У цій статті: чим світлодіодні лампи відрізняються від «ламп Ілліча»; від яких чинників залежить термін служби світлодіодної лампи; які види світлодіодних світильників існують; подробиці про вибір світлодіодної лампи; порівняльна таблиця залежності світлового випромінювання від потужності у ламп трьох видів.
- Витрати електроенергії менше - світла більше
- Як довго прослужить світлодіодна лампа
- Види світлодіодних світильників
- Вибір світлодіодної лампи
У порівнянні зі звичними побутовими лампами - з ниткою розжарювання і люмінесцентними - про світлодіодному електрообладнанні більшості з нас відомо дуже мало. Ні, звичайні світлодіоди присутні в побуті давно, повідомляючи нам про включення побутової техніки або виблискуючи різнокольоровими вогнями на новорічній ялинці, проте хіба можна ними освітлювати приміщення або вулицю - світлодіоди адже такі малі? Пропоную уважно вивчити світлодіодне освітлення з усіх боків, адже в найближчі роки саме ці лампи будуть встановлені в більшості світильників всередині і біля наших будинків.
Витрати електроенергії менше-світла більшеУ попередній статті про світлодіодних лампах були коротко розглянуті їх основні характеристики, в тому числі і світлова ефективність - вивчимо її пильніше. Отже, будь-які електричні світильники перетворять надійшла до них електроенергію в світлове випромінювання, видиме людським оком і вимірюється в люменах. Чим вище світлова віддача, тим ефективніші дані світильники.
Порівняємо світлодіодні лампи і «лампи Ілліча». Двома десятиліттями раніше для поліпшення освітленості домочадці заміняли, наприклад, 100 Вт лампу з ниткою розжарювання на більш потужну 150-200 ватну або ж встановлювали світильники з кількома патронами, в будь-якому випадку збільшуючи споживання електроенергії. Співвідношення між спожитою електроенергією і світловою віддачею у ламп розжарювання становить - 1 ват близько 12 люмен. Підвищити світловіддачу таких ламп можна лише шляхом підвищення температури нагріву вольфрамової нитки, однак це серйозно знизить їх і без того короткий термін служби - звичайна 100 Вт лампа не може світити більше 1000 годин, т. К. Нагрів руйнує нитка розжарення. Єдиний спосіб збільшити термін служби - знизити і без того низький ККД, що не перевищує 15%. Наприклад, знизивши значення ККД до 4% шляхом зменшення споживаного лампою напруги, можна збільшити термін її служби тисячократно - але світити така лампа буде зовсім тьмяно.
Сучасні світлодіодні світильники на кожен спожитий ват електроенергії видають не менше 100 люмен, інтенсивність генерованого ними світлового потоку перевищує аналогічні показники ламп розжарювання приблизно в 10 разів. Наприклад, світлодіодні прожектори більш ефективні і менш енерговитратні, ніж їх аналоги з лампою розжарювання. Світлова віддача світлодіодної лампи залежить від типу і температури нагріву світлодіодів, характеристик блоку живлення, а також від її конструкції - оптичні і світлорозсіюючі елементи, розташовані на цоколі лампи.
Для досягнення максимальної світловіддачі оснащення лампи тільки високоякісними світлодіодами недостатньо. Виробник повинен вибудувати найбільш ефективний тепловий режим всередині неї - якщо температура світлодіодів в активній області (зона рекомбінації електронів на поверхні кристала) зростає на 10 ° С, то світловий потік такої лампи знизиться на 2,5%. Іншими словами, генеруюча світловий потік в 100 люмен світлодіодна лампа, з нагріванням в зоні рекомбінації електронів близько 25 ° С, після установки в закритий світильник може розігрітися в активній зоні до 100 ° С - інтенсивність її світлового випромінювання в цьому випадку знизиться до 80 люмен.
Спрямованість світлового випромінювання. Лампи розжарювання і люмінесцентні, будучи встановленими в світильники, генерують рівномірний світловий потік в усіх напрямках - сфокусувати таке освітлення в одному напрямку можна лише за допомогою абажура або рефлектора. Світлове випромінювання світлодіодів завжди направлено лише в одну сторону, тому світлодіодні лампи оснащують оптичним елементом (вторинної оптикою), що змінює лінійне напрямок світлового потоку від кожного світлодіода на необхідний кут, що дозволяє отримати деяке розсіювання світла.
Лінійність світлового потоку, виробленого світлодіодним лампою, є одночасно гідністю і недоліком ламп такого типу - з одного боку, люмени не розтрачувати даремно і висвітлюють лише необхідні зони, що дозволяє встановити в світильники лампи меншої потужності. З іншого боку, до побудови освітлення світлодіодними лампами потрібно поставитися особливо відповідально, адже неправильне розміщення освітлювальних приладів призведе до утворення надмірно засвічених і занадто темних ділянок в приміщенні.
Як довго прослужить світлодіодна лампаРізні виробники кажуть осроке служби в 30 000-100 000 годин, т. Е. В першому випадку лампа прослужить більше 8 років, у другому - понад 27 років, за умови щоденної експлуатації лампи протягом 10 годин. Як уже згадувалося вище, термін служби світлодіодних світильників залежить від аналогічних характеристик світлодіода - розглянемо їх докладніше.
Першим критерієм, що впливає на термін роботи світлодіода, є якість світлодіодного кристала, однорідність його структури. В процесі експлуатації кристал деградує з двох причин - в результаті множинних порушень кристалічної решітки і через міграцію атомів металів, що утворюють електроди.
а) конструкція звичайного світлодіода: 1 - анод; 2 - катод; 3 - провідник; 4 - кристал; 5 - пластикова лінза б) конструкція потужного світлодіода: 1 - корпус; 2 - провідник; 3 - тепловідвід; 4 - кристал; 5 - лінза; 6 - катод
У тих ділянках кристала, де кристалічна решітка зазнала найбільших пошкодження, електроенергія споживається тільки з виділенням тепла, т. Е. Без світлового випромінювання. Точні причини виникнення даного дефекту не встановлені, передбачається, що їх викликає статичну електрику.
Атоми металів, проникаючі в структуру кристала з електродів, викликають струми витоку - рух струму в кристалі по металевим включенням на атомному рівні, світло при цьому не проводиться. При підвищенні сили струму і температури процес проникнення атомів металів в кристал світлодіода різко зростає, в той час як світлове випромінювання і напруга падають - такий світлодіод швидко вийде з ладу. Цей недолік властивий недорогим «розігнаним» світлодіодним лампам, які мають велику яскравість при недостатньо ефективному відведення тепла - недобросовісні виробники воліють таким, найбільш дешевим способом підвищити світлові характеристики своєї продукції за рахунок відносно короткого терміну служби виробу.
Однак в підвищенні температури всередині світлодіодної лампи і, як наслідок, в швидкому зносі, часто винен не тільки виробник, а й користувач. Радіатор, що відводить тепло від світлодіодів, повинен віддати його навколишньому повітрю або стіні, до якої кріпиться світильник. Якщо ж встановити кілька світлодіодних ламп в підвісну стелю або закрити їх колбу близько прилеглим матеріалом, то навіть найякісніша лампа швидко перегріється через брак простору для відводу тепла. До речі, в підвісну стелю правильним буде встановлювати світлодіодні світильники на стелю Армстронг, виконані у вигляді панелей.
Неякісний відведення тепла в процесі роботи світлодіодної лампи також впливає на покриває світлодіодний кристал люмінофор і на оптичну систему, вбудовану в світлодіод. Ознакою зносу люмінофора стає синюватий відтінок світлового випромінювання, викликаний переважанням безпосереднього випромінювання кристала. Оптична система, яка виконується в основному з силікону або пластмаси, втрачає прозорість, що знижує світловіддачу світлодіодів.
Слід зазначити, що світлодіоди чотирьох найбільших світових виробників в цій галузі, а саме японської компанії Nichia, голландської Philips, американської Gree і німецької Osram, мають найбільш високими експлуатаційними характеристиками і тривалим терміном служби. Відносно терміну служби світлодіодних світильників необхідно відзначити, що генерувати світлове випромінювання вони можуть протягом декількох десятиліть, однак інтенсивність цього випромінювання з описаних вище причин буде поступово знижуватися. Після 25 000 годин (при роботі 10 годин на добу - 6,5 років) експлуатації, інтенсивність світлового потоку знизиться на 25-30%, що, втім, відповідає вимогам сучасних нормативів.
Види світлодіодних світильниківЗалежно від свого призначення, світлодіодні світильники поділяються на вуличні, виробничі і побутові.
Вуличні світлодіодні світильники, випромінюють біле світло, призначені для освітлення доріг, парків і різних архітектурних споруд, вони не мають замінної лампи. Їх корпус служить двом цілям - забезпечення максимального захисту від пилу і вологи, а також виконання функції радіатора, що відводить тепло в атмосферу.
Світильники для офісів (біле світло), об'єктів житлово-комунального призначення та виробничих цехів також не мають будь-яких змінних елементів і практично не потребують обслуговування. Вони відрізняються від вуличних світильників тим, що відповідають більш жорстким вимогам, що пред'являються до якості освітлення, стабільної передачі кольору і експлуатаційних умов.
Побутові світлодіодні світильники (жовте світло) мають невисоку потужність (до 20 Вт), їх конструкція і характеристики відповідають ряду вимог щодо якості освітлення, пожежо- та електробезпеки, вони відрізняються декоративним видом. Як правило, побутові світильники оснащені змінними світлодіодними лампами. Ця група світильників найбільш різноманітна за своєю конструкцією та місця установки - їх можна вбудовувати в стелю, підлогу, стіни, предмети меблів, підвішувати, використовувати для настільного освітлення, як нічник, точкового підсвічування і т. Д.
Термін життя світлодіодної лампи залежить від ряду характеристик, закладених в неї при виробництві, тому найменування виробника має важливе значення при виборі - т. Е. Тільки ціновий критерій не визначає її якість. Перейдемо до вибору - як не зробити помилки, набуваючи зовсім не дешеву світлодіодну лампу?
Звичний критерій вибору - потужність лампи у ватах - щодо світлодіодних ламп не зовсім показовий, т. К. Повідомляє лише її енергоспоживання за одиницю, а нам необхідно знати величину світлового випромінювання.
Світлове випромінювання, що вимірюється в люменах (лм), характеризує здатність даної лампи висвітлювати кімнату. У ряді випадків виробник «забуває» вказати величину світлового потоку на упаковці лампи, приводячи лише порівняння з лампою розжарювання певної потужності - мовляв, ця світлодіодна лампа повністю їй відповідає за якістю освітлення. Пропоную скористатися нижченаведеною таблицею, що дозволяє визначити зв'язок світлового випромінювання з потужністю лампи.
Лампа розжарювання, потужність (Вт) Люмінесцентна лампа, потужність (Вт) Світлодіодна лампа, потужність (Вт) Світловий потік (лм), середнє значення 20 5-7 2-3 250 40 10-13 4-5 400 60 15-16 8 -10 700 75 18-20 10-12 900 100 25-30 12-15 1200 150 40-50 18-20 1800 200 60-80 25-30 2500Здавалося б, цих даних достатньо, щоб здійснити вибір світлодіодної лампи, проте це не так - слід врахувати, що світлодіодні лампи випромінюють вузьконаправлений світло, на відміну від люмінесцентних і ламп з ниткою розжарювання. Виробники розширюють кут освітлення лампи за допомогою оптичного елемента, вказуючи кут розходження світлового пучка на упаковці. Якщо кут становить 120 °, то це означає наступне - що випромінюється лампою світловий потік зменшується вдвічі у міру відхилення потоку світла від центральної осі на 60 °. Діаграма спрямованості світлового випромінювання при розбіжність 120 ° досить широка - простір під таким світильником буде висвітлюватися на великій площі практично з однаковою яскравістю. Світлодіодні лампи з кутом розходження від 20 ° до 30 ° підходять лише для зонального (акцентного) освітлення, для звичайного освітлення кімнат вони не годяться.
Відмінно, подумаєте ви, слід вибирати саме світлодіодні лампи зі 120 ° расходимостью - як би не так! Широкий освітлення створює іншу проблему - отримання яскравих під широким кутом, що може викликати дискомфорт для очей домочадців. З цієї причини лампи з широким кутом розходження можна встановлювати лише в стельові і настінні світильники, в яких дотримано вимоги щодо захисного кута. Поясню: захисний кут світильника являє собою найбільший кут, під яким сам джерело світла (лампа) не влучає у пряму видимість людського ока, т. Е. Засвічує очі. Захисний кут в світильниках створюється за допомогою ґратчастих екранів, що виставляються на деякій дистанції від колби лампи.
Наступний показник - колірна температура або, кажучи інакше, колірний відтінок світлового випромінювання, що генерується даної лампою. Якщо з лампами розжарювання все було просто - їх світло було тільки жовтим, то в разі люмінесцентних та світлодіодних ламп це не так. При виборі лампи обов'язково зверніть увагу на температуру кольору, зазначену на упаковці в градусах за Кельвіном:
- від 2700 до 3500 ° К - так званий «теплий» світло з жовтим відтінком, подібний світлового випромінювання від ламп розжарювання. При цьому лампи з колірною температурою 2700 ° К випромінюють виражений жовте світло, але їх світловий потік не такий сильний, а мають колірну температуру 3500 ° К відрізняються більш потужним світловим випромінюванням з меншими відтінками жовтого (вони виробляють швидше біле світло, ніж жовтий);
- від 4000 до 5000 ° К - нейтрально-біле світлове випромінювання, що забезпечує яскраве освітлення. Такі лампи зазвичай використовуються в офісах, підприємствах і громадських установах;
- понад 6500 ° К - холодне біле світло з високою світловою віддачею. Ця група ламп застосовується тільки для вуличного освітлення.
Нарешті, обов'язково зверніть увагу на індекс передачі кольору (коефіцієнт передачі кольору), зазначений на упаковці лампи - його числове значення характеризує, наскільки колір об'єктів, освітлюваних даної лампою, буде відповідати своєму природному кольору. Оптимальним значення цього показника буде індекс передачі кольору від 70 і вище (або ступінь передачі кольору не нижче 2А). Лампи для вуличного освітлення можуть мати більш низьке значення індексу - 60 (або 2B), але не нижче.
