до 60 лева на час.

Втория недостатък, който вече има решение е, вида излъчваната светлина. В зависимост от цветовата температура, сведодиодите с бяла светлина се делят на три групи. Светодиоди с бяла студена светлина, с неутрална светлина и с бяла топла светлина. Най-голям е светлинният добив, на тези със студена светлина и затова в миналото са използвани най-често. Светлината им има синкав нюанс и наистина не е приятна за окото. Не е такова положението при неутралните и светодиодите с бяла топла светлина. При тях остава само другият недостатък.

Светодиодите са точков източник на светлина и ако човек гледа директно в тях, не е приятно. Има обаче решение и на този проблем. Разсейването и равномерността могат да се увеличат с подходяща оптика или матов екран. Разбира се, тези мерки намаляват осветеността, но това го има и при другите видове.

Както знаете аз съм химик- технолог. Възможно е някои от използваните термини да не са точни, но исках да представя нещата разбираемо за хората, които не са специалисти.

А какви са моите отговорности в това производство? Те са свързани с няколко неща. Материалите, които се използват за производството, трябва да са устойчиви за период по-голям от живота на осветителното тяло.

Ако една улична лампа от старият тип, може да се покрие с ръжда и заприлича на скрап още в края на първата година, за светодиодните осветители, това е недопустимо.

Ако защитният екран на едно улично осветително тяло, или луминесцентна лампа се раздроби след втората година, това не прави впечатление на никого. За светодиоден осветител,обаче е проблем, особено на тези разположени на открито. Светодиодите са електронни елементи и повишената влажност може да ги повреди. Същото важи и за захранването. Затова освен подбор на материалите, се взимат допълнителни мерки за уплътняване и херметизация на изделията.

Друго нещо, което също е от първостепенно значение за работата на светодиодите е отвеждането на топлината. За разлика от другите светлинни източници, светодиодите са чувствителни към прегряване. Трябва да се осигури подходящ радиатор за отвеждане на топлината. За целта се използва корпусът на изделието. Отделената топлина, трябва да се предаде максимално ефективно на корпуса, а това се постига с използването на специални пасти и топлопроводими лепила. Те трябва да запазват свойствата си във времето, защото всяко прегряване намалява живота на светодиода или непоправима повреда.

Ако някой има въпроси, ще се опитам да отговоря.

Видове вода

Наскоро при търсене за определени свойства на водата, попаднах на един сайт, който ми обърка представите за всичко, което съм учил и зная. Някои от написаните неща ме възмутиха със свободното и невярно боравене с термините, а от други съм потресен.

Научих, че тежката вода става за пиене и може да се получи в домашни условия. Научих и други неща, особено от коментарите под статията. Коментиращите объркаха понятията ми със своята компетентност и енциклопедични знания и затова реших поне за себе си, да подредя нещата, които зная за видовете вода и свойствата ѝ. Няма да навлизам в подробности, защото темата е обширна, а само ще маркирам някои неща.

Водата е едно чудо на природата и е в основа на живота на Земята. Когато обаче говорим за свойствата, не трябва да забравяме, че чиста вода в природата на практика няма. Винаги имаме работа не само с водата, а и с разтворените в нея вещества.

Многообразието е огромно, но по този показател, можем условно да отделим пет вида вода:

Слабо минерализирана – с примеси до 2 г/л

Умерено минерализирана – с примеси 2 до 15 г/л

Силно минерализирана -15 - 30 г/л

Разсолна - 30 - 60 г/л

Силно разсолна -над 60 г/л

В човешкото ежедневие се сблъскваме с всички видове, но най-важни са първите три. Тях приемаме директно, под формата на питейна и минерална вода. Ако очистим водата с дестилация, получаваме ДЕСТИЛИРАНА ВОДА, с минимално наличие на примеси, но на практика пълно очистване не може да се реализира.

Дестилираната вода, не е особено полезна за пиене. Човешкият организъм има нужда, не само от водата, а и от минералите съдържащи се в нея. Например при продължителното приемане на слабо минерални води, характерни за планинските райони, води до увреждане на щитовидната жлеза. Болестта е известна, като „гуша“, а причината е липса на йод.

Силно минерализираните води се използват за лечение на много болести, но знаем, че прекаляването с тях носи повече вреди, отколкото ползи. Не всички минерални води са полезни за пиене, а и в зависимост от състава, приложението е различно.

Вече разбрахте, защо прекалено чистата вода, не е полезна за организма. При нея има и друг ефект. Механизмът за задоволяване на нуждите на организма с вода и соли се извършва през клетъчните мембрани, а посоката на обмен зависи от концентрациите на течности от двете и страни. Процесът протича от по-концентриран към по-разреден разтвор. При поемане на дестилирана вода, тя по-скоро „изсмуква“ соли от клетките. При прекалено минерализирана вода процесът е в посока към клетката, но това може да доведе до повреда на мембраната и клетъчните стени. Процесите са по-сложни и ако се интересувате потърсете информация за изотоничните напитки.

СНЕЖНА ВОДА и ДЪЖДОВНА ВОДА:

В много източници се приписват различни екзотични свойства на тези води, но това не отговаря на истината. Вече обясних, защо прекалено ниско минералните води не са полезни за организма. Втората заблуда е, че събраната вода от дъжд или сняг е изключително чиста. Кондензацията на водната пара в атмосферата, при което се получават дъждовните капки се получава при наличие на кондензационни ядра, а те най-често са прахови частици. Подобен е механизмът за образуването на снежинки, а при падането към земната повърхност и водните капки и снежинките почистват въздуха, поемайки прах и други замърсители в атмосферата. В някои случаи, дъждовната или снежната вода могат да са много по-замърсени от питейната. Като пример ще дам известните ви киселинни дъждове.

В статията, която прочетох е писано за получаване на „протиева“ вода, чрез охлаждане. Същата вода се нарича и тежка вода. Няма да коментирам безсмислието на процедурите или някакви евентуални ползи. Ще уточня понятията, защото са използвани, единствено заради това, че звучат впечатляващо.

ТЕЖКАТА ВОДА не става за пиене. С този термин се обозначава вода, в която вместо с водород, кислородният атом е свързан с водородния изотоп деутерий. Тежката вода не е радиоактивна, но се използва в някои ядрени реактори за забавяне на бързите неутрони. Всъщност молекули на тежката вода са налични и в обикновената. Процесът е равновесен, но концентрациите са нищожни и не могат да навредят. Изместването на равновесието и обогатяване на обикновената вода с тежка е сложен процес. Получава се, чрез сложна система от електролизьори, а не в домашна обстановка.

Друго неточно понятие, което се среща е МАГНТИТНАТА ВОДА. Ще коментирам с две думи: Няма такава!

Водата дори с примеси в нея се влияе от магнитното поле, единствено, когато е в него. Магнитната ѝ възприемчивост е отрицателна и няма как да се промени или намагнетизира. Магнитните чаши, които се продават, са форма на измамите за лечебни магнитни предмети, продаващи се скъпо. Работил съм във фирма, произвеждаща подобни продукти и добре познавам безочието на рекламиращите продавачи и безполезността на продуктите.

СРЕБЪРНА ВОДА – Ако потопите сребърен предмет във вода имате шанса да убиете наличните вируси в нея. Причината не е, както се описва в разтваряне на сребро във водата. Среброто има силно антибактериално действие и това е известно от векове, но не се разтваря във вода. Обратното би било вредно и опасно. През миналия век е било на мода лечение със колоидни сребърни разтвори, в резултат, на което се появява странен ефект. Среброто се натрупва в организма и стотици хора се сдобиват синя кожа.

Сложната процедура с кисненето на сребро е напълно излишна. Питейната вода в България се очиства с хлор много по-ефикасно и безопасно.

ЖИВА И МЪРТВА ВОДА- Преди време бях обещал да пиша какво представлява и как може да се получи. Отказах се, защото не мисля, че използуването ѝ трябва да е без лекарско наблюдение. Двата вида се получават чрез електролиза през мембрана на обикновена вода. Върху инертните електроди се отделя водород и кислород, а от двете страни на мембраната водата променя своето рН.

ЖИВАТА ВОДА е слабо алкална и губи свойствата си бързо. Полезна е като тонизиращо средство, лечение на рани от изгаряне и други, но както казах, предписанието ѝ е право на лекарите. При повечето ѝ приложения има по-ефикасни методи от нея.

МЪРТВАТА ВОДА е слаби киселинна. Може да се използва за антибактериално обработване на рани, а РН и е около 5,5. В някои райони подобна и и киселинността на питейната вода. Например в нашия Самоковски район, водата има РН между 5,4 и 5,7. Това обаче, не е причина за паника, а проблемът е не в РН, а в ниското съдържание на соли и по-специално йод.

Горивни клетки

В предишния пост казах, че днес ще пиша за горивните клетки като източници на енергия, но реших малко да променя темата.

Затова първо ще ви предложа да прочетете написаното в Уикипедия за горивните клетки.

Горивни клетки

След като сте прочели, ще започна моя разказ, за нещо, което е близко до горивните клетки, но не съвсем.

Годината беше 1998 или 1999. Германски учен печели финансиране от американски проект за проучване на възможните алтернативи за задвижване на електромобил. Щатите дават, по-точно прахосват много пари в този проект, но този случай е свързан с България и затова го разказвам.

Германецът няма намерение да прави изследвания. Няма и база за производство. Клетките за задвижване на електромобила, с които участва за разработени в ЦЛЕХИТ, а подобни се произвеждат серийно в Самоков. В тази фирма започнах работа и то по специалността, но в момента на практика базата е ликвидирана. Подробностите са ми известни, защото в този период бях и технолог и началник на цеха, където се произвеждаха елементите. Произвеждахме и литиеви елементи, но и това е история.

Направени са малки промени в конструкцията и новия продукт е налице. Резултатите бяха отлични и електромобилът захранван с българските батерии спечели второ място на проведеното състезание в Солк Лейк Сити. На по-късен етап се направиха образци, със сменяем цинков електрод, но мисля, че парите по проекта свършиха и всичко приключи.

Батериите, които задвижваха електромобила бях цинково - въздушни елементи. Те са химичен източник на ток, в който единият електрод е от цинк, а другият е инертна пореста плоча с катализатор, който работи с кислорода от въздуха. Най-често за електролит се използва разтвор на натриева основа. По своята същност цинково-въздушните елементи са междинно звено между химическите източници на ток и горивните клетки.

Цинковият електрод е широко разпространен, а цинкът е сравнително евтин. Недостатък е, че при зареждане променя структурата си и в този случай няма дълъг живот. Алтернативата е механична замяна, която се извършва за около минута две.

Въздушният електрод е двуслоен. Вътрешната страна, която контактува с електролита е хидрофилна и на нея е нанесен катализатора. Външният слой е хидрофобен. Пропуска въздуха до зоната на реакцията и задържа електролита в клетката.

Експлоатационният живот на въздушния електрод зависи от избраната конструкция и технология.

Въздухът, като носител на кислород е в неограничена наличност и безплатен. В елементът на практика е само единият енергоносител и по тази причина специфичната енергия на единица тегло и обем, са много по-добри от тези на оловните акумулатори и дори на акулмулаторите литий-йон. Мощността на елемента може допълнително да се повиши, ако въздухът се подава принудително под налягане или с вентилатор.

Това е само една от възможностите и както всяка има и привърженици и противници.

Скоро попаднах на една статия, която сравнява възможностите на цинково-въздушните елементи и акумулаторите литий-йон при използване в електромобили.

Ще я споделя тук, защото в нея има загатнати някои неща, които дават отговор, защо алтернативните варианти за задвижване на автомобилите трудно ще пробият. Ще добавя само, че тук авторът изпуска една подробност. Смяната на цинковете електроди и алкалния електролит, е доста мръсна за хората и околната среда процедура.

Битката на технологиите - Li-ion срещу Zinc-air

Забавянето на навлизането на алтернативните начини за задвижване на автомобилите, обикновено се приписва на някакъв заговор на производителите на петроли продукти. В това може да има някаква истина, но всъщност старите износителки на петрол, отдавна са подготвени за времето, когото той ще свърши. Освен това, дори напълно да спре използването на петролни продукти в автомобилите, пазар за петрола ще има. Петролът е суровина за много продукти, някои от които носят по-големи печалби, отколкото горивата.

Според мен част причините, че алтернативните технологии за задвижване на автомобилите, няма да се наложат скоро, са следните:

1.На първо място е конкуренцията на двигателите с вътрешно горене. Когато те са създадени, по пътищата са нямали конкурент и това е причина за бързото им разпространение. В железниците и плавателните съдове, двигателите с вътрешно горене са имали конкуренцията на парата и налагането им е било много по-трудно и продължително.

За да се наложи нова технология или продукт, срещу нещо старо, трябва новото да е много по-добро.

2.Разнообразието от идеи, технологии и решения. Разнообразието е дори по-голяма пречка от конкуренцията. Различни фирми и учени работят по различни проекти и развитието е налице. Проблемът е, че за да се наложат алтернативите, трябват инвестиции, които са рискови. Никой не иска да рискува и да заложи на една технология, защото още утре се появява по-добра. Например според мен, горивните клетки, ще са в основата на бъдещата алтернатива, но самите те са десетки видове и никой не може да каже, дали известните днес са най-добрите и ще са такива след десет години.

3.Докато сега използваните енергийни носител имат развита мрежа от места за зареждане, всяко ново нещо изисква създаване на такава. Използването на съществуващите бензиностанции, не е много вероятно и възможно, а изграждането на нови ще отнеме десетилетия и ще струва сума, която не мога да си представя.

За съжаление много разводних нещата, но темите се преплитат една в друга. Дано сте научили нещо ново, а за да съм сигурен, ето още една тема, показваща разнообразието на възможностите. Не зная, дали е достоверно, но защо пък не?

Меланинът – гориво на бъдещето?

Горене на вода

Скоро прочетох поредния материал в мрежата, в който се твърди, че някой е създал двигател, който използва като гориво вода. Такива материали се пускат често, но всички гонят само популярност и медийно внимание. Причината може да е в търсене на финансиране за други проекти или нещо друго, но подобно животно няма и няма да има.

Ще се опитам да обясня защо, така че всеки да разбере.

Всички знаем, че водата се състои от водород и кислород. Сместа от двата елемента в съотношение 2:1 реагира с взрив, дори под въздействието на светлината и отново се образува вода.

Каква е ролята на водорода, кислорода и водата в тези реакции? Най-общо казано, водородът е горивото, кислородът е окислител, без който горенето е невъзможно, а водата е Продукт на Горене.

Няма начин водата, която е краен продукт на горене, да бъде използван за гориво.

Теоретично и на практика е възможно разлагане на водата до водород и кислород, които да се използват като енергиен източник, но за да стане това, според закона за запазване на енергията, трябва да се вложи поне същото количество енергия, която ще получим при изгарянето. Поне толкова защото освен енергията необходима за разлагането, винаги има и загуби под формата на отделена топлина.

Не напразно всички подобни „изобретения“ крият подробностите под предлог, че някой ще им ги открадне. Начините са неефективни или толкова скъпи, че са по-скоро екзотика.

Един пример, който е доста известен в България, това е така наречения Браунов газ. Това е обикновена гърмяща смес от водород и кислород, получени чрез електролиза. Методът е известен и се използва промишлено от повече от век, но не звучи така добре и загадъчно, както Брауновия газ.

Гледах рекламен клип, в който фирма предлагаше такива „реактори“. Няма да коментирам какви са последствията за двигателя при вкарване в него на гориво, за което не е пригоден. Не напразно нито една фирма, не е дала разрешение за подобно нещо. Само че, при демонстрацията нарекоха натриевата основа, която се добавя освен дистилираната вода в реактора -катализатор, от което се стъписах.

Всъщност електролизьорът работи не с вода, а с воден разтвор на натриева или калиева основа. Освен, че тези разтвори не са много устойчиви, поради карбонизирането, от екологична гледна точка, те са по-опасни от киселините. Много малки количества алкални води, могат да унищожат живота в големи водоеми. При контакт алкалните разтвори разтварят белтъчините и превръщат в сапуни мазнините, а пяната покрива повърхността на водоема с непроницаем за кислорода плътен филм.

Електролизьорът черпи енергия за работата си от електрическата система на автомобила, а тя идва от изгаряне на основното гориво. Както вече обясних, изразходваната енергия винаги ще е по-голяма от получената от продуктите.

От гледна точна на безопасността, моделът също има недостатъци. Съхранението на гърмящ газ от водород и кислород не е безопасно. По-практично е двата газа да се съхраняват отделно или дори да се събира само получения водород. За окисляване може да се използва кислорода от въздуха, който е неизчерпаем източник.

Използването на водород в автомобилите обаче не е нито загадъчно, нито ново. Още през 80 години в Москва се движеха таксита с гориво водород. Причината да не се наложи беше икономическа, но в последните години дори BMW разработва концепцията.

Има обаче по-ефективен начин за оползотворяване на енергията от изгарянето на водорода и кислорода. Изгарянето е чисто разхищение, когато можеш да получиш почти без загуби чиста електрическа енергия.

Устройствата, които вършат тази работа, не са нещо загадъчно и тайнствено. Наричат се горивни клетки и се разработват и използват от много години, но за тях ще разкажа утре.