Соотношение мощностей светодиодных ламп и ламп накаливания

Научный руководитель: Фильчакова Юлия Викторовна

Преимущества светодиодных ламп:

— низкое энергопотребление — не более 10% от потребления при использовании ламп накаливания; — долгий срок службы — от 50 000 часов (10-15 лет), (до 100 000 часов); — высокий ресурс прочности — ударная и вибрационная устойчивость; — чистота и разнообразие цветов, направленность излучения; — регулируемая интенсивность; — низкое рабочее напряжение; — экологическая и противопожарная безопасность.

Они не содержат в своем составе ртути и почти не нагреваются.

       
 

О люминесцентных лампах

Компактные люминесцентные изделия отличаются изогнутой формой колбы. Благодаря такой конструкции, лампочка легко размещается даже в небольших осветительных приборах. В ее колбе содержатся инертные газы. Это может быть аргон, неон и пары ртути, а внутри корпус люминесцентной детали покрыт слоем люминофора.

Если воздействовать на такой прибор высоким напряжением, то в нем начинают перемещаться электроны. В момент столкновения последних с ртутью создается невидимое глазу ультрафиолетовое излучение. Оно затем трансформируется в видимый человеку свет за счет слоя люминофора.

Люминесцентная лампа состоит из трех элементов:

  • цоколь;
  • электрический пускорегулирующий прибор;
  • колба.

Эти виды энергосберегающих лампочек для дома могут быть устроены и по-другому. Все зависит их от разновидности.

Минусы и недостатки светодиодных ламп

Эти минусы светодиодных ламп — не полный список, но основной. И на него необходимо ориентироваться при выборе ламп. Я постоянно ищу разнообразные аналоги-заменители диодных ламп известных производителей на китайских площадках. С попеременным успехом. Есть пара компаний, которые выпускают достаточно сносную продукцию, по цене приемлемую, а по качеству не сильно уступающую филипсам и осрамам… Хотя, у самого стоят филипсовские светодиодные лампы и я вообще «не парюсь» несколько лет…

к оглавлению ↑

Синяя опасность

Cуществует опасение, что синие светодиоды и светло-белые светодиоды теперь способны превышать безопасные пределы так называемой опасности синего света, как определено в спецификациях безопасности для глаз, таких как ANSI / IESNA : Рекомендуемая практика для фотобиологической безопасности для ламп и ламповых систем. И эта проблема, действительно имеет «место быть». Я не мог обойти этот минус светодиодных ламп. Поэтому, будьте внимательны при покупке устройств, т.к. синий цвет (не только в LED) является серьезным минусом.

к оглавлению ↑

Качество света

Большинство холодных белых светодиодов имеют спектры, которые значительно отличаются от черных излучателей, таких как солнце или лампа накаливания. Пик на 460 нм и провал на 500 нм могут привести к тому, что цвет предметов будет восприниматься по-разному при освещении холодным белым светодиодом по сравнению с солнечным светом или лампами накаливания, что связано с метамеризмом, при котором красные поверхности особенно плохо отображаются типичным холодным белым на основе фосфора светодиоды. Однако свойства цветопередачи обычных люминесцентных ламп часто уступают тем, что сейчас доступны в современных белых светодиодах.

к оглавлению ↑

Температурная зависимость

Производительность светодиода в значительной степени зависит от температуры окружающей среды в рабочей среде. Перегрузка светодиода при высокой температуре окружающей среды может привести к перегреву светодиода, что в конечном итоге приведет к выходу устройства из строя. Адекватный теплоотвод необходим для поддержания долгой жизни. Это особенно важно при рассмотрении автомобильных, медицинских и военных применений, где устройство должно работать в широком диапазоне температур и должно иметь низкую частоту отказов. Не смотря на то, что это «конкретный» минус, он же тесно переплетается и с плюсами светодиодов. При правильном охлаждении диодов — система освещения будет вечная.

к оглавлению ↑

Загрязнение синим цветом

Поскольку белые светодиоды (т.е. светодиоды с высокой цветовой температурой) излучают пропорционально больше синего света, чем обычные источники наружного света, такие как натриевые лампы высокого давления, сильная зависимость рэлеевского рассеяния от длины волны означает, что белые светодиоды могут вызывать больше светового загрязнения, чем другие источники света. Поэтому все международные специалисты советуют использовать источники света не менее чем 3000 К.

к оглавлению ↑

Высокая начальная цена

Светодиоды в настоящее время стоят дороже, по цене за люмен, на основе начальных капитальных затрат, чем большинство традиционных технологий освещения. Дополнительные расходы частично связаны с относительно низким выходным световым потоком и необходимыми схемами драйвера.

к оглавлению ↑

Пульсация

Это отдельная и большая тема, которая требует раскрытия. Здесь мы только коснемся отрицательного влияния на здоровье. Один большой и крупный минус светодиодных ламп — наличие пульсации в светодиодных лампах.

Читайте также:  Забежная лестница своими руками, пошаговая инструкция

Только сейчас большинство покупателей стали понимать, что такое пульсация и каким образом она влияет на человека. Раньше об этом никто не задумывался и скупали «пачками» китайский неликвид по дешевке. После двух-трех дней такие лампы отправлялись в лучшем случае на лестничную площадку, в худшем — на помойку. Мерцание сильно влияет на утомляемость организма.

Если есть возможность открыть лампу и посмотреть на внутренности, а дешевые лампы легко раскручиваются, то сделайте это. При наличии хорошего драйвера, а не платы с конденсаторами, можно утверждать о том, что пульсация минимальна, ну или по крайней мере снижена. Если вы видите в цоколе только обычный конденсатор и некоторые другие электронные компоненты, то бегите от такого чуда быстрее.

Ну а теперь перейдем к плюсам светодиодных ламп.

к оглавлению ↑

Сравнение мощности светодиодных ламп, КЛЛ и ламп накаливания

Выбирая люминесцентную (обычно называемую энергосберегающей) или светодиодную лампу, многие покупатели ориентируются по надписи на упаковке, указывающую, какою мощность лампочки накаливания она способна заменить. Но такой подход является ошибочным, так как фирмы производители зачастую завышают технические показатели своей продукции.

Таблица соответствия мощности и светового потока

В отличие от лампочек со спиралью, основным критерием выбора которых является мощность (Вт), покупать светодиодные лампы нужно по световому потоку (лм). Именно эта физическая величина указывает на то, сколько световой мощности излучает тот или иной источник света.

Кстати, на упаковке всех ныне выпускаемых ламп накаливания также указывается значение светового потока. Покупателю нужно лишь научиться правильно сопоставлять ватты и люмены.

А для облегчения этой задачи ниже приведена таблица соответствия мощности и светового потока для трёх основных видов ламп.

Лампа накаливанияКЛЛСветодиодная лампаСветовой поток
20 Вт 5–7 Вт 2–3 Вт ~200 лм
40 Вт 10–13 Вт 4–5 Вт ~400 лм
60 Вт 15–16 Вт 8–10 Вт ~700 лм
75 Вт 18–20 Вт 10–12 Вт ~900 лм
100 Вт 20–25 Вт 12–15 Вт ~1200 лм
150 Вт 40–50 Вт 18–20 Вт ~1800 лм
200 Вт 60–80 Вт 25–30 Вт ~2500 лм

Из таблицы сравнения следует, что лампочку накаливания мощностью в 100 Вт следует менять светодиодной на 12–15 Вт. Почему? Потому что их световые потоки примерно равны и составляют 1200–1400 лм.

В то же время на лицевой стороне упаковки многих LED-ламп можно увидеть 10 Вт=100 Вт.

Но стоит заглянуть в таблицу с техническими параметрами светодиодной лампочки, как тут же видно несоответствие по световому потоку.

Кроме этого покупатель должен учитывать ещё 2 важных нюанса:

  • светоотдача светодиодных ламп тёплого свечения (2700°K) примерно на 20% ниже, чем у аналогичных ламп нейтрального свечения (4000°K);
  • пластиковая колба-рассеиватель «съедает» до 10% излучаемого света. Исключение составляют филаментные LED-лампы со стеклянной прозрачной колбой, в которых нет потерь на рассеивании.

При желании можно самостоятельно рассчитать примерный световой поток светодиодной лампы.

Сравнение мощности светодиодных ламп, КЛЛ и ламп накаливания

Для этого следует использовать эмпирическое соотношение: на каждый 1 ватт потреблённой мощности лампа излучает около 100 лм.

Также необходимо вычесть потери электроэнергии на драйвере (примерно 1 ватт) и на рассеивателе (примерно 100 люмен). В результате получается, что лампочка мощностью 10 Вт создаёт световой поток порядка 800 лм.

Почему такая разница?

Чтобы ответить на этот вопрос, коротко рассмотрим принцип действия каждого вида лампочек и сравним их потребление энергии.

В лампочке накаливания рабочим элементом служит вольфрамовая нить, которую нужно нагреть до 2000-3400°C, чтобы заставить ярко светиться.

При этом примерно 95% потребляемой мощности лампы уходит на поддержание температуры спирали, а значит её КПД составит всего около 5%.

Принцип действия компактной люминесцентной лампы (КЛЛ) состоит в получении УФ-излучения за счёт прохождения тока через пары ртути с последующим преобразованием в видимый свет при помощи слоя люминофора. Энергоэффективность современных КЛЛ примерно в 5 раз выше, чем у их аналога с нитью накала.

В светодиодных лампочках свет возникает при прохождении тока через p-n-переход, после чего он пропускается через люминофор. Соотношение световой энергии и полной мощности светодиодных ламп последнего поколения может достигать 30%. Но точного значения КПД для всех LED-лампочек не существует, так как оно сильно зависит от типа применяемых светодиодов и драйвера.

Подводя итоги

Мощность светодиодной лампы, при выборе, не является первостепенно важной величиной. Гораздо важнее испускаемый ею световой поток. Этот же момент относится и к энергосберегающим КЛЛ.

Если подходить к замене перегоревших источников искусственного света на светодиодные аналоги более педантично, то кроме сравнения световых потоков необходимо учитывать коэффициент пульсации, индекс цветопередачи и еще ряд других моментов, подробно описанных в статье о выборе светодиодных ламп.

Также рекомендуется обратить внимание и на конструктивные особенности светильника, в котором лампочка будет использоваться.

Колба, светодиод и филаментная нить

Источником света в лампе может быть точечный светодиод или филаментная нить:

  • Филаментная нить — один из самых эффективных источников света. Внешне филаментные лампы напоминают лампы накаливания. Высокие эстетические характеристики делают их наиболее востребованными у покупателей. Такие лампы не ослепляют даже при прозрачной колбе и широко используются как в осветительных приборах бытового назначения, так и в декоративном дизайнерском свете.
  • Светодиод — точечный и очень яркий источник света. Если лампа со светодиодами видна в люстре или светильнике, то при прозрачной колбе свет может быть слишком резким. В таком случае лучше использовать лампу с матовой колбой, которая обеспечит ровный и мягкий свет. Лампы с прозрачной колбой лучше использовать в плафонах, где они не видны.
Читайте также:  Как установить чердачную лестницу своими руками

Светодиоды способны светить только перед собой, поэтому важно не только их количество, но и расположение, а также форма колбы. От этого напрямую будет зависеть угол рассеивания. Чтобы создать идеальное освещение в помещении, понадобятся разные светильники: как с большим углом рассеивания, так и направленного света.

Для люстры лучше брать лампочки с открытыми колбами: формы «шар», «груша» и «свеча», а также «свеча на ветру». Угол рассеивания у них достаточно большой (170-180°), что позволяет осветить всю комнату. Угол рассеивания у филаментной лампы еще больше — до 360°.

Лампы с направленным светом (MR16, PAR16) используются в точечных и трековых светильниках, спотах, бра, в декоративной и мебельной подсветке, в натяжных потолках.

Благодаря лампам с разным углом рассеивания можно организовать освещение комнаты, например, таким образом:

  • В центре люстра, которая освещает все помещение.
  • У диванов или кровати — пара направленных светильников или бра.
  • Картины подсвечиваем спотами.
  • В конструкцию из гипсокартона на потолке вставляем точечные светильники и светодиодную ленту.

Люминесцентные лампы

В отличие от ламп накаливания, они представляют собой колбу, заполненную инертным газом, в которой происходит газоразрядный пробой. В результате чего возникает ультрафиолетовое свечение. Оно не видно человеческому глазу. Однако люминофорное или люминесцентное покрытие колбы преобразует его в видимый.

Люминесцентные лампы еще называют энергосберегающими. Такие приборы экономичнее традиционных в пять раз при одинаковом световом потоке.

Люминесцентные лампы

Произведем расчет и сравнительный анализ энергопотребления люминесцентных ламп. Для удобства сравнения возьмем аналогичные исходные данные предыдущего расчета.

Но мощность уменьшим в 5 раз, так как энергосберегающие лампы 12 Вт выделяют световой поток, равный 60 Вт лампе накаливания. 100-ваттной лампочке накаливания соответствует 20-ваттная люминисцентная лампа.

А в час лампочка в 4 Вт потребляет столько же энергии, сколько традиционная 20-ваттная при одинаковом световом потоке. Значит, в люстру необходимо установить три четырехваттных прибора. Для удобства сравнения результаты внесем в таблицу.

Сравнивая результаты, мы видим, что энергосберегающие приборы потребляют меньше электроэнергии, чем лампы накаливания. Однако такие лампы стоят в 1,5-2 раза больше традиционных. Экономию будет заметна только через несколько месяцев.

Люминесцентные лампы

Нужно учесть, что срок службы таких электроприборов превышает обычные в 2-3 раза. То есть за время работы люминесцентных электролампочек потребуется заменить 2-3 обыкновенные, что по стоимости превысит цену энергосберегающей.

Таким образом, энергосберегающая в пересчете на киловатт потребленной энергии и с учетом их стоимости оказывается выгоднее обычной.

Какую опасность представляют энергосберегающие лампы?

  • Отравление ртутью Новость по теме Лампы голубого и белого цвета могут вызвать депрессию — ученые

Энергосберегающие лампы содержат в своём составе в небольшом количестве ртуть, отравление малыми дозами паров которой может вызвать неврологические заболевания (меркуриализм, «ртутный тремор»). Выбрасывать люминесцентную просто в мусорный бак нельзя, о чём и предупреждает потребителя соответствующий значок на упаковке. Принимать такие лампы должны районные ДЭЗ и РЭУ. Однако на практике это работает далеко не везде.

  • Ультрафиолетовое излучение

При работе люминесцентных ламп небольшое количество ультрафиолетового излучения выходит наружу лампы через стеклянную колбу, что может быть потенциальной угрозой для людей с кожей, слишком чувствительной к этому излучению. Наиболее опасным является воздействие УФ-излучения на роговицу и сетчатку глаза. Поэтому энергосберегающие лампы не рекомендуется располагать ближе 3 метров от глаз.

Какую опасность представляют энергосберегающие лампы?
  • Необычный цвет

Свет люминесцентной лампы отличается от света от лампы накаливания, и многие люди не могут к нему привыкнуть.

Экономные, но опасные? Какой вред приносят энергосберегающие лампы Подробнее

Как светодиодное освещение помогает экономить?

Мы рассмотрели, насколько выгоднее светодиодные решения на фоне галогенных, люминесцентных и ламп накаливания. Главные плюсы LED в экономическом плане определяются их сроком службы и уменьшенным потреблением энергии. Предлагаем убедиться в этом на примере.

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

Возьмем популярную лампу накаливания на 60 Вт. Ближайшей к ней по характеристикам мощности будет светодиодная лампа на 9 Вт. Здесь видна семикратная экономия потребляемой энергии, что отразится на счетах за потребленное электричество. Добавляем к этому преимущество в светоотдаче (78 лм/Вт против 13 лм/Вт) и срок службы, который отличается в 50-100 раз (до 100 000 часов непрерывной работы против 1 000 часов). Отнимаем необходимость в специальной утилизации (для предприятий это не бесплатная услуга) и потребность в замене ламп в результате повреждения – и на выходе получаем экономически обоснованное решение.

Почему не стоит покупать светодиодные люстры в квартиру

В современном мире появляется всё больше новинок. Подобное не обошло и, казалось бы, самые обычные люстры. Магазины электронной техники стали предлагать необычную новинку – лампы со светодиодами. Такое решение позволяет дизайнерам создавать люстры необычной формы, которые привлекут взгляд даже самого скептично настроенного покупателя. После приобретения новинки не придётся менять лампочки каждый месяц, в теории светодиоды живут очень долгое время. Но так ли хороши светодиодные люстры, как о них отзываются? И почему стоит остановить свой выбор на самых обычных люстрах с лампочками.

Светодиодную лампу сложно починить, если та выйдет из строя после окончания гарантийного срока. Магазин, продавший товар, за неё не возьмётся, а большинство мастерских окажутся работать с таким видом люстр, так как это дело слишком сложное, кропотливое и требует больших затрат.

При использовании обычной люстры, вы всегда можете заменить лампочки, если вас не устраивает цвет, который она испускает. В светодиодной люстре такого сделать нельзя. Но стоит сказать, что есть люстры, к которым прилагается пульт. С помощью него вы сможете изменить цвет с «тёплого» на «холодный» и наоборот. Но такие люстры стоят намного дороже.

Почему не стоит покупать светодиодные люстры в квартиру

Ещё одним минусом является невозможность изменить яркость освещения. При приобретении обычной люстры, вы всегда сможете купить лампы более высокой мощности. Со светодиодной люстрой такое не пройдёт. Вам придётся пользоваться тем, что было куплено изначально. Увеличить или уменьшить яркость света не получится.

Слишком много неизвестности

Приобретая светодиодные люстры, не всегда понимаешь, что на самом деле берёшь. Стоимость у них намного превышает обычные люстры, и дело не всегда в замысловатой форме.

А вот светодиоды чаще всего вставлены в неё на порядок хуже, чем в светодиодных лампах и даже в самой дорогой люстре. Но понять подобное на первый взгляд тяжело.

Но включив свет дома, всё встанет на свои места, а покупатели расстроятся, что цвет и яркость освещения оставляет желать лучшего.

Почему не стоит покупать светодиодные люстры в квартиру

Светодиоды отрицательно влияют на организм человека

Подобное высказывание давно доказано учёными. Синий спектр светодиода вредит организму и иммунитету. Но последствия сугубо индивидуальны. На кого-то подобный свет может не повлиять, но у другого нарушится режим сна, и даже понизится иммунитет.

При использовании светодиодных люстр в офисе, у работников с большой вероятностью снизится производительность, она статут излишне нервозными, а утомляемость наступит быстрее.

Требовательны к источнику питания

Для работы светодиодной люстры требуется блок питания (LED-драйвер) – это массивный блок, который нужно куда-то спрятать, чтобы он не портил общего впечатления. Конечно же, сейчас разрабатывают и люстры, в которых блок питания встроен в корпус, но такая светотехника стоит дороже.

Почему не стоит покупать светодиодные люстры в квартиру

На данный момент не создано таких светодиодных люстр по приемлемым ценам, в которых преимущества превышали бы недостатки. При приобретении светодиодной люстры требуется обращать повышенное внимание на тип светодиодов и их мощность. Какой бы впечатляющей люстра не была на первый взгляд, нужно внимательно относиться к её «начинке», так как она не всегда может впечатлить.

Если выбор всё же остановился именно на такой люстре, то лучше брать известные марки, которые пользуются спросом у населения, даже если они стоят выше среднестатистических.

Но всё же на данный момент лучше отдавать своё предпочтение обычным люстрам. В них всегда можно поменять яркость освещения, мощность ламп и цвет свечения. А самое главное – если лампа перегорит, её легко можно заменить на новую, что нельзя сказать о перегоревшем светодиоде.

Таблица соответствия мощности

В быту используются вольфрамовые с мощностью 40–100 ватт. Для анализа проводится соответствие данным показателям данных светодиодных ламп. Результаты занесены в таблицу светодиодных и ламп накаливания:

Мощность лампы накаливания, ватт Мощность светодиодной, ватт Средний световой поток, лм
40 5 400
60 7 560
75 11 880
100 13 1040
150 20 1600
200 30 2550
300 40 3450
500 60 5200

Результаты показывают, что заявленным данным ламп накаливания соответствуют данные светодиодного источника в 8 раз меньше. Преимуществом обладают СЛ, так как потребляемая мощность меньше, а срок службы больше.