Современное освещение: от ламп накаливания к светодиодам
Искусственное освещение используется человечеством испокон веков, ведь наши глаза не могут видеть в темноте, как, например, у кошек. Сначала использовался огонь, который давал тусклый свет, затем после появления электричества и открытия многих законов физики появились лампы накаливания, дуговые лампы и люминесцентные лампы. До последнего времени в вопросах освещения оставались популярными лампочки накаливания из-за их низкой цены и длительного срока службы. Это продолжалось до тех самых пор, пока не стало ясно, что использовать лампы, более 90% энергии которых уходит в тепло, а не в свет, в современном обществе не экологично и не экономично.
Искусственное освещение используется человечеством испокон веков, ведь наши глаза не могут видеть в темноте, как, например, у кошек. Сначала использовался огонь, который давал тусклый свет, затем после появления электричества и открытия многих законов физики появились лампы накаливания, дуговые лампы и люминесцентные лампы. До последнего времени в вопросах освещения оставались популярными лампочки накаливания из-за их низкой цены и длительного срока службы. Это продолжалось до тех самых пор, пока не стало ясно, что использовать лампы, более 90% энергии которых уходит в тепло, а не в свет, в современном обществе не экологично и не экономично. Поэтому первым шагом правительств многих стран, в том числе и России, был запрет на использование ламп накаливания большой мощности. А в будущем грядет полный отказ от таких ламп. Сначала предлагалось заменить их энергосберегающими лампами, в основе которых лежат простые электролюминесцентные лампы, более известные у нас как лампы дневного света (ЛДС) или компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). Согласно рекламе, эти лампы служат дольше (до 8 лет), чем лампы накаливания, но иногда бывает и наоборот – все зависит от качества и производителя энергосберегающей лампы. Другим типом ламп, развитие которых мы сейчас и наблюдаем, можно назвать светодиодные лампы, еще более экономичные, чем энергосберегающие лампы.
Рис. 1 Светодиодное освещение на примере прожектора
Так, например, на рисунке 1 вы видите яркий светодиодный прожектор, который потребляет 76 Вт, а светит как обычный прожектор 300 Вт.
Как уже говорилось, первыми в эстафету борьбы за экономичность включились газоразрядные электролюминесцентные лампы, которые потребляют примерно в пять раз меньше энергии, чем лампы накаливания, при аналогичном световом потоке. Но у них есть и свои недостатки, в частности, невозможность регулировки светового потока и необходимость специальной утилизации, поскольку внутри содержатся пары ртути. На сегодняшний день самыми эффективными являются светодиодные лампы, которые потребляют энергии до 10 раз меньше ламп накаливания и в 2-3 раза меньше энергосберегающих ламп КЛЛ. При этом, все же, золотой серединой можно назвать именно люминесцентные лампы, популярные сейчас, которые обладают приемлемой стоимостью и относительно длительным сроком службы. Но стоит отметить, что светодиодные лампы практически вечны, хотя они же и самые дорогие. Их плюсом является возможность получения разного спектра свечения за счет подбора цветовых оттенков составляющих лампу светодиодов. Кроме того, интенсивность свечения светодиодных ламп достаточно легко регулировать, в отличие от энергосберегающих газоразрядных ламп, поэтому массовое появление в продаже диммируемых ламп (с функцией изменения яркости свечения) не заставит себя ждать (Рис. 2).
Как уже говорилось, первыми в эстафету борьбы за экономичность включились газоразрядные электролюминесцентные лампы, которые потребляют примерно в пять раз меньше энергии, чем лампы накаливания, при аналогичном световом потоке. Но у них есть и свои недостатки, в частности, невозможность регулировки светового потока и необходимость специальной утилизации, поскольку внутри содержатся пары ртути. На сегодняшний день самыми эффективными являются светодиодные лампы, которые потребляют энергии до 10 раз меньше ламп накаливания и в 2-3 раза меньше энергосберегающих ламп КЛЛ. При этом, все же, золотой серединой можно назвать именно люминесцентные лампы, популярные сейчас, которые обладают приемлемой стоимостью и относительно длительным сроком службы. Но стоит отметить, что светодиодные лампы практически вечны, хотя они же и самые дорогие. Их плюсом является возможность получения разного спектра свечения за счет подбора цветовых оттенков составляющих лампу светодиодов. Кроме того, интенсивность свечения светодиодных ламп достаточно легко регулировать, в отличие от энергосберегающих газоразрядных ламп, поэтому массовое появление в продаже диммируемых ламп (с функцией изменения яркости свечения) не заставит себя ждать (Рис. 2).
Рис. 2 18Вт диммируемая лампа аналогична 75Вт лампе накаливания
Пожалуй, именно светодиодные полупроводниковые лампы имеют наибольшие перспективы всеобщего применения в быту и производстве. Благодаря высокой надежности, долговечности и экономичности светодиоды уже успешно применяются в современных системах индикации. Однако из-за малой мощности в бытовом освещении они до недавнего времени применялись мало. Тем не менее, в последние годы было создано множество светодиодов, обладающих световым потоком, которого достаточно для мощного прожекторного освещения, не говоря уже об освещении бытовых и офисных помещений. А уж бытовые лампы не так сложно найти на полках магазинов. Процесс замены обычной лампы накаливания на светодиодную аналогичен таковому в случае с энергосберегающими лампами – то есть достаточно выкрутить старую лампу и вкрутить вместо неё новую светодиодную. Относительная дороговизна светодиодных ламп объясняется тем, что полупроводниковые светодиоды высокой яркости достаточно дороги, плюс для их питания необходим преобразователь напряжения, который компактно размещен в цоколе такой лампы. Конструкция лампы представляет собой обычно блок из одного или нескольких светодиодов, где управление направлением светового потока осуществляется специальной линзой (угол может варьироваться от 10 градусов до 60). Под линзой и светодиодами находится алюминиевый радиатор, который охлаждает светодиоды и силовые элементы преобразователя напряжения. Последний необходим для получения нужного для светодиодов постоянного тока, так как яркость светодиодов управляется именно величиной тока.
Еще одно применение светодиодных ламп – это декоративная подсветка и развитие растений. Последнее особенно интересно, поскольку в некоторых условиях растения получают недостаточно солнечного света для полноценного фотосинтеза. Однако спектр свечения обычных и люминесцентных ламп совершенно не подходит для искусственного освещения растений с целью их развития и роста. А вот разнообразные светодиоды позволяют подобрать свет с практически любой длиной волны, что может дать полноценное освещение теплиц и парников. На рисунках 3 и 4 показаны светодиодные лампы для освещения растений в фермерских и домашних хозяйствах, которые являются гораздо эффективнее и экономичнее, чем люминесцентные лампы.
Еще одно применение светодиодных ламп – это декоративная подсветка и развитие растений. Последнее особенно интересно, поскольку в некоторых условиях растения получают недостаточно солнечного света для полноценного фотосинтеза. Однако спектр свечения обычных и люминесцентных ламп совершенно не подходит для искусственного освещения растений с целью их развития и роста. А вот разнообразные светодиоды позволяют подобрать свет с практически любой длиной волны, что может дать полноценное освещение теплиц и парников. На рисунках 3 и 4 показаны светодиодные лампы для освещения растений в фермерских и домашних хозяйствах, которые являются гораздо эффективнее и экономичнее, чем люминесцентные лампы.
Рис. 3 Светодиодные лампы для растений
Рис. 4 Светодиодное освещение растений
В декоративном освещении светодиодные лампы находят применение по все той же причине – большой выбор разнообразных цветов свечения. К этому можно прибавить и направленное излучение света полупроводниковым прибором. В декорациях светодиодами выделяются некоторые элементы дизайна или организуется оригинальная цветная подсветка. Так, на рисунке 5 вы видите, как применяют светодиоды для освещения витрин.
Рис. 5 Светодиодное освещение витрин
Для освещения квартир и офисов на рынке представлено множество заменителей ламп накаливания, основанных на светодиодах. Они созданы для большинства стандартных патронов и могут быть заменены так же, как обычная лампочка. Взять, например, лампы от компании GlacialLight – подразделения небезызвестной GlacialTech, которая сделала себе имя на производстве систем охлаждения для компьютерных комплектующих, компьютерных вентиляторов и блоков питания. Складывая воедино все три направления, становится понятно, что компания в состоянии сделать хорошие лампы, ведь состав светодиодной лампы включает радиатор охлаждения, светодиоды и блок питания светодиодов. Радиатор у ламп GlacialLight, кстати, самый эффективный в своем классе: он изготовлен из специального сплава, что делает лампу на 20% легче аналогов, а специальная конструкция позволяет эффективно отводить тепло, благодаря чему лампа не нагревается выше 55 градусов Цельсия.
Рис. 6 Различные варианты цоколей лампы GL-BR20
GlacialLight предлагает различные варианты цоколей ламп – E27, GU10, B22 (Рис. 6). Под стандартные цоколи есть обычные и диммируемые лампы, хотя последние стоят дороже и поддерживают далеко не все типы диммеров, но позволяют организовать плавно приглушаемое освещение, что может быть важно для освещения квартир, а особенно ресторанов или театров. При этом энергопотребление этих ламп остается очень низким. В лампах встроены системы рассеивания светового потока, необходимые для того, чтобы угол рассеивания света был шире. Лампы GlacialLight выпускаются в трех вариантах: с матированным рассеивающим стеклом, в варианте Frosted (оригинальный граненый рассеиватель) и в открытом варианте (Рис. 7).
Рис. 7 Различные варианты линз на одной модели лампы
В сочетании светодиодов с линзой у ламп GlacialLight угол рассеивания света составляет 24, 60, 90 или 120 градусов. Этого вполне достаточно для замены традиционных ламп и люминесцентных энергосберегающих ламп. При этом светопропускание рассеивающей системы составляет не менее 90%, то есть линзой задерживается не более 10% светового потока, что почти не отражается на значении светового потока лампы. Такие значения достигаются благодаря использованию специальных видов пластика и линз. В следующем году GlacialTech планирует представить яркие лампы серий Lyra и Rigel со световым потоком 500 и 1000 люмен. Что касается диммируемых ламп, то уже сегодня компания предлагает лампы серии GL-BR, которые приходят на замену ламп накаливания 20, 40, 60 и 75 Вт. Новые светильники обладают долгим сроком службы, не менее 35000 часов, и рассчитаны на патрон E27 или E26. Напряжение питания ламп может составлять 110В или 220В. Но главной особенностью новых ламп является поддержка функции изменения яркости свечения, ранее доступной только у ламп накаливания. Поэтому лампы GlacialLight можно использовать совместно с диммерами типа TRIAC для освещения как жилых помещений, так и предприятий, офисов и любых других помещений. Благодаря новому драйверу лампы можно затемнять практически до нуля благодаря функции TRIAC. Не составит труда и заменить старые лампы на новые, ведь они рассчитаны на стандартный патрон.
Опубликовано 25.08.2011