Светодиодное освещение — основные термины и характеристики, описание

Появление LED-элементов (light-emitting diode) ознаменовало эволюционный виток в развитии светотехнической продукции. Технология инфракрасного диода была запатентована в 1961 году, но применимый на практике светодиод появился только год спустя. Первые LED-лампы стоили до $200, падение цены на них началось спустя тридцать лет – в начале 90-х, когда создали дешевый диод синего цвета.

В течение последнего десятилетия частные лица и владельцы бизнеса все чаще выбирают доступное светодиодное освещение. Серийный выпуск LED-элементов, демонстрирующий высокие темпы роста, отражает оживленный спрос на них.

Что такое светодиодное освещение? Принцип работы светодиода

Светодиод представляет собой прибор на основе полупроводниковых кристаллов с электронно-дырочным переходом. Он создает оптическое излучение в узком диапазоне спектра при пропускании через него электрического тока. Под действием последнего каждый кристалл начинает излучать лучи в спектре RGB, а белый цвет является результатом их смешения. При изменении соотношения цветов получают оттенки белого света от теплого до холодного.

Если говорить о современных светодиодных лампах, то они состоят из следующих элементов:

• Плата с диодами
• Драйвер для выпрямления тока
• Радиатор для отвода тепла
• Цоколь (Е27, Е14, Е40, GU10, GU5.3 и др.)
• Колба (традиционной формы, в виде свечи, шара, эллипса, «кукурузы»)
• Держатели (нижний и верхний)

Конструкция стандартных светодиодных ламп включает в себя:

• Пластиковую белую или цветную колбу;
• Плату со светодиодами;
• Драйвер, выпрямляющий переменный ток (электронная плата);
• Радиатор теплоотвода;
• Цоколь;
• Нижний и верхний держатель.

Колбы светодиодных ламп бывают разной формы: обычная, как у лампы накаливания и колбы типа «Свечка», «Шар», «Эллипс». Есть еще лампы «кукурузины», они имеют цилиндрическую форму, а по бокам их корпуса установлены светодиоды.

Плата, в зависимости от требуемого светового потока и потребляемой мощности имеет разное количество светодиодов. Нижний и верхний держатели нужны для того, чтобы удерживать плату со светодиодами и драйвер, с установленными на нем элементами. Радиатор теплоотвода отводит тепло от корпуса лампы, предотвращая его перегрев. Цоколь у светодиодных ламп бывает разным, основные типы это:

• Е27. Классический цоколь, такой же у ламп накаливания, поэтому светодиодные лампочки можно смело использовать на их месте;
• Е14. С таким цоколем производят лампы типа «Свеча» и «Миньон», он внешне выглядит так же, как цоколь Е27, только уже его;
• GU10 – поворотный штырьковый цоколь. Чтобы зафиксировать лампу в патроне, ее надо вставить в него и повернуть в сторону;
• GU5.3. Отличить цоколь этого типа можно по торчащим контактам, как у электрической вилки. Он тоже относится к типу «штырьковые» и соединяется со спецпатроном штыревым способом (аналогично вилке с розеткой).

Конструкция светодиодных светильников:

• Корпус;
• Светодиоды, расположенные на определенном расстоянии друг от друга;
• Защитный экран;
• Источник питания;
• Драйвер;
• Плата.

Преимущества и недостатки светодиодного освещения

Как и другие популярные источники освещения – традиционные и люминесцентные – они тоже имеют достоинства и недостатки. К преимуществам LED светильников относят следующие характеристики:

• Срок службы. Они способны работать до 100 000 ч. У лампы накаливания этот показатель составляет до 1 000 ч, у галогенной – до 4 000 ч, у люминесцентной – до 10 000 ч.
• Экономное потребление энергии. Они расходуют в среднем в 7 раз меньше электричества, чем лампа накаливания, в 2 раза меньше люминесцентной и в 4 раза меньше галогенной при условии, что они дают одинаковую по освещенность помещения.
• Параметры светоотдачи. Мощность светового потока в них составляет 50-100 лм на 1 Вт. У галогенных эта характеристика составляет до 22 лм, у люминесцентных – до 60 Вт, у ламп накаливания – до 17 лм. В трех последних 40-90 % мощности тратится на нагрев корпуса.
• Экологичность. В составе LED-лампы отсутствуют токсичные компоненты. Лампы накаливания и галогенные не претендуют на экологичность из-за того объема энергопотребления, которое тратится «впустую». Люминесцентные содержат пары ртути и требуют соблюдения выполнения строгих правил утилизации, утвержденных на законодательном уровне.
• Запас прочности конструкции. Лампы накаливания и галогенные легко разбиваются при падении с высоты до 1 м и легком механическом воздействии. А сильная вибрация приведет к тому, что в них порвутся нити накаливания. Колбы люминесцентных лампы более прочные, но разбивать их нежелательно из-за потенциального вреда для здоровья. Самый прочный корпус у LED-ламп, так как колба – самый хрупкий элемент конструкции – изготовлена из пластика.
• Естественный свет. Ближайший к нему спектр дают светодиоды. Их индекс цветопередачи составляет 80-85 единиц, в то время как у естественного солнечного освещения – 100 единиц (абсолютное значение). Среди остальных решений к этой характеристике приближаются только люминесцентные лампы с их 60-65 единицами.

Светодиодные источники света не нуждаются в регулярном техническом обслуживании и подходят для освещения влажных и пыльных помещений. На их срок службы не влияет частое включение и отключение питания, в отличие от галогенных, люминесцентных и ламп накаливания.

С момента появления на рынке источники света на основе светодиодов непрерывно дешевеют, но до сих пор остаются дорогими на фоне альтернативных решений. Это является их главным и единственным недостатком. Но если учитывать срок службы и уменьшенное потребление энергии, установка LED-освещения будет предпочтительнее с экономической точки зрения.

Конкурентные преимущества светодиодных источников света

Повышенный спрос на светодиодные лампы и светильники возник неспроста. Сравним светодиодные лампы с другими типами ламп и выделим ключевые преимущества:

1. Увеличенное время работы

Лампа накаливания (которую уже запретили использовать) должна гореть не менее 1000 часов. На деле она перегорает гораздо быстрее из-за перепадов напряжения и низкого сопротивления вольфрама в холодном состоянии на момент включения. Через 750 часов работы лампы ее светоотдача заметно снижается.

Галогенная лампа имеет лучшие показатели долговечности, она горит от 2000 до 4000 часов.

Люминесцентная компактная лампа горит 8000-10000 часов. По истечении половины срока ее службы световой поток снижается на 30-35 процентов.

Для сравнения светодиодная лампа горит до 100000 часов! Если переводить в годы, то это примерно 11 лет. Освещение светодиодными светильниками самое выгодное.

1. Высокая светоотдача и экономия электроэнергии

90 процентов мощности, потребляемой лампой накаливания из сети, тратится на нагрев, и только 10 процентов – на освещение. Световая отдача лампочки «Ильича» – 7-17 люмен на ватт.

Галогенные лампы тоже сильно «греются», но их эффективность лучше, чем у ламп «Ильича» на 20-50 процентов. Световая эффективность лампы – 15-22 люмен/ватт, лампы с кварцевым стеклом – 24-28 люмен/ватт.

Люминесцентные лампы дают световой поток при потреблении 1 ватта мощности из сети – 40-60 люмен. 1 ватт компактных люминесцентных ламп (энергосберегающих) равен 5 ваттам ламп накаливания. Это напрямую сказывается на экономии электроэнергии.

Светодиодные лампы дают световой поток 50-100 люмен на ватт. И это опять же лучший показатель среди всех ламп. 1 ватт мощности светодиодной лампы = 3 ваттам компактной люминесцентной лампы (энергосберегающей). Но светодиодные лампы также относятся к классу энергосберегающих, однако по этому показателю они эффективнее компактных люминесцентных.

1. Экологичность

У светодиодных ламп лучшие показатели экологичности, так как внутри них отсутствуют вредные компоненты и при работе они не излучают инфракрасное и ультрафиолетовое излучение. Поэтому светодиодное освещение дома так востребовано. Самыми вредными лампами являются люминесцентные, в том числе и компактные, так как внутри них содержатся ртуть и ее пары.

1. Прочность конструкции

Светодиодные лампы самые прочные. Лампы накаливания и галогенные лампы нельзя трясти, у них порвется нить накала. Их стекло, как и стекло люминесцентных компактных ламп хрупкое, и легко разобьется при падении. У светодиодных ламп вместо стекла – пластик, который легко выдержит нагрузку при падении, а внутри конструкции отсутствует нить накала.

Характеристики светодиодов

Рабочий ток (мА, миллиамперы)

Светодиодные элементы работают от 10-100 мA и более. Чем мощнее диод, тем выше сила тока ему требуется, но тем больше вероятность перегорания светодиода. Для выпрямления характеристики силы тока используют драйверы. Чем более точно они работают, тем дольше прослужит диод.

Напряжение (В, вольты)

Зависит от полупроводников и других химических элементов, использованных при изготовлении LED-элемента. Их качественные и количественные характеристики напрямую влияют на цвет свечения.

Мощность (Вт, ватты)

Определяется силой тока и напряжением. Чем выше мощность, тем сильнее нагревается светодиод, но тем быстрее он выходит из строя. Чтобы не допустить подобного развития событий, их принудительно охлаждают, устанавливая радиаторы из алюминия или других материалов с похожими характеристиками.

Цветовая температура (К, Кельвин)

Она зависит от материалов изготовления диода. Температура определяет оттенок свечения светодиода. Он может теплым желтым (1 800 – 3 500 К), нейтрально белым (3 600 – 5 000 К) или голубовато-холодным (5 100 К и выше).

Световой поток (лк, люксы)

Определяет интенсивность освещения. Означает, какое количество люмен (единиц светового потока) приходится на единицу мощности, равную 1 Вт.

Угол рассеивания (°, градус)

Он зависит от характеристик рассеивающей линзы. Для одного диода угол рассеивания составляет от 50 до 120 °. Если требуется акцентное (точечное) освещение, используют собирательную линзу. Если угол рассеивания требуется увеличить до 270-360°, изготавливают модульные конструкции.

Вывод

При некоторых недостатках светодиодное освещение обладает весомыми преимуществами:

• экономичность;
• долгий срок службы;
• хорошее качество света;
• разнообразие цветов и оттенков света.

Производители стремятся к унификации, поэтому выпускают модели, которые без проблем заменяют другие типы лампочек, как в быту, так и в промышленности.

Несмотря на высокую цену качественных лампочек, за 1-1,5 года они окупятся за счет уменьшения платежей за электричество.

Похожие записи
• Декоративное освещение дома: многообразие идей
• Светодиодное освещение склада: подбор, расчет и установка
• Cветодиодный (led) диммер 220в

Как светодиодное освещение помогает экономить?

Мы рассмотрели, насколько выгоднее светодиодные решения на фоне галогенных, люминесцентных и ламп накаливания. Главные плюсы LED в экономическом плане определяются их сроком службы и уменьшенным потреблением энергии. Предлагаем убедиться в этом на примере.

Возьмем популярную лампу накаливания на 60 Вт. Ближайшей к ней по характеристикам мощности будет светодиодная лампа на 9 Вт. Здесь видна семикратная экономия потребляемой энергии, что отразится на счетах за потребленное электричество. Добавляем к этому преимущество в светоотдаче (78 лм/Вт против 13 лм/Вт) и срок службы, который отличается в 50-100 раз (до 100 000 часов непрерывной работы против 1 000 часов). Отнимаем необходимость в специальной утилизации (для предприятий это не бесплатная услуга) и потребность в замене ламп в результате повреждения – и на выходе получаем экономически обоснованное решение.

Вредны ли светодиоды для зрения

По своим свойствам свет, излучаемый светодиодом, очень схож с характеристиками света от люминесцентной лампы. Это значит, что светодиодное излучение похоже на монохроматический свет, что являемся основным отличием от солнечного освещения или лампы накаливания. На данный момент отсутствуют глубокие исследования в этой области, поэтому хорошо это или плохо сказать сложно. Так же нет никаких данных о вреде света, излучаемого светодиодами.

Виды светодиодного освещения

Квартирное

Такие лампы устанавливают в люстры, настольные светильники, бра и точечные источники освещения. Их покупают в комплекте со светильниками или отдельно, с целью перейти на экономное потребление электроэнергии.

Офисное

Для офисов и кабинетов светодиоды используются в составе встраиваемых или потолочных накладных светильников. Они дают равномерный рассеянный световой поток со схожими характеристиками на каждом рабочем месте.

Торговое

В этом случае светодиодное освещение играет важную роль в получении прибыли от продаж, так как представляет товар в удачном ракурсе. С этой целью устанавливают светильники-даунлайты, карданные и модульные модели, трековые на шинопроводе и другие виды.

Промышленное

Светодиоды используют в производственных цехах, на складских комплексах, животноводческих фермах. Такие источники света способны выдерживать агрессивные условия эксплуатации: температуру более 35 ° и влажность более 80 %, чрезмерное запыление, регулярное механическое воздействие.

Аварийное

Как запасной вариант, при отключении основного освещения, используют светодиодные светильники на промышленных объектах, в медицинских и развлекательных учреждениях, в торговых сетях. Есть полностью автономные модели и те, которые предназначены для подключения к централизованному электропитанию. Также выделяют категорию эвакуационных аварийных светильников, которые указывают выходные пути в экстренных ситуациях (например, при срабатывании пожарной сигнализации).

Консольное (уличное) и архитектурное

Уличные и архитектурные светильники со светодиодами устанавливают на трассах и городских улицах, парках и вдоль пешеходных дорожек.

LED-элементы в составе лент и отдельных источников освещения используют для подсветки фасадов зданий и скульптур. Для получения различных эффектов применяют оптические системы, отражатели, светильники с углом рассеивания до 180 °. Для выделения архитектурных объектов прибегают к гирляндам, а медиафасады, изготовленные на основе модульных сеток, используют для трансляции рекламы и другого контента.

Прожекторное

Светодиоды являются составными элементами современных прожекторов – приборов дальнего действия с большим охватом: спорткомплексов, паркингов, вокзалов. Количество LED-элементов в них составляет от 30 и более, а мощность варьируется от 20 до 100 Вт. Так достигается высокая концентрация светового потока, позволяющая визуально выделить объекты, расположенные на расстоянии в десятках метров.

Где наиболее выгодно использовать светодиодное освещение

Область, где применяются светодиоды, достаточно обширна. Их можно применять практически везде, можно лишь исключить производственные помещения, в которых их допускается использовать в качестве аварийного освещения.

Дизайнеры широко используют светодиоды в своих проектах из-за их чистого цвета. Так же светодиодное освещение будет незаменимо в условиях жесткой экономии электричества или при высоких требованиях к электробезопасности.

светодиодное освещение квартиры

применение светодиодов для освещения