Всё о светодиодных лампах. Светодиодные лампы преимущества и недостатки

Российское правительство уже не первый год одной из приоритетных задач в своей деятельности считает повсеместное внедрение энергосберегающих технологий . Ежегодно в стране из-за низкой эффективности и при этом большой энергозатратности обычных ламп тратятся миллиарды рублей. Хорошо, что наконец-то отказались от 100-ватных ламп накаливания. По оценкам экспертов отечественная промышленность и сфера ЖКХ уже давно переоснащаются на галогенные, люминесцентные лампы и осветительные приборы. Однако есть и те, кто думает наперед. Специалисты единогласно считают ближайшим будущим мировой энергосистемы - светодиодное освещение.

Преимущества светодиодов

Светодиод или светоизлучающий диод - это полупроводник, который создает оптическое излучение при прохождении через него электрического тока. Тип излучения зависит от используемых в светодиоде материалов. В зависимости от их химического состава можно создавать светодиоды в диапазоне от ультрафиолета до среднего инфракрасного.

Рассмотрим основные преимущества светодиодов перед традиционными источниками света. Во-первых, срок службы, который в отличие от обычной лампы доходит до 50 000 часов. Во-вторых, высочайший КПД. В-третьих, сверхнадежность и износоустойчивость. В-четвертых, компактность, вибростойкость, эффективность при низких температурах. И, в-пятых, безопасность (в том числе пожаробезопасность) и экологичность (не используется ртуть).

Универсальность светодиодов позволяет всё чаще находить им применение в медицине, коммунальном хозяйстве, уличном освещении, а также в производственных и офисных энергосистемах.

Светодиодные лампы

Самый сильный аргумент в пользу светодиодных ламп - уникальная экономичность и долговечность . Экономия электроэнергии доходит до 90%, а срок службы таких лам составляет более 30 000 часов. Их применение позволяет максимально быстро достичь высоких показателей в энергосбережении и энергоэффективности.

Правда, здесь есть свои особенности. Современный рынок предлагает широчайший выбор светодиодных ламп, отличающихся друг от друга формой, цветом и областью применения.

В основе лампы - большое количество светодиодов со встроенным трансформатором. Его задача заключается в понижении напряжения до уровня, необходимого для стабильной работы светодиодов. Исходя из этого, для уличного освещения, например, оптимальным выбором станут лампы с цоколем Е40. Это 30 сверхярких светодиодов с общей потребляемой мощностью всего 30 Вт. В сравнении с распространенной сейчас лампой для уличного освещения ДРЛ 250 Вт светодиодная экономичнее почти в 12 раз. Или другой пример. Стандартную галогеновую лампу легко заменит 3-х светодиодная с потреблением на уровне 3-4 Вт.

Но и это ещё не всё. Помимо отличных показателей в энергосбережении, светодиодные лампы абсолютно безопасны для здоровья человека. Во-первых, в отличие от ламп накаливания и всех газоразрядных видов, новейшие лампы не создают колебания светового потока, который очень влияет на зрение. Во-вторых, они не производят UV-излучений. Светодиодные лампы обладают чистым светом. В-третьих, как уже говорилось выше, они не содержат ядовитых веществ (ртуть). И, в-четвертых, светодиодные лампы изготавливаются не из стекла, а тонкого прозрачного пластика. Такую лампу сложно разбить, да и благодаря алюминиевому рефлектору она почти не нагревается.

Немного статистики. Непрерывный срок службы светодиодной лампы около 5 лет. Светодиодная лампа мощностью всего 5 Вт с легкостью заменит 60-ватную лампу накаливания. А экономия электроэнергии будет более чем в 10 раз.

Светодиодные светильники

Сегодня они приходят на смену энергосберегающим люминесцентным и галогенным светильникам. И в первую очередь в промышленном секторе. КПД светодиодных приборов позволяет, как минимум, в 5 раз сократить нагрузку на всю сеть объекта.

Преимуществом светодиодных светильников является не только их низкое энергопотребление (12-24 Вт), но и безопасность , а также небольшие затраты на обслуживание и ремонт.

В последнее время из подобных светильников всё чаще монтируют целые модули. Их достаточно просто компоновать и можно создавать даже самые сложные световые композиции. Например, для подсветки зданий.

Однако разнообразие форм светодиодных светильников находит всё большее применение в традиционном освещении. Они бывают встраиваемые, подвесные, что дает возможность закреплять их практически на любую поверхность. Именно поэтому их используют в освещении крупных торговых центров, офисов, парковок, улиц и пр. Нашли им применение и в ЖКХ: освещение придомовых территорий, подъездов, подвалов, где свет горит почти постоянно.

В среднем светодиодные светильники служат более 25 000 часов и могут обеспечить максимальный комфорт и безопасность людей. Главная их проблема только в высокой цене. Но, по мнению экспертов, в течение ближайших пяти лет в связи с массовым переходом на светодиодное освещение стоимость на светильники снизится в 4 раза . Безусловно, это только поможет их более широкому распространению.

Светодиодное освещение

Это целая система светодиодных технологий. При строительстве новых зданий, даже целых кварталов или поселков, в архитектурном плане уже прописывается установка именно светодиодного освещения.

Это говорит о том, что подрядчик изначально ориентируется на максимальную экономию электроэнергии. Да и современные тенденции в архитектуре с целым разнообразием световых решений, требуют делать ставку на экономичность световых источников.

В конце концов, новые объекты оснащаются не только энергоэффективной системой, но получают практически естественный свет, не влияющий на здоровье человека.

Что касается уличного светодиодного освещения, то со временем оно не тускнеет, как это обычно бывает. Более того, на светодиоды не оказывает ни какого воздействия российский климат.

Световые диоды - это низковольтные электролюминесцентные устройства, которые излучают свет при прохождении электронов через элементарный p-n-переход. Излучение света возникает при инжекции сквозь p-n-переход неосновных носителей. Диоды можно возбуждать постоянным, переменным и импульсным напряжением.

Диодная лампа содержит предназначен для притягивания электронов, которые выделяет катод, на анод всегда подается положительное напряжение. При подаче электрического тока на контакты лампы между анодом и катодом образуется электрическое поле, оно помогает вылетевшим из катода электронам (такие электроны называют свободными) продвигаться в сторону анода. В настоящее время светодиодные лампы - это наиболее перспективное направление развития светотехники и источников света. Диодные лампы заменяют лампы накаливания и галогенные, начинают создавать конкуренцию даже энергосберегающим.

Диодная лампа имеет свои Главным ее достоинством является низкое электропотребление. Оно примерно в десять раз ниже, чем у и примерно в три раза ниже, чем у люминесцентной. Небольшое потребление электрического тока обусловлено тем, что мощность диодных ламп довольно низкая.

Вторым достоинством считается большой срок эксплуатации - 100 000 часов, или 11 лет беспрерывной работы. Следующее достоинство: диодная лампа практически безвредна, она не содержит ртути и проста в утилизации. В связи с тем что в процессе работы диодные лампы практически не нагреваются, они считаются пожаробезопасными, поэтому их можно применять в местах с плохой вентиляцией, например в подвесных потолках. Достоинством приборов считается их высокая механическая прочность, им даже не страшны падения с высоты, и все это благодаря материалам, из которых они изготавливаются.

Недостатков у светодиодных ламп больше, чем достоинств. Главным недостатком является очень высокая цена. Например, бытовые диодные лампы мощностью 9-10 Вт будут стоить до 2000 рублей, а офисного типа (потолок «Армстронг») - от 5000 рублей. Второй недостаток: заявленные производителями 100 000 часов беспрерывной работы на практике показывают гораздо меньший срок эксплуатации. Это происходит оттого, что существует эффект деградации кристаллов светодиода. Производитель же дает гарантию на свою продукцию 3-5 лет. Учитывая, что окупается через 5 лет, то можно потерять свои деньги. Следующим недостатком является узконаправленный свет и неприятный спектр свечения.

Нашли свое применение и в автомобилестроении. С 1990-х годов автопроизводители начали использовать светодиоды в автомобильных фарах, в стоп-сигналах, указателях поворотов, в габаритах, в освещении салона и панели приборов и т. д. Диодные лампы для автомобиля имеют различный спектр свечения: от красного до голубого. Сейчас многие производители выпускают для автомобилей разных моделей светодиоды высокого качества, это открывает огромные возможности при тюнинге машины.

Лампы накаливания

В быту традиционно наиболее распространены лампы накаливания, в которых свет испускает металлическая проволочка (нить), раскаленная добела проходящим по ней током. В бытовых осветительных приборах применяются лампы накаливания мощностью от 15 до 300 Вт, рассчитанные на напряжение 220 или 127 В. Срок службы ламп накаливания любого назначения около 750 -1000 часов, при условии, что напряжение в электрической сети не превосходит указанного на лампе (220 или 127 В). Если же напряжение в сети в силу каких-то причин является повышенным или время от времени повышается даже на короткие промежутки времени, лампа может быстро выйти из строя. С учетом этих обстоятельств, промышленность выпускает, наряду с обычными, также лампы, рассчитанные на повышенное напряжение. Его величина тоже указывается на колбе лампы, например, 235-245 В.ть, благодаря которой она хорошо подходит для регулирования светового потока

Надежная работа при низких температурах и довольно высокий при ее размерах световой выход

Люминесцентные лампы

Применяются для освещения общественных и производственных помещений, таких, как медицинские, образовательные учреждения, вокзалы, учреждения, цеха и т.д.

Ну, а что же такое светодиод?

Наверняка в сознании многих светодиод ассоциируется с « а, эта лампочка которая мигает в моей флэшкарте» или «инфракрасный излучатель в TV-пульте». Все эти ассоциации верны, однако на сегодняшний день светодиод ушел далеко вперед, и может предложить нечто большее!.

Таким образом, систематизируем результаты проведенного сравнительного анализа по следующим критериям:

Главными условиями новых источников являются небольшой размер ламп, долговечность и низкое энергопотребление. Именно светодиоды, отвечающие всем этим требованиям, считаются основным претендентом на замену лампам накаливания и люминесцентным. В то время, как все существующие на сегодняшний день источники освещения достигли своей максимальной световой эффективности, светодиоды приблизились только к 10% своих возможностей.

Основными преимуществами светодиодов перед лампами накаливания является долгий срок службы, более высокий световой выход, безопасность, отсутствие нагревания. Светодиоды испускают чистый белый свет, в то время как лампы накаливания излучают и в инфракрасном спектре. Почти 95% электричества, потребляемого лампами накаливания, уходит в тепло, поэтому для помещений, в которых используется большое количество ламп накаливания, требуется проводить дополнительные работы по кондиционированию и охлаждению воздуха. Лампы накаливания потребляют на 80% больше электроэнергии, чем светодиоды, для них требуется высокое напряжение.

Сравнивая светодиоды с люминесцентными лампами нельзя говорить однозначно о преимуществе первых. На сегодняшний момент световая эффективность белых светодиодов вдвое меньше, чем у люминесцентных ламп, а цена - выше. Здесь в первую очередь следует учитывать тот факт, что для большинства случаев, где применяются в настоящее время люминесцентные лампы, по техническим показаниям и условиям эксплуатации выгоднее и безопаснее использовать именно светодиодное освещение. К примеру, в угледобывающих шахтах используются так называемые "взрывобезопасные" люминесцентные лампы, которые работают от напряжения в 127 В. Если происходит бросок напряжения (рядовой случай для забоев и шахт), люминесцентная лампа гаснет немедленно. Точно так же ведут себя лампы при любом отклонении от норм эксплуатации - при тряске или понижении температуры воздуха.

Кроме того, использованные люминесцентные лампы после завершения срока эксплуатации должны быть подвергнуты обязательной утилизации, как ртутьсодержащие отходы (РСО). Для справки: ежегодно в России на 1 млн. населения приходится около 80000 отработанных люминесцентных ламп (или 16 тонн РСО). Стоимость утилизации 1 т РСО составляет 300 долларов США. Нетрудно подсчитать, что ежегодные расходы только на утилизацию люминесцентных ламп для России должны составлять сумму порядка 700 000 долларов.

На практике срок службы люминесцентных ламп и особенно ламп накаливания оказывается короче срока, указанного изготовителем. Это объясняется тем, что зачастую условия их эксплуатации не соответствуют нормативам - если меняется напряжение в сети или температура окружающего воздуха, либо же осветительные приборы подвергаются неожиданным механическим воздействиям, лампы перегорают или бьются гораздо чаще, чем можно предполагать. Светодиоды, как твердотелые источники света, не содержат стекла, нитей накаливания или сменных деталей, их невозможно разбить, и они не чувствительны к перепадам напряжения в электросетях.

В вашем доме все еще обычные лампы накаливания или люминесцентные энергосберегающие лампочки? Наверное, вы думаете, что это слишком дорого, и не слышали обо всех их преимуществах. Эта статья расскажет вам, почему за светодиодами (или LED-лампами) будущее, и почему даже высокая цена - не недостаток.

1. Экономия денег за электроэнергию

С постоянно растущими тарифами на электроэнергию лампочки, которые ее экономят, - просто спасение. Светодиоду нужно 8-10 Вт, чтобы произвести столько же света, сколько произведет лампа накаливания на 100 Вт или энергосберегающая на 30-50 Вт.

2. Экологичность

В состав светодиодной лампочки не входят ртуть или опасные для атмосферы газы. Такую лампочку можно просто выбросить, обойдясь без специальной утилизации. Да и пониженные затраты электроэнергии помогают заботиться об окружающей среде.

3. Долговечность

Светодиоды работают долго. Очень долго. Например, продолжительность непрерывной работы одних из самых доступных и качественных в России светодиодов ИКЕА - 25 000 часов (около трех лет), есть лампочки и на 40 000-50 000 часов. Получается, если пользоваться светодиодной лампочкой по 5 часов в день, она может прослужить около 10 лет.

При этом светодиодные лампочки прочные сами по себе: их сложно разбить, уронив. Постоянное включение-выключение, длительную работу и перепады электричества они тоже переносят очень стойко, без неожиданных взрывов и перегораний.

4. Отсутствие нагрева

Светодиоды не нагреваются - это означает, что электроэнергия не уходит с теплом (у ламп накаливания такая потеря составляет около 30%). О светодиодные лампочки невозможно обжечься, что очень важно, особенно для безопасности детей. Это также расширяет возможности абажуров, которые могут быть сделаны из разных материалов и расположены близко к лампочке без риска расплавиться или загореться.

5. Разнообразие размеров и форм

Некоторые виды лампочек привязаны к типу цоколя в светильнике, но не светодиоды. Их выпускают с цоколями разных размеров и даже форм, например с штырьковым цоколем, чтобы можно было заменить светодиодами галогенные лампочки. Разнообразие форм и вовсе умопомрачительно: от привычной грушевидной до светящихся лент.

6. Разнообразие тона и яркости света

Светодиодные лампы могут быть нескольких цветовых температур: холодной, нейтральной и теплой. Такой выбор помогает в создании желаемой атмосферы или позволяет сделать цвет объектов, освещаемых лампочкой, максимально естественным. Для создания особого настроения существуют цветные светодиоды, они даже дешевле белых.

Яркость лампочки тоже можно выбирать, она обозначается на упаковке в люменах. На картинке ниже - сравнение яркости ламп накаливания (в ваттах) и светодиодных ламп (в люменах).

Еще одно преимущество светодиодных ламп (не всех, уточняйте при покупке) - возможность регулировки яркости диммером. Тогда одна лампочка может стать и полноценным освещением, и ночником.

7. Окупаемость высокой стоимости

Светодиодные бытовые лампочки сейчас самые дорогие на рынке, и это часто отпугивает покупателей. Однако при учете срока действия одной лампочки и стоимости сэкономленной электроэнергии, цена будет сравнима даже с обычными энергосберегающими лампочками. Не стоит забывать и о все более широком распространении технологии, с которым приходит снижение цены: чем дальше в будущее, тем дешевле светодиоды.

Единственный возможный недостаток светодиодных ламп - они не самые яркие: если вам нужен очень сильный свет, стоит выбрать галогенные или люминесцентные лампочки или использовать несколько светильников.

Фотографии: habrastorage.org, tutknow.ru, e-outlet.ru, homedit.com, impressiveinteriordesign.com, drawhome.com

Уверенно можно утверждать, что ближайшее будущее искусственного освещения будет связано с развитием «умных» систем на основе светодиодных светильников и систем управления светом. В дальнейшем наверняка появятся и новые более совершенные и эффективные технологии, но на сегодняшний день нет другой альтернативы светодиодам по эффективности и практичности.

Конструкция мощного (от 1 Вт) светодиода

В отличие от чрезвычайно неэффективной лампы накаливания, которая лишь 5% энергии электрического тока превращает в свет, остальное – на нагрев, светодиоды имеют очень высокую световую эффективность, их светоотдача в 6-10 раз больше, чем у лампы накаливания. К тому же, лампа накаливания недолговечна - её среднее время работы – 1 000 часов. Аналогичный средний показатель у светодиодов – 50 000 часов.

Преимущества и недостатки светодиодов как источников света

Развитие технологии и производства светодиодов идёт настолько быстрыми темпами, что уже в ближайшее время многие из указанных недостатков будут полностью преодолены, либо их влияние значительно снизится.

Полезные советы при применении светодиодных светильников

Установка в местах, где освещение требуется постоянно или длительное время

Сохраняйте чек в течение всего гарантийного срока (светодиодные светильники достаточно надёжные приборы, но относительно дорогостоящие приборы)

Что придёт на смену светодиодным светильникам?

Светодиоды имеют ряд очевидных преимуществ по сравнению с другими источниками искусственного света, но даже они не лишены своих недостатков – нет предела совершенству. Новые технологии, которые придут на смену светодиодам, позволят сделать источники света дешевле, ярче, надёжнее.

Нанотрубки

Несмотря на то, что светодиоды сравнительно недавно применяться в повседневной жизни, специалисты уже объявили о технологии, которая придёт им на смену. Речь идёт об углеродных нанотрубках (CNT), которые могут стать преемниками светоизлучающих диодов – они функциональны, надёжны, эстетичны и обеспечивают необходимый уровень освещения. Исследователям удалось изготовить источник света с энергопотреблением всего 0,1 Вт, что в 100 раз меньше, чем у стандартных светодиодных светильников! Внешний вид нового устройства напоминает трубку кинескоп старого телевизора, только меньшего размера. Экран располагается в полости, из которой предварительно откачивают воздух, а к нему подведены нанотрубки, обеспечивающие подачу электроэнергии. На приспособление воздействует электрическое поле, в результате чего трубки выводят пучки энергии на экран, что заставляет его светиться.

Источники полевой эмиссии электронов привлекают внимание учёных благодаря способности генерировать пучки электронов в тысячу раз более интенсивные, чем те, что излучаются обычными нагреваемыми катодами, действующими подобно спиралям в лампах накаливания. Соответственно, полевая эмиссия позволяет с меньшими затратами энергии получать более направленный и лучше контролируемый поток электронов. По яркостной эффективности новинка уступает обычным светодиодам, однако исследователи уверены, что это дело времени. Кроме того, изделие уже превосходит органические светодиоды, обеспечивающие эффективность в 40 лм/ватт. Важнейшим преимуществом специалисты называют низкую себестоимость таких изделий, а также простоту их создания. Время покажет, насколько быстро данная технология может быть применена в повседневной жизни.

Электролюминесцентные полимеры (FIPEL)

Это ещё одна разработанная учёными технология, которая может прийти на смену существующим источникам света – пластиковые лампы и светильники, которые не бьются, не мерцают и, как сообщается, будут работать почти вечно. Эти лампы примерно в два раза эффективнее люминесцентных и, наверняка, станут более эффективными, чем светодиодные. Новые лампы основаны на технологии электролюминесцентных полимеров или FIPEL. Технология FIPEL достаточно старая, предполагает прохождение электричества через полимерные покрытия. Интенсивность излучения не достаточная, чтобы использовать пластик, как лампочки, но полимер дополнен углеродными нанотрубками, что позволило учёным увеличить яркость излучаемого света примерно в пять раз.
Новое устройство состоит из трёх слоёв полимерного материала с углеродными нанотрубками, которые расположены между диэлектрическими слоями. При прохождении электричества электроны возбуждают электролюминесцентный полимер и он начинает генерировать свет. Легирование углеродных нанотрубок увеличивает количество излучаемого света, применяются и другие технические решения, улучшающие свойства материалов.
Экспериментальный источник света FIPEL проработал в течение десяти лет. Одной из вероятных причин такой живучести является то, что FIPEL производит малое количество тепла – почти вся электрическая энергия преобразуется в свет.
Пластиковые трубы являются очень дешёвыми в производстве и не содержат ртути и других токсичных веществ, а качество света, излучаемого лампой FIPEL оптимально и почти идеально соответствует солнечному спектру.