С ростом цены на электроэнергию, популяризацией экологических тенденций в мире, а также снижением цены светодиодов, LED-освещение приобретает все большую популярность. Благодаря низкому потреблению энергии, долговечности, безопасности и широкому ассортименту представленной продукции, этот вид осветительных приборов стремительно укрепляет позиции на рынке и занимает должное место в большом количестве домов.
В силу того, что характеристики LED-приборов отличаются от классических ламп накаливания и газоразрядных устройств, при переходе на них часто возникает вопрос, . Сложности добавляет и засилие в продаже бюджетных диодных ламп, которые обладают низкой мощностью. Как следствие, некоторые пользователи могут сформировать ложное мнение о технологии в целом, недооценивая реальный ее потенциал. Исправить сложившуюся ситуацию и призван этот материал. Его цель – помочь выяснить, как рассчитать площадь освещения светодиодных ламп , определиться с наиболее подходящим типом светильников и понять, чего нам часто недоговаривают китайцы, формируя некорректное мнение о LED.
Принципиальные отличия LED от классических технологий
Краткий экскурс в историю
Светодиодные приборы были изобретены более восьмидесяти лет назад, параллельно несколькими инженерами (среди них – и русский физик Олег Лосев). За счет особых свойств отдельных полупроводников учеными был достигнут эффект их свечения при прохождении электрического тока. Однако первые образцы отличались высокой стоимостью изготовления, имели очень низкую яркость и такой же срок службы. Позже, в 50-80-х годах XX века, первые светодиоды, которые могли использоваться на практике, были созданы в США и Японии. Учеными были разработаны красные, зеленые, синие, белые, а также ультрафиолетовые и инфракрасные полупроводниковые источники света. Лишь в 70-х годах технология стала относительно доступной, до этого стоимость каждого диода могла составлять сотни долларов.
В 90-х, когда появились сравнительно недорогие LED-элементы и оборудование для их массового тиражирования (тысячами и миллионами экземпляров), стало возможным внедрение их в качестве источников бытового освещения. До этого они применялись, в основном, как индикаторы в различной электротехнике. И только в 2000-х, когда массовое производство дешевых светодиодов наладили во всем мире, а главное, в Китае, стоимость мощной LED-лампы (достаточно яркой, чтобы служить в качестве основного источника света в доме) снизилась с десятков долларов до единиц. После этого и начался бум на LED-светильники в мире.
Устройство светодиодной лампы
Конструкция светодиодной лампы принципиально отличается от других источников света. Главное отличие – это многоэлементная компоновка. «Лампочка Ильича» испускает свет в видимом диапазоне за счет накала до сверхвысоких температур (около 3000 °C) вольфрамовой нити. Газоразрядный (люминесцентный) светильник делает это благодаря свечению слоя люминофора, нанесенного на внутренние стенки стеклянной трубки, заполненной газом, при пропускании тока через него. Оба вида таких осветительных приборов объединяет то, что источник видимого излучения в их конструкции, как правило, один. Масштабирование мощности достигается за счет увеличения размеров прибора или использования параллельно нескольких ламп. На этом фоне LED-светильники сильно отличаются, так как являются, по сути, сборкой из десятков миниатюрных светодиодов. За счет изменения их количества и модификации управляющей электроники становится возможным создание ярких источников света в компактном корпусе. С традиционными видами освещения это невозможно, так как рост яркости приводит к значительному увеличению габаритов.
Особенности компоновки LED-ламп предоставляют ряд преимуществ, но накладывают и ряд ограничений, которые важно учесть перед тем, . Для соединения между собой десятков элементов требуется специальная печатная плата, также в корпусе необходимо разместить и блок управляющей электроники. Поэтому светодиодные лампы имеют существенные отличия от аналогов.
Как рассчитать светодиодное освещение: виды ламп
В силу наличия печатной платы с управляющей системой, тело лампы частично светонепроницаемо. Желая сохранить совместимость с обычными люстрами, торшерами, бра, настольными лампами производители стараются придерживаться классического форм-фактора. Наиболее популярными являются разновидности, получившие в просторечии наименования «груша» и «кукуруза». «Свеча» является несколько менее распространенной.
Лампа “груша”
«Грушей» называют вид светодиодных светильников, форма которых повторяет таковую у обычной лампы накаливания. Тело подобной LED-лампы наполовину состоит из непрозрачного пластика с ребрами для улучшения охлаждения. Вторая ее часть прозрачная, затененная или окрашенная слоем люминофора полусфера. На границе этих частей располагается плата с диодами, направленными в одну сторону. В силу такой конструкции угол рассеивания света составляет не почти 360° (как у ламп накаливания, «мертвая зона» которых приходится только на участок с цоколем), а всего лишь 180° или немногим больше.
Лампа “кукуруза”
В «кукурузе» плата с размещенными диодами расположена перпендикулярно цоколю, по продольной оси лампочки. Она может быть выполнена в форме пластины, трубки круглого, квадратного или многоугольного (от 3 до 8) сечения. LED-элементы расположены на лицевой ее части, в то время как электроника спрятана в цоколе, зоне возле него или внутри трубки. За счет сходства платы, на которой размещены полупроводники, с кукурузным початком, этот вид светильников и получил свое просторечное название. Такие лампы отличаются большим углом охвата, так как две «слепые зоны» находятся лишь в районах цоколя и на противоположном конце колбы. Последняя может и вовсе отсутствовать, если диоды присутствуют и на торце.
Лампа “свеча”
«Лампа-свеча», за счет удлиненного корпуса, является компромиссом между «грушей» и «кукурузой». Она предоставляет более широкий, чем первая, угол свечения, но ограничена по размеру и мощности. Основная область применения «свечей» — настольные лампы и локальное освещение небольших площадей.
Как выбрать светодиодные лампы по форме
Перед тем, как рассчитать светодиодное освещение на помещение , необходимо определиться с типом используемых лампочек. В значительной степени, он зависит от того, будет использоваться имеющееся осветительное оборудование (люстры, плафоны, торшеры), или же проектируется новая электропроводка.
В первом случае стоит уделить особое внимание площади и углу рассеивания света. В зависимости от того, какой тип светильников установлен в комнате, определяется и тип LED-приборов.
- Висячий плафон или люстра
, в которой лампы направлены вниз, оптимально сочетаются со светильниками типа «груша», которые будут рассеивать свет по всей площади и стенам. «Слепая зона» такого LED-освещения придется на пространство под потолком, которое обычно не используется. «Кукуруза» с диодами на торце тоже отлично подходит для висячего плафона, так как освещает и пол, и стены, и потолочное пространство.
- Точечные светильники , установленные в конструкцию подвесного потолка,
тоже удачно сочетаются с «грушами». Цоколь лампы и непрозрачная ее часть будут скрыты декоративным слоем отделочного материала, зато свет, излучаемый рабочей частью прибора, равномерно заполнит все пространство. А вот «кукурузу» ставить в такие приборы не стоит – значительная часть диодов будет направлена в подпотолочное пространство.
- Люстра, в которой патроны направлены вверх
с «грушами» несовместима! Исключение составляют только помещения с зеркальным потолком. Свет такой диодной лампы будет направлен вверх, а под ней образуется затененный участок. Хуже всего будет освещаться центральная часть комнаты, где даже зеркальный потолок не сможет полностью компенсировать недостатка яркости.
- Точечные светильники и бра , установленные на стенах,
оптимально сочетаются с продолговатыми лампами «кукурузами». Свет, излучаемый ими, направлен и вниз, и вверх, и на стены. Ориентация патрона (цоколем вверх, вниз или параллельно земле) в данном случае практически не имеет функционального значения.
- Точечные светильники, утопленные в толщу стены,
с «кукурузами» сочетаются хуже. Здесь ситуация подобна потолочным аналогам: «полезный» свет излучает только торец лампы (где диодов мало), а боковые LED-элементы освещают нишу, в которой расположен прибор.
- Для настольных ламп , бра, торшеров , где патрон «смотрит» вниз
,
желательно приобретать «груши» или «свечи». Задача таких осветительных конструкций – эффективное освещение участка с малой площадью, и «груша», прикрытая по бокам плафоном, справится с ней лучше всего. «Кукуруза»
тоже подойдет, но, опять же, часть света будет утеряна на подсветку стенок плафона (которые далеко не всегда обладают хорошими отражающими характеристиками).
- Потолочные светильники, в которых патрон размещается параллельно полу
, сочетаются лучше всего с «кукурузами». «Груша» подойдет только в случае, если нужно сконцентрировать максимум света в одной части комнаты, а другой можно пренебречь. Но и в этой ситуации дефицита света в центральной части помещения не избежать.
Если освещение конструируется с нуля, и поставлены определенные цели (например, равномерное яркое заполнение светом всего пространства комнаты, или же концентрация его на отдельных участках), можно подобрать вид приборов под тип ламп, а не наоборот. Перед тем, как рассчитать освещение в комнате, светодиодное оборудование достаточно проанализировать на предмет наличия и расположения «мертвых зон», чтобы купить те модели ламп, которые подойдут оптимально. В остальном же все, сказанное в предыдущем абзаце, применимо и в данном случае.
Перед тем, как рассчитать светодиодное освещение на помещение , важно учитывать и тот факт, что диоды боятся перегрева. Если комната большая (более 20 м2), а лампы будут установлены в компактном и закрытом (частично или полностью) корпусе, одной центральной люстры может быть мало. Вызвано это тем, что мощная лампа, установленная в такую конструкцию, выделяет много тепла, которое не будет эффективно рассеиваться, приводя к перегреву LED-полупроводников. Это тепловыделение хоть и в разы меньше, чем у «лампочки Ильича», но лампа накаливания специально рассчитана на сверхвысокие температуры, а вот процесс деградации диодов ускоряется даже при температурах менее 100 °C. Выходом из сложившейся ситуации является использование многоламповых люстр или установка дополнительных светильников в отдаленных углах помещения.
Как рассчитать площадь освещения светодиодных ламп
Основной единицей измерения яркости светового потока, принятой производителями осветительных приборов, является люмен (лм). Связанная с ней кандела (кд) тоже популярна, но применяется реже, так как оперировать с ней сложнее. В СНиП, регулирующих норму освещения, применяется единица, производная от люмена – люкс (лк).
1 лк =1 лм/м2
Таким образом, перед тем, как рассчитать светодиодное освещение на помещение , нужно знать его площадь, а также учитывать функциональное предназначение комнаты.
В силу того, что наибольшей популярностью в качестве бытового источника света уже много лет пользуются лампы накаливания, мощностью от 40 до 100 Вт, а также для уменьшения количества «сухих» цифр и большей наглядности процесса, в качестве ориентира можно использовать именно их характеристики.
В 2011 властями Российской Федерации был принят закон, запрещающий продажу ламп накаливания, мощностью 100 и более ватт. В силу того, что точное значение этого параметра зависит от напряжения в сети (которое в разное время суток, особенно в промышленных районах, может варьироваться от 200 до 250 В), а также индивидуальных особенностей конкретного экземпляра лампы, детальный подсчет мощности невозможен. Производители ламп, для обхода запрета, стали маркировать 100-ваттные продукты, как 99, 95 или 90 Вт (что, при определенном напряжении, правда), но сами приборы изменений не претерпели. Поэтому расчеты, где за ориентир яркости принята лампа на 100 Вт, применимы и к аналогам на 90-99 Вт.
Согласно нормативам, световой поток лампы накаливания на 40 ватт составляет от 415 люмен, 60 Вт – 710 лм, 75 Вт – 935 лм и 100 Вт – от 1340 лм. Как видно из приведенных данных, чем мощнее лампа – тем она экономичнее относительно яркости, но прожорливее в целом. LED приборы такого недостатка лишены, так как каждый диод потребляет фиксированный ток, и общий расход почти прямо пропорционален количеству полупроводниковых элементов. В зависимости от ценовой категории лампы, он составляет 70-150 лм/Вт (против 13-16 лм/Вт у лампы накаливания на 100 Вт), то есть, в целом LED-приборы эффективнее в 5-11 раз.
Немного о китайцах
В последнее время в продаже часто можно встретить дешевые светодиодные лампы, стоимостью 100-200 рублей. Нередко они могут комплектоваться картонной упаковкой с русскоязычными надписями, но иногда поставляются в простой, так называемой OEM, упаковке, или коробке без подписей на русском. Это, как правило, продукция китайских заводов, которая поставляется напрямую из КНР или через российских OEM-производителей.
Продукция из Поднебесной часто может комплектоваться упаковкой, на которой указаны несоответствующие действительности характеристиками. Это – вина или недобросовестных производителей, или российских их заказчиков, желающих снизить себестоимость реализуемой продукции. В описаниях ламп, которые представлены в продаже, часто можно встретить громкие заявления вида «потребляет в 10/15/20 раз меньше обычной лампочки!». При выборе такой продукции следует помнить, что данный показатель нередко округлен в большую сторону, с точностью до 5 или 10. На самом деле LED-лампа, ценой 100-200 рублей, просто физически не может быть аналогичной по качеству продукту всемирно известного бренда, вроде того же Philips. Такие компании знают о конкуренции и дорожат репутацией, поэтому необоснованно накручивать сотни процентов прибыли не станут.
Примерно так выглядят дешевые китайские лампы
Заявлениям продавцов, утверждающих, что LED-лампа на 5 Вт, стоимостью 100 рублей, эквивалентна «лампочке Ильича» на 75 или 100 Вт, доверять не стоит. Практика показывает, что реальное соотношение их яркости примерно 1 к 5, в лучшем случае, 1 к 7. То есть, 1 Ватт светодиодного светильника по яркости эквивалентен 5-7 Вт лампы накаливания. Важно учесть это перед тем, бюджетной категории.
Покупать или не покупать дешевые лампы решать пользователям. Стоит только отметить, что устройства, продающиеся совсем за бесценок (в районе 100 рублей), могут также иметь управляющую электронику. В лучшем случае, они просто перегорят в скором времени, в худшем – будут мерцать и постепенно терять первоначальные качества, приводя к хронической усталости глаз. Поэтому при покупке дешевой лампы лучше сразу протестировать ее в магазине или в пункте доставки.
Расчет мощности LED-ламп
Согласно нормам СНиП, действующим на территории России, для помещений следующих типов утверждены такие нормы освещенности:
- Офис, в котором осуществляется работа за компьютерами – 300 лк (300 лм/м2).
- Офис, в котором производятся чертежные работы – 500 лк.
- Конференц-зал – 200 лк.
- Лестницы офисов – 50-100 лк.
- Лестницы жилых домов – от 20 лк.
- Проходные помещения (коридоры, холлы, вестибюли), подсобки, кладовые и архивы, ванные, санузлы, раздевалки и гардеробные – от 50 до 75 лк.
- Спальни, кухни, детские и другие жилые помещения – 150-200 лк.
- Рабочий кабинет, библиотека – 200 лк.
Учитывая, что мощность дешевой LED-лампы составляет до 80-90 лм/Вт, для обеспечения достаточной освещенности спальни, площадью 10 м2нужно от 1500 лм, и сделать это способна лампа накаливания на 100 Вт, бюджетная LED-лампа от 18 Вт или 3 таких прибора по 6 Вт. При использовании брендовой продукции светоотдача будет выше – от 100 лм/Вт. Для той же спальни на 10 м2 требуется светодиодная лампочка на 14-15 Вт.
Если освещение с помощью ламп накаливания, давно используемое в помещении, устраивает в плане яркости, а переход на LED вызван желанием сэкономить на оплате «коммуналки»/внести вклад в защиту окружающей среды/идти в ногу со временем/изменить цветовую температуру света (у каждого причина может быть своя) – можно просто произвести расчет, отталкиваясь от имеющихся параметров. Так, лампа накаливания на 100 Вт может быть заменена «светодиодкой» на 13-16 Вт, альтернативой «семьдесятпятке» станет LED на 10 Вт, а «сороковку» заменит качественный LED-светильник на 3 Вт.
Выбор цветовой температуры
Есть у светодиодных LED-ламп еще один параметр, который важно учесть перед тем, . Это – цветовая температура, которая определяет оттенок излучаемого света. Измеряется она в кельвинах (К). Чем выше этот показатель, тем ближе к белому и голубому оттенкам будет излучение. У ламп накаливания этот показатель составляет от 2000 К (25 Вт) до 2800 К (100 Вт) и соответствует светло-желтому или светло-оранжевому цвету.
Цветовая температура светодиодных источников освещения варьируется от 2500 до 7000 К.
- 2500-3000 К. Теплый желтый свет, близкий к свету лампы накаливания.
- 3000-4000 К. Теплый белый, с оттенками желтизны, близкий к дневному.
- 4000-5000 К. Нейтральный белый, близкий к дневному.
- 5000-7000 К. Холодный белый, с оттенками голубизны у верхней границы.
Какой из них выбрать – в значительной степени зависит от вкусовых предпочтений. Однако следует учитывать, что специалисты рекомендуют для разных видов помещений разную цветовую температуру.
Теплые оттенки (до 4000 К) предпочтительны для спален, гостиных, кухонь. Нейтральные и холодные цвета оптимально подходят для ванной, подвала, рабочего кабинета, холла, прихожей, санузла. Физиологи отмечают, что именно при освещении с температурой 4000-6000 К человеческий организм демонстрирует максимальную производительность труда и лучше всего воспринимает информацию.
Большой поклонник качественной китайской техники, любитель четких экранов. Сторонник здоровой конкуренции между производителями. Чутко следит за новостями в мире смартфонов, процессоров, видеокарт и другого железа.
