Лампочки светодиодные: в чем особенности и преимущества

Введение

В последние годы сильно увеличилось число новостей о массовом переводе искусственного освещения на новый технологический уровень — светодиодное освещение. О том, что такое светодиод и в чем его основное отличие от прижившихся ламп накаливания и энергосберегающих ламп мы рассказывали в предыдущей статье .

Однако, при переходе на использование новой технологии, решаются многие проблемы, а также неизменно возникают новые трудности. О достоинствах и недостатках светодиодного освещения мы и поговорим в данной статье.

Как мы знаем, первые светодиоды появились в 1960 — х годах, но до 1980 их производство было сильно ограничено из-за неэффективности технологии. Со временем зарубежные ученые нашли решение технологическое проблемы эффективности светодиодов

Многие производители обратили внимание на светодиодную технологию только в конце 20 века, поскольку сдержанное потребление электроэнергии светодиодными приборами позволило решать насущные проблемы с экономией электроэнергии. Более того, современные светодиоды являются сверхъяркими, поэтому могут использоваться очень во многих аспектах современной жизни, начиная с персонального освещения, и заканчивая освещением техническим, порой невидимым человеческому глазу

https://youtube.com/watch?v=bWclmL-MBT0

Как она выглядит

Классическая светодиодная лампа (иногда их называют светодиодный светильник), подобно лампе накаливания, имеет грушевидную форму. Чаще всего её цокольная часть выполнена из белого металлопластика, а колба представляет собой матовую полусферу из пластика. Данный тип LED-ламп выпускается с цоколями Е14 и Е27, которые наиболее востребованы среди населения.

Светодиодная лампочка может иметь любую форму и изготавливаться под любой стандартный цоколь.

• GU5.3 – для потолочных светильников направленного свечения;
• G4 – для люстр и декоративных светильников;
• G13 – для замены линейных люминесцентных ламп.

https://youtube.com/watch?v=0vH_1Dqz_1k

Более 90% выпускаемых сегодня светодиодных ламп собраны на SMD-светодиодах, которые имеют миниатюрные размеры и при этом обладают высокой светоотдачей. Кроме них в продаже можно увидеть так называемые филаментные лампы, внешне очень напоминающие обычную лампочку накаливания (ЛН). Ещё реже встречаются лампочки, в которых источник света выполнен в виде COB-матрицы, залитой слоем люминофора. Тем не менее в будущем планируется, что именно они перехватят инициативу в сфере производства LED-ламп.

Возможности светодиодов

Приборы освещения на кристаллах появились в магазинах сравнительно недавно, но уже успели зарекомендовать себя как очень экономичные и функциональные лампы. И дело даже не в том, что их энергопотребление еще ниже, чем у компактных люминесцентных ламп, а срок службы порой выше в 10 и более раз. Есть у светодиодов и другие достоинства, которых нет у КЛЛ.

Монтаж

С появлением светодиодов стал более доступен монтаж подсветки потолка, причем появилась возможность многоуровневой и цветной подсветки с разделением световых зон. Стало возможным создание неповторимых световых узоров на поверхностях, с плавными переходами и затемнениями.

Светодиодная лента без лишних усилий располагается в нишах и за полотном натяжных потолков. Конечно, для нее нужно стабилизирующее устройство, но это уже вопрос второстепенный.

Есть у такой полосы и еще одно немаловажное преимущество – это наличие многоцветного варианта ее исполнения. При помощи контроллера появляется возможность подсветить потолок теми цветами, которые нравятся

Управлять освещением можно при помощи пульта дистанционного управления, не вставая с любимого дивана.

Размеры

Разница в размерах между КЛЛ и светодиодной лампой Осветительные приборы на светодиодах имеют очень маленький размер как по сравнению с лампочками накаливания, так и с компактными люминесцентными. Трехваттные светодиодные лампы имеют окружность в два см, тогда как размер подобной по силе светового потока семиваттной энергосберегающей – 3.2 х 7.9 см. Благодаря столь малому размеру LED-устройств возможно изготовление точечных светильников толщиной не более двух сантиметров. Причем сюда входит и радиатор, отводящий тепло. Также светодиодные лампы легко встраиваются в секции мебели и позволяют монтаж подвесных и натяжных потолков с минимальным зазором от потолка.

Принимая во внимание форму световых приборов, светодиодные за счет очень малой величины чипов можно поместить в любого вида и размера оболочку, а можно и вообще обойтись без нее. Наглядный пример – лампа с цоколем Е27, называемая «кукуруза»

А можно собрать световой прибор своими руками и с теми характеристиками, которые нужны.

Преимущества и недостатки светодиодного освещения

Как и другие популярные источники освещения – традиционные и люминесцентные – они тоже имеют достоинства и недостатки. К преимуществам LED светильников относят следующие характеристики:

• Срок службы. Они способны работать до 100 000 ч. У лампы накаливания этот показатель составляет до 1 000 ч, у галогенной – до 4 000 ч, у люминесцентной – до 10 000 ч.
• Экономное потребление энергии. Они расходуют в среднем в 7 раз меньше электричества, чем лампа накаливания, в 2 раза меньше люминесцентной и в 4 раза меньше галогенной при условии, что они дают одинаковую по освещенность помещения.
• Параметры светоотдачи. Мощность светового потока в них составляет 50-100 лм на 1 Вт. У галогенных эта характеристика составляет до 22 лм, у люминесцентных – до 60 Вт, у ламп накаливания – до 17 лм. В трех последних 40-90 % мощности тратится на нагрев корпуса.
• Экологичность. В составе LED-лампы отсутствуют токсичные компоненты. Лампы накаливания и галогенные не претендуют на экологичность из-за того объема энергопотребления, которое тратится «впустую». Люминесцентные содержат пары ртути и требуют соблюдения выполнения строгих правил утилизации, утвержденных на законодательном уровне.
• Запас прочности конструкции. Лампы накаливания и галогенные легко разбиваются при падении с высоты до 1 м и легком механическом воздействии. А сильная вибрация приведет к тому, что в них порвутся нити накаливания. Колбы люминесцентных лампы более прочные, но разбивать их нежелательно из-за потенциального вреда для здоровья. Самый прочный корпус у LED-ламп, так как колба – самый хрупкий элемент конструкции – изготовлена из пластика.
• Естественный свет. Ближайший к нему спектр дают светодиоды. Их индекс цветопередачи составляет 80-85 единиц, в то время как у естественного солнечного освещения – 100 единиц (абсолютное значение). Среди остальных решений к этой характеристике приближаются только люминесцентные лампы с их 60-65 единицами.

Светодиодные источники света не нуждаются в регулярном техническом обслуживании и подходят для освещения влажных и пыльных помещений. На их срок службы не влияет частое включение и отключение питания, в отличие от галогенных, люминесцентных и ламп накаливания.

С момента появления на рынке источники света на основе светодиодов непрерывно дешевеют, но до сих пор остаются дорогими на фоне альтернативных решений. Это является их главным и единственным недостатком. Но если учитывать срок службы и уменьшенное потребление энергии, установка LED-освещения будет предпочтительнее с экономической точки зрения.

Почему мигают светодиодные лампы: причины и способы устранения

Некоторые потребители, установив в доме светодиодные лампы, замечают, что их функционирование сопровождается мерцанием. Такое освещение утомляет глаза и вредит зрению в целом. Разобравшись в причинах такого негативного эффекта, можно найти способы его устранения.

Почему мигают светодиодные лампы во включенном состоянии

Известны несколько причин, по которым моргают светодиодные лампы во включенном состоянии. Почему так происходит:

• некорректный монтаж — необходимо проверить все контакты цепи, они должны быть прочными;
• несоответствие мощности адаптера используемой лампе — можно заменить блок питания на новый, соответствующий по мощности;
• значительные скачки напряжения — драйвер может не справиться с перепадами, уровень которых выходит за рамки допустимого;

Светодиодные лампы способны без проблем работать при скачках напряжения

• брак изделия при производстве — необходимо заменить лампочку, так как данная продукция сопровождается гарантией;
• выключатель с подсветкой — не рекомендуется использовать такие выключатели совместно со светодиодным источником света, так как при выключении такого прибора цепь находится в замкнутом состоянии и способствует бликам лампы;
• несоответствие подключения проводов — фаза «ноль» должна выводиться на осветительный прибор, а провод с фазой — на выключатель;
• наличие бытовых электроприборов, создающих высокочастотные помехи;
• истек срок эксплуатации светодиодной лампы.

Но многие сталкиваются еще и с другой проблемой, когда светодиодные лампы светятся после выключения. Почему это происходит можно узнать, ознакомившись с функциональными особенностями led-ламп.

Почему при выключенном свете светодиодные лампы мигают или светятся

Причиной, почему светодиодная лампа горит при выключенном выключателе или периодически мерцает, может служить выключатель со светодиодной подсветкой. Если заменить прибор с подсветкой на обычный выключатель, мигание лампы должно прекратиться.

Спектр различных источников света

Дело в том, что в выключенном состоянии электроустановочный прибор не до конца размыкает цепь: основная подача электричества прекращается, а светодиод подсветки замыкает цепь на себя. Ток, проходящий через диод, заряжает конденсатор драйвера led-лампы, вследствие чего она либо мигает, либо издает тусклый свет.

Еще одной причиной, по которой светодиодная лампа горит при выключенном свете — некачественное изделие. Если вы приобрели светодиодную лампу по низкой цене и производитель ее неизвестен, наверняка в таком приборе установлены маломощные компоненты. В источниках света, предлагаемых ведущими компаниями-изготовителями обычно используют емкие конденсаторы. Конечно, стоимость их высока, но они не мигают даже в паре с выключателем со светодиодной подсветкой.

Почему перегорают светодиодные лампы

Основными причинами выхода из строя светодиодных источников света является плохое качество изделий или внешние воздействия. К последним относят:

значительное превышение питающего напряжения — если имеют место скачки напряжения в электросети, следует отдавать предпочтение моделям, рассчитанным на 240В и более. Можно также прибегнуть к использованию защитных блоков и выпрямителей;

Во избежание проблем лучше всего выбирать продукцию проверенных производителей

• некачественные ламповые патроны — некачественный материал патронов имеет свойство разрушаться при перегреве, контакты окисляются, тем самым создавая еще больший нагрев цоколя светодиодной лампы;
• использование мощных ламп в плафонах закрытого типа, не предусмотренных под применение мощных источников света;
• использование режима частого включения-выключения светодиодных ламп — рабочий ресурс ламп заметно сокращается;
• некорректная схема подключения — при выходе из строя одного светильника неисправность передается другим источникам света в общей цепи;
• некачественное соединение проводов в узловых точках электросети — при соединении рекомендуется использовать клеммы, пайку или другие современные варианты соединений.

С каждым годом цена на светодиодные лампы становится все ниже

Характеристики

Для описания характеристики применяются названия показателя и его значение.

Данные характеристики приведены в таблице:

Устройство и схема

Устройство лампочки накаливания у всех ее видов практически одинаковое:

• Основная рабочая деталь – вольфрамовая спираль. Обладает сопротивлением в три раза больше, чем медный материал. Из него достигается выплавка максимально тонких элементов. Электроды поддерживают данную спираль и переводят ток.
• Стеклянная колба. Она заполнена инертным газом. Именно он не дает сгореть нити и препятствует окислению металлических элементов.
• Цокольная часть. Она присутствует во всех видах, кроме автомобильных. По цоколю нарезана резьба, ее шаг может отличаться у каждого вида.

Подробная схема составляющих отображена на рисунке:

Принцип действия

Принцип работы лампы накаливания заключается в нагревании вещества, через который протекает ток. Веществом выступает сама нить накаливания, ее температура нарастает в момент замыкания электроцепи. При этом возникает результат электромагнитного термического испускания. Видимым для глаза оно становится при прогревании более 570 градусов, при этом начинается красное свечение.

Нить накаливания нагревается до 2800 градусов. В процессе прогревания вольфрам преобразовывается в оксид (белый поверхностный налет), для этого и происходит закачка в полость нейтральных газов. При монтаже лампочки (закручивания ее в патрон), замыкается цепь и происходит процесс разогрева нити, и происходит подача света.

Цоколь

Распространенными считаются лампочки с маркировкой цоколя E14, E27, E40. Где цифра означает диаметр самого цоколя. Без резьбовые элементы встречаются в автомобильных производствах.

Есть страны, где другое напряжение в сети и, соответственно, применяются лампочки с другим диаметром цоколя – Е12, Е17, Е26, Е39.

Маркировка

Перед покупкой надо изучить маркировку. Она представлена буквенным и цифровым сочетанием. Буквенная маркировка и значение представлены в таблице:

Цифры указывают на пределы напряжения, мощности.

Коэффициент полезного действия

У данных ламп низкий КПД (коэффициент полезного действия). Он выражается соотношением мощности излучением, заметным человеку. При прогревании нити до 2700 К, КПД до 5 процентов. Остальная энергия затрачивается на инфракрасное излучение, которое не просматривается человеческим глазом, только чувствуется теплом. Если повышать КПД хотя бы до 20 процентов, необходимо увеличить прогревание нити до 3400 К.

Свет при этом будет светить в два раза ярче, но срок службы лампы сократится на 95 процентов. И наоборот, снижение напряжения, увеличит период работы во много раз. Все это учитывается при производстве дежурного освещения, которое требует надежности.

Таблица соотношения люменов и ватт в лампочке

Световой поток измеряется в люменах (Лм). В светодиодах световые потоки колеблются в зависимости от производителя, его качества товара, напряжения. Примерное значение для одного Вт составляет 80-150 Лм. В таблице приведено соотношение Лм и Вт для лампочек накаливания по отношению к светодиодной лампе:

Область использования led-светильников

Аббревиатура LED расшифровывается как Light Emitting Diode и дословно переводится как «диод, излучающий свет». Действительно светодиод – это полупроводниковое устройство, проходя через которое электрический ток преобразуется в свет. Первые светодиодные светильники появились около десяти лет назад, но были малопригодны для использования в качестве основных источников света, так как излучаемый ими световой поток был довольно тусклым. Такие изделия годились лишь на роль ночника. Сегодня ситуация кардинально изменилась, и благодаря усовершенствованию технических характеристик светодиодные светильники способны освещать огромные территории, имитируя дневной свет и обеспечивая отличную видимость в темное время суток.

Минимальное мерцание

Степень пульсации света – важнейший параметр при выборе лампы для жилого помещения. Орган зрения человека чувствителен к приборам с высокими показателями мерцания, что провоцирует частые головные боли и бессонницу. Коэффициент пульсации света фиксируется в процентах. Производители расходных материалов для бра и люстр должны соблюдать нормативы, указанные в СНиП 23-05-95 и СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03.

Мерцание светодиодной лампы.

Показатель мерцания лампы, оснащенной вольфрамовой нитью, достигает диапазона от 15 до 18%. У светодиодных источников освещения он ниже в 4-5 раз, поскольку они оснащены драйверами, подающими к кристаллу электрический ток. Но некоторые поставщики расходных материалов в целях их удешевления ограничиваются тривиальными микросхемами. Низкопробные изделия, позиционируемые как LED-лампы, обладают коэффициентом пульсации света в 40%, что в 2 раза превышает допустимые значения.

Конструкция филаментной лампы Томича

Лампа с нитевыми светодиодами состоит из:

• Цоколя, обычно E27 или E14;
• стеклянная колба;
• внутри колбы расположена стеклянная ножка и проводники для питания филаментов;
• филаментные светодиоды;
• драйвер, который расположен в цоколе.

На фото подробно рассмотрена конструкция производителя Rusled. Они продают свою продукцию под название «лампочка Томича».

Это изделия отечественного производства, они нацелены на замещение импортной продукции. Даже в своем названии проводят аналогию с лампой «Ильича». Лампа Томича — это своего рода новый шаг в развитии бытового освещения.

Кроме «Томича» на территории нашей страны производство есть в Саранске – на заводе «Лисма». Как заявляют рекламные ролики: «Единственная в РФ производственная линия лампового стекла и цоколей».

При этом в России нет мощных предприятий способных наладить выпуск подобных светодиодов, поэтому LED-комплектующие импортируют из Китая.

https://youtube.com/watch?v=ZggKduP6yT4

В обычных светодиодных лампах драйвер размещен на плате, для которой в корпусе достаточно много места. Это позволяет использовать схемы высокого качества и уровня сложности, с целью снижения коэффициента пульсаций.

В случае с размерами драйвера лампы filament led есть ограничения – его плата очень маленькая и должна вмещаться в пределах полости цоколя. Взгляните как это выглядит в жизни.

В таком маленьком пространстве конструкторам удалось разместить все необходимые детали. Качественные лампы не пульсируют или их пульсации крайне малы и находятся в пределах допустимого.

Естественно, бюджетные лампы зачастую оборудованы обычной схемой питания на гасящем конденсаторе, как и в случае с пластиковыми классическими светодиодными лампами. Это дает слишком пульсирующий свет, что крайне вредно для вашего здоровья.

Схема драйвера

Драйвер выполняется обычно по подобной схеме. Вместо предохранителя F1 может использоваться низкоомный резистор (до 20Ом) средней мощности (до 1Вт).

DB1 – это выпрямительный диодный мост, рассчитанный на обратное напряжение до 400-1000В. E2 – конденсатор сглаживающий пульсации диодной моста, E1 – дополнительный конденсатор для питания микросхемы. SM7315P и подобные – это микросхема драйвер, сердце всей цепи.

Его устройство включает в себя ШИМ-контроллер, цепи обратной связи по току (различные мультиплексоры, компараторы и другие элементы. Они сравнивают значение номинального тока и реального, после чего дают сигнал ШИМ-контроллеру на изменение коэффициента заполнения управляющих импульсов). ШИМ управляет силовым ключом (n-MOS скорее всего). Силовой ключ расположен в корпусе микросхемы, поэтому на плате его вы не найдёте.

R1 – датчик тока, позволяет изменить силу тока в цепи светодиодов. Чем больше его номинал – тем меньше ток.

L1 – накопительная индуктивность, благодаря которой происходит преобразование напряжения.

D1 – диод, необходимый для работы преобразователя.

E3 – конденсатор, фильтрующий выходные пульсации.

R2 – резистор, обеспечивающий минимальную нагрузку для преобразователя.

В целом, контур образованный из L1, D1 и транзисторного ключа, встроенного в микросхему, представляет собой типовую схему импульсного понижающего преобразователя. Упрощенный вариант такой схемы изображен на следующем рисунке.

Это интересно: Led лампы filament wolta – назад в будущее!

Пульсации — как проверить?

Обязательно проверяйте пульсации при покупке. Иначе повесите такие лампы у себя в зале и спальне как основной источник света, а затем будете мучиться с глазами.

Если подходить к этому вопросу по всей строгости закона,
то лампы с плохими показателями коэффициента пульсации, вообще не имеют права
даже находиться на прилавках магазинов.

Существует постановление правительства России №1356 “Требования к осветительным приборам и осветительным лампам”. Оно запрещает продажу источников света с пульсацией более 10% и CRI<80.

Заметьте, что у одних и тех же по размеру лампочек внутри может быть два разных драйвера. Один полноценный с коэффициентом пульсации 1% и менее, другой – на основе дешевых комплектующих.

Секрет №7
Кстати, косвенно(!) проверить какой драйвер стоит внутри, не разбирая цоколь, можно при помощи радиоприемника.

Хороший драйвер при поднесении к нему радио будет фонить. А вот дешевый, не создаст никаких серьезных импульсных помех в эфире.

В некоторых моделях “свеча” с миниатюрным цоколем E14,
драйвер помещают в специальную проставку между цоколем и колбой, так как
воткнуть что-то качественное в бочонок диаметром 14мм вообще не реально.

Второй недостаток – стеклянная колба, которую легко можно разбить при небрежном отношении или транспортировке.

Третий – малая мощность. А еще не забываем:

проблемы с диммированием большинства моделей

плохая совместимость со световой автоматикой, которая плавно зажигает и гасит свет

низкое качество цветопередачи

тепличные условия эксплуатации (не любит жары и холода)

Поэтому на сегодняшний день можно точно сказать, что за филаментами не стоит будущее развитие светотехнической индустрии. Да, они напоминают привычные нам лампочки Ильича, приятно смотрятся в интерьере, но все таки подобная имитация ламп накаливания, это в первую очередь большой-большой компромисс.

И ученым в отдаленном будущем следовало бы разработать в освещении что-то более совершенное и прорывное. Филамент таковым, к сожалению, не стал.

https://youtube.com/watch?v=BbBVJPnynhk

Источники — Кабель.РФ, 5watt

Достоинства

Потребление электроэнергии в 9 раз меньше, чем у ламп накаливания! Цифры с указанием малой мощности потребления ярко красуются на упаковке. Но соответствуют ли они действительности? Не всегда. Если рассматривать китайские безымянные образцы, то можно обнаружить, что замеры потребления тока, с последующим вычислением мощности, показывают отличающиеся в худшую сторону от заявленного значения результаты. Умышленно завышая ток, нечестные производители добиваются повышения светоотдачи кристалла. При этом КПД падает, и время работы светильника уменьшается в разы от заявленного. А это уже недостаток. Но этот недостаток, как правило, присущ только дешевым китайским образцам.

Срок службы 30–50 тыс. часов! Да, это намного больше, чем у предшественников и это действительно серьезное преимущество. Заявленная цифра соответствует действительности только при эксплуатации светодиода в лабораторных условиях, т. е. при температуре кристалла около 25 °C. В реальности это невыполнимо и, в лучшем случае, температура p-n перехода не превысит отметку в 75°C. Если в конструкции лампы предусмотрен качественный стабилизатор тока и эффективный теплоотвод от светодиодов, то 30 тыс. ч. она прослужит, при этом первые 10 тыс. ч. – с минимальной потерей яркости. В противном случае время наработки на отказ резко сокращается. Отдельно стоит упомянуть о деградации светодиодов – необратимом процессе снижения их уровня светового потока от времени. То есть чем дольше работает светильник со светодиодной лампой, тем менее ярко он светит. Ввиду высокой продолжительности срока службы, производителями светодиодных ламп исследования в области деградации светового потока не производятся. А если и производятся, то в ускоренном режиме. Поэтому производители не могут точно сказать через какое время лампы станут светить менее ярко на 10%, а через какой на все 30% и ее нельзя будет использовать. Такое вот преимущество…

Что делать, если LED лампа перестала светить? Ремонтировать! Это ещё один плюс, которого нет у галогенок и ламп накаливания. Во время эксплуатации может образоваться холодный контакт на пайке или перегореть резистор. Разборный корпус позволяет добраться до любого узла и, приложив немного усилий, восстановить работу изделия.

Цветовая температура классической лампы накаливания составляет 2800°K, что сближает её с естественным солнечным излучением в вечернее время. Светодиодный источник может излучать свет в широком диапазоне – начиная от 1800°K и перешагивая границу в 6000°K. В зависимости от назначения потребитель может подобрать светодиодную лампу любого тона: холодного, нейтрального, тёплого.

Неоспоримым достоинством ламп на основе светодиодов является возможность дублирования форм-фактора любого другого осветительного прибора. В результате такой модернизации рынок наводнили светодиодные лампы с широко используемыми стандартными цоколями: Е14, Е27, G4, G5 и прочие. Пластиковый корпус с температурой нагрева не более 60°C – это удобно и безопасно.

LED технология не оставила в стороне и автомобильную отрасль. Высокая светоотдача и холодный свет мощных белых светодиодов бросили вызов ксеноновому освещению. В автомобилях премиум-класса переход на новый тип фар вполне оправдан, т. к. стоимость автомобиля уходит на второй план, уступая дизайну, комфорту и надёжности.

С учётом вышесказанного основополагающим критерием выбора светодиодной лампы должен стать её производитель. Только качественному продукту будут присущи все выше перечисленные преимущества.

Похожие записи:

Yx8018 8018 dc-dc преобразователь повышающий для солнечной панели Как подключить сдвиговый регистр 74hc595 к arduino Неисправности и ремонт блока предохранителей ваз 2106 5-разрядный двухканальный светодиодный индикатор на an6884 Через сколько лет меняют электрический счетчик Ремонт мотоциклетных коммутаторов зажигания