Что нужно знать о светодиодных лампах

28 марта 2018 Советы

О том, чем отличаются светодиодные лампы от привычных, на что обратить внимание при покупке и так ли они хороши, чтобы заменить ими все лампочки в доме.

Чем светодиодные лампы отличаются от других

Как следует из названия, источником света в светодиодных лампах являются миниатюрные электронные устройства — светодиоды. В привычных лампах накаливания свет излучается раскалённой металлической спиралью. В энергосберегающих лампах свет испускается люминофором, который нанесён на внутреннюю поверхность стеклянной трубки. В свою очередь, люминофор светится под действием газового разряда.

Прежде чем переходить собственно к светодиодным лампам, кратко рассмотрим особенности каждого вида ламп.

Фото автора

Лампа накаливания устроена очень просто: спираль из тугоплавкого металла закреплена внутри прозрачной стеклянной колбы, из которой откачан воздух. Проходя через спираль, электрический ток разогревает её до высокой температуры, при которой металл ярко светится.

Достоинством таких ламп является низкая цена. Однако она компенсируется столь же низким коэффициентом полезного действия: в видимый свет превращается менее 10% расходуемой лампочкой электроэнергии. Остальная часть бесполезно рассеивается в виде тепла — лампочка при работе сильно нагревается. К тому же срок службы устройства очень невелик и составляет примерно 1 000 часов.

Компактная люминесцентная лампа, или КЛЛ (это точное название энергосберегающей лампы), при той же яркости света расходует примерно в пять раз меньше электроэнергии, чем лампа накаливания. КЛЛ дороже и имеют несколько существенных для потребителя недостатков:

• довольно долго (несколько минут) разгораются после включения;
• лампа с её изогнутой стеклянной колбой выглядит неэстетично;
• свет КЛЛ мерцает, что утомительно для зрения.

Светодиодная лампа представляет собой несколько светодиодов, смонтированных в одном корпусе с блоком питания. Без блока питания не обойтись: для работы светодиодам требуется питание постоянным током с напряжением 6 или 12 В, в бытовой электросети — переменный ток с напряжением 220 В.

Фото автора

Корпус лампы чаще всего выполнен в виде привычной «груши» с винтовым цоколем. Благодаря этому светодиодные лампы без проблем устанавливаются в обычный патрон.

В зависимости от используемых светодиодов цвет излучения светодиодных ламп может быть разным. В этом одно из их преимуществ.

	Лампа накаливания	Энергосберегающая	Светодиодная
Цвет излучения	Жёлтый	Тёплый, дневной	Жёлтый, тёплый белый, холодный белый
Потребляемая мощность	Большая	Средняя: в 5 раз меньше, чем у ламп накаливания	Низкая: в 8 раз меньше, чем у ламп накаливания
Срок службы	1 тысяча часов	3–15 тысяч часов	25–30 тысяч часов
Недостатки	Сильный нагрев	Хрупкие, долго разгораются	Невысокая максимальная мощность
Преимущества	Низкая цена, работа в широком диапазоне условий	Относительно экономичные и долговечные	Очень экономичные и долговечные

Преимущества светодиодных ламп:

• очень малое энергопотребление — в среднем в восемь раз меньше, чем у ламп накаливания аналогичной яркости;
• очень большой срок службы — работают в 25–30 раз дольше ламп накаливания;
• почти не греются;
• цвет излучения — на выбор;
• стабильная яркость освещения при колебаниях напряжения питания.

Главное достоинство светодиодных ламп — это экономичность. Предполагается, что за счёт малого энергопотребления и большого срока службы светодиодные лампы позволят заметно снизить расходы на освещение.

Цена светодиодных ламп на момент написания статьи была примерно в три раза выше, чем у обычных. Следовательно, в денежном измерении они оказываются в 50–100 раз экономичнее. Разумеется, эта экономия будет достигнута при условии, что лампа полностью отработает обещанный срок службы и не сгорит раньше времени.

Недостатки светодиодных ламп ограничивают область их применения:

• неравномерное светораспределение — блок питания, встроенный в корпус, затеняет световой поток;
• матовая колба выглядит некрасиво в стеклянных и хрустальных светильниках;
• яркость свечения, как правило, нельзя изменять с помощью диммера;
• непригодны для использования при очень низких (на морозе) и высоких (в парилках, саунах) температурах.

Что нужно учитывать при выборе светодиодной лампы

У светодиодных ламп много характеристик. Это делает задачу правильного выбора сложнее. Давайте разберёмся, что именно обозначают различные характеристики.

Фото автора

Напряжение питания

Если в вашей квартире или доме нестабильное напряжение, нужно выбирать лампы, способные работать в широком диапазоне напряжений. Это всегда указывается на упаковке. В отличие от ламп накаливания светодиодные лампы при пониженном напряжении горят так же ярко, как и при нормальном.

Цвет излучения

Цвет характеризуется цветовой температурой, которая измеряется в кельвинах: с повышением цветовой температуры свет меняется от жёлтого к голубому. В большинстве случаев цвет излучения указан на упаковке и корпусе лампы в градусах и словами:

• тёплый (2 700 К) — примерно соответствует излучению лампы накаливания;
• тёплый белый (3 000 К) — считается оптимальным для жилых помещений;
• холодный белый (4 000 К) — для офисов и производственных помещений; близок к дневному свету.

Существуют лампы с изменяемым цветом: при переключении режима спектр излучения такой лампы меняется.

Нужно иметь в виду, что многие люди плохо воспринимают голубую часть спектра, поэтому холодный свет ламп будет казаться им тусклым. Так что, если вы решили установить у себя дома лампы с холодным спектром, выбирайте их с запасом по мощности.

Мощность

На упаковке светодиодных ламп указывается их световой поток и мощность аналогичных по яркости ламп накаливания. Реальная потребляемая мощность светодиодных ламп в среднем в 6–8 раз меньше. Например, светодиодная лампа мощностью 12 Вт светит так же ярко, как обычная 100-ваттная лампочка. Этим соотношением можно пользоваться, когда подбираете светодиодную лампу на замену лампе накаливания.

Однако здесь вас может подстерегать неприятный сюрприз: заявленная мощность может не соответствовать фактической, и лампа будет светить слабее, чем ожидается.

Кроме того, со временем яркость светодиодов уменьшается. Не исключено, что лампочку придётся менять задолго до истечения срока её службы из-за того, что она стала светить слишком слабо.

Другие важные моменты

• Габариты. Светодиодные лампы по размерам чуть больше аналогичных ламп накаливания. Поэтому в маленьких плафонах могут элементарно не поместиться.
• Если ваш светильник включается через диммер, нужны соответствующие лампочки. На упаковке должно быть указано, что лампа регулируемая.
• Индекс цветопередачи светодиодных ламп невелик: это значит, что они несколько искажают визуальное восприятие цветов. В некоторых случаях, например при фотографировании со светодиодным светом, это может быть важно.

Стратегия перехода на светодиодные лампы

Потенциальная экономия не должна заставить вас потерять голову. Не спешите бежать в магазин и покупать лампочки сразу для всех светильников в доме. Целесообразно руководствоваться двумя принципами.

1. Заменять только лампы с высокой мощностью — 60 Вт и более. Экономия от замены маломощных ламп будет невелика, и стоимость новой лампы может не окупиться.
2. Заменять лампы в светильниках, время горения которых в течение суток наибольшее: например, в люстрах в жилых комнатах. Бессмысленно менять лампочку в какой-нибудь подсобке, свет в которой зажигается от случая к случаю и ненадолго.

Не стоит ожидать, что расход электроэнергии уменьшится в разы.

Основные потребители электроэнергии в быту — разного рода нагревательные приборы: утюг, электрочайник, стиральная машина и особенно электроплита. По словам нескольких опрошенных людей, счёт за электроэнергию после перехода на светодиодные лампы уменьшается где-то на 15–25%.

Ещё один совет: не покупайте сразу много ламп одной марки, сначала возьмите одну-две на пробу. Дело в том, что лампы с одинаковой цветовой температурой разных производителей могут сильно отличаться по испускаемому свету. Вдруг спектр именно этих ламп вам будет неприятен? Лучше попробовать.

Заключение

Светодиодные лампы, по сравнению с традиционными лампами накаливания, — это принципиально новое решение для освещения.

Ещё несколько лет назад они были очень дорогой технической новинкой, но сегодня их цена уже сопоставима с ценой других видов ламп. Что касается характеристик, то по ним светодиодные лампы заметно превосходят прежние осветительные приборы. Вердикт однозначен: переход на светодиодные лампы вполне оправдан.

Почему led лампы одинаковой мощности светят по разному?

При покупке светодиодной лампы на замену вышедшей из строя лампочке накалывания мы, в первую очередь, ориентируемся на ee мощность. В среднем пропорции равны 1:9, то есть потребляемая мощность светодиодной лампы должна быть в 9 раз меньше, чем у лампочки накалывания.

Однако, данного показателя далеко не всегда достаточно для точного определения яркости свечения, ведь в случае со светодиодными лампами модели с одинаковой мощностью могут светить совершенно по разному.

Объясняется это тем что две лампочки одинаковой мощности могут иметь разный световой поток, обладать различной цветовой температурой и углом рассеивания. Рассмотрим каким образом каждая из данных характеристик влияет на яркость свечения светодиодной лампы.

Мощность светодиодной лампы

Подбирая светодиодные лампы ориентируясь исключительно на ее мощность (Ватт), можно натолкнутся на тот факт, что разница интенсивности свечения двух лампочек одинаковой мощности может составить до 40%. Объясняется это тем, что эффективность моделей с различными конструкциями не одинакова, то есть в некоторых случаях при одинаковом расходе электроэнергии излучаемый световой поток различается.

Таким образом, мощность лампы может служить лишь в качестве предварительного ориентира, разумеется если речь не идет о стандартной модели, с традиционным цоколем, формой колбы и проверенной на практике интенсивностью светоизлучения.

Почему led лампы одинаковой мощности светят по разному? :  Световой поток (люмен) и угол рассеивания (◦)

Если мощность диодной лампы еще не является достаточным показателем для определения интенсивности ее свечения, то световой поток, казалось бы должен дать уже более точное представления о данной характеристике. Но и тут есть свои подводные камни.

В самом простом представлении световой поток – это количество фотонов (мелких частиц света) излучаемых лампой за единицу времени. А значит чем больше фотонов, тем выше яркость свечения.

Однако в отличии от лампы накалывания расположенные внутри колбы диодной лампы светодиоды светят лишь прямо перед собой (направленный свет), и для рассеивания света их размещают под разными углами наклона. В результате угол рассеивания разных моделей может составить от 30 до 360◦. При этом чем больше угол рассеивания, тем обширнее освещаемая площадь.

Цветовая температура

Большинство моделей светодиодных ламп выпускаются с тремя типами свечения – теплый, нейтральный и холодный. Данная характеристика также весьма заметно влияет на показатели яркости свечения. Холодный тип свечения имеет более высокую цветовую температуру и более высокую яркость свечения.

Таким образом, при выборе светодиодной лампы стоит учитывать не только ее мощность, но и совокупность таких характеристик как интенсивность светового потока, угол рассеивания света и цветовая температура.

Именно их итоговый результат даст наиболее точное представление о яркости свечения лампы, позволив вам сделать правильный выбор. [date-today]

Узнайте о светодиодном освещении | ENERGY STAR

• Основы
  • Что такое светодиоды и как они работают?
  • Срок службы светодиодных осветительных приборов
  • Где использовать светодиодные лампы
  • светодиоды и тепло
• Чем отличается светодиодное освещение?
• Почему я должен выбирать продукты светодиодного освещения, сертифицированные ENERGY STAR®?

Основы светодиодного освещения

Что такое светодиоды и как они работают?

Светодиод означает светоизлучающий диод . Светодиодные осветительные приборы производят свет на 90% эффективнее, чем лампы накаливания. Как они работают? Электрический ток проходит через микрочип, который освещает крошечные источники света, которые мы называем светодиодами, и в результате получается видимый свет. Чтобы предотвратить проблемы с производительностью, тепло, выделяемое светодиодами, поглощается радиатором.

Срок службы светодиодных осветительных приборов

Срок службы светодиодных осветительных приборов определяется иначе, чем срок службы других источников света, таких как лампы накаливания или компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). Светодиоды обычно не «сгорают» и не выходят из строя. Вместо этого они испытывают «амортизацию светового потока», когда яркость светодиода медленно тускнеет с течением времени. В отличие от ламп накаливания, «срок службы» светодиодов определяется прогнозом, когда светоотдача уменьшится на 30 процентов.

Как светодиоды используются в освещении

Светодиоды используются в лампах и светильниках для общего освещения. Небольшие по размеру светодиоды открывают уникальные возможности для дизайна. Некоторые решения на основе светодиодных ламп могут физически напоминать знакомые лампочки и лучше соответствовать внешнему виду традиционных ламп накаливания. Некоторые светодиодные светильники могут иметь встроенные светодиоды в качестве постоянного источника света. Существуют также гибридные подходы, в которых используется нетрадиционный формат «лампочки» или сменного источника света, специально разработанный для уникального светильника. Светодиоды предлагают огромные возможности для инноваций в форм-факторах освещения и подходят для более широкого спектра применений, чем традиционные технологии освещения.

Светодиоды и тепло

В светодиодах используются радиаторы для поглощения тепла, выделяемого светодиодом, и рассеивания его в окружающую среду. Благодаря этому светодиоды не перегреваются и не перегорают. Управление температурным режимом , как правило, является наиболее важным фактором успешной работы светодиода в течение всего срока его службы. Чем выше температура, при которой работают светодиоды, тем быстрее ухудшается качество света и тем короче срок службы.

В светодиодных продуктах используется множество уникальных конструкций и конфигураций радиаторов для отвода тепла. Сегодня достижения в области материалов позволили производителям разрабатывать светодиодные лампы, которые соответствуют формам и размерам традиционных ламп накаливания. Независимо от конструкции радиатора, все светодиодные продукты, получившие сертификат ENERGY STAR, были протестированы, чтобы убедиться, что они правильно распределяют тепло, чтобы световой поток оставался должным образом до конца номинального срока службы.

Чем светодиодное освещение отличается от других источников света, таких как лампы накаливания и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)?

Светодиодное освещение отличается от ламп накаливания и люминесцентных ламп по нескольким параметрам. При правильном проектировании светодиодное освещение является более эффективным, универсальным и служит дольше.

Светодиоды являются «направленными» источниками света, что означает, что они излучают свет в определенном направлении, в отличие от ламп накаливания и компактных люминесцентных ламп, которые излучают свет и тепло во всех направлениях. Это означает, что светодиоды могут более эффективно использовать свет и энергию во множестве приложений. Однако это также означает, что для производства светодиодной лампочки, излучающей свет во всех направлениях, необходимы сложные инженерные решения.

Общие цвета светодиодов включают желтый, красный, зеленый и синий. Для получения белого света светодиоды разных цветов комбинируются или покрываются люминофорным материалом, который преобразует цвет света в знакомый «белый» свет, используемый в домах. Люминофор представляет собой желтоватый материал, покрывающий некоторые светодиоды. Цветные светодиоды широко используются в качестве сигнальных и световых индикаторов, таких как кнопка питания на компьютере.

В КЛЛ электрический ток течет между электродами на каждом конце трубки, содержащей газы. Эта реакция производит ультрафиолетовый (УФ) свет и тепло. Ультрафиолетовый свет преобразуется в видимый свет, когда он попадает на люминофорное покрытие внутри колбы. Узнайте больше о КЛЛ.

Лампы накаливания излучают свет, используя электричество для нагревания металлической нити до тех пор, пока она не станет «белоснежной» или, как говорят, не раскалится. В результате лампы накаливания выделяют 90% своей энергии в виде тепла.

Почему мне следует выбирать светодиодные осветительные приборы, сертифицированные ENERGY STAR?

Сегодня доступно больше вариантов освещения, чем когда-либо прежде. Несмотря на это, ENERGY STAR по-прежнему является простым выбором для экономии на счетах за коммунальные услуги.

Светодиодные лампы, получившие сертификат ENERGY STAR, подчиняются очень специфическим требованиям, разработанным для того, чтобы воспроизвести опыт, к которому вы привыкли при использовании стандартной лампы, поэтому их можно использовать для самых разных целей. Как показано на рисунке справа, светодиодная лампа общего назначения, не отвечающая требованиям ENERGY STAR, может не распространять свет повсюду и может разочаровать при использовании в настольной лампе.

ENERGY STAR означает высокое качество и производительность, особенно в следующих областях:

• Качество цвета
  • 5 различных требований к цвету для обеспечения качества сразу и с течением времени
• Световой поток
  • Минимальная светоотдача, обеспечивающая достаточное количество света
  • Требования к распределению света, чтобы свет попадал туда, где он нужен
  • Руководство по заявлениям об эквивалентности, позволяющее исключить догадки при замене
• Душевное спокойствие
  • Подтверждено соответствие более чем 20 требованиям по производительности и маркировке
  • Долгосрочное тестирование для подтверждения заявлений о сроке службы
  • Тестирование продуктов в условиях эксплуатации, аналогичных тем, в которых вы будете использовать продукт дома
  • Минимальный срок гарантии 3 года

Как и все продукты ENERGY STAR, сертифицированные светодиодные лампы ежегодно проходят выборочное тестирование, чтобы убедиться, что они продолжают соответствовать требованиям ENERGY STAR.

Для получения дополнительной информации о том, как выбрать лампочку с сертификатом ENERGY STAR для каждого применения в вашем доме, ознакомьтесь с Руководством по покупке лампочки ENERGY STAR (PDF, 1,49 МБ) или воспользуйтесь интерактивным онлайн-инструментом «Выбор лампы».

Найдите лампочки и светильники, сертифицированные ENERGY STAR.

Светодиодные фонари: как они работают?

Светодиодные лампы быстро завоевывают популярность как наиболее эффективный вариант освещения для большинства применений. источник: Википедия

В индустрии освещения прямо сейчас есть два слова, которые доминируют над многими вариантами освещения, которые подрядчики и владельцы зданий делают прямо сейчас — энергоэффективность. Новой технологией, которая движет этой тенденцией, являются светодиодные фонари.

В конце концов, чем эффективнее светильник, тем дольше он прослужит и тем меньше энергии потребуется для обеспечения высококачественного освещения. Все эти вещи в долгосрочной перспективе приведут к экономии средств для всех участников. Кому бы это не понравилось?

В мире энергоэффективного освещения популярность светодиодных светильников быстро растет. До сих пор светодиодные фонари использовались в основном для таких приложений, как светофоры и электронные гаджеты. Достижения в технологии светодиодного освещения позволяют использовать светодиодное освещение в жилых и коммерческих помещениях. Это делает их жизнеспособной заменой традиционных ламп накаливания и люминесцентных ламп.

 

История светодиодных ламп

История светодиодных ламп восходит к 1907 году, когда ученый по имени Х. Дж. Раунд, помощник изобретателя Гульельмо Маркони, обнаружил явление, известное как электролюминесценция. . Этот опыт является как оптическим, так и электрическим, и происходит, когда электрический ток проходит через определенный материал, и этот материал из-за него светится. В этом случае Раунд работал с карбидом кремния — веществом, создающим свет, когда через него проходит электричество — цвет света менялся в зависимости от того, какое напряжение он использовал.

После этого только в 1920-х годах были проведены дополнительные исследования электролюминесценции. На этот раз это был русский исследователь по имени Олег Владимирович Лосев, который в 1927 году опубликовал свои исследования, посвященные, опять же, карбиду кремния и электролюминесценции.

Хотя Лосев не изобретал светодиодные фонари, его исследования помогли проложить путь тем, кто это сделал. Этот день наконец настал в 1961 году благодаря двум американским изобретателям из Texas Instruments — Роберту Биарду и Гэри Питтману. Дуэт изобрел инфракрасный светодиод случайно, когда пытался сделать что-то еще. Здесь это был арсенид галлия (GaAs) — соединение мышьяка и галлия — изобретатели обнаружили, что он излучает свет, когда через него проходит электрический ток.

В 1962 году Питтман и Биар подали заявку на патент на свое открытие, и они получили первый в истории патент на то, что мы сегодня знаем как светодиод. Позже в том же году Texas Instruments начала производить светодиодную продукцию для коммерческого применения.

 

Невидимый светодиод

Интересно отметить, что светодиоды, изобретенные Питтманом и Биардом, излучают инфракрасный свет. Это означает, что ни один человек не мог увидеть свет, который он излучал. Это было в 1962 был создан первый светодиод видимого света — красный. На этот раз это сделал Ник Холоньяк из General Electric. Затем, в последующие годы, другие изобретатели создали другие цветные светодиодные фонари. Например, светодиод желтого цвета был изобретен в 1972 году М. Джорджем Крафордом для компании Monsanto. В 1991 году Нарухито Иваса из химической компании Nichia разработал белый светодиод. В 1994 году Сюдзи Накамура в Японии изобрел синий светодиод.

 

Как работают светодиодные фонари

Так как же работают светодиодные фонари?

В своей простейшей форме светодиод — или светоизлучающий диод — представляет собой тип полупроводника, который имеет две клеммы и управляет направлением движения света. Когда электрический ток проходит через полупроводник (он же диод), он излучает свет.

Чтобы воплотить световую магию, в светодиоде используется процесс, называемый p-n переходом. Одна сторона диода заполнена полупроводниковыми веществами, имеющими отрицательный заряд, а другая сторона заполнена полупроводниковыми веществами. Однако на этот раз они имеют положительный заряд. Эти две стороны разделены тем, что мы называем p-n переходом. Кроме того, p-n переход удерживает электрический ток только в нужном вам направлении.

Когда через диод проходит электрический ток, материал испускает электроны на стороне n-типа. Эти электроны приходят в движение, переходят на сторону р-типа и буквально «заполняют» электронные дыры, которые находятся там в положительных атомах. Когда происходит это заполнение, эти электроны теряют часть энергии, которая высвобождается в виде фотона света.

Размер, который излучает фотография, зависит от того, сколько энергии высвобождается. В зависимости от частоты фотона, который вы получаете, будет регулироваться цвет света, который вы видите, или виден ли свет людям. Как мы упоминали ранее, инфракрасные и красные светодиоды доступны благодаря использованию арсенида галлия. Если вы хотите получить светодиод синего цвета, вы должны использовать соединение нитрида галлия. А для белого светодиода вы бы использовали искусственное кристаллическое вещество, называемое иттриево-алюминиевым гранатом.

 

Светодиодное освещение: Лампы

Так как же все это работает в светодиодной лампе?

В отличие от обычной лампы накаливания, в светодиодной лампе не используется нить накала, которая при нагревании светится и излучает свет. Вместо этого одна светодиодная лампа состоит из группы небольших светодиодов в лампе, которые ввинчиваются в патрон. Или ламповый продукт, который может заменить флуоресцентное освещение.

Трубчатые лампы T8 теперь доступны со светодиодами.

Вообще говоря, светодиодная лампа может заменить лампы накаливания мощностью от 5 до 60 Вт. Большинство из них используют основание, которое делает его совместимым со стандартными патронами для лампочек.