Разница между светодиодом и лампочкой
В 2009 году Правительство РФ запретило продажу на территории страны ламп накаливания мощностью более 100 Вт, взяв курс на повышение оборота энергоэффективных источников света. Из обломков копий, сломанных в спорах о преимуществах и недостатках LED и ламп накаливания, можно восстановить Великую Китайскую стену (которая, кстати, задержит поток малонадежных осветительных приборов). Конечному потребителю не слишком интересно, чем отличается светодиод от лампочки, – ему важнее сравнить стоимость и долговечность, приведя к разумному показателю соотношение цена/качество. Посмотрим, на что ориентироваться при выборе.
Определение
Итак, под плафонами и абажурами наших люстр и торшеров прижились три типа ламп: накаливания, люминесцентная и светодиодная.
Это так называемые лампы общего назначения. Специальное предполагает применение тех же технологий в разного рода приборах для индикации или создания светового пучка. Принцип действия остается неизменным, а вот технические характеристики варьируются весьма широко.
Это, к примеру, светодиод, который устанавливается в обычную бытовую технику для индикации процессов:
Светодиод-индикатор
А это – лампа накаливания, используемая в габаритных огнях автомобилей:
Лампа накаливания для габаритных огней
Рассмотрим, как работает такое привычное и простое освещение.
Сравнение
Обычная лампочка накаливания, повсеместное распространение которой ввел указами еще Владимир Ильич, состоит в общем случае из стеклянной колбы, тела накала (преимущественно из вольфрама) и токовводов с предохранителем. При замыкании электрической цепи (включении) ток проходит через тело накала, нагревая его до определенной температуры, и оно начинает излучать видимый свет широкого спектра. Чтобы избежать окисления металла, колбу заполняют инертным газом или создают в ней вакуум.
В основе работы светодиода лежат свойства полупроводникового материала, из которого он изготовлен. Пропуская электрический ток через кристалл, мы получаем оптическое излучение узкого спектра – видимый свет определенного цвета. Для получения белого светодиода используются три кристалла, дающих красное, синее и зеленое свечение, в одном корпусе.
Самое значимое для потребителя отличие светодиода от лампочки накаливания – он всегда будет энергоэффективнее, вне зависимости от назначения и области применения. При переходе на экономичные осветительные приборы показатели не единожды измерялись, результаты публиковались, и теперь известно:
Как видим, экономия энергии значительная, и это самое главное преимущество светодиода.
Кроме того, LED-диоды выделяют мало тепла: их КПД близок к 90 %, и они преобразуют практически всю полученную энергию в световой поток. Лампа накаливания в среднем имеет КПД около 4 %, а остальное уходит в нагрев поверхности. Светодиодные лампы пожаробезопасны – температура их колб не поднимается выше 50 ℃. Альтернатива в 4 раза горячее.
В силу особенностей конструкции светодиоды – вещь довольно прочная, так что сотрясение или удар не влияет на их работу. Нить накала в обычных лампочках рвется при незначительном воздействии. Срок службы в благоприятных условиях определяется в 1000 часов, и все мы помним запасы в глубине шкафа. LED-лампы теоретически способны проработать 50 000 часов, однако производители гарантий на такой срок, конечно, не дают. Кристалл перегореть не может, но зачастую со временем деградирует, из-за чего яркость снижается.
Потребитель, который разобрался, в чем разница между светодиодом и лампочкой, в выборе сомневаться вроде бы не должен. Однако осветительные приборы с более чем столетней историей по-прежнему занимают немалую часть витрин магазинов. Преимущество в глазах многих у них одно, но решающее – цена. Стандартная лампочка с цоколем Е27 стоит около 20 рублей, тогда как светодиодная с тем же световым потоком – от 130. К тому же дешевые модели безымянных производителей часто бывают бракованными, а их технические характеристики – неточными: вместо заявленных 700 Lm вполне можно получить 500 Lm.
Есть и еще один момент: цвет светового потока от лампы накаливания всегда близок к естественному солнечному, а у LED варьируется довольно широко – от теплого к мертвенно-белому. В приборах, использующих множество светодиодов, добиться требуемого оттенка освещения может быть непросто.
Сравнение ламп накаливания и светодиодных: какие лучше?
В связи с постоянным совершенствованием систем освещения, развиваются и технологии, лежащие в основе светогенерации. Сегодня на рынке представлено большое разнообразие осветительных приборов теми же лампами накаливания, газоразрядными лампами, светодиодными и т.д. Из-за постоянных споров, какие из них лучше, в рамках данной статьи мы проведем сравнение ламп накаливания и светодиодных ламп.
Сравнение конструктивных особенностей
Первые модели ламп освещения, использующих вольфрамовую нить для излучения света, появились в конце 18 века. Конструктивно лампа накаливания имеет два вывода на цоколе, к которым подключаются нить накала, последовательно включаемую в электрическую сеть.
Рис. 1: конструкция лампочки накаливания
Принцип действия этих источников освещения не изменился и до нынешнего времени:
- из стеклянной колбы откачивается воздух для создания среды близкой к вакууму;
- при подаче на нить накаливания напряжения светового потока происходит нагрев волокна до раскаленного состояния;
- за счет отсутствия в окружающем пространстве частиц, создающих препятствие для свободного выхода разогретых электронов, возникает довольно интенсивное световое излучение.
Более чем за сто лет использования этой технологии менялась только форма конструкции и эффективность накаливания.
Первые светодиоды, как источник хоть какого-то видимого светового потока появились в 60-х годах прошлого века. И только в нынешнем веке полупроводниковые элементы научились набирать в матрицы для организованного led освещения.
Конструктивно светодиодная лампа напоминает лампу Ильича, но в отличии от последней содержит в себе:
- несколько полупроводниковых элементов;
- конденсатор;
- микросхему (стабилизатор тока).
Все эти детали располагаются в стандартном корпусе и необходимы для стабильной работы устройства. Принцип действия основан на выделении элементарных частиц при переходе электрического тока через p-n переход.
Сравниваемые параметры
Чтобы разобраться в эффективности каждого из видов лампочек, необходимо сравнить их характеристики в наиболее актуальных категориях. Рассмотрим их более детально для традиционных лам и их светодиодных аналогов.
Мощность и светоотдача
Как любой электроприбор, и светодиодные, и лампы накаливания потребляют определенную величину мощности, в результате чего возникает светоотдача лампочки. Под светоотдачей следует понимать отношение объема выданного света к объему потребленной электроэнергии. Данный параметр, как нельзя лучше характеризует эффективность работы любого прибора освещения.
В устройствах с нитью накаливания показатели светоотдачи составляют порядка 8 – 10Лм/Вт. Это означает, что с каждого ватта потребленной электрической мощности лампа накаливания выдает 8 или 10 люменов. Светодиодные, в свою очередь, могут выдать от 90 до 120Лм/Вт. Как видите, чтобы получить, допустим, те же 500 люменов для обеспечения освещенности помещения вам понадобиться использовать не менее 50Вт для лампы накаливания, в то время как при средних показателях светодиодных устройств потребуется затратить всего 5Вт, благодаря чему последние получили официальный статус энергосберегающих ламп.
Однако следует отметить, что светодиоды со временем выгорают, из-за чего яркость свечения заметно снижается. В то время как нить накаливания выдает постоянный параметр вплоть до перегорания.
Теплоотдача
За счет наличия омического сопротивления в элементах лампы, происходит столкновение направленного потока заряженных частиц с молекулами металла. В результате соударения в окружающее пространство выделяется тепловая энергия. Поэтому помимо прямого назначения приборы освещения выполняют роль нагревательного элемента.
В плане тепловыделения традиционные лампочки могут нагреваться до температуры от 150 до 250ºС. При таких показателях существует достаточно большая вероятность возгорания в случае локального нагрева легковоспламеняющихся материалов при контакте со стеклянной колбой. Поэтому лампы накаливания изолируют при помощи плафонов из негорючих термоустойчивых материалов. Также не стоит забывать, что при контакте с горячей поверхностью человек может получить ожог.
Светодиодные лампы имеют слабую теплоотдачу, они нагреваются не более чем до 50ºС. Поэтому их температура нагрева не несет никакой угрозы ни окружающим предметам, ни человеку.
Не менее важным показателем является и коэффициент полезного действия. Применительно к приборам освещения КПД показывает, какой процент от потребленной из сети электроэнергии был переработан в свет, иными словами, использовался по прямому назначению. Так в устройствах с нитью накаливания электрический ток расходуется на разогрев металла, а после достижения нужной температуры для выделения инфракрасного излучения возникает свет. В этой технологии нить постоянно греется, а только затем светиться, поэтому КПД ламп накаливания составляет лишь 5 – 15%.
У светодиодных устройств за счет конструкции светодиода коэффициент полезного действия составляет около 90%. Что значительно превосходит не только модели с нитью накаливания, но также галогенные и люминесцентные лампы.
Срок службы
Продолжительность эксплуатации любой электрической лампочки измеряется в часах – это время наработки для прибора освещения, после которого он выходит со строя по причине изнашивания элементов. Для ламп накаливания этот показатель составляет около тысячи часов, в то время как светодиодные могут нормально функционировать по 50 тысяч часов. Что дает преимущество полупроводниковым моделям почти в 50 раз.
Однако следует отметить, что долговечность светодиодов существенно зависит от качества подаваемого напряжения из сети и коэффициента пульсации. Которые у отечественных компаний до сих пор оставляют желать лучшего.
Экологичность
За счет выделения вредных веществ в окружающую среду многие лампы способны существенно повлиять на среду обитания человека. Но ни светодиодная, ни лампа накаливания не имеют особо вредных составляющих, способных повлиять на природные ресурсы, в отличии от тех же люминесцентных или галогенных ламп.
Стоимость
Пожалуй, это единственный параметр, в рамках которого лампу накаливания можно вывести в однозначные лидеры. В среднем стоимость лампы накаливания варьируется в пределах 20 – 50 рублей, в то время как светодиодные модели обойдутся в 300 – 500 рублей. Как можно констатировать, классические варианты выйдут в 10 раз дешевле полупроводниковых аналогов. Но, увы, несмотря на победу в соревновании за лучшую цену лампочки накаливания нельзя назвать однозначным лидером в плане выгоды, так как срок их службы в 50 раз ниже.
Из чего можно сделать вывод, что высокая стоимость светодиодных устройств с лихвой окупается продолжительностью их работы и высокой производительностью.
Спектр свечения
Рис. 3: температура свечения
Определяет цветопередачу предметов, попадающих в зону видимости человека. Так чем ниже уровень цветовых температур, тем больше восприятие окружающих нас предметов будет смещаться к красным и оранжевым тонам. При повышении температуры цветового спектра, видимые объекты будут восприниматься в синих и фиолетовых тонах.
У ламп накаливания температура свечения находится в пределах 2700 – 3000К. А вот светодиодные устройства способны выдавать спектр излучения в любом диапазоне, что реализуется в лампочках с холодным и теплым свечением. В последнее время эта функция может регулироваться на некоторых светодиодах, благодаря чему осветительный прибор способен выдавать спектр как у люминесцентных светильников, а после переключения, как лампа накаливания.
Итоговая таблица сравнения
Рис. 4: сравнение характеристик
Ниже приведены таблицы сравнения обоих типов ламп, из которых отчетливо видно преимущество светодиодных приборов освещения.
Светодиодные лампы: Чем отличаются от обычных и как выбрать лучшую
В последние несколько лет светодиодные лампы приобретают все большую популярность и это неудивительно, ведь они позволяют существенно снизить затраты на электричество без ущерба качеству освещения. В данной статье мы рассмотрим, чем светодиодные лампы отличаются от обычных лампочек накаливания, насколько они эффективны и как не совершить ошибки при их покупке.
Что собой представляет светодиодная лампа?
В светодиодных лампах в качестве источника света используются светодиоды, тогда как в обычных лампочках свет излучается за счет накала, который раскаляется под воздействием электрического тока. Изнутри энергосберегающая лампа покрыта люминофором (флуоресцентным красителем), который светится под действием газового разряда.
Каждый тип лампы обладает своими особенностями и недостатками. Конструкция лампы накаливания довольно проста: она состоит из нити накала (обычно изготовляется из вольфрама или его тугоплавких сплавов), заключенной в вакуумированную стеклянную колбу. Под действием электрического тока нить нагревается и начинает светиться. Основным преимуществом ламп накаливания является их низкая стоимость, которое, однако, нивелируется низким КПД. В действительности в свет превращается только 10% затраченной электроэнергии, остальное рассеивается в виде тепла. Кроме того, служит такая лампочка недолго – всего около 1 тыс. часов.
Компактная люминесцентная лампа, или КЛЛ (именно так называется энергосберегающая лампа) светит почти настолько же ярко, но при этом потребляет в пять раз меньше электроэнергии. В числе недостатков КЛЛ можно назвать более высокую цену, долгий промежуток разогрева после включения (несколько минут), неэстетичный вид, а также мерцание света, что несет нагрузку на глаза.
Светодиодная лампа состоит из нескольких светодиодов и блока питания, заключенных в корпус. Блок питания – необходимый компонент, так как для функционирования светодиодов требуется питание постоянным током с напряжением 6 или 12 В или переменным током с напряжением 220 В в бытовой электросети.
Чаще всего дизайн корпуса светодиодных ламп напоминает «грушевидную» форму с винтовым цоколем привычных ламп, что обеспечивает их беспроблемную установку. Устройства обладают целым рядом преимуществ, в числе которых разный цвет излучения (в зависимости от применяемых светодиодов), низкое энергопотребление (в среднем в 8 раз меньше по сравнению с лампами накаливания), долговечность (служат в 20-25 раз дольше, чем лампы накаливания), низкое нагревание корпуса, независимость яркости освещения от перепадов напряжения.
Существенный недостаток таких ламп – цена. Их ценник в несколько раз превышает стоимость ламп накаливания. Тем не менее, высокая стоимость компенсируется снижением затрат на освещение, при условии, что лампа не перегорит раньше времени. При этом светодиодные лампы вполне приличного качества можно приобрести в интернете, не значительно превышая затраты на обычные лампочки. Например, по этой ссылке на AliExpress можно купить светодиодные лампы стандартной конструкции по весьма привлекательной цене, имеется 9 вариантов мощности.
У светодиодных ламп есть и другие недостатки. В частности, неравномерное светораспределение, связанное с тем, что встроенный блок питания препятствует световому потоку. Тем не менее, некоторые производители обходят это ограничение, используя специальную форму конструкции, например, такую.
Кроме того, матовый корпус лампы выглядит неэстетично в стеклянных светильниках. К недостаткам относятся и отсутствие регулятора яркости (диммер), а также непригодность к применению при очень высоких и низких температурах.
На что обращать внимание при покупке
Из-за большого количества характеристик правильный выбор светодиодной лампы может стать непростым занятием.
Напряжение питания
При нестабильном напряжении в доме или квартире выбирайте лампы, способные работать в большом диапазоне напряжений. Данная характеристика обычно указывается на упаковке. Отметим, что при низком напряжении светодиодные лампы излучают столь же яркое свечение, что и при обычном.
Цвет излучения
Цветовая температура характеризует интенсивность излучения осветительного прибора. Цветовая температура измеряется в кельвинах. С ее повышением цвет меняется от желтого к голубому. Как правило, производитель указывает параметры излучения на упаковке и корпусе лампы: теплый (2 700 К) – приблизительно сравним с цветом лампы накаливания; теплый белый (3 000 К) – оптимально подходит для жилых помещений; холодный белый (4 000 К) – для офисов и производства, близок к цветности дневного света.
Некоторые модели ламп позволяют регулировать цвет с помощью специальных режимов. Если вы плохо переносите голубой спектр и холодный свет кажется вам тусклым, при покупке лампы с холодным спектром выбирайте прибор с запасом мощности.
Отдельной категорией следует выделить RGB-лампы, которые могут светить разными цветами, соответствуя предпочтениям пользователя. Управлять такими лампами обычно можно при помощи смартфона или другого Bluetooth-совместимого гаджета. Пример такой RGB-лампы.
Для особых эстетов выпускают даже лампы, которые могут довольно реалистично имитировать пламя (пример).
Мощность
Среди характеристик на упаковке светодиодных ламп приводится их световой поток и мощность аналогичных по яркости ламп накаливания. В действительности мощность светодиодных ламп в шесть-восемь раз ниже. Например, яркость свечения 12-ватной лампочки сопоставима с мощностью лампы накаливания на 100 Вт. Имейте ввиду, что заявленная мощность не всегда соответствует действительности, и лампа может светить менее ярко. Мощность свечения может снижаться и в связи с уменьшением яркости светодиодов со временем, поэтому существует вероятность, что устройство придется менять задолго до истечения его срока службы.
Прочие существенные моменты
Светодиодные лампы крупнее по сравнению с лампами накаливания, поэтому могут просто не поместиться в небольшой плафон.
Для приборов освещения, которые включаются через диммер, нужно подбирать подходящие лампы – на упаковке устройства должна быть информация, что лампу можно регулировать.
Светодиодные лампы слегка искажают визуальное восприятие цветов. В некоторых ситуациях, например, при съемке фотографий, это может иметь существенное значение.
Переход на использование светодиодных ламп
Рассматривая возможность перехода на более экономные лампочки, обратите внимание на ряд нюансов. Во-первых, целесообразно заменять только мощные лампочки (60 Вт и выше), так как замена маломощных ламп не принесет значительной экономии, а вот сумма, потраченная на покупку светодиодной лампы, может и не окупиться. Во-вторых, заменяйте лампы в часто используемых приборах освещения, например, в люстрах или светильниках в жилых помещениях, так как менять лампу в местах, где вы только изредка включаете свет, не имеет смысла. В-третьих, не ожидайте резкого сокращения расхода электроэнергии после замены ламп (экономия может составить 15-25%), поскольку основными потребителями электричества являются бытовые приборы (утюг, электрочайник, электроплита, стиральная машина и т.д.).
Наконец, при выборе светодиодных ламп не покупайте приборы одного производителя, а сначала опробуйте один-два бренда. Дело в том, что устройства разных производителей могут отличаться по испускаемому свету, даже если на упаковках заявлена одинаковая цветовая температура.
На сегодняшний день светодиодные лампы уже не являются дорогой технической новинкой и вполне доступны по ценам. Учитывая, что светодиодные лампы выгодно отличаются от обычных ламп накаливания, переход на их использование вполне целесообразен.
Светодиоды вместо лампы накаливания: сколько можно сэкономить?
Посчитали, насколько дешевле использовать LED вместо лампы накаливания
Лампочки — это одна из тех вещей, на которые вы не обращаете внимания, пока одна не перегорит и вам не придется ее заменить. Итак, когда придет время, что вы сделаете? Замените ее на лампу накаливания или более современную светодиодную (LED) лампу? Давайте подумаем вместе и прикинем, что нужно знать о разнице в стоимости и расходах при использовании.
В чем разница между лампами накаливания и светодиодными лампочками?
Alessandro Bianchi / Federico Bottos / unsplash.com
И прежде чем мы перейдем к сравнению стоимости, для начала посмотрим, что отличает светодиодные лампы от ламп накаливания.
Лампы накаливания существуют со второй половины 19-го века (когда технология была изобретена независимо друг от друга двумя изобретателями-учеными — Лодыгиным Александром Николаевичем и Суоном Джозефом Уилсоном), и до относительно недавнего времени именно эти лампочки в разных вариациях были единственным средством освещения городов, сёл и деревень. Все мы с детства знаем принцип их действия, когда свет испускает тело накала, нагреваемое электрическим током до высокой температуры. В качестве тела накала при этом чаще всего используется спираль из тугоплавкого металла, стандартно — вольфрама, но, бывает, используются и другие металлы и их сплавы, в том числе и угольная нить накаливания. А для того, чтобы исключить окисление тела накала при контакте с воздухом, его помещают в вакуумированную либо заполненную инертными газами или парами колбу.
Светодиоды (светоизлучающие диоды, LED) — это полупроводниковый источник света, который излучает свет при протекании через него тока. Более сложное описание звучит так: полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом (область соприкосновения двух полупроводников с разными типами проводимости), создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.
Главное, что светодиодам нужно меньше тока, а значит, выход тепла у них на порядки ниже, чем у ламп накаливания, что существенно снижает затраты на электроэнергию.
Единственный минус — ранние версии светодиодных ламп давали холодный, резкий свет, но с годами они стали мягче и теплее, и теперь их практически не отличить от привычной всем лампочки Ильича.
Лампы накаливания и светодиодные лампы: сравнение стоимости использования
Для примера возьмем обычную, бытовую LED-лампу , усредненной цены — 100 рублей (аналог лампы накаливания в 60 Вт) и сравним ее с не менее простой и распространенной лампой накаливания за усредненный ценник в 20 рублей, той же характеристики.
И при первом приближении видно, что светодиодная лампочка стоит как минимум в три раза дешевле, а если брать аналоги от известных фирм, то разница может быть в добрые 10 раз! Но подобная инвестиция, как говорят специалисты, оправданна, если учесть затраты на электроэнергию, — в долгосрочной перспективе светодиоды предпочтительнее. Ведь бытовые светодиодные лампы потребляют как минимум на 75% меньше энергии, чем лампы накаливания, и служат от 10 до 25 раз дольше.
Так, заявленный срок службы производителей светодиодных ламп составляет от 10 до 50 тысяч часов непрерывной работы. Таким образом, даже при сроке службы в 30 тысяч часов, если не выключать лампочку, она в идеальных условиях (светодиоды не рекомендуется использовать в закрытых светильниках во избежание их перегрева) может продержаться около 3-х лет, что при стандартном использовании может вылиться в 10 и более лет, при условии, что мы говорим о качественной LED-лампе (процент брака у светодиодных ламп все еще остается достаточно высоким).
Давайте посмотрим на расходы при эксплуатации в быту
Сравним использование двух ламп одинаковой яркости: лампы накаливания мощностью 60 Вт и светодиодной мощностью 7 Вт*:
*Тарифная сетка с 1 июля по 31 декабря 2022 года от Мосэнергосбыта
Лампа накаливания мощностью 60 Вт потребляет 60 киловатт-часов (кВт·ч) электроэнергии каждые 1000 часов. При тарифной ставке по однотарифному учёту с применением одноставочного тарифа в г. Москве в 5,43 рубля (подробнее тарифную сетку смотрите здесь ) за кВт·ч работа лампы накаливания в течение 1000 часов будет стоить 325 рублей.
Светодиодная лампа мощностью 7 Вт потребляет 7 кВт·ч электроэнергии каждые 1000 часов. При ставке 5.43 рубля за кВт·ч эксплуатация светодиодной лампы в течение 1000 часов будет стоить 38 рублей.
Итого разница в пользу светодиодной лампочки — более чем в 8 раз, или 287 рублей, иными словами, через 41 день непрерывной эксплуатации (или примерно за полгода в обычном режиме бытового использования) достаточно дорогая лампочка полностью окупится и будет работать после этого только в плюс. Умножьте полученные данные на количество лампочек и на год-два эксплуатации, и вы получите внушительную экономию, даже при условии возможного досрочного выхода из строя LED-лампы.
Посчитаем для примера расходы на электричество за 2 года. При усредненной бытовой продолжительности работы по 7-8 часов в среднем набегает около 5 000 часов.
Умножаем на мощность лампы в 7 ватт (5000×7=35 кВт⋅ч) и множим на стоимость кВт⋅ч согласно приведенному тарифу. 35*5.43 = 190 рублей.
Предположим, что лампочек в квартире 10, получаем 1900 рублей, при условии, что иллюминация будет работать вся и сразу в течение данного периода.
60-ваттная лампа накаливания «сожжет» за этот же период 300 кВт⋅ч, или 1629 рублей, или 16 290 рублей, если будут гореть все 10 ламп.