Светоотдача разных типов ламп - MAGMAPROFI.RU

Светоотдача разных типов ламп

Мощность лампочек различного типа

Правильное освещение, наряду с качеством воздуха, влажностью и температурой в помещении, является важнейшим фактором хорошего самочувствия и здоровья, создавая необходимые условия для продуктивной работы или релаксации. Ведущую роль в освещении играет мощность лампочки, от которой зависит, сколько светового излучения получит каждый уголок комнаты.

Мощность лампы и стандарты освещения помещений

Выбирая люстру, потолочный светильник или источник местного света для дома или квартиры, покупатель заранее думает о мощности ламп, которые будут там использоваться. Нередко это делается на основе личного практического опыта или, вовсе, по наитию. А, между тем, есть четкие критерии освещенности, характеризующие здоровую среду для объектов разного назначения. Действующие нормативы и стандарты рекомендуют следовать указанным ниже показателям освещенности для разных типов помещений (люкс):

  • Лестницы, вестибюли, коридоры — 20 – 30 лк;
  • Ванные и санузлы — 50 лк;
  • Жилые комнаты и спальни — 150 лк;
  • Детские — 200 лк;
  • Офисы, кабинеты — 300 лк;
  • Лаборатории, мастерские — 400 лк;
  • Учебные аудитории — 500 лк.

Нормативные документы оперируют двумя параметрами: освещенностью в люксах (лк) и световым потоком, излучаемым источником света в люменах (Лм). При этом 1 лк привязан к площади освещаемого помещения и равен 1 Лм/м2. Как же нормированную освещенность соотнести с мощностью лампы в ваттах? Для того, чтобы стало понятнее, рассмотрим простой пример. У нас есть лампа накаливания мощностью 100 Вт, установленная в жилом помещении площадью 20 м2. Такая лампа обладает световым потоком примерно в 1200 Лм, что в пересчете на 1 кв. метр площади дает 60 лк освещенности, чего явно недостаточно для такой комнаты.

Итак, что мы теперь знаем? Для того чтобы выяснить, правильно ли освещается помещение, необходимо знать его площадь, а также величину светового потока и мощности лампы, которые указаны на упаковке к изделию. Имейте в виду, что у ламп разных типов одной мощности (Вт) величина светового потока (Лм) будет отличаться. Разделив значение светового потока (Лм) на площадь комнаты (м2), получим фактическую освещенность (лк), которую можно сравнить с нормативной.

Особенности конструкции и эксплуатации разных типов ламп

Благоприятная световая среда в помещении, необходимая для комфорта человека, определяется рядом факторов, которые следует учитывать при выборе ламп для освещения квартиры, офиса, мастерских, лабораторий, подсобок и т.п. Кроме главной характеристики — мощности лампы на качество освещения влияет цветовая температура спектра, коэффициент цветопередачи, пульсация, направленность светового потока. Помимо этого, при работе светильников нельзя обойти стороной такие моменты, как КПД, тепловыделение, прочность, долговечность и энергоэффективность ламп. Существуют несколько распространенных типов ламп, отличающихся конструктивными и эксплуатационными характеристиками, которые мы предлагаем рассмотреть в нашем обзоре.

Лампы накаливания

Лампы накаливания (ЛН) можно однозначно причислить к реликтам электрической эры освещения. Кроме невысокой стоимости, отсутствия пульсаций и приятной для восприятия цветовой температуры порядка 2700К, близкой к естественному свету, архаичные «лампочки Ильича» обладают множеством недостатков. Они имеют очень хрупкую стеклянную колбу и чувствительны к параметрам сетевого напряжения, ощутимо снижающим заявленный срок службы в 1000 часов. Невысокий КПД лампочек преобразует значительную часть потребляемой энергии в тепло, сильно разогревая колбу и цоколь. А потребляемая мощность ламп накаливания по отношению к световой отдаче очень велика. Это весьма затратно и расточительно в современных условиях повсеместного снижения энергопотребления. Но в нашем обзоре ЛН интересны тем, что мы будем использовать их как отправную точку для сравнения с другими типами источников света.

Галогенные лампы

Галогенная лампа представляет собой усовершенствованную версию лампы накаливания, отличающуюся от нее тем, что здесь нить накала горит в среде защитного газа (брома или йода). Благодаря этому, удалось увеличить температуру спирали, что положительно повлияло на прирост светового потока и повышение долговечности лампы до 4000 часов. Потребляемая мощность галогенных ламп при сравнимой светимости с ЛН примерно на 30% ниже, что позволяет немного сэкономить в счетах на электроэнергию. Из плюсов светильников этого типа стоит отметить возможность работы в широком диапазоне температур окружающей среды от — 60 °C до +100 °C, что роднит их с обычными лампами накаливания. Также у галогенок неплохой коэффициент цветопередачи Ra 99-100, наиболее близкий к естественному свету. Но, они так же, как и ЛН сильно греются и не любят вибраций. Стоимость галогенных источников света существенно выше традиционных ламп и это заставляет задуматься о целесообразности их покупки для бытового освещения.

Обзор основных типов ламп освещения

Сегодня на рынке представлено такое многообразие осветительных ламп, что разобраться, какой именно вариант нужен вам, не так просто. Каждый вид обладает своими характеристиками, преимуществами и недостатками. В этой статье мы расскажем, какую лампу купить, чтобы она была наиболее подходящей для определенных условий эксплуатации.

Характеристики

Отличать все многообразие моделей мы будем по их характеристикам. Нам пригодятся такие параметры как светоотдача – световая эффективность элемента, цветопередача, форма цоколя или патрона (место крепления лампы), а также коэффициент цветопередачи. На нескольких пунктах остановимся подробнее.

Светоотдача

Этот параметр измеряется в люменах, и характеризует он величину светового потока, которую световой элемент будет отдавать при мощности в 1 Ватт. Чтобы ориентироваться в значениях, следует указать, что, к примеру, светоотдача обычной лампы накаливания равна 10 лм/Вт, а люминесцентной 70 лм/Вт. При одинаковой мощности вторая будет светиться ярче в 7 раз.

В этом и состоит принцип энергосберегающих элементов. При сокращенном потреблении энергии получаем более яркий свет, большую продолжительность работы. В этом смысле натриевые лампы являются наиболее эффективными, хотя энергосберегающими принято называть люминесцентные и светодиодные лампы.

Цветовая температура

Этот параметр определяет цвет светящегося элемента, в зависимости от чего меняется атмосфера в помещении и окружающие предметы выглядят несколько иначе. Обычный белый предмет или лист бумаги может выглядеть желтым или сияюще-голубым в зависимости от этого параметра. Измеряется в градусах Кельвина (К).

Теплый белый свет колеблется в значениях от 2700 до 3200 К, нейтральный белый дневной свет – 3200-4500 К, обычный белый свет будет принимать значения от 4700 до 6000 К и все значения выше 6000 К относятся к холодному белому свету.

Не стоит забывать о том, как свет различной температуры влияет на состояние человека, его восприятие. Этот эффект нередко используется в сфере искусства, в театральных постановках и инсталляциях для того, чтобы передать эмоциональное состояние зрителю.

  • Теплый свет лучше использовать в спальнях, столовых, гостиных. Этот диапазон поможет настроиться на спокойный лад, расслабиться.
  • Дневной диапазон света идеален для освещения рабочей зоны и офисных помещений, кухонь и гримерных. Помогает сконцентрироваться на выполнении важных задач.
  • Белый холодный свет отлично подходит ванной и рабочей поверхности кухни – это довольно энергичный диапазон.

Коэффициент цветопередачи

Показывает естественность цветов окружающих предметов в испускаемом цвете источника. Тем выше число, тем более свет приближен к естественному освещению, тем лучше для здоровья глаз.

Если Ra равен 40-59, то такой источник света обеспечивает достаточное качество цветопередачи, показатель 60-79 является хорошим, все, что выше этих чисел – очень хорошая цветопередача. Показатели менее 39 являются недостаточными.

Типы ламп

Лампы накаливания

Наиболее распространённый тип ламп в недалеком прошлом, которые использовались не только на стационарных, но и на портативных устройствах типа ручных фонариков. Вольфрамовая нить, помещенная в колбу, нагревается и испускает свет. Из колбы воздух откачан, поэтому они называются вакуумными лампами, по составу газа в колбе различают криптоновые и галогенные лампы.

Вакуумные

Для переносных источников работают на напряжении 12, 24, 36 В. Для стационарных напряжение соответствует городской электрической сети – 220 В, 50 Гц.

Обычно верхняя часть колбы таких ламп покрыта зеркальной краской, которая направляет световой поток вниз, что актуально для потолочного освещения. Остальная поверхность может быть прозрачной или матовой – чтобы получить более мягкий свет.

У этих ламп есть один и самый существенный недостаток, из-за которого сегодня они используются все реже. Это низкий КПД – на освещение идет только 2-3% энергии, а остальное рассеивается в виде тепла, что обуславливает низкий показатель светоотдачи – 7-17 Лм/Вт.

В таких лампах используется цоколь Эдисона или по-другому Е-цоколь, который варьируется по диаметру в мм, что обозначается в маркировке:

  • Цоколь Е10 – карманные фонарики;
  • Е14 – маленький цоколь, «миньен»;
  • Е27 – стандартный;
  • Е40 – наружное освещение.

К плюсам устройства можно отнести Bнизкую цену (в среднем от 10 руб.) и удобство монтажа, по этой причине в ближайшем прошлом такие лампы были очень широко распространены. Минусы помимо низкого КПД – длительном работы всего лишь 500-1000 часов, а также пожароопасность – использование в пластиковых и деревянных конструкциях не рекомендовано.

Мощность варьируется от 5 до 500 Вт, цветопередача более 90, цветовая температура равна 2700 К.

Криптоновые

В баллон этой лампы накаливания добавлен инертный газ криптон. Характеристики практически не отличаются от обычной лампы накаливания, за исключением увеличенного времени работы – примерно 1000-2000 часов. Такие лампы имеют меньшие габариты и не чувствительны к перепадам напряжения. Стоимость за счет этого немного выше – от 40 руб.

Галогенные

Содержат пары галогенов – брома и йода, что позволяет повысить светоотдачу и увеличить время работы до 4000 часов. Малые габариты позволяют использовать в конструкциях подвесного потолка при помощи Е и G цоколей. Мощность таких ламп также выше – 20-1500 Вт, светоотдача достигает 30 лм/Вт, а световая температура 3700 К.

Из минусов можно отметить чувствительность к перепадам напряжения и подверженность загрязнению – проводить установку нужно в перчатках, попадание жира выводит лампу из строя.

Аналоги с инфракрасным покрытием отражают тепловое излучение, за счет чего имеют увеличенное время работы и сниженное энергопотребление. Стоимость галогенных ламп стартует от 20 руб.

Светодиодные

Один из важнейших недостатков LED-элементов – их высокая стоимость, которая стартует от 200 руб. Однако в плане экономии они выглядят довольно привлекательно, так как помогают сократить затраты за счет высокой продолжительности работы – до 50 000 часов. Такие лампы применяют для освещения улиц, территорий у дома (совместно с датчиками движения), освещения экспонатов в музеях и объектов инсталляций.

Используются на цоколях Е и G, обладают мощностью до 2000 Вт, прекрасной светоотдачей до 120 лм/Вт и хорошей цветопередачей в диапазоне 60-89. Световая температура варьируется в пределах 4-6 тысяч К.

На этом их плюсы не заканчиваются – небольшие габариты и малый нагрев, экологичность, а также устойчивость к повреждениям. Однако луч света узконаправленный и к концу светить лампы начинают тускло из-за выгорания светодиодов.

Газоразрядные

Работают такие лампы за счет прохождения электрического заряда через газ, запаянный в трубке. От вида газа различают несколько газоразрядных ламп.

Ртутные

Ртутные лампы являются токсичными, не забывайте, что утилизировать их необходимо в пунктах приема опасных отходов.

ДРЛ лампы

Дуговая ртутная люминесцентная лампа не используется в квартирах и офисах, в любых помещениях, где люди находятся длительное время. Чаще всего они используются для освещения улиц, промышленных объектов и пр

Читайте также  Мебель для террасы из дерева

Классические ДРЛ сейчас можно встретить все реже, чаще используются комбинированные лампы. Из минусов стоит отметить низкий коэффициент цветопередачи – варьируется в пределах 40-59, трубка сильно нагревается, включаться такая лампа может до 15 минут и зависит это время от температуры окружающего воздуха – чем холоднее, тем дольше. Лампа ДРЛ чувствительна перепадам напряжения. При кратковременном отключении лампа гаснет и возвращается в работу очень долго.

ДРИ лампа

Дуговая ртутная с излучающими добавками лампа называется по-другому металлогалогенидной, так как в трубку добавляют галогениды натрия, индия и др. Используется с цоколями E27, Е40, R7S. Стоимость достаточно высока и стартует от 500 рублей, служит такая лампа до 10 000 часов, а световая температура 6000 К.

Ртутно-кварцевые

Дуговые ртутные трубчатые или прямые ртутно-кварцевые лампы применяют в медицине при кварцевании кабинетов с целью обеззараживания воздуха и на производстве.

Люминесцентные

По-другому их называют лампы дневного света, а маркировка на упаковке означает спектр свечения. ЛБ – белый свет, ЛД – дневной спектр, ЛЕ – естественный, ЛХБ – холодный, ЛТБ – теплый спектр. Первая цифра после маркировки – степень цветопередачи (6-9), вторая цифра – цветовая температура. Используется с G-цоколем.

К плюсам можно отнести мягкий свет источника, низкую температуру – прикасаться к источнику безопасно, а время работы достигает 30 тысяч часов. Из минусов: работы лампы не бесшумная, рабочая температура – плюсовая. Лампа долго включается, токсична – утилизировать нужно в пунктах приема опасных отходов.

Ксеноновые

Как правило ксеноновые лампы предоставляют отличный показатель цветопередачи – около 100, в зависимости от сферы использования цена лампочки варьируется от 200 руб. до 1-2 тысяч руб.. Применяются они в проекторах, фотовспышках, автомобильных фарах.

Натриевые

Лампы на парах натрия обеспечивают желтый свет и используются на объектах, не требующих высокой цветопередачи – например при освещении растений зимой, а также улиц, дорог, зданий и пр. Работают с цоколем E27 и E40.

Неоновые, аргоновые лампы

Колба неоновых ламп наполнена инертным газом. Используются такие элементы для подсветки рекламы, зданий, различных объектов и работают до 8 тысяч часов. Смесь газов определяет оттенки ламп. Диапазон широк – от зеленых и синих оттенков до красных и оранжевых.

Вывод и рекомендации специалистов компании LIGHT HOUSE

Правильный выбор лампы поможет не только сэкономить ваши средства, но и обеспечить безопасность эксплуатации и долгий срок использования. Выбирая лампу для определенных целей, обязательно учитывайте эксплуатационные характеристики. Более наглядно об назначении разных видов ламп и их характеристиках вы можете посмотреть в представленном ниже видео.

Видео

Лампа освещения для дома, разновидности и устройство.

Бытовая лампа освещения — это незаменимая часть электрификации любого дома и квартиры. Представленные в продаже виды электрических ламп позволяют создать уют в помещении. Все виды ламп обладают собственными техническими характеристиками, которые можно найти на этой странице. Правильно выбранные виды ламп освещения позволяют также экономить денежные средства на оплате счетов за потребляемую электроэнергию.

Выбор приборов для домашнего освещения на первый взгляд выглядит делом нехитрым. Но не все так просто. Покупая лампы, нужно прежде всего отталкиваться от размеров того помещения, которое они будут освещать. Тусклый свет или слишком яркое свечение не лучшим образом влияют на зрение.

Лампа освещения, история появления

Особое внимание нужно уделить соответствию мощности самой лампочки и мощности светильника или люстры, в которые лампочки будут вкручены. Дело — вот в чем. На каждом электрическом патроне указана максимальная мощность используемой лампы. При превышении этой величины патрон начнет перегреваться. Хорошо если со временем он просто разрушится. Если же рядом находятся легко воспламеняемые предметы, то недалеко и до пожара.

Виды цоколей ламп

В бытовых условиях применяют лампы с тремя видами цоколей: маленьким, средним и большим, или, говоря техническим языком, Е14, Е27 и Е40. Цифры в названии обозначают диаметр цоколя в миллиметрах. Самый распространенный размер цоколя — Е27. Цоколь Е14 часто называют «миньон» (в переводе с французского — «маленький»). Цоколь Е40 используется для лам уличного освещения мощностью 300, 500 и 1000 Вт.

Помимо цоколей, которые вкручиваются в патрон с помощью резьбы, существуют виды цоколей ламп штырькового типа. Их называют G-цоколями. Основные их виды G5, G9, 2G10, 2G11, G23 и R7s-7. G-цоколи используются в компактных люминесцентных и галогеновых лампах для экономии места. С помощью двух или четырех штырьков лампа крепится в гнезде светильника.

Мощность ламп накаливания

Одна из важнейших характеристик лампы — мощность ламп накаливания. Она всегда указывается производителем на баллоне или цоколе, и от нее зависит световой поток, который исходит от лампы и исчисляется в люменах. Не стоит путать светоотдачу лампы с уровнем света, который она излучает: энергосберегающая лампа при мощности 5 Вт будет светить не хуже лампы накаливания в 60 Вт. Как правило, данные о светоотдаче нигде не фиксируются, так что при выборе лампы необходимо ориентироваться на советы продавцов или воспользоваться данными таблице «Светоотдача разных типов ламп».

Таблица «Светоотдача разных типов ламп»

Тип лампы

Светоотдача, лм/Вт

Светоотдача обозначает, что на 1 Вт мощности лампа дает определенное количество люмен света. Исходя из данных таблице «Светоотдача разных типов ламп», энергосберегающая компактная люминесцентная лампа окажется в четыре — девять раз экономичнее, чем лампа накаливания. Стандартная лампа в 60 Вт дает примерно 600 лм, тогда как компактная имеет такое же значение при мощности 10 — 11 Вт.

Рассмотрим основные типы ламп, предлагаемые нам производителем

Лампы накаливания

Несмотря на большой выбор новых осветительных приборов, лампы накаливания сегодня являются довольно популярными. Конечно, это можно объяснить их дешевизной. Но за этим кроется их крайне низкая эффективность. Все замечали, что лампы накаливания очень сильно нагреваются. Из всей электрической энергии, которую потребляет такая лампа на освещение уходит не более 5%. Вся остальная энергия превращается в тепло. То есть КПД или коэффициент полезного действия в данном случае равняется 5%.

Интересный факт. Относительно недавно был запрещен выпуск ламп накаливания мощностью 100 Вт и выше. Но они есть в продаже. Производитель пошел на хитрость. В одном случае он пишет — данная лампочка имеет мощность 95 Вт, а при выпуске ламп мощностью 150, 250 Вт и так далее указывает, что это не электролампа, а обогревающий прибор. Действительно, ведь 95% всей потребляемой энергии уходит на нагрев.

Лампы накаливания рекомендуется применять в тех местах, где происходит их частое включение-отключение. Дело в том, что при многократных включениях происходит быстрое перегорание любых источников света, но простая лампочка имеет небольшую цену, и ее можно заменить без особого ущерба для семейного бюджета.

Галогенная лампа освещения

Такой осветительный прибор принципиально схож с обычной лампой накаливания: стеклянная колба с размещенной внутри спиралью. Но чтобы увеличить КПД лампочки нужно нагреть спираль до более высокой температуры. Такой подход в обычной лампе привел бы к быстрому перегоранию спирали. Чтобы избежать этого, в колбу добавляют пары химически инертных газов — йода или брома. Эти вещества в таблице Менделеева относятся к группе галогенов. Отсюда и такое название этих ламп.

Галогены не допускают осаждение испаряемого вольфрама на стекле, колба не чернеет, позволяя более интенсивно разогревать вольфрамовую спираль. Коэффициент полезного действия возрастает до 15% или в три раза. То есть галогенная лампочка мощностью 30 ватт будет светить так же как и обычная на 95 ватт. При этом усовершенствованная лампа имеет значительно меньшие размеры.

Нужно помнить, при вкручивании галогенной лампы нельзя брать ее за колбу голыми руками. Жировые отложения с рук в дальнейшем приведут к быстрому перегоранию. Так же, как и простая лампочка накаливания, галогенная имеет хорошую цветопередачу, теплый свет не раздражает зрение. Малые размеры колбы позволяют широко использовать их в автомобильных фарах.

Люминесцентная лампа освещения

Люминесцентные лампы относятся к одному из видов энергосберегающих ламп, которые по эффективности намного превосходят спиральные источники света. Но, сразу нужно сказать, что эти лампы содержат в себе вредные для здоровья человека пары ртути. При выходе лампы из строя они подлежат утилизации на специальных предприятиях. Еще нужно помнить, что работа люминесцентных ламп сопровождается ультрафиолетовым излучением, неблагоприятно влияющим на слишком чувствительных людей. Такие лампы лучше не располагать в находящихся рядом с человеком светильниках. Основное их применение — это общее верхнее освещение жилой комнаты.

Сегодня в доме мы используем компактные люминесцентные лампы с встроенным в цоколь пусковым устройством — электронным дросселем. Замечательной характеристикой люминесцентных ламп является то, что они могут иметь разную цветовую температуру. Покупая такую лампу в магазине, на упаковке можно прочитать: дневной свет, мягкий белый свет, холодный белый свет. Есть лампы с излучением похожим на желтоватое излучение обычных ламп накаливания, которое является более естественным, привычным для наших глаз, и менее раздражающим зрение. Покупая такие лампы, можно выбрать наиболее благоприятное для себя свечение.

Эффективность люминесцентных ламп в 5 раз превосходит обычные показатели лампы накаливания. То есть, установив компактную энергосберегающую люминесцентную лампу на 20 ватт, мы получим освещенность помещения как от обычной лампочки на 100 ватт. Естественно, экономя при этом на семейном бюджете. Компактные люминесцентные лампы для дома выпускаются в форме изогнутой трубки с разными размерами цоколя. Обычный размер цоколя E27 используется в люстрах верхнего освещения. Лампы с маленьким цоколем E14 можно поставить в настенные светильники, торшеры, бра.

Светодиодная лампа освещения

На сегодняшний день светодиодные лампы являются самыми энергоэффективными и долговечными. Производитель может заявлять о сроке службы светодиодной лампы до 20 лет. Но, одновременно, эти лампы и самые дорогие. Хотя цена на них постоянно снижается. Если в предыдущих случаях, рассматривая характеристики, мы говорили о мощности лампы, измеряемой в ваттах, то в данном случае об этом можно забыть. Основная характеристика светодиодных ламп — световой поток, имеющий единицу измерения люмен (лм). Как же здесь ориентироваться, когда мы привыкли выбирать лампочки по мощности. Нужно просто запомнить, что световой поток в 1000 лм светодиодного источника сравним с лампой накаливания мощностью 75 Вт. При этом светодиодная лампа потребляет электроэнергии порядка 10 Вт.

Еще одна характеристика самых эффективных ламп — цветовая температура. Чем меньше это значение, тем более теплым является свет, близкий к естественному излучению. Цветовая температура измеряется в градусах Кельвина. Самый «теплый» свет имеет цветовую температуру порядка 3000°K. При 6000°K свет будет белым, холодным. Продаваемые сегодня светодиодные лампы, имеют разные цоколи. При покупке следует обращать внимание на маркировку лампы и цоколя. Они должны совпадать.

Так как светодиодная лампа освещения — это, по сути, электронная схема, то некачественные лампы могут излучать пульсирующий свет, вредный для организма человека. Чтобы избежать подделок, можно поступить следующим образом. Включите фотокамеру своего мобильника и наведите на лампу. Все пульсации будут видны на экране — мигающее изображение указывает на недобросовестного производителя.

Вывод

Рассмотрев все основные виды ламп для дома, рассчитаем какую мощность освещения нужно использовать для конкретного помещения. Подсчет ведется, исходя из норматива: 20 Вт на каждый квадратный метр площади комнаты. При размере помещения в 15 кв. м. нужно 300 Вт мощности электроламп накаливания. Переводя вышеуказанными способами мощность, можно узнать, сколько нужно применить ламп других типов.

Читайте также  Моргает диодная лампа после выключения

Правильный выбор мощности ламп, их расположение привнесет в ваш дом уют и комфорт, сохранит зрение и поможет сэкономить на электроэнергии.

Светодиодные лампы: основные характеристики, мощность, световой поток

Светодиодные осветительные приборы, появившиеся относительно недавно, уже успели завоевать большую популярность, но споры относительно их эффективности и не думают утихать. Одни напирают на исключительно высокую светоотдачу, приводя в качестве аргументов всевозможные таблицы световых потоков светодиодных ламп, другие – на высокую стоимость, забыв про долговечность этих приборов. Так что собой представляют светодиодные лампы, какими характеристиками обладают, и имеет ли смысл менять старые добрые лампы накаливания на светодиодные? Давай попробуем вместе разобраться в данном вопросе, чтобы, наконец, закрыть эту бесконечную тему.

Устройство LED-ламп

Прежде всего, давай разберемся, что такое светодиодная лампочка и как она светит. В 1907 году британец Генри Раунд заметил, что полупроводниковый диод под действием электрического тока при некоторых условиях начинает излучать видимый свет. И хотя до применения этого эффекта на практике понадобилось более 60 лет, начало было положено. Сегодня технология производства сверхъярких диодов отлично отлажена, а световой поток полупроводников настолько велик, что диоды вполне в состоянии заменить обычные осветительные лампочки.

Современный сверхъяркий диод

Конечно, мощности светового потока одного полупроводника недостаточно для освещения, скажем, комнаты, но эту проблему легко обойти, собрав «лампочку» из нескольких светодиодов. Конструкторы даже пошли дальше – они не стали снабжать каждый полупроводник своим корпусом, а поместили на одну подложку сразу несколько кристаллов. Такие сборки стали называть матрицами:

Матрица из ста бескорпусных диодов

Как ты наверняка заметил, глядя на фото выше, и отдельные диоды, и матрицы имеют одну особенность – их световой поток направлен в одну сторону. Это очень удобно для сборки направленных осветительных приборов, к примеру, прожекторов, но мало подходит для приборов рассеянного света. Зачем тебе лампочка-прожектор, скажем, в люстре? Как конструкторы обошли эту проблему, я думаю, ты уже догадался: они просто расположили полупроводники под разными углами, направив световые потоки каждого прибора в определенную сторону.

Световой поток этих светодиодных ламп направлен практически во все стороны

Несмотря на то, что светоизлучающие диоды обладают очень высоким КПД, какая-то часть энергии все равно расходуется на тепло. Если мощность осветителя невелика, то в этом нет ничего страшного. Но для освещения того же помещения светового потока лампочки мощностью в ватт явно недостаточно. Поэтому практически все светодиодные осветители имеют в своем составе радиатор – металлическую ребристую пластину, отводящую тепло от кристаллов и отдающую его в воздух. В некоторых конструкциях радиатор находится внутри корпуса, в других его можно увидеть снаружи. То же самое касается и любых других осветительных устройств, работающих на полупроводниках, – они тоже имеют в своем составе радиатор.

Радиатор в диодных лампочках (слева) и полупроводниковом прожекторе

И последний немаловажный штрих – питание. Диоды питаются постоянным и относительно невысоким напряжением, поэтому подключить их напрямую к обычной розетке не получится. Прежде чем подать напряжение на кристалл, его нужно понизить и выпрямить (сделать постоянным). Эту задачу исполняет специальный блок – контроллер питания или драйвер. Обычно драйвер уже встроен в осветитель или лампочку, поэтому многие о существовании этого достаточно сложного электронного узла даже не подозревают.

Драйверы питания диодной лампочки (слева) и светодиодного прожектора

Кроме вышеуказанных функций, драйвер следит за током через диоды и защищает их от случайных бросков и колебаний напряжения.

Основные характеристики светодиодных источников света

Пора перейти к характеристикам светодиодных устройств. Основные из них такие же, как и у любых других осветительных приборов:

  1. Потребляемая мощность.
  2. Угол рассеяния.
  3. Создаваемый световой поток.
  4. Цветовая температура.
  5. Коэффициент пульсаций.

Потребляемая мощность

Эта цифра, обязательно обозначенная в сопроводительной документации к любым электроприборам, характеризует не столько уровень светового потока (хотя связь, конечно, есть), сколько энергопотребление – электрическую мощность, которую потребляет этот самый прибор. Измеряется она в ваттах (Вт или W). К примеру, устройство мощностью 10 Вт сожжет за час 10 ваттчасов, а за сто часов – 10 * 100 = 1 000 Вт/ч или 1 кВт/ч. Все предельно просто: чем устройство меньше потребляет, тем меньше ты будешь платить за электроэнергию.

Угол рассеивания

Этот показатель характеризует величину сектора, покрываемого заявленным световым потоком. У обычного устройства накаливания сектор почти круговой, у единичного светоизлучающего полупроводника он, как ты помнишь, не может быть больше 180 градусов (обычно около 120). Изменяют угол рассеивания светового потока не только за счет конструкции самих лампочек, но и при помощи рефлекторов (отражателей) и фокусирующих линз, встроенных в осветительное оборудование. У современных осветителей угол рассеивания светового потока может быть любым – от единиц градусов для дальнобойных точечных прожекторов до почти полной сферы. Для любителей конструировать весьма интересным может оказаться вариант освещения светодиодной лентой. Она достаточно гибкая и позволяет получить самые различные и порой весьма причудливые углы рассеяния светового потока, зависящие только от фантазии дизайнера.

Изменение угла рассеивания в зависимости от конструкции лампочки

Создаваемый световой поток

Световой поток – очень важная характеристика. Не вдаваясь в научные термины, можно сказать, что световой поток – количество излучаемой световой энергии в единицу времени. Иными словами, чем выше у лампы световой поток, тем ярче она светит. Измеряется световой поток в люменах. Но здесь есть одна хитрость, которую необходимо учитывать при выборе светильника. Дело в том, что световой поток – это вся световая энергия, излучаемая источником.

У классической лампочки накаливания, к примеру, световой поток направлен во все стороны за исключением цоколя, у светодиода – только в одну. Поэтому, если оценивать показатель светового потока этих двух приборов «на глаз», легко ошибиться. Лампочка накаливания, выдающая столько же люмен, сколько и светодиод, визуально будет казаться намного более тусклой. Причина понятна: в первом случае света, «улетевшего» мимо нашего глаза, окажется намного больше. Но стоит лампочку установить перед зеркалом, как разница в яркости станет не так заметна.

То же самое произойдет, если вместо светоизлучающего диода взять вторую лампочку и поместить ее в прожектор. Фокусирующая система прожектора направит «задний» свет лампочки нам в глаза, и она будет казаться ярче.

Световой поток – весь свет, излучаемый осветительным прибором независимо от направления

Таким образом, визуальная яркость зависит не только от силы светового потока, но и от угла рассеяния этого потока. Меньше угол – выше плотность светового потока.

Цветовая температура

Ты наверняка замечал, что свет обычной лампочки со спиралью сильно отличается от освещения, к примеру, трубчатыми лампами дневного света. В первом случае свет теплый, «домашний», во втором – холодный, «больничный». Такое ощущение создается спектром излучения осветительного прибора. Лампочка со спиралью излучает больше красного, люминесцентная – больше синего, который ассоциируется у нас с холодным.

Чтобы различать осветительные приборы по этим характеристикам, было введено понятие цветовой температуры, которая измеряется в кельвинах (К). Чем она выше, тем больше спектр излучения смещен в сторону синего, и тем он «холоднее» визуально. Осветительные фонари на светодиодах тоже могут иметь различную цветовую температуру, поэтому выбирая осветитель, помимо создаваемого им светового потока, не забывай взглянуть и на этот параметр.

Шкала цветовых температур

Не путай! Цветовая температура не имеет никакого отношения к температуре самого осветительного прибора, измеряемой в градусах Цельсия. Светодиодные лампочки нагреваются до 50 градусов, а лампы накаливания – до 170 и выше, но на их цветовую температуру это не влияет.

Коэффициент пульсаций

Эта характеристика показывает, насколько сильно свет, излучаемый осветительным прибором, пульсирует. В идеале уровень пульсаций, конечно, должен быть равен нулю, но такого не может быть хотя бы потому, что в осветительной сети напряжение переменное. И если пульсация лампочек накаливания не очень заметна из-за инерционности раскаленной спирали, люминесцентные и светодиодные приборы на пульсации питающего напряжения реагируют мгновенными «провалами» светового потока. Даже если пульсации незаметны “на глаз”, здоровья самим глазам они не прибавляют. Согласно существующим нормам коэффициент пульсации светового потока осветительных приборов не должен превышать 10%, а в помещениях с ПК – 5%.

Надо отдать должное производителям – практически все существующие на сегодня типы осветителей, включая диодные, в эти нормы укладываются. Исключение могут составлять лишь очень маломощные лампы накаливания (до 15-20%) и люминесцентные светильники с электромагнитными ПРА (40%). Что касается светодиодных источников света, они могут заметно мерцать только в том случае, если собраны в гараже дядюшки Ляо и куплены за копейки в ближайшем переходе.

Светоотдача светодиодных ламп

Эту важную техническую характеристику я не внес в общий список и специально оставил напоследок, во-первых, потому, что она относится не к каждой конкретной лампе, а ко всему классу. А, во-вторых, разобравшись со светоотдачей, ты сможешь понять, насколько эффективен тот или иной тип осветительных приборов. Светоотдача представляет собой отношение светового потока к потребляемой мощности светильника и обозначается как лм/Вт. Этот параметр в буквальном смысле показывает, насколько эффективно прибор преобразует электрическую энергию в световую.

Что касается светодиодных источников света, то на сегодня их светоотдача составляет 60-120 лм/Вт, причем по мере совершенствования технологий этот показатель продолжает расти. Предположим, количество люмен у светодиода мощностью 1 ватт – 100. Это много или мало? Взгляни на сравнительную таблицу:

Сравнительная таблица энергоэффективности ламп разных типов

Как видно из таблички, хорошо знакомая тебе компактная люминесцентная лампа («энергосберегайка»), к примеру, при той же мощности будет светить почти в 2 раза слабее, чем ее полупроводниковый собрат. Про лампу накаливания и говорить неловко. 8 из 10 ватт, которые светодиодный прибор преобразовал бы в световой поток, лампа Ильича превращает в тепло. Эффективность же диодного светильника благодаря светоотдаче на сегодняшний день самая высокая.

Но вернемся к нашим светодиодам. Можно ли выбирать такие лампы не по световому потоку, а по потребляемой мощности? Поскольку ты знаешь, какое количество люмен производит светодиод одним ваттом электроэнергии, то понимаешь: конечно, можно. Чтобы получить световой поток, достаточно умножить мощность лампы на 80. Точной цифры ты, конечно, не получишь, поскольку реальная светоотдача зависит от многих факторов, включая технологию производства, материалы, тип и количество используемых светодиодов. Но полученный результат вполне сгодится для бытового использования.

Не забудь! Коэффициент 80 для вычисления создаваемого светового потока по потребляемой мощности годится только для светодиодных ламп. Для всех остальных типов осветительных приборов он будет другим.

Для тех, кто не любит умножать, я приведу табличку зависимости светового потока от мощности лампы для приборов различного типа:

Свет и освещение

Часто (в том числе и на хабре) всплывает вопрос освещения, особенно «нанотехнологиченого» светодиодного и зачастую говны священных войн «светодиод» против люминисцентных ламп начинают подбурливать. Больше года я уже собирался написать статью о свете, и оно наконец свершилось.
Из этой статьи вы узнаете почему в фотостудиях не снимают с люминесцентными лампами, почему светодиоды до сих пор не захватили мир и стоит ли ими освещать улицы. Поехали!

Читайте также  Можно ли вешать микроволновку над электрической плитой
О цвете и спектре

Все мы знаем, что зрение у нас – примитивное, трехкомпонентное: у нас три типа «цветных» рецепторов – «красные», «синие» и «зеленые».

Но жизнь как обычно сложнее – цвет определяется длинной волны/энергией кванта света, а она – как double, принимает любые значения. Соответственно, к нам в глаз может прилететь квант света посередине между красным и зеленым, и на него «в половину» силы среагируют и красный и зеленый типы рецепторов. Отсюда и происходят разные «непонятные» смешения цветов – если объект отражает и красный и зеленый свет, то мы увидем желтый, хотя на самом деле квантов с «желтой» длиной волны там нет.

Чтобы было понятнее: глаз не может отличить, если объект отражает чисто желтый свет (580нм), или одновременно зеленый (520нм) и красный (680нм). В глазу оба рецептора активируются в обоих случаях и мы увидим один и тот же цвет, желтый.

Реальность намного сложнее чем просто RGB. Отсюда все эти проблемы с «цветовыми профилями», «балансом белого», «неправильным освещением»

Об ущербном освещении

Если кто из вас занимался печатью фотографией дома с красной лампой – могли заметить, что все предметы, которые не отражают красный свет в свете красной лампы — кажутся черными. Не имеет значения, что они хорошо отражают зеленый или синий свет, раз нет красного – значит, объект ничего не отражает, т.е. черный. Отсюда должно быть понятно от чего вообще могут возникнуть искажения цветов, но к этому чуть позднее.

Основные характеристики ламп

1. Эффективность, лм/вт (=сколько видимого света выдает лампа на 1Вт мощности).
2. Срок службы/надежность
3. Качество освещения (спектр, мерцание)

Основные типы ламп

В данной статье ограничимся лишь тем, что широко используется для освещения, информацию по всякой специфике вроде ксеноновых дуговых ламп можно найти сами знаете где :-)

1. Лампы накаливания
Исторически первый тип ламп. Ужасная энергоэффективность – 8-10 лм/Вт. Основная проблема с надежностью — во время включения. Т.е. сопротивление нити накала тем ниже, чем ниже температура, при включении лампа отжирает до 10x номинальной мощности, и за счет сверхбыстрого нагрева нить постепенно повреждается. При работе через защитное устройство, которое включает лампу «медленно» (в простейшем случае — терморезистор) срок службы может быть очень большим. Спектр – непрерывный (практически спектр черного тела), со смещением в красную область. В настоящее время по всем показателям проигрывают более современным типам ламп.

2. Галогеновые лампы
Фактически, это тоже лампы накаливания, но в колбу добавлен бром или йод, что повышает срок службы и позволяет поднять температуру нити. Энергоэффективность чуть получше – 10-15 лм/Вт, спектр также непрерывный также смещен в красную область, но уже меньше. Единственный практически идеальный источник света для фотографии (отдаленно с ним сравнимы только ксеноновые лампы вспышки, но спектр уже не ровный, с сильно выпирающей синей частью, особенно у 480нм). Также при наличии механизма плавного пуска срок службы может быть очень большим (без него – в зависимости от кол-ва включений/выключений).

Главное что нужно помнить: если помещение отапливается электричеством, то ставить туда «энергосберегающие»(люминесцентные) лампы для экономии энергии нет смысла вообще, придется на столько же больше энергии потратить для дополнительного отопления, или будет просто холоднее.

3. Люминесцентные лампы
В люминесцентных лампах разряд в парах ртути (которой в лампе считанные миллиграммы) дает ультрафиолет, который люминофор переизлучает в видимом диапазоне. Вопреки попыткам раздуть истерику, жесткий ультрафиолет не может в серьёзных количествах выйти из лампы – т.к. корпус из обычного стекла ультрафиолет не пропускает, а то что остается – сильно меньше солнечного уровня. Для того, чтобы ультрафиолет выходил — нужен корпус из кварцевого стекла, а оно весьма недешево, по ошибке его не подсунут .

Основных групп 2: «длинные» и «компактные, в стандартные цоколь». Отличие – в длинных нет электроники, она часть светильника. В компактных – в качестве электроники стоит низкокачественные китайские поделки которые зачастую сгорают быстрее чем сама лампа. Само собой, бывают компактные лампы и с нормальной электроникой, плавным пуском и проч. – но стоят они огого(с каждой лампой электронику выкидывать… куда greenpeace смотрит), и не делают особо. Китай побеждает. Справа как раз образец электроники от лампы, которую выбрасывают с каждой лампой (фото отсюда). Кстати, этой электроникой (балластом) можно питать и длинные лампы аналогичной мощности, хотя это не самое надежное решение — все-таки тут все компоненты самые дешевые и низкокачественные.

Энергоэффективность компактных – от 50 до 70 Лм/Ватт (это еще самые лучшие что есть у Phillips).

Надежность – зависит от температуры, электроники, и качества изготовления в целом. Если у вас плафон смотрит «вниз», так что горячий воздух не может никуда выйти – лампа сдохнет очень быстро. Помогает просверливание дырок по всему пластиковому корпусу. Также, электронную часть можно ремонтировать – во многих случаях там просто течет конденсатор, который можно заменить на аналогичный (ремонт более чем актуален для ламп большой мощности). Т.к. лампы эти делают для простых смертных, найти данные по спектру не так просто, и можно предполагать что используется самый дешевый и простой люминофор – ведь надо сэкономить стоимость и для электронной части лампы.

«Длинные» лампы – гораздо интереснее, эффективность от 50-65 Лм/Ватт (с более «приятным» спектром) до 100-110 с «плохим» спектром, это уже с учетом электроники. В любом случае, за счет того, что электроника не выбрасывается, при меньшей стоимости лампы служат дольше. Также на сайте филипс для любой прямой лампы можно спокойно посмотреть её спектр и увидеть, насколько он близок к солнечному.

Теперь подробнее о спектре – он далеко не ровный. В спектре энергоэффективной люминисцентной лампы (с «плохим» спектром, сверху)– например видно что там, где наш глаз наиболее чувствителен (530-550нм) – провал почти до 0. (Потому и нельзя сказать, 10Вт люминисцентой лампы = 50Вт лампы накаливания). Отсюда и искажение света: если в комнате будет объект, который отражает в основном свет с длиной волны 530нм – он будет выглядеть намного темнее(практически черным), намного менее насыщенным.

В реальности, объекты редко отражают одну конкретную длину волны, потому просто соотношение RGB изменится по сравнению с дневным светом, и многие вещи будут темнее/менее насыщенными чем на дневном свете.

Лампы с «хорошим» спектром хоть и имеют пики, все-таки не имеют таких жестких провалов – но за это пришлось заплатить вдвое худшей светоотдачей при равной мощности.
Срок службы – зависит от температуры и качества электроники (балласта). Нормальный балласт имеет плавный пуск для продления срока службы, и работает на высокой частоте (=нет мерцания). Гудения от древних дроссельных балластов со стартерами и мерцания в современных лампах больше нет.

В полевых условиях качество люминофора лампы проверить можно компакт-диском — смотрим на радугу от лампы на диске. Если «радуга» из полос — дерьмовый люминофор (3 полосы — более дерьмовый, 5 полос — чуть менее). На лампе с хорошим люминофором радуга будет непрерывная. Но компактных ламп таких я думаю не найти.

4. Светодиодные лампы
Наиболее дешевые(только на таких и делают лампы) белые светодиоды – синие + желтый люминофор, что дает подобие белого света, но на самом деле далеко не белый.

Выраженные пики на 450 и 550нм, с провалом около 500, и после 600нм. Соответственно, со светодиодным освещением цвета также получатся искаженными.

Лучшие готовые светодиодные лампы дают энергоэффективность в начале службы 50-60 Лм/Вт (т.е. меньше чем лучшие люминесцентные, примерно столько, сколько и компактные люминесцентные). Большой мощности у них быть не может, т.к. они очень быстро дохнут при перегреве. Срок службы сильно зависит от температуры, и в любом случае не выше 50’000 часов (на половинной мощности и с хорошим охлаждением конечно может и больше). Если лампа перегревается до 100С – то за единицы/десятки часов сдохнет. Но вот частое включение/выключение им не вредит совершенно.

Если светодиоды покупать отдельно, то во первых будет трудно найти правильные светодиоды с хорошей светоотдачей. На заводе их сразу бьют на категории, и наиболее эффективные — продают дороже. А зачастую то что лежит в наличии в магазинах — из самых плохих серий, с эффективностью 30-40 Лм/Вт. Далее нужно эффективное питание (со стабилизированным током, а не напряжением), хреновый блок питания с КПД 75% легко ухудшит светоотдачу почти до уровня галогеновых ламп :-)

Долгие годы меня мучал вопрос, почему нельзя питать светодиоды стабилизированным напряжением, если подобрать его очень точно, чтобы был нужный ток? Дело в том, что при нагреве «сопротивление» диода сильно будет менятся, и при том же напряжении через него может пойти ток сильно меньше или сильно больше нормы, и диод быстро деградирует (при превышении тока в 2 раза — они сразу не сгорают, просто срок службы в 1000 раз меньше. Светоотдача на ватт кстати быстро падает, потому дополнительного света почти не будет, все уйдет в тепло).

С учетом всего сказанного, делать основное освещение на светодиодах, особенно при их цене – полное безумие, и ситуация в ближайшие годы быстро не изменится. Преимущества есть только при работе в условиях вибрации (фонари, транспорт) и частого включения/выключения (туалет).

5. Натриевые лампы
Натриевые лампы – можно увидеть в уличном освещении. Имеют феноменальную эффективность, обычно 100-150, до 200 Лм/Вт (да-да, в 4 раза эффективнее лучших светодиодных ламп, и в 2 раза лучше самых эффективных люминесцентных), стоят копейки.

Проблема лишь в том, что светят они желтым светом, и больше никаким, потому освещать им можно только улицы, склады и проч. Все что не отражает желтый свет – будет черным.
Срок службы – десятки тысяч часов, цена – копейки. В свете этого можно сказать только, что установка светодиодного уличного освещение – полнейший попил бабла. Нет ничего эффективнее и дешевле натриевых ламп для уличного освещения.

6. Металлогалогенные лампы c керамической горелкой
Эти лампы – легкая экзотика. С эффективностью около 100лм/Вт, со спектром без больших провалов, но достаточно дорогие. По всем параметрам кроме цены они лучше люминесцентных, и именно на их основе я собираю себе едрёную люстру в комнату. Есть еще с кварцевой горелкой — там спектр похуже. Нагуглить можно по ключевому слову CDM-TD или на сайте филипса.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: