Содержание
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:
- Сравнительно высокая стоимость. Даже с учётом того, что за последние 2 года цены на них снизились более чем в 2 раза и сравнялись с ценами на КЛЛ, многие люди по привычке продолжают покупать «прожорливые» ЛН. Убедиться в том, что покупка светодиодной лампы, с экономической точки зрения, полностью оправдана можно путем проведения несложных расчётов, которые сведены в отдельную статью.
- Вредное мерцание, невидимое невооруженным глазом и приводящее к общей усталости и головным болям. Данный недостаток присущ дешёвым светодиодным лампам, драйвер которых не имеет стабилизации по току.
- Необходимость в понижающем преобразователе, вследствие чего возрастает стоимость изделия и снижается его надёжность.
- Светодиодные лампы, подключенные через выключатель с подсветкой и находясь в выключенном состоянии, могут мерцать или слабо светиться. Проблема решается заменой выключателя или доработкой схемы подключения.
- Высокий процент брака, особенно среди дешёвых LED-ламп. Данный недостаток объясняется ускоренными темпами производства светодиодной продукции и отсутствием должного технического контроля на всех стадиях изготовления.
Для освещения помещений электричество используется уже очень давно. Долгое время в квартирах, офисах, магазинах, домах и т. д. применялись лишь лампочки накаливания. Эти небольшие приборы до сих пор ценятся в основном за довольно-таки мощный поток света, имеющий ко всему прочему приятный для глаз естественный оттенок. Однако у лампочек накаливания есть несколько существенных недостатков. Прежде всего это высокие показатели в плане потребления электроэнергии и небольшой срок службы. Поэтому в последнее время все более популярными становятся осветительные приборы других типов — экономичные и долговечные. К числу последних относятся и изобретенные не так давно светодиодные LED-лампы.
Немного истории
Впервые светодиод был изготовлен известным инженером Ником Холоньяком в 1962 году. Сконструированный им прибор излучал видимый красный свет. Вскоре после появления этого интересного изобретения американская компания Monsanto поставила его производство на поток. Первое устройство такого типа сошло с конвейера в 1968 г. Выпускаемые компанией Monsanto лампочки предназначались для использования в основном цифровых часах и калькуляторах. Несколько последующих десятилетий светодиоды применялись только в промышленной и бытовой электронике.
LED-лампы 220V, испускающие яркий белый свет и предназначенные для освещения помещений разного назначения, начали выпускаться только в 1997 году. Создателем первого такого прибора стал американец Фред Шуберт. В наше время такие приборы используются уже во многих производственных и жилых помещениях.
Основные элементы конструкции
Современные светодиодные LED-лампы собираются с использованием следующих комплектующих:
Цоколя. Как и в лампах накаливания, этот элемент в данном случае предназначен для вкручивания прибора в патрон светильника.
Драйвера в пластиковом корпусе с вентиляционными отверстиями. Предназначен этот узел для преобразования переменного тока в постоянный. Кроме того, в его конструкцию входят специальные конденсаторы, необходимые для охлаждения лампы. Еще один элемент — стабилитрон, который используется для выравнивания перепадов напряжения в сети.
Радиатор. Этот узел изготавливается из алюминия и имеет очень большое количество ребер. Он также необходим для охлаждения светодиода.
Выполненная из алюминия плата. На ту ее сторону, которая обращена к радиатору, наносится специальная термопаста. На плату передается около 90 % излучаемого светодиодом тепла.
Рассеиватель. Светодиодные лампы дают узконаправленный свет. Этот элемент в их конструкции предназначен для его рассеивания в целях равномерного освещения помещения.
Как видите, по сравнению с обычными лампами накаливания рассматриваемые нами приборы имеют более сложную конструкцию.
Что такое светодиод
Конечно же, именно этот элемент является в лампе основным. Собственно светодиодом называют особый полупроводниковый прибор, преобразующий электрическую энергию в световую. Основными элементами конструкции этого устройства являются:
Подложка, проводящая ток.
Уложенный на нее светодиодный кристалл.
Корпус, в который заключены оба элемента. С одной его стороны выходят контакты, а с другой расположена линза. Между последней и светодиодным кристаллом залит силикон.
Алюминиевое основание, на котором закреплены все элементы.
Принцип работы
Функционирует светодиод благодаря особому процессу рекомбинации электронов между двумя контактами с разной степенью проводимости. В местах выхода последних кристалл с одной стороны проходит легирование акцепторной примесью, содержащей малое количество электронов, а с другой — повышенное. Рекомбинация происходит сразу же после того, как лампа включается в сеть. В результате возникает избыточная энергия, которая и преобразуется в световой поток.
Основные характеристики
Хозяева домов, офисов, магазинов и квартир, выбирая светодиодные LED-лампы, прежде всего обращают внимание на три основных параметра:
Степень теплоты потока. Лампы этого типа могут давать свет разных оттенков. Приборы, излучающие холодный поток, используются в основном в общественных учреждениях. Для квартир и домов чаще выбирают лампы с «теплым» светом. Наиболее популярными видами, таким образом, являются модели на 2700, 3000 и 3300 К.
Тип цоколя. Стандартным вариантом считается LED-лампа E27. Модели с таким цоколем подходят для всех бытовых светильников. В продаже также существуют светодиоды-миньоны, маркируемые Е14.
Мощность прибора. Как известно, наиболее популярными являются лампы накаливания на 60-100 Вт. Этим показателям соответствуют 7-13 Вт светодиодов.
Какой прибор купить для квартиры?
Таким образом, ответ на вопрос о том, как выбрать светодиодную лампочку для дома, не сложен. Оптимальным вариантом для жилого помещения будет прибор с цоколем Е27 и теплым тепловым потоком 2700 К.
Что же касается мощности, то в данном случае выбор по большей мере зависит о того, для каких конкретно целей предполагается использовать прибор. Так, для гостиной или кабинета лучше всего подойдет тринадцативаттная светодиодная лампа Е27 (аналог 100 Вт прибора накаливания). Для спальни лучше выбрать модель на 7-10 Вт. Такие же лампы подойдут для кухни и небольшой прихожей.
Преимущества приборов
Так какими же конкретно достоинствами отличается LED-лампа? Отзывы о приборах этого типа в основном хорошие. По словам потребителей, они:
Экономичны. Прибор этой разновидности расходует энергии в 20 раз меньше, чем лампа накаливания при той же интенсивности освещения.
Имеют долгий срок службы. Использоваться светодиоды без необходимости замены могут до ста тысяч часов.
Устойчивы к ударам, вибрациям и низким температурам. Благодаря этому светодиодные лампы можно использовать в том числе и для уличного освещения.
Экологически безопасны. В отличие от обычных энергосберегающих, в светодиодных лампах нет ртути. Это повышает степень безопасности освещения и облегчает процедуру утилизации.
Не дают УФ-излучения. При использовании ламп этого типа не происходит выгорание обивки мебели, краски на картинах и т. д.
Недостатки светодиодов
Таким образом, достоинств у ламп этой разновидности имеется множество. Но есть у них, конечно же, и определенные недостатки. Высокая стоимость — это то, что прежде всего относится к минусам такого прибора, как LED-лампа. Цена на бытовые светодиоды может колебаться в пределах 600-3000 руб. В продаже, конечно же, имеются и более дешевые варианты, изготовленные в Китае. Однако приобретать их следует с осторожностью. Дело в том, что дешевизна в данном случае может объясняться только экономией на комплектующих.
Вторым значимым недостатком светодиодных ламп считается их чувствительность к перепадам напряжения. Иногда жители мегаполисов, владеющие небольшими земельными наделами, интересуются, как выбрать светодиодную лампочку для дома за городом. К сожалению, на даче такие приборы использовать можно далеко не всегда, и все по причине частых перепадов напряжения.
Еще одним минусом ламп этой разновидности считается то, что их нельзя вкручивать в закрытые светильники. При постоянном перегреве такие приборы очень быстро приходят в негодность. По этой же причине не рекомендуется использовать светодиодные лампы в специализированных помещениях со слишком высокой температурой воздуха. После нескольких месяцев эксплуатации в подобных условиях прибор начнет давать неприемлемо тусклый свет.
Тот факт, что лампы этого типа испускают узконаправленный поток, также можно отнести к их минусам. Использование рассеивателя удорожает устройство. К тому же при его применении значительно снижается мощность излучаемого лампой светового потока.
Самые популярные производители
Марок устройств этого типа на современном российском рынке имеется множество. Какого же производителя стоит предпочесть, выбирая такой прибор, как LED-лампа? Отзывы об устройствах данного типа в общем и целом положительны. Однако наибольшей надежностью, по мнению покупателей, обладает продукция европейских марок. Китайские же осветительные приборы, как уже упоминалось, качеством похвастаться могут далеко не всегда. То же самое стоит сказать и о продукции отечественных производителей.
Из европейских марок наибольшей популярностью, судя по отзывам, пользуются светодиодные LED-лампы Artpole, ASD и Navigator. Самыми дорогими при этом является продукция фирмы «Артполе». ASD и Navigator стоят дешевле, но дают несколько более тусклый световой поток. Довольно-таки сильно лампы этих производителей отличаются и по дизайну. Но в данном случае выбор, конечно же, будет зависеть от личных вкусовых предпочтений покупателя.
Таким образом, к основным достоинствам светодиодных ламп можно отнести прежде всего экономичность и долгий срок службы. Безусловным их плюсом является и экологическая чистота. А какие светодиодные лампочки лучше подойдут для дома или офиса? По словам потребителей, лучше приобретать модели от известного производителя. Высокую стоимость оправдает — за счет экономичности — только качественный прибор. Дешевая же китайская лампочка, скорее всего, очень быстро выйдет из строя.
Что такое LED?
Светоизлучающие диоды или просто светодиоды, известные как LED (от агл.- light emitting diode), стали очень привычными благодаря использованию в качестве миниатюрных индикаторов в аудио-видеоаппаратуре и бытовой технике.
Светодиод — полупроводниковый элемент, преобразующий энергию электрического тока в световую. Светильники LED — это крошечные светящиеся точки (иногда размером в несколько миллиметров), отдельные или объединенные в модули, собирающиеся в световые блоки.
LED состоит из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Свечение возникает при рекомбинации электронов и отверстий в области p-n-перехода, т.е. контакта двух полупроводников с разными типами проводимости. Для этого приконтактные слои полупроводникового кристалла легируют разными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую — донорскими. Но не всякий p-n-переход излучает свет. Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной области LED должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой, для чего полупроводниковый кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Чтобы соблюсти оба условия, одного р-п-перехода в кристалле оказывается недостаточно, и приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры, за изучение которых российский физик академик Жорес Алферов получил Нобелевскую премию 2000 года.
Светодиодные лампы для дома, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь (КПД 90%!). LED мало нагревается, что делает его незаменимым при подсветке продуктов питания и продукции, для которой температурный режим хранения имеет большое значение.
LED излучает в узкой части спектра, его цвет чист, что особенно ценят дизайнеры, а УФ- и ИК-излучения отсутствуют. Один светодиодный светильник потребляет 12-15 Вт, в то время как обычная комнатная лампочка 30-70 Вт. Если освещение используется ежедневно, то экономия электроэнергии будет ощутимой. Принципиальным отличием светодиодных источников света от всех остальных является их беспрецедентно большой срок службы. Среднее время работы LED элемента с гарантией неизменности светового потока составляет 50-70 тыс. часов. Если источник эксплуатировать 8 часов в сутки, его ресурса может хватить примерно на 17 лет! Установив один раз светодиодный модуль, в дальнейшее мне нужно будет беспокоиться о его обслуживании.
Наконец, LED — низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.
В современных условиях, вопрос экономии электроэнергии, а соответственно и уменьшение платы за её использование, волнует подавляющее число не только коммунальные службы, но и простых граждан и юридических лиц. Во многих странах мира в т.ч. и в России, разрабатываются программы по энергосбережению.
Готовятся законопроекты, запрещающие продажу обычных ламп в Евросоюзе (с 2009 года), в Австралии и США (с 2010 года) и полном переходе на технологии LED, которые завоевывают всё больше места на современном рынке, благодаря своей экономичности, долговечности и экологической безопасности.
Что это такое?
Еще в 1923 году инженер О.В. Лосев, проводя радиотехнические исследования, отметил свечение, испускаемое полупроводниковыми детекторами. При этом излучения тепла элементами конструкции не было, а свет рождался внутри карбидокремниевого кристалла.
Но на открытие не обратили внимание, т.к. в тот период в электронике происходили открытия и поинтересней.
Лишь в 60-х годах появились первые светодиоды. Они стали идеальными сигнализаторами состояния Вкл/Выкл в радиоаппаратуре и вскоре засветились на лицевых панелях радиоприемников и телевизоров.
В начале 90-х годов малоизвестная японская фирма Hure представила на рынке светодиоды (AlGaInP) в десятки раз более яркие, чем их предшественники. Получение светодиодов с большей яркостью стало возможным за счет поиска и использования новых материалов с большей светоотдачей и цветовым спектром. Первыми появились источники света на светодиодах, содержащие алюминий (Al), галлий (Ga), индий (In) и фосфор (P) с цветовой палитре от красного до желто-зеленого с светоотдачей 20 лм/Вт.
В 1993 году японская корпорация Nichia объявила об открытии высокоэффективного материала — нитрида галлия, и на свет вышли светодиоды с цветами от голубого до зеленого. Теперь светодиоды освоили практически весь видимый световой спектр, что существенно расширило области их применения. Полупроводниковая палитра засверкала всеми цветами радуги. Наконец в последние годы были открыты органические полупроводники, позволяющие создавать источники света на сверх ярких диодах, сделав реальностью мечту о замене светодиодами лампочек Эдиссона.
Где используется?
На сегодняшний день область применения технологии LED, как высокоэффективных источников света, огромна. Условно её можно разделить на две широкие категории: с использованием прямого света и освещение.
Прямой светодиодный свет используется для передачи информации, например в алфавитно-цифровых табло и видеодисплеях, где светодиоды формируют пиксели дисплея. В сигнальных устройствах: дорожные сигналы, светофоры и знаки, в автомобильных стоп-сигналах и индикаторах поворота.
В освещении, светодиод используется, чтобы осветить поверхность, пространство или какой-либо объект, вместо того, чтобы быть видимым непосредственно. Это и использование светодиодов в фонариках, интерьерная подсветка (как правило применяются энергосберегающие лампы MR16), освещение фасадов зданий, подсветка дисплеев и клавиш мобильных телефонов, освещение в автомобилях.
Чем выгодно?
Прежде всего, светодиоды — энергосберегающие источники света, их эффективность заключается в низком энергопотребление. Один светодиодный светильник потребляет 12-15 Вт, в то время как обычная комнатная лампочка 30-70 Вт. Если освещение используется ежедневно, то экономия электроэнергии будет ощутимой. Принципиальным отличием светодиодных источников света от всех остальных является их беспрецедентно большой срок службы. Среднее время работы LED элемента с гарантией неизменности светового потока составляет 50 тыс. часов. Если источник эксплуатировать 8 часов в сутки, его ресурса может хватить примерно на 17 лет! Установив один раз светодиодный модуль, в дальнейшее мне нужно будет беспокоиться о его обслуживании.
Что же касается воздействия на человека, то монохроматизм светодиодов означает также полное отсутствие у них губительного ультрафиолетового излучения.
Еще одно непревзойденное достижение светодиодных технологий — качество цветного света. LED лампам светофильтры не нужны. Каждый из светодиодов светится своим (только одним) цветом — красным, синим или зеленым. LED светильники состоят из десятков, а иногда и сотен светодиодов. А смешение в них зеленых, синих и красных элементов в определенных пропорциях, при соответствующей технической поддержке, обеспечивает плавную смену цветов. И здесь цветовые возможности становятся поистине безграничными: оборудование, работающее по цветовой модели RGB, позволяет получить количество оттенков большее, чем способен воспринять человеческий глаз, — до 16 миллионов!
Энергосберегающие светильники успешно заменяют галогенные лампы в интерьерной подсветке, локальной подсветке различных объектов. Светодиодные лампы надежно и долго работают в грунтовых, тротуарных, уличных и ландшафтных светильниках. Эти лампы идеальны для применения в аварийном освещении. Основным преимуществом светодиодных ламп для дома и в быту, вообще, является низкая температура нагрева, что позволяет их использовать при подсветке продуктов питания и продукции, для которой температурный режим хранения имеет большое значение.
