Светодиодное освещение: применение и преимущества

LED-освещение - популярный тренд в светодизайне. Аббревиатура «LED» (Light Emitting Diode) в переводе с английского обозначает «диод, излучающий свет». В этой статье мы расскажем все о светодиодных лампах и почему они экономичнее, удобнее и долговечнее, чем другие варианты источников света.

Появление LED-элементов (light-emitting diode) ознаменовало эволюционный виток в развитии светотехнической продукции. Технология инфракрасного диода была запатентована в 1961 году, но применимый на практике светодиод появился только год спустя. Первые LED-лампы стоили до $200, падение цены на них началось спустя тридцать лет - в начале 90-х, когда создали дешевый диод синего цвета. В течение последнего десятилетия частные лица и владельцы бизнеса все чаще выбирают доступное светодиодное освещение. Серийный выпуск LED-элементов, демонстрирующий высокие темпы роста, отражает оживленный спрос на них.

Еще 20 лет назад доступны были только диоды красного, желтого и зеленого цветов. Так возникла объективная необходимость в синих светодиодах, которые смогли бы сочетать в себе способность минимального потребления энергии и обеспечивать при этом отличный уровень светового потока. Прошло уже более 10 лет с того момента, как начали выпускать светодиодные светильники, однако по уровню освещения они значительно уступали простым лампам накаливания. В основном их использовали в виде ночников.

Светодиодное освещение - это современная энергоэффективная технология, которая быстро стала востребованной из-за множества плюсов. Применяется для освещения домов, офисов, уличных территорий, коммерческих, промышленных и спортивных объектов. Важный плюс - его энергоэффективность, что снижает энергопотребление, экономит ресурсы, средства на оплату счетов за электричество. Помимо этого, светодиоды обладают длительной эксплуатацией, экологической безопасностью, диапазоном цветовых температур и многими другими плюсами.

Что такое светодиодное освещение?

Диодное освещение - способ подачи искусственного света с помощью энергосберегательных светодиодных ламп. Технология получила распространение относительно недавно, но уже заслужила признание дизайнеров интерьера. С помощью светодиодных приборов легко воплощать любые сценарии освещения. Устройства привлекательно выглядят в интерьере и прекрасно совмещаются с системой "умный дом". Можно вставить LED-лампы в обычные световые приборы или сразу приобрести светодиодные устройства.

Принцип работы светодиода

Светодиод представляет собой прибор на основе полупроводниковых кристаллов с электронно-дырочным переходом. Он создает оптическое излучение в узком диапазоне спектра при пропускании через него электрического тока. Под действием последнего каждый кристалл начинает излучать лучи в спектре RGB, а белый цвет является результатом их смешения. При изменении соотношения цветов получают оттенки белого света от теплого до холодного.

Светодиоды - устройства, созданные на основе полупроводниковых элементов с электронно-дырочный переходом. Приборы излучают свечение только в том случае, когда через них проходит электрический ток. В одном из полупроводников преобладают положительные ионы, в другом - электроны. Когда через точку их соприкосновения проходит ток, возникает рекомбинация элементов. В результате появляется излишек энергии, который преобразуется в световое излучение.

Диоды испускают лучи в зеленом, голубом и красном спектрах. В результате смешения этих тонов получается свечение белого цвета. В зависимости от типа лампы потоки могут быть как теплыми, так и холодными.

Если говорить о современных светодиодных лампах, то они состоят из следующих элементов:

• Плата с диодами
• Драйвер для выпрямления тока
• Радиатор для отвода тепла
• Цоколь (Е27, Е14, Е40, GU10, GU5.3 и др.)
• Колба (традиционной формы, в виде свечи, шара, эллипса, «кукурузы»)
• Держатели (нижний и верхний)

Стандартная конструкция светодиодной лампы:

1. Плата с расположенными на ней диодами.
2. Радиатор.
3. Драйвер.
4. Рассеиватель.
5. Цоколь.
6. Колба любой формы.
7. Нижний и верхний держатели.

Самый важный элемент системы - драйвер, который располагается в цоколе устройства. Он представляет собой комбинацию трансформатора, конденсаторов и микросхем. Именно от качества этой детали зависит стоимость светодиодных источников освещения. Драйвер служит для преобразования переменного тока в постоянный и стабилизации поступающего напряжения. Еще одна функция - питание светодиодов.

Цоколь - необходимый элемент для подключения лампы к патрону светильника. Существует несколько типов деталей, но самыми распространенными считаются штырьковые и винтовые. Радиатор служит для отвода тепла от светодиодных кристаллов. Чем больше по размеру деталь, тем лучше эффект от ее работы. Немаловажную роль в системе играет рассеиватель.

Устройство светодиодной лампы

Преимущества и недостатки светодиодного освещения

Как и другие популярные источники освещения - традиционные и люминесцентные - они тоже имеют достоинства и недостатки. Чтобы принять решение в пользу светодиодного освещения, важно изучить достоинства источников света.

Главные преимущества:

• Длительный срок эксплуатации: LED-лампы способны работать до 50 000 часов, а некоторые до 100 000 ч. У лампы накаливания этот показатель составляет до 1 000 ч, у галогенной - до 4 000 ч, у люминесцентной - до 10 000 ч.
• Экономный расход электроэнергии: диодные лампы требуют намного меньше электричества, чем другие светильники, но при этом дают оптимальную насыщенность освещения. Они расходуют в среднем в 7 раз меньше электричества, чем лампа накаливания, в 2 раза меньше люминесцентной и в 4 раза меньше галогенной при условии, что они дают одинаковую по освещенности помещения.
• Прочность корпуса: LED-лампы не разобьются, если случайно уронить их с небольшой высоты. Лампы накаливания и галогенные легко разбиваются при падении с высоты до 1 м и легком механическом воздействии. А сильная вибрация приведет к тому, что в них порвутся нити накаливания. Колбы люминесцентных лампы более прочные, но разбивать их нежелательно из-за потенциального вреда для здоровья. Самый прочный корпус у LED-ламп, так как колба - самый хрупкий элемент конструкции - изготовлена из пластика.
• Отличные параметры светоотдачи. Средняя мощность светового потока - 50-100 Лм на 1 Вт. Мощность светового потока в них составляет 50-100 лм на 1 Вт. У галогенных эта характеристика составляет до 22 лм, у люминесцентных - до 60 Вт, у ламп накаливания - до 17 лм. В трех последних 40-90 % мощности тратится на нагрев корпуса.
• Оптимальный спектр света: светодиоды дают комфортное освещение, аналогичное солнечному. Для сравнения: индекс цветопередачи естественных потоков - 100 единиц, светодиодных светильников - 80-85. Ближайший к нему спектр дают светодиоды. Их индекс цветопередачи составляет 80-85 единиц, в то время как у естественного солнечного освещения - 100 единиц (абсолютное значение). Среди остальных решений к этой характеристике приближаются только люминесцентные лампы с их 60-65 единицами.
• Экологичность и безопасность: при изготовлении ламп не используются токсичные компоненты. В составе LED-лампы отсутствуют токсичные компоненты. Лампы накаливания и галогенные не претендуют на экологичность из-за того объема энергопотребления, которое тратится «впустую». Люминесцентные содержат пары ртути и требуют соблюдения выполнения строгих правил утилизации, утвержденных на законодательном уровне.

Светодиодные лампы освещения подходят для любых помещений, в том числе и с повышенной влажностью. Светодиодные источники света не нуждаются в регулярном техническом обслуживании и подходят для освещения влажных и пыльных помещений. На их срок службы не влияет частое включение и отключение питания, в отличие от галогенных, люминесцентных и ламп накаливания.

Важно! Минусы светодиодных ламп выделить гораздо сложнее. Можно назвать один - сравнительно высокая стоимость. С момента появления на рынке источники света на основе светодиодов непрерывно дешевеют, но до сих пор остаются дорогими на фоне альтернативных решений. Это является их главным и единственным недостатком. Но если учитывать срок службы и уменьшенное потребление энергии, установка LED-освещения будет предпочтительнее с экономической точки зрения.

Характеристики светодиодов

Сложности с выбором светодиодных светильников? Подготовим полный расчет стоимости, необходимого оборудования и 3D визуализацию для освещения вашего объекта. Это БЕСПЛАТНО - еще до покупки и заключения договора, вы сможете узнать: «Сколько и какие светильники подойдут?», «Сколько это будет стоить?», «Как это будет выглядеть?» и даже «Сколько будет наматывать счетчик?».

• Рабочий ток (мА, миллиамперы) Светодиодные элементы работают от 10-100 мA и более. Чем мощнее диод, тем выше сила тока ему требуется, но тем больше вероятность перегорания светодиода. Для выпрямления характеристики силы тока используют драйверы. Чем более точно они работают, тем дольше прослужит диод.
• Напряжение (В, вольты) Зависит от полупроводников и других химических элементов, использованных при изготовлении LED-элемента. Их качественные и количественные характеристики напрямую влияют на цвет свечения.
• Мощность (Вт, ватты) Определяется силой тока и напряжением. Чем выше мощность, тем сильнее нагревается светодиод, но тем быстрее он выходит из строя. Чтобы не допустить подобного развития событий, их принудительно охлаждают, устанавливая радиаторы из алюминия или других материалов с похожими характеристиками.
• Цветовая температура (К, Кельвин) Она зависит от материалов изготовления диода. Температура определяет оттенок свечения светодиода.
• Световой поток (лк, люксы) Определяет интенсивность освещения. Означает, какое количество люмен (единиц светового потока) приходится на единицу мощности, равную 1 Вт.
• Угол рассеивания (°, градус) Он зависит от характеристик рассеивающей линзы. Для одного диода угол рассеивания составляет от 50 до 120 °. Если требуется акцентное (точечное) освещение, используют собирательную линзу. Если угол рассеивания требуется увеличить до 270-360°, изготавливают модульные конструкции.

Как выбрать светодиодные лампы для дома

Как светодиодное освещение помогает экономить?

Мы рассмотрели, насколько выгоднее светодиодные решения на фоне галогенных, люминесцентных и ламп накаливания. Главные плюсы LED в экономическом плане определяются их сроком службы и уменьшенным потреблением энергии.

Предлагаем убедиться в этом на примере.

Световой поток	Светодиодная лампа	Энергосберегающая лампа	Лампа накаливания
50 лм.	1 вт.	4 вт.	20 вт.
100 лм.	2 вт.	5 вт.	25 вт.
100-200 лм.	2,5-3 вт.	6-7 вт.	30-35 вт.
300 лм.	4 вт.	8-9 вт.	40 вт.
400 лм.	5 вт.	10 вт.	50 вт.

Возьмем популярную лампу накаливания на 60 Вт. Ближайшей к ней по характеристикам мощности будет светодиодная лампа на 9 Вт. Здесь видна семикратная экономия потребляемой энергии, что отразится на счетах за потребленное электричество. Добавляем к этому преимущество в светоотдаче (78 лм/Вт против 13 лм/Вт) и срок службы, который отличается в 50-100 раз (до 100 000 часов непрерывной работы против 1 000 часов). Отнимаем необходимость в специальной утилизации (для предприятий это не бесплатная услуга) и потребность в замене ламп в результате повреждения - и на выходе получаем экономически обоснованное решение.

Применение светодиодов: виды освещения

Благодаря отличным параметрам работы, светодиодные лампы подходят для использования внутри и снаружи зданий.

Виды освещения:

• Квартирное
• Офисное
• Торговое
• Промышленное
• Уличное
• Прожекторное
• Аварийное

Особенно часто LED-освещение организовывают в жилых комнатах. Диодные лампы могут присутствовать в любых светильниках: настенных, потолочных, декоративных. Также можно использовать светодиодные ленты.

• Квартирное Такие лампы устанавливают в люстры, настольные светильники, бра и точечные источники освещения. Их покупают в комплекте со светильниками или отдельно, с целью перейти на экономное потребление электроэнергии.
• Офисное Для офисов и кабинетов светодиоды используются в составе встраиваемых или потолочных накладных светильников. Они дают равномерный рассеянный световой поток со схожими характеристиками на каждом рабочем месте.
• Торговое В этом случае светодиодное освещение играет важную роль в получении прибыли от продаж, так как представляет товар в удачном ракурсе. С этой целью устанавливают светильники-даунлайты, карданные и модульные модели, трековые на шинопроводе и другие виды.
• Промышленное Светодиоды используют в производственных цехах, на складских комплексах, животноводческих фермах. Такие источники света способны выдерживать агрессивные условия эксплуатации: температуру более 35 ° и влажность более 80 %, чрезмерное запыление, регулярное механическое воздействие.
• Аварийное Как запасной вариант, при отключении основного освещения, используют светодиодные светильники на промышленных объектах, в медицинских и развлекательных учреждениях, в торговых сетях. Есть полностью автономные модели и те, которые предназначены для подключения к централизованному электропитанию. Также выделяют категорию эвакуационных аварийных светильников, которые указывают выходные пути в экстренных ситуациях (например, при срабатывании пожарной сигнализации).
• Консольное (уличное) и архитектурное Уличные и архитектурные светильники со светодиодами устанавливают на трассах и городских улицах, парках и вдоль пешеходных дорожек. LED-элементы в составе лент и отдельных источников освещения используют для подсветки фасадов зданий и скульптур. Для получения различных эффектов применяют оптические системы, отражатели, светильники с углом рассеивания до 180 °. Для выделения архитектурных объектов прибегают к гирляндам, а медиафасады, изготовленные на основе модульных сеток, используют для трансляции рекламы и другого контента.
• Прожекторное Светодиоды являются составными элементами современных прожекторов - приборов дальнего действия с большим охватом: спорткомплексов, паркингов, вокзалов. Количество LED-элементов в них составляет от 30 и более, а мощность варьируется от 20 до 100 Вт. Так достигается высокая концентрация светового потока, позволяющая визуально выделить объекты, расположенные на расстоянии в десятках метров.

Виды светодиодных светильников

Цвет излучения LED-ламп

Светодиодные лампы могут иметь разные оттенки свечения. Для определения параметров существует цветовой диапазон, основные показатели из которого указаны в таблице.

Показатели цветовой температуры	Теплый белый	Естественный белый	Холодный белый
	2700-3000 К	4000-4500К	6000-6500 К

Чем выше цветовая температура, тем ярче свет от лампы. Холодное свечение с голубым оттенком может показаться не слишком комфортным для освещения квартиры.

• Тёплый свет (2500-3700 К) - обладает желтоватым оттенком. Используется для противотуманных фар в автомобилях и освещения в теплицах.
• Нейтральный свет (3700-4200 К) - ближе всего к естественному солнечному свету, что делает его наиболее комфортным для человеческого глаза.
• Холодный свет (4200-7000 К) - характеризуется бело-голубым оттенком. Хотя он обеспечивает яркое освещение, длительное воздействие может вызвать усталость глаз.

Совет!

Ресурс светодиодной лампы

В зависимости от типа лампы и производителя ресурс изделия - от 20 000 до 50 000 часов эксплуатации. То есть качественный источник освещения может прослужить более 5 лет при условии ежедневного использования.

Обычно информация о сроке эксплуатации указана на упаковке, но не всегда можно верить тому, что пишут. Например, часто производители указывают впечатляющий ресурс работы, хотя изделия стоят дешево. Вряд ли недорогая лампочка прослужит максимально возможный срок.

Даже если производитель не обманул с ресурсом, стоит учитывать внешние факторы, которые могут влиять на срок службы. Это: перепады электричества, скачки напряжения, некачественная электропроводка, повреждения светильника. Если LED-источники располагаются на улице, на их работу негативно влияют неблагоприятные погодные условия. Нежелательные факторы могут сократить ресурс лампы примерно на треть.

Нельзя заранее предугадать, сколько прослужит та или иная лампа. Однако есть способы продления срока эксплуатации диодных источников света:

• Использование диммера. Устройство с рычагом переключения применяется для регулировки яркости свечения. Диммер подавляет пусковой ток, который зачастую является главной причиной преждевременного перегорания ламп.
• Организовать "умное освещение". Автоматическое включение-выключение ламп по команде или сигналу датчиков позволит избежать лишних манипуляций.
• Купить качественный светильник. Устройство с продуманной конструкцией - важный фактор для корректной работы лампы.

Если для подсветки используются светодиодные ленты, лучше наклеивать их на алюминиевые поверхности. Материал поглощает часть тепловой энергии, поэтому осветительный прибор не выйдет из строя в результате перегревания.

Чем светодиодные источники света отличаются от других

Мы уже обсудили характеристики и преимущества светодиодных лампочек. Перейдем к сравнению этих источников света с другими. Рассмотрим отличия от люминисцентных, галогенных ламп и приборов накаливания.

Галогенные лампы

Главный недостаток таких светильников - сильный нагрев. Температура внутри колбы повышается из-за циркулирующих газов. С диодными источниками подобного не происходит, потому что основное отличие - принцип работы. Галогенные светильники способны функционировать до 4 000 часов.

Люминесцентные лампы

Главный элемент люминесцентного устройства - трубка с люминофором. Со временем материал выгорает, и лампа приходит в негодность. Стоит отметить, что у нее довольно длительный срок эксплуатации. Однако максимальное время работы прибора - 20 000 часов. То есть в 2,5 раза меньше, чем у LED-устройств. Еще один аргумент против люминесцентных приборов - они со временем меняют цветопередачу и теряют яркость.

Лампы накаливания

Основное отличие ламп накаливания от светодиодных изделий - световой элемент. В этих устройствах он представляет собой металлическую спираль, которая, накалившись, начинает излучать потоки. Такие изделия приходят в негодность примерно через 1 000 часов работы.

Светодиодная лента или светодиодная лампа: что лучше

Помимо светильников с LED-лампами для организации подсветки используются светодиодные ленты. Они представляют собой гибкую плату с последовательно размещенными маленькими светодиодами. Подобные изделия могут излучать как разноцветное, так и монохромное свечение.

Разновидности лент цветного свечения:

• RGB: система, в которой комбинируется свечение синего, зеленого и красного оттенков.
• RGBW: лента, где помимо трех основных оттенков присутствует холодный белый. Благодаря дополнительному диоду расширяется цветовой спектр свечения.
• RGBWW: лента, куда помимо всех перечисленных выше оттенков добавляется теплый белый.

Не совсем корректно сравнивать лампы и ленты, потому как последние выполняют немного другие задачи. Они не предназначены для основного освещения - только для декоративного. Какие-то моменты для сравнения все же есть. Например, мощность, нюансы размещения, срок эксплуатации.

Как выбрать светодиодные лампы: полезные советы

Если вы уже оценили преимущества светодиодного освещения, можно переходить к выбору источников света. На что обратить внимание:

• Индекс цветопередачи: лучше всего выбирать модели с показателем от 80 CRI. Они дают освещение, максимально приближенное к естественному.
• Диапазон пульсации: чтобы избежать дискомфорта, отдавайте предпочтение лампам с показателями мерцания не более 15%.
• Цветовой спектр: для дома оптимальными считаются лампы с характеристиками 2700-3000 К.
• Форму: в продаже есть изделия в виде колбы, таблетки, капсулы, груши, свечи, шара. Также популярны плоские светодиодные лампы. От формы зависит мощность и угол рассеивания потоков.
• Размер цоколя: важно выбрать параметры, которые будут совместимы с вашим светильником.

Еще один параметр, с которым придется столкнуться при выборе - матовое или прозрачное покрытие колбы. Стоит заранее решить, какой цвет вам нужен: насыщенный или рассеянный и мягкий.

Совет! Не стоит приобретать приборы, на упаковке которых указан большой ресурс работы, но при этом там гарантия составляет всего год или два.

Декоративное светодиодное освещение: возможные варианты

Если вы хотите поставить завершающие штрихи в интерьере, не забудьте о декоративной подсветке. Ее можно организовать с помощью различных LED-приборов. Предлагаем 5 интересных идей.

• Потолочная подсветка Существует два варианта реализации задумки. Первый - монтаж миниатюрных встроенных светильников.
• Напольная подсветка С помощью встроенных диодных светильников и LED-ленты можно оформить плинтусы, лестничные ступени, выступы на напольном покрытии.
• Подсветка зеркал и картин По периметру задней поверхности картины или зеркала можно наклеить светодиодную ленту. Таким образом легко получить ненавязчивое рассеянное освещение, которое позволит взгляду сфокусироваться на предметах декора. Более распространенный вариант - использование специальных светильников. Такие приборы монтируют на верхнюю или нижнюю часть рамы, после чего настраивают поток света так, чтобы он падал под определенным углом.
• Настенная подсветка На стенах превосходно смотрятся светильники, которые излучают световые потоки, направленные вниз. Рассеянные лучи света подчеркнут предметы декора и оригинальную отделку. Если стена длинная, достаточно трех-четырех приборов.
• Подсветка ниш Для оформления ниш лучше использовать монохромную светодиодную ленту, разместив ее по периметру углубления.

Идея!