Светодиодное (led) освещение все больше проникает в повседневную жизнь. Давайте разберем, на самом ли деле оно обладает максимальными достоинствами/минимальными недостатками.
Cодержание
Что такое светодиодное освещение
Светодиодное освещение – это одна из перспективных технологий искусственного освещения, базирующаяся на использовании светодиодных источников света.
Применение светодиодов в качестве источников света стало возможным после получения диодов, которые испускают белый спектр. Принцип действия led основывается на физике полупроводников. Диод представляет собой два соприкасающихся друг с другом полупроводниковых материалов, в одном из которых преобладают электроны, а в другом – положительный ионы. При прохождении через границу соприкосновения электрического тока происходит рекомбинация электронов и ионов. В результате электроны переходят на другой энергетический уровень, появляется избыток энергии. У светодиодов этот излишек выходит в виде светового излучения (в малой степени в виде тепла).
Схема появления излучения
В зависимости от используемых полупроводниковых веществ различается длина испускаемых световых волн. Самыми первыми (1962 год) были придуманы led-элементы, которые светили красным. Потом появились желтые и зеленые цвета. В 1971 году изобрели диод синего цвета, но лишь спустя 20 лет была придумана недорогая технология его изготовления.
Белый свет был придуман самым последним: в 1995 году. Но потребовалось еще несколько лет, чтобы создать лампочку, которая бы светила с яркостью, достаточной для бытового и промышленного применения.
С тех пор уже примерно 10-15 лет доля светодиодного освещения постоянно растет за счет многочисленных достоинств и постоянного снижения стоимости.
Качественная led-лампа состоит из нескольких элементов: цоколь, драйвер, радиатор, светодиод, рассеиватель (колба).
Конструкция LED лампы
Цоколь необходим для подключения к патрону светильника. Для удобства использования и взаимозаменяемости источников света цоколи у led выпускаются тех же видов, что и у других часто применяющихся ламп. Это винтовые е14, е27, штырьковые g4, g9, gu5,3 и другие.
Драйвер – самый важный элемент, который не видим глазу, он прячется в цоколе. Он стабилизирует поступающее напряжение, преобразует переменный ток в постоянный. За счет стабилизации электричества достигается долгий срок службы led-ламп и некоторые другие достоинства. Также драйвер питает светодиоды.
Драйвер состоит из микросхем, импульсного трансформатора, конденсаторов. Во многом высокая цена на светодиодные лампы объясняется ценой драйвера. Для снижения стоимости готовой лампочки производители заменяют этот элемент на простой блок питания. Блок питания не обеспечивает стабилизации тока и напряжения, что негативно сказывается на качестве источника света. Кроме того драйвер невозможно установить в миниатюрные лампочки: не хватает места.
Радиатор отводит от светодиода возникающее тепло. Чем он больше, тем лучше охлаждается источник света, что важно для мощных и больших ламп.
Рассеиватель помогает распределить световой поток в пространстве, защищает корпус от пыли, влаги.
Светодиоды – основной рабочий элемент, за счет которого появляется свечение.
Область применения
Квартира
Led устанавливают в потолочных, настенных, декоративных светильниках. Распространены светодиодные ленты для подсветки шкафов, ниш, потолков, мебели. Продаются неразъемные светодиодные светильники и модели с заменяемой лампой. Также за счет унификации led подходят к большинству уже имеющихся люстр, бра и торшеров.
Светодиодное освещение квартиры
Офисное
Для офисов и промышленных зданий применяются встраиваемые или накладные потолочные led-светильники. Часто они монтируются в навесные потолки (ПВХ или типа Армстронг). Led-модели дают равномерный рассеянный свет, не гудят и моментально выходят за рабочую мощность.
Подробнее об офисном освещении
led освещение офиса
Торговое
От освещения в магазинах напрямую зависят продажи. Главная цель света: представить товар в нужном удачном ракурсе. Для этого используются светодиодные трековые, модульные, карданные, точечные модели светильников, а также светильники-даунлайты. Задача светильников – создать направленный световой поток для выделения товара.
Торговое освещение
Промышленное
В промышленности используются не только в офисах и кабинетах. Светодиодное освещение с нужной степенью защиты применяется для производственных цехов, складов, ферм, теплиц. Led-модели хороши тем, что выдерживают жесткие условия эксплуатации: повышенную влажность, разные температуры, пыль, грязь.
Промышленное led освещение
Аварийное
Используется при отключении основного освещения. Применяется в промышленности, медицинских, развлекательных учреждениях, торговых центрах. Светодиодные аварийные светильники бывают полностью автономными или подключающимися к отдельной аварийной линии питания.
Консольное (уличное)
Освещает трассы, городские дороги, улицы, парки, пешеходные дорожки. Также led применяются для подсветки фасадов исторических зданий, скульптур, торговых центров. Используется для трансляции рекламы на щитах и экранах, для создания световых инсталляций и картин.
Подсветка дороги
Прожекторное
Светодиодами оснащаются прожекторы для подсветки стадионов, вокзалов, аэропортов и других общественных площадок большого размера.
Декоративные варианты светодиодного освещения
Декоративная подсветка придает законченность интерьеру, некую изюминку.
Один из способов сделать акцент на определенном предмете – подсветить его направленным световым лучом.
Световой акцент на картины
Напольная и потолочная подсветка визуально расширят пространство. Такой же цели служат миниатюрные светильники и светодиодные ленты: маленьким комнатам они придадут дополнительный объем.
Подсветка пола и потолка
Разноцветный свет сделает акцент на нишах и полках.
Подсветка ниш
Удобно зонировать пространство при помощи разноцветной потолочной подсветки.
Разноцветное зонирование
Лампы красиво подчеркнут потолочные балки, колонны и другие выступающие части стен.
Подсветка потолочной балки
Широко применяются светодиодные ретро-лампы. Светодиоды дали второе дыхание лампам Эдисона
LED лампы Эдисона
Удобно использовать для уличного украшения домов и городов.
Наружная иллюминация
Преимущества и недостатки
Светодиодные лампы во многом выигрывают у ламп накаливания, галогенных и люминесцентных. Сравнительные свойства приведены в таблице.
К достоинствам led можно отнести:
- Долгий срок службы. При соблюдении всех параметров, которые указаны производителем, светодиодная лампа способна работать до 50 тысяч часов и даже больше. Это в 50 раз больше, чем у лампы накаливания, в 12,5 – чем у «галогенок», и в 3,3 раза выше, чем у люминесцентных.
- Максимальная светоотдача при минимальном энергопотреблении. Их светоотдача примерно в два раза выше, чем у люминесцентных, в 4-5 раз выше, чем у «галогенок» и в 7-8 раз превышает лампы накаливания. Соответственно, энергопотребление, мощность led-ламп одинакового светового потока меньше в такое же количество раз.
- Большое количество цветовых температур.
- Экологическая безопасность, отсутствие проблем с утилизацией.
- Прочность конструкции. Лампа способна работать даже с разбитым рассеивателем.
- Низкий нагрев при работе.
- Мгновенное включение (в отличие от люминесцентных).
- Количество циклов включения-выключения не сказывается на работоспособности (в отличие от люминесцентных).
- Красивый внешний вид.
- Возможность синхронизации с технологией «умного дома».
- Работа не зависит от влажности и перепадов температур.
- Снижение требований к проводке из-за низкой мощности led-ламп.
Не обходятся led без недостатков:
- Высокая цена. Она заметно выше, чем у других типов источников света. Производители работают над снижением себестоимости, но, к сожалению, часто это происходит за счет качества. Снижение цены происходит из-за замены драйвера на блок питания. После этого светодиодная лампа быстро выходит из строя.
- Чувствительность к перепадам сетевого напряжения. Драйвер нивелирует перепады, поэтому дешевые модели без стабилизатора быстро выходят из строя.
- Мерцание (пульсация) светового потока. Мерцание крайне опасно для зрения человека. Оптимальный коэффициент пульсации не должен превышать 5%, свыше 30% использовать в домашних условиях опасно. Мерцание зависит от качества конструкции. Отсутствие драйвера резко снижает качество света.
- Падение яркости в процессе работы, связанное с физической деградацией светодиодов.
- Высокий процент брака, особенно среди недорогих ламп.
Какова экономия светодиодного освещения
Светодиодные источники света – действительно экономичные осветительные приборы. Следует лишь внимательно относиться к качеству покупаемых ламп и не гнаться за недорогими моделями, которые, вероятно, быстро выйдут из строя.
В целях максимальной экономии для освещения квартир и домов светодиодами экономически целесообразно заменять лампы накаливания мощностью свыше 60 Вт. Иначе стоимость самой светодиодной лампы не окупится.
Также стоит заменять только источники света, которые работают максимальное количество часов. Светильник в кладовке, который включается раз в неделю на полчаса, вполне может остаться оснащенным лампой накаливания.
При применении этих правил светодиодное освещение оправдает себя, но не в первый месяц работы. Срок окупаемости led-ламп составляет 1-2 года. Рассчитывается окупаемость по следующему алгоритму.
Допустим, надо заменить все лампы на led. Примем число ламп за n=10 штук. Сравнительная мощность при равном световом потоке указана в таблице.
Допустим, мы заменяем лампы накаливания мощностью 75 Вт. Заменим на аналогичные светодиодные или люминесцентные. Стоимость замены составит:
| Характеристика | Накаливания | Светодиодная Osram | Люминесцентная Osram |
|---|---|---|---|
| Цена, руб | 15 | 200 | 150 |
| Общая стоимость замены, руб | 150 | 2000 | 1500 |
| Мощность,(P), Вт | 75 | 14 | 20 |
| Срок службы, час | 1000 | 15000 | 8000 |
Примем, что за год электричество горит 5000 часов. Цена одного кВт электричества – 5 руб/кВт. Тогда:
| Накаливания | Светодиодная | Люминесцентная | |
|---|---|---|---|
| Суммарная потребляемая мощность, (n×P/1000), кВт | 0,75 | 0,14 | 0,2 |
| Суммарное годовое потребление электроэнергии, кВт*ч | 3750 | 700 | 1000 |
| Годовые затраты на электроэнергию, тыс.руб. | 18750 | 3500 | 5000 |
| Затраты на покупку светильников, руб. | 150 | 2000 | 1500 |
| Затраты на обслуживание, тыс. руб. | 750 рублей (5 раз в год заменять лампы: каждую 1000 часов) | 2000 рублей каждые 15000 часов (замена ламп примерно каждые 3 года). | 1500 руб. каждые 8000 часов (замена ламп примерно через 1,5 года.) |
| Суммарные затраты за 1 год, тыс.руб. | 19,65 | 5,5 | 6,5 |
| Суммарные затраты за 3 года, тыс.рублей | 58,95 | 18,5 | 22,5 |
Таким образом, капитальные затраты на покупку новых ламп выше у светодиодных моделей. Но уже за первый год эксплуатации за счет экономии электроэнергии светодиодное освещение выигрывает и у ламп накаливания, и у люминесцентных. А за три года – срок службы led-ламп – суммарные затраты на светодиодное освещение самые минимальные.
В таблице не учитаны затраты на утилизацию (если таковые будут) люминесцентных ламп при их замене каждые 1,5 года. Также не учитывается падение яркости led с течением времени, из-за чего заменять панели придется чаще, чем каждые 9 года. Однако, и лампы для расчета брались не с максимальным заложенным сроком службы.
Актуальность светодиодного освещения в 2020 году
Снижение себестоимости часто происходит за счет качества
Доля светодиодных ламп на рынке электротехнических товаров постоянно увеличивается. Это связано с популяризацией led-технологий, удешевлением конструкции лампочек, появлением новых марок и брендов в широком доступе в магазинах. При помощи led можно освещать дом не только внутри, но и снаружи. Можно без лишних трудностей подсвечивать участки, бассейны, гаражи и любые другие помещения. В Европе и США постоянно растет доля «умного освещения», которое невозможно представить без светодиодов.
С другой стороны, тенденцией 2019-2020 годов является высокий процент брака среди выпускаемых моделей led. Это тоже связано с удешевлением конструкции, которая зачастую происходит за счет замены дорогого драйвера на дешевый блок питания. В итоге цена становится небольшой, но одновременно теряются и все преимущества led-технологий. Срок службы сильно снижается: без драйвера любой скачок напряжения приводит к выходу лампы из строя. Выросло количество случаев, когда светодиодные лампы возвращаются в магазины по гарантии, что совсем неудобно для пользователей. К сожалению, по внешнему виду невозможно понять, есть драйвер внутри или нет. Остается полагаться на добросовестность известных брендов.
Альтернативы светодиодному освещению
Из уже выпускаемых перспективных альтернативных источников света можно назвать индукционные лампы. Они имеют долгий срок службы (до 150000 часов), высокую светоотдачу (до 160 лм/Вт). Индукционные источники света нечувствительны к скачкам напряжения, частым включениям-выключениям. Правда, подходят они только для освещения больших пространств: промышленного, уличного. Использование индукционных ламп в быту ограничивается большими габаритами и вредными излучениями (ультрафиолетовым и электромагнитным).
По всему миру ведутся разработки новых технологий освещения. В США предложили альтернативный источник света, работающий на основе поливинилкарбазола с ирридием с углеродными многослойными нанотрубками. В России ученые опробуют технологию катодолюминесцентных ламп.
Но пока это только разработки, которым далеко до внедрения в производство. Светодиодное освещение остается на лидирующих позициях.
Вывод
При некоторых недостатках светодиодное освещение обладает весомыми преимуществами:
- экономичность;
- долгий срок службы;
- хорошее качество света;
- разнообразие цветов и оттенков света.
Производители стремятся к унификации, поэтому выпускают модели, которые без проблем заменяют другие типы лампочек, как в быту, так и в промышленности.
Несмотря на высокую цену качественных лампочек, за 1-1,5 года они окупятся за счет уменьшения платежей за электричество.
