1. Плюси і мінуси
2. Світловий потік.
3. Коефіцієнт пульсації світла.

На наших з вами очах відбувається справжня революція в освітленні: світ стрімко переходить на світлодіоди. Всього п'ять років тому світлодіодні лампи ще були технічною новинкою, а зараз світлодіодне освітлення використовується в усіх сферах життя: світлодіодні ліхтарі можна зустріти навіть в селах, багато офіси, готелі та громадські будівлі висвітлюються світлодіодними світильниками, переважна частина концертного і театрального освітлення стала світлодіодним. Лампи цього типу з'являються і в багатьох квартирах, адже їх можна купити навіть в продовольчих магазинах, а в товарах для дому їх асортимент ширше, ніж ламп інших типів.

Світлодіодна лампа - це досить складний електронний пристрій з декількома десятками деталей, від яких залежить якість світла, безпеку його для здоров'я і довговічність лампи.

Плюси і мінуси

У світлодіодних ламп багато плюсів в порівнянні зі звичайними лампами розжарювання:

• Економічність - при тій же кількості світла сучасна світлодіодна лампа споживає в 7-10 разів менше електрики.
• Довговічність - світлодіодна лампа служить в 15-50 разів довше за звичайну.
• Невеликий нагрів - дитина не обпечеться про світлодіодну лампу в настільній лампі.
• Однакова яскравість при різній напрузі мережі - на відміну від ламп розжарювання, світлодіодні лампи світять так само яскраво при зниженій напрузі в мережі.
• Можливість встановити світлодіодну лампу, набагато більш яскраву, ніж лампа розжарювання, в світильник, який має обмеження по потужності.
• Світло хороших ламп візуально не відрізняється від світла ламп розжарювання.

Плюси є й при порівнянні з компактними люмінесцентними (енергозберігаючими) лампами (КЛЛ):

• Екологічність - відсутність небезпечних речовин (в колбі будь КЛЛ міститься ртуть).
• Економічність - лампа споживає менше енергії при тому ж світловому потоці.
• Світлодіодна лампа миттєво запалюється на повну яскравість, а КЛЛ плавно набирає яскравість від 20% до 100% за хвилину при кімнатній температурі і набагато повільніше при низьких температурах.
• У КЛЛ поганий спектр, що складається з піків кількох кольорів. Спектр світлодіодної лампи набагато ближче до природного освітлення і світла лампи розжарювання.

Але, звичайно, є і мінуси:

• Висока ціна.
• Присутність на ринку ламп з поганою якістю світла (пульсація, погані колірні характеристики, некомфортна колірна температура, невідповідність світлового потоку і еквівалента лампи розжарювання заявленим).
• Проблеми у деяких ламп з вимикачами, що мають індикатор.
• Регулювання яскравості (діммірованіе) підтримують тільки деякі дорогі моделі.
• Розберемося з економією

Головна перевага світлодіодних ламп - економія електрики. При тій же кількості світла, випромінюваного лампою, світлодіодна лампа споживає в 7-10 разів менше електроенергії, ніж звичайна лампа розжарювання. Уже зараз можна купити 6-ватні світлодіодні лампи- «груші» і 4-ватні лампи- "свічки", які дають стільки ж світла, скільки 60 і 40-ватна лампа розжарювання відповідно.

Я порахував, якими будуть витрати на електроенергію при висвітленні двокімнатної квартири звичайними і світлодіодними лампами. Звичайно, це приблизний розрахунок, але він дозволяє скласти уявлення про порядок цифр можливої ​​економії.

Розрахунок економії для двокімнатної квартири

На упаковці будь-лампи розжарювання зазначено термін служби 1 000 годин. Якщо лампи дійсно пропрацюють 1 000 годин (на жаль, часто вони перегорають набагато раніше), в коридорі і кімнаті лампи доведеться поміняти двічі на рік, а на кухні і в спальні один раз. При вартості лампи 30 рублів на покупку нових ламп піде 690 рублів. Світлодіодні лампи не доведеться міняти кожні півроку, адже термін їх служби складає 15-50 тисяч годин. Це від 7 до 22 років при використанні по 6 годин на день.

На покупку ламп для цієї квартири піде 4 045 рублів (7 ламп E27 6 Вт по 240 руб., 11 "свічок" 4 Вт по 215 руб.), І окупляться вони менш, ніж за рік.

Світлодіодні і енергозберігаючі лампи

Світлодіодні лампи, безсумнівно, є енергозберігаючими, але слово "енергозберігаючі" закріпилося за компактними люмінесцентними лампами (КЛЛ), а КЛЛ і світлодіодні лампи - зовсім різні речі.

Компактна люмінесцентна лампа і світлодіодна лампа

КЛЛ з'явилися в широкому продажі років десять тому, і очікувалося, що вони замінять лампи розжарювання. Однак КЛЛ виявилися тупиковою гілкою еволюції. У цих ламп багато недоліків: в трубці лампи міститься ртуть, лампа повільно розгорається і зовсім не світить на морозі, у КЛЛ поганий спектр, що складається з піків кількох кольорів.

З 1 липня 2016 року відповідно до Постанови Уряду РФ №898 від 28.08.2015 всім державним і муніципальним підприємствам і установам буде заборонено купувати через систему держзакупівель будь лампи, що містять ртуть (у тому числі КЛЛ). Уже зараз кількість КЛЛ в магазинах постійно знижується, і скоро вони зникнуть зовсім.

Порівняємо спектр світла лампи розжарювання, люмінесцентної лампи і світлодіодної лампи.

Спектр лампи розжарювання, люмінесцентної лампи і світлодіодної лампи

Спектр світлодіодної лампи набагато ближче до природного освітлення і світла лампи розжарювання.

Трохи історії

Вперше світіння напівпровідникового переходу виявив в 1923 році радянський фізик Олег Лосєв. Перші світлодіоди називали "Losev Light" (світло Лосєва). Спочатку з'явився червоний світлодіод, потім на початку 70-х років з'явилися жовті й зелені світлодіоди. Синій світлодіод був створений в 1971-му Яковом Панчечніковим, але він був дуже дорогий. У 1990 році японець Суджі Накамура створив дешевий і яскравий синій світлодіод.

Олег Лосєв і Суджі Накамура

Після появи синього світлодіода стало можливим робити білі джерела світла з трьома кристалами (RGB). Такі джерела до сих пір використовуються в концертному і декоративному освітленні.

У 1996 році з'явилися перші білі світлодіоди, які використовують люмінофор. У них світло синього або ультрафіолетового світлодіода перетворюється в білий за допомогою спеціальної хімічної речовини, нанесеного поверх світловипромінюючих кристалів.

Люмінофорний світлодіод

У 2005 році ефективність таких світлодіодів досягла 100 лм / Вт, що дозволило почати використовувати люмінофорні світлодіоди для освітлення. Зараз найефективніші білі світлодіоди дають вже 200 лм / Вт, серійні лампи зі стандартними цоколями - до 125 лм / Вт.

Види світлодіодних лампи

Світлодіодні лампи повторюють всі можливі види ламп розжарювання, галогенних і люмінесцентних ламп. Випускаються звичайні лампи- "груші", "свічки" і "кульки" з цоколями E27 і E14, "дзеркальні" лампи R39, R50 з цоколями E14, і R63 з цоколем E27, споти з цоколями GU10 і GU5.3, капсульні мікролампи з цоколями G4 і G9, лампи для стель з цоколем GX53.

Типи і цоколі світлодіодних ламп

У світлодіодних лампах використовуються різні типи світлодіодів. У найперших світлодіодних лампах використовувалися звичайні світлодіоди в пластиковому корпусі. Такі лампи отримали назву "кукурудза" (Corn) за візуальне схожість з кукурудзяним качаном.

Лампа-кукурудза

Зараз світлодіоди в корпусах використовуються в лампах досить рідко, і, як правило, це потужні світлодіоди.

Світлодіодні лампи на потужних світлодіодах в корпусах

У більшості сучасних ламп використовуються безкорпусні світлодіоди і світлодіодні збірки.

Лампи на безкорпусних світлодіодах

Останнім часом все частіше використовуються світлодіодні випромінювачі COB (chip on board). У них безліч світлодіодів покриті єдиним люмінофором.

Лампи на COB-збірках

Різновид COB - світлодіодні нитки (led filament), в яких безліч світлодіодів розміщено на металевій, скляній або сапфіровою смужці, покритої люмінофором.

Конструкція світлодіодним нитки і лампа на нитках

З'явилося навіть російське слово "филамент", яке почали використовувати деякі виробники.

Ще одна новітня технологія - Crystal Ceramic MCOB. На пластині з прозорою кераміки розташовується безліч світлодіодів. Пластина з обох сторін покривається люмінофором, тому такий випромінювач практично рівномірно світить на всі боки.

Лампа з випромінювачем Crystal Ceramic MCOB

На якість світла світлодіодної лампи впливають п'ять основних параметрів. Розглянемо докладніше кожен із них.

Світловий потік.

Вимірюється в люменах (лм, lm). Це загальна кількість світла, яке дає лампа. Чим більше люмен, тим яскравіше лампа. 60-ватна лампа розжарювання дає приблизно 580 лм, 40-ватна 350 лм, 75-ватна - 800 лм, 100-ватна - 1250 лм. У стандартах і на багатьох сайтах ви побачите більш високі значення. Я привожу дані для ламп, що продаються в звичайних в магазинах і працюють від побутової 220-В мережі (а не 230, належні за стандартом).

Коефіцієнт пульсації світла.

Природні джерела світла (сонце, вогонь свічки) світять рівномірно, проте багато електричні джерела світла (лампи, екрани моніторів) дають не рівномірне світло, а пульсуючий, при цьому частота і ступінь пульсації можуть бути вельми різними.

При частоті 50 Гц пульсація світла більше 40% сприймається візуально як стробоскопічний ефект (пульсацію видно при різкому перекладі погляду або повороті голови). Таку пульсацію легко розпізнати за допомогою олівцем тесту : Беремо звичайний довгий олівець за кінчик і починаємо швидко-швидко крутити ним по півколу туди і назад. Якщо окремих контурів олівця не видно - мерехтіння немає, якщо ж видно "кілька олівців" - світло мерехтить.

Видима пульсація світла викликає відчуття дискомфорту, втоми і навіть нездужання. Крім того, сучасні медичні дослідження показують, що органи зору і мозок здатні сприймати невидиму пульсацію світла з частотою до 300 Гц. При високій частоті мерехтіння світло не робить візуального впливу, але здатний впливати на гормональний фон, який в свою чергу впливає на емоції людини, його працездатність, добові ритми, а також багато інших сфер життєдіяльності.

Світло з частотою пульсації вище 300 Гц не має помітного впливу на організм людини, так як пульсації на таких частотах просто не сприймаються сітківкою ока.

В СНиП 23-05-95 «Природне і штучне освітлення» вказується, що коефіцієнт пульсацій освітленості робочої поверхні робочого місця не повинні перевищувати 10-20% (в залежності від ступеня напруженості роботи), при цьому нормуються тільки ті пульсації, частота яких нижче 300 Гц. У СанПіН 2.2.2 / 2.4.1340-03 "Гігієнічні вимоги до персональних електронно-обчислювальних машин та організації роботи» вказується, що коефіцієнт пульсацій освітлення при роботі на ПЕОМ не повинен перевищувати 5%.

За ГОСТ 54945-2012 коефіцієнт пульсації визначається за формулою:

За секунду виробляється тисяча вимірювань яскравості. З максимального отриманого значення віднімається мінімальне, і результат ділиться на два середніх значення (суми всіх значень, розділеної на їх кількість), що вийшов результат множиться на 100.

Коли пульсації світла немає, все виміряні значення однакові і коефіцієнт пульсації дорівнює нулю.

У сучасних системах, де яскравістю управляє ШІМ, імпульс світла може бути набагато коротший паузи, і тоді коефіцієнт пульсації може приймати значення більше 100%.

Наприклад, коли імпульс світла в 10 разів коротше паузи між імпульсами, а яскравість в імпульсі складає 100 лм, середнє значення буде 10 лм і за формулою ((100-0) / (10 * 2)) * 100 коефіцієнт пульсації складе 500%.

Пульсація з коефіцієнтом більше 100 зустрічається в поганих світлодіодних лампах і поганих моніторах. Більшість же хороших світлодіодних ламп мають коефіцієнт пульсації світла менше 5%.

Звичайні лампи розжарювання мають коефіцієнт пульсації світла від 8 до 32% в залежності від потужності (точніше, від товщини і інерційності спіралі), тому нічого страшного в світлодіодних лампах, що мають пульсацію світла до 40% немає, а ось лампи з пульсацією більше 40% купувати і використовувати не слід ні в якому разі.

Ще один спосіб перевірити наявність пульсації світла - подивитися на світ через камеру смартфона. Як правило, при пульсації світла більше 5% по екрану йтимуть смуги, причому чим вони контрастніше, тим пульсація сильніше. Недолік цього способу в тому, що смуги будуть видні і при нешкідливою пульсації 5-40%.

Індекс передачі кольору (Ra, CRI).

Спектр світла світлодіодної лампи відрізняється від спектра сонячного світла і світла звичайної лампи розжарювання. Хоч світло і виглядає білим, деяких колірних компонентів в ньому більше, а деяких менше. Індекс передачі кольору показує, наскільки рівномірний рівень різних колірних компонентів в світлі. При низькому Ra гірше видно відтінки. Таке світло візуально неприємний, причому зрозуміти, що в ньому не так, дуже складно. У ламп розжарювання і сонця Ra = 100, у хороших світлодіодних ламп він більше 80, у дуже хороших більше 90. Лампи з Ra нижче 80 в житлових приміщеннях краще не використовувати.

Індекс Ra враховує тільки вісім кольорів, і рожевого кольору, що впливає на сприйняття відтінків людської шкіри, серед них немає. Іноді можна зустріти вказівку індексу R9 - це як раз рожевий колір. Вважається, що R9 у хороших ламп повинен бути більше нуля, у дуже хороших - більше 50.

Нещодавно з'явилися ще дві нові системи визначення якості кольору в освітленні. Це CQS (на основі 15 кольорів) і TM30 (на основі 99 кольорів). Поки жодної серійної лампи, на упаковці якої зазначено будь-якої з цих нових індексів я не зустрічав, але при тестуванні ламп на lamptest.ru я вказую всі три індексу.

Кольорові індекси хорошою світлодіодної лампи

Колірна температура (вимірюється в кельвінах, K).

Світлодіодні лампи випускаються з різною колірною температурою світла: 2700 К - тепле світло, як у ламп розжарювання, 3000 К - трохи більше білий комфортний світ, 4000 К - білий світ, 6500 К - холодне біле світло.

Вчені стверджують, що білий і холодний білий світ підвищують працездатність, а тепле світло сприяє релаксації. Для того щоб людина повноцінно відпочивав, прийшовши з роботи і краще засинав, рекомендується використовувати вдома тепле освітлення. На мій погляд, для будинку більше підходять лампи з колірною температурою 2700-3000 К. До того ж у світлодіодних ламп з теплим світлом спектр рівніший, а у "холодних" ламп на спектрі є різкий пік синього кольору, який, на думку деяких вчених , шкідливий для очей.

Кут освітлення.

Звичайні лампи розжарювання світять в різні боки, галогенні споти дають вузький пучок світла. Зі світлодіодними лампами все складніше.

Багато світлодіодні лампи, які замінять звичайні лампи розжарювання, мають ковпак у формі півсфери такого ж діаметру, як корпус. Такі лампи практично не світять тому, і, якщо вони спрямовані вниз, стеля буде залишатися темним, що може бути некомфортно. На щастя, останнім часом з'явилося багато ламп, прозорий ковпак яких більше корпусу, і за рахунок цього лампа трохи світить і тому.

Лампи з вузьким і широким кутом освітлення

Лампи на світлодіодних нитках (filament) або прозорих дисках (Crystal Ceramic MCOB) мають такий же великий кут освітлення, як звичайні лампи розжарювання.

Лампа розжарювання, філаментная лампа і лампа Crystal Ceramic MCOB

Більшість світлодіодних спитав (ламп для підвісних стель з цоколями GU10 і GU5.3) світять розсіяним світлом з кутом близько 100 градусів і засліплюють через занадто широкого кута (галогенні софіти дають вузький промінь світла з кутом освітлення близько 30 градусів).

Галогенні лампи і світлодіодна лампа з широким кутом освітлення

Тільки деякі світлодіодні споти мають такий же вузький кут освітлення, як у галогенних ламп. Такі лампи легко розпізнати за такими лінз перед світлодіодами.