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.
Содержание
- Сравнение конструктивных особенностей
- Сравниваемые параметры
- Мощность и светоотдача
- Теплоотдача
- КПД
- Срок службы
- Экологичность
- Стоимость
- Спектр свечения
- Итоговая таблица сравнения
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.
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.
КПД
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
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
Ниже приведены таблицы сравнения обоих типов ламп, из которых отчетливо видно преимущество светодиодных приборов освещения.
| Сравниваемый параметр | Лампы накаливания | Светодиодные лампы |
| Эффективность | 8 – 10 Лм/Вт | 90 – 120 Лм/Вт |
| Тепловыделение | 150 – 250 ºС | Не более 50 ºС |
| КПД | 5 – 15% | 90% |
| Срок эксплуатации | 1000 часов | 50 000 часов |
| Чувствительность к перепадам температур | Присутствует у некоторых моделей | отсутствует |
| Мгновенное срабатывание при включении | Мгновенно | В некоторых моделях есть задержка на из-за работы электроники |
| Безопасность при разрушении | Разлетевшиеся осколки | Безопасна |
| Механическая прочность | Боится ударов и давления | Не боится, может работать даже без колбы |