Лампы будущего. Освещение будущего

Светодиодные лампы - лампы будущего!

Лампы накаливания

В быту традиционно наиболее распространены лампы накаливания, в которых свет испускает металлическая проволочка (нить), раскаленная добела проходящим по ней током. В бытовых осветительных приборах применяются лампы накаливания мощностью от 15 до 300 Вт, рассчитанные на напряжение 220 или 127 В. Срок службы ламп накаливания любого назначения около 750 -1000 часов, при условии, что напряжение в электрической сети не превосходит указанного на лампе (220 или 127 В). Если же напряжение в сети в силу каких-то причин является повышенным или время от времени повышается даже на короткие промежутки времени, лампа может быстро выйти из строя. С учетом этих обстоятельств, промышленность выпускает, наряду с обычными, также лампы, рассчитанные на повышенное напряжение. Его величина тоже указывается на колбе лампы, например, 235—245 В.

Достоинства лампы накаливания :

Низкая начальная стоимость лампы и необходимого для нее оборудования

Компактность, благодаря которой она хорошо подходит для регулирования светового потока

Надежная работа при низких температурах и довольно высокий при ее размерах световой выход

К недостаткам , способным при некоторых обстоятельствах "перевесить" достоинства, относятся:

Низкий световой КПД, только 5% энергии преобразуется в свет, остальные 95% - в тепло

Высокая рабочая температура

Заметные колебания светового выхода при изменениях напряжения питания

Недолговечность

Люминесцентные лампы

Применяются для освещения общественных и производственных помещений, таких, как медицинские, образовательные учреждения, вокзалы, учреждения, цеха и т.д.

Достоинства люминесцентных ламп:

Высокая световая отдача (до 80 лм/Вт)

Более длительный период использования.

Недостатки люминесцентных ламп:

Относительная громоздкость

Необходимость в специальном пускорегулирующем устройстве (стартере и дросселе)

Чувствительность к температуре окружающего воздуха (при температуре ниже +10°С лампа может не зажечься)

Наличие стробоскопического эффекта. Этот эффект вызывается частыми (100 раз в секунду) не уловимыми для глаза миганиями люминесцентной лампы в такт колебаниям переменного тока в электрической цепи. В результате у человека создается нарушение правильного восприятия скорости движения предметов, вызываются неприятные ощущения.

При неправильном включении (без защитных конденсаторов в пускорегулирующем устройстве) люминесцентные лампы становятся источниками помех для радиоприемников и телевизоров

Обязательная утилизация ламп как ртутьсодержащие отходы после использования.

Ну, а что же такое светодиод?

Наверняка в сознании многих светодиод ассоциируется с « а, эта лампочка которая мигает в моей флэшкарте» или «инфракрасный излучатель в TV -пульте». Все эти ассоциации верны, однако на сегодняшний день светодиод ушел далеко вперед, и может предложить нечто большее!

Светодиод (СИД, LED ) - это полупроводник. Его принцип работы основан на явлении электролюминесценции-холодного свечения возникающего при протекании тока. Состав материалов, определяет тип излучения.

К преимуществам светодиодов можно отнести:

. низкое энергопотребление - не более 10% от потребления при использовании ламп накаливания

Долгий срок службы - от 50 000 100 000 часов

Высокий ресурс прочности - ударная и вибрационная устойчивость

Чистота и разнообразие цветов, направленность излучения

Регулируемая интенсивность

Низкое рабочее напряжение

Экологическая и противопожарная безопасность.

Почти не нагреваются.

Недостатки:

Более высокая стоимость по сравнению с другими источниками освещения. Однако надо понимать, что вышеуказанные достоинства с лихвой оправдывают вложенные затраты.

Таким образом, систематизируем результаты проведенного сравнительного анализа по следующим критериям:

Таблица 1. Сравнение различных типов освещения по базовым характеристикам

Главными условиями новых источников являются небольшой размер ламп, долговечность и низкое энергопотребление. Именно светодиоды, отвечающие всем этим требованиям, считаются основным претендентом на замену лампам накаливания и люминесцентным. В то время, как все существующие на сегодняшний день источники освещения достигли своей максимальной световой эффективности, светодиоды приблизились только к 10% своих возможностей.

Основными преимуществами светодиодов перед лампами накаливания является долгий срок службы, более высокий световой выход, безопасность, отсутствие нагревания. Светодиоды испускают чистый белый свет, в то время как лампы накаливания излучают и в инфракрасном спектре. Почти 95% электричества, потребляемого лампами накаливания, уходит в тепло, поэтому для помещений, в которых используется большое количество ламп накаливания, требуется проводить дополнительные работы по кондиционированию и охлаждению воздуха. Лампы накаливания потребляют на 80% больше электроэнергии, чем светодиоды, для них требуется высокое напряжение.

Сравнивая светодиоды с люминесцентными лампами нельзя говорить однозначно о преимуществе первых. На сегодняшний момент световая эффективность белых светодиодов вдвое меньше, чем у люминесцентных ламп, а цена - выше. Здесь в первую очередь следует учитывать тот факт, что для большинства случаев, где применяются в настоящее время люминесцентные лампы, по техническим показаниям и условиям эксплуатации выгоднее и безопаснее использовать именно светодиодное освещение. К примеру, в угледобывающих шахтах используются так называемые "взрывобезопасные" люминесцентные лампы, которые работают от напряжения в 127 В. Если происходит бросок напряжения (рядовой случай для забоев и шахт), люминесцентная лампа гаснет немедленно. Точно так же ведут себя лампы при любом отклонении от норм эксплуатации - при тряске или понижении температуры воздуха.

Кроме того, использованные люминесцентные лампы после завершения срока эксплуатации должны быть подвергнуты обязательной утилизации, как ртутьсодержащие отходы (РСО). Для справки: ежегодно в России на 1 млн. населения приходится около 80000 отработанных люминесцентных ламп (или 16 тонн РСО). Стоимость утилизации 1 т РСО составляет 300 долларов США. Нетрудно подсчитать, что ежегодные расходы только на утилизацию люминесцентных ламп для России должны составлять сумму порядка 700 000 долларов.

На практике срок службы люминесцентных ламп и особенно ламп накаливания оказывается короче срока, указанного изготовителем. Это объясняется тем, что зачастую условия их эксплуатации не соответствуют нормативам - если меняется напряжение в сети или температура окружающего воздуха, либо же осветительные приборы подвергаются неожиданным механическим воздействиям, лампы перегорают или бьются гораздо чаще, чем можно предполагать. Светодиоды, как твердотелые источники света, не содержат стекла, нитей накаливания или сменных деталей, их невозможно разбить, и они не чувствительны к перепадам напряжения в электросетях.

Лампы накаливания

В быту традиционно наиболее распространены лампы накаливания, в которых свет испускает металлическая проволочка (нить), раскаленная добела проходящим по ней током. В бытовых осветительных приборах применяются лампы накаливания мощностью от 15 до 300 Вт, рассчитанные на напряжение 220 или 127 В. Срок службы ламп накаливания любого назначения около 750 -1000 часов, при условии, что напряжение в электрической сети не превосходит указанного на лампе (220 или 127 В). Если же напряжение в сети в силу каких-то причин является повышенным или время от времени повышается даже на короткие промежутки времени, лампа может быстро выйти из строя. С учетом этих обстоятельств, промышленность выпускает, наряду с обычными, также лампы, рассчитанные на повышенное напряжение. Его величина тоже указывается на колбе лампы, например, 235-245 В.ть, благодаря которой она хорошо подходит для регулирования светового потока

Надежная работа при низких температурах и довольно высокий при ее размерах световой выход

Люминесцентные лампы

Применяются для освещения общественных и производственных помещений, таких, как медицинские, образовательные учреждения, вокзалы, учреждения, цеха и т.д.

Ну, а что же такое светодиод?

Наверняка в сознании многих светодиод ассоциируется с « а, эта лампочка которая мигает в моей флэшкарте» или «инфракрасный излучатель в TV-пульте». Все эти ассоциации верны, однако на сегодняшний день светодиод ушел далеко вперед, и может предложить нечто большее!.

Таким образом, систематизируем результаты проведенного сравнительного анализа по следующим критериям:

Главными условиями новых источников являются небольшой размер ламп, долговечность и низкое энергопотребление. Именно светодиоды, отвечающие всем этим требованиям, считаются основным претендентом на замену лампам накаливания и люминесцентным. В то время, как все существующие на сегодняшний день источники освещения достигли своей максимальной световой эффективности, светодиоды приблизились только к 10% своих возможностей.

Основными преимуществами светодиодов перед лампами накаливания является долгий срок службы, более высокий световой выход, безопасность, отсутствие нагревания. Светодиоды испускают чистый белый свет, в то время как лампы накаливания излучают и в инфракрасном спектре. Почти 95% электричества, потребляемого лампами накаливания, уходит в тепло, поэтому для помещений, в которых используется большое количество ламп накаливания, требуется проводить дополнительные работы по кондиционированию и охлаждению воздуха. Лампы накаливания потребляют на 80% больше электроэнергии, чем светодиоды, для них требуется высокое напряжение.

Сравнивая светодиоды с люминесцентными лампами нельзя говорить однозначно о преимуществе первых. На сегодняшний момент световая эффективность белых светодиодов вдвое меньше, чем у люминесцентных ламп, а цена - выше. Здесь в первую очередь следует учитывать тот факт, что для большинства случаев, где применяются в настоящее время люминесцентные лампы, по техническим показаниям и условиям эксплуатации выгоднее и безопаснее использовать именно светодиодное освещение. К примеру, в угледобывающих шахтах используются так называемые "взрывобезопасные" люминесцентные лампы, которые работают от напряжения в 127 В. Если происходит бросок напряжения (рядовой случай для забоев и шахт), люминесцентная лампа гаснет немедленно. Точно так же ведут себя лампы при любом отклонении от норм эксплуатации - при тряске или понижении температуры воздуха.

Кроме того, использованные люминесцентные лампы после завершения срока эксплуатации должны быть подвергнуты обязательной утилизации, как ртутьсодержащие отходы (РСО). Для справки: ежегодно в России на 1 млн. населения приходится около 80000 отработанных люминесцентных ламп (или 16 тонн РСО). Стоимость утилизации 1 т РСО составляет 300 долларов США. Нетрудно подсчитать, что ежегодные расходы только на утилизацию люминесцентных ламп для России должны составлять сумму порядка 700 000 долларов.

На практике срок службы люминесцентных ламп и особенно ламп накаливания оказывается короче срока, указанного изготовителем. Это объясняется тем, что зачастую условия их эксплуатации не соответствуют нормативам - если меняется напряжение в сети или температура окружающего воздуха, либо же осветительные приборы подвергаются неожиданным механическим воздействиям, лампы перегорают или бьются гораздо чаще, чем можно предполагать. Светодиоды, как твердотелые источники света, не содержат стекла, нитей накаливания или сменных деталей, их невозможно разбить, и они не чувствительны к перепадам напряжения в электросетях.

Светодиоды давно используют в наружном освещении и при оформлении интерьера дискозалов, а вот в квартиры они пришли сравнительно недавно. Но достаточно стремительно заняли хорошую позицию.

Достоинств у светодиодов гораздо больше, чем недостатков. Они потребляют меньше энергии, чем обычные лампы, практически не нагреваются, что делает их совершенно безопасными при использовании. В выключенном состоянии практически незаметны, при этом у них достаточно широкая цветовая гамма. Кроме того, светодиоды дают возможность выбора вариантов распределения светового потока. Минус всего один: относительно высокая стоимость. Хотя и этот недостаток с лихвой компенсируется большим сроком эксплуатации.

Для дизайнеров светодиоды стали настоящим кладезем оригинальных идей. Чаще всего их используют в освещении потолков квартир и загородных домов. В первом случае светодиоды позволяют скрыть имеющиеся недостатки потолка и подчеркнуть его достоинства, создать необычные визуальные эффекты, позволяющие сделать комнату шире или, наоборот, уменьшить ее размеры. Кроме этого, существуют десятки идей использования светодиодов в интерьере. Расскажем о некоторых из них.

Выделение отдельных зон

Нередко светодиоды служат для выделения некоторых зон и интерьерных элементов. Например, ТВ-зоны в гостиной, кухонного фартука в кухне, ниш в стенах, подиумов, зоны отдыха и т. д. А подсветив мебель, можно придать ей визуальную новизну, сделать обычные предметы загадочными, практически нереальными. Да и все помещение станет праздничным, сказочным, с особенной атмосферой.

Освещаем пол

Все большую популярность приобретает светодиодная подсветка пола, которая создает уникальное декоративное освещение в помещении. Светодиоды можно использовать не только в спальнях или гостиных, но и в ванных комнатах. Правда, в последнем случае желательно использовать светодиодную ленту с высокой степенью влагостойкости. Особенно красиво смотрится подсветка стеклянных элементов пола, так как стекло, отражая излучаемый светодиодами свет, создает восхитительные визуальные эффекты.

Гардероб

Если периодически вы не можете определиться с выбором вечернего туалета либо ежедневно в утренней суете нервно передергиваете плечики с надоевшими платьями и кофточками, то установите в шкафу несколько светодиодов. Поверьте, ваши вещи предстанут перед вами совсем в другом свете (в прямом смысле этого слова). И каждую из них вам захочется надевать снова и снова!

Светящийся плинтус

Довольно оригинально смотрится светодиодная подсветка плинтуса - она не только замаскирует щель между полом и стеной, но и послужит источником декоративного освещения. Вы сможете направить лучики света как на стены, так и на пол. Потолочные плинтусы тоже нередко оборудуются светодиодной подсветкой, которая является превосходным дополнением к различным потолочным покрытиям.

Задайте настроение

Не бойтесь ярких цветов в освещении! Залейте скучную серую лестницу, например, розовым или оранжевым цветом. Это будет не только удобно, но и красиво. На такой лестнице вы точно не споткнетесь, а подниматься по ней - одно удовольствие. Что положительно скажется на вашей фигуре!

Не дом, а сказка!

Светодиодную ленту или шнур можно зафиксировать на карнизе для штор, под подоконником, по периметру окна за шторами, по периметру постера или иного настенного украшения, внутри шкафа со стеклянной дверцей, по низу шкафов, тумб... Поверьте, такое освещение превратит зал или спальню в небольшое сказочное королевство, где все предметы расплывчаты и нереальны, а образы волшебны и загадочны.

Добавит уединения

Многие дизайнеры рекомендуют использовать цветную светодиодную подсветку в интерьере спальни для двух взрослых. Здесь красные, пурпурные, фиолетовые или синие светодиоды создадут таинственную, драматичную атмосферу, располагающую к страсти и романтике. Монтировать подсветку можно в напольный плинтус, пол, на днище кровати - вариантов масса.

Не бойтесь экспериментировать!

Насколько стремительно светодиоды вошли в домашний интерьер, столь же молниеносно они набирают обороты. Дизайнеры используют это загадочное освещение все чаще, при этом они уверены, что декоративно-прикладные возможности светодиодов исследованы не до конца, и впереди еще много интереснейших открытий. Не бойтесь экспериментировать и вы. Придумывайте новые возможности использования этого уникального освещения. Например, как на фото ниже.

Уверенно можно утверждать, что ближайшее будущее искусственного освещения будет связано с развитием «умных» систем на основе светодиодных светильников и систем управления светом. В дальнейшем наверняка появятся и новые более совершенные и эффективные технологии, но на сегодняшний день нет другой альтернативы светодиодам по эффективности и практичности.

Конструкция мощного (от 1 Вт) светодиода

В отличие от чрезвычайно неэффективной лампы накаливания, которая лишь 5% энергии электрического тока превращает в свет, остальное – на нагрев, светодиоды имеют очень высокую световую эффективность, их светоотдача в 6-10 раз больше, чем у лампы накаливания. К тому же, лампа накаливания недолговечна - её среднее время работы – 1 000 часов. Аналогичный средний показатель у светодиодов – 50 000 часов.

Преимущества и недостатки светодиодов как источников света

Развитие технологии и производства светодиодов идёт настолько быстрыми темпами, что уже в ближайшее время многие из указанных недостатков будут полностью преодолены, либо их влияние значительно снизится.

Полезные советы при применении светодиодных светильников

Установка в местах, где освещение требуется постоянно или длительное время

Сохраняйте чек в течение всего гарантийного срока (светодиодные светильники достаточно надёжные приборы, но относительно дорогостоящие приборы)

Что придёт на смену светодиодным светильникам?

Светодиоды имеют ряд очевидных преимуществ по сравнению с другими источниками искусственного света, но даже они не лишены своих недостатков – нет предела совершенству. Новые технологии, которые придут на смену светодиодам, позволят сделать источники света дешевле, ярче, надёжнее.

Нанотрубки

Несмотря на то, что светодиоды сравнительно недавно применяться в повседневной жизни, специалисты уже объявили о технологии, которая придёт им на смену. Речь идёт об углеродных нанотрубках (CNT), которые могут стать преемниками светоизлучающих диодов – они функциональны, надёжны, эстетичны и обеспечивают необходимый уровень освещения. Исследователям удалось изготовить источник света с энергопотреблением всего 0,1 Вт, что в 100 раз меньше, чем у стандартных светодиодных светильников! Внешний вид нового устройства напоминает трубку кинескоп старого телевизора, только меньшего размера. Экран располагается в полости, из которой предварительно откачивают воздух, а к нему подведены нанотрубки, обеспечивающие подачу электроэнергии. На приспособление воздействует электрическое поле, в результате чего трубки выводят пучки энергии на экран, что заставляет его светиться.

Источники полевой эмиссии электронов привлекают внимание учёных благодаря способности генерировать пучки электронов в тысячу раз более интенсивные, чем те, что излучаются обычными нагреваемыми катодами, действующими подобно спиралям в лампах накаливания. Соответственно, полевая эмиссия позволяет с меньшими затратами энергии получать более направленный и лучше контролируемый поток электронов. По яркостной эффективности новинка уступает обычным светодиодам, однако исследователи уверены, что это дело времени. Кроме того, изделие уже превосходит органические светодиоды, обеспечивающие эффективность в 40 лм/ватт. Важнейшим преимуществом специалисты называют низкую себестоимость таких изделий, а также простоту их создания. Время покажет, насколько быстро данная технология может быть применена в повседневной жизни.

Электролюминесцентные полимеры (FIPEL)

Это ещё одна разработанная учёными технология, которая может прийти на смену существующим источникам света – пластиковые лампы и светильники, которые не бьются, не мерцают и, как сообщается, будут работать почти вечно. Эти лампы примерно в два раза эффективнее люминесцентных и, наверняка, станут более эффективными, чем светодиодные. Новые лампы основаны на технологии электролюминесцентных полимеров или FIPEL. Технология FIPEL достаточно старая, предполагает прохождение электричества через полимерные покрытия. Интенсивность излучения не достаточная, чтобы использовать пластик, как лампочки, но полимер дополнен углеродными нанотрубками, что позволило учёным увеличить яркость излучаемого света примерно в пять раз.
Новое устройство состоит из трёх слоёв полимерного материала с углеродными нанотрубками, которые расположены между диэлектрическими слоями. При прохождении электричества электроны возбуждают электролюминесцентный полимер и он начинает генерировать свет. Легирование углеродных нанотрубок увеличивает количество излучаемого света, применяются и другие технические решения, улучшающие свойства материалов.
Экспериментальный источник света FIPEL проработал в течение десяти лет. Одной из вероятных причин такой живучести является то, что FIPEL производит малое количество тепла – почти вся электрическая энергия преобразуется в свет.
Пластиковые трубы являются очень дешёвыми в производстве и не содержат ртути и других токсичных веществ, а качество света, излучаемого лампой FIPEL оптимально и почти идеально соответствует солнечному спектру.

Технология светодиодного освещения сегодня является одним из наиболее перспективных и популярных видов освещения. Рынок светотехники это направление захватывает стремительно - сегодня его распространенность достигает около 20% и растет буквально с каждым годом.

В чем причина его популярности? Прежде всего, в его экономичности по сравнению с другими видами освещения, что сегодня является основной тенденцией. Световая отдача светодиодов составляет 132 люменов на 1 ватт - это примерно столько же, сколько отдают натриевые лампы, и почти в 5 раз больше, чем светоотдача обычных ламп накаливания. Экономия очевидна. Срок службы светодиодных ламп также превышает срок службы обычных - он более, чем в 60 раз выше, чем срок годности ламп накаливания и в 6 раз выше, чем срок службы привычных люминесцентных ламп. В эстетическом плане светодиоды снова в лидерах: для того, чтобы с их помощью достичь разнообразных спектральных характеристик освещения, не обязательно использовать светофильтры, как это делается при применении ламп накаливания.

Светодиоды отличаются абсолютно безопасностью в процессе эксплуатации, а также обладают сравнительно небольшими размерами и отличаются высоким уровнем прочности. Они не выделяют опасные для здоровья пары ртути, как это происходит при использовании других видов ламп, и получить отравление этим вредным веществом невозможно как во время переработки ламп, так и при их использовании в быту. Также светодиоды отличаются небольшим инфракрасным и ультрафиолетовым излучением и низким уровнем выделения тепла.

И еще пара слов об экономичности, и снова в пользу светодиодов - в процессе прогрева мощность, потребляемая ими, падает на 30 процентов, и светодиодные лампы, при этом, не теряют своей яркости, что обусловлено снижением их напряжения. Для сравнения, люминесцентные лампы в процессе прогрева потребляют больше энергии.

Именно благодаря всем своим вышеперечисленным достоинствам, светодиодные лампы сегодня являются самыми перспективными в плане своей функциональности, энергозатрат и в плане широкого спектра применения.

Есть у светодиодов и недостатки. Прежде всего - их высокая стоимость. Если исходить из отношения «цена - мощность», то в случае светодиодов он может быть до 100 выше, чем у обыкновенных ламп накаливания. Второй недостаток - это низкий предельный уровень температуры. Все дело в том, что использование светодиодов подразумевает одновременное использование радиатора для охлаждения, и причина тому - не самое благоприятное соотношение размеров относительно выделяемого тепла, а также невозможность рассеивать ровно столько же тепла, сколько выделяется. Так, например, светодиодная конструкция, имеющая мощность в 10 ватт, подразумевает использование радиатора, подобного тому, что имеется у процессора Pentium. Следовательно, стоимость светодиодного освещения такого типа возрастает, и возрастает площадь места, где планируется разместить все эту конструкцию. Питаться светодиодная лампа может только от низковольтного источника электричества, и, конечно же, одновременно с радиатором - это существенным образом увеличивает нагрузку на сеть, снижает надежность.

Сегодня на светотехническом рынке известно два типа светодиодных ламп - GL-BR20 и GR-BR40. Они используются в осветительных конструкция, в прожекторах, в конструкциях для декоративного освещения, а также в различных ручных фонариках. В целом светодиодные конструкции делятся на две категории- для освещения интерьера и для освещения улиц. Они широко используются в конструкциях для подсветки зданий, для рекламных щитов, для уличного освещения, в интерьере - для освещения помещений больших площадей, а также предметов интерьера.