Светодиодные лампы вошли в обиход относительно недавно. Всем известные лампы накаливания давно изжили себя временем, хотя и до сих пор имеют большое количество приверженцев, благодаря своей дешевизне.
Вслед за ними появлялись люминесцентные, галогенные лампы и другие, главным критерием которых является низкое потребление электроэнергии. Светодиодные лампы характеристики которых превзошли характеристики других источников света, становятся дешевле год от года. О светодиодных электролампах поговаривают давно, однако их широкое освоение и распространение в массах начинается относительно недавно.
Учеными давно доказано, что светодиодные лампы абсолютно безопасны для здоровья, экономичны и долговечны в использовании.
Внешне светодиодная лампа на 220В состоит из привычных глазу элементов: , повторяющий форму типовых разъемов для ламп накаливания и стеклянный купол.
Внутри расположена совершенно новая конструкция, в которую входят: усиленный корпус – радиатор; драйверы – своеобразные пульты управления; платы с вмонтированным одним или несколькими светодиодами; рассеиватель световых лучей с нанесенным на него веществом люминофора. Люминофора слегка притупляет искусственный свет диода и одновременно насыщает его другими «солнечными» оттенками.
В основу диода входят полупроводниковые материалы (германий, кремний), и очень напоминает работу полупроводникового прибора. При прохождении носителей зарядов электронов и дырок в прямом направлении происходит выделение фотонов — элементарных частиц электромагнитного излучения светового диапазона. Этот эффект и заставляет светиться светодиод.
Так как новые типы ламп широко используются во всех областях жизнедеятельности, то формально по типу конструкции их можно разделить в разряды:
- Общего назначения – для жилых помещений и офисов (округлой, продолговатой или в форме свечи);
- С направленным световым потоком – для подсветки ландшафтов, архитектурных памятников посредством прожектора;
- Линейные, призванные заменить люминесцентные (форма трубки).
Основные характеристики светодиодных ламп
Характеристиками Led называются основные параметры, по которым судят об эффективности и необходимости использования таких ламп в повсеместной жизни.
- Световой поток (Лм)
Указывает количество света, измеряемого в люменах, которое выделяет лампа. Соответственно, чем выше цифры на упаковке лампы, тем ярче она будет светить. - Мощность потребления (Вт, Р)
Величина энергопотребления. Выражается в количестве Ватт, требуемых для работы лампы за 1 час. Чем меньше показатель мощности, указанный на упаковке, тем экономнее будет лампа.
В таблице ниже представлена сравнительная характеристика различных видов ламп и :
- Тип цоколя
В зависимости от области применения лампы (промышленной, домашней) различаются . Самые распространенные – винтовые и штырьковые. Для домашнего и повсеместного использования выпускаются светодиодные лампы с цоколем Е. Это Е14, Е27, Е40; G – G4,G9,G5.3, GU10 и прочие.
Цоколи E заменяют собой лампы накаливания. Цоколи G и GU используются для замены галогенных и люминесцентных ламп.
Для промышленных областей характерны лампы с цоколями R (с утопленным контактом), софитными S, фокусирующими P и прочее, а также вообще безцокольные W. - Размер и тип колбы
Прямо пропорциональная величина – чем больше лампа, тем выше яркость света и угол рассеивания. Внешний вид источника также света немаловажен, как и другие его параметры с эстетической и практической точки зрения. На рисунке ниже представлены распространенные формы лампочек
- Яркость (обозначение Ф, лм, lm)
Пожалуй, самое главное свойство подобных ламп. Яркое и сильное световое излучение вкупе с низким энергопотреблением является неоспоримым преимуществом светодиодных энергосберегающих ламп. Яркость Led можно регулировать специальным устройством – диммером. - Цвет (ТС, °К)
Светодиодные лампы обладают широкой палитрой оттенков цветов или , начиная от холодного белого света, переходя в нейтрально белый (дневной) и заканчивая теплым белым (ближе к желтому). Цвет лапы (с технической стороны) выражается, как температура свечения и измеряется в Кельвинах (°К). Для дома подходят желтые оттенки, создающие атмосферу уюта, располагающиеся в диапазоне от 2 700 до 3 500 °К; для офисов – нейтральные белые, увеличивающие работоспособность сотрудников 3 500 – 5 000 °К; для освещения производственных или складских помещений подходят холодные оттенки цветов от 5 000 до 6 500 °К.
- Индекс цветопередачи (CRI, Ra)
Определяет, насколько точно и реалистично источник света передает цвета окружающих предметов. Чем выше значение CRI, заявленное на упаковке, тем естественнее будет выглядеть все вокруг. Для жилых помещений следует выбирать лампы с CRI выше 80. - Рассеивание света
Угол рассеивания света в стороны. Диоды призваны светить прямо с наименьшей потерей по сторонам. Поэтому заранее следует знать, где диоды будут использоваться. Например, если требуется локальное освещение какого-либо объекта, то выбирают лампу с минимальным углом рассеивания 30-40. Для больших площадей или уличного освещения предпочтительнее показатели 150-270 градусов.
При выборе лампы стоит обращать внимание на ее форму и количество диодов в ней. - Напряжение
Светодиодные лампы, в отличие от ламп накаливания, обладают таким параметром, как диапазон напряжения, то есть при скачках напряжения в сети они будут светить одинаково без ущерба для своих нагревательных элементов. Другие виды ламп в таких случаях могут тускнеть или светить с «обжигающей» силой. - Пульсация
Все электролампы издают пульсирующий свет, незаметный для глаз. Если пульсация становится заметна, то она может пагубно повлиять на здоровье человека, особенно опасна для нервной системы. Для домашнего использования выбирают лампы с пульсацией не более 5-15%. Для производственных помещений допускаются большие значения.На заметку! При покупке лампочки в магазине ее стоит проверить на качество работы. Для этого надо посмотреть свет лампы через камеру мобильного телефона. Если будет заметна сильная пульсация, то от такой лампы лучше отказаться.
- Уровень защиты
Индивидуальный показатель конкретной модели лампы от пыли, грязи и воды. Современные светодиодные источники освещения хорошо «подкованы» в этом плане. - Работоспособность при перепадах температуры окружающей среды
Уникальная полупроводниковая конструкция светодиодов увеличивает диапазон рабочих температур для них. Так, бесперебойное свечение светодиодов будет одинаково эффективно поддерживаться при различных температурах окружающей среды от-50 до +50, +60 °С. -
Прибор, который регулирует мощность светодиодной лампы и, соответственно, яркость свечения. Выпускается в виде выключателя с вращающимся колесиком или в виде дистанционного пульта управления. Некоторые светодиодные ленты сразу идут в комплекте с диммером, для удобства регулировки. - Гарантийный срок службы
В зависимости от вида и назначения конкретной светодиодной лампы, производителем определяется ее гарантийный срок службы 10 000, 30 000, 50 000 тыс. часов, в течение которого, фирма может бесплатно заменить некачественную лампочку. Однако на деле, светодиодные лампы способны работать и дольше. - Класс экономичности
Самым высоким классом экономичности прибора некоторое время назад считался «А». Сегодня, светодиодные лампы вышли на уровень «А+» и «А++», то есть высокая эффективность работы с минимальным потреблением энергии.
Характеристики светодиодных ламп видео вы можете посмотреть ниже:
Преимущества светодиодных ламп
Диодные источники света хорошо зарекомендовали себя на рынке и прочно держат свои позиции. Их главными положительными параметрами стали: экологичность, высокая производительность, низкое питание и увеличенный срок службы (3, 5- 10 лет), устойчивость к перепадам напряжения, универсальные типы цоколей, яркая палитра цветов, разбираемый корпус и прочее.
Недостатки светодиодных ламп
Наряду с большим послужным списком светодиодные лампы не лишены и недостатков. К ним относятся: высокая цена (окупаемость 1-2), большое количество подделок, умеренное снижение яркости света после нескольких лет работы.
Заключение
Все представленные выше характеристики различных моделей светодиодов определяют качество и целесообразность использования таких осветительных элементов. Некоторые параметры, например, срок службы, цветовой диапазон, могут слегка отклоняться от нормы. Это обуславливается конкретными условиями эксплуатации лампы: частота включения и выключения, длительность непрерывной работы, агрессивная окружающая среда. Но данный фактор не превосходит всех остальных положительных сторон светодиодной лампы перед другими источниками света.
Продолжение обзора характеристик видео тоже посмотрите:
Еще несколько лет назад LED лампы были очень дороги, из-за чего применялись крайне редко. С развитием технологии цены становились все ниже, параметры ламп все лучше. И сегодня многие хотят выбрать светодиодную лампу, но теряются в большом разнообразии моделей и разбросе цен на лампы одной и той же световой мощности. В чем разница и от чего это зависит — в статье.
Выбор по техническим параметрам
Выборе светодиодной лампы в квартиру или дом необходимо начинать с технических характеристик. Это у ламп накаливания была только мощность, да еще размер цоколя.
Светодиодные лампы — более серьезное оборудование, в котором кроме кристалла, который излучает свет, есть еще встроенный преобразователь напряжения — драйвер, который трансформирует переменное сетевое напряжение в 12 вольт постоянного тока. Так что для правильного выбора придется ознакомится с некоторыми техническими нюансами.
Мощность и световой поток
Мощность измеряется в ваттах. Сокращенно на русском это «Вт», на английском обозначения буквой W. Именно эта величина традиционно применялась для определения световой эффективности ламп накаливания. Так оно и продолжается, хотя современные осветительные приборы имеют во много раз меньшие номиналы, а светят также. Вот в этом и будем разбираться.
На нынешнем этапе развития технологий светодиодные лампы считаются наиболее экономичными: при потреблении минимального количества электроэнергии они вырабатывают большее количество света. Если сравнивать их с лампами накаливания, то они эффективнее почти в 10 раз. Это значит, что там, где раньше стояла 100-ваттная лампа «Ильича», надо поставить светодиодную на 9-10 Вт. Хороший способ значительно уменьшить счета за потребленное электричество. Чтобы проще было выбрать светодиодную лампу по мощности, есть таблица соответствия мощности источников света разного типа.
| Лампы накаливания | Люминесцентные и энергосберегающие | Светодиодные | Световой поток |
|---|---|---|---|
| 20 Вт | 5-7 Вт | 2-3 Вт | 250 Лм |
| 40 Вт | 10-13 Вт | 4-5 Вт | 400 Лм |
| 60 Вт | 15-16 Вт | 6-10 Вт | 700 Лм |
| 75 Вт | 18-20 Вт | 10-12 Вт | 900 Лм |
| 100 Вт | 25-30 Вт | 12-15 Вт | 1200 Лм |
| 150 Вт | 40-50 Вт | 18-20 Вт | 1800 Лм |
| 200 Вт | 60-80 Вт | 25-30Вт | 2500 Лм |
Сегодня в магазинах есть лампы разных типов — накаливания, галогенные, энергосберегающие, светодиодные. Все они имеют разную эффективность. И если нет у вас под рукой таблицы соответствия, можно ориентироваться на световой поток, создаваемый лампой. За основу можно взять все те же лампы накаливания — привыкли мы к ним, давно пользуемся и неплохо представляем, какой количество света дает, например, лампа на 100 Вт. Так вот, эта лампа дает около 1200 Лм. Запомнив эту цифру, можно более-менее точно представлять, какой световой поток выдает рассматриваемая вами лампа, так как на большинстве упаковок стоят именно Люмы, которые отображают количество света, которое излучает данный источник.
Цветовая температура
Вы, наверное, замечали, что свет искусственных источников имеет разную окраску. Это и есть цветовая температура света. Светодиоды имеют чрезвычайно широкий диапазон излучения — они могут быть цветными — зелеными, красными, синими, выдавать фиолетовый свет. Эта их особенность используется если необходима цветная подсветка.
При выборе светодиодных ламп для освещения дома или квартиры рассматривают только небольшую часть спектра. Но и тут выбор большой. Светодиоды воссоздают много оттенков света — от того, который излучает яркого полуденное солнце, до приглушенного с желтоватым или слегка красноватым оттенком — солнца на закате или рассвете.
| Цветовая температура | Оттенок | Характеристика и область применения |
|---|---|---|
| 2700 К | Теплый белый с красноватым оттенком | Этот свет излучают лампы накаливания не очень большой мощности. Ощущение тепла и уюта. |
| 3000 К | Теплый белый с желтоватым оттенком | Характерен для галогенных ламп, свет чуть более холодный. |
| 3500 К | Обычный белый или нейтральный белый | Характерен для люминесцентных ламп. Нейтральный свет, который не искажает цветовосприятие. |
| 4000 К | Холодный белый | Используется в некоторых современных стилях - хай-тек, например. Может утомлять своей "стерильностью". |
| 5000-6000 К | Дневной свет | Применяется при освещении оранжерей. Слишком яркий для освещения дома. |
| 6500 К | Холодный дневной, имеет голубоватый оттенок | Очень яркий. Используется при фото и видео съемке. |
Выбрать светодиодную лампу по цветовой температуре стоит исходя из назначения помещения. Для верхнего освещения в спальне имеет смысл выбрать теплый белый цвет с желтоватым, а лучше — красноватым оттенком. Он более других способствует расслаблению.
В то же время в лампы для чтения — бра или настольные — стоит поставить лампы с нейтральным белым светом. Их же рекомендуем использовать и во всех остальных помещениях. Несмотря на то, что более привычен нам желтоватый свет, с нейтральным белым вы будете себя чувствовать лучше — читать проще, глаза устают меньше. Это субъективные ощущения, основанные на личном опыте.
Цветопередача
Имея лампы одной и той же цветовой температуры мы можем получить различное восприятие цвета. Это зависит от точности цветопередачи, которая характеризуется индексом (коэффициентом) цветопередачи. Обозначается латинскими буквами CRI (Color Rendering Index), после которых стоят цифры от 0 до 100. Иногда обозначается как Ra.
| Характеристика цветопередачи | Степень цветопередачи | Коэффициент цветопередачи CRI | Примеры ламп |
|---|---|---|---|
| Очень хорошая | 1 А | Более 90 | Светодиодные и галогенные лампы, люминесцентные лампы Philips TL-D 90 Graphica Pro, OSRAM DE LUXE и Color proof |
| Очень хорошая | 1 B | 80-89 | Светодиодные и люминесцентные лампы (OSRAM LUMILUX, VANTEX, ЛДЦ, ЛБТЦ) |
| Хорошая | 2 A | 70-79 | Люминесцентные лампы OSRAM BASIC |
| Хорошая | 2 B | 60-69 | Люминесцентные лампы ЛД, ЛБ |
| Достаточная | 3 | 40-59 | Ртутные лампы |
| Низкая | 4 | 39 и меньше | Натриевые |
Самое самое высокое значение — 100. Источник света с таким коэффициентом цветопередачи совершенно не искажает цвета, но стоимость такой лампы будет очень высокой. Для освещения дома нормальными считаются лампы с CRI от 80 и выше. Вот в этом диапазоне и стоит искать светодиодные лампы для освещения дома. И снова-таки придется подбирать в зависимости от назначения светильника. Например, для подсветки картин желательно использовать лампы с коэффициентом цветопередачи 100 или около того, так как они не будут искажать цвета. Для других помещений можно и с более низкими показателями.
Угол рассеивания
Отличительная черта светодиодов в том, что они светят прямо перед собой. В стороны отклоняется очень небольшое количество световых волн. То есть, сам кристалл выдает узконаправленный пучок света. Но светодиодная лампа содержит некоторое количество этих кристаллов. От того, как они расположены и зависит угол рассеивания света. Это позволяет создавать как очень узкий поток света, так и очень широкий. Угол рассеивания светодиодных ламп может быть от 30° до 360°.
Выбирать угол рассеивания светодиодной лампы также необходимо исходя из назначения светильника. Если это лампа общего освещения, размещенная на потолке, угол рассеивания стоит брать от 90° и больше — вплоть до 180 градусов. Если это лампа для чтения или для освещения какой-то небольшой зоны (для подсветки картин, например), стоит выбрать более узконаправленный луч.
В декоративные светильники с прорезями стоит поставить лампу с углом рассеивания 360° или установить узконаправленные. Можно получить очень интересный эффект.
Примеры использования светодиодных ламп с разным углом рассеивания
Если у вас раньше не получалось создать подобную игру теней, теперь знаете, что надо правильно выбрать светодиодную лампу.
Тип цоколя и наличие радиатора
Цоколь выбирается просто: под имеющийся в наличии светильник. Промышленность выпускает светодиодные лампы со стандартными патронами для замены ламп накаливания (Е14, Е 27, Е40), есть варианты для замены галогенных лам (G4, GU5.3, GU10). Есть светодиодные лампы, которые встраиваются в мебель — для подсветки шкафов и шкафчиков. Они имеют цоколь типа GX53.
Один из недостатков светодиодов в том, что они греются, а при значительном увеличении температуры теряют свою яркость. При сильном перегреве они вообще могут выйти из строя. Есть две конструкции светодиодных ламп — в виде привычной нам колбы и без нее — так называемая лампа-кукуруза. Для лучшего отвода тепла от кристаллов в колбовых лампах обычно ставят радиаторы. У кукурузы, за счет отсутствия колбы, отвод тепла происходит эффективно и без радиатора.
Для светодиодных ламп с колбой есть несколько типов радиаторов:
- Ребристый алюминиевый. Хорошо справляется с отводом тепла за счет ребристости, которая увеличивает площадь теплоотдачи. Но алюминий хорошо проводит ток, чтобы защитить от опасного прикосновения, поверхность радиатора покрыта обычно краской или лаком.
- Гладкий алюминиевый. Обычно это тонкий слой алюминия. Отвод тепла обычно хуже, для лучшей вентиляции могут иметься отверстия.
- Керамический. Наиболее эффективный способ отвода тепла, но такие светодиодные лампы — самые дорогие. Керамика не проводит ток, потому светодиоды часто монтируют прямо на радиатор, что способствует более эффективному охлаждению.
- Композитный. Это алюминиевый радиатор, поверх которого нанесен слой теплопроводящего пластика. Этот тип радиаторов широко распространен, так как наряжу с неплохим отводом тепла и безопасностью имеет невысокую цену. Соответственно, светодиодные лампы с композитными радиаторами — это средний или низкий ценовой сегмент.
Композитные — средний и невысокий ценовой диапазон
- Пластиковый. Пластик используется специальный, хорошо проводящий тепло. Это самый недорогой вариант радиаторов для светодиодных ламп, который имеет среднюю эффективность. Для улучшения отвода тепла могут иметься отверстия.
Выбрать дешевую светодиодную лампу и надеяться, что в ней установлен керамический радиатор не стоит. Но и пугаться пластиковых охладителей тоже. Они имеют более чем приличный срок службы и многократно «отобьют» деньги, потраченные на их приобретение.
Лампы с керамическими или рифлеными алюминиевыми радиаторами стоит ставить в тех местах, где отвод тепла критичен. Например, во встроенных светильниках, у которых самая горячая тыльная часть лампы находится на уровне натяжного потолка или мебельного щита/древесины/ДВП. Тут сильный нагрев может привести к изменениям в структуре и цвете материала, что явно не хорошо. В менее критических ситуациях нормально работают даже пластиковые и композитные радиаторы — светодиодные лампы все равно греются в разы меньше ламп накаливания.
Рабочий ресурс и гарантийный срок
Один из наиболее важных для потребителей параметров — рабочий ресурс. Он указывается в часах и показывает, на протяжении какого времени LED лампа сохраняет работоспособность (при нормальных условиях эксплуатации). Средняя «продолжительность жизни» современных светодиодных ламп — около 30 000 часов, что эквивалентно 10 годам, максимальная- порядка 50-60 тыс — это около 15-18 лет. Но ЛЕД технология активно развивается и, скорее всего, в ближайшем будущем появятся светодиодные лампы с рабочим ресурсом в 100 000 часов или даже больше.
Но не стоит особо обольщаться. Рабочий ресурс — это то время, которое кристалл способен излучать свет. К сожалению есть такое явление, как выгорание светодиодов. В результате этого явления они теряют яркость свечения. Скорость этих изменений зависит от условий эксплуатации — чем меньше перегревается светодиод и чем меньше он находится при низких температурах, тем дольше сохраняется изначальная яркость. Как понять, как долго прослужит лампа без потери яркости? По гарантийному сроку эксплуатации. Эта цифра более реально отображает положение дел, так как при проблемах прибор просто заменяется на новый. Тут производители наоборот, склонны слегка занижать цифру, чтобы гарантийных случаев было как можно меньше.
Диммирование
Изменять яркость освещения в помещении можно двумя способами — увеличивая или уменьшая количество включенных осветительных приборов или . Второй способ удобнее, так как позволяет точно «настроить» освещение под требования плавно изменяя яркость свечения поворотом регулятора.
Но, если вам надо выбрать светодиодную лампу в сеть с диммером, в технических характеристиках должна стоять отметка о том, что она диммируемая. Обычная будет светить в полную силу, а при определенном положении диммера просто начнет мигать.
Кроме того, что лампа должна быть диммируемой, надо смотреть предел диммирования. У некоторых минимальный предел диммирования 5%, у других — 20%.
Рейтинг производителей
Выбрать светодиодную лампу по техническим параметрам — это еще не все. Вам придется еще определиться с производителем. В свете того, что светодиодные лампы не так уж дешевы, хочется сэкономить и купить из тех, что подешевле. Это, как правило китайские осветительные приборы, причем из, что не отличаются хотя-бы нормальным качеством. Их отличительная черта — плохая упаковка, отсутствие гарантийного срока или он есть, но очень маленький. Собираются они в основном из самых дешевых деталей, в результате коэффициент цветопередачи (реальный, а не написанный) может не превышать 60, из-за некачественных деталей в преобразователе лампы, она мерцает. О сроке службы таких изделий говорить сложно — тут как повезет. В общем, как бы ни хотелось сэкономить, лучше выбрать светодиодную лампу из продукции нормальных производителей.
Самые качественные
Очень хорошую продукцию выпускают европейские фирмы Philips и Osram. Офисы их находятся в Европе, но заводы вынесены в основном в Китай. Несмотря на это выпускают они светодиодные лампы очень хорошего качества. Имидж необходимо поддерживать, потому качество контролируется жестко. Это так, но и цены у них высокие. У Филипс светодиодные лампы стоят от 800 до 1800 рублей за штуку, у Осрам есть бюджетные линейки со стоимостью коло 100 рублей, есть премиум — с ценой 2700 рублей, а средний диапазон — от 400 до 800 рублей.
Нормальное качество при невысокой цене
Лучшее сочетание цены и качества можно найти у представителей средней ценовой категории. Тут есть российские производители, есть китайские, также представлены некоторые другие страны Азии. Продукция этих фирм имеет преимущественно хорошую оценку продукции. Также заявленные данные совпадают с реалиями:
Есть еще много других фирм, но отзывы на продукцию этих фирм чаще носят негативный характер. Если вы хотите выбрать светодиодную лампу хорошего качества за вменяемые деньги — присмотритесь к выше названным маркам.
На первый взгляд кажется, что светодиодная лампа – это обычный источник света. Чтобы она работала, ее достаточно вкрутить в патрон и готово. На самом деле это не так. Такие лампы имеют сложное устройство и бывают разных видов. Чтобы они бесперебойно работали, надо знать их технические характеристики и по ним подбирать подходящую модель.
Светодиодные лампы классифицируются по нескольким признакам, указывающим на их технические характеристики. В частности – это ее назначение, конструкция и тип цоколя. Чтобы иметь лучшее представление о разновидностях, давайте рассмотрим каждый признак отдельно.
Назначение
По назначению светодиодные лампы можно разделить на следующие виды:
- для освещения жилой постройки. Часто дома используется с цоколем E27, E14;
- модели, используемые в дизайнерской подсветке;
- для обустройства наружной освещенности. Это может быть подсветка архитектурных строений или элементов ландшафтного дизайна;
- для освещенности участка во взрывоопасной среде;
- модели уличного освещения;
- много светодиодных ламп используется в прожекторах. Они применяются для освещенности промышленных территорий и зданий.
Конструкция
По типу конструкции светодиодные лампы разделяют на следующие виды:
- модели общего назначения используются для освещенности офисных и жилых помещений;
- светодиодная лампа с направленным потоком света устанавливается в прожекторах. Их используют для подсветки элементов архитектурных строений и освещения ландшафта;
- заменить люминесцентные источники света призваны линейные модели. Эти светодиодные лампы изготовлены в форме трубки и подходят по типу цоколя, что дает возможность быстро заменить один источник света на другой.
Цоколь
У светодиодных ламп, в зависимости от их назначения, существуют разные типы цоколей. В основном встречаются такие разновидности:
- Стандартные цоколи с буквенным обозначением «Е» указывают на резьбовой тип. Цифры обозначают диаметр цоколя, например, Е27. Резьбовой цоколь светодиодных ламп идентичен цоколю традиционных источников света с нитью накала. Это легко позволяет их заменять дома в люстрах, настольных моделях, а также в приборах уличного освещения, установленных на столбах. В использовании дома распространены лампы со стандартным цоколем, имеющим обозначение Е27 или Е14. Другое название у Е14 – миньон. Уличное освещение с опор требует использование более мощных светодиодных ламп. Большой размер колбы естественно имеет больший цоколь – Е40.
- Разъем GU10 состоит из 2 штырьков с утолщением на концах. Конструкция цоколя идентична разъемам стартеров, используемых в старых источниках дневного света (газоразрядных). Светодиодная лампа с таким цоколем имеет поворотный тип крепления в патроне. Буквенное обозначение разъема указывает, что G – штырьковый тип, U – наличие утолщения концов. Цифра обозначает расстояние между штырьками. В данном случае – это 10 мм. Штырьковый цоколь отличается электробезопасностью и простотой установки. Лампа со штырьковым разъемом в основном предназначена для потолочных светильников с рефлектором.
- Аналогичный разъем GU5.3 имеет тот же штырьковый тип с расстоянием между элементами 5,3 мм. Этот тип разъема для светодиодных ламп запустили в производство с увеличением спроса на галогенные источники света с таким же разъемом, устанавливаемые в потолочных приборах освещения. Модели с таким цоколем подходят для точечного освещения, устанавливаемого в подвесные потолки. Цоколь легко вставляется в патрон и является таким же электробезопасным.
- У линейных светодиодных изделий в форме трубы установлен цоколь G13. Это тот же штырьковый тип с расстоянием между элементами 13 мм. Такие модели трубчатой формы применяют для замены люминесцентных источников света. Их используют для улучшения освещенности больших площадей, а также устанавливают в помещениях с высокими потолками большой протяженности.
- Цоколь GX53 имеет расстояние между штыревыми элементами 53 мм. Лампы с таким разъемом применяют в накладных и встраиваемых светильниках для мебели и потолка.
Таблица типов цоколей
Излучаемый свет
Свет, который излучает светодиодная лампа, также относится к признакам классификации изделия и указывает его технические характеристики.
Световой поток
Одним из важных параметров, который определяет технические характеристики источника света, является световой поток, то есть мощность его излучения и эффективность. Единицей измерения потока света служит люмен. Второй параметр – эффективность, определяет отношение мощности первого параметра к потребляемой мощности источника света Лм/Вт. В принципе, этот показатель отражает экономичность.
Чтобы сравнить светимость светодиодов с обычной нитью накала надо учесть, что источник света мощностью, например, 40 Вт создает световой поток около 400 Лм. Существуют таблицы для сравнения светового потока разных источников света. Из них можно выяснить, что у светодиодных ламп световой поток в десять раз мощнее, чем у обычного источника света.
Покупая для дома лампу, надо изучать маркировку. Добросовестные производители указывают светоотдачу или мощность светового потока. Но, чаще всего, в маркировке встречаются сравнительные характеристики светодиодного источника света по отношению к аналогу с нитью накала. Особенно такие обозначения больше всего присутствуют на упаковке китайских изделий. Вообще, такую маркировку тоже можно считать верной, хотя она больше несет рекламный характер.
Надо подытожить, что со временем светодиоды вырабатывают свой ресурс, уменьшая мощность светового потока. Это указывает на их недостатки, хотя вечного ничего нет.
Светодиодные лампы отличаются от традиционных источников света с нитью накала цветопередачей. Нить накала создает один цвет теплого оттенка – желтый. Светодиоды способны излучать свет широкого диапазона цветовой гаммы, который определяется шкалой температуры цвета.
За основу при построении шкалы взят цвет раскаленного металла. Единицей измерения служат градусы Кельвина. Например, желтый цвет раскаленного металла имеет температуру 2700 о К. Температура дневного освещения колеблется в пределах от 4500 до 6000 о К. Хотя белый свет у нижней границы имеет желтоватый оттенок. Все цвета с температурой выше 6500 о К относятся к холодному свету с голубым оттенком. Выбирая для помещения светодиодный источник света, на такие характеристики надо обращать особое внимание. Кроме того, что при освещенности помещения в разном цвете показывается внутренний вид его убранства, некоторые оттенки могут негативно влиять на зрение человека. Усталость глаз подчеркивает недостатки LED освещения, но это легко исправить правильным подбором цветопередачи.
Светораспределение
Если обычные источники света создают максимум освещенности пространства вокруг себя, то светодиоды имеют направление светового потока в одну сторону. Они излучают свет впереди себя. Такое светораспределение подойдет для ночника или другого прибора освещения, от которого требуется направленный пучок света.
Чтобы светодиоды производили равномерную освещенность пространства, их комплектуют рассеивателем. Также равномерного распределения света добиваются путем установки светодиодов на плоскости под разными углами. Все эти методы позволяют создать равномерное распределение света на определенную площадь. Например, светодиодные лампы могут иметь распространение светового потока под углом 60 или 120 о.
Цветопередача
Существует индекс цветопередачи, обозначаемый Ra. Показатель отвечает за естественность цвета предмета, попадающего в поле освещенности определенного источника света. Эталоном индекса является солнечный свет, приравниваемый к показателю 100. Светодиодные лампы имеют индекс 80-90 Ra. Для сравнения, обычная лампа накаливания обладает показателем не менее 90 Ra. Принято считать, что индекс, превышающий 80 Ra, является высоким.
Регулируемые лампы
Светодиодные лампы, так же как и источники света с нитью накала, поддаются регулировке яркости свечения. Управляет свечением светодиодов регулирующий прибор – диммер. Это указывает на достоинства светодиодных ламп, в отличие от их экономных собратьев – люминесцентных источников света. С помощью регулятора можно добиться освещенности помещения, наиболее благоприятного для зрения.
Работа регулятора заключается в формировании импульсов. От их частоты зависит яркость свечения светодиода. Но не все светодиодные лампы являются диммируемыми. Ограничить регулировку может встроенный в лампу драйвер для светодиода, работающий на определенной частоте. Выбирая источник света для дома, надо тщательно прочитать технические характеристики изделия, где на упаковке будет указано, является ли светодиодная лампа диммируемой.
Мощность и рабочее напряжение ламп
Читая технические характеристики на упаковке изделия, многие в первую очередь обращают внимание на такие показатели, как потребляемая мощность и рабочее напряжение. Другими словами, человек желает узнать, какой ток необходим лампе для нормальной ее работы и сколько при этом она израсходует электроэнергии.
Показатель потребляемой мощности играет важную роль в расчете общего потребления освещения дома или улицы. Светодиодные лампы производят разной мощности, в зависимости от их назначения. Например, для дома достаточно будет приобрести изделия мощностью от 3 до 20 Вт. Для обустройства уличного освещения понадобятся более мощные лампы, например, около 25 Вт. Но главное то, что по потребляемой мощности определить яркость свечения не удастся.
Данные для замены ламп накаливания на светодиодные
Другим важным показателем является рабочее напряжение. Источник тока бывает постоянный или переменный. Светодиодам требуется постоянное напряжение 12 V. За их работу отвечает драйвер, который преобразует напряжение сети до необходимых норм. С их помощью светодиодные лампы могут работать от переменного тока напряжением 220 V. Существуют модели, работающие от постоянного и переменного тока напряжением 12–24V. Эти показатели надо учитывать при выборе ламп. Иначе изделие с несоответствующими показателями при подключении к сети откажется работать или просто перегорит.
Маркировка LED ламп
Если взять упаковку любого изделия, то на ней есть маркировка, отражающая все его технические данные. Она схожа с маркировкой экономок и включает следующие параметры:
Правильно подобранный по всем параметрам светодиодный источник света при соблюдении всех требований завода-изготовителя гарантированно прослужит долгие годы. Сейчас основные недостатки изделий заключаются только в высокой стоимости, но со временем они станут доступны всем потребителям.
Привычным источникам света приходят светодиодные лампы . Их технические характеристики ставят эти источники света вне конкуренции с остальными светильниками.
Основные технические параметры светодиодных ламп:
- Мощность. Это электрическая мощность, потребляемая из сети светодиодной лампой. Для сравнения мощности на упаковке всегда указывается эквивалентная лампа накаливания.
- Тип цоколя. Самые распространенные - E27 «Стандарт» и E14 «Миньон», применяемые в домашних светильниках. Для улиц используются лампы с патроном E40. LED-светильники с цоколями G4, GU5.3, GU10 заменяют галогенные лампы. Поворотный цоколь G13 устанавливается на линейных светодиодных лампах, служащих заменой электролюминесцентных ламп.
- Рабочее напряжение. Самим светодиодам требуется постоянное напряжение 12 или 24 вольта. Питание от сети переменного тока 220 В обеспечивается преобразователем, который может быть отдельным устройством либо встроен в саму лампу.
- Световой поток. Для сравнения светового потока светодиодных ламп используется параметр, характеризующий энергоэффективность источника света. Он измеряется в Люменах на Ватт (Лм/Вт). Лампа накаливания имеет эффективность 12-15 Лм/Вт, светодиодная - 80-90 Лм/Вт. Это значит, что каждый ватт потребленной LED-лампой мощности порождает десятикратный световой поток. Энергоэффективность светодиодных ламп по сравнению другими лампами - главное их преимущество.
- Цветовая температура. Этот параметр характеризует цвет свечения источника. У ламп накаливания цветовая температура 2600 К, у дневного света и электролюминесцентных ламп - 4500-6000 К. У светодиодных ламп может быть с разная цветовая температура. Их значение указывается на упаковке.
- Возможность регулировки (диммирования) яркости светодиодных ламп в сравнении с остальными источниками света гораздо шире. Присутствует не у всех светодиодных ламп, что тоже указывается на упаковке.
- Теплоотвод. Покупатели часто спрашивают: «Нагреваются или нет светодиодные лампы?». Свет излучается светодиодом в одну сторону. В противоположном направлении идет поток тепла. В LED-лампах малой мощности охлаждающий радиатор спрятан внутри корпуса. Мощные прожекторы оборудуются ребристыми алюминиевыми радиаторами. Ответ на вопрос «Нагреваются ли светодиодные лампы» впрямую зависит от мощности лампы.
Параметры и характеристики светодиодных ламп подтверждают их высокую экономичность. КПД светодиодной лампы в сравнении с лампой накаливания превосходит ее в 4-5 раза. Выбирая светодиодные лампы необходимо учитывать их виды и характеристики. Большинство из них указаны на маркировке светодиодной лампы.
Прежде всего, следует отдать должное огромному разнообразию, отличному дизайну, простоте, продуманности и низкой цене изделий промышленности Поднебесной. Большой ассортимент созданных в Китае промышленных светодиодных светильников теперь доступен на рынке СНГ. Кроме того, предлагается немало светильников местной сборки, но созданных из китайских «конструкторов». Практически вся эта продукция определяется поставщиками как крайне надежная, работающая в самых сложных климатических условиях, в широком диапазоне питающих напряжений и, зачастую, почти в астрономическом диапазоне температур.
Закономерен вопрос, насколько можно доверять заявленным характеристикам и получит ли предприятие, использующее такие светильники, ожидаемую экономию?
В нашей компании была проведена большая работа по разработке, изготовлению и испытаниям светильников с модульными светодиодами COB (Chip on Board – кристалл на подложке, читается КОБ). Основная задача при этом – определение температурных режимов, обеспечивающих длительную эксплуатацию в диапазоне воздействия окружающей среды, которые установлены техническими условиями. Был разработан математический аппарат расчета радиаторов охлаждения. Температуры готовых изделий замерялись контактными и бесконтактными измерителями, в том числе тепловизором Fluke.
Сделаем небольшое отступление, чтобы пояснить значимость температурных режимов для работы осветительных светодиодов.
На модели десятиваттного светодиодного модуля белого света (Рис. 1) показаны основные составляющие. Излучающие синий свет кристаллы размещаются на массивной, обычно медной с покрытием серебром, подложке и залиты коллоидным раствором желтого люминофора. В светильнике модуль через тонкий слой теплопроводящей пасты монтируется на радиаторе, рассеивающем тепло в окружающую среду.
Рис. 1. Модель 10-ти ваттного светодиодного модуля
Максимальная указываемая разработчиками неразрушающая температура функционирования кристаллов обычно не превышает 135-150 °C. Но такой нагрев приводит к деградации структуры полупроводников и постепенному снижению светового потока. Для сохранения большей части потока при длительной эксплуатации температура кристаллов должна быть много ниже.
Так как непосредственное измерение температуры кристаллов затруднено, принято нормировать температуру подложки, учитывая тепловое сопротивление кристалл-подложка. Перепад температур между кристаллами и подложкой меняется в зависимости от мощности модуля, режимов охлаждения и внешних условий. В среднем перепад температур составляет примерно 20 °C.
На рисунке 2 приведен график работоспособности светодиодных модулей в зависимости от рабочей температуры по данным тайваньской компании «Huey Jann Electronics Industry», специализирующейся на выпуске светодиодных модулей COB. Сохранение 70% светового потока после 50 тыс. часов эксплуатации возможно, если температура подложки составляет не более 60 °C, а температура кристаллов, соответственно, не превышает 80 °C.
Каким должен быть охладитель, обеспечивающий такой режим работы? Речь, прежде всего, о пассивных радиаторах, рассеивающих тепло за счет естественной конвекции воздуха и излучения.
На теплоотвод влияет много факторов. Большое значение имеет температура окружающей среды. Но также важны ориентация радиатора в пространстве, конфигурация, материал и свойства поверхности радиатора и многое другое. Все эти параметры будут рассмотрены в другой раз. Пока ограничимся оценкой размеров радиатора относительно температуры окружающей среды.
Рис. 2. Зависимость работоспособности светодиодных модул ей от температуры
Один из часто применяемых в китайских светильниках радиаторов показан на рисунке 3. Такие охладители обычно поставляют со светодиодными модулями от 30 до 150 Вт. Высота радиатора при установке 50-ти ваттного модуля – 100 мм, площадь поверхности 3480 см 2 . Указанные размеры даются большинством изготовителей светильников и рекомендуются производителями самих радиаторов.
Рис. 3. Экструдированный алюминиевый радиатор диаметром 160 мм
Расчеты показывают, что на этом радиаторе при 50-ти ваттной нагрузке и температуре окружающей среды 40 °C в наиболее благоприятном случае температура подложки достигнет 100 °C. Светильник будет работать некоторое время, но быстрое уменьшение светового потока сведет на нет все преимущества светодиодного освещения. Обеспечить нормируемые 50 тыс. часов работы возможно только в условиях температуры окружающей среды не выше 10-15 °C. Очевидно, что такой режим эксплуатации неприемлем. Еще хуже обстоят дела с рассеиванием большей мощности, так как рекомендуются и поставляются радиаторы с меньшим соотношением площади поверхности на ватт отводимой мощности.
Светильники с большим количеством маломощных светодиодов поверхностного монтажа здесь не рассматриваются. Их применение гораздо важнее не в промышленном, а в офисном или бытовом приложении. Можно только отметить, что хотя они имеют несколько иные характеристики, проблемы теплоотвода и эксплуатации на предельных температурах присутствуют и там, и зачастую в гораздо большей степени. Справедливости ради важно отметить, что по выкладкам компании-изготовителя осветительных светодиодов «Edison», требуемые для охлаждения площади могут быть меньше, чем при использовании светодиодных модулей. К сожалению, их расчеты слишком упрощены и не приводится подтверждающая информация из практики применения.
Проблема высокой эксплуатационной температуры кристаллов светодиодов в осветительной технике не осталась незамеченной изготовителями. Предлагается довольно много иных вариантов охладителей, но практически всегда финансовая выгода преобладает над показателями надежности.
Увы, предельная экономия на материалах в изделиях китайской промышленности не обошла стороной и область промышленного освещения. У потребителя остается право критически относится к предлагаемой продукции и требовать от поставщиков обоснованные характеристики того или иного светодиодного светильника.
Наше предприятие при разработке элементов охлаждения исходило из требований технических условий, по которым максимальное значение температуры окружающей среды 40 °C не должно влиять на работоспособность и срок службы светильника.
Рассчитанные согласно этим требованиям радиаторы для 50 Вт подводимой мощности должны иметь охлаждающую поверхность около 200 дм 2 . Это почти в шесть раз больше, чем у китайских аналогов. Меньшая площадь приводит к повышению температуры кристаллов и сокращению срока службы. В частности, на одном из опытных образцов светильника со светодиодом мощностью 50 Вт фирмы «Edison», размещенном на радиаторе площадью 90 дм2, замеры температуры показали следующую картину (Рис. 4). На рисунке указана температура в градусах Цельсия. Максимальная температура кристаллов при этом замере 89,8 °C, температура подложки 60 °C, температура окружающей среды во время измерения 22 °C. И хотя этот режим можно признать допустимым, любой рост температуры окружающего воздуха или ухудшение условий конвекции могут привести к ускоренному снижению светового потока.
Рис. 4. Изображение светодиода 50 Вт, сделанное тепловизором Fluke
Размер площади охлаждения 90 дм 2 был выбран на основании рекомендаций по применению тайваньской компании «Edison Opto Corporation». Для модулей 50 Вт компания предлагает использовать охладитель площадью 70-73 дм 2 .
Таким образом, следует очень внимательно относиться к импортной светодиодной осветительной технике с точки зрения заявляемых параметров долговечности и условий функционирования, если от нее ожидается существенная экономия ресурсов, как в плане уменьшения энергопотребления, так и в плане длительного срока эксплуатации.
Н. Н. ГАВРИЛОВ
Зам. директора по техн. вопросам
ООО «Промышленная группа Кальченко и К»
[email protected]