Светодиодное освещение

Светодиодная лампа

Светодиодное освещение — одно из перспективных направлений технологий искусственного освещения^[1], основанное на использовании светодиодов в качестве источника света.

Развитие светодиодного освещения непосредственно связано с достижениями в технологии белых светодиодов. Разработаны так называемые сверхъяркие светодиоды, специально предназначенные для искусственного освещения.

ПреимуществаПравить

Качественная светодиодная лампа

В сравнении с обычными лампами накаливания, а также люминесцентными лампами светодиодные источники света обладают многими преимуществами:

Экономично используют энергию по сравнению с предшествующими поколениями электрических источников света — дуговыми, накальными и газоразрядными лампами. Так, световая отдача светодиодных систем уличного освещения с резонансным источником питания достигает 120 люмен на ватт, что сравнимо с отдачей люминесцентных ламп — 60—100 люмен на ватт. Для сравнения, световая отдача ламп накаливания, включая галогенные, составляет 10—24 люмен на ватт.
При оптимальной схемотехнике источников питания, применении качественных компонентов и обеспечении надлежащего теплового режима срок службы светодиодных систем освещения при сохранении приемлемых для общего освещения показателей может достигнуть 36—72 тысяч часов^[2], что в среднем в 50 раз больше по сравнению с номинальным сроком службы ламп накаливания общего назначения^[3] и в 4—16 раз больше, чем у большинства люминесцентных ламп. Производители светодиодов из-за постоянного обновления и совершенствования продукции не имеют возможности проводить тестирование в реальном времени и указывают прогнозируемый срок службы, используя специальные методики, такие как TM-21 и IESNA LM-80^[4]. Большой срок службы в некоторых применениях играет решающую роль. Так, экономия на обслуживании и замене ламп в уличных светильниках зачастую превышает экономию на электроэнергии^[5].
Возможность получать различные спектральные характеристики без применения светофильтров (как в случае ламп накаливания).
Направленное излучение без применения рефлектора, возможность изменения угла излучения при помощи линз (линзы для ламп накаливания при сравнимом световом потоке имеют бо́льшие габариты и стоимость).
Отсутствие инерционности при включении и выключении, что важно для светодинамических установок.
Возможность диммирования по сравнению с большинством типов люминесцентных ламп.
Безопасность использования.
Малые размеры и, как следствие, меньшее, по сравнению с люминесцентной лампой, количество люминофора, содержащего редкоземельные материалы.^[6]
Высокая прочность.
Отсутствие в составе соединений ртути (в отличие от газоразрядных люминесцентных ламп и других приборов), что исключает отравление ртутью при переработке и при эксплуатации.
Практически полное отсутствие ультрафиолетового и инфракрасного излучения.
Низкая температура (для маломощных устройств).
Устойчивость к вандализму.

НедостаткиПравить

Низкий cosφ и пульсации

Высокие требования к качеству теплоотвода, поскольку температура оказывает решающее влияние на надежность^[7]. Мощные осветительные светодиоды требуют наличия внешнего радиатора для охлаждения, потому что имеют неблагоприятное соотношение своих размеров к выделяемой тепловой мощности и не могут без специального теплоотвода рассеять столько тепла, сколько выделяют. Так, для рассеивания 5 Вт тепловой мощности, выделяемой полупроводниковым прибором с возможностью работы при температуре окружающей среды до +40 °C, потребуется радиатор площадью 100 см²^[8]. Необходимость использования радиатора удорожает готовое изделие и затрудняет конструирование светодиодных ламп свыше 15 Вт, совместимых с типоразмером цоколя и габаритами ламп накаливания общего назначения.
Невозможность работы при высоких (более +100 °C) температурах окружающей среды (сауны, духовые шкафы, микроволновые печи и т. п.)
Напряжение питания светодиода значительно меньше напряжения питания обычных ламп накаливания. Для питания одиночного светодиода от сети необходим преобразователь питания постоянного тока, что дополнительно увеличивает объём светильника, а его наличие дополнительно снижает общую надёжность и требует дополнительной защиты.
Последовательное включение нескольких светодиодов в некоторых схемах светильников снижает общую надёжность устройства, поскольку выход из строя одного светодиода приводит к отключению всей цепочки.
Относительно высокая цена. Впрочем, на начало 2011 года в продаже уже появились светодиодные лампы по ценам (за люмен), конкурентоспособным с компактными люминесцентными лампами.
Дешёвые массовые светодиоды имеют световую отдачу 80—110 лм/Вт, что по экономичности ниже современных натриевых ламп^[9]. В связи с чем, несмотря на активное внедрение светодиодных бюджетных светильников в различные производственные и коммунальные сферы бытового обслуживания, в настоящее время для освещения улиц и дворовых территорий одними из самых энергоэффективных и надёжных источников света являются светильники типа ДНаТ (Светоотдача натриевых ламп высокого давления достигает 150 люмен/ватт, низкого давления — до 200 люмен/ватт).
Спектр светодиодной лампы отличается от солнечного, поэтому приходится идти на компромисс между световой мощностью и качеством. Вместе с тем, он зачастую, при правильно подобранных люминофорах лучше по сравнению с люминесцентными лампами^[?].
Несмотря на лёгкость регулировки яркости светодиода изменением питающего его постоянного напряжения, большинство светодиодных ламп, предназначенных для сетевого напряжения, не работают через диммер для ламп накаливания. Причина в конструкции встроенного в лампу вторичного источника питания. Однако, существуют диммируемые светодиодные лампы, допускающие включение в сеть совместно с диммером для ламп накаливания. Стоимость подобных ламп обычно дороже на 10—30 %, а яркость при вращении регулятора диммера регулируется скачкообразно от 20 % до номинальной. Такого недостатка лишены диммеры, специально предназначенные для управления соответствующими светодиодными лампами.
Дешёвые лампы, подключаемые в сеть 220 В, мерцают (пульсации светового потока) с частотой 100 Гц, что может отрицательно влиять на зрение.
Применяемая в светодиодном освещении синяя компонента спектра негативно сказывается на функционирование пищевых цепей фауны и привлекают беспозвоночных из сельской местности в города.^[10]
Светодиодное освещение улиц из-за синего спектра может негативно влиять на зрение и вызывать усталость глаз и повреждение сетчатки^[11].

ПрименениеПравить

Светодиодный прожектор

Светодиодные технологии освещения благодаря эффективному расходу электроэнергии и простоте конструкции нашли широкое применение в светильниках, прожекторах, светодиодных лентах, декоративной светотехнике и особенно в компактных осветительных приборах — ручных фонариках. Их световая мощность доходит до 5000 лм. Светодиодные осветительные приборы подразделяются на уличные и интерьерные. Сегодня их применяют для подсветки зданий, автомобилей, улиц и рекламных конструкций, фонтанов, тоннелей и мостов. Данное освещение используют для подсветки производственных и офисных помещений, домашнего интерьера и мебели.

Светодиодное освещение применяется в светотехнике для создания дизайнерского освещения в специальных современных дизайн-проектах. Надёжность светодиодных источников света позволяет использовать их в труднодоступных для частой замены местах (встроенное потолочное освещение, внутри натяжных потолков и т. д.).

Декоративная светодиодная подсветка в основном применяется для праздничной иллюминации. Используется как новогоднее украшение — светодиодная гирлянда. В период праздников (в большей степени новогодних) их можно увидеть на улицах городов, они украшают деревья, фасады зданий и другие уличные объекты.

Уличное освещениеПравить

Светодиодное уличное освещение

В Европе светодиодное освещение к 2014 году стремительно вытесняло прочие. Крупнейший строительный торговый центр сети K-Rauta был сразу построен со 100 % светодиодным освещением внутри и снаружи. Инвестиции в освещение составили в два раза больше, чем в обычное освещение, расходы на эксплуатацию ожидаются меньше, всего 60 %^[12].

Ещё большую выгоду можно получить от замены ртутных ламп высокого давления — до 70 %^[13]. Поэтому многие города планируют полный переход на светодиодное уличное освещение. Например в Финляндии, лидером является город Турку, где полностью заменят к концу 2015 года свыше 8000 светильников. Целью является достичь к 2016 году 9 % экономии по отношению к 2005 году, причём света станет больше. Для города такого размера экономия составит 1 386 000 квтч, что сравнимо с потреблением 600—700 двухэтажных зданий за год^[14].

ГалереяПравить

Вариант светодиодных ламп, используемых в дизайне помещений
Разноцветные экономичные лампы
Дизайнерский торшер
Светильник, адаптированный по технологии LED
Влагозащищённый 10 Вт светодиодный светильник промышленного изготовления
Светодиодная лампа заливающего света GL-BR20
Светодиод SSC P7 на радиаторе (потребляемая мощность 7 Вт) и автомобильная 20 Вт лампа накаливания (включена).
Светодиодная лампа, используемая в дежурном освещении.