Диодное освещение в квартире: плюсы и минусы, особенности
LED-освещение — популярный тренд в светодизайне. В этой статье мы расскажем все о светодиодных лампах. Вы узнаете, почему они экономичнее, удобнее и долговечнее, чем другие варианты источников света.
Что такое светодиодное освещение
Диодное освещение — способ подачи искусственного света с помощью энергосберегательных светодиодных ламп. Технология получила распространение относительно недавно, но уже заслужила признание дизайнеров интерьера.
С помощью светодиодных приборов легко воплощать любые сценарии освещения. Устройства привлекательно выглядят в интерьере и прекрасно совмещаются с системой «умный дом».
Можно вставить LED-лампы в обычные световые приборы или сразу приобрести светодиодные устройства. Однако прежде чем выбирать изделия, важно разобраться, как они функционируют.
Пример диодного освещения в квартире
Устройство и принцип работы светодиодов
Светодиоды — устройства, созданные на основе полупроводниковых элементов с электронно-дырочный переходом. Приборы излучают свечение только в том случае, когда через них проходит электрический ток.
В одном из полупроводников преобладают положительные ионы, в другом — электроны. Когда через точку их соприкосновения проходит ток, возникает рекомбинация элементов. В результате появляется излишек энергии, который преобразуется в световое излучение.
Диоды испускают лучи в зеленом, голубом и красном спектрах. В результате смешения этих тонов получается свечение белого цвета. В зависимости от типа лампы потоки могут быть как теплыми, так и холодными.
Стандартная конструкция светодиодной лампы:
- Плата с расположенными на ней диодами.
- Радиатор.
- Драйвер.
- Рассеиватель.
- Цоколь.
- Колба любой формы.
- Нижний и верхний держатели.
Самый важный элемент системы — драйвер, который располагается в цоколе устройства. Он представляет собой комбинацию трансформатора, конденсаторов и микросхем. Именно от качества этой детали зависит стоимость светодиодных источников освещения. Драйвер служит для преобразования переменного тока в постоянный и стабилизации поступающего напряжения. Еще одна функция — питание светодиодов.
Цоколь — необходимый элемент для подключения лампы к патрону светильника. Существует несколько типов деталей, но самыми распространенными считаются штырьковые и винтовые.
Радиатор служит для отвода тепла от светодиодных кристаллов. Чем больше по размеру деталь, тем лучше эффект от ее работы.
Немаловажную роль в системе играет рассеиватель. Он помогает равномерно распределять световые потоки, защищает корпус лампы от попадания влаги и пыли.
Круглая светодиодная лампа
Светодиодные лампы: плюсы и минусы
Чтобы принять решение в пользу светодиодного освещения, важно изучить достоинства источников света. Главные преимущества:
- Длительный срок эксплуатации: LED-лампы способны работать до 50 000 часов.
- Экологичность и безопасность: при изготовлении ламп не используются токсичные компоненты.
- Экономный расход электроэнергии: диодные лампы требуют намного меньше электричества, чем другие светильники, но при этом дают оптимальную насыщенность освещения.
- Прочность корпуса: LED-лампы не разобьются, если случайно уронить их с небольшой высоты.
- Отличные параметры светоотдачи. Средняя мощность светового потока — 50-100 Лм на 1 Вт.
- Оптимальный спектр света: светодиоды дают комфортное освещение, аналогичное солнечному. Для сравнения: индекс цветопередачи естественных потоков — 100 единиц, светодиодных светильников — 80-85.
Светодиодные лампы освещения подходят для любых помещений, в том числе и с повышенной влажностью. Устройства не нуждаются в техническом обслуживании и дополнительных мерах защиты.
Важно! Срок службы приборов не зависит от частоты выключения и включения.
Минусы светодиодных ламп выделить гораздо сложнее. Можно назвать один — сравнительно высокая стоимость. Однако недостаток окупается за счет снижения потребления электроэнергии.
Светодиодные лампы в интерьере квартиры
Применение светодиодов: виды освещения
Благодаря отличным параметрам работы, светодиодные лампы подходят для использования внутри и снаружи зданий. Виды освещения:
- Квартирное.
- Офисное.
- Торговое.
- Промышленное.
- Уличное.
- Прожекторное.
- Аварийное.
Особенно часто LED-освещение организовывают в жилых комнатах. Диодные лампы могут присутствовать в любых светильниках: настенных, потолочных, декоративных. Также можно использовать светодиодные ленты. Они хороши для подсветки предметов интерьера, мебели, многоуровневых потолков, ниш, лестниц.
Квартирное освещение светодиодными светильниками
Цвет излучения LED-ламп
Светодиодные лампы могут иметь разные оттенки свечения. Для определения параметров существует цветовой диапазон, основные показатели из которого указаны в таблице.
Показатели цветовой температуры
| Теплый белый | Естественный белый | Холодный белый |
|---|---|---|
| 2700-3000 К | 4000-4500К | 6000-6500 К |
Чем выше цветовая температура, тем ярче свет от лампы. Холодное свечение с голубым оттенком может показаться не слишком комфортным для освещения квартиры. Поэтому для домашних светильников идеально подойдет естественный белый.
Совет! Для освещения спальни можно выбрать лампы теплого свечения.
Оттенки свечения светодиодных ламп
Ресурс светодиодной лампы
В зависимости от типа лампы и производителя ресурс изделия — от 20 000 до 50 000 часов эксплуатации. То есть качественный источник освещения может прослужить более 5 лет при условии ежедневного использования.
Обычно информация о сроке эксплуатации указана на упаковке, но не всегда можно верить тому, что пишут. Например, часто производители указывают впечатляющий ресурс работы, хотя изделия стоят дешево. Вряд ли недорогая лампочка прослужит максимально возможный срок.
Даже если производитель не обманул с ресурсом, стоит учитывать внешние факторы, которые могут влиять на срок службы. Это: перепады электричества, скачки напряжения, некачественная электропроводка, повреждения светильника. Если LED-источники располагаются на улице, на их работу негативно влияют неблагоприятные погодные условия. Нежелательные факторы могут сократить ресурс лампы примерно на треть.
Нельзя заранее предугадать, сколько прослужит та или иная лампа. Однако есть способы продления срока эксплуатации диодных источников света:
- Использование диммера. Устройство с рычагом переключения применяется для регулировки яркости свечения. Диммер подавляет пусковой ток, который зачастую является главной причиной преждевременного перегорания ламп.
- Организовать «умное освещение». Автоматическое включение-выключение ламп по команде или сигналу датчиков позволит избежать лишних манипуляций.
- Купить качественный светильник. Устройство с продуманной конструкцией — важный фактор для корректной работы лампы.
Если для подсветки используются светодиодные ленты, лучше наклеивать их на алюминиевые поверхности. Материал поглощает часть тепловой энергии, поэтому осветительный прибор не выйдет из строя в результате перегревания.
Чем светодиодные источники света отличаются от других
Мы уже обсудили характеристики и преимущества светодиодных лампочек. Перейдем к сравнению этих источников света с другими. Рассмотрим отличия от люминисцентных, галогенных ламп и приборов накаливания.
Галогенные лампы
Главный недостаток таких светильников — сильный нагрев. Температура внутри колбы повышается из-за циркулирующих газов. С диодными источниками подобного не происходит, потому что основное отличие — принцип работы.
Галогенные светильники способны функционировать до 4 000 часов. Это значит, что срок их эксплуатации почти в 10 раз меньше, чем у светодиодных приборов.
Галогенная лампа для точечного светильника
Люминесцентные лампы
Главный элемент люминесцентного устройства — трубка с люминофором. Со временем материал выгорает, и лампа приходит в негодность. Стоит отметить, что у нее довольно длительный срок эксплуатации. Однако максимальное время работы прибора — 20 000 часов. То есть в 2,5 раза меньше, чем у LED-устройств.
Еще один аргумент против люминесцентных приборов — они со временем меняют цветопередачу и теряют яркость. Это происходит как раз в результате выгорания люминофора.
Люминесцентная лампа для светильника
Лампы накаливания
Основное отличие ламп накаливания от светодиодных изделий — световой элемент. В этих устройствах он представляет собой металлическую спираль, которая, накалившись, начинает излучать потоки. Такие изделия приходят в негодность примерно через 1 000 часов работы. Однако в основном от их использования отказываются по причине высокого энергопотребления.
Лампа накаливания для светильников
Светодиодная лента или светодиодная лампа: что лучше
Помимо светильников с LED-лампами для организации подсветки используются светодиодные ленты. Они представляют собой гибкую плату с последовательно размещенными маленькими светодиодами. Подобные изделия могут излучать как разноцветное, так и монохромное свечение.
Разновидности лент цветного свечения:
- RGB: система, в которой комбинируется свечение синего, зеленого и красного оттенков.
- RGBW: лента, где помимо трех основных оттенков присутствует холодный белый. Благодаря дополнительному диоду расширяется цветовой спектр свечения.
- RGBWW: лента, куда помимо всех перечисленных выше оттенков добавляется теплый белый.
Не совсем корректно сравнивать лампы и ленты, потому как последние выполняют немного другие задачи. Они не предназначены для основного освещения — только для декоративного.
Какие-то моменты для сравнения все же есть. Например, мощность, нюансы размещения, срок эксплуатации. Краткий обзор светодиодных лент и ламп, основанный на реальном опыте использования LED-освещения поможет вам выбрать свой вариант.
Монохромная светодиодная лента
Как выбрать светодиодные лампы: полезные советы
Если вы уже оценили преимущества светодиодного освещения, можно переходить к выбору источников света. На что обратить внимание:
- Индекс цветопередачи: лучше всего выбирать модели с показателем от 80 CRI. Они дают освещение, максимально приближенное к естественному.
- Диапазон пульсации: чтобы избежать дискомфорта, отдавайте предпочтение лампам с показателями мерцания не более 15%.
- Цветовой спектр: для дома оптимальными считаются лампы с характеристиками 2700-3000 К.
- Форму: в продаже есть изделия в виде колбы, таблетки, капсулы, груши, свечи, шара. Также популярны плоские светодиодные лампы. От формы зависит мощность и угол рассеивания потоков.
- Размер цоколя: важно выбрать параметры, которые будут совместимы с вашим светильником.
Еще один параметр, с которым придется столкнуться при выборе — матовое или прозрачное покрытие колбы. Стоит заранее решить, какой цвет вам нужен: насыщенный или рассеянный и мягкий. Если голосуете за второй вариант, лучше остановиться на приборе с матовой поверхностью.
Совет! Не стоит приобретать приборы, на упаковке которых указан большой ресурс работы, но при этом там гарантия составляет всего год или два. Вряд ли такие устройства окажутся качественными и прослужат долго.
Декоративное светодиодное освещение: возможные варианты
Если вы хотите поставить завершающие штрихи в интерьере, не забудьте о декоративной подсветке. Ее можно организовать с помощью различных LED-приборов. Предлагаем 5 интересных идей.
Потолочная подсветка
Существует два варианта реализации задумки. Первый — монтаж миниатюрных встроенных светильников. Второй — светодиодная лента, расположенная по периметру потолочной конструкции, на фигурных элементах или карнизах.
Диодная подсветка потолка
Напольная подсветка
С помощью встроенных диодных светильников и LED-ленты можно оформить плинтусы, лестничные ступени, выступы на напольном покрытии. Допускаются комбинации разных световых приборов для воплощения смелых идей.
Светодиодная подсветка для пола
Подсветка зеркал и картин
По периметру задней поверхности картины или зеркала можно наклеить светодиодную ленту. Таким образом легко получить ненавязчивое рассеянное освещение, которое позволит взгляду сфокусироваться на предметах декора.
Более распространенный вариант — использование специальных светильников. Такие приборы монтируют на верхнюю или нижнюю часть рамы, после чего настраивают поток света так, чтобы он падал под определенным углом. Точные параметры зависят от вида зеркала или картины.
Светодиодная подсветка для картин
Настенная подсветка
На стенах превосходно смотрятся светильники, которые излучают световые потоки, направленные вниз. Рассеянные лучи света подчеркнут предметы декора и оригинальную отделку. Если стена длинная, достаточно трех-четырех приборов. Для узких поверхностей вполне хватит двух устройств.
Светодиодная подсветка для стен
Подсветка ниш
Для оформления ниш лучше использовать монохромную светодиодную ленту, разместив ее по периметру углубления. Оттенок свечения следует выбирать, отталкиваясь от типа общего освещения и базовых цветов в интерьере.
Идея! Для декора комнат можно использовать светодиодные гирлянды, сети, занавесы.
Светодиодная подсветка для стен
Выгодны ли светодиодные лампы: поговорим об экономии
Использование светодиодных светильников считается отличным способом сэкономить электроэнергию. Разберемся, как это происходит.
В среднем рабочее напряжение светодиода колеблется в промежутке между 2 и 4 В. Показатель потребления мощности — не более 1 Вт. При этом светоотдача приборов составляет приблизительно 80 лм/Вт.
Для сравнения: лампы накаливания отдают всего 10 лм/Вт, а люминесцентные устройства до 60 лм/Вт. При этом они потребляют гораздо больше энергии.
Получается, что при минимальных затратах электроэнергии световой поток светодиодных светильников гораздо ярче, чем у ламп накаливания и люминесцентных приборов. Если учесть, что LED-устройства еще и дольше служат, можно сделать однозначный выбор в их пользу.
Альтернатива светодиодному освещению
Мода на светодиодные светильники в интерьере набирает обороты. Многие довольны эффектом от освещения, поэтому не рассматривают иные варианты. Однако есть источники света, которые могут посоревноваться с LED-приборами в технических характеристиках, но при этом дешевле стоят. Это индукционные лампы.
Индукционные источники относятся к категории люминесцентных. Излучение потоков света происходит за счет комбинации физических процессов: свечения люминофора в трубке, электрических разрядов и электромагнитной индукции.
Срок службы таких приборов значительно превышает показатели обычных люминесцентных ламп и многих других источников света. Период от эксплуатации может достигать 100 000 часов — это примерно 10-12 лет ежедневной работы. Светодиодные светильники пока не отличаются столь впечатляющими результатами. Однако производители стараются модернизировать приборы, и у них это замечательно получается.
Круглая индукционная лампа
Подборка светодиодных светильников для дома
В комнатах всегда потрясающе смотрятся светодиодные люстры. Можно подобрать изделия под любой стиль интерьера и поэкспериментировать с основным освещением. Предлагаем три оригинальные модели: винтажная бронзовая люстра Vintage Birdcage, полупрозрачная золотистая Nicolette и кольцевая двухъярусная ST Luce Onze.
Светодиодное освещение
Появление LED-элементов (light-emitting diode) ознаменовало эволюционный виток в развитии светотехнической продукции. Технология инфракрасного диода была запатентована в 1961 году, но применимый на практике светодиод появился только год спустя. Первые LED-лампы стоили до $200, падение цены на них началось спустя тридцать лет – в начале 90-х, когда создали дешевый диод синего цвета.
В течение последнего десятилетия частные лица и владельцы бизнеса все чаще выбирают доступное светодиодное освещение. Серийный выпуск LED-элементов, демонстрирующий высокие темпы роста, отражает оживленный спрос на них.
Что такое светодиодное освещение? Принцип работы светодиода
Светодиод представляет собой прибор на основе полупроводниковых кристаллов с электронно-дырочным переходом. Он создает оптическое излучение в узком диапазоне спектра при пропускании через него электрического тока. Под действием последнего каждый кристалл начинает излучать лучи в спектре RGB, а белый цвет является результатом их смешения. При изменении соотношения цветов получают оттенки белого света от теплого до холодного.
Если говорить о современных светодиодных лампах, то они состоят из следующих элементов:
- Плата с диодами
- Драйвер для выпрямления тока
- Радиатор для отвода тепла
- Цоколь (Е27, Е14, Е40, GU10, GU5.3 и др.)
- Колба (традиционной формы, в виде свечи, шара, эллипса, «кукурузы»)
- Держатели (нижний и верхний)
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.
Характеристики светодиодов
Рабочий ток (мА, миллиамперы)
Светодиодные элементы работают от 10-100 мA и более. Чем мощнее диод, тем выше сила тока ему требуется, но тем больше вероятность перегорания светодиода. Для выпрямления характеристики силы тока используют драйверы. Чем более точно они работают, тем дольше прослужит диод.
Напряжение (В, вольты)
Зависит от полупроводников и других химических элементов, использованных при изготовлении LED-элемента. Их качественные и количественные характеристики напрямую влияют на цвет свечения.
Мощность (Вт, ватты)
Определяется силой тока и напряжением. Чем выше мощность, тем сильнее нагревается светодиод, но тем быстрее он выходит из строя. Чтобы не допустить подобного развития событий, их принудительно охлаждают, устанавливая радиаторы из алюминия или других материалов с похожими характеристиками.
Цветовая температура (К, Кельвин)
Она зависит от материалов изготовления диода. Температура определяет оттенок свечения светодиода. Он может теплым желтым (1 800 – 3 500 К), нейтрально белым (3 600 – 5 000 К) или голубовато-холодным (5 100 К и выше).
Световой поток (лк, люксы)
Определяет интенсивность освещения. Означает, какое количество люмен (единиц светового потока) приходится на единицу мощности, равную 1 Вт.
Угол рассеивания (°, градус)
Он зависит от характеристик рассеивающей линзы. Для одного диода угол рассеивания составляет от 50 до 120 °. Если требуется акцентное (точечное) освещение, используют собирательную линзу. Если угол рассеивания требуется увеличить до 270-360°, изготавливают модульные конструкции.
Сложности с выбором светодиодных светильников?
Подготовим полный расчет стоимости, необходимого оборудования и 3D визуализацию для освещения вашего объекта. Это БЕСПЛАТНО — еще до покупки и заключения договора, вы сможете узнать: «Сколько и какие светильники подойдут?», «Сколько это будет стоить?», «Как это будет выглядеть?» и даже «Сколько будет наматывать счетчик?».
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.
Виды светодиодного освещения
Квартирное
Такие лампы устанавливают в люстры, настольные светильники, бра и точечные источники освещения. Их покупают в комплекте со светильниками или отдельно, с целью перейти на экономное потребление электроэнергии.
Офисное
Для офисов и кабинетов светодиоды используются в составе встраиваемых или потолочных накладных светильников. Они дают равномерный рассеянный световой поток со схожими характеристиками на каждом рабочем месте.
Торговое
В этом случае светодиодное освещение играет важную роль в получении прибыли от продаж, так как представляет товар в удачном ракурсе. С этой целью устанавливают светильники-даунлайты, карданные и модульные модели, трековые на шинопроводе и другие виды.
Промышленное
Светодиоды используют в производственных цехах, на складских комплексах, животноводческих фермах. Такие источники света способны выдерживать агрессивные условия эксплуатации: температуру более 35 ° и влажность более 80 %, чрезмерное запыление, регулярное механическое воздействие.
Аварийное
Как запасной вариант, при отключении основного освещения, используют светодиодные светильники на промышленных объектах, в медицинских и развлекательных учреждениях, в торговых сетях. Есть полностью автономные модели и те, которые предназначены для подключения к централизованному электропитанию. Также выделяют категорию эвакуационных аварийных светильников, которые указывают выходные пути в экстренных ситуациях (например, при срабатывании пожарной сигнализации).
Консольное (уличное) и архитектурное
Уличные и архитектурные светильники со светодиодами устанавливают на трассах и городских улицах, парках и вдоль пешеходных дорожек.
LED-элементы в составе лент и отдельных источников освещения используют для подсветки фасадов зданий и скульптур. Для получения различных эффектов применяют оптические системы, отражатели, светильники с углом рассеивания до 180 °. Для выделения архитектурных объектов прибегают к гирляндам, а медиафасады, изготовленные на основе модульных сеток, используют для трансляции рекламы и другого контента.
Прожекторное
Светодиоды являются составными элементами современных прожекторов – приборов дальнего действия с большим охватом: спорткомплексов, паркингов, вокзалов. Количество LED-элементов в них составляет от 30 и более, а мощность варьируется от 20 до 100 Вт. Так достигается высокая концентрация светового потока, позволяющая визуально выделить объекты, расположенные на расстоянии в десятках метров.
Выводы: какое оно, светодиодное освещение?
По основным характеристикам – сроку службы, экономичности, экологичности и параметрам светоотдачи – светодиодное освещение превосходит люминесцентное, галогенное и накаливания. Диоды становятся дешевле в производстве, совершенствуются их конструктивные элементы и одновременно с этим увеличивается популярность. Можно уверенно утверждать: за светодиодными источниками – будущее.
Сложности с выбором светильников?
Подготовим полный расчет стоимости, необходимого оборудования и 3D визуализацию для освещения вашего объекта. Это БЕСПЛАТНО — еще до покупки и заключения договора, вы сможете узнать: «Сколько и какие светильники подойдут?», «Сколько это будет стоить?», «Как это будет выглядеть?» и даже «Сколько будет наматывать счетчик?».
Что такое светодиодная (LED) лампа?
Лампы, в которых функцию источника света выполняют светодиоды (или led, от англ. light-emitting diode), называются светодиодными. Они предназначены для замены всех устаревших типов ламп, применяемых в освещении в настоящее время. Благодаря использованию безопасных компонентов, светодиодные лампы востребованы во всех сферах освещения: бытовом, производственном, уличном, аварийном.
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. Например:
- GU5.3 – для потолочных светильников направленного свечения;
- G4 – для люстр и декоративных светильников;
- G13 – для замены линейных люминесцентных ламп.
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.
Из чего состоит светодиодная лампа
Условно любую светодиодную лампу можно представить в виде составных частей: блока со светодиодами, радиатора, светорассеивающего колпака, блока драйвера и цоколя. Источник света SMD-светодиоды – располагаются на плате из текстолита, которая через термопасту (теплопроводный клей) соединяется с радиатором. У большинства светодиодных ламп на 220 В функцию радиатора выполняет корпус. Он выполнен из алюминия, покрытого тонким слоем белого пластика. Внутри корпуса расположена плата драйвера, предназначенная для преобразования переменного напряжения сети 220 вольт в постоянное напряжение. Величина выходного напряжения зависит от количества и схемы включения установленных светодиодов. Драйвер соединяется с цоколем проводами или через разъём. Для того чтобы свет от лампочки равномерно распределялся во все стороны, светодиоды накрывают рассеивающей колбой, которая также служит защитой от механических повреждений. Линейные светодиодные лампы типа Т8 устроены аналогичным образом. Просто они имеют другую форму и размер составных частей. В дешёвых светодиодных лампах с цоколем типа Е14 и Е27 блок драйвера может отсутствовать. Вместо него в центре платы со светодиодами запаян примитивный бестрансформаторный блок питания, не имеющий стабилизации по току и напряжению. Аналогичным образом собраны многие миниатюрные LED-лампы, так как внутри их корпуса недостаточно места для монтажа драйвера.
Основные достоинства и недостатки
Постоянно растущий спрос на светодиодные лампы свидетельствует об их явном превосходстве над остальными источниками искусственного света. Действительно, если взглянуть на их технические характеристики, то станет понятно, что люминесцентные и спиральные лампы проигрывают светодиодным практически по всем показателям. И это при том что светодиодные технологии продолжают совершенствоваться и ещё не достигли своего пика. Преимуществ у светодиодных ламп действительно много:
- Относительная световая отдача уже достигает 30% (теоретический максимум для светодиодов – 40%). Для люминесцентных источников света этот показатель равен 15%, а для ЛН не превышает 3%.
- Низкое энергопотребление (в 7–9 раз меньше, чем ЛН).
- Срок службы от 10 тыс. часов и выше. Заявленный срок службы ЛН – 1 тыс. часов.
- Стойкость к механическим повреждениям и вибрации.
- Мгновенное включение. Причем количество переключений не влияет на работу светодиодов.
- Отсутствие вредных веществ, что позволяет их безопасно эксплуатировать и утилизировать.
- Возможность производства лампочек разной мощности и с любым оттенком света (холодным, нейтральным, тёплым). А в «умных» светодиодных лампах цвет света и его яркость можно задавать дистанционно с помощью смартфона.
- Во время работы рассеиватель практически не нагревается, а температура цоколя не превышает 85 °C.
Стоит признать, что LED-лампы не идеальны, а значит, им присущи определённые недостатки:
Что такое светодиод (LED)
В повседневной жизни мы очень часто встречаемся с аббревиатурой LED, например, когда речь заходит о дисплеях. Что же это такое? Так вот, с английского LED расшифровывается как Light Emitting Diode, что можно дословно перевести, как “диод, испускающий свет”. Теперь все становится намного понятнее. Значит это все-таки один из видов диода, а точнее даже его особый вид. Давайте попробуем разобраться, где в повседневной жизни мы встречаемся с такими диодами и как вообще они работают.
Чаще всего можно увидеть эти 3 буквы при просмотре характеристик техники, которая имеет дисплеи. Например, матрицы телевизоров, телефонов и мониторов довольно часто оснащаются именно LED подсветкой. Если говорить проще, то LED — это световой диод, или светодиод. Уже проще, верно? Так как же он работает?
Почему светодиоды вообще работают?
Начну с того, что светодиод очень напоминает диод с PN переходом. Он работает по такому же принципу, то есть пропускает ток в одном направлении и не пропускает в другом. Зачем это нужно? Если электроны будут двигаться в одном направлении, то будут создавать ток, который в дальнейшем и будет источником света.
Теперь подробнее именно про светодиод. Он устроен не сильно сложнее простого диода. Внутри находится полупроводник с высокой степенью легирования. Спектр излучения зависит от степени легирования и материала, из которого изготовлен полупроводник. Для того, чтобы светодиод работал, нужно воздействовать на него извне, то есть к полюсу p подается напряжение (это называется прямым смещением).
Далее все происходит следующим образом. Диод смещен в прямом направлении, поэтому электроны рекомбинируют с дырками из валентной зоны и высвобождается энергия, которой достаточно для производства фотонов. Эти самый фотоны излучают свет одного света (монохромный). Правда, слой очень тонкий, и поэтому большая часть фотонов покидает переход, тем самым создавая поток света из множества основных цветов видимого спектра.
А в чем же отличие от обычного диода?
Оказывается, световой диод все же отличается от обычного (сигнального) диода. Основное отличие, конечно же, заключается именно в конструкции. Так, у светодиода есть специальная полусферическая защита, которая хранит его от ударов и других механических воздействий извне. Также очень любопытен тот факт, что светодиодный переход самостоятельно излучает довольно мало фотонов. Именно по этой причине корпус светодиода специально делают из эпоксидной смолы, которая позволяет направить фотоны, идущие в другие стороны строго вверх.
Встречаются иногда и очень необычные формы светодиодов. Среди них и прямоугольная, и цилиндрическая и даже форма в виде стрелки. Все зависит от того, куда нужно концентрировать свет, а это зависит от цели, для которой этот светодиод создается.
В чем самые главные плюсы технологии LED?
Одной из главных особенностей светодиодов является его высокий КПД. Дело в том, что обычная лампа накаливания при работе выделяет очень много тепла, а вот светодиод, напротив, остается достаточно холодным. Все это происходит из-за того, что он в большую часть света производит именно в видимом для человека спектре и не расходует энергию на ненужные длины волн. Это позволяет технологии LED серьезно доминировать над уже устаревшими лампами накаливания. Кроме того, светодиоды гораздо меньше по размеру и их можно располагать благодаря этому как угодно и где угодно.
Можно выстраивать из них целые фигуры и даже программировать последовательность того, как они загорятся с помощью мини-компьютеров. Таким образом, это дает очень большой толчок для дальнейшего развития и совершенствования, но довольно лирики.
Какие цвета может излучать светодиод?
Многие заблуждаются в том, что светодиоды светят тем цветом, в который окрашен их корпус, хотя как мы уже говорили ранее, для регулировки цвета и регулировки его интенсивности нужно подбирать подходящий полупроводниковый материал. Именно он является определяющим фактором, если нужно подобрать цвет. Однако, светодиоды могут излучать не все цвета и есть точный спектр, который получить возможно.
Наиболее распространенные цвета — это красный, желтый, зеленый и оранжевый. Это все потому, что их легче производить, а соответственно и стоят они в разы дешевле ново появившихся синих и белых. Взгляните на эту таблицу, чтобы понять, какому напряжению соответствуют итоговые цвета:
Давайте теперь подробно остановимся на конкретных материалах, которые влияют на выбор цвета:
- арсенид галлия для получения инфракрасного (например, в пульте);
- фосфид арсенида, чтобы получить оранжевый и весь спектр от красного и до инфракрасного;
- фосфид арсенида галлия алюминия для ярко-красного, красно-оранжевого и даже желтого;
- фосфид алюминия-галлия для зеленого;
- фосфид галлия для желтого, зеленого и красного;
- нитрид галлия, чтобы получить изумрудно-зеленый;
- нитрид галлия-индия для бирюзового, синего и ближнего ультрафиолетового;
- карбид кремния для синего;
- селенид цинка и опять для синего;
- нитрид алюминия-галлия для ультрафиолета.
Взглянув на этот список можно заметить, что для некоторых цветов подойдет сразу несколько полупроводников и это действительно так. Это уже сам производитель выбирает, какие полупроводники ему выбрать. Может быть, ему легче достать именно этот тип, а не другой, или он просто дешевле. Да, вот так много разных материалов нужно, чтобы создать даже очень простенький современный телевизор, например.
Подробнее про работу светодиода
Теперь, когда мы знаем достаточно много про работу светодиода, давайте еще немного поговорим о том, как он устроен изнутри. Каждый светодиод состоит из следующих деталей:
- катод;
- анод;
- кристалл;
- отражатель;
- рассеиватель.
Каждая из этих деталей очень важна для работы светодиода. Но давайте поговорим о том, что каждый из них делает конкретно. Самые главные детали внутри светодиода — это катод и анод.
Электроны идут от катода к аноду при подаче напряжения на устройство, благодаря чему электроны идут к PN переходу и там занимают свободные места. После этого электроны переходят на новый энергетический уровень, выделяется множество фотонов. Как мы уже говорили ранее, фотоны направляются вверх с помощью отражателя и рассеивателя.
Чем отличаются разные светодиоды и зачем нужен каждый из них?
Если говорить об основных видах LED или светодиодов, то это конечно же осветительные (используются для яркого света в помещении) и индикаторные (они для декоративных целей, например, чтобы украсить стадион или телебашню). Однако светодиоды также различают по типу конструкции:
- DIP светодиоды. Это довольно простые и не очень эффективные индикаторные светодиоды. Зато стоят они достаточно дешево. Линза у них цилиндрической формы, размер, как правило, немаленький, освещение со временем ухудшается на 30%, а угол распространения света всего 120 градусов.
Как можно подсоединять светодиоды
Когда мы уже знаем достаточно много о светодиодах, давайте узнаем, как можно объединять. Для этого нам нужно их соединить. Но каким образом можно это сделать и какой способ будет лучшим?
Попробуем подсоединить последовательно
Последовательное соединения нужно, если нужно массово увеличить количество освещенности (например, регулировка уровня яркости). Подсоединив светодиоды таким способом, они будут работать как один. Рекомендуем при этом использовать в цепочке светодиоды одного типа и даже одного цвета.
Несмотря на то, что ток внутри светодиодов при последовательном подключении идет один и тот же, при установке резисторов нам точно придется учитывать, что напряжение тоже будет падать последовательно. Например, исходное напряжение равно 1.2 В на один светодиод, но тогда напряжение на всех n светодиодах будет уже n * 1.2. То есть если светодиодов 3, то общее падение будет уже 3.6 В. Так как же тогда посчитать падение напряжения на резисторах? Все очень просто. Давайте предположим, что все светодиоды будут питаться от одного и того же логического устройства с напряжением 5 В. Тогда:
Обращаю ваше внимание, что среди резисторов E12 не встречается сопротивления 140 Ом, поэтому придется вариант с 150 Ом.
Как же теперь включать и выключать светодиоды?
Когда мы знаем уже достаточно много о светодиодах, пришло время узнать, как можно легко управлять их включением и выключением. Здесь схемы будут немного сложнее. Для управления мы будем использовать выходные каскады CMOS и TTL (они регулируют напряжение при высоком кпд и почти без искажений). Дело в том, что они могут использоваться как источники, так и как приемники полезного тока. А это как раз дает нам возможность пользоваться ими, как включателями и выключателями. Взгляните на эти примеры:
Теперь вы знаете достаточно много про светодиоды. Если вам понравилась статья и вы хотели бы узнать о них еще больше, то мы будет очень рады узнать от вас эту информацию в комментариях.
Светодиоды можно купить на алишке, вот по этой ссылке.
Вот в передаче «Галилео» подробно рассказывают про светодиоды, можете посмотреть: