Вольфрамовые нити накала постепенно уходят в небытие, им на смену приходят более совершенные и эффективные способы освещения. Заметно популярными становятся светодиодные лампочки на 220 В, которые ещё недавно служили декоративными элементами или просто дополнительными источниками света. Цена на эти устройства стала доступной, что позволило их применять взамен традиционных.
Принцип работы и устройство
Светодиодная (LED) лампа представляет собой корпусное электронное полупроводниковое устройство на основе LED-технологий, предназначено излучать свет под воздействием электрического тока. Первые практически применимые светодиоды появились в 1960-х годах и генерировали излучение в красном спектре видимых для человеческого глаза электромагнитных волн. Более поздние исследования позволили создать оранжевые, жёлтые и синие диоды. Особо сложной технологической задачей было увеличить количество света от этих приборов.
Сам по себе светодиод состоит из полупроводникового кристалла под крышкой прозрачного полимера и двух контактов. Как и обычный диод, пропускает электрический ток только в одном направлении, при прохождении которого электроны в кристалле отдают избыток энергии в виде света.
Каждый такой прибор не излучает белого света, привычного человеческому глазу, и работает от постоянного тока, в то время как в электрической бытовой сети протекает переменный ток с гораздо более высоким напряжением, чем требуется для работы полупроводников. Поэтому светодиодная лампа на 220 вольт — сложное устройство, состоящее из следующих компонентов:
- одного или нескольких светодиодов;
- преобразователя напряжения;
- корпуса с цоколем;
- оптической части.
Основа для большинства современных ламп — плата с синими светодиодами в комбинации с белым люминофором. Благодаря явлению фотолюминесценции последний преобразует поглощённый свет в излучение с заданным спектром. Этот блок закрыт крышкой из прозрачного пластика, задача которого — рассеивать свет и свести к минимуму блики. При необходимости создания направленного пучка в крышку монтируют линзы и отражатели.
Блок электроники содержит модули преобразования переменного напряжения в постоянное и контроля за преобразованием. Все эти элементы вместе с цоколем объединяет корпус, который одновременно служит теплоотводящим радиатором.
Основные параметры
Совместимость светодиодных ламп 220 В с осветительными приборами, для которых они предназначены, определяется прежде всего цоколем и геометрией корпуса с колбой. Качество работы LED-устройств описывается несколько отличными от традиционных ламп накаливания параметрами.
Мощность и световой поток
Ранее считалось, что для понимания, насколько интенсивен свет от лампочки, достаточно информации о её мощности. Такая логика не подходит к светодиодному освещению. Показатель мощности для LED-устройств лишь определяет текущее потребление и не является значительным.
Поскольку технологии постоянно улучшаются, соответствие потребляемой энергии и излучаемого количества света меняется от модели к модели. В зависимости от используемой технологии одинаковые по мощности светодиодные устройства могут существенно отличаться по яркости. В качестве точного параметра для определения эффективности LED-приборов используется измерение их светового потока в люменах. Для сравнительного понимания яркости ламп, исполненных в других технологиях, можно опираться на следующий перечень:
- Традиционные лампы накаливания — 6−14 лм/Вт.
- Лампы накаливания высокой мощности — 16 лм/Вт.
- Галогенные лампы — 14−19 лм/Вт.
- Люминесцентные лампы — 50 лм/Вт.
В случае со светодиодными приборами условно можно считать, что 1 Вт потребляемой мощности у LED по светоотдаче эквивалентен 10-ваттной лампе накаливания. Но подобное соотношение будет эффективным только до 5 Вт. Выше этого значения показатели выделенной мощности у светодиодных лампочек уменьшаются:
- 4 Вт — около 40 Вт обычной лампы;
- 6 Вт — LED соответствует стандартной лампе 50 Вт;
- 7 Вт — около 60 Вт;
- 8 Вт — не более 66 Вт;
- 10 Вт — соответствует 70 Вт традиционной лампочки;
- 12 Вт — сопоставимы с 75 Вт накаливания;
- 18 Вт — замена 100 Вт классической лампочки.
Эти значения будут справедливыми при условии, что LED-устройства состоят из компонентов высокого качества.
Температура и ширина пучка
Лампа накаливания по своей сути — нагревательный прибор. Лишь 2% электроэнергии она преобразует в свет, который также даёт ощущение тепла. В этом смысле он значительно комфортнее, чем генерируемый LED-приборами — их свет несколько холоднее. Показатель цветовой температуры (измеряется в Кельвинах) помогает визуализировать некоторые сравнения. Например, свет восковой свечи — это 2000 К, а лампа накаливания — 2800 К. К сожалению, это почти недостижимые значения для LED, которые редко работают в диапазоне ниже 3000 К.
Для лучшей ориентации полезным будет такой перечень цветовых температур:
- 2500 К — очень тёплый свет;
- 2500—3500 К — немного холоднее, чем у ламп накаливания;
- 3500—4500 К — нейтральный (например, свет от люминесцентной лампы в лаборатории);
- 4500—5000 К — прохладный;
- 5000—6500 К — холодный и неприятный.
Показатель цветовой температуры не всегда полностью отражает спектральные особенности освещения. Свет от ламп с одинаковой температурой, направленный на один и тот же объект, может вызвать различные искажения отражений, т. е. цвет освещённого предмета будет восприниматься неодинаковым. Степень соответствия цвета освещённого предмета эталонному называют индексом цветопередачи Ra, который определяет это соответствие в диапазоне от 0 до 100.
Человеческому глазу комфортны источники освещения с Ra от 80 до 100. Это не значит, что нужно держаться подальше от уличных фонарей с Ra ниже 80, но говорит о нецелесообразности использования подобных источников дома.
Ширина пучка — ещё один важный показатель для LED, но несущественный для традиционных лампочек. Для большинства приборов, основанных на накале вольфрамовой нити, он практически приближается к 360 градусам, а для светодиодных — это конструктивно заложенный показатель, который редко превышает 180°. Зависимость такова, что чем больше угол, тем сильнее рассеян свет у пучка.
Другие показатели
Согласно стандарту международных кодов IP, степень защиты определяется двумя значениями: от твёрдых предметов (0−6) и от жидких веществ (0−8). В случае со светодиодными лампочками наиболее популярны следующие классы:
IP20 — минимальная защита, обычное применение в помещениях;- IP44 — предназначены для работы в осветительных приборах на открытых площадках;
- IP65 — лампы способны работать на улице без дополнительного укрытия;
- IP66 — также устойчивы к погодным условиям, но лучше переносят влагу, способны к многократному погружению в воду;
- IP67 — очень высокая степень защиты, могут работать под водой;
- IP68 — высшая герметичность, лампы такого класса могут работать на большой глубине.
Светодиодные лампы — это прежде всего долговечность, составляющая более 50 тысяч часов. Для того чтобы LED служили так долго, нужно следовать рекомендациям производителя. Они могут указывать на соблюдение определённого температурного режима, губительность соседства с интенсивными источниками лучистого тепла и влаги или на недопустимость нарушения вентиляции лампы. Очень важным параметром, влияющим на срок жизни LED, является устойчивость к частому включению и выключению. В значительной степени это зависит от качества прибора — хорошие лампы именитых производителей способны выдержать до 100 тысяч циклов.
Возможность сопряжения с диммером — также немаловажный показатель для LED. Лампы накаливания не имеют ограничений по установке в приборы с функцией регулировки интенсивности света, а вот среди светодиодных только некоторые модели обладают такой возможностью и зачастую способны работать только с конкретным устройством. Зато производители LED предлагают комплекты ламп с интеллектуальным управлением через смартфоны, позволяющим изменять цвет, интенсивность освещения отдельных ламп и строить сложные световые сцены.
LED-технологии сейчас далеко не новшество. Но использование их всюду взамен галогенных, люминесцентных и традиционных способов освещения только начинается. В течение следующих нескольких лет светодиодные лампы, вероятно, заменят большинство других форм освещения в жилых домах и коммерческих зданиях. Эти приборы не только сокращают затраты на электроэнергию и эксплуатационные расходы, но и предлагают новые возможности для производителей осветительных приборов.
