Как самостоятельно реализовать светодиодный тип освещения дома. Источники света: галогенные, люминесцентные и светодиодные. Маркировка LED ламп

Светодиодные лампы освещения - революция в мире светотехники. Их разработка позволила решить целый комплекс задач: увеличить срок службы приборов освещения и безопасность их использования, снизить потребление электроэнергии, улучшить светоотдачу и так далее. Первый светодиод был разработан еще в 1962 году и выдавал красное свечение. Спустя еще несколько лет появились желтые и зеленые светодиоды, в 1971 году американский инженер создал первый, но дорогостоящий диод синего цвета, а в 1993 году японский физик изобрел ярко-синий светодиод, но уже менее дорогостоящий.

Чтобы использовать светодиоды для освещения и наладить серийное производство, нужно было добиться от них белого свечения. Это удалось сделать в 1995 году, однако уровень освещенности светодиодов был настолько низким, что использовать их приходилось только в качестве декоративной подсветки. Только в 2005 году разработчики смогли добиться от светодиодов светового потока в 100 люмен на ватт и запустить на их базе серийное производство ламп и светильников освещения. В России светодиодные лампы по разным данным появились в период с 2007 по 2010 год. Сейчас этот рынок активно развивается. Основными российскими компаниями по производству ламп являются: "Оптоган", "Вартон", "Оптилюкс", "Новый свет", "Долгая жизнь света" и некоторые другие.

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 (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 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.

Недостатки светодиодных источников освещения

Главный недостаток светодиодных ламп и светильников - высокая цена. Стоимость ламп варьируется в пределах 150-2000 рублей, а светильников - 5000-40000 рублей и выше. Как правило, лампы и светильники по низкой цене плохого качества. Они могут "сгореть" спустя месяц использования и дают неравномерный световой поток. Поэтому целесообразнее отдавать предпочтение продукции ведущих компаний в этой области. С каждым годом технология производства светодиодных источников освещения совершенствуется, поэтому цена на них постепенно снижается. Но даже потратив один раз 500-700 рублей на лампу или купив светодиодные светильники уличного освещения за 10000-15000 рублей, вы точно окупите эти затраты в будущем.

Принцип работы светодиодных источников освещения

Светодиоды - полупроводниковые кристаллы, которые начинают светиться при прохождении через них электрического тока. Каждый кристалл излучает лучи своего спектра (красного, желтого, зеленого). Белый свет получают путем смешения этих спектров или методом покрытия самого яркого светодиода синего цвета слоем желтого фосфора. Изменяя соотношение цветов можно получать либо холодный, либо теплый свет.

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).

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

Виды светодиодного освещения

Светодиодное освещение делится на 2 типа: внутренне светодиодное освещение и наружное светодиодное освещение или уличное светодиодное освещение. К внутреннему освещению относится:

• Квартирное;
• Офисно-административное;
• Торговое (в том числе в развлекательных центрах);
• Промышленное;
• Аварийное освещение.

Квартирное

В жилых помещениях используются стандартные светодиодные лампы разного размера и формы, которые вкручиваются в классический патрон определенного диаметра или "идут в комплекте" со светильником, встраиваемым в мебель, подвесной или натяжной потолок, пол. Также в интерьере широко используются , настольные лампы, которые прокладывают в нишах мебели, в двухуровневых потолках из гипсокартона.

Офисно-административное

В административных зданиях и офисах в основном используются встраиваемые или накладные потолочные светодиодные светильники квадратной или прямоугольной формы как под короткие и длинные лампы дневного света. Диоды внутри могут быть расположены в один, два или более рядов.

Торговое

Для торгового освещения используют светильники-даунлайты с направленным светом, трековые светодиодные светильники, устанавливаемые на шинопроводе, карданные светильники с направленным светом и регулировкой яркости, обычные модульные светильники, точечные светильники. Их главная задача - обеспечить комфортное освещение для глаз клиентов и сделать акцент на определенных товарах (например, на эксклюзивном ювелирном украшении).

Промышленное

Для освещения промышленных объектов используют светильники настенные, подвесные, встраиваемые и накладные с определенной степенью защиты от влаги, высокой температуры, пыли и механических повреждений. Форма и размеры светильников бывают самыми разнообразными.

Аварийное

Аварийное светодиодное освещение необходимо тогда, когда отключается основное. Оно должно использоваться повсеместно, начиная от промышленных объектов, заканчивая торговыми и развлекательными центрами, учреждениями здравоохранения, вокзалами, спортивными центрами и так далее. Светильники аварийного освещения светодиодные выпускают двух типов - светильники централизованного электропитания и автономные модели. Светильники первого типа запитываются от централизованной аварийной системы, а приборы освещения второго типа представляют собой готовый комплект (все элементы расположены внутри или в пределах 0,5-1 м).

Аварийные светильники светодиодные бывают резервными и эвакуационными. Резервные поддерживают определенный уровень освещения на социальных и промышленных объектах необходимый для продолжения процессов, а эвакуационные указывают работающему персоналу пути к выходу и имеют обозначение "Выход".

Наружное светодиодное освещение бывает:

• Консольным;
• Архитектурным;
• Прожекторным;
• Ландшафтным.

Консольное

Консольные светодиодные светильники предназначены для освещения городских и загородных улиц, магистралей, пешеходных и парковых зон, площадей с интенсивным движением пешеходов, железнодорожных станций, внутридомовых территорий и т. д. Они дают куда более равномерное и обширное освещение, значительно экономят электроэнергию, но их цена - 5000-35000 рублей. Типы консольных светильников: СДКУ-М-LED54, 72, 108, 144, BLD-SL40W, 60-160W, SMART ECO LED 65-200 и другие.

Архитектурное

Когда требуется сделать наружную подсветку скульптур, сооружений и зданий используют светильники для архитектурного освещения и светодиодные ленты. Выделяют 6 типов светодиодного архитектурного освещения: скрытое, локальное, заливающее, "графика", "иллюминация", "медиафасад".

Скрытая подсветка выполняется так, чтобы источника света не было видно, а наружу пробивался только свет от него. Ее используют для выделения отдельных форм фасада или создания новых световых композиций. Локальная светодиодная подсветка применяется в том случае, когда надо сделать акцент на определенной детали или конструкции (оформление оконных проемов, колонн, карнизов и тому подобного). Заливающая подсветка - освещение всего объекта (равномерное или неравномерное). Чтобы его организовать, используют мощные светильники с широким углом рассеивания, которые устанавливают на определенном расстоянии от объекта на земле или опорах.

Графика - подсветка зданий и прочих объектов специальными светодиодными светильниками с оптической системой. Оптические линзы и отражатели источников света позволяют рисовать на фасадах любой красоты узоры. Кроме светильников для освещения используют светодиодные ленты.

Иллюминация - подсветка при помощи гирлянд, светящихся фигур или "бегущих" огней. Ее используют для оформления внешнего вида торговых и развлекательных центров, а также для выделения объектов в праздничные дни.

Медиафасад - экран любого размера и формы из светодиодной сетки, которая создана из отдельных модулей с установленными на них светодиодами. Такие экраны используются для создания рекламы (фото, видео, слайд-шоу), трансляции ТВ и просто преобразования фасада здания.

Прожекторное

Когда требуется осветить территорию промышленных предприятий, спортивных комплексов, железнодорожных станций, автостоянок и тому подобного, используют освещение , мощностью 20, 50, 100 и более ватт с количеством светодиодов 15-30 и более. Светильники могут устанавливаться как на опору освещения, так и крепиться к стенам зданий и сооружений. Для освещения сцен используют светильники на стойке или переносные.

Ландшафтное

Ландшафтное освещение используется для подсветки бассейнов, фонтанов, лестниц, дорожек, деревьев. Для этой цели используют специальные светодиодные светильники: газонные, для дорожек и аллей, светильники отраженного света, сферические ландшафтные светильники, встраиваемые в стены и грунт, светящиеся камни и тому подобные.

Светодиодные светильники и светодиодные лампы - идеальное решение для организации внутреннего и внешнего освещения. Особо выгодны они при оформлении уличной подсветки, поэтому смело можно сказать, что будущее именно за светодиодами.

Использование светодиодов стало модным трендом в светотехнике. Но всегда ли их использование дает выигрыш, и что нужно сделать, чтобы он действительно был ощутимым? Применение светодиодов для освещения помещения с некоторых пор вопросов не вызывает — мощности относительно небольшие, поэтому светильники стоят уже недорого и окупают себя. Гораздо более сложная ситуация складывается в наружном освещении. Большие мощности, сложные условия эксплуатации, высокие требования к оборудованию — все эти факторы делают выгоду от применения светодиодов не столь уж очевидной. В этой статье проводится сравнение светодиодов с традиционными источниками света и делаются выводы о преимуществах тех или иных решений для наружного освещения.

В России для наружного освещения широко используется оборудование, в котором установлены следующие источники света:

Люминесцентные лампы без встроенного ПРА (ЛЛ). Привычные всем «трубки». Отличаются высокой светоотдачей. Недостаток — большие размеры светящегося тела, что затрудняет фокусировку потока света в нужном направлении. В России используются в основном для декоративного наружного освещения. При низкой температуре светоотдача ламп снижается, к тому же могут возникнуть проблемы с запуском лампы.

Люминесцентные лампы со встроенным ПРА (КЛЛ). Снабжены стандартными цоколями E14, E27 или E40. Предназначены для замены ламп накаливания. В обиходе такие лампы называются компактными люминесцентными, хотя подобная формулировка не совсем точная. Дело в том, что существуют компактные люминесцентные лампы с внешними ПРА, которые, впрочем, не предназначены для установки в указанные типы цоколей. Люминесцентные лампы со встроенным ПРА обладают теми же преимуществами и недостатками, что и люминесцентные лампы без встроенного ПРА. Область их применения — садово-парковое освещение и декоративная подсветка.

Галогенные лампы накаливания (ГЛН). Для наружного освещения используются прожектора с линейными ГЛН с цоколем R7s. Иногда можно встретить ГЛН со штырьковыми цоколями в садово-парковых светильниках.

Металлогалогенные лампы (МГЛ). В этих лампах сочетаются высокий коэффициент цветопередачи и высокая светоотдача. Основное направление использования — архитектурная подсветка. У МГЛ очень маленький размер светящегося тела, поэтому в уличных светильниках обычной конструкции данный тип лампы практически не используется (если речь идет о понимании термина МГЛ, используемого инженерами-практиками, о чем пойдет речь дальше) из-за большого слепящего эффекта. Чтобы бороться с этим эффектом, используются системы отраженного света. В них прожектор с МГЛ светит в отражатель, представляющий собой лист металла, покрытый белой краской. В более совершенных системах используются фасеточные отражатели.

Ртутные лампы высокого давления (РЛВД). Наиболее массовый вид ламп для наружного освещения. Обеспечивает относительно высокую светоотдачу и приемлемое качество спектра.

Натриевые лампы высокого давления (НЛВД). Строго говоря, НЛВД является разновидностью МГЛ. Но для практических применений МГЛ, дающие белый свет, и НЛВД считают разными видами источников света, настолько различны их параметры. Наиболее известны отечественные лампы ДНаТ (дуговая натриевая трубчатая), поэтому часто все лампы НЛВД называются именно так. Из всех перечисленных типов традиционных источников света обладают наиболее высокой светоотдачей. Главный недостаток — очень плохая цветопередача, свет имеет специфический желтый оттенок. С середины 80-х годов идет процесс замены РЛВД на НЛВД, в первую очередь в Москве и других крупных городах. Тем не менее, из-за плохого качества спектра НЛВД далеко не везде могут заменить РЛВД. Например, на железных дорогах в России запрещено использование НЛВД.

Энергоэффективность

Когда говорят о светодиодах, то среди преимуществ в первую очередь указывают высокую светоотдачу. Если мы посмотрим таблицу 1, то в настоящий момент светодиоды конкурируют только с НЛВД. Однако здесь все не так просто.

Таблица 1. Сравнение типичных значений характеристик традиционных источников света и светодиодов

Во-первых, НЛВД дает свет во все стороны, а светодиод светит только в одну. Если мы имеем дело с уличным светильником, который светит в одну сторону (на дорогу), то для НЛВД потребуется оптическая система с отражателем, для которой неизбежны потери до 35% светового потока. Светодиоды светят в одну сторону, потребуется линза для перераспределения светового потока и защитный плафон. В лучших моделях уличных светодиодных светильников потери в оптической системе составляют до 25% (стекло плюс оптика). Несложный подсчет показывает, что только за счет этой особенности по энергоэффективности светодиод со светоотдачей 150 лм/Вт при прочих равных условиях будет соответствовать НЛВД со светоотдачей 162 лм/Вт, если бы таковая выпускалась серийно.

Во-вторых, современной тенденцией является экономия не только за счет повышения светоотдачи, но и за счет более эффективного управления источниками света. Например, на дороге, по которой ночью значительно снижается поток машин, можно на это время уменьшить освещенность и сэкономить электричество. Но с НЛВД есть некоторые проблемы. Диммирование допускают только отдельные модели ламп. На практике диммирование возможно только до 50%. При этом потребляемая мощность изменяется в гораздо меньшей пропорции, то есть выигрыш в энергопотреблении практически не наблюдается. При необходимости снижения энергопотребления ночью светильники с НЛВД на дороге просто отключают через один. Такой способ снижения освещенности, хотя и допускается правилами, ухудшает равномерность освещения дорожного полотна. Поэтому с точки зрения безопасности лучше использовать диммирование, а не отключение части светильников. В отличие от НЛВД, светодиоды допускают диммирование вплоть до нулевого уровня. При этом, что очень важно, потребляемая мощность уменьшается приблизительно в той же пропорции, что и снижение уровня освещенности.

Световой поток

Тем не менее, светодиодные светильники пока и не вытеснили светильники на НЛВД с магистралей. Причина в том, что в уличном освещении широко используются НЛВД мощностью 400 Вт. Их световой поток составляет 48000 лм. Светильник с такой лампой дает световой поток около 30000 лм. В то же время как максимальное значение светового потока для серийно выпускаемых уличных светильников на светодиодах пока не превышает 26500 лм. Реально же приобретают и используют светильники со световым потоком до 18000 лм. Примерно такой световой поток дает НЛВД мощностью 250 Вт.

При равном потоке субъективно освещенность объекта и различимость мелких деталей у светодиодного светильника будет выше, чем у светильника с НЛВД. Это связано с более высоким качеством спектра у светодиодов. Данное обстоятельство позволяет некоторым производителям утверждать, что их светодиодные светильники, имеющие световой поток, например, 10000 лм, сопоставимы с аналогами на НЛВД мощностью 250 Вт. Также добавляются рассуждения о меньшей скорости падения светового потока у светодиодов по сравнению с НЛВД. На самом деле, если речь идет об уличном светильнике, то первая же серьезная проверка освещенности контролирующими службами покажет, что такой светильник не может полноценно заменить ДНаТ-250 и не укладывается в нормы. Действующие в России на момент написания статьи правила не дают поблажек светильникам с более высоким качеством спектра, если речь идет о наружном освещения. Коэффициенты запаса, устанавливаемые правилами, также не зависят от типа источников света. Другой вопрос, что можно установить светодиодные светильники с меньшим, чем у натриевых, световым потоком там, где не действуют жесткие нормы, например, на придомовой территории.

Качество цветопередачи

В числе преимуществ светодиодов по сравнению с некоторыми другими источниками света следует отметить лучшую цветопередачу. В первую очередь речь идет о значительном превосходстве по данному параметру светодиодов над НЛВД при том, что оба источника имеют сопоставимую светоотдачу. Действительно, если CRI для НЛВД составляет 20…30, то у современных белых светодиодов от ведущих производителей он редко падает ниже 60. Отсюда можно сделать вывод, что применение светодиодов вместо НЛВД может быть целесообразным для архитектурной подсветки, так как позволяет улучшить качество спектра. Исключение составляют те случаи, когда подсветка желтого оттенка, характерного для НЛВД, изначально обусловлена замыслом архитектора.

Если опираться только на такой показатель как CRI, то здесь светодиоды находятся примерно на уровне ЛЛ и КЛЛ и уступают лучшим образцам МГЛ. Серии светодиодов, предназначенных для наружного освещения, как правило, имеют CRI не более 80, что связано с необходимостью обеспечить большую светоотдачу и, следовательно, больший световой поток. Применительно к светодиодам действует простая закономерность — при прочих равных условиях чем выше светоотдача, тем ниже значение CRI.

Отдельно следует рассматривать РЛВД — они по цветопередаче уступают светодиодам, но, это связано не с принципом работы, а с сугубо экономическими причинами. Технология РЛВД являются устаревшей, в ее развитие не вкладываются значительные средства, к тому же уличные светильники на РЛВД зачастую позиционируются в нижнем ценовом сегменте и к качеству цветопередачи ламп для них не предъявляется высоких требований.

Но значение CRI отражает только точность воспроизведения восьми цветов (в расширенном варианте — 14) и не отражает такой показатель, как непрерывность спектра. У газоразрядных источников спектр состоит из отдельных линий. У светодиодов он непрерывен, что является большим преимуществом. Т.е. при равном с газоразрядным источником света CRI у светодиодов субъективно будет наблюдаться лучшая цветопередача. Однако пока что методики, позволяющие оценить цветопередачу с учетом непрерывности спектра, не стандартизированы. Поэтому при проектировании наружного освещения обоснование использования светодиодов вместо МГЛ для повышения качества спектра может базироваться лишь на субъективном мнении. Тем не менее, есть один момент, который делает целесообразным использование светодиодов вместо МГЛ. Речь идет о свойственном МГЛ эффекте изменения цветовой температуры во времени. Наблюдать его может каждый, просто гуляя по вечернему городу. Подсветка зданий, выполненная на МГЛ, со временем приобретает неприятный зеленоватый оттенок. Еще больше портит впечатление, когда изменение цветовой температуры различно у ламп, освещающих одно и то же здание.

Такие разные светодиоды

Тем не менее, использование светодиодов само по себе не дает светильнику однозначного преимущества по техническим характеристикам в сравнении с его «собратьями», в которых установлены традиционные высокоэффективные источники света. Как видно из таблицы 1, для светодиодов характерен большой разброс параметров в зависимости от типа. Поэтому превосходства над ДНАТ по светоотдаче или над МГЛ по CRI можно достичь, выбирая определенные типы светодиодов.

В качестве примера в таблице 2 приведены характеристики некоторых типов светодиодов, наиболее часто используемых в наружном освещении.

Таблица 2. Параметры некоторых светодиодов, наиболее часто используемых в наружном освещении

Из таблицы видно, что наибольшей светоотдачей обладают светодиоды Cree XT-E/XM-L. Если же целью является упрощение конструкции светильника, т.е. уменьшение количества светодиодов, здесь лучше всего подойдет Cree XM-L с высоковольтным питанием. При мощности 6 Вт он заменяет как минимум пять светодиодов мощностью 1,2 Вт.

Следует также отметить, что преимущества светодиодов могут быть полностью раскрыты в уличных светильниках лишь при использовании качественной оптики производства таких ведущих компаний как Ledil, Khatod, LedLink и некоторых других.

Примеры светильников

Помимо многочисленных преимуществ, у светодиодных светильников есть один серьезный недостаток — высокая цена. Тем не менее, он уже сейчас успешно преодолевается. Примером тому может быть светильник российского производства EcoLight EL-ДКУ-02-050-0021-65Х (рис. 1), цена которого составляет всего 5900 руб.

Рис. 1.

Светильник выполнен на основе светодиодов Nichia, также производитель оставляет за собой право комплектовать его светодиодами Semileds. При потребляемой мощности 50 Вт световой поток составляет 3400 лм. Цветовая температура — от 4700 до 6500K. Светильник предназначен для пешеходных тротуаров и дорог категории В, парков, скверов, парковок и т.п.

Близкий по параметрам светильник РКУ стоит около 1200 руб., поэтому о победе светодиодных светильников над традиционными источниками света говорить преждевременно. Но посмотрим на проблему с другой стороны. Дизайн светильников РКУ слишком традиционен. Если вы устанавливаете светильники на парковке перед бизнес-центром или же в садово-парковой зоне вокруг него, то вам явно захочется установить дизайнерские светильники, цена которых заведомо выше 6000 руб. В то же время, светильник EcoLight EL-ДКУ-02-050-0021-65Х внесет разнообразие в окружающий ландшафт и создаст прогрессивный имидж компании, территорию которой он освещает.

Что же касается светодиодных прожекторов для архитектурной подсветки, то уже сейчас их стоимость сопоставима со стоимостью светильников на МГЛ. Одним из способов снижения стоимости прожектора является использование светодиодов OSRAM с высокачественной первичной оптикой, что позволяет получить направленный световой поток без использования вторичной оптики. При этом получается двойная экономия — на дополнительных линзах и на их установке.

Российская компания «Световод» выпустила светодиодный прожектор Linterna L30 на основе светодиодов OSRAM. Световой поток — 3000 лм, что примерно соответствует прожектору на МГЛ мощностью 70 Вт с учетом потерь в оптической системе. Цена Linterna L30 составляет 5800 руб. Для сравнения, цена 70-ваттного прожектора заливающего света на МГЛ составляет около 4200 руб., стоимость запасной МГЛ с керамической горелкой — 1000 руб. Итого получаем комплект стоимостью 5200 руб.

Специалистам хорошо известно, что лучший светильник — это тот, который специально разработан под конкретный проект освещения. Меньший, чем нужно, световой поток — это плохо. Но не менее плохо, если световой поток больше, чем нужно. При этом идут лишние затраты на производство и установку светильника, происходит световое загрязнение окружающей среды.

Индивидуальное малосерийное производство светильников — дорогое удовольствие, если речь идет о традиционных источниках света. Светодиоды имеют то преимущество, что мощность и световой поток светильника можно менять в широких пределах, просто меняя их количество. Технология производства светодиодного светильника по индивидуальному заказу была создана польской компанией ELGO Lighting Industries (рис. 2). Минимальное количество светильников в партии — одна штука. При этом по цене такие светильники мало чем отличаются от моделей, выпускаемых крупносерийно. Предложенная ELGO Lighting Industries технология производства светильников по индивидуальным заказам, возможно, является для светодиодов именно тем самым killer application, т.е. «убойным приложением», которое позволит потеснить традиционные источники света в уличном освещении.

Рис. 2.

В серию светильников ELGO Adquen, выпускаемых под заказ, входят уличные и тоннельные светильники, прожектора, а также некоторые другие виды светильников. Уличный светильник ELGO Adquen OU предназначен для установки на автомагистрали со средней интенсивностью движения, например, магистральные улицы районного значения. Световой поток для топовой модификации достигает 26500 лм. Светодиодный прожектор ELGO Adquen ON (рис. 3) может использоваться для архитектурной подсветки.

Рис. 3.

Светильники ELGO Adquen могут по желанию заказчика быть собраны на базе светодиодов CREE типов XP-G, XP-E или XR-E. В отличие от большинства аналогов, светильники ELGO Adquen OU, как, впрочем, и другие светильники серии Adquen, имеют плафоны из закаленного стекла, а не пластмассы. Это немаловажно в условиях современного мегаполиса с его загазованной атмосферой и использованием противогололедных химических реагентов. Стеклянный плафон повышает долговечность дорогостоящего светодиодного светильника.

Окупаемость светодиодов основывается на предположении, что они не только потребляют меньше электроэнергии, но и дольше служат, чем традиционные источники света. К сожалению, единой методики определения срока службы светодиодных светильников пока не существует, чем активно пользуются некоторые производители, зачастую указывающие время работы светодиодов до снижения светового потока до 50%. При этом срок службы блока питания в технических характеристиках вообще не указывается.

Другим наглядным примером возможностей, заложенных в светодиоды CREE, является уличный светильник СТРИТ-150 производства российской компании «Планар-Светотехника». В нем используются светодиоды CREE XP-G со светоотдачей 132 лм/Вт. При этом их цветовая температура составляет 5600K. При потребляемой мощности 158 Вт световой поток составляет 13360 лм. Применение оптики компании Ledil позволило добиться правильной формы КСС типа «бабочка», обеспечивающую равномерность освещения дороги. При этом на КСС отсутствуют побочные «выбросы», что снижает слепящий эффект.

Компания Siteco (подразделение OSRAM, производящее светильники) создала светильник Siteco Streetlight 10 Midi LED (рис. 4), предназначенный для магистральных улиц районного значения. Производитель заявляет срок службы всей системы, включая блок питания, не менее 50000 часов. По завершении срока работы световой поток снижается всего до 83% от начального значения. То есть светодиоды должны проработать более 50000 часов, чтобы световой поток уменьшился вдвое.

Рис. 4.

Выводы

В настоящее время сложно сделать однозначный вывод об абсолютном преимуществе одного типа светильника над другим. В каждом конкретном случае требуется тщательный экономический расчет.

Светодиоды уже достигли такого уровня развития (XM-L, XT-E) что возможно изготовить светильник даже более эффективный, чем изделие, выполненное на натриевой лампе. Конечно, первоначальная стоимость светодиодного светильника достаточно высока, но затраты на эксплуатацию — значительно ниже, и в конечном счете может оказаться экономически целесообразным применение именно светодиодного светильника вместо светильника с натриевой лампой. Принимая во внимание, что развитие светодиодных технологий идет достаточно быстрыми темпами, происходит постоянное снижение стоимости и еще не достигнут предел по эффективности, можно с уверенностью предсказать неизбежное и явное уже в скором времени превосходство светодиодов над традиционными, даже самыми эффективными, источниками света.

Самые современные источники света. В основе их работы лежит принцип электролюминесценции. При пропускании электрического тока через границу, соединяющую два полупроводника различного типа проводимости (так называемый p-n переход) выделяется энергия в виде электромагнитного излучения видимого спектра, т.е. свет. Это явление было открыто британским ученым Г.Раундом в начале 20 века и долгое время не имело практического применения. Для возникновения эффекта электролюминесценции необходимо выполнение множества условий, таких как оптимально подобранная ширина запрещенной зоны в области контакта, качество и чистота (т.е. отсутствие дефектов) кристаллов для достижения достаточного удельного количества рекомбинаций дырка-электрон. Для этого сами полупроводники должны быть подобраны так, чтобы излучение на выходе приходилось именно на часть видимого спектра. Т.е. простыми словами – при прохождении тока через любой диод будет выделяться электромагнитное излучение, другой вопрос как добиться, чтобы оно было видимо человеческому глазу. Подробное описание теории электролюминесценции и механизма работы светоизлучающего диода выходит за рамки нашей статьи, подробную информацию без труда можно раздобыть в интернете.

Практическое применение светодиодов началось лишь в 60 - 70 года 20 века. Первые светодиоды излучали свет очень низкой интенсивности в красной части спектра. Поначалу они использовались в различных индикаторах и стоили очень дорого. Лишь с середины 1990-х годов после изобретения сверхярких синих светодиодов в лаборатории компании "Nichia" началась без преувеличения новая эра в развитии промышленного и бытового освещения. Для требуемого распределения светового потока в конструкцию светодиода входит линза. Путем нанесения на линзу желтого люминофора можно получить на выходе белый свет с различной цветовой температурой. В настоящее время этот метод используется в подавляющем количестве светодиодных ламп.

Как получается белый свет?

При прохождении тока через синий светодиод происходит рекомбинация электронов и дырок в области p-n перехода. Энергия преобразуется в электромагнитное излучение с частотой 400 – 500 нм. Далее синий свет проходит через слой люминофора, который нанесен на линзу. В результате на выходе получается белый свет. Его оттенок напрямую зависит от толщины люминофора.

Другой способ - это RGB. В этом случае на одной плате размещаются три различных светодиода, которые дают красный (Red), зеленый(Green) и синий (Blue) свет. При смешении их специальной линзой также возможно получение белого света. Однако при использовании данного метода ухудшаются как индекс цветопередачи(CRI), так и энергоэффективность.

Таким образом, соединяя в одном корпусе полупроводниковый источник излучения света, оптическую систему, радиатор для отвода излишков тепла и блок питания (драйвер) мы получаем целый класс приборов под общим названием - светодиодная лампа. По каким параметрам же отличать одну светодиодную лампу от другой? На данный момент нет единой системы классификации светодиодов и led ламп. Рассмотрим несколько вариантов.

Способы классификации:

По области применения

По типу используемого светодиода

По виду цоколя

Расскажем о каждом из них поподробнее.

1. Область применения

Уличные – используются в подсветке зданий, общественных бассейнов и парков, дорог, автострад, пешеходных переходов и т.д. Основные особенности такого вида светодиодных ламп это высокая степень защиты (IP rating), «антивандальное» исполнение. Кроме того, широко применяются дизайнерские решения с использованием «умных» программируемых RGB ламп.

Светодиодные лампы для дома и офиса – этот вид служит для полной замены ранее применяемых ламп накаливания, галогенных и люминесцентных. Оборудуются таким же цоколем, что и предшественники, зачастую имеют схожие размеры и внешний вид.

Прожектора – выделяются в отдельный класс по следующей причине. До недавнего времени в прожекторах использовались преимущественно линейные кварцевые лампы. Из-за их технических характеристик и параметров, спектрального распределения и особой фотометрии зачастую не представляется возможным их прямая замена на светодиодные аналоги. Поэтому возникает большое количество прожекторов специально разработанных для использования в них светодиодных источников света.

Промышленные - применяются в складских помещениях, на производствах, заводах. Их основная особенность – большая мощность, высокий световой поток и хорошая степень защиты (IP rating).

Светодиодные лампы, предназначенные для выращивания растений (так называемые Grow light) - это особое направление. Они используются в теплицах и их основное отличие - специально подобранный спектр излучения для лучшего роста растений, который включает в себя ультрафиолетовую компоненту. Кроме того, обычно предусмотрена возможность программирования.

Автомобильные лампы – целый класс ламп, применяемых как в освещении салона, стоп-сигналах, автомобильном тюнинге, так и с недавнего времени для ближнего и дальнего света.

2. Тип используемого светодиода

Существуют два чрезвычайно распространенных типа светодиодов: DIP, а также Superflux (Spider). Они широко применяются в дисплеях, индикаторной подсветке, различных электронных приборах. Однако их световой поток слишком мал и не позволяет широко использовать их в осветительных целях. Поэтому обратимся к тем светодиодам, что пригодны для освещения.

SMD(Surface Mounted Device) - светодиоды. В настоящее время самый распространенный тип, применяемый в освещении. В отличие от DIP и Superflux светодиодов, они монтируются прямо на поверхность платы, что отражено в их названии. Принято обозначение SMD****, где **** - четыре цифры, обозначающие размеры светодиода в миллиметрах. Существует огромное количество разнообразных моделей с различными параметрами потребляемого тока и значениями светового потока. К примеру, SMD3528 имеет размеры 35мм. на 28 мм., потребляет ток 20 мА, его световой поток обычно составляет 6-7 люменов (в зависимости от производителя). Или SMD5050 – там показатели соответственно 60мА и 18-20люменов. В целом светодиоды данного типа заслуженно снискали всеобщее признание. Благодаря конструктивным особенностям обеспечивается приемлемый теплоотвод, что увеличивает срок службы. Какой именно SMD светодиод использовать в осветительном приборе – зависит от конкретной ситуации. Эта тема слишком обширна для обсуждения ее в рамках данной статьи.

Мощные и сверхмощные светодиоды. Сюда можно включить светодиоды типа 5630, 5730, рассчитанные на ток до 350мА, а также светодиоды в корпусе эмиттер с током потребления до 1А и мощностью 1-3Ватт. Встречаются и более мощные экземпляры (до 10 Ватт). Эти светодиоды специально разрабатывались для освещения, требуют повышенного внимания к охлаждению и зачастую сконструированы так, что не требуют специальных линз.

COB (Chip on Board) – светодиоды. В этой самой современной технологии излучающий чип монтируется напрямую в плату. Это приводит к повышению надежности всего устройства, улучшению теплоотвода. Использование одной общей оптической системы увеличивает равномерность светового потока.

3. Вид цоколя

Светодиодные лампы – самые «молодые» из всех известных источников освещения. До их активного внедрения в нашу повседневную жизнь в основном использовались лампы накаливания, галогенные, люминесцентные, газоразрядные и некоторые другие. Каждый тип ламп преимущественно использует «свои» патроны со «своими» цоколями. Создатели светодиодных ламп изначально пошли по другому пути. На данный момент существуют LED лампы с практически всеми известными цоколями. Более того, зачастую они полностью повторяют форму и размеры предшественника. Наличие встроенного драйвера позволяет подключать их напрямую либо к сети 220в. (AC), либо к 12 в.(DC).Этот вид классификации чрезвычайно удобен и используется многими производителями и продавцами светодиодной продукции. Подробнее про виды цоколей светодиодных ламп можно прочитать в на нашем сайте.

В заключение хочется отметить, что светодиодные технологии развиваются бурными темпами. Это сулит нам в скором времени новые области применения. Вероятно, появится и общепризнанная единая система классификации светодиодных ламп.

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.

Сложности с выбором светильников?

Подготовим полный расчет стоимости, необходимого оборудования и 3D визуализацию для освещения вашего объекта. Это БЕСПЛАТНО - еще до покупки и заключения договора, вы сможете оценить:
"Сколько это будет стоить?", "Как это будет выглядеть?", "Сколько будет наматывать счетчик?".

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)

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.

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.

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.

Световой поток	Светодиодная лампа
50 лм.	1 вт.	4 вт.	20 вт.
100 лм.	2 вт.	5 вт.	25 вт.
100-200 лм.	2,5-3 вт.	6-7 вт.	30-35 вт.
300 лм.	4 вт.	8-9 вт.	40 вт.
400 лм.	5 вт.	10 вт.	50 вт.

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.

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 накладных потолочных 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, светодиодное используют на промышленных и режимных 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

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.

Выводы: какое оно, светодиодное освещение?

По основным характеристикам – сроку службы, экономичности, экологичности и параметрам светоотдачи – светодиодное освещение превосходит люминесцентное, галогенное и накаливания. Диоды становятся дешевле в производстве, совершенствуются их конструктивные элементы и одновременно с этим увеличивается популярность. Можно уверенно утверждать: за светодиодными источниками – будущее.

Комментарии (6)

13.01.2017 в 13:44

В моем магазине использовались светильники с металлогалогенновыми лампами вместе с люминесцентными, сотрудники магазина жаловались на утомляемость, на то, что в помещении жарко, не комфортно находится. Почитал в интернете несколько статей, и ведь действительно, т.к. лампы содержат УФ излучение это крайне отрицательно сказывается на здоровье кожи, волос, глаз, уменьшается работоспособность организма в целом. Поменял все свои светильники на светодиодные, хоть это встало в копеечку, ситуация изменилась в лучшую сторону. Самое главное что я не потерял в освещенности, а даже по моему мнению, освещенность в магазине стала лучше, плюс экономия электроэнергии (теперь плачу меньше за свет). Светильники приобретал у этих ребят, трековые Origi, встройка TURN.