Чем отличается светодиодная лампа от светодиодного светильника

Обновлено: 06.05.2024

Статьи и публикации

Светодиод - это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. По-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.

2. Из чего состоит LED?
Из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Современные LED мало похожи на первые корпусные LED, применявшиеся для индикации.

3. Как работает LED?
Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода. Значит, прежде всего нужен p-n-переход, то есть контакт двух полупроводников с разными типами проводимости. Для этого приконтактные слои полупроводникового кристалла легируют разными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую - донорскими. Но не всякий p-n-переход излучает свет. Почему? Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной области LED должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой, для чего полупроводниковый кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу. Реально, чтобы соблюсти оба условия, одного р-п-перехода в кристалле оказывается недостаточно, и приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры, за изучение которых российский физик академик Жорес Алферов получил Нобелевскую премию 2000 года.

4. Означает ли это, что чем больший ток проходит через LED, тем он светит ярче?
Разумеется, да. Ведь чем больше ток, тем больше электронов и дырок поступают в зону рекомбинации в единицу времени. Но ток нельзя увеличивать до бесконечности. Из-за внутреннего сопротивления полупроводника и p-n-перехода LED перегреется и выйдет из строя.

5. Чем хорош LED?
В LED, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь. Действительно, LED (при должном теплоотводе) мало нагревается, что делает его незаменимым для некоторых приложений. Далее, LED излучает в узкой части спектра, его цвет чист, что особенно ценят дизайнеры, а УФ- и ИК-излучения, как правило, отсутствуют. LED механически прочен и исключительно надежен, его срок службы может достигать 100 тысяч часов, что почти в 100 раз больше, чем у лампочки накаливания, и в 5 - 10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Наконец, LED - низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.

6. Чем плох LED?
Только одним - ценой. Пока что цена одного люмена, излученного LED, в 100 раз выше, чем галогенной лампой. Но специалисты утверждают, что в ближайшие 2 - 3 года этот показатель будет снижен в 10 раз.

7. Когда LED начали применяться для освещения?
Первоначально LED применялись исключительно для индикации. Чтобы сделать их пригодными для освещения, необходимо было прежде всего научиться изготавливать белые LED, а также увеличить их яркость, а точнее светоотдачу, то есть отношение светового потока к потребляемой энергии. В 60-х и 70-х годах были созданы LED на основе фосфида и арсенида галлия, излучающие в желто-зеленой, желтой и красной областях спектра. Их применяли в световых индикаторах, табло, приборных панелях автомобилей и самолетов, рекламных экранах, различных системах визуализации информации. По светоотдаче LED обогнали обычные лампы накаливания. По долговечности, надежности, безопасности они тоже их превзошли. Одно было плохо - не существовало LED синего, сине-зеленого и белого цвета.

8. От чего зависит цвет LED?
Исключительно от ширины запрещенной зоны, в которой рекомбинируют электроны и дырки, то есть от материала полупроводника, и от легирующих примесей. Чем "синее" LED, тем выше энергия квантов, а значит, тем больше должна быть ширина запрещенной зоны.

9. Какие трудности пришлось преодолеть ученым, чтобы изготовить голубой LED?
Голубые LED можно сделать на основе полупроводников с большой шириной запрещенной зоны - карбида кремния, соединений элементов II и IV группы или нитридов элементов III группы. (Помните таблицу Менделеева?) У LED на основе SiC оказался слишком мал кпд и низок квантовый выход излучения (то есть число излученных квантов на одну рекомбинировавшую пару). У LED на основе твердых растворов селенида цинка ZnSe квантовый выход был выше, но они перегревались из-за большого сопротивления и служили недолго. Оставалась надежда на нитриды. Нитрид галлия GaN плавится при 2000 °С, при этом равновесное давление паров азота составляет 40 атмосфер; ясно, что растить такие кристаллы непросто. Аналогичные соединения - нитрилы алюминия и индия - тоже полупроводники. Их соединения образуют тройные твердые растворы с шириной запрещенной зоны, зависящей от состава, который можно подобрать так, чтобы генерировать свет нужной длины волны, в том числе и синий. Но. проблему не удавалось решить до конца 80-х годов. Первым, еще в 70-х, голубой LED на основе пленок нитрида галлия на сапфировой подложке удалось получить профессору Жаку Панкову (Якову Исаевичу Панчечникову) из фирмы IBM (США). Квантовый выход был достаточен для практических применений, однако руководство сказало: "Ну, это ж на сапфире - дорого и не так уж ярко, к тому же p-n-переход нехорош. " - и работы Панкова не поддержали. Между тем группа Сапарина и Чукичева из МГУ обнаружила, что под действием электронного пучка GaN с примесью цинка становится ярким люминофором, и даже запатентовала устройство оптической памяти. Но тогда загадочное явление объяснить не удалось. Это сделали японцы - профессор И. Акасаки и доктор X. Амано из университета Нагоя. Обработав пленку GaN с примесью магния электронным пучком со сканированием, они получили ярко люминесцирую-щий слой р-типа с высокой концентрацией дырок. Однако разработчики LED не обратили должного внимания на их публикации. Лишь в 1989 году доктор Ш. Накамура из фирмы Nichia Chemical, исследуя пленки нитридов элементов III группы, сумел воспользоваться результатами профессора Акасаки. Он так подобрал легирование (Мд, Zn) и термообработку, заменив ею электронное сканирование, что смог получить эффективно инжектирующие слои р-типа в GaN-гетероструктурах. Вот как был получен голубой LED. Фирма Nichia запатентовала ключевые этапы технологии и к концу 1997 года выпускала уже 10 - 20 млн голубых и зеленых LED в месяц, а в январе 1998 года приступила к выпуску белых LED.

10. Что такое квантовый выход LED?
Квантовый выход - это число излученных квантов света на одну рекомбинировавшую электронно-дырочную пару. Различают внутренний и внешний квантовый выход.Внутренний - в самом p-n-переходе, внешний - для прибора в целом (ведь свет может теряться "по дороге" - поглощаться, рассеиваться). Внутренний квантовый выход для хороших кристаллов с хорошим тепло-отводом достигает почти 100%, рекорд внешнего квантового выхода для красных LED составляет 55%, а ддя синих - 35%. Внешний квантовый выход - одна из основных характеристик эффективности LED.

11. Как получить белый свет с использованием LED?
Существует три способа получения белого света от LED. Первый - смешивание цветов по технологии RGB. На одной матрице плотно размещаются красные, голубые и зеленые LED, излучение которых смешивается при помощи оптической системы, например линзы. В результате получается белый свет. Второй способ заключается в том, что на поверхность LED, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне (есть и такие), наносится три люминофора, излучающих, соответственно, голубой, зеленый и красный свет. Это похоже на то, как светит люминесцентная лампа. И наконец в третьем способе желто-зеленый или зеленый плюс красный люминофор наносятся на голубой LED, так что два или три излучения смешиваются, образуя белый или близкий к белому свет.

12. Какой из трех способов лучше?
У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. Технология RGB в принципе позволяет не только получить белый цвет, но и перемещаться по цветовой диаграмме при изменении тока через разные LED. Этим процессом можно управлять вручную или посредством программы, можно также получать различные цветовые температуры. Поэтому RGB-матрицы широко используются в светодинамических системах. Кроме того, большое количество LED в матрице обеспечивает высокий суммарный световой поток и большую осевую силу света. Но световое пятно из-за аберраций оптической системы имеет неодинаковый цвет в центре и по краям, а главное, из-за неравномерного отвода тепла с краев матрицы и из ее середины LED нагреваются по-разному, и, соответственно, по-разному изменяется их цвет в процессе старения - суммарные цветовая температура и цвет "плывут" за время эксплуатации. Это неприятное явление достаточно сложно и дорого скомпенсировать. Белые LED с люминофорами существенно дешевле, чем LED RGB-матрицы (в пересчете на единицу светового потока), и позволяют получить хороший белый цвет. И для них в принципе не проблема попасть в точку с координатами (0.33, 0.33) на цветовой диаграмме МКО. Недостатки же таковы: во-первых, у них меньше, чем у RGB-матриц, светоотдача из-за преобразования света в слое люминофора; во-вторых, достаточно трудно точно проконтролировать равномерность нанесения люминофора в технологическом процессе и, следовательно, цветовую температуру; и наконец в-третьих - люминофор тоже стареет, причем быстрее, чем сам LED. Промышленность выпускает как LED с люминофором, так и RGB-матрицы - у них разные области применения.

13. Каковы электрические и оптические характеристики LED?
LED - низковольтный прибор. Обычный LED, применяемый для индикации, потребляет от 2 до 4 В постоянного напряжения при токе до 50 мА. LED, который используется для освещения, потребляет такое же напряжение, но ток выше - от нескольких сотен мА до 1 А в проекте. В LED модуле отдельные LED могут быть включены последовательно и суммарное напряжение оказывается более высоким (обычно 12 или 24 В). При подключении LED необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напряжение пробоя указывается изготовителем и обычно составляет более 5 В для одного LED. Яркость LED характеризуется световым потоком и осевой силой света, а также диаграммой направленности. Существующие LED разных конструкций излучают в телесном угле от 4 до 140 градусов. Цвет, как обычно, определяется координатами цветности и цветовой температурой, а также длиной волны излучения. Для сравнения эффективности LED между собой и с другими источниками света используется светоотдача: величина светового потока на один ватт электрической мощности. Также интересной маркетинговой характеристикой оказывается цена одного люмена.

14. Как реагирует LED на повышение температуры?
Говоря о температуре LED, необходимо различать температуру на поверхности кристалла и в области p-n-перехода. От первой зависит срок службы, от второй - световой выход. В целом с повышением температуры p-n-перехода яркость LED падает, потому что уменьшается внутренний квантовый выход из-за влияния колебаний кристаллической решетки. Поэтому так важен хороший теплоотвод. Падение яркости с повышением температуры не одинаково у LED разных цветов. Оно больше у AlGalnP- и AeGaAs-LED, то есть у красных и желтых, и меньше у InGaN, то есть у зеленых, синих и белых.

15. Почему нужно стабилизировать ток через LED?
Как видно из рисунка, в рабочих режимах ток экспоненциально зависит от напряжения и незначительные изменения напряжения приводят к большим изменениям тока. Поскольку световой выход прямо пропорционален току, то и яркость LED оказывается нестабильной. Поэтому ток необходимо стабилизировать. Кроме того, если ток превысит допустимый предел, то перегрев LED может привести к его ускоренному старению.

16. Для чего LED требуется конвертор?
Конвертор (в англоязычной терминологии driver) для LED - то же, что балласт для лампы. Он стабилизирует ток, протекающий через LED.

17. Можно ли регулировать яркость LED?
Яркость LED очень хорошо поддается регулированию, но не за счет снижения напряжения питания - этого-то как раз делать нельзя, - а так называемым методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), для чего необходим специальный управляющий блок (реально он может быть совмещен с блоком питания и конвертором, а также с контроллером управления цветом RGB-матрицы). Метод ШИМ заключается в том, что на LED подается не постоянный, а импульсно-модулированный ток, причем частота сигнала должна составлять сотни или тысячи герц, а ширина импульсов и пауз между ними может изменяться. Средняя яркость LED становится управляемой, в то же время LED не гаснет. Небольшое изменение цветовой температуры LED при диммировании несравнимо с аналогичным смещением для ламп накаливания.

18. Чем определяется срок службы LED?
Считается, что LED исключительно долговечны. Но это не совсем так. Чем больший ток пропускается через LED в процессе его службы, тем выше его температура и тем быстрее наступает старение. Поэтому срок службы у мощных LED короче, чем у маломощных сигнальных, и составляет в настоящее время 20 - 50 тысяч часов. Старение выражается в первую очередь в уменьшении яркости. Когда яркость снижается на 30% или наполовину, LED надо менять.

19. "Портится" ли цвет LED с течением времени?
Старение LED связано не только со снижением его яркости, но и с изменением цвета. В настоящее время нет стандартов, которые позволили бы выразить количественно изменение цвета LED в процессе старения и сравнить с другими источниками.

20. Не вреден ли LED для человеческого глаза?
Спектр излучения LED близок к монохроматическому, в чем его кардинальное отличие от спектра солнца или лампы накаливания. Хорошо это или плохо - доподлинно не известно, серьезных исследований в этой области нигде не проводилось. Какие-либо данные о вредном воздействии LED на человеческий глаз отсутствуют.

21. Какие на сегодняшний день существуют технологии изготовления LED и LED модулей?
Что касается выращивания кристаллов, то основная технология - металлоорганическая эпитаксия. Для этого процесса необходимы особо чистые газы. В современных установках предусмотрены автоматизация и контроль состава газов, их раздельные потоки, точная регулировка температуры газов и подложек. Толщины выращиваемых слоев измеряются и контролируются в пределах от десятков ангстрем до нескольких микрон. Разные слои необходимо легировать примесями, донорами или акцепторами, чтобы создать p-n-переход с большой концентрацией электронов в n-области и дырок - в р-области. За один процесс, который длится несколько часов, можно вырастить структуры на 6 - 12 подложках диаметром 50 - 75 мм. Очень важно обеспечить и проконтролировать однородность структур на поверхности подложек. Стоимость установок для эпитаксиального роста полупроводниковых нитридов, разработанных в Европе (фирмы Aixtron и Thomas Swan) и США (Emcore), достигает 1,5 - 2 млн долларов. Опыт разных фирм показал, что научиться получать на такой установке конкурентоспособные структуры с необходимыми параметрами можно за время от одного года до трех лет. Это - технология, требующая высокой культуры. Важным этапом технологии является планарная обработка пленок: их травление, создание контактов к п- и р-слоям, покрытие металлическими пленками для контактных выводов. Пленку, выращенную на одной подложке, можно разрезать на несколько тысяч чипов размерами от 0,24x0,24 до 1x1 мм2. Следующим шагом является создание LED из этих чипов. Необходимо смонтировать кристалл в корпусе, сделать контактные выводы, изготовить оптические покрытия, просветляющие поверхность для вывода излучения или отражающие его. Если это белый LED, то нужно равномерно нанести люминофор. Надо обеспечить теплоотвод от кристалла и корпуса, сделать пластиковый купол, фокусирующий излучение в нужный телесный угол. Около половины стоимости LED определяется этими этапами высокой технологии. Необходимость повышения мощности для увеличения светового потока привела к тому, что традиционная форма корпусного LED перестала удовлетворять производителей из-за недостаточного теплоотвода. Надо было максимально приблизить чип к теплопроводящей поверхности. В связи с этим на смену традиционной технологии и несколько более совершенной SMD-техноло-гии (surface montage details - поверхностный монтаж деталей) приходит наиболее передовая технология СОВ (chip on board). Светодиод, изготовленный по технологии СОВ, схематически изображен на рисунке. LED, выполненные по SMD- и СОВ-технологии, монтируются (приклеиваются) непосредственно на общую подложку, которая может исполнять роль радиатора - в этом случае она делается из металла. Так создаются LED модули, которые могут иметь линейную, прямоугольную или круглую форму, быть 50 - 75 мм. Очень важно обеспечить и проконтролировать однородность структур на поверхности подложек. Стоимость установок для эпитаксиального роста полупроводниковых нитридов, разработанных в Европе (фирмы Aixtron и Thomas Swan) и США (Emcore), достигает 1,5 - 2 млн долларов. Опыт разных фирм показал, что научиться получать на такой установке конкурентоспособные структуры с необходимыми параметрами можно за время от одного года до трех лет. Это - технология, требующая высокой культуры. Важным этапом технологии является планарная обработка пленок: их травление, создание контактов к п- и р-слоям, покрытие металлическими пленками для контактных выводов. Пленку, выращенную на одной подложке, можно разрезать на несколько тысяч чипов размерами от 0,24x0,24 до 1x1 мм2. Следующим шагом является создание LED из этих чипов. Необходимо смонтировать кристалл в корпусе, сделать контактные выводы, изготовить оптические покрытия, просветляющие поверхность для вывода излучения или отражающие его. Если это белый LED, то нужно равномерно нанести люминофор. Надо обеспечить теплоотвод от кристалла и корпуса, сделать пластиковый купол, фокусирующий излучение в нужный телесный угол. Около половины стоимости LED определяется этими этапами высокой технологии. Необходимость повышения мощности для увеличения светового потока привела к тому, что традиционная форма корпусного LED перестала удовлетворять производителей из-за недостаточного теплоотвода. Надо было максимально приблизить чип к теплопроводящей поверхности. В связи с этим на смену традиционной технологии и несколько более совершенной SMD-техноло-гии (surface montage details - поверхностный монтаж деталей) приходит наиболее передовая технология СОВ (chip on board). LED, изготовленный по технологии СОВ, схематически изображен на рисунке. LED, выполненные по SMD- и СОВ-технологии, монтируются (приклеиваются) непосредственно на общую подложку, которая может исполнять роль радиатора - в этом случае она делается из металла. Так создаются LED модули, которые могут иметь линейную, прямоугольную или круглую форму, быть жесткими или гибкими, короче, призваны удовлетворить любую прихоть дизайнера. Появляются и LED лампы с таким же цоколем, как у низковольтных галогенных, призванные им на замену. А для мощных светильников и прожекторов изготавливаются LED сборки на круглом массивном радиаторе. Раньше в светодиодных сборках было очень много LED. Сейчас, по мере увеличения мощности, LED становится меньше, зато оптическая система, направляющая световой поток в нужный телесный угол, играет все большую роль.

22. Где сегодня целесообразно применять LED?
LED находят применение практически во всех областях светотехники, за исключением освещения производственных площадей, да и там могут использоваться в аварийном освещении. LED оказываются незаменимы в дизайнерском освещении благодаря их чистому цвету, а также в светодинамических системах. Выгодно же их применять там, где дорого обходится частое обслуживание, где необходимо жестко экономить электроэнергию и где высоки требования по электробезопасности.

Что лучше - светодиодный светильник или светодиодная лампа?

В данный момент мы имеем 2 варианта перехода на светодиодное освещение:
а) модернизация через установку светодиодных ламп в светильники, которыми мы уже пользуемся,
б) замена устаревших типов освещения на новые.

Рассмотрим оба этих варианта и выясним, какой из них более подходит для той или иной ситуации.
Итак.

Вариант первый: замена ламп в светильниках на светодиодные.

Плюсы:
+ экономия электроэнергии либо повышение освещенности (светодиоды более эффективны в сравнении с любыми иными светоизлучателями)
+ простота и высокая скорость замены (выкрутил старые лампы - вставил новые)
+ суммарная стоимость замены ниже (в сравнении с заменой на светодиодные светильники) на 10-30%. Учтена средняя стоимость ламп и средняя стоимость работ.

Минусы:
- большинство ламп дают направленный световой поток, что сказывается как на характере, так и на качестве освещения
- при длительной работе в закрытых (невентилируемых или герметичных) корпусах светильников лампы не имеют достаточного охлаждения и работают при повышенных температурах, что сказывается на их сроке службы
- компактная форма радиатора светодиодной лампы и пространства размещения светодиодов накладывает существенные ограничения по мощности, и следовательно, по яркости лампы
- гарантийный срок на лампу в основном не превышает 1 год

Вариант второй: полная замена освещения на светодиодные светильники.

Плюсы:
+ экономия электроэнергии либо повышение освещенности (светодиоды более эффективны в сравнении с любыми иными светоизлучателями)
+ конструкция светильников рассчитана специально под характеристики и особенности работы светодиодов по всем параметрам: особенности светораспределения, тепловыделения и электробезопасности
+ разнообразие габаритов и форм позволяет получить осветительные точки большой мощности и яркости
+ гарантийный срок на светильники в основном от 3 до 5 лет

Минусы:
- на данный момент рынок не может предложить большого разнообразия интерьерного светодиодного освещения, так как в большей части производители нацелены на массовый сбыт, который формируют промышленные и административные предприятия
- стоимость светильников выше стоимости ламп на 10-30% (при равных компонентах)
- объем работ по полной замене освещения всегда выше, чем при замене ламп

Что мы имеем в результате?

В тех случаях, где важнее иметь гарантии долгой работы, высокую стойкость к износу и технологичность осветительных приборов (уличное и промышленное освещение, офисное и административное освещение, освещение торговых центров и прочее) - светодиодные светильники имеют значительные преимущества перед светодиодными лампами. Даже при том условии, что модернизация и закупка потребуют больших затрат, риск выхода из строя в разы ниже и гарантии производителей в разы выше, что нивелирует значимость небольшой переплаты.

В случаях, когда серьезный вес имеет эстетика и художественный дизайн осветительных приборов, на данный момент все еще предпочтительно только лишь менять лампы на светодиодные, так как аналогичные или подходящие по форме и дизайну светодиодные светильники найти совсем не просто, а если и удастся, то стоимость их будет в разы выше, чем стоимость ламп. И тут уж придется выбирать - либо полное сохранение интерьера, либо поиск нового дизайнерского решения.

Как выбрать светодиодную лампу

Яркость светодиодной лампы характеризуется световым потоком, который измеряется в люменах (лм, lm). Насколько ярко вы хотите осветить офис или комнату, решать вам. Но старайтесь придерживаться рекомендаций СНиПа СНиП 23-05-95*. Естественное и искусственное освещение :

Тип помещения	Норма освещённости (лм/кв. м)
Спальня, кухня	150
Детская комната	200
Ванная, туалет	50
Офис общего назначения	300
Офис для чертёжных работ	500

Чтобы определиться с мощностью ламп и их количеством, воспользуйтесь таблицей. Также она отражает соответствие привычных лампочек накаливания пришедшим им на смену светодиодным.

Световой поток (лм)	Светодиодная лампа (Вт)	Лампа накаливания (Вт)
250	3	25
400	5	40
650	8	60
1 300	14	100
2 100	22	150

Из таблицы видно, насколько меньше энергии потребляют светодиодные лампы. Это одна из основных причин их популярности.

Цветовой спектр

Не менее важную роль при выборе лампы играет и цвет излучаемого потока. За него отвечает цветовая температура, которая измеряется в градусах Кельвина (К). Чем меньше этот параметр, тем теплее будет свет.

Цветовая температура (К)	Оттенок света
2 700–2 800	тёплый жёлтый
3 000	тёплый белый
4 000	нейтральный белый
6 000	холодный белый

Наиболее комфортными для дома считаются жёлтые оттенки: они помогают расслабиться и отдохнуть. Тёплый белый свет рекомендуется при работе в офисных помещениях. Считается, что он повышает работоспособность. А лампы с холодным белым светом предназначены только для нежилых хозяйственных помещений.

Диапазон напряжения и индекс цветопередачи

Если обычные лампы накаливания без потери яркости работали при напряжении 220 В, то большинству светодиодных для стабильного излучения достаточно и более низких значений. То есть владельцы таких ламп даже не заметят перепадов напряжения в электросети.

При покупке старайтесь выбирать диапазон напряжения с наибольшим разбросом значений.

То, насколько естественно будут передаваться цвета предметов в свете той или иной лампы, определяет индекс цветопередачи. Он обозначается параметром CRI (color rendering index) или Ra. Чем выше индекс цветопередачи, тем естественнее будут выглядеть освещаемые предметы.

В жилых помещениях рекомендуется использовать лампы с индексом не меньше 80 CRI или Ra.

Угол рассеивания

Светодиоды устроены так, что способны светить только перед собой: в сторону отклоняется очень малая часть света. Поэтому обращайте внимание не только на их количество, но и на то, как они расположены. От этого напрямую будет зависеть угол рассеивания. Для разных моделей ламп он может быть от 30 до 360 градусов.

Пульсация света

Свет некачественных ламп часто пульсирует. Это незаметно для глаза человека, но может оказывать негативное влияние на нервную систему и привести к ухудшению зрения.

Приобретайте лампы с диапазоном пульсации не более 5–15%.

Срок службы и производитель

Светодиодные лампы имеют средний срок службы от 10 000 до 50 000 часов. Фактический установить весьма непросто, потому что технологии совершенствуются изо дня в день, срок службы рассчитывается только в теории.

Гарантия на такие лампы даётся от 1 до 5 лет и зависит от производителя. Обязанность магазина — заменить лампу, если в течение гарантийного срока она вышла из строя.

На его страницах собрано множество обзоров, статей и независимых тестов светодиодной продукции. Здесь можно не только узнать всё об интересующей модели, но и подобрать конкретную лампу под ваши нужды: для этого укажите необходимые параметры и нажмите кнопку «Показать».

Как правильно выбрать светодиодную лампу

Чтобы выбрать лампу, которая создаст комфортное освещение, долго прослужит, не причинит вреда здоровью и значительно сэкономит электроэнергию, воспользуйтесь следующими советами.

Что нужно знать о светодиодных лампах

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.

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.

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.

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.

Заменять только лампы с высокой мощностью — 60 Вт и более. Экономия от замены маломощных ламп будет невелика, и стоимость новой лампы может не окупиться.
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.

Как сравнить светодиодную лампу и лампу накаливания

Какую светодиодную лампу мы имеем правом назвать лампой прямой замены лампы накаливания мощностью 60 Вт, 75 Вт, 100 Вт…?

Минимальное значение светового потока ламп накаливания бытового и аналогичного общего освещения типовых мощностей устанавливает «ГОСТ Р 52706-2007 Лампы накаливания вольфрамовые…». Ориентироваться в этом солидном документе помогут следующие ориентиры:

1) Тип цоколя: Е27. Или подробнее – Е27/27, что означает резьбовой цоколь Эдисона с максимальным диаметром резьбы 27 мм и полной длиной 27 мм.

2) Напряжение питания 230 В. В России с 2003 года номинальное напряжение в сети переменного тока в соответствии с ГОСТ 29322-92 составляет общеевропейские 230 В. В седьмом издании ПУЭ, издание которого завершилось в том же 2003-м году, исправление внести не успели, и многие до сих пор уверены, что «в розетках 220 В».

Лампы накаливания предназначены для работы в сети переменного тока 230В.

3) Световой поток – «H», то есть соответствующий биспиральным лампам. Иные не производятся. (Но так как моноспиральные лампы никто не отменял, если дело дойдет до суда, производитель будет защищаться, указывая на световые потоки моноспиральных ламп «N».)

Развитая поверхности биспирали: конвективный тепловой поток к стенкам колбы в пересчете на единицу светоизлучающей поверхности нити меньше – КПД больше.

4) Типовой световой поток определяется для лампы с прозрачной колбой. Молочное покрытие колбы, оправдывающее снижение светового потока на 20% от номинала в расчет не принимается. При нормальной эксплуатации попадание в поле зрения человека такого яркого объекта как нить накаливания или молочная колба должно быть исключено. Лампа накаливания с молочной колбой – некий компромисс при использовании в декоративных светильниках без светорассеивателя и защитного угла, и ее световой поток не может быть ориентиром.

Для ламп накаливания с молочной колбой допускается снижение светового потока на 20% от номинала, но это значение не может быть ориентиром для энергосберегающей лампы вне зависимости от типа колбы.

5) Снижение светового потока ламп накаливания во время эксплуатации при сравнении не учитывается, так как характерно для любых источников, в том числе светодиодных. В этом отношении непродолжительность времени жизни лампы накаливания является ее достоинством, так как вынуждает регулярно заменять источник света на новый с номинальным световым потоком.

Испаряющийся вольфрам оседает на стенках колбы и со временем снижает световой поток лампы, но короткий срок жизни лампы накаливания определяет частое обновление источника света, и восстановление светового потока осветительного прибора до номинального.

Итак: минимальные значения светового потока для ламп, соответствующих перечисленным требованиям из ГОСТ Р 52706-2007:

Из таблицы следует, что светодиодная лампа со световым потоком 600 лм не является эквивалентом лампы накаливания 60 Вт, а 1000 лм – не является эквивалентом лампы накаливания 100 Вт. Даже если производитель проводит сравнение с существующими только на бумаге моноспиральными лампами.

График заивисимости для всего диапазона 25…200 Вт:

И крупнее актуальный участок 60…100 Вт.

Если задаться вопросом – какой же лампе соответствует произвольный световой поток, либо воспользуемся приведенным выше графиком, либо посчитаем отношение светового потока к потребляемой мощности для ламп накаливания.

Видно, что с ростом мощности эффективность ламп накаливания растет, но в диапазоне 60-100 Вт, в котором находится большинство эксплуатируемых сегодня ламп накаливания и их аналогов, световая отдача незначительно отличается от среднего значения 12,5 лм/Вт. И для грубой оценки лампы с световым потоком, например, 860 лм можно провести несложные расчеты 860 лм / 12,5 лм/Вт=68,8 Вт и сказать что данная лампа является эквивалентом лампы накаливания мощностью ориентировочно 70 Вт. Но поскольку бытовой лампы такой мощности не существует, а до эквивалента 75 Вт лампа не дотягивает, корректно называть данную лампу эквивалентом лампы накаливания мощностью 60 Вт.

_______________

Лампа на заглавной иллюстрации с номинальным световым потоком 710 лм и мощностью 6 Вт куплена мной десять дней назад в киоске около проходной завода «Лисма» за 190р. А затем обсуждена на метрологической сессии III Светотехнического форума, где саранские специалисты подтвердили корректность заявленных характеристик ламп этой серии.
Лампа куплена после экскурсии по заводу, где нам показали производство ламп накаливания, объемы продаж которых в последнее время растут в связи с отказом населения от энергосберегающих (но не деньгосберегающих) КЛЛ. Очевидно, что в связи с быстрым падением цен на светодиодные лампы при их высокой надежности (я окончательно отказался от КЛЛ в пользу светодиодных около трех лет назад, и с тех пор в моем доме из полутора десятков светодиодных ламп не вышла из строя ни одна), спрос на лампы накаливания вскоре снова упадет. И поэтому Лисма в традиционный стеклянный корпус (себестоимостью 4р. 50 коп.) ставит миниатюрный драйвер и светодиодные «нити». Получается светодиодная лампа идентичная по внешнему виду, габаритам и массе лампе накаливания, на замену которой предназначена. И она действительно эквивалентна световому потоку лампы накаливания 60 Вт.

Пост написан, чтобы ответить на ваши вопросы, собрать комментарии и пожелания, и с учетом замечаний рецензентов быть опубликованным в №4 за 2015г журнала «Светотехника». До этого момента публикация данной информации в любом другом светотехническом издании «не является подлинной» ). После публикации вместо этих строчек появиться ссылка.

Читайте также: