После написания предыдущей статьи у меня самого остался не до конца решенным вопрос - а что же конкретно выгоднее купить и на сколько можно выиграть в дальней и ближней перспективе. Плюс остались некоторые неопределенности по эффективности светодиодов. А вопрос побуждает к поиску ответа на него, поэтому я продолжил разрабатывать это направление. Не скажу что получился материал на полноценную статью, но в качестве дополнения к предыдущей информация содержит существенно важные данные будет полезна.
Для начала разберемся с тем, какой точно КПД у рассмотренных в прошлой части светодиодов. Ранее я взял данные в основном из статьи iva2000 , не проверяя, т.к. там рассматривался больше вопрос эффективности фотосинтеза при освещении светом разного спектра. Теперь же я решил разобраться и в общей эффективности.
Рассматривать будем светодиоды фирмы CREE, т.к. они, с одной стороны, на сегодняшний день наиболее продвинуты по технологиям и, соответственно, светоотдаче на единицу мощности, а с другой, все их показатели стабильны и хорошо задокументированы (в отличии от ноунейм производителей). Здесь указанная фирма должна бы мне заплатить за рекламу, но увы, я пишу не с их подачи, а просто потому что так проще и доступнее.
Итак, какие будем исследовать светодиоды? Не буду выкладывать сюда весь процесс изучения и отбора конкретных серий, дабы не затоплять материал «водой». Вкратце скажу, что вбирал наиболее мощные и одновременно наиболее эффективные чипы, при условии свободной доступности и выгодной цены. По этим критериям подходят два типа: белые будут из серии XM-L.
Это 10-ваттные чипы с эффективностью 158 lm/W (но не на максимальной мощности, а всего при 1 Вт). Холодно белые (6000-6500К), нейтрально белые (4000-4500К) и тепло-белые (3000-3500К).
И красные из серии XP-E, High Efficiency Photo Red 650-670nM. 
Ссылки на документацию по светодиодам в конце статьи.
Разберемся с белыми. В прошлый раз разница в КПД светодиодов белого свечения не была учтена и эффективность оценивалась только по отношению к кривой фотосинтетической активности McCree.
В этот раз я решил более досконально уточнить этот вопрос. К сожалению в документации к светодиодам никогда не приводят кпд, а пишут люмены на ватт, поэтому пришлось делать обратный расчет. По спектру светодиода и фотопической кривой рассчитывается сколько люмен было бы у светодиода, если бы его кпд был равен 100%, а затем на это число делится число реальных люмен, взятое из документации на светодиод. И вот что у нас получилось для трех типов белых светодиодов:
Обращает на себя внимание, что не смотря на рост люменов при переходе от холодно-белому к тепло-белому спектру (при одинаковой мощности излучения ), табличные значения lm/W и общий кпд светодиода падает и очень существенно - с 40 до 23%. Все дело в том, что люминофор, которого в светодиоде тепло-белого свечения гораздо больше, сам имеет не 100% КПД, да еще и, по всей видимости, при его большом количестве оказывает затеняющий эффект (лучи излученные нижними слоями поглощаются выше лежащими и пропадают). При этом показатель люмен на ватт используется при токе 2А (из максимально трех) - видно что он при этом падает со 140 при 350мА до 108 (для холодно-белого). В документе Cree такой таблицы нет - там даны абсолютные люмены при заданном токе, а мощность надо рассчитывать, пользуясь данными из графика вольт-амперной характеристики. Вот соответствующие данные из даташита:
С ними все немного проще, т.к. световой поток указан не в люминах а в милливаттах. Достаточно разделить милливатты излучения на ватты потребления и получаем КПД с высокой точностью! На все бы светодиоды приводили эти данные - 2/3 работы можно было не делать!
Вот уже вырисовываются интересные варианты использования отдельных светодиодов и их комбинаций. Теперь пересчитаем таблицу эффективности с учетом вновь полученных данных.
Видно что красные Photo-red с большим отрывом впереди всех. Но освещать чисто красным нельзя, поэтому нужно комбинировать и тут идут варианты с белым и синим. Сразу отметем (я-то считал всё, но выбросил то, что получилось не перспективно) комбинации тепло-белых с красным. Низкая эффективность тепло-белых светодиодов сводит на нет все преимущества красных. А вот холодно-белые очень хороши в таком сочетании! Сами имеют неплохой кпд, еще усиленный красными светодиодами, а недостаток красного спектра так же покрывается ими. Так же хорошо смотрится сочетание красных с синими. Затем идут просто холодно-белые и ДНаТ 1000, а остальные по сути не тянут. Ну что ж посмотрим как это будет смотреться в полном комплекте - с драйверами.
Далее логика расчетов шла в предположении, что мы хотим получить за те же деньги больше фотосинтетически активного излучения, поэтому все цифры, в том числе цены на светодиоды и драйвера приведены к общей величине фитоактивной радиации светильника 100мкмоль/с.
Цветовая маркировка как в предыдущей таблице - чтобы проще было понять где какие светодиоды и не занимать место повторяющимися заголовками.
Но это только цена на старте - сколько нужно вложить денег, чтобы получить лампочку на 100мкмоль/с. Этого мало - нужно посмотреть во сколько она обойдется при эксплуатации. И вот если посчитать к этому еще и затраты электроэнергии во времени - вот тогда получится полная картина, которую я и представляю на всеобщее обозрение!
Оставлено для истории, обновленные данные ниже
Благодаря пристальному вниманию комментаторов выяснилось, что далеко не всё светодиоды, которые продают на алиэкспрессе с названием CREE на самом деле ими являются. Самые дешевые из них, порядка полутора долларов за 10-ваттный диод или менее вероятнее всего являются подделкой с чипами производства китайской компании LatticeBright, которые стоят в разы дешевле оригинальных и, к сожалению, имеют примерно в 2 раза худшие показатели. В связи с этим, я провел поиск цен соответствующих светодиодов в компании Компэл , являющейся официальным дистрибутором компании cree в РФ. Цены там значительно выше чем в китае, но мелким оптом достаточно выгодно, в том числе по сравнению с зарубежными поставщиками.
И по ходу дела исправил два момента - добавил для кривой ДНаТ замену ламп раз в год. И исправил ошибку (мой недосмотр), из-за которой цена всех ламп считалась на одинаковую их мощность (100Вт), тогда как исходная идея была в расчете на единицу фотоактивной радиации. В новом графике данные цены за светильник излучающий 100мкмоль/с, а не 100Вт. приношу извинения за оплошность. 
Как разобраться в этой вязанке прутьев?
Слева - цена светильника на старте. Напоминаю что при этом все они будут выдавать одинаковое количество фитоактивной радиации, но иметь разный спектр. Чем ниже начинается полоска, тем дешевле набор. По оси Х у нас месяцы. Предполагается что светильник работает 12 часов в сутки 7 дней в неделю, всего 36 месяцев, т.е. 3 года. Это всего лишь чуть более 13 тыс. часов, а для светодиодов заявлено 50 тыс. И если все сделано правильно с охлаждением, а так же на светодиоды подается ток 0.7 от максимального (так больше КПД на целую треть), то проработают они и того больше, т.е. более 10 лет практически без деградации.
Чем более горизонтально идет линия - тем больше КПД у светильника. Видим что многие линии начинаются выше (дороже чипы), но со временем оказываются дешевле чем более дешевые аналоги. В этом показательна линия для светодиодов photo red - она имеет наименьший наклон.
Самое удивительное что самыми дешевыми теперь оказались… Самые дорогие photo red светодиоды! Это потому что они имеют самый высокий КПД и самый «легкоусваиваемый» спектр - их нужно меньше всего в начале и они тратят меньше всего электричества и в будущем! Большой интерес представляют комбинации «Холодно-белый+красный photo red». На данном графике приведена кривая при соотношении белый: красный как 2:1 по мощности. И просто «холодно-белый». Эти три линии расходятся веером, где крайние - белый и красный светодиоды, а средняя - их комбинация. Для выращивание растений необходимы все составляющие спектра, но в разных комбинациях. Выходит что все варианты сочетаний спектров наиболее эффективно покрываются всего одной комбинацией - холодно-белых и красных светодиодов (но в разном численном соотношении).
Стоит отметить, что комбинация синий+красный хоть и имеет меньший наклон чем белый+красный, но дает существенно худший показатель цена/световой поток, поэтому не догоняет сочетание белый+красный даже за 3 года. В 10-летней перспективе может быть предпочтительнее, но это исключительный случай.
Фитолампа оказывается не такая уж и дешевая. Если учесть её КПД она дороже даже холодно-белых светодиодов, а уж в перспективе… Деньги за электричество на ветер…
ДНаТ и в начале не очень дешев (я удивился сколько стоят ЭПРА для них, а Эм
ПРА брать не стоит - они имеют низкий КПД, лампа из-за мерцания - тоже, еще они гудят и греются как печка) и со временем не нагоняют - особенно с учетом замены ламп - которую придется делать не реже раза в год, что отображается как ступеньки на графике. Так что в сад.
Вот спектр сочетания белых с красными светодиодов, наложенный на кривую MkCree (4:1 по мощности, на 2:1 не стал переделывать):
Конечно неправильно судить о таких вещах основываясь на красивости графиков, но учитывая цифры, которые говорят то же самое - по моему график практически идеален в отношении покрытия спектра фотосинтетически активного диапазна.
Вывод остается прежним - покупайте холодно-белые светодиоды и красные CREE Photo red и будет вам куча света для ваших растений и экономия для кошелька!
Так же возможно освещение чисто красными светодиодами, о таком опыте писал один из комментаторов. Это будет наиболее целесообразно в случае, если растения частично освещаются естественным светом (огород на подоконнике, балконе, лоджии, когда прямой солнечный свет не попадает вовсе или на пару часов в день - тогда растения получают в основном синие лучи от неба, а красных им катастрофически не хватает, как и общей интенсивности света. Тут красные светодиоды заполнят имеющийся пробел как нельзя лучше. Только это должны быть высокоэффективные светодиоды с длиной волны излучения 660нМ и лучше если это будут CREE Photo red. Ну всё, я пошел заказывать диоды!
Путем соответствующего выбора полупроводникового материала и присадки можно целенаправленно воздействовать на характеристики светового излучения светодиодного кристалла, прежде всего на спектральную область излучения и эффективность преобразования подводимой энергии в свет:
Для получения белого излучения с той или иной цветовой температурой имеются три принципиальные возможности:
1. Преобразование излучения голубого светодиода желтым люминофором (рисунок 1а).
2. Преобразование излучения УФ-све-тодиода тремя люминофорами (аналогично люминесцентным лампам с так называемым трехполосным спектром) (рисунок 1б).
3.Аддитивное смешение излучений красного, зеленого и голубого светодиодов (RGB-принцип, аналогичный технологии цветного TV). Цветовой оттенок излучения белых светодиодов может быть охарактеризован значением коррелированной цветовой температуры.
Большинство типов современных белых светодиодов выпускается на базе голубых в комбинации с конверсионными люминофорами, которые позволяют получить белое излучение с широким диапазоном цветовой температуры - от 3000 К (тепло-белый свет) до 6000 К (холодный дневной свет).
Кристалл светодиода начинает излучать, когда в нем протекает ток в прямом направлении. Светодиоды имеют экспоненциально возрастающую вольтамперную характеристику. Обычно они питаются постоянным стабилизированным током или постоянным напряжением с предвключенным ограничивающим сопротивлением. Это предотвращает нежелательные изменения номинального тока, которые влияют на стабильность светового потока, а в худшем случае могут даже привести к повреждению светодиода.
При небольших мощностях используются аналоговые линейные регуляторы, для питания мощных диодов - сетевые блоки со стабилизированным током или напряжением на выходе. Обычно светодиоды включаются последовательно, параллельно или в последовательно-параллельные цепочки (см. рисунок 2).
Плавное снижение яркости (диммирование) светодиодов осуществляется регуляторами с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) или уменьшением прямого тока. Посредством стохастической ШИМ можно добиться минимизации спектра помех (проблема электромагнитной совместимости). Но в данном случае при ШИМ может наблюдаться мешающая пульсация излучения светодиода.
Величина прямого тока варьируется в зависимости от модели: например, 2 мА - у миниатюризированных светодиодов плоскостного монтажа (SMD-LED), 20 мА - у светодиодов диаметром 5 мм с двумя внешними токовводами, 1 А.- у мощных светодиодов для целей освещения. Прямое напряжение UF обычно лежит в пределах от 1,3 В (ИК-диоды) до 4 В (светодио-ды на базе нитрида индия-галлия - белые, голубые, зеленые, УФ).
Между тем уже созданы схемы питания, позволяющие подсоединять светодиоды непосредственно к сети переменного тока 230 В. Для этого две ветви светодиодов включаются антипарал-лельно и подсоединяются к стандартной сети через омическое сопротивление. В 2008 году профессор П. Маркс получил патент на схему регулирования яркости светодиодов, питаемых стабилизированным переменным током (см. рисунок 3).
Южнокорейская фирма Seoul Semiconductors интегрировала схему (рисунок 3) с двумя антипараллельными цепочками, (в каждой из которых большое количество светодиодов) непосредственно в одном чипе (Acriche-LED). Прямой ток светодиодов (20 мА) ограничивается омическим сопротивлением, подключенным последовательно к антипараллельной схеме. Прямое напряжение на каждом из светодиодов составляет 3,5 В.
Энергетическая эффективность светодиодов (КПД) - отношение мощности излучения (в Ваттах) к электрической потребляемой мощности (в светотехнической терминологии это энергетическая отдача излучения - т|е).
В тепловых излучателях, к которым относятся классические лампы накаливания, для генерации видимого излучения (света) необходим нагрев спирали до определенной температуры. Причем основная доля подводимой энергии преобразуется в тепловую (инфракрасное излучение), а в видимое излучение трансформируется только?е = 3% у обычных, и че - 7% - у галогенных ламп накаливания.
Светодиоды для применения в прикладной светотехнике преобразуют подводимую электроэнергию в видимое излучение в очень узкой спектральной области, причем в кристалле возникают тепловые потери. Это тепло должно отводиться от светодиода специальными конструктивными методами с тем, чтобы обеспечить необходимые световые, цветовые параметры и максимальный срок службы.
У светодиодов для целей освещения и сигнализации ИК- и УФ-составляющие в спектре излучения практически отсутствуют, и такие светодиоды имеют значительно более высокую энергетическую эффективность, чем тепловые излучатели. При благоприятном тепловом режиме у светодиодов в свет преобразуется 25% подводимой энергии. Поэтому, например, у белого светодиода мощностью 1 Вт примерно 0,75 Вт приходится на тепловые потери, что требует в конструкции светильника наличия теплоотводящих элементов или даже принудительного охлаждения. Такое управление тепловым режимом светодиодов приобретает особую значимость. Желательно, чтобы производители светодиодов и светодиодных модулей приводили в перечне характеристик своих изделий значения энергетического КПД
Управление телпловым режимом
Напомним, что почти 3/4 электроэнергии, потребляемой светодиодом, преобразуется в тепло и только 1/4 - в свет. Поэтому при конструировании светодиодных светильников решающую роль в обеспечении их максимальной эффективности играет оптимизация теплового режима светодиодов, проще говоря, интенсивное охлаждение.
Как известно, передача тепла от нагретого тела осуществляется за счет трех физических процессов:
Ф = ?T?(А/l) (Тs-Та) =(?T/Rth)
где: Rth= (l / ?T?A) – тепловое сопротивление, K/Вт,
Ф – тепловая мощность, Вт
A – поперечноесечение
l-длина - ?T – коэффициент теплопроводности, Вт/(м?К)
для керамических элементов охлаждения?T=180 Вт/(м?К),
для алюминия – 237 Вт/(м?К),
для меди – 380 Вт/(м?К),
для алмаза – 2300 Вт/(м?К),
для углеродных волокон – 6000 Вт/(м?К)]
Rth парал.общ.=1/[(1/ Rth,1)+ (1/ Rth, 2)+ (1/ Rth,3)+ (1/ Rth,n)]
Rth последобщ. = Rth,1 + Rth, 2 + Rth,3 +....+ Rth,n
Резюме
При дизайне светодиодных светильников необходимо принять все возможные меры для облегчения теплового режима светодиодов за счет теплопроводности, конвекции и излучения. Поэтому первоочередная задача при конструировании светодиодных светильников – обеспечить отвод тепла за счет теплопроводности специальных охлаждающих элементов или конструкции корпуса. Тогда уже эти элементы будут отводить тепло излучением и конвекцией.
Материалы теплоотводящих элементов по возможности должны иметь минимальное тепловое сопротивление.
Хорошие результаты были получены с теплоотводящими узлами типа “Heatpipes”, обладающими экстремально высокими теплопроводящими свойствами.
Один из лучших вариантов теплоотвода – керамические подложки с предварительно нанесенными токоведущими трассами, непосредственно к которым подпаиваются светодиоды. Охлаждающие конструкции на базе керамики отводят примерно в 2 раза больше тепла по сравнению с обычными вариантами металлических охлаждающих элементов.
Взаимосвязь электрических и тепловых параметров светодиода проиллюстрирована на рис. 4.
На рис. 5 показана типовая конструкция мощного светодиода с алюминиевым охлаждающим элементом и цепь тепловых сопротивлений, а на рис. 6-8 – различные методы охлаждения.
UF= 3,8 В
IF = 350 мА
PLED = 3,8 В? 0,35 A = 1,33 Вт
Поскольку оптический КПД светодиода равен 25%, то только 0,33 Вт преобразуется в свет, а остальные 75% (Pv=1 Вт) – в тепло. (Зачастую в литературе при расчете теплового сопротивления RthJA допускают ошибку, принимая, что Pv = UF ? IF = 1,33 Вт – это неверно!)
Максимально допустимая температура активного слоя (p-n – перехода – Junction) TJ = 125°C (398 K).
Максимальная окружающая температура ТA = 50°С (323 К).
Максимальное тепловое сопротивление между запирающим слоем и окружением:
RthJA= (TJ – TA)/ Pv = (398 K – 323K)/1 Вт = 75 К/Вт
Согласно данным производителя, тепловое сопротивление светодиода
RthJS = 15 К/Вт
Необходимое тепловое сопротивление дополнительных теплоотводящих элементов (охлаждающие ребра, теплопроводящие пасты, клеющие компаунды, плата):
RthSA= RthJA – RthJS = 75-15 = 60 К/Вт
На рис. 9 пояснены тепловые сопротивления для диода на плате.
Взаимосвязь температуры активного слоя и теплового сопротивления между запирающим (активным) слоем и точкой припоя выводов кристалла определяет формула:
TJ= UF ? IF ? ?e? RthJS + ТS
где ТS – температура, измеренная в точке припоя выводов кристалла (в данном случае она равна 105°С)
Тогда, для рассматриваемого примера с белым светодиодом мощностью 1,33 Вт температура активного слоя определится как
TJ = 1,33 Вт? 0,75 ? 15 К/Вт + 105°С = 120°С.
Деградация излучательных характеристик из-за температурной нагрузки на активный (запирающий) слой.
Зная реальную температуру в точке припоя и располагая данными, предоставленными изготовителем, можно определить тепловую нагрузку на активный слой (TJ) и ее влияние на деградацию излучения. Под деградацией понимается снижение светового потока в течение времени эксплуатации светодиодного чипа.
Влияние температуры запирающего слоя
Принципиальное требование: максимально допустимая температура запирающего слоя превышаться не должна, так как это может привести к необратимым дефектам светодиодов или к спонтанным выходам их из строя.
В связи со спецификой физических процессов, протекающих во время функционирования светодиодов, изменение температуры запирающего слоя TJ в диапазоне допустимых значений оказывает влияние на многие параметры светодиодов, в том числе на прямое напряжение, световой поток, координаты цветности и срок службы.
Хочется задать один вопрос. А вы часто меняете лапочки в своей квартире? Это не занимает много времени, да и сами лампочки стоят не дорого. Но вам не кажется, что времена немного изменились? Развитие технологий в сфере электрики, а точнее приборов и источников освещения, в настоящее время позволяет подходить к решению данных вопросов с другой стороны.
На рынке представлено огромное количество лампочек, которые различаются по дизайнерскому исполнению, материалов из которых они изготовлены и по цветовой палитре. Но основные элементы, из которых состоят лампы, для всех видов неизменны.
Светодиодные лампы состоят из:
Важную роль в нормальной работе светодиодной лампочки играет ее корпус, в состав которого входит радиатор, цоколь и рассеивающий элемент. Радиатор данных ламп изготавливается из алюминия или его сплавов и имеет сложную форму, за счет которой обеспечивается качественный теплоотвод, что в свою очередь определяет долговечность работы самих светодиодов.
В случае, если радиатор небольшого размера, или изготовлен из некачественных материалов, то срок службы данной лампы сокращается в несколько раз, из – за долговременного перегрева светодиодов. Основную массу светодиодной лампы составляет вес радиатора.
Некачественное соединение пластины со светодиодами к радиатору, не способно качественно отводить тепло.
Для бесперебойной и долговечной работы светодиодов, необходимо ограничивать ток. Данную функцию выполняет драйвер. На рынке представлены два вида ограничителей: при помощи конденсатора, и драйвера.
Существует огромное количество светодиодов различных производителей. Основным параметром светодиодов является количество Люмен/Ватт (яркость или светоотдача). Чем дороже светодиод, тем он качественней. Такие светодиоды ярче светятся, меньше греются, это определяет сколько прослужит лампа.
При сравнении разных по цене светодиодных ламп, было отмечено, что более дорогие модели меньше греются, нет видимого мерцания, и данные лапы обладают более высокой светоотдачей.
Исследованиями доказано, что наиболее экономичны и совершенны технологически, являются лампы на основе светодиодов. Но на современном рынке представлены и другие виды ламп, которые нашли широкое применение для частного и промышленного использования.
Виды источников света (лампы):
Все эти источники света отличаются друг от друга по многим параметрам, но для каждого из них производителями заявлена определенная мощность и сила светового потока.
Мощность всех потребителей электроэнергии измеряется в Ваттах, что означает, мощность любой лампы, как и мощность различных электроприборов можно измерить при помощи Ваттметра.
Мощность светодиодных ламп, является их важнейшей характеристикой, так как данный параметр непосредственно виляет на количество и силу света лампы. Но стоит понимать, что мощность лампы, не является прямым фактором, указывающим на световую отдачу. Это говорит о том, что с развитием светодиодных технологий, производители стараются увеличить светоотдачу с одного потребляемого Ватта электроэнергии.
Например, светодиодная лампа одного и того же вида, но разного поколения при одинаковой светоотдаче, способна снизить энергопотребление на 10%. А это, в свою очередь выгодно с экономической точки зрения для тех, кто приобретает данный вид продукта.
Важно знать! Указанные на упаковке мощность и светоотдача, могут не соответствовать параметрам лампочки, из – за недобросовестности производителей.
Так же, стоит отметить, что одинаковая мощность ламп разных производителей никаким образом не влияет на светоотдачу. На этот параметр непосредственно указывают цифры силы светового потока, которые по тем или иным причинам у каждого производителя разные. Например, светодиодная лампа одного производителя на 10 Ватт, будет выдавать световой поток 700 – 800 Люмен, а лампа другого производителя 600 – 650 Люмен.
Потребляемая мощность светодиодных ламп варьируется от 2 до 30 Ватт.
Светодиодные лампы, являются отличной альтернативой обычным лампам накаливания, а так же обладают качествами, которые способствуют наиболее комфортному их использованию.
Преимущества светодиодных ламп:
Замену обычных ламп накаливания на источники света на основе светодиодов, следует производить грамотно. Так как, для того, чтобы получить нужный световой поток, необходимо сравнить значения яркости различных видов ламп и осуществить перевод значения яркости и мощности.
Таблица значений светодиодных и ламп накаливания:
|
Светодиодная лампа, модность, Ватт |
Лампа накаливания, мощность, Ватт |
Поток световой, Люмен |
Используя данную таблицу, вы легко сделаете перевод и справитесь с подбором светодиодных ламп на замену устаревшим моделям ламп накаливания по мощности и количеству светового потока.
Согласно характеристикам видно, что светодиодная лампа 10 Ватт, световым потоком ровняется лампе накаливания на 60 Ватт.
Важно знать! Срок службы светодиодных ламп, в десятки раз превосходит время эксплуатации ламп накаливания.
Для того, чтобы, не возникало вопросов при выборе нужных светодиодных источников света, нужно знать, что используемый цоколь маркируется Е27. Светодиодные лампы с использованием данного цоколя представляют собой форму свечи, груши и других различных форм.
Применяя эти знания, вам не придется вместе с лампами покупать подходящие осветительные приборы что, несомненно, упростит работы по замене ламп на более экономичные.
Светодиодные и энергосберегающие лампы, существенно отличаются друг от друга не только формой и содержанием, но и принципом работы (признакам, по которым происходит свечение).
Данные виды ламп сравнивают по:
Светодиодная лампа, по своей сути является твердотельным источником света, работа которого основана на излучении света при прохождении электрического тока, через полупроводники, которые в свою очередь для этого предназначены.
Работа энергосберегающих ламп основана на принципе работы люминесцентных, что позволяет при низких энергозатратах производить нужный световой поток. И если сравнить лампы подходящие под это определение, то с уверенностью можно сказать, что энергосберегающими являются только флуоресцентные.
Для того, чтобы определить, какая лампа лучше светит и сколько при этом затрачивает электроэнергии, возьмем для сравнения светодиодную и энергосберегающую лампы. Световой поток светодиодной лампы на 12 Ватт, составляет 900 Люмен, а энергосберегающая лампа той же мощности выдает 600 Люмен. Это говорит о том, что с экономической точки зрения выгодны оба вида ламп.
Низкая температура работы светодиодных ламп позволяет встраивать их в соответствии с любыми дизайнерскими решениями.
Если сравнивать эти виды ламп по количеству исходящего тепла, то в этом случае результаты сильно расходятся. Светодиодная лампа на 12 Ватт при работе нагревается не более чем до 31 0 С, а вот нагрев энергосберегающей соответствует 80 0 С.
А говоря о времени эксплуатации, то для энергосберегающих она составляет 8000 часов, а для светодиодных до 50000 часов.
Светодиодные технологии, постепенно вытесняют устаревшие. Связано это с тем, что несмотря на более высокую стоимость при покупке, данный вид освещения позволяет экономить в последующем.
На фото светодиодный светильник 20 Ватт. Он заменил две лампы накаливания в 75 Ватт и светит немного ярче, чем они.
Но прежде чем поговорим о светодиодных лампах, давайте развеем несколько мифов, которые уже довольно прочно завоевали своё место в сознании пользователей. Заодно рассмотрим вопросы, что такое лампы светодиодные, как выбрать (рекомендуем рассмотреть каталог Светодиодные люстры Mantra) , чем они лучше, чем хуже и почему именно они сегодня имеют такую мощную рекламную поддержку.
На самом деле, вопрос не праздный, поскольку именно спектр делает свет своим, приятным для глаз (тёплым), или напротив ярким (режущим), то есть холодным. Разные используют разные принципы преобразования электроэнергии в свет, поэтому и спектр у них разный. Отсюда и возник первый миф – свет светодиодных ламп наиболее естественный. На самом деле, это не совсем так, светодиодные лампы для дома могут иметь любое спектральное свечение, и в этом случае преимущество этих светильников становится недостатком. Не каждый потребитель полезет в технические характеристики, чтобы разобраться, что к чему.
Второй миф родился из маркировки, и состоит в том, что мощность светодиодных ламп ниже всех остальных.
Третий миф самый сложный, над его созданием работали долго, вбивая нам в головы идею, что светодиодное освещение в квартире самое энергосберегающее.
Есть ещё один слух, что светодиодные лампы для дома лучше не использовать, поскольку они не выдерживают плавной регулировки или скачков напряжения, а также быстро выходят из строя при частых включениях.
Давайте начнём с самого начала, потому, что понимание, что такое светодиод, поможет нам принять своё решение, не основанное на слухах, мифах и происках продавцов ламп накаливания.
Ответ сразу – такой, который Вы выбрали, как с точки зрения температуры света (спектральных характеристик), так и с точки зрения затрат мощности на удельную освещаемую площадь. Или, проще говоря, лампа накаливания в сто ватт будет светить всё время в свои сто ватт так, как умеет, тогда, как светодиод будет не только светить туда, куда надо, но и тем светом, который Вам приятен. А светится, будет или элемент (точечный), или поверхность, в зависимости от того, какую светодиодную лампу выбрали для этой зоны помещения.
Наиболее спорным моментом является вопрос энергосбережения. Этот миф родился как аргумент в споре конкурирующих производителей, и если считать честно, то энергосберегающие лампы действительно потребляют энергии на освещение немного меньше, чем лампы светодиодные. Спросите, как тут выбрать? Если верить производителям, то никак. Это паритет. Равновесие хлипкого мира, находящегося в состоянии войны. Правда, светодиоды здесь скорее пострадавшая сторона, поскольку появились на рынке после того, как крупные корпорации вложили много денег в энергосбережение, решив, что светодиоды слишком дорогая игрушка.
А потом, произошло одно событие, которое имеет прямое отношение к подзаголовку. Выяснилось, что спектральные характеристики светодиодов немного лучше, чем даже дневной свет. Оказалось, что свет светодиодных ламп не имеет мерцания, которое есть даже у ламп накаливания. В лампе накаливания это частота сети (обычно 50 Герц), а у лампы дневного света (энергосберегающая) кратная тройной фазе, то есть примерно 3 герца. Наверное, все видели «моргающие» лампы дневного света? Это то самое. Лампа светится только тогда, когда есть ток, пока нет тока, она не светит. Просто в лампах дневного света это заметнее.
Светодиодная лампа не имеет этого недостатка, она не чувствительна ни к силе тока, ни к перепаду напряжения, ни к частоте. Есть напряжение – она светит, нет – не светит.
Если много работаете за столом, с документами или мелкой работой – купите настольную лампу на светодиодах и забудьте про утомление глаз. Проблемы зрения при такой работе – то самое мерцание, которого мы не замечаем.
В принципе преобразования энергии. Именно это решает несколько проблем освещения:
Все эти проблемы решили именно лампы светодиодные. Осталось решить, как выбрать подходящие и дело в шляпе. Правда, последний пункт светодиодные лампы никак не решают, являясь и сейчас наиболее дорогими. Всё дело в том самом преобразовании. Светодиод напрямую, без посредников, преобразует электрическую энергию в свет. Это довольно новая технология, поэтому и пункт 6 пока для многих становится ограничением в выборе.
Если складывать эти цифры, то 100% Вы не получите. Это фактор экспериментальный. Но значение КПД это именно то, сколько электричества становится светом. Лампы замкнутого цикла – это светильники уличного типа с солнечными батареями и аккумуляторами. Они не требуют затрат на энергию, и при желании при их свете можно даже прочитать газету. Всё остальное видно по цифрам выше.
Ещё немного физики. Пъезоэлектрики (помните «вечные зажигалки для газовых плит»?) При выработке «искры» при нажатии не тратят «материю». Они действительно могут «вечно» выдавать искру разряда при нажатии на клавишу. И никаких батареек не надо. Примерно так же работает светодиод. На контакты подаётся напряжение, материал испускает фотон света. Лампа начинает светить. Как долго такие лампы могут светить, мы не знаем, поскольку они не так давно начали работать, а какова энергетическая насыщенность возбуждённых материалов «светом», пока не знает никто. Очевидно одно, светодиодное освещение в квартире проработает очень много лет. Проще говоря, в рамках отдельной квартиры это своего рода «Вечный световой осветитель». По крайней мере, в теории. Давайте теперь спустимся с небес на землю, и посмотрим, что происходит на практике.
Прежде чем приступить к вопросу, как выбрать лампы светодиодные, немного о технических характеристиках. Начнём с главного: с того, что светит.
Свечение светодиодной лампы – это непрерывное (без мерцания) преобразование электрической энергии в свет. Иначе говоря, 1 кВтч энергии будет преобразован в свет с КПД не менее 60%. Это, кстати, ответ на вопрос, я хочу светодиодные лампы, как рассчитать мощность, в сравнении с лампами накаливания? Всё просто. КПД светодиода не менее 60%, КПД лампы накаливания не более 12%. Отсюда соотношение – светодиодная лампа в 30 Ватт светит так же ярко, как лампа накаливания в 150 Ватт. И никакого подвоха, ведь при таком сравнении светодиодная лампа всё равно затратит почти в два раза меньше электроэнергии. Точнее, Вы заплатите за одно и тоже освещение в два раза меньше.
При выборе светодиодной лампы обращаем внимание на следующие факторы:
Что же мы имеем в качестве основных параметров? Это не такой простой вопрос, как кажется.
1-й вопрос. Очень сложно понять, кто производитель, есть ли гарантия на изделие, и сколько оно прослужит. По характеристикам иногда сложно понять эта лампа для 220В, или для 127В? Часто у лампы спектр указан как точка на шкале, в которой никто кроме учёного оптика разобраться не сможет. Допустимые колебания напряжения вообще не пишут, разве что в паспорте лампы, как странного вида синусоиды.
2-й вопрос. Любые светодиодные лампы можно включать и выключать в условиях любых перегрузок. Это первый тип ламп, который продолжает светить после короткого замыкания в сети. Также, это первый тип ламп, светящийся элемент которых не может выйти из строя из-за сетевых перегрузок. Строго говоря, светодиодная лампа вообще может выйти из строя только при физическом разрушении. По крайней мере, пока нет данных о прекращении свечения по другим причинам. А эти лампы исследуют уже 12-ть лет. Интересны выводы о том, что мощность светодиодных ламп позволяет им являться своего рода предохранителями от нагрузок сети. Слышали слова «Диодный мостик»? Так вот светодиодная лампа, своего рода триггер, способный сбросить избыток нагрузки в виде вспышки. Вы её можете не увидеть, но Ваша электросеть будет благодарна за такую разрядку.
3-й вопрос. Лампа накаливания в 100 ватт при непрерывной работе в течение года использует 100% полученного электричества. Счётчик это электричество подсчитает и преобразует в квитанцию оплаты от энергетиков. Если заменить лампу накаливания светодиодной лампой, работавшей так же долго, то мы тоже получим счёт на оплату от энергетиков. Правда, этот счёт будет отличаться от первого. Если за лампу накаливания мы заплатили 100 рублей, то за светодиодную лампу заплатим 18,5 рублей. Конечно, Вы можете в это не поверить, поэтому возьмите калькулятор и посчитайте. А ещё лучше – устройте светодиодное освещение в квартире, а через месяц сравните счета от энергетиков.
4-й вопрос. Разница в цене составит для ламп накаливания примерно 8 раз. То есть за такое же освещение светодиодными лампами, Вы заплатите примерно в 7-8 раз больше, чем за лампы накаливания.
Сейчас стало очевидно, что в условиях резкого роста стоимости энергии окупаемость всех приборов, работающих на энергосбережение, значительно сократилась по срокам. Кроме того, стоит помнить, что все эти приборы, как правило, продукт высоких технологий, способный работать много лет подряд. Поэтому, выбирая лампы, не думайте, будет она светодиодная, или нет. Посмотрите на производителя, качество шрифта на упаковке, название компании, совместимость с электросетями. После чего вспомните, что лампочка накаливания в 100 ватт (при цене в 10 рублей) будет стоить Вам, 4 умножить на кВтч (в сутках 24 часа), то есть 4 (24 0,1) не менее 10 рублей в день, если забудете её выключить. А светодиодная лампа для дома сравнимой мощности, стоимостью в 200 рублей, при такой же забывчивости обойдётся всего в 1 рубль 15 копеек.
Не будем навязывать своего мнения, но в нашем коллективе мало кто не заменил обычные лампы на светодиодные. Не на энергосберегающие лампы, а на лампы, сберегающие деньги!
