Светодиодная лампа и люминесцентная

Типы ламп

1. Традиционная лампа накаливания — в настоящее время в России пока еще наиболее распространенный тип ламп, представленный в разных размерах и мощностях. Лампа накаливания — это электрический источник света, упрощенно состоящий из металлического цоколя с резьбой, прозрачной стеклянной колбы и вольфрамовой нити накаливания, чаще всего в виде спирали. За счет протекания электрического тока нить накаливается и излучает свет. Не многие знают такой интересный факт, что из потреблямой электрической мощности лампы данного типа расходуют непосредственно на освещение около 20% мощности, а остальные 80% уходят на нагрев — именно поэтому обычные лампочки так сильно нагреваются при включении.

На сегодняшний день эти лампочки уходят в прошлое, объемы их производства постоянно снижаются, несмотря на то, что их стоимость значительно ниже других типов ламп. Причина в том, что другие типы ламп, о которых мы расскажем ниже, при аналогичном уровне освещения тратят иногда в 10 раз меньше электроэнергии, а служат гораздо дольше, что при их изначально более высокой стоимости все равно приводит к окупаемости примерно за год эксплуатации. Но об этом позже.

2. Галогенная лампа — по своей конструкции и принципу действия похожа на обычную лампу накаливания, то есть непосредственно источником света является вольфрамовая нить, но в отличие от обычных лампочек эта нить помещена в специальную колбу, в которую добавлен буферный газ: пары галогенов (брома или иода). Это позволяет существенно повысить светоотдачу и увеличить срок жизни лампы до 2000—3000 часов, что как минимум вдвое больше, чем у обычной лампы накаливания. Конструктивная особенность галогенных ламп (маленький размер колбы, где расположена нить) позволяет делать лампы небольших физических размеров, при относительной высокой светоотдаче. Это позволяет использовать лампы такого типа в автомобилях и небольших, в основном встраиваемых, потолочных и настенных светильниках.

3. Люминесцентная лампа или как ее еще часто называют «энергосберегающая», относится к более современному типу ламп с более низким уровнем потребления электроэнергии (отсюда и их название). Их активное внедрение в бытовой домашний свет в России началось примерно с 2010 года, при том, что люминесцентные лампы в производственных и офисных помещениях используются уже несколько десятков лет, чаще всего в виде широко известных «трубок». Люминесцентная лампа — это газоразрядный источник света, в котором электрический разряд в парах ртути создает ультрафиолетовое излучение, которое преобразовывается в видимый свет с помощью люминофора — смеси галофосфата кальция с другими элементами. Энергоэффективность этих ламп примерно в 5 раз выше, чем у ламп накаливания, но при этом на 30-40% ниже, чем у светодиодных ламп, речь о которых пойдет ниже.

4. Светодиодная лампа — с точки зрения эволюции источников света, наиболее современный и энергоэффективный тип ламп. Это становится наиболее очевидно из таблицы сравнения с другими лампами в следующем разделе. Название этого типа ламп говорит о том, что в качестве источника света используются светодиоды. Конструкция светодиодной лампы (это тема отдельной статьи) несколько сложнее и дороже лампы накаливания, откуда вытекает их большая покупная стоимость, однако, в данной статье мы наглядно продемонстрируем, что эта более высокая стоимость многократно окупается при дальнейшей эксплуатации. Кроме экономических плюсов, светодиодная лампа является еще одним из наиболее экологичных источников света, поскольку принцип светодиодного свечения позволяет изготавливать их с использованием безопасных для экологии составляющих.

Наиболее наглядное сравнение можно провести с помощью таблицы, содержащей наиболее важные эксплуатационные характеристики трех описанных выше ламп. Для чистоты сравнения мы определили величину светового потока (упрощенно — уровень освещенности помещения) в 700-800 люмен. Такую светоотдачу дает наиболее распространенная лампа накаливания мощностью 75 Ватт. То есть, в сравнении участвуют лампы четырех разных типов, обеспечивающих одинаковый уровень освещенности помещения.

Проведем короткий анализ данных таблицы по каждому параметру сравнения:

Потребляемая электрическая мощность разных типов ламп при одинаковом уровне освещенности (светоотдаче) различается в разы, а в случае между лампой накаливания и светодиодной — практически на порядок. На практике это означает, что за одинаковый промежуток времени свечения светодиодная лампа израсходует энергии в 7,5 раз меньше, что моментально отражается в счетах за электричество. Примечательно, что, так называемая, энергосберегающая лампа (люминесцентная) при всей своей бережливости, все равно в полтора раза менее экономичная.

Нагрев — очень интересный показатель, отражающий эффективность использования электроэнергии. Все очень просто — чем сильнее греется лампа, тем больше средств мы тратим на нагрев помещения где находится лампа и это при том, что прямое назначение лампы, это именно освещение. Лампа накаливания тратит на освещение только 20% потребляемой мощности, а 80% на нагрев! Показатели галогенной лампы лучше, но не кардинально — примерно 35% на освещение и 65% на нагрев. Люминесцентная (энергосберегающая) еще лучше: примерно 75% на освещение и 25% на нагрев. Лидером является опять же светодиодная лампа: 95-98% мощности тратится на свет и только 2-5% на нагрев и менее значимые транзитные потери.

Прочность конструкции — первые два типа ламп очень легко разбить, что каждый из нас знает. Ронять их нельзя даже с маленькой высоты. Причина в том, что колба, в которой «горит» нить накаливания сделана из очень тонкого и хрупкого стекла. Люминесцентные лампочки несколько более прочные, но с ними тоже нужно обращаться очень аккуратно, еще и потому, что разбивать их вредно для здоровья, но об этом позже. Светодиодные лампы гораздо прочнее и они не боятся падений с небольшой высоты — это обсуловлено относительно ударопрочным материалом колбы (пластик, поликарбонат и др.).

Срок службы — здесь сложно что-то добавить, все слишком очевидно. Светодиодная лампа служит в 30-50 раз дольше, чем обычная лампа накаливания, т.е. она практически «вечная». Судя по цифрам, которые заявляют производители светодиодных ламп, эта лампа прослужит не менее 30 лет, когда как средний срок службы лампы накаливания составляет 1 год. Впечатляющие цифры. Люминесцентные лампы по заявленным характеристикам служат 7-10 лет, что тоже не мало.

Простота установки/замены — здесь имеется в виду то, насколько просто в бытовом смысле можно поменять лампочку. Так вот немногие знают, что обычные лампочки накаливания и тем более галогенные нельзя трогать руками за стеклянную колбу, так как они очень чувствительны к жировым загрязнениям. Причем, даже если перед заменой лампы хорошо вымыть руки и вытереть — проблему это не решает. Ввиду сильнейшего нагрева стеклянной колбы любые загрязнения поверхноси (например, отпечатки пальцев) моментально сгорают в процессе работы, оставляя черные следы. Многие из нас многократно видели их на лампах, не подозревая о причинах их появления. Все это в итоге приводит к локальным повышениям температуры колбы, что зачастую становится причиной её разрушения (именно по причине высоких температур, колбы в таких лампах делают из кварцевого стекла).

Такая особенность галогенных и в меньшей степени обычных ламп накаливания диктует необходимость замены лампы без касания руками, т.е. в перчатках или с использованием салфетки, что в условиях трудной доступности лампы в светильнике (такое бывает часто) означает значительное усложнение процедуры замены. При этом люминесцентные лампы и особенно светодиодные почти не греются и трогать их руками при установке можно, не опасаясь их дальнейшего выхода из строя.

Экологичность — бесспорно важная составляющая, по понятным причинам, приобретающая все большее значение во всем мире. Обычные лампы накаливания и галогенные лампы с точки зрения своих компонентов экологически чисты, их световой спектр — не вреден для человека, но принимая во внимание объем их энергопотребления, который тратится впустую (на нагрев), им поставлена оценка «хорошо». Люминесцентным лампам поставлена оцена «удовлетворительно» по нескольким причинам:

• «плохой» световой спектр, не полезен для человека;
• свет таких ламп «мерцающий», что в свою очередь приводит к усталости глаз;
• содержание паров ртути в конструкции, что в случае разрушения лампы может нанести вред человеку, а также означает повышенные требования к утилизации, что не всегда делается должным образом.

Светодиодная лампа не имеет ни одного из недостатков, ни с точки зрения вреда экологии, ни с точки зрения вреда человеку, который ими пользуется.

Что же получается в итоге? — нет ни одного параметра, по которому светодиодная лампа была бы хуже других, а в некоторых случаях такие лампы значительно лучше. Однако светодиодные лампы дороже и нам осталось выяснить, окупается ли их более высокая цена длинным сроком службы и энергоэффективностью? Об этом читайте в следующем разделе.

Расчет окупаемости при замене ламп на светодиодные

Попробуем рассчитать выгоду замены ламп накаливания на светодиодные на примере квартиры. Предположим, что в квартире используется 20 обычных лампочек накаливания. Далее, предположим, что каждая из них в среднем горит 3 часа в день и, соответственно, 90 часов в месяц. Таким образом 20 ламп накаливания в квартире потребят за месяц 75 Ватт х 90 часов х 20 ламп = 135 кВт. При стоимости одного киловатта 4 рубля, получаем месячный счет за электричество 540 рублей. Разумеется, это только за свет — если Вы пользуетесь еще кондиционерами, электроплитами, электрочайниками, стиральной машиной, утюгом и прочими потребителями электроэнергии, то суммарный счет за месяц будет, разумеется, выше. Однако на практике, сильно усредненная 2-3 комнатная квартира после перехода на светодиодное освещение начинает «получать» совокупные счета за электричество примерно в 2-3 раза меньше. Причем, в зимнее время, эффект гораздо выше из-за увеличения времени использования ламп (короткий световой день).

Теперь посчитаем затраты на электричество при использовании светодиодных ламп: 10 Ватт х 90 часов х 20 ламп = 18 кВт., что в пересчете на деньги получается 72 рубля. При разнице в цене между среднестатистической лампой накаливания в 50 рублей и недорогой российской светодиодной лампой аналогичной световой отдачи в 350 рублей, получаем, что ежемесячно окупается почти 2 светодиодных лампы. Все 20 ламп в квартире окупят затраты на приобретение менее, чем за год! А дальше Вы будете экономить на электроэнергии по 5-6 тысяч рублей в год!

Если приобретать светодиодные лампы от именитых марок (брендов), стоимость которых на сегодняшний день, примерно в 2-2,5 раза выше, то окупаемость произойдет за 2 года, но в данном случае Вы приобретаете гораздо более надежные лампы с многолетней гарантией.

Дополнительные плюсы:

— лампы накаливания часто перегорают, их надо покупать и менять, а светодиодные лампы практически «вечные». В более длинном периоде светодиодная лампа окупается даже без учета экономии электроэнергии;
— покупать светодиодные лампы тем выгоднее, чем больше они используются, т.е. в помещениях, где свет горит всегда или почти всегда, светодиодные лампы окупаются значительно быстрее;
— светодиодные лампы экологичны и неприхотливы в использовании.

Экономика перехода с люминесцентных ламп на светодиодные поражает воображение уже не так сильно, но тем не менее, учитывая все факторы, тоже имеет смысл. Основываясь на предложенной методике расчета Вы можете самостоятельно расчитать экономический эффект по своей квартире, дому или офису.

Сравнение светодиодных и люминесцентных ламп

Основополагающее отличие люминесцентных ламп от светодиодных — принцип их устройства. Люминесцентные лампы работают за счет плазменного шнура, который внутри колбы окружен парами ртути. Шнур излучает ультрафиолет, а тот преобразуется в видимый свет благодаря люминофору, покрывающему внутренние стенки лампы. Светодиодные же работают на эффекте излучения света через полупроводниковую структуру. Иными словами, светодиодным лампочкам не требуется никаких дополнительных преобразований, чтобы гореть ярко и без мерцания.

Энергопотребление, срок службы и КПД

Чтобы высчитать, сколько вы сможете сэкономить на электроэнергии, пользуясь люминесцентными или светодиодными лампами, необходимо учитывать три этих параметра.

Несмотря на то что LED-лампы дороже люминесцентных, они представляют собой выгодное вложение. Их срок службы составляет десять лет! Проще вложиться один раз и не вспоминать о замене лампочек долгие годы. Но, если ваш бюджет не позволяет вам купить целый комплект этих лампочек, можно обойтись и люминесцентными. Они служат до двух с половиной лет и стоят в несколько раз дешевле. Для сравнения: обычная лампа накаливания потребляет 75 Вт энергии и служит около 1000 часов (несколько месяцев).

Что может уменьшить срок эксплуатации

Люминесцентные лампы прослужат вам максимально долго, если воздержаться от их частого включения-выключения. Чтобы «зажечься», такая лампочка тратит некоторое количество энергии. Чтобы лампочки не пришлось часто менять, их проще оставлять включенными. При этом вы еще сэкономите и на электроэнергии. Со светодиодными лампами из-за частых включений ничего не происходит.

Температура в помещении, где используются лампочки, тоже отражается на сроке их службы. Люминесцентные лампы эксплуатируются при температуре помещения от +5 до +35 ˚С. Если температура падает ниже +5 ˚С, пуск лампочки затрудняется, она тратит больше энергии на включение и в два-три раза быстрее приходит в негодность.

Если сравнить светодиодные и люминесцентные лампы, первые работают хуже в условиях повышенной температуры. Как только температура воздуха превышает отметку в +30 ˚С, им становится сложнее охлаждаться. Из-за этого их срок службы значительно уменьшается. Такие лампы нельзя устанавливать рядом с приборами для обогрева помещения и горячими поверхностями.

Полезно знать! Люминесцентные лампы подходят для теплых помещений, а светодиодные — наоборот. Зато у последних минимальный нагрев корпуса при работе, что позволяет устанавливать их вблизи с пожароопасными материалами. Для справки: люминесцентные во время сбоя работы стартера могут нагреваться до 200 ˚С, а светодиодные не превышают температуру 40-50 ˚С.

Уровень мерцания

Преимущество светодиодных светильников перед люминесцентными лампами — отсутствие мерцания. У первых его нет вообще, а вторые способны испускать мерцание со средней частотностью от 50 до 120 Гц. Эта проблема решаема покупкой более современных моделей. У люминесцентных лампочек с качественным электронно-пускорегулирующим аппаратом мерцание сводится к минимальным показателям или к нулю. Вы можете не обращать внимания на мерцание, однако оно может пагубно сказываться на зрении.

Снижение яркости

Люминесцентные лампы подвержены старению. К концу срока эксплуатации их яркость снижается до 50%. Это происходит из-за изнашивания структурных составляющих лампы: электродов, люминофорового напыления. Если концы трубки почернели, а яркость уменьшилась — лампочку скоро придется менять. Обратите внимание, что из-за ртути утилизировать такие лампочки нужно в специальные контейнеры.

Поток яркости у LED-ламп снижается на 15% спустя 2500-3000 часов. Такое колебание почти незаметно и никак не сказывается на освещенности помещения. Из-за перегрева яркость может снизиться на 80%. А если лампочка эксплуатируется в условиях повышенной температуры и постоянно перегревается, то световой кристалл может сгореть.

Влияние на здоровье

Из-за содержания в люминесцентных лампах ртути (до 3-7 мг) вокруг них возникает много мифов касаемо вреда для здоровья. На самом деле опасность возникает при разбивании ламп и испарении ртути. В этом случае техника безопасности точно такая же, как и при разбивании ртутного градусника: ртуть нужно аккуратно собрать и поместить в емкость с раствором марганцовки, а все поверхности вымыть с раствором из мыла и соды. Помните, что ртуть не испаряется при температуре ниже 18 ˚С.

Мерцание в 100-120 Гц нежелательно для людей с такими заболеваниями, как:

• аутизм;
• волчанка;
• эпилепсия;
• болезнь Лайма;
• фотосенсибилизация;
• склонность к головокружениям;
• синдром хронической усталости.

Вопреки расхожему мнению, ультрафиолетовый свет от лампочек не вызывает меланомы, заболеваний сетчатки и катаракты. Соответствие требованиям охраны труда позволяет избежать негативного влияния мерцания и ультрафиолета на человека. Лампочки должны быть рассредоточены по помещению в соответствии с нормами, то же самое касается и уровня их яркости, мерцания, УФ-излучения и удаленности от человека.

Что касается LED-ламп, то из-за отсутствия мерцания они никак не влияют на здоровье. Их уровень опасности для зрения сведен к нулю за счет используемой в оболочке оптики. Она не позволяет световому лучу навредить сетчатке и за счет этого снимает нагрузку на зрение. Плюс, ее можно утилизировать любым удобным вам способом.

Разница между люминесцентной и светодиодной лампой: итоги

Преимущества люминесцентных ламп:

• долгий срок службы;
• демократичная стоимость;
• низкий уровень энергопотребления;
• работает в помещениях с высокой температурой.

К числу недостатков можно отнести мерцание, сложности с утилизацией, потенциальный вред для здоровья, нагрев корпуса и снижение светового потока.

Преимущества светодиодных лампочек:

• корпус не нагревается;
• теряют малый процент яркости;
• экологичны и безопасны для здоровья;
• максимальный срок службы среди ламп;
• потребляют минимальное количество энергии;
• работают в помещениях с низкой температурой;
• могут работать рядом с легковоспламеняющимися веществами.

Главный недостаток — высокая стоимость. У низкокачественных лампочек могут вырабатываться высокие пульсации, а также присутствовать дефекты цветового спектра.

После этого сравнения становится очевидным, какая лампа лучше: светодиодная или люминесцентная. Первая оправдывает свои затраты, а если подсчитать, сколько энергии она экономит, то вы поймете, что все траты на замену ламп окупятся после нескольких месяцев использования.

Цветовой спектр

И те и другие лампы могут работать в разном цветовом спектре – от теплых желтых, до холодных голубых. Цвет свечения можно определить по цветовой температуре. Эта характеристика измеряется в Кельвинах. Величина указывается на упаковке (например – 4300К). Чем больше Кельвинов, тем холоднее свет.

Световая температура определяет цвет свечения лампы

Правда необходимо учитывать, что у разных производителей цветовой спектр может отличаться. У дешевых китайских компаний указанная на упаковке характеристика светового потока не всегда соответствует действительности. Поэтому лучше выбрать качественную продукцию у проверенных поставщиков. При проверке нужно обязательно обратить внимание на цвет свечения. Проверять обязательно все лампы, которые вы покупаете.

Очень важно, чтобы в одном помещении были установлены лампы с одинаковым цветом свечения. В противном случае могут появиться проблемы со зрением. На зрение так же влияет наличие мерцания. Лучше выбрать приборы с минимальным мерцанием.

Качественные светодиодные лампы с качественными компонентами драйвера (источника тока) мерцания не имеют. Для жилых домов врачи рекомендуют использовать «теплый», естественный свет.

Долговечность

Энергосберегающие лампы долговечны. Они могут работать до 12 тысяч часов. Но при сравнении со светодиодными проигрывают. Им производители дают гарантию на 50 тысяч часов.

Светодиодные лампы менее чувствительны к перепадам напряжения. В наших домах такое случается часто. К тому же напряжение там не всегда соответствует стандартным 220В. Их долговечность не зависит от температуры в доме и частоты включений-отключений. Они устойчивы к механическим повреждениям. При правильной эксплуатации со временем световой поток практически не меняется. Но при некачественном драйвере и охлаждении может снижаться.

К недостаткам LED можно отнести чувствительность к высоким температурам. Энергосберегающие это сравнение выигрывают. Чем больше мощность, тем больше нагрев. Светодиоды требуют постоянного охлаждения. Но с этим научились справляться. Качественный теплоотвод позволяет решить эту проблему. Для охлаждения обычно используют радиатор. Но недавно на рынке появилась новинка – с жидкостным охлаждением.

Следовательно, по этому критерию сравнение в пользу светодиодных. Но долговечность любой техники зависит так же от добросовестности производителя. Поэтому для дома лучше выбирать продукцию известных брендов с большим сроком гарантии. При возникновении проблем всегда можно заменить бракованный товар.

Внешний вид

Энергосберегающие лампы выпускают только двух видов – в виде буквы U и спирали. Чаще всего используют спиралевидные. Они подходят практически ко всем люстрам и бра. Цоколи бывают маленькие Е14 и большие Е27. Но спираль хорошо смотрится не во всех люстрах. К тому же в последнее время большое распространение получили точечные светильники. Спираль в них не поставишь. U-образные лампы значительно дешевле, но использовать их можно далеко не во всех световых приборах. Их применение в домах ограничено.

Зато разнообразие светодиодных ламп позволяет выбрать именно то, что нужно именно вам. Их выпускают и похожими на обычные лампы накаливания, и на свечки. Они бывают круглые и вытянутые, большие и маленькие, с рассеивателем и без него.

У плоских ламп небольшой угол рассеивания. Поэтому их лучше применять для точечных световых приборов. Для люстр больше подойдет вариант с рассеивающей колбой. Для ламп с абажурами, торшеров — без рассеивателя (например, в виде кукурузы).

Светодиодные подойдут для обычных люстр и точечных светильников, для жилых помещений и ванных комнат, в квартирах и загородных домах. К тому же их выпускают не только с цоколем Е14 и Е27, но и GU10, MR16.

Отличие светодиодных ламп от энергосберегающих компактных люминесцентных

От ламп накаливания бытовые потребители постепенно отказываются, и применяют их всё реже и реже. Сначала их заменили компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). Они потребляют электроэнергии в 5 раз меньше, при той же яркости. То есть люминесцентной лампой в 20 Вт можно заменить 100 Вт лампу накаливания. За это их прозвали энергосберегающими.

Технологии не стоят на месте и в последние 5 лет на рынке укрепились светодиодные лампы или LED. Ассортимент продукции достаточно широк от световых панелей и лент до прожекторов и ламп под все возможные цоколи. При этом светят в 10 раз ярче, чем лампы накаливания той же мощности. Давайте подробно рассмотрим отличия энергосберегающих и светодиодных ламп.

Интересно:

Светодиодные лампы фактически тоже относятся к энергосберегающим, но в народе такое название закрепилось за компактными люминесцентными лампами, хотя энергию они сберегают не так как светодиодные. В статье предлагаю не отклоняться от народных названий.

Состав

Энергосберегайки представляют собой компактный вариант классической трубчатой люминесцентной лампы, которые выпускаются под штырьковые цоколя g5 и g13, обычно различаются по толщине трубки (t5, t8). Компактность достигнута за счёт скручивания трубки в форме спирали. Тогда при том же принципе действия вы получаете источник света по размеру и цоколю повторяющий распространённые лампы накаливания.

Наиболее востребованы модели ламп с цоколями E14 и E27.

Компактная энергосберегающая лампа состоит из:

• цоколя;

• корпуса;

• электронного балласта;

• колбы.

В свою очередь колба наполнена парами ртути и её внутренние стенки покрыты люминофором, от его состава зависит цветовой спектр и цветовая температура.

Светодиодные лампы в зависимости от годов выпуска строились с использованием разных конструктивных и схемотехнических решений, типах светодиодов. Ранние модели выпускали с 5 мм светодиодами, позже их заменили SMD светодиоды, такие как вы могли встретить на светодиодной ленте.

Последние новации – это филаментные нити, они состоят из светодиодных кристаллов расположенных на сапфировом стекле или другом диэлектрическом материале, равномерно покрыты люминофором, что создает иллюзию светящейся нити. Внешне такие лампы похожи на лампы накаливания – у них прозрачная стеклянная колба и нет пластика в корпусе.

И так общая конструкция большинства светодиодных ламп:

• цоколь;

• пластиковый или металлический корпус;

• источник питания;

• металлическая плата со светодиодами;

• светорассеивающая колба.

Первое отличие люминесцентных энергосберегаек от светодиодных в используемых источниках света: трубка с парами ртути против полупроводниковых кристаллов.

Яркость и мощность

У лампы есть три основных характеристики:

• Потребляемая мощность, Вт;

• Световой поток, Лм;

• Цветовая температура, К.

В принципе единственный возможный путь к сохранению электроэнергии – увеличение удельного светового потока, т.е. соотношение Лм/Вт.

Для сравнения давайте рассмотрим световой поток от ламп разной конструкции:

Лампа накаливания в зависимости от особенностей исполнения может выдавать до 20 Лм на 1 Ватт потребляемой мощности, при этом чаще всего это порядка 10-17 Лм/Вт.

Люминесцентная лампа выдает от 40 до 70 Лм/Вт. Стоит сказать, что несмотря на снижение популярности этих источников света инженеры улучшают эти показатели и встречаются публикации о том, что достигнуто порядка 100 Лм/Вт, но в продаже я таких не встречал.

Светодиодные лампы светят еще ярче – 80-120 Лм/Вт. За последнее десятилетие этот показатель вырос в разы, а цена снизилась еще больше. Это и есть причиной успеха LED-продукции на рынке.

Отсюда следует, что при работе наибольший нагрев у ламп накаливания (более 100 градусов), на втором месте энергосберегающие лампы (60-80 градусов), самые холодные лампы – светодиодные (30-40 градусов). Это связано с разницей в КПД, при работе светодиодных ламп в тепло выделяется наименьшее количество энергии.

Ресурс и потеря яркости

30000-50000 часов – средний срок службы светодиодных ламп. Но он значительно зависит от условий эксплуатации. Например, если LED-источник света работает в жарких условиях то срок может снизиться в 2 и больше раз.

10000 – часов работают люминесцентные лампы. Но это тоже не статическая величина, встречаются случаи, когда они перерабатывают свой ресурс или наоборот – сгорают преждевременно.

Основная причина выхода из строя компактных люминесцентных ламп – частое включение и выключение, тогда как те лампы, что включены круглосуточно обычно переживают ресурс в разы. Это связано с принципом работы, об этом немного позже.

На длительность срока эксплуатации влияет и система питания. К слову, люминесцентные лампы с электромагнитным балластом (дросселем) лампы работают в два раза меньше чем с электронным. Но в компактных энергосберегающих лампах используется только электронный балласт (ЭПРА).

1000 часов светят лампы накаливания. Срок службы сократится, если лампу часто включают и выключают или она работает в условиях с повышенной температурой и вибрацией. Удары и сотрясения лампочки могут повредить спираль, и она оборвется.

Вывод:

Светодиоды имеют наибольший ресурс среди перечисленных аналогов. Светодиодные лампы не боятся частых включения и выключений – это позволяет их применять в коридорах, туалетах и кладовых.

Снижение яркости ламп со временем

Лампы накаливания уверено выдают свои люмены на протяжении всего срока службы, возможно снижение до 7%. Основной причиной снижения яркости является загрязнение колбы и плафона светильника.

Энергосберегающие лампочки, как и любые типы люминесцентных ламп, имеют свойство стареть. И световой поток Снижается до 50% к концу срока службы. Это связано со старением люминофора, его выгоранием, износом электродов. Вы могли заметить, что старые ЛЛ часто чернеют у концов трубки, это признак скорой замены.

Светодиодные лампы выдают заявленный световой поток не постоянно. Световой поток снижается до 15% уже через 25000, что значительно дольше, чем у энергосберегающих ламп, за это время вы замените две таких, а светодиодная будет продолжать работать. На яркость также влияет и температура. Если лампа перегревается, то световой поток падает до 80% от номинального в течении 2-3 минут. При длительном перегреве кристалл светодиода деградирует и может сгореть.

Способ питания

Оба вида ламп требуют особого подхода к питанию. Для этого внутри корпуса расположена схема питания.

Компактные люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы довольно специфичный источник света с точки зрения питания, для их включения нужна схема повышающая напряжение выше напряжения питания в электросети. Ранее для этого использовали дроссель со стартером, теперь электронный пускорегулирующий аппарат (балласт). Внутри колбы газ, на её концах две спирали, напряжение подключается к спиралям (электроды).

Для упрощения понимания процесса розжига я опишу его на примере устаревшей системы пуска, в ЭПРА используемом на энергосберегающих лампах принцип тот же, но подход другой.

Так как в выключенном (холодном) состоянии сопротивление между электродами большое, поэтому сначала их разогревают, за это отвечает стартер. Начинается процесс под названием «термоэлектронная» эмиссия, начинают испускаться свободные электроны.

В стартере находится колба с газом, например неон, и биметаллические контакты, которые в горячем состоянии замыкаются и конденсатор. Ток в 20-50 мА, через колбу с газом разогревают контакты, они замыкаются, а разряд внутри колбы стартера прекращается. Тогда ток ограниченный реактивным сопротивлением дросселя и спиралей протекает по контуру: Источник питания – дроссель – спираль – стартер – спираль – источник питания.

Спирали разогреваются, а пластины стартера остывают и размыкаются. В результате чего энергия происходит всплеск напряжения достаточный для ионизации газов в колбе лампы, после чего происходит её зажигание, сопротивление между электродами резко снижается. Эти процессы приводят к протеканию тока через колбу и излучению света.

Как вы могли заметить процесс достаточно сложный. Включение лампы усложняется, если спирали износились или деградировал люминофор, а также в холоде. Это большая проблема всех люминесцентных, газоразрядных источников света – включение при морозе. Оно может либо происходить крайне долго или вообще не включиться, если лампа не первой свежести. Да и итоговая яркость в холоде может быть ниже номинальной.

Сейчас отказываются от такого подхода, используют импульсные схемы, которые называют электронным балластом или ЭПРА. Его типовую схему вы видите ниже. Она работает на высокой частоте (десятки кГц), против 50 Гц питающей сети в схеме с дросселем. Это позволяет получить более равномерное и яркое свечение, а также облегчить розжиг лампы и снизить износ электродов.

Светодиодные лампы

У светодиодов требования к питанию проще, хотя все равно довольно жесткие. Основная задача стабилизировать ток. Источник питания называют драйвера или источником тока, это такой прибор, который стремится поддерживать заданный ток независимо от сопротивления нагрузки. Фактически сопротивление ограничено мощностью драйвера.

В самых дешевых лампах драйвер и стабилизация отсутствует, ток просто снижают балластным сопротивлением до приемлемой величины при условии нормального напряжение в питающей сети. Но напряжение в сети часто отклоняется от нормы и происходят всплески, такие лампы долго не живут, светодиоды сгорают из-за долгой работы при повышенном напряжении питания, или при скачке напряжения. Типовая схема балластного драйвера изображена на фото.

Недостатки такой схемы – отсутствие стабилизации и гальванической развязки, защиты, недолговечность лампы, высокие пульсации светового потока (если установлен фильтрующий конденсатор низкой емкости).

Преимущества – дешевизна и простота.

Однако в последнее время часто встречаются и бюджетные лампы (до 3-х долларов) с приемлемым импульсным драйвером со стабилизацией тока.

Преимущества – гальваническая развязка, возможно наличие защит, стабилизация тока, больший срок службы светодиодов, низкие пульсации света.

Недостатки – относительная дороговизна, при использовании некачественных компонентов драйвер тоже может сгореть.

Утилизация и вред экологии

Основная проблема люминесцентных ламп – использование ртути в колбе, она вредит окружающей среде и здоровью человека, если разобьётся в помещении. Это вызывает большие затраты на утилизацию (для предприятий). Нужно проводить процесс «демеркуризации».

Светодиодные лампы не несут вреда экологии, могут утилизироваться как бытовые отходы, не используются вредные вещества при их изготовлении. При этом существуют компании по их переработки для вторичного производства. Встречаются публикации о том, что отдельные предприятия занимаются переработкой полупроводниковых кристаллов.

Заключение

Подведем итоги и перечислим кратко достоинства и недостатки ламп:

Энергосберегающие люминесцентные:

• «–» Проблема утилизации и вред экологии.

• «–» Световой поток ниже, чем у светодиодных.

• «–» Срок службы 10000, хоть и больше чем у ламп накаливания, но меньше LED-продукции.

• «+» Относительная надежность.

• «+» Яркость.

• «+» Энергопотребление.

• «+» невысокая рабочая температура.

Светодиодные:

• «–» Цена качественных ламп может доходить до 8-10 долларов.

• «–» У низкокачественных ламп плохой цветовой спектр и высокие пульсации.

• «+» Энергосбережение.

• «+» Яркость.

• «+» Долговечность.

Светодиодные лампы тоже энергосберегающие, но по упомянутым причинам такое название закрепилось за компактными люминесцентными лампами. Светодиоды – это актуальный, надежный и популярный источник света. Инженеры лидирующих производителей постоянно занимаются повышением качества света и цветового спектра.

Алексей Бартош

Чем отличается светодиодные лампы от энергосберегающих

Первое отличие светодиодных ламп от энергосберегающих в самом принципе работы. Светодиодное освещение достигается за счет свечения ярких и сверх ярких светодиодов.

Светодиодные или энергосберегающие

Энергосберегающие лампы работают как люминесцентные. Свечение у них возникает при бомбардировке электронов паров ртути, в свою очередь ультрафиолетовое освещение паров ртути вызывает свечение люминофора в уже видимом спектре.

Присутствие паров ртути в энергосберегающих лампах является опасным для здоровья человека в случае поломки колбы лампы. Допустимое количество ртути в воздухе, в этом случае, может превысить 150 раз. Обязательна тщательная уборка осколков лампы и частое проветривание помещения.

Для светодиодных ламп большим плюсом является их безопасность. Они не содержат вредных веществ для человека. Хотя был один случай когда выгорело несколько светодиодов в закрытом корпусе лампы. Лампа источала невыносимый запах. Даже после ремонта этой лампы, запах не выветрился. Источник запаха оставался в лампе. Проветривание лампы в разобранном виде в течение нескольких недель не дало результата, запах по-прежнему был сильным.

Виды светодиодных ламп

Помогла только утилизация рабочей лампы. Но это был единичный случай, который не повлиял на выбор светодиодных ламп. Если сравнивать яркость свечения в люменах, то при одинаковой мощности светодиодных и энергосберегающих ламп, у светодиодных сила светового потока будет на 20% выше.

Для наглядности у энергосберегающей лампы световой поток равен 62,5 лм/Вт (люмен на ватт), а для светодиодных он равен 76,9 лм/Вт. Какие лампочки лучше светодиодные или энергосберегающие по выделению тепла покажет тест. Энергосберегающие лампы могут нагреться до 81,7° C из-за тепла нити накала, светодиодные нагреваются не выше 30° C.

Таким образом у вторых экземпляров пожароопасность значительно ниже. Так как они не имеют нити накала и тонкого стекла колбы то механическая прочность, ударопрочность, вибростойкость у светодиодных ламп значительно выше.

Сравнение мощностей накальных, светодиодных и энергосберегающих ламп

Светодиодные лампы не испытывают проблем при изменении сетевого напряжения в пределах 170 — 270 В, тогда как низкое напряжение питания энергосберегающей лампы не разогревает нить накала, и лампа не загорается, а высокое напряжение сети сокращает срок ее службы. Для диодных ламп можно использовать светодиоды различной цветовой температуры (цвет свечения).

Цвета свечения можно выбирать от ярко белого до цвета кукурузы (желтого). Срок службы этих ламп значительно превышает паспортные данные в 50000 часов. Сравнение светодиодных и энергосберегающих ламп показывает полное преимущество первых в яркости свечения, экономичности, долговечности и механической прочности.

Сравнение годовой экономии электроэнергии для разных типов ламп

Даже при большей стоимость выбор следует остановить на светодиодных экземплярах при их хорошей окупаемости и длительном сроке эксплуатации. Качество этих ламп зависит от производителя. Обычно их не выбрасывают, так как они легко ремонтируются в отличии от энергосберегающих (сгоревший светодиод можно просто закоротить или заменить на другой), что не повлияет на работу лампы. Это еще одно преимущество светодиодных ламп.