Светодиодные лампы преимущества

Недостатки светодиодного освещения

Светодиодное освещение

Светодиоды как источники света начали применяться в шестидесятых годах 20 века. В англоязычных изданиях они обозначаются аббревиатурой LED (Light Emitting Diode – светоизлучающие диоды) и они нашли широкое применение в системах визуализации информации.

Для целей светодиодной подсветки зданий и других объектов создаются специальные светодиодные сборки разного конструктивного исполнения, содержащие множество светодиодов и обеспечивающие требуемые функции и показатели освещения в установках архитектурной подсветки зданий, в качестве световых элементов в системах освещения автомобилей и других транспортных средств, в устройствах праздничной иллюминации, системах аварийного и дежурного освещения и т.п., а также разрабатываются светодиодные устройства для осветительных установок. Разработка в 1994г. в японской фирме Nichia синего светодиода дала толчок для дальнейшего развития светодиодной техники, так как комбинация синего, зеленого и красного способна давать белый свет, а значит и создавать разнообразные оттенки светового излучения.

Принцип действия светодиодов как полупроводниковых приборов основан на преобразовании электрической энергии непосредственно в световое излучение. Механическая конструкция светодиода определяет распределение света в пространстве. При выпуклой поверхности полимерного покрытия в виде линзы световое излучение обеспечивает большую силу света в осевом направлении с небольшим углом обзора (8-60 гр.), т.е. свет с помощью линзы собирается в узкий пучок. При плоской поверхности светодиода свет излучается широким пучком с большим углом обзора (120-130 гр.), но интенсивность излучения в осевом направлении будет ниже и снижение, будет обратно пропорционально величине угла излучения. Для нормального функционирования светодиодов необходимо использование только качественного стабилизатора тока, т.к. повышение напряжения на 0,1 Вольт увеличивает силу тока в несколько раз и тогда светодиод перегорает.

Для обычного освещения интерес представляют только светодиоды с током питания более 100 мА, световой поток которых составляет более 10 лм, которые излучают белый свет. Недавно созданы светодиоды белого света со светоотдачей 90Lm/W, для сравнения и понимания этой величины, приведем данные по светоотдаче газоразрядных ламп высокого давления, она достигает 150 лм/Вт, получается разница в 5-6 раз и хотя обе технологии начинали свой путь в шестидесятых годах 20 века, но говорить об альтернативной замене газоразрядных ламп высокого давления будет еще рановато!

Нередко, особенно в настоящее время в связи с появлением на рынке множества предложений по продаже светодиодных светильников, эксплуатационники систем освещения задают вопрос или просят проконсультировать о возможности использования светодиодных светильников в качестве альтернативной замены светильников уличного и промышленного назначения, применяющих газоразрядные лампы высокого давления. Ответ здесь однозначен, такая замена будет ущербна.

Рассмотрим только лишь некоторые факторы технического и экономического характера при такой замене:

1. При использовании в светильнике светодиодов с выпуклой линзой угол обзора (8-60гр), где высота установки светильника будет более 10 метров, если даже пренебречь правильным распределением света и окажется, что уровень освещения непосредственно под светильником достигает нижних границ нормативов, то при недостаточном кол-ве светодиодов в светильнике получаем в результате неравномерность или пятнистость освещаемой поверхности, а также уменьшение площади освещаемой поверхности. При увеличении стоимости светильника в 4-5 раз и соответственно использования большого количества светодиодов, конечно можно добиться более лучшего освещения, но также произойдет уменьшение площади освещаемой поверхности, что потребует увеличения кол-ва светильников и оборудованных опор в 3-4 раза!! При этом количество потребляемой электроэнергии окажется значительно больше, чем ранее.

2. При использовании в светильнике светодиодов с плоской поверхностью, свет будет излучаться широким пучком с большим углом обзора (120-130 гр.). При высоте установки светильника более 10 метров, уровень освещения не будет соответствовать нормативам, что потребует снижения высоты установки светильника минимум в 2 раза и как следствие, уменьшение площади освещаемой поверхности, необходимость увеличения кол-ва светильников и оборудованных опор в 3-4 раза!! В результате получаем примерно то же, что и в пукте 1.

3. Как известно светодиоды это полупроводниковые приборы, поэтому в зависимости от температуры окружающего воздуха сопротивление полупроводников будет в немалой степени изменяться и влиять на значение протекающего тока, а это значит, что при низких минусовых температурах световой поток от светильника будет значительно меняться, а при высоких температурах светодиоды могут выгорать. Выход из строя одного светодиода, приведет к погасанию уже целой подгруппы светодиодов в светильнике, а это уже не менее 15-50% освещения, создаваемого светильником. При высоковольтных скачках напряжения, например молния, межфазное замыкание или кратковременной импульс или пробой и т.д., светодиоды мгновенно выходят из строя, а также высока вероятность повреждения стабилизатора питания. Из-за перепадов температур происходит образование конденсата на всей поверхности рабочей платы светодиодов, что может привести к паразитному протеканию тока и к выходу из строя светодиодов, т.е. при эксплуатации светодиодных светильников в уличных условиях присутствует существенный фактор уменьшения надежности, необходимость ремонта, увеличение эксплуатационных затрат. Поэтому следует учитывать, что эксплуатировать светодиодные светильники лучше всего только в стабильных климатических условиях. Также, как и у газоразрядных ламп, у светодиодов из-за ухудшения эмиссионных свойств со временем происходит значительный спад светового потока, которое может достигать 50-60% от первоначальных показателей.

4. Светодиоды для освещения это уже давно известный товар и конкуренция в этой части достаточно высока, например Китай и Европейские производители. Поэтому в погоне за все более высокой светоотдачей многие производители таких специализированных светодиодов, а также проектировщики светодиодных светильников, жертвуя надежностью, будут «загонять» их всё в более тяжелые и жесткие режимы работы, что не может не сказаться в результате на их сроках службы. При этом потребителю очень сложно оценить степень риска правильно, потому что у него нет опыта эксплуатации такого светильника, значит вероятность покупки низкокачественного товара, очень высока. Разброс стоимости уличных светодиодных светильников составляет от 5 до 50 тыс.рублей и конечно же их качество и надежность не гарантируются высокой ценой. В дополнение, к стоимости добавятся еще все затраты на внедрение, поэтому такой проект практически никогда не сможет окупиться.

5. Реклама светодиодных светильников обещает «золотые горы» утверждая, что они освсем не требуют обслуживания. Тогда получается, что на их поверхностях вопреки законам физики не оседает ни пыль не грязь и никогда не попадает внутрь, а постоянно действующая вибрация не послабляет контактные соединения проводников и уплотнительные резинки не разрушаются. К сожалению, обслуживание светодиодных светильников обязательно потребуется и возможно даже более частое, чем светильников, работающих с газоразрядными лампами высокого давления. Например одним из факторов будет являться большая степень загрязнения оптики таких светильников, при низкотемпературных режимах работы при увлажнении поверхности светильника. На улице это происходит часто, поэтому количество оседаемой пыли будет увеличиваться, что приведет к загрязнению оптики светильника. При этом чистить придется гораздо чаще, потому что снижение уже изначально менее интенсивного, чем у газоразрядных ламп, светового потока от светодиодов, будет намного более заметным.

6. Основными недостатками использования светодиодных светильников являются следующие факторы:

— низкая надежность в эксплуатации, связанная с необходимостью обеспечения низковольтного питания светодиодных матриц, с учетом преимущественно некачественного питания на объектах веростность выхода из строя многократно повышается

— быстрый спад светового потока и низкая ремонтопригодность, приводящие к необходимости полной замены светильника и как следствие к неизбежности увеличения затрат, направляемых на обеспечение нормативного состояния системы освещения

— нарушение светораспределения, из-за чего происходит ослепление водителей, а также «пятнистость» освещаемых зон, создающая резкие границы света и тьмы, что при движении на автомобиле нарушает нормальную адаптивность зрения при восприятии различных объектов и например появление пешехода в темной зоне дороги может стать для водителя неожиданным

— неестественность освещаемых объектов из-за низкого индекса цветопередачи (Ra)

— высокая чувствительность к перепадам температур, особенно в сторону их повышения, что ведет к выходу светильников из строя

— неконкурентноспособность светодиодных светильников по отношению к светильникам с газоразрядными натриевыми лампам ВД, т.к. основным показателем энергоэффективности является соотношение «Lm/W». Технологический предел светодиодов при условии отсутствия «экстремальных» режимов питания — не превышает 90Lm/W. Для сравнения, тот же показатель у натриевых ламп ВД достигает 150Lm/W

Сравнение характеристик одинаковых СД-прожекторов, один из которых (слева) эксплуатировался в течение 6 месяцев, показало, что освещенность от поработавшего прожектора снизилась практически в два раза, что говорит о крайней ненадежности таких осветительных приборов, т.е. экономия электроэнергии получается «ложная», а вложенные в них средства банально даже не окупаются. На фотографии видно, что у поработавшего СД-прожектора есть затемнение участков светодиодной матрицы, которое наглядно подтверждает быструю деградации кристаллов. (для увеличения изображения — кликните по фото)

Где используются светодиодные лампы?

В качестве источника освещения светодиодные лампы применяются в следующих основных областях:

  • Светодиодные лампы для уличного освещения, которые позволяют получить значительную экономию электроэнергии, ведь дешевые фонари, которые использовались раньше для освещения городских улиц имели высокий уровень потребления электроэнергии.
  • Светодиодные лампы для производственных и офисных целей позволяющие освещать производственные и офисные помещения различной площади и назначения.
  • Светодиодные лампы для освещения производственных зданий и архитектурных сооружений. Основная сфера применения ламп этого типа, — внешняя подсветка зданий и сооружений.
  • Бытовые светодиодные лампы, подразделяющиеся на два основных типа, — лампы освещения и декоративные лампы.

Кроме этого, светодиодные лампы применяются и в светодиодных прожекторах, которые используются во многих областях, и позволяют получать мощные и надежные источники света.

Еще одна область применения светодиодных ламп, — всевозможные компактные переносные фонари и небольшие прожекторы работающие на автономных источниках питания, таких, как батарейки, или аккумуляторы.

В целом, область применения светодиодных ламп расширяется с каждым годом, ведь на сегодняшний день светодиодные лампы являются самым надежным и долговечным источником света, позволяющем к тому же значительно снизить уровень потребляемой электроэнергии.

Приобрести светодиодные лампы можно как в розничных торговых точках осуществляющих продажу электротехнической продукции и светильников, так и в оптовых и мелкооптовых магазинах.

При этом лучше всего приобретать светодиодные лампы оптом, что позволяет значительно сэкономить финансовые средства на обустройство необходимого освещения.

В отношении ламп и самого освещение многие производители осветительных приборов делали упор именно на качество освещения, его ярость и естественность. Но в последние годы особым критерием выбора осветительного прибора есть его экономичность – минимальное потребление электроэнергии есть главным при выборе ламп.

Светодиодные лампочки – основные моменты

Сегодня рынок осветительных приборов представлен многими осветительными приборами, включающие в себе функцию экономного потребления электроэнергии, при этом качество освещения и его яркость остаются на прежнем уровне, без ущерба, а в некоторых случаях – лучше. Одной из таких приборов есть так называемые светодиодные лампы – на вид она практически ничем не отличима от стандартной лампочки, но в нее вмонтировано множество светодиодов, а также полупроводниковых кристаллов.

Как показывает практика, основными, так сказать ключевыми, сферами применения LED или светодиодных ламп есть освещение и создание световых эффектов. При этом данные сферы и применения касаются не только нежилых, промышленных помещений, но и квартир, когда в дизайне собственного жилища можно создавать невероятное по своей красоте освещение. И все это при помощи светодиодных ламп.

Но чтобы правильно сделать выбор, стоит знать все сильные стороны таких ламп, а также минусы – все это в совокупности позволит не только иметь в своем доме качественное освещение и при этом экономить собственные деньги.
Преимущества светодиодных ламп.

Плюсы светодиодных ламп

Среди сильных сторон, преимуществ которыми обладают светодиодные лампы сами производители и потребители отмечают таковые:

  • Более низкое потребление электрической энергии при сравнении со стандартными приборами освещения и лампами – в частности, самой лампе нужно всего 10 Вт., чтоб полностью осветить площадь помещения, которая освещается лампой накаливания мощностью в 100 Вт.
  • В процессе работы светодиодной лампочки не излучают ультрафиолетовые лучи – именно данный спектр света не самым лучшим образом сказывается на состоянии сетчатки глаз и коже. В этом отношении можно говорить об определенной пользе для собственного здоровья, а не только для своего же кошелька и бюджета.
  • Именно такая лампочки выделяет минимум тепла, не нагреваясь в процессе работы, тем самым, снижая себестоимость кондиционирования помещения. Но в тоже время сама лампа нуждается в дополнительной системе кондиционирования – это продлевает срок ее службы, но об этом будет рассказано ниже.
  • Говоря о сроках службы данного вида лампы, то он весьма большой – достаточно сказать, что многие производители оценивают продолжительность их работы в 40-50 тысяч световых часов. Для сравнения можно отметить, что если такую лампочку включать ежедневно на 5 часов, то в итоге она прослужит своим хозяевам больше чем 10 лет.
  • Светодиодная лампочка весьма безопасна с экологической точки зрения, в особенности, если сравнивать их с лампой, содержащей в себе ртутные наполнители. Именно в этом отношении такие лампы безопасны как для всех, кто находится в помещении, так и для окружающей среды, в особенности при их утелизировании.
  • Светодиодные лампочки обладают малым весом и при этом характерны высоким процентом ударостойкости – даже если она упадет нечаянно из ваших рук, то не разлетится на мелкие осколки как обычная лампа накаливания, колба которой выполнена из стекла.
  • Сама светодиодная лампа имеет мгновенный разогрев – достаточно мене 1 сек. для полноценной ее работы.

Недостатки светодиодных ламп

Говоря о достоинствах, сильных сторонах светодиодных ламп, каждому потребителю стоит знать и их слабые стороны. В отношении последних, многие потребители отмечают следующие минусы:

  • Стоимость светодиодной лампы – ее основной и главный минус, когда в сравнении с обычными лампами накаливания или же энергосберегающими, она превышает их цену в разы.
  • Многие потребители говорят о том, ставя в минус таким лампам то, что они имеют неприятный для глаз, режущий спектр свечения. Именно в силу такой их особенности они не используются в светильниках или же настольных лампах для чтения или иной кропотливой работы. В таком случае многие возвращаются к старому, проверенному варианту, с использованием обычной лампы накаливания.
  • Еще одним недостатком таких ламп есть то, что для их нормальной и эффективной, а главное долговечной работы требуется установка дорогих систем и источников их питания, а также охлаждения. В противном случае без соблюдения этих условий сами светодиоды будут быстро деградировать и соответственно срок службы лампы сокращается. Сам источник питания выбирается импульсный, оборудованные стабилизаторами напряжения.

Наравне с представленными выше минусами светодиодных ламп многие потребители называют еще один негативный момент. Он скорее относится к экономической ситуации, к которой приводят светодиодные лампы. В частности, в силу их массового использования экономика государства страдает – электричества расходуется мало, а соответственно доходы в казну уменьшаются. Да и менять такие лампы можно раз в десять лет, а обычные лампы накаливания – раз в 4-5 месяцев, что также минус в статье доходов и как следствие, со своей стороны власти повышают стоимость электроэнергии для своих потребителей, как для граждан, так и для предприятий.

Подвод итог можно резюмировать, что светодиодная лампа имеет больше плюсов, нежели минусов и именно в силу ее положительных качеств, она и пользуется такой большой популярностью.

Мир выбирает светодиоды вместо ламп. Президент США Джордж Буш подписал закон, согласно которому обычные бытовые лампочки будут практически полностью заменены на энергосберегающие в 2014 году. Но по мнению российских ученых, одним из самых перспективных направлений в освещении является внедрение светодиодов. Разработками этого направления в рамках госпрограмм занимаются в Соединенных Штатах, в Китае, в Японии, Корее, Австралии, на Тайване. В России необходимо создание программы развития светодиодной промышленности, светотехнических устройств на основе светодиодов и применения этих устройств в общем освещении, считает доктор физико-технических наук, профессор МГУ Александр Эммануилович Юнович.

По мнению профессора, светодиодное освещение — проблема глобальная, имеющая научное обоснование; ее решение будет иметь не только экономические, но и социальные последствия. Этой проблеме был посвящен его доклад «Современное состояние и тенденции развития светодиодов и светодиодного освещения» на выставке «Интерлайт-2007». Стенды выставки демонстрировали как готовую светотехническую продукцию (уличные светильники, светодиодные лампы с цоколем, гирлянды), так и светодиоды и компоненты для их изготовления. Больше половины участников выставки составили отечественные компании — больше половины выставленной ими продукции оказалась импортной. Часть электрической энергии, расходуемой на освещение, составляет в мире около 21% от общего количества потребляемой электроэнергии.

Светодиод — это прибор, который с высоким коэффициентом полезного действия преобразует электрическую энергию в световую. Новые источники света, светодиоды, позволят сэкономить электроэнергию, оцениваемую миллиардами долларов, и решить часть экологических проблем, связанных с глобальным потеплением. Исследования в области светодиодов проводились еще в начале 20 века: в 1907 году Дж. Раунд в Америке наблюдал электролюминесценцию в карбиде кремния, а позже, независимо от него, в 20-е годы Олег Владимирович Лосев открыл «эффект Лосева». В 1939 году О.В.Лосев написал, что это явление возникает на границе р и n областей. Эта статья опережала работы 1949 г. о р-n переходах и основанных на них транзисторах, за которые В.Шокли, Дж.Бардин и У.Браттейн получили нобелевскую премию. Следующим важнейшим шагом в истории светодиодов стало открытие Жоресом Ивановичем Алферовым и его школой свойств гетеропереходов (Нобелевская премия 2000 г.). Гетеропереход — контакт двух различных по химическому составу полупроводников.

Полупроводниковые структуры, имеющие несколько гетеропереходов, называются гетероструктурами. В 90-е годы японские ученые, И.Акасаки, Х.Амано, Ш.Накамура добились значимых результатов в области изучения светодиодов на основе нитрида галлия. Физика, связанная с гетеропереходами, была использована в структурах с контактами нитрид галлия — нитриды индия/галлия и галлия/алюминия. «В этих приборах используются десятки слоев, толщина которых составляет несколько или десятки постоянных кристаллической решетки (постоянная решетки — это шаг размером порядка нанометров, при сдвиге решётки на этот шаг она совпадает сама с собой).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *