Не так давно мы пользовались старомодными «лампочками Ильича», не задумываясь о том, что нагревание вольфрамовой нити — максимально неэффективный способ получения света.
Они недолговечные и дорогие в эксплуатации из-за удручающе низкого КПД.
Им на смену пришли компактные, но не экологичные люминесцентные лампы. Теперь повсюду светодиоды.
Продавцы LED обещают крутое, дешевое в эксплуатации, эффективное освещение, но так ли это на самом деле? Давайте сравним светодиодные лампы с обычными лампами накаливания и посмотрим, действительно ли новинка заслужила бесконечные хвалебные оды в свой адрес.
Содержание
Почему сравнивают?
Лампы накаливания практически не эволюционировали с тех пор, как Томас Эдиссон изобрел их в конце XIX века.
По сути, это тонкая проволочная нить в стеклянной колбе, которая нагревается электричеством до тех пор, пока не начнет светиться. Максимально примитивная и дешёвая в производстве вещь.
Компактные люминесцентные лампы — первое поколение энергосберегающего освещения, от которого, однако, отказались из-за ряда недостатков, включая прерывистый спектр и трудности с утилизацией. Они быстро уступили первенство LED-освещению.
Светодиоды теперь везде: от домов и квартир до промышленных цехов и стадионов. Поскольку лампы накаливания не исчезли полностью, их часто сравнивают с LED, чтобы наглядно подчеркнуть все преимущества новых технологий.
Отличия обычной лампочки
Рассмотрим характеристики и показатели лампы накаливания:
Мощность
Диапазон типичных значений для бытовых ламп:
| Мощность | Применение |
| 10–15 Вт | Ночники, декоративное освещение, точечные светильники. |
| 40–100 Вт | Основное освещение в комнатах, настольные лампы, настенные бра. |
| 200–300 Вт (и выше) | Промышленное освещение, прожекторы. |
В специфических сферах вроде сценического освещения использовались изделия мощностью до 1500 Вт, но газоразрядные лампы, а позже и LED освещение почти полностью их вытеснили.
Световой поток
Продуктивность ламп накаливания колеблется в пределах 15–20 Лм/Вт.
Спектр
Диапазон излучения: 400–700 нм с преобладанием инфракрасного и красного, что делает их свет «теплым», приятным для глаз.
Температура света
Лампы накаливания излучают теплый белый свет около 2700–3000 К. Он считается макисмально приближенным к естественному солнечному и наиболее комфортным для домашнего освещения.
Температура нагрева
Рабочая температура нити: 2500–3000°C. Температура поверхности стеклянной колбы достигает 200–300°C
Сопротивление
Этот параметр зависит от мощности лампы и текущего напряжения в сети. Рассчитывается в Омах с помощью формулы мощности тока. Например, типичное значения для бытовой лампы накаливания 100 Вт в сети 220в равно 484 Ом
Расход энергии
Потребление лампы накаливания измеряется в ватт-часах. Лампа мощностью 100 Вт потребляет 100 ватт энергии в час. Но из-за низкого КПД только 10 Вт преобразуется в видимый свет. Остальные 90 Вт конвертирует в тепловую энергию.
Материал колбы
Для бытовых ламп мощностью до 300 Вт используют обычное закалённое стекло. Колбы для специализированных ламп отливают из других материалов, например, кварцевого или боросиликатного стекла.
Каким газом наполняются?
Чаще всего внутри колбы создается вакуум. Реже её заполняют инертным газом — азотом, аргоном или криптоном, чтобы предотвратить испарение вольфрама и продлить срок службы лампы.
Чем отличается эквивалент?
Рассмотрим ключевые характеристики и показатели светодиодных ламп:
Мощность
Мощность светодиодных осветительных приборов варьируется в широких пределах, от милливатт до нескольких сотен ватт. Типичные значения бытовых LED ламп:
| Мощность | Применение |
| 1–5 Вт | Декоративное освещение, освещение в шкафах, ночники, точечная подсветка. |
| 6–15 Вт | Основное освещение в жилых комнатах и рабочих помещениях. |
| 20–50 Вт | Освещение больших помещений, прожекторы, уличное освещение. |
На данный момент самые мощные светодиоды доступные на рынке достигают значения в 100, 150 и даже 200 Вт. Но гораздо чаще используют наборные панели из большого количества маломощных бытовых светодиодов. Мощность таких «досок» может быть любой — хоть 1000 Вт и даже больше.
Световой поток
Высокая продуктивность: 100–150 лм/Вт и более.
Спектр
В зависимости от назначения, светодиоды излучают в спектрах от 100 до 1000 нм и более:
| Ультрафиолетовый (UV) | 100–380 нм |
| Видимый свет (бытовые LED) | 380–780 нм (от фиолетового до красного) |
| Инфракрасный (IR) | от 780 до 1000 нм и больше |
Температура
Есть несколько видов светодиодов с разной температурой свечения:
| Теплый белый | 2700K–3000K |
| Нейтральный белый | 3500K–4100K |
| Холодный белый | 5000K–6500K |
Существуют чипы, излучающие только в инфракрасном спектре и в ультрафиолете, а также RGB светодиоды с полным спектром. Последние использует комбинацию красных, зеленых и синих кристаллов на одной подложке для создания широкой палитры. Часто используются в растениеводстве, художественном освещении.
Температура нагрева
Ток, протекающий через светодиод, сосредоточен на крошечной площади кристалла. Это приводит к значительному тепловыделению, которое, тем не менее, всё равно ниже, чем у ламп накаливания.
Типичные температуры для бытовых LED-ламп 5–30 Вт при пассивном охлаждении:
| Корпус лампы | Обычно не нагревается выше 40°C. |
| Кристалл светодиода | Может нагреваться до 65–75°C, что является безопасной рабочей температурой. |
| Драйвер | Нагреваться до 60–65°C. |
Мощные светодиоды греются до 90°C и более на поверхности чипа. При таких температурах происходит быстрая деградация кристаллов, поэтому они нуждаются в принудительном охлаждении. Система охлаждения включает радиаторы и воздушные кулеры.
Сопротивление
У светодиодов нет фиксированного сопротивления. Кристалл будет поглощать столько тока, сколько сможет, пока не сгорит или не взорвется. Поэтому в схему включают резистор или другой ограничитель тока.
Расход энергии
Потребление измеряется в ватт-часах. Лампа мощностью 15 Вт потребляет 15 ватт энергии в час. Благодаря высокому КПД в районе 90%, тепловые потери составляют не более 1,5 Вт. Остальная энергия преобразуется в видимый свет.
Материалы колбы
Колба светодиодной лампы помогает формировать световой поток, защищает внутренние детали от влаги, физического повреждения.
Основные материалы:
- Поликарбонат (PC): дешёвый, ударопрочный, применяется в лампах всех ценовых категорий.
- Акрил (PMMA): Прозрачный пластик с хорошей светопропускной способностью.
Более дорогие или дизайнерские осветительные приборы иногда «упаковывают» в обычное, закаленное или ударопрочное стекло.
Каким газом наполняются?
Светодиод излучает свет за счет рекомбинации электронов в фотоны внутри монолитного кристалла. Поэтому колбы LED-ламп не наполняют газом.
Сравнение по ключевым показателям
Сравнение плюсов и минусов каждого типа осветительных приборов по основным категориям:
| Лампы накаливания | LED-лампы | |
| Экономность | Дешёвый, доступный осветительный прибор.
Слабая производительность — всего 15–20 лм/Вт. До 90% потребляемой энергии излучается в виде тепла. |
Производительность — до 100–150 лм/Вт. За счёт высокого КПД потребляет меньше энергии при равном световом потоке.
Более высокая первоначальная стоимость (варьируется от бренда чипов). Дорогая покупка и замена. |
| Практичность | Простая конструкция, лёгкая быстрая замена.
Срок службы около 1000 часов, низкая устойчивость к вибрациям, ударам. |
Срок службы: 25000–50000 часов, устойчивы к вибрациям, ударам.
Мерцание, потеря яркости и насыщенности цвета по истечении примерно половины заявленного срока службы (варьируется от бренда). |
| Качество освещения | Мягкий, теплый свет максимально комфортный для чтения и домашних дел. Чувствительны к качеству электроэнергии в сети — чем хуже напряжение, тем тусклее светят. |
Широкая палитра цветов, могут излучать теплый, холодный и нейтральный свет с возможностью регулировки. Продуктивность освещения сильно зависит от качества кристалла и обвязки. В низкокачественных лампах присутствует мерцание, свет слишком резкий, неприятный для глаз. |
| CRI (Коэффициент цветопередачи) | Теплый «солнечный» свет с высоким CRI (обычно 90+), что делает цвета более природным, естественными.
Нельзя регулировать цветовую температуру. |
Широкий выбор цветовых температур. Многие лампы позволяют регулировать цветовую температуру по желанию от тёплой до холодной. Качество и точность цветопередачи сильно варьируется в зависимости от модели, производителя и даже конкретной партии кристаллов. CRI бюджетных моделей не превышает 70–80. |
| Безопасность в быту | Изготовлены из стекла и металла. Пожаробезопасны, не выделяют вредных веществ. Можно утилизировать как обычный мусор.
Хрупкие, легко разбиваются, могут поранить осколками стекла. |
Экологически безопасные, не содержат ртути и других вредных веществ. Прочные, трудно разбить или повредить иным способом.
Некачественные изделия способны стать причиной пожара. Содержат электронные компоненты, поэтому утилизируются отдельно от бытового мусора. |
Светодиодные лампы хоть и не лишены недостатков, отличаются рядом весомых преимуществ. Они энергоэффективные, долговечные, экологически чистые. Дают выбрать цветовую температуру на свой вкус.
Таким образом, являются более современным и экономически целесообразным решением для домашнего и рабочего освещения.
Сравнительная таблица соответствия мощности и светового потока
Наглядное сравнение мощности ламп накаливания и эквивалентных LED-ламп:
| Мощность лампы накаливания (Вт) | Световой поток (лм) | Эквивалентная LED лампа (Вт) | Световой поток (лм) |
| 25 | 230 | 3–4 | 300–400 |
| 40 | 450 | 5–6 | 450–550 |
| 60 | 750 | 8–10 | 750–900 |
| 75 | 1050 | 12–15 | 1050–1200 |
| 100 | 1350 | 15–18 | 1350–1600 |
Для каких целей и что лучше применять?
Перечислим области применения обоих типов ламп.
Лампы накаливания
Проигрывают светодиодным по большинству параметров. С начала 2000-х и по сей день их рыночная доля сократилась на 60–80%. Вместе с тем, существуют рыночные ниши, где их позиции остаются прочными. Перечислим области, где их по-прежнему активно применяют:
Дизайнерское освещение. Теплый, мягкий свет ламп накаливания (наряду с галогеновыми) по-прежнему востребован у ценителей эстетики.- Студийное освещение. Свет с высоким индексом цветопередачи CRI (выше 90) критично важен для многих типов фотосъемки.
- Резервное освещение. Не так уязвимы к скачкам напряжения, что делает их удобным вариантом на случай сбоев в сети.
- Специальное освещение. За счёт высокого излучения в ИК-спектре выгодны для одновременного освещения и обогрева террариумов, инкубаторов и других схожих объектов.
- Точное приборостроение. Лампы накаливания устойчивы к атмосферным помехам и электромагнитным импульсам, поэтому по-прежнему используются в аэрокосмической отрасли и приборостроении.
- Суровые условия эксплуатации. Более устойчивы к повышенной влажности и перепадам температур. В то же время LED лампы могут страдать от выпадения конденсата или ускоренной деградации кристалла из-за перегрева.
Дизайнерское освещение. Теплый, мягкий свет ламп накаливания (наряду с галогеновыми) по-прежнему востребован у ценителей эстетики.Но есть узкие ниши, где они успешно конкурируют с современными аналогами и сохраняют рыночную долю несмотря на общий нисходящий тренд.
Светодиоды
Вывели качество освещения на новый уровень. Они долговечные, энергоэффективные, универсальные. Дают больше возможностей для декора. Обладают другими полезными преимуществами. Вот основные области их применения:
- Домашнее и рабочее освещение. Энергоэффективность и долговечность LED ламп сделали их идеальными кандидатом на роль основного освещения в жилых и коммерческих помещениях, таких как дома, квартиры, офисы, магазины, торговые центры, больницы, муниципальные учреждения.
- Декоративное освещение. Некоторые полезные функции вроде регулируемой цветовой температуры открывают уникальные дизайнерские опции.
- Уличное освещение. При аналогичной мощности, световой поток LED ламп выше в разы, что стало решающим фактором в такой энергозатратной отрасли, как уличное освещение.
- Освещение теплиц и оранжерей. Светодиоды излучают в широком спектре в том числе и в критически важных для растений пиках 440 и 660 nm. Это успешно делают как обычные «белые» светодиоды, так и более узконаправленные модели вроде красных «Deep Red» и синих «Royal Blue». Лампы накаливания непригодны для сельского хозяйства из-за малого количества лм/вт и сильного смещения в ИК-спектр.
Декоративное освещение. Некоторые полезные функции вроде регулируемой цветовой температуры открывают уникальные дизайнерские опции.В целом, LED лампы универсальнее, гибче в настройке и лучше подходят для большинства бытовых и производственных задач. Поэтому справедливо занимают доминирующее положение на рынке осветительных приборов.
Заключение
Лампы накаливания, несмотря на доступность и простоту, давно вышли в категорию устаревших решений. Они остаются актуальными в областях, где важны некоторых их специфическое особенности вроде высокого CRI, или устойчивости к ЭМИ и суровому климату.
Некоторые эстеты готовы мириться с их низкой энергоэффективностью и коротким сроком службы ради неповторимой теплоты и «ламповости». Но низкая продуктивность и «прожорливость» делают их неконкурентоспособными в сравнении со светодиодными и люминесцентными лампами.
LED лампы — современная альтернатива «лампочке Ильича» и другим источникам света вроде КЛЛ, ртутных, галогеновых и газоразрядных ламп. Используют принципиально иной способ преобразования электричества в свет, при котором потери не превышают 10%. Кроме того предлагают богатую цветовую палитру и гибкую настройку — рассеянное, точеченое, сфокусированное освещение.
Переход на LED освещение снижает затраты электроэнергии в разы, что в целом является решающим аргументом для большинства домохозяйств.
