Світлодіодні лампи: як працюють і чим кращі за звичайні

Що таке світлодіодна лампа

Світлодіодна лампа — це не просто один кристал у корпусі. До її складу входить набір світлодіодів і схема живлення, яка перетворює мережевий струм на постійний струм низької напруги. Саме така конструкція дає змогу вкрутити лампу в звичайний патрон і користуватися нею, як звичною лампочкою.

Щоб заміна була простою, лампи виконують зі стандартними цоколями E14, E27, E40 та іншими. Тому для переходу на світлодіодне освітлення зазвичай не потрібно змінювати світильники.

Як вона влаштована і працює

Світлодіоди не люблять високої температури, тому від перегріву їх треба захищати. Для цього в лампах передбачають елементи розсіювання тепла — радіатори й охолоджувальні ребра. Білий колір дає люмінофорне покриття: у першому білому світлодіоді воно частково перетворювало синє світло на червоні та зелені частоти. Саме розвиток синього світлодіода дав змогу створити білі світлодіоди.

Основні складові та ознаки світлодіодної лампи:

• світлодіоди як джерело світла;
• схема живлення, що перетворює мережеву енергію на постійний струм низької напруги;
• радіатор і ребра для відведення тепла;
• стандартний цоколь (E14, E27, E40 та інші);
• колба — у волоконних лампах вона прозора скляна, а лампа змодельована на зразок історичних ламп розжарення з десятками окремих світлодіодів.

Чим вона краща за звичайні лампи

Термін служби та електричний ККД світлодіодних ламп у рази кращі, ніж у ламп розжарення й більшості люмінесцентних. Для лампи розжарення світлова віддача становить 12 Лм/Вт, для світлодіодної — 100 Лм/Вт. Це означає, що з кожного ват-споживання світлодіодна лампа дає значно більше світла.

Є й інші переваги. На відміну від люмінесцентних ламп, світлодіоди набирають повної яскравості без прогрівання. Строк служби люмінесцентних ламп скорочується від частих вмикань і вимикань через наявність вольфрамових ниток розжарення. Світлодіодні лампи не містять шкідливих речовин на кшталт ртуті або свинцю й переробляються як побутові відходи. Вони можуть працювати за температури від мінус 40 до плюс 50 градусів Цельсія.

Недоліки та на що звернути увагу

Первісна вартість світлодіодних ламп зазвичай набагато вища, ніж люмінесцентних. Водночас у США з 2008 по 2015 рік їхня вартість знизилася на 94 відсотки. Є й інші нюанси:

• мерехтіння: лампи можуть блимати, як застарілі трубчасті люмінесцентні, а його ступінь залежить від ціни лампи та якості джерела живлення постійного струму в цоколі;
• вплив на самопочуття: довге спостерігання мерехтливого світла сприяє головним болям та утомі очей;
• яскравість: точкові джерела світла дуже яскраві, тому дивитися просто на них руйнівно для очей;
• чутливість до електричних розрядів — залежно від будови лампи;
• напрямок світла: більшість ламп не випромінюють світло в усіх напрямках, але лампи зі світлом на 360° стають поширенішими;
• передавання кольору не співвідносне з лампами розжарення, які випромінюють світло, подібне до абсолютно чорного тіла;
• екологічний аспект: алюмінієвий радіатор має екологічну вину, адже видобуток і обробка алюмінію енергоємні та створюють побічні продукти.

Для кімнатного освітлення мінімальний індекс передавання кольору становить 75. Що стосується мерехтіння, світло з частотою 100 Гц вважають низькоризиковим для здоров'я; для ламп із такою частотою максимальна модуляція — 8 відсотків. Виробники вперше повідомили про індекс мерехтіння та модуляції у 2016 році, а у 2017 році в ЄС інформація про індекс мерехтіння на роздрібному пакуванні не була обов'язковою.

Де ще використовують світлодіоди

Малі розміри світлодіодних джерел дають гнучкість у проєктуванні світильників і дозволяють добре керувати розподілом світла за допомогою малих відбивачів чи лінз. Завдяки цьому світлодіоди розташовують у різних місцях і застосовують для панелей та підсвічування дисплеїв. Дослідження показали високу продуктивність і урожайність овочів та декоративних рослин під світлодіодними джерелами світла. Такі лампи прохолодні, тож рослини можна розташовувати близько до джерела без ризику перегрівання.

Хронологія розвитку

• 1962 — розроблений перший світлодіод у видимому діапазоні; його створив американський професор російського походження Нік Голоняк у General Electric;
• 1994 — представлений перший синій світлодіод високої яскравості;
• 2007 — випущені перші світлодіодні лампи для звичайних патронів E27 і E14;
• 2010 — світлодіодні лампи стали доступними з теплим білим світлом;
• 2014 — Ісаму Акасака, Хіросі Амано та Сюдзі Накамура відзначені Нобелівською премією з фізики за синій світлодіод.

Перші світлодіодні лампи мали світловий потік лише 300 лм і кут розсіювання 120 градусів. Для порівняння, таку кількість світла давала лампа розжарення потужністю 30 Вт. Спочатку їм бракувало яскравості, а колір світла був лише блакитним, що піддавалося критиці.

Питання й відповіді

Скільки служить світлодіодна лампа?

Термін служби світлодіодної лампи становить 50000 годин. Виробники пропонують гарантійний термін роботи до 3 років.

Чи можна вкрутити світлодіодну лампу замість лампи розжарення?

Так, якщо збігається цоколь. Світлодіодні лампи роблять зі стандартними цоколями E14, E27, E40 та іншими саме для того, щоб спростити заміну ламп розжарення.

Чому світлодіодна лампа мерехтить?

Світлодіодні лампи можуть блимати, як застарілі трубчасті люмінесцентні. Ступінь мерехтіння залежить від ціни лампи та якості джерела живлення постійного струму в цоколі. Довге спостерігання мерехтливого світла сприяє головним болям та утомі очей.

Чи шкідливі світлодіодні лампи для довкілля?

Вони не містять шкідливих речовин на кшталт ртуті або свинцю й переробляються як побутові відходи. Водночас алюмінієвий радіатор має екологічну вину, оскільки видобуток і обробка алюмінію енергоємні та створюють побічні продукти.

Чим світлодіодна лампа відрізняється від люмінесцентної?

Світлодіоди набирають повної яскравості без прогрівання, а на строк їх служби не так впливають часті вмикання та вимикання. Водночас початкова вартість світлодіодних ламп зазвичай набагато вища.