Соответствие светодиодной лампы лампе накаливания

LED-лампа представляет собой источник света, работа которого основана на свойствах полупроводников.

Она состоит из следующих комплектующих:

• рассеивателя;
• кластера, состоящего из платы с размещенными на ней светодиодами;
• радиатора для отведения тепла;
• драйвера (блока питания);
• цоколя;

В основе работы ламп лежит излучение световых волн LED-светодиодом при пропускании через него тока. Он представляет собой диод на полупроводниках разного типа.

Принципом работы является p-n переход электронов полупроводников под действием электрического тока. Используются два полупроводника, имеющих разный заряд. Тип n обладает отрицательным зарядом, т. к. у него лишние электроны, у р типа, наоборот, не хватает электронов.

Вместо них, свободные места в виде дырок. Такой тип полупроводника имеет положительный заряд. Если пропустить ток по соединенным полупроводникам разного типа, излишние электроны одного будут стремиться занять свободные места другого, т. е. переходить с одного энергетического уровня на другой.

Этот переход будет сопровождаться высвобождением энергии, которая проявляется видимым световым потоком. В свет преобразуется практически вся высвобождаемая энергия, за исключением фотонов, имеющих длинную волну. Они сразу поглощаются с выделением тепла, нагревающего полупроводник.

Для защиты от перегрева при работе светодиода, его защищают теплоотводами.

Сравнительные характеристики

Достоинства LED-ламп лучше увидеть из сравнения основных характеристик, отраженных в таблице:

Для этого существуют сравнительные таблицы, одна из которых приведена ниже:

Показатели, плюсы и минусы LED-лампы

Они характеризуются следующими важными показателями:

1. Мощностью потребления электроэнергии. Лежит в интервале от 1 Вт до 10 Вт. Для уличных прожекторов используются источники мощностью от 100 Вт и более. Этот показатель характеризует в основном скорость потребления электроэнергии, а не интенсивность освещения.
2. Световым потоком. Его значения измеряются в люменах. К сожалению, этот показатель часто указывается мелким шрифтом или вообще отсутствует. Эталоном служит соответствие световому потоку лампы накаливания, мощность которой указана на упаковочной коробке. Вопрос о подборе требуемой мощности важен при покупке светодиодных источников света, и будет более правильно производить пересчет их светового потока к эквивалентной мощности вольфрамовых лампочек.
3. Типом цоколя.
4. Рабочим температурным диапазоном. Разброс диапазона зависит от производителя, характеристик кристаллов и других факторов. Максимальные значения работы светодиодных источников от – 60 градусов до + 60 градусов.
5. Цветовой температурой. Известно, что при разной температуре нагрева, вещества светятся разным цветом. Например, вольфрамовая дуга при нагревании до 1200 градусов Кельвина начинает светиться красным цветом. Лампы накаливания имеют диапазон цветовых температур от 2200^оК до 2800^оК, показатель которых зависит от мощности. Оттенки свечения светодиодных ламп связаны с характером использованных при изготовлении полупроводников материалов, а интенсивность свечения зависит от силы тока. Светодиодные лампы имеют цвета:
   • Теплый оттенок, в диапазоне от 2700⁰К до 3500⁰К.
   • Нейтральный (дневной) оттенок, в интервале от 4200⁰К до 5400⁰К.
   • Холодно-белый цвет, от 6500⁰К и более.
6. Допустимым рабочим напряжением источника питания. Светодиодные изделия являются альтернативой обычного освещения от ламп накаливания, поэтому они питаются от электросети напряжением 220В. Также, есть модели с малым цоколем, для которых требуется напряжение от 12В. Для этого применяют специальные адаптеры.

Светодиодное освещение разработано для всех существующих осветительных устройств, применяемых в быту, офисах и на производстве. Цоколь таких ламп должен подходить к их патрону и легко вкручиваться. Поэтому, он не должен отличаться от цоколей обычных приборов накаливания, которые имеют три параметра: Е40, Е27 и Е14. Размер цоколя Е27 – это самый универсальный, его чаще называют «большим».

Преимущества и недостатки

Изделия на светодиодах имеют много преимуществ:

1. Они потребляют гораздо меньше электроэнергии по сравнению с другими типами ламп, предназначенных для бытовых нужд. Например, по сравнению с лампой накаливания, электроэнергия расходуется в 8 -10 раз меньше. При этом, световая отдача на каждый ватт использованной электроэнергии составляет около 120 лм, тогда как вольфрамовая лампочка дает всего от 10 до 24 лм.
2. Потери тепла при работе незначительны и составляют около 20% всей высвобождаемой энергии. Основная часть, составляющая 80%, является световым излучением в отличие от накаливающих вольфрамовых источников.
3. LED-лампы долговечны, т. к. их срок службы может составлять до 50000 часов.
4. Изделия безопасны при эксплуатации: не повреждаются при падении, не содержат опасных для человека веществ. Они не требуют утилизации, т. к. не содержат ртути.
5.  LED-лампы имеют разнообразный спектр свечения.
6. На работу приборов не влияет частота включений и выключений в отличие от других световых изделий.

Недостатки:

1. Основным существенным недостатком LED-ламп является их высокая стоимость.
2. Также, неудобство составляет необходимость в радиаторе, отводящем тепло. Чем выше мощность светодиода, тем больше должна быть площадь теплоотводящего элемента, что влияет на размер самой лампы и удобство ее установки в светильники.
3. В конструкциях, не имеющих выравнивающий световой поток конденсатор, свет может подаваться в пульсирующем виде.
4. Направление светового потока имеет одностороннюю направленность, поэтому требуется установка нескольких источников света или рассеивателя. Разработаны светодиоды, содержащие кристаллы с большим числом p-n переходов, которые обеспечивают большой угол рассеивания света.

Лампа накаливания

Средний срок службы составляет 1 тыс. часов.

Самый известный световой источник, без которого нет ни одного помещения, где присутствует человек – это лампа накаливания. Она представляет собой устройство, действие которого основано на свечении нагретой до высоких температур спирали из металлической проволоки, чаще всего вольфрамовой.

Нагрев спирали происходит при пропускании через нее тока. Чем больше температура вольфрамовой нити, тем ярче свечение. Это связано с электромагнитными волнами, создаваемыми разогретым источником.

Для защиты, вольфрамовая нить помещена в колбу из стекла. Внутрь этой емкости закачивается аргон или создается вакуум, т. к. при соприкосновении с воздухом от таких высоких температур вольфрамовая нить окисляется.

Вольфрамовые источники света выпускаются разной модификации и формы. Колбы могут быть круглыми, вытянутыми, в форме гриба. Ее поверхность у некоторых марок может быть иметь матовое покрытие с целью получения более мягкого свечения. Также они могут быть с одной и двумя спиралями.

Изделие для бытовых нужд выпускают с цоколем, имеющим маркировку Е27(большим) и Е14 (малым). Рабочее напряжение 220 и 127 вольт при мощности в интервале от 25 до 500 Вт. Световая отдача вольфрамовых изделий имеет диапазон от 9 до 19 лм/Вт.

Достоинства и недостатки

Классические источники света имеют много преимуществ:

1. Их производят в разнообразном ассортименте, рассчитанном на разное напряжение и мощность.
2. Включаются в электросеть без дополнительных приспособлений.
3. Могут работать при скачках подаваемого напряжения.
4. Интенсивность светового потока к концу эксплуатации практически не снижается.
5. Не реагируют на перепады температуры и влажность.
6. Имеют компактные формы.

Недостатки

1. Невысокая световая отдача.
2. Преобладание желто-красного цвета свечения.
3. Небольшой срок эксплуатации.
4. Зависимость оттенка свечения от подаваемого напряжения: чем оно выше в пределах допустимого, тем выше температура накала нити и ярче свечение, приобретающее белый цвет. При этом, уменьшается срок эксплуатации.