Преимущества светодиодных ламп

Вот уже более ста лет лампы накаливания освещают дома и улицы. За это время они стали привычной и практически незаменимой частью нашего быта. Однако современные технологии и энергетический кризис сильно пошатнули позиции ламп накаливания. И это вполне естественно. Если внимательно присмотреться к лампам накаливания, они покажутся анахронизмом, давно отжившим свой срок. В первую очередь к их недостаткам можно отнести низкий КПД, который не превышает и пяти процентов.

Дело в том, что большая часть излучения, испускаемого лампой, приходится на невидимый человеческому глазу инфракрасный спектр. Инфракрасное излучение легко переходит в тепло, что является серьезным недостатком. Свет, испускаемый лампой накаливания, сильно отличается от дневного белого света. Для повышения КПД лампочки и получения спектра, соответствующего дневному свету, необходимо увеличивать температуру ее спирали. В идеале она должна нагреваться до 6000 С (температура поверхности солнца). Такая температура недостижима, поскольку пока не известно веществ, способных ее выдержать. Температура спирали обычной лампочки примерно вдвое ниже, а свет кажется более «желто-красным» чем дневной. Лампы накаливания недолговечны. Срок их службы составляет всего 1000 часов или около 40 суток непрерывной работы. Не удивительно, что их приходится так часто менять.

В качестве альтернативы лампе накаливания широкое распространение получила люминесцентная лампа. Такая лампа представляет собой колбу, заполненную парами ртути, которые проводят электрический разряд между двумя электродами, расположенными в обоих концах колбы. При прохождении электрического тока, пары ртути испускают ультрафиолет. Стенки колбы покрыты люминофором — веществом, поглощающим ультрафиолетовое излучение и испускающим видимый свет. Люминесцентная лампа уже давно вытеснила лампу накаливания из офисов, больниц, учебных заведений и других общественных заведений, поскольку обладает целым рядом преимуществ перед последней. Она работает в среднем в 15 раз дольше лампы накаливания, срок ее службы составляет от 6000 до 20000 часов. Она в 4 раза экономичнее лампы накаливания (чтобы заменить 100 Вт лампу накаливания потребуется люминесцентная лампа мощностью 23 Вт). Цветовая температура света люминесцентных ламп с многослойным люминофором приближается к дневному свету. Однако у люминесцентных ламп есть ряд недостатков. Для работы в электрической сети ток к лампе следует подводить через сопротивление, называемое балластом.

Наибольшее распространение получили два вида балласта — электромагнитный и электронный. Причем электронный предпочтительней, поскольку лампы с электромагнитным балластом мерцают с удвоенной частотой напряжения в сети, что повышает утомляемость и плохо влияет на зрение, и могут издавать неприятный низкочастотный гул. В дешевых люминесцентных лампах применяют галофосфатный люминофор, излучающий в основном синий и желтый свет. При отражении такого света от предметов происходит искажение цветов, что может показаться неприятным. Более дорогие лампы, в которых используется многослойный люминофор, лишены этого недостатка, однако по интенсивности излучения уступают дешевым. Существенным недостатком люминесцентных ламп является то, что все они содержат ртуть. Ртуть весьма ядовита и, если разбить лампу, можно нанести вред здоровью. К тому же отработавшие свой срок люминесцентные лампы требуют особой утилизации. Как видно из сравнения, люминесцентные лампы с большим отрывом выигрывают у ламп накаливания. Являются ли они бесспорным лидером или и для них найдется высокоэффективная альтернатива?

В настоящее время все более заманчивой выглядит перспектива использования светодиодных ламп в качестве экономичных и малогабаритных источников света. Светодиоды широко используются в автомобильных тормозных фонарях, дорожных знаках, светофорах, вывесках и указателях. Более того, автомобильные компании все большее внимание уделяют светодиодным лампам как альтернативе лампам накаливания в автомобильных фарах.

Долгое время распространению светодиодных ламп мешала сравнительно низкая светоотдача. Стремительное развитие полупроводниковых технологий позволило решить эту проблему. Светоотдача современных светодиодов белого света составляет 70...110 лм/Вт, что превосходит лампы накаливания (14 лм/Вт) и даже люминесцентные лампы (45–80 лм/Вт). Высокая светоотдача, а также еще ряд преимуществ, позволяет светодиодным лампам уже сейчас конкурировать с люминесцентными лампами. Чем же так хороши светодиодные лампы? Во-первых, огромным сроком службы, который составляет порядка 100 тысяч часов, что в 100 раз дольше, чем у ламп накаливания, и в 5-15 раз дольше, чем у люминесцентных ламп. Лампа на светодиодах может непрерывно гореть целых 11 лет! Правда стоит отметить, что для мощных светодиодов эта цифра несколько меньше и составляет 20-50 тысяч часов, что тоже не мало. К тому же, с учетом стремительного развития светодиодных технологий, такая лампа морально устареет раньше, чем закончится срок службы. Во-вторых, по экономичности светодиодные лампы как минимум не уступают люминесцентным лампам.

Светодиоды могут работать при низком напряжении, что делает их безопасней при использовании, например, в условиях повышенной влажности. Кроме того, они могут работать на почти севшей батарее, что дает им преимущество при использовании в условиях автономного питания, например, в автомобиле. В-третьих, в отличие от ламп накаливания, светодиодные лампы не производят тепла в виде инфракрасного излучения. Это позволяет применять их в местах, где не желателен нагрев, к примеру, при подсветке экспонатов в музее. Однако светодиоды, как и все полупроводники, выделяют тепло внутри устройства. Поэтому необходимо обеспечить отвод тепла от светодиода, иначе он может перегреть. В-четвертых, свет, испускаемый светодиодной лампой, близок к дневному свету и превосходит в этом отношении люминесцентные лампы. Существуют светодиодные лампы с изменяемой в широких пределах цветовой температурой. В декоративных целях могут применяться светодиоды синего, зеленого, желтого, оранжевого, красного и темно-красного цветов. Используя матрицы с набором различных светодиодов, управляемые микропроцессором, дизайнеры могут получать различные цветовые эффекты. В-пятых, светодиодные лампы — твердотельные осветительные приборы. Это значит, что они не боятся ударов и вибрации, что позволяет использовать их в тяжелых условиях и значительно продлевает срок службы. К примеру, их можно использовать в качестве экономичных антивандальных осветительных приборов для нужд ЖКХ. Светодиодную лампу трудно разбить, она не поранит вас осколками, в ней, в отличие от люминесцентных ламп, нет вредных для человека и окружающей среды веществ. Подводя итоги, стоит отметить, что мы получили достойного конкурента традиционным источникам света в виде светодиодной лампы.

Светодиодное освещение по целому ряду параметров превосходит как обычную лампу накаливания, так и энергосберегающую люминесцентную. Пока широкому внедрению светодиодных ламп мешает их сравнительно высокая стоимость. В настоящее время отношение цены лампы к испускаемому ей световому потоку составляет 0.1-0.05 долларов за люмен, что на два порядка превышает величину для обычной лампы накаливания.

Однако, уже в ближайшей перспективе, это отношение значительно уменьшиться, хотя даже сейчас единовременные затраты на покупку люминесцентной лампы окупятся снижением эксплуатационных расходов. По прогнозам аналитиков, не за горами полная замена традиционных источников света на светодиодный свет в мировых масштабах. Вполне возможно, что в ближайшее десятилетие нас ожидает настоящая революция на рынке осветительных приборов. Но в отличие от революции социальной, она обещает немалые выгоды нам, простым потребителям.