Преимущества и недостатки светодиодных ламп

В последнее время все большую популярность набирают светодиодные лампы освещения. Это стало следствием усовершенствования процесса изготовления полупроводниковой продукции, в результате чего, LED-лампы стали более доступными для рядовых потребителей.

Основные достоинства светодиодных ламп – это энергоэффективность и огромный срок службы. Источники света на основе полупроводниковой технологии работают до 20 раз дольше, чем любые другие аналоги.

Хотя, светодиоды уже давно являются важным элементом, используемым в электронике (индикаторы в бытовых приборах и тд), но только недавно они завоевали популярность в сфере освещения, благодаря появлению мощных и эффективных LED-ламп, генерирующих свет достаточно сильный, чтобы использовать их как равноценные заменители ртутным люминесцентным, энергосберегающим флуоресцентным и даже лампам накаливания.

В настоящий момент на рынке представлены светодиодные лампы достаточно мощные для использования их в качестве основных источников освещения в квартирах и частных домовладениях, офисах и промышленных объектах, уличном или парковом освещении, и даже архитектурной подсветки офисных зданий, стадионов и других объектов инфраструктуры.

Принцип работы светодиодов

Видимый свет определяется, как волны, движущиеся с постоянной скоростью (в вакууме). Точнее говоря, свет состоит из частиц с нулевой массой и представляет собой энергию, высвобождаемую электронами, движущимся внутри орбит атома. Столетие назад это свойство атомов было обнаружено сэром Исааком Ньютоном, он назвал эти легкие частицы фотонами – фундаментальными единицами света.

Материалом, используемым в светодиодах, в основном, является сплав алюминий-галлий-арсенид (AlGaAs). В исходном состоянии атомы этого материала сильно связаны. Без свободных электронов прохождение электричества здесь становится невозможным. Проблема решается добавлением полупроводниковой примеси – процесс, известный как легирование. Вводятся лишние атомы, эффективно нарушающие баланс материала и позволяя свободным электронам перемещаться по различным атомным орбитам. Побочный эффект этого – выделение света (люминисценция).

Различные длины испускаемых волн и определяют возможность получения широкой цветовой гаммы испускаемого света, что только дополняет все преимущества светодиодных ламп.

Стоит отметить, что ширина цветового диапазона у светодиодных ламп огромна – от 2500 К до 10000 К по шкале цветовых температур. Этим объясняется возможность применения таких ламп в помещениях различного назначения – от офисов, больниц и промышленных объектов до квартир и подсветки растений.

Преимущества и недостатки LED-ламп

Основные плюсы светодиодных ламп:

• длительный срок службы. Это основное преимущество светодиодных ламп. Ресурс светодиодов – от 50000 до 100000 часов службы, что эквивалентно 10-11 годам беспрерывной работы. Это впечатляющие цифры, особенно, в сравнении с классической лампой накаливания, имеющей ресурс в 300-1000 часов. Столь продолжительный срок службы, компенсирует и оправдывает относительно высокую стоимость светодиодных ламп;
• энергоэффективность. Светодиоды – наиболее энергосберегающий источник освещения. Уровень их энергопотребления весьма низок не только в сравнении с лампами накаливания. Энергосберегающие люминесцентные или ртутные также не могут конкурировать со световой эффективностью светодиодов, в которых 80% электроэнергии преобразуется в свет и только 20% теряется и преобразуется в тепло. Для сравнения эффективность лампы накаливания находится на уровне 5-10%, вся остальная энергия выделяется с тепловым излучением. Так что, светодиодная лампа, мощностью в 10-12 Вт, будет равносильна лампе накаливания в 100 Вт. Соответственно, эффект экономии электроэнергии превышает отметку в 8-10 раз;
• устойчивость к повреждениям и перепадам температур. В отличие от традиционного освещения, преимущество светодиодного заключается в том, что оно не содержит тонких нитей накаливания или стеклянных элементов корпуса, которые очень чувствительны к повреждениям. Обычно при создании светодиодной лампы используются высококачественные пластмассы и алюминиевые детали, что гарантирует устойчивость к повреждениям и перепадам температур;
• теплопередача. Светодиоды, по сравнению с традиционным освещением, генерируют небольшое количество тепловой энергии из-за их высокой эффективности. Этот фактор исключает не только ненужные потери электроэнергии на обогрев, но и является важным в обеспечении безопасности. Светодиодные лампы не перегреваются и не могут нанести повреждения, например, ребенку, при контакте с ними. Отсутствие перегрева – еще и гарантия пожаробезопасности, исключающая возможность появления открытого огня из-за чрезмерного нагрева лампы;
• экология. Преимущество светодиодного освещения заключается также в том, что светодиоды не содержат токсичных материалов, таких как ртуть и другие тяжелые металлы, опасные для окружающей среды, в отличие от энергосберегающих ламп. Они не только не имеют негативного воздействия на организм человека, но и могут легко и безопасно утилизироваться, без ущерба для окружающей среды;
• размер. Светодиодные лампы могут быть выполнены в разных размерах и формах. Это значительно расширяет сферу их применения – от маленьких источников света в системах подсветки, до форм, напоминающих классическую лампу накаливания;
• фокус. Конструкция светодиодной лампы может быть выполнена так, чтобы фокусировать свет в определенном направлении. Лампы накаливания и флуоресцентные источники часто требуют внешнего отражателя для сбора света и направления его в удобном для использования виде. Это свойство полезно при разработке направленной подсветки рабочей зоны на кухне или письменного стола, например;
• время отклика. Светодиодные лампы достигают максимального уровня светимости моментально, после их включения и не требуют разогрева, как ртутные лампы.
• цикличность. Светодиоды не подвержены поломкам и выходу из строя из-за частого их включения-выключения.

Основные минусы светодиодных ламп:

• стоимость. Один из наиболее существенных недостатков светодиодных ламп. Хотя развитие полупроводниковой индустрии идет огромными темпами, светодиоды и сегодня, все еще относительно дорогостоящие, в сравнении с аналогами. Однако, отсутствие необходимости в частой замене и высокая энергоэффективность, успешно компенсирует высокую цену LED-ламп;
• габариты. Мощные светодиодные лампы имеют достаточно большие размеры. Это является следствием наличия в них специального радиатора, обеспечивающего отвод выделяемого тепла от светодиода. Хотя, эффективность LED высокая, диоды работают некорректно при температуре выше 60 градусов по Цельсию. Наличие радиатора – является и причиной того, что такие лампы нельзя устанавливать в светильники закрытого типа, куда отсутствует свободный доступ воздуха. Эти недостатки светодиодных ламп, не позволяют их эффективно использовать повсеместно;
• качество цветопередачи. Потребители жалуются на то, что LED-лампы испускают неприятное для восприятия свечение, но в этой области не всё так плохо;
• необходимость LED-драйвера – специализированного блока питания, обеспечивающего стабильность в импульсном энергоснабжении светодиодной лампы. Этот фактор дополнительно способствует увеличению общей стоимости освещения. Дополняет минусы светодиодных ламп – необходимость установки блока питания, где он будет скрыт от глаз, но доступен, в случае внезапной поломки;
• потускнение и мерцание светодиодов – неприятные последствия деградации светоизлучающего кристалла, который со временем теряет свои первоначальные свойства.
• трудность замены. Если один диод в лампе перегорел, заменить его проблематично, а часто и невозможно.

Резюме

Несомненно, что преимущества светодиодных ламп, перекрывают недостатки. Постоянное развитие и совершенствование технологий в изготовлении LED-ламп, способствует повышению эффективности и снижению стоимости. Высокая степень энергоэффективности – актуальный аспект в условиях постоянного повышения цен на энергоносители, включая электроэнергию. Можно обсуждать преимущества и недостатки этой технологии в освещении, но стоит помнить, энергосберегающие технологии – это будущее, а эпоха повсеместного распространения ламп накаливания подходит к концу.