Светодиодное освещение

Возможности светодиодного освещения

Светодиодное освещение — одно из перспективных направлений технологий искусственного освещения, основанное на использовании светодиодов в качестве источника света.

С 2006 года использование светодиодных ламп в освещении стало занимать не менее 6% рынка. Развитие светодиодного освещения непосредственно связано с достижениями в технологии. Разработаны так называемые сверхъяркие светодиоды, специально предназначенные для искусственного освещения.

Преимущества

В сравнении с обычными лампами накаливания, а также люминесцентными лампами светодиоды обладают многими преимуществами:

• Экономично используют энергию по сравнению с предшествующими поколениями электрических источников света — дуговых, накальных и газоразрядных. Так, световая отдача светодиодных систем уличного освещения с резонансным источником питания достигает 120 люмен на ватт, что сравнимо с отдачей натриевых газоразрядных ламп — 150—220 люмен на ватт. Люминесцентные лампы имеют световую отдачу 60-100 люмен на ватт, а лампы накаливания — 10-24 люмен на ватт (включая галогенные).
• При оптимальной схемотехнике источников питания, применении качественных компонентов и обеспечении надлежащего теплового режима срок службы светодиодных систем освещения при сохранении приемлимых для общего освещения показателей может достигнуть 36-72 тысяч часов, что в среднем в 50 раз больше по сравнению с номинальным сроком службы ламп накаливания общего назначения и в 4-16 раз больше, чем у большинства люминесцентных ламп. Производители светодиодов из-за постоянного обновления и совершенствования продукции не имеют возможности проводить тестирование в реальном времени и указывают прогнозируемый срок службы, используя специальные методики, такие как TM-21 и IESNA LM-80. Большой срок службы в некоторых применениях играет решающую роль. Так экономия на обслуживании и замене ламп в уличных светильниках зачастую превышает экономию на электроэнергии.
• Возможность получать различные спектральные характеристики без применения светофильтров (как в случае ламп накаливания).
• Направленное излучение без применения рефлектора, возможность изменения угла излучения при помощи линз (линзы для ламп накаливания при сравнимом световом потоке имеют бо́льшие габариты и стоимость).
• Безопасность использования.
• Малые размеры.
• Высокая прочность.
• Отсутствие ртутных паров (в отличие от газоразрядных люминесцентных ламп и других приборов), что исключает отравление ртутью при переработке и при эксплуатации.
• Малое ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.
• Незначительное тепловыделение (для маломощных устройств).
• Устойчивость к вандализму.

Среди производителей именно светодиодные источники света считаются наиболее функционально-перспективным направлением как с точки зрения энергоэффективности, так и затратности и практического применения. В основном применяются приборы на белых светодиодах.

Недостатки

• Основной недостаток — высокая цена. Отношение цена/люмен у сверхъярких светодиодов в 50 — 100 раз больше, чем у обычной лампы накаливания. Впрочем, на начало 2011 года в продаже уже появились светодиодные лампы по ценам (за люмен), конкурентоспособным с компактными люминесцентными лампами. На конец 2011 года некоторые фирмы (такие как К2 Leuchten) уже начали адаптацию светильников по технологии LED по адекватным ценам.
• Напряжение питания светодиода значительно меньше напряжения питания обычных ламп накаливания. Поэтому светодиоды соединяют последовательно или используют преобразователи напряжения.
• Высокие требования к качеству теплоотвода, поскольку температура оказывает решающее влияние на надежность. Мощные осветительные светодиоды требуют внешнего радиатора для охлаждения, потому что имеют неблагоприятное соотношение своих размеров к выделяемой тепловой мощности (физические размеры светодиодов малы при высокой мощности рассеиваемого излучения) и не могут рассеять столько тепла, сколько выделяют (несмотря даже на более высокий КПД, чем у ламп накаливания). Так, для рассеивания 5 Вт тепловой мощности, выделяемой полупроводниковым прибором с возможностью работы при температуре окружающей среды до 40°C, потребуется радиатор площадью 100 см2. Необходимость использования радиатора удорожает готовое изделие и затрудняет конструирование светодиодных ламп свыше 15Вт, совместимых с типоразмером цоколя и габаритами ламп накаливания общего назначения.
• Невозможность работы при высоких (более 100 градусов) температурах окружающей среды (духовые шкафы, микроволновые печи и т.п.)
• Для питания одиночного светодиода от питающей сети необходим низковольтный источник питания постоянного тока, тоже с радиатором, что дополнительно увеличивает объём светильника, а его наличие дополнительно снижает общую надёжность и требует дополнительной защиты. Поэтому многие разработчики ограничиваются выпрямителем, а светодиоды включают последовательно.
• Высокий коэффициент пульсаций светового потока при питании напрямую от сети промышленной частоты без сглаживающего конденсатора, при его наличии пульсации малы.
• Дешёвые массовые LED имеют световую отдачу 80-110 лм/Вт, что по экономичности равно обычным люминесцентным лампам дневного света.
• Спектр отличается от солнечного. Вместе с тем, этот недостаток по сравнению с люминесцентными лампами менее значителен, так как благодаря особенностям человеческого восприятия и при правильно подобранных люминофорах это незаметно.
• Немецкие специалисты в процессе тестирования в конце 2009 года обнаружили, что реальный средний срок службы светодиодных ламп для напряжения 220-240 В оказался около 50000 часов против заявляемых производителями 100000 часов.
• Несмотря на лёгкость регулировки яркости светодиода изменением питающего его постоянного напряжения, большинство ламп, предназначенных для сети 220-240 В, не приспособлены для питания их через диммер. Причина в конструкции встроенного в лампу вторичного источника питания. Однако, существуют специальные регулируемые диммером светодиодные лампы.