Сравнение ламп накаливания и светодиодных: что лучше

Устройство лампочек

Внешне конструкция обоих светильников почти одинаковая. В нижней части они имеют цоколь с резьбой, который имеет одинаковую маркировку. Поэтому если вы решили перейти с обычных лампочек на светодиоды, менять люстру или вставлять другой патрон не придется. Верхней части устройств тоже присуща внешняя схожесть. Однако внутри есть конструктивные отличия, о которых мы расскажем в сравнении ниже.

Чем отличается светодиодная лампа от лампы накаливания

Дадим сравнение устройству и принципу работы обоих устройств. Обычная лампочка включает в конструкцию следующие элементы:

• цоколь (вкручивается в патрон);
• стеклянная колба, заполненная инертным газом (защищает нить из вольфрама от влияния внешней среды);
• электроды с крючками (токопроводящие элементы и приспособления для фиксации вольфрамовой нити);
• нить накаливания (источник излучения);
• штенгель (устройство, в котором закрепляются электроды);
• изолирующие материалы.

При подаче напряжения вольфрамовая нить нагревается до 3000 оС. При такой температуре она начинается светиться. Устройство и принцип действия современных ретро ламп накаливания аналогичные. Но по сравнению с обычными лампочками они имеют стильный дизайн. Их отличает необычная (старинная) форма колбы, которая может быть выполнена из прозрачного или золотистого стекла.

Устройство светодиодного аналога:

• цоколь;
• алюминиевый корпус;
• пластиковый защитный колпак;
• балластный трансформатор;
• плата со светодиодами;
• плата управления и питания.

По сравнению с лампой накаливания LED-аналог имеет другой принцип действия. Свет излучается в результате контакта двух разнородных материалов, находящихся под напряжением. Основное условие образования светового потока — один материал должен быть заряжен отрицательно, другой — положительно.

Как связаны цвет, свет и температура

Человеческий глаз воспринимает свет с разной длиной волны как разные цвета. Сочетание света всех цветов в определенных пропорциях воспринимается нами как белый свет, причем мы говорим «тёплый белый

», когда больше красных тонов, как Солнце утром и вечером; «
дневной белый свет
» — как солнечный свет днём.

Мы знаем, что при сильном нагреве вещество начинает светиться. Наш естественный источник света – Солнце. Оно светит, как раскаленное тело с температурой примерно 5500К.

Для нас важно, что нагретое тело излучает свет во всём диапазоне длин волн света, непрерывный спектр

. И именно такое
естественное распределение длин волн
, сочетание всех цветов при высоких температурах излучающего вещества, близких к солнечной (4000-6000 К) даёт нам ощущение
белого цвета
разных оттенков – тёплого, дневного, холодного. Такой свет, природный белый, наиболее благоприятен для наших глаз.

На лампочке написано – 5000 К. Но в лампочках такой высокой температуры нет и не может быть, максимум для обычных ламп накаливания – 2500 К, для галогеновых – около 3000 К (поэтому их свет «белее»). Как же получают холодный белый свет?

На самом деле наши глаза легко обмануть. Сочетание красного, зеленого и синего цвета (как в кинескопах старых телевизоров или мониторах) в разных пропорциях глаз воспринимает как цветной или белый свет разного оттенка. Чтобы получить такой искусственный белый свет, используют сочетание двух или большего количества люминофоров, веществ, светящихся определенной длиной волны видимого света в ультрафиолетовом свете

, излучаемом диодом или газовым разрядом.

Лампочки, свет которых воспринимается человеком как похожий на естественный белый, так и обозначаются – 3500 К (теплый белый), 4500 К (белый или дневной белый, нейтральный белый), 5000 К или даже 6000К – холодный белый свет. Как мы уже говорили, самый комфортный для человека свет – дневной белый, теплый белый хорошо подходит для мест отдыха, а холодный – для определенных рабочих процессов.

Доказано, что цветовая температура искусственного освещения влияет на работоспособность человека: например, более холодный свет работоспособность повышает, но вызывает быстрое утомление.

Вывод

:
лампочки бывают разные, и для различных мест пребывания людей нужно разное освещение (по освещенности и цветовой температуре), чтобы они чувствовали себя комфортно и могли находиться там долго.

Цветопередача

Есть еще один параметр, который показывает качество

искусственного белого света. Это
индекс цветопередачиRa
(другое название – CRI, Colour Rendering System), который показывает способность источника света правильно передавать цвета освещаемых объектов. Другими словами – насколько натурально всё выглядит в его свете. Ra=100 для естественного источника, солнечного света, в котором есть все длины волны видимого света, все цвета (непрерывный спектр).
Индекс равен нулю
, если источник – монохромный свет, только одной длины волны. Ведь мы не увидим, что трава зелёная, если будем освещать её чистым синим светом.

Чем этот индекс выше, тем лучше человек различает цвета и оттенки. Но оказалось, всё гораздо серьезнее. От качества искусственного освещения, его индекса цветопередачи напрямую зависит самочувствие людей, их способность концентрироваться, выполнять сложную работу, утомляемость. Два разных источника белого света могут иметь одинаковую цветовую температуру, но разный индекс цветопередачи. Один и тот же цветной объект – скажем, корзина с фруктами – может в их свете выглядеть совсем по-разному, естественно и неестественно. И работать людям в одном случае будет хорошо, а в другом они будут быстро уставать, будут болеть глаза и т.д.

Вывод

:
для людей важно качество искусственного света, выражающееся в индексе цветопередачи.

Коэффициент пульсации

Последний параметр качества света от нашей лампочки, которого мы коснемся. Солнечный свет не пульсирует, это 0%. Чем меньше пульсация силы света, тем лучше для глаз. Здесь важна частота пульсаций. Низкочастотную пульсацию мы порой замечаем и невооруженным глазом. Высокую частоту глаз распознать не может, но негативный эффект может присутствовать.

Соответствие мощности ламп накаливания и светодиодных — таблица

Светильники светодиодные и лампы накаливания имеют разный коэффициент полезного действия (КПД). Этот показатель говорит, какой процент электрической энергии преобразуется в свет, а какой — в тепло. Чем выше КПД, тем меньше нагревается колба, и тем ярче излучение.

КПД сравниваемых источников света:

• накаливания — на выработку света уходит 4–5% от потребленной энергии;
• LED-светильники — в среднем в световые волны преобразуется 75% потребляемой электроэнергии (иногда КПД достигает 95%).

Из-за большой разницы в КПД при одинаковой мощности обычная лампочка дает более тусклый свет. Поэтому для создания полноценного освещения внутри помещений применяют светодиоды. Приведем соответствие лампы накаливания и светодиодной лампы по мощности при равном световом потоке в таблице.

Таблица соответствия мощности ламп накаливания и светодиодных

Цветовой спектр

И те и другие лампы могут работать в разном цветовом спектре – от теплых желтых, до холодных голубых. Цвет свечения можно определить по цветовой температуре. Эта характеристика измеряется в Кельвинах. Величина указывается на упаковке (например – 4300К). Чем больше Кельвинов, тем холоднее свет.

Правда необходимо учитывать, что у разных производителей цветовой спектр может отличаться. У дешевых китайских компаний указанная на упаковке характеристика светового потока не всегда соответствует действительности. Поэтому лучше выбрать качественную продукцию у проверенных поставщиков. При проверке нужно обязательно обратить внимание на цвет свечения. Проверять обязательно все лампы, которые вы покупаете.

Очень важно, чтобы в одном помещении были установлены лампы с одинаковым цветом свечения. В противном случае могут появиться проблемы со зрением. На зрение так же влияет наличие мерцания. Лучше выбрать приборы с минимальным мерцанием.

Качественные светодиодные лампы с качественными компонентами драйвера (источника тока) мерцания не имеют. Для жилых домов врачи рекомендуют использовать «теплый», естественный свет.

Срок службы ламп

Срок службы источников освещения зависит от их типа. Лидерство по этому показателю принадлежит светодиодным лампам, которые обеспечивают бесперебойное освещение до 50 000 часов. Если ежедневно включать LED-светильник на 10 часов, она прослужит до 14 лет.

Классические лампы накаливания существенно уступают светодиодным лампочкам. Они способны прослужить до 1000 часов. Поэтому при ежедневном включении на 10 часов лампочки Ильича проработают чуть более 3 месяцев. Этого недостатка лишены ретро лампы накаливания современного производства. Они относятся к долговечной ретро электрике — их срок службы доходит до 2500 часов.

Какая лампа лучше с точки зрения пожарной безопасности

Вольфрамовая нить преобразует в свет лишь 5% потребленной электроэнергии. Другие 95% энергии выделяются в виде тепла. Поэтому стеклянная колба сильно нагревается. Температура стеклянной части включенного устройства зависит от мощности. При 25 Вт колба нагревается до 100 оС, 40 Вт — 113 о С, 75 Вт — 268 оС. Контактируя с ней, плавятся пластиковые изделия и легко загораются следующие материалы:

• шерсть;
• бумага;
• хлопок.

Температура светодиодного аналога достигает 60–65 о С. Поэтому с точки зрения пожарной безопасности для освещения домов и квартир безопаснее использовать светодиоды.

Внимание! Сильнее всего нагревается верхняя часть колбы. По мере перехода к основанию (цоколю) температурный показатель уменьшается: до 80 оС у лампы накаливания и до 36–37 оС у светодиодного аналога.

Филаментные лампы чем-то, кроме внешнего вида, отличаются от обычных LED?

В некоторых моделях филамент может содержать несколько светодиодов красного свечения для достижения более теплого оттенка свечения, при этом общее число светодиодов в филаменте также равно 28. Сверху конструкция покрыта слоем люминофора на силиконовой основе.

Потребляемая мощность одного филамента лежит в пределах 0,8 — 1,3 Вт. Набирая нужное количество филаментов в колбе, можно получить светодиодную лампу требуемой мощности. Известны модели филаментных светодиодных ламп, содержащие до 16 филаментных нитей.

Ключевое преимущество филаментных ламп — привлекательный внешний вид, они максимально приближены по внешнему виду к лампам накаливания, поэтому их можно использовать повсеместно. Типичное их применение сейчас — дизайнерский свет в лофтах, кафе, ресторанах, домашнее применение в люстрах, торшерах.

Как утилизировать лампы?

Многие электроприборы требуют специальной утилизации. К примеру, люминесцентные, натриевые, галогенные и металлогалогенные устройства содержат ртуть, которая вредна для природы и здоровья человека. Поэтому их нельзя утилизировать как бытовые отходы, просто выбросив в мусорный бак. Их следует сдавать в специальные центры утилизации.

Светодиодные светильники, классические и ретро лампы накаливания не содержат в себе ртути и других вредных веществ. Поэтому их можно выбрасывать в мусорные баки для твердых бытовых отходов.

Совет! Несмотря на безопасность светодиодов и ламп накаливания, вы можете утилизировать их с пользой для природы. Для этого сдайте вышедшие из строя светильники в пункт переработки и производства вторичных материалов.

Современные электрические источники света

Прогресс с момента появления ламп накаливания не стоял на месте, и появлялись новые источники электрического искусственного света, сильно потеснившие традиционные лампочки.

Лампы накаливания.

Хотя они имеют очень
низкий КПД
и соответственно светоотдачу (5-8 лм/Вт) по сравнению с современными источниками и большая часть энергии тратится на тепло, эти лампочки по-прежнему светят в миллионах светильников. Причины –
традиция
(люди знают по своему опыту, чего ждать от этих «лампочек Ильича», которые порой горят себе десятилетиями, в отличие от новомодных «экономных», но отнюдь не дешевых ламп, тухнущих через пару месяцев) и
цена
, выгодно отличающаяся от вышеупомянутых.

Устройство такой лампы всем знакомо – в стеклянной колбе, из которой выкачан воздух, на «ножках» размещена спираль из вольфрама, самого тугоплавкого металла. Она нагревается проходящим по ней электрическим током.

Свет

ламп накаливания – настоящий свет нагретого металла с непрерывным спектром, желто-белый, примерно 2700 К. Поэтому нет проблем с цветопередачей, пульсация тоже практически отсутствует. Их свет привычен и приятен для глаз.

Лампы накаливания чаще всего имеют классический резьбовой цоколь.

Век этих лампочек прошел, но они остались

. Так как они потребляют примерно в 10 раз больше электричества, чем современные светодиоды, во всем мире пытаются ограничить их производство и использование, вводятся различные запреты.

Галогеновые лампы

те же лампы накаливания, но в колбе (уже не стеклянной, а кварцевой) не вакуум, а нейтральные газы под давлением, с добавлением смеси разных галогенов – фтора, хлора, паров брома, йода. Такие лампы работают дольше в 2-4 раза, и спираль в них может нагреваться до больших температур, что в два раза повышает светоотдачу, до 13-25 лм/Вт. Они мощные и яркие, часто ставятся в прожекторы, в том числе в автомобильные фары.

Изобретатели галогеновых ламп – почти фокусники. Они добились того, что испаряющийся с нити накаливания вольфрам (главная причина перегорания ламп накаливания), который обычно оседает на более холодных стенах колбы, подхватывается галогенами и относится обратно на спираль, продлевая срок её службы.

Колба у галогеновых ламп маленькая, нагревающаяся до высоких температур (поэтому часто ставят защиту, например дополнительную внешнюю колбу). Устанавливая галогеновую лампу в фару вашего авто или светильник, не касайтесь её колбы голыми руками – на поверхность попадут жир и пот, которые потом выгорят, оставят пятна и могут уменьшить срок службы лампы.

Свет галогеновой лампы более белый, чем у обычной лампы накаливания (цветовая температура 3200 К), даже содержит немного ультрафиолета, комфортный, близкий к солнечному, с отличной цветопередачей.

Галогеновые лампы – шаг вперёд по сравнению с обычными лампами накаливания.

Они сравнительно недорогие, широко используются в самых разных областях. Прекращать их выпуск никто не собирается.

Люминесцентные лампы

– бытовое название длинных стеклянных ламп под потолком офисов и цехов.

Сюда же относится лампа-«экономка»

(компактная люминесцентная лампа) с обычным винтовым цоколем, где светится скрученная в спираль трубочка.

Они относятся к газоразрядным источникам света

. Разряд (дуга) горит в парах ртути, присутствующих в заполненной нейтральным газом колбе. При этом разряде образуется невидимое ультрафиолетовое излучение. В видимый свет оно преобразуется в
люминофоре
– веществе, которое поглощает ультрафиолет, излучая свет видимого диапазона (люминесценция, отсюда название ламп). Люминофор может различаться, излучая свет разных цветов, или белый свет разных оттенков –
тёплый, дневной, холодный
.

Качество света от люминесцентных ламп может быть разным, от низкого с посредственной цветопередачей от дешевых изделий до высокого, с непрерывным спектром и цветопередачей больше 90%.

Светоотдача люминесцентных ламп примерно в 5 раз выше, чем у ламп накаливания (25-50 лм/Вт). Срок службы тоже больше в разы, достигая 90 000 часов.

Свет люминесцентных ламп рассеянный, что хорошо для общего освещения, не вызывает ослепления.

Есть и минусы

• Главный – содержание ртути. Отработанные лампы требуют специальной утилизации, что, увы, недостижимо в наших реалиях.
• Деградация люминофора со временем – лампы теряют светимость.
• Не очень приятный свет бюджетных моделей, низкая светопередача.
• Мерцание, пульсация света у бюджетного сегмента;
• Необходимость в пусковых устройствах – или тяжёлые шумные дроссели со стартерами, или достаточно дорогие электронные пускорегуляторы;
• Ограничения по количеству «пусков» — перегорают пусковые спирали.

Сейчас люминесцентные лампы стремительно сдают позиции светодиодным. Есть даже диодные лампы-трубки, которые можно ставить в старые люминесцентные светильники после несложного изменения их схемы. Ну а бытовые люминесцентные «экономки», хотя они и служат ещё верой и правдой во множестве светильников, больше не покупаются, так как светодиодные лампы стали дешевле.

Кроме этих источников света, есть и другие, мало распространенные в быту, но широко используемые в промышленности и других сферах. Это разновидности дуговых ламп – ртутные лампы высокого давления, натриевые лампы и металлогалогенные лампы.

И вот мы наконец подошли к самому главному и самому спорному. Встречайте –

Светодиодные источники света.

Редкость еще каких-то 20 лет назад, сейчас они везде. Они совершенствовались и дешевели. Несколько лет назад произошел перелом ситуации на рынке – светодиодные лампочки стали дешевле компактных люминесцентных ламп, «экономок».

Свет выделяется при протекании электрического тока через специально разработанные полупроводниковые элементы, светодиоды. Полупроводники излучают, как правило, монохромный свет. Свет, который будет восприниматься как белый, можно получить, соединив красный, зелёный и синий цвета. Используется и люминофор, которым покрывают светодиоды. Для нас важно, что спектр светодиодов не непрерывный, как у ламп накаливания, а состоит из отдельных полос

. Поэтому у светодиодов, особенно бюджетных, может быть низкий индекс цветопередачи и некомфортный свет. У лучших же (и более дорогих) моделей он вполне приемлемый и может быть больше 90.

Светодиодные лампы нуждаются в драйвере

, блоке питания, который будет поддерживать определенную силу тока, протекающего через светодиоды.

Сейчас выпускается огромное разнообразие форм и видов светодиодных ламп. Среди них можно выделить филаментные лампы

, в которых светодиоды выполнены в виде нитей. Их внешний вид и желтоватый свет похожи на лампы накаливания, позволяя создавать винтажную атмосферу.

Очень красивы светодиодные лампы с имитацией живого огня. Такая высокотехнологичная замена открытому огню приятна для глаз и позволяет расслабиться.

Соединив три светодиода с базовыми цветами и управляя их яркостью, можно получить все оттенки цвета и белый свет любой температуры (RGB лампы

). Такие лампы могут управляться дистанционно, с пульта управления или даже с мобильного телефона по WiFi, разыгрывая целые световые представления.

Управление яркостью света лампы (с пульта управления светильника, или «колёсико» на выключателе), называется диммированием

. Его поддерживают не все светодиодные лампочки. Кроме того, для светодиодов нужны особые устройства диммирования, те, что применяются для ламп накаливания, не годятся (кроме специально разработанных для них моделей лампочек).

Чем хороши светодиодные лампы:

• Большой срок эксплуатации, до 100 тысяч часов по заявкам производителей.
• Большая светоотдача, 80-150 лм/Вт.
• Есть любые цвета и цветовые температуры. RGB-лампы могут менять цвет.
• У них нет стеклянной колбы, которая может разбиться, и ртути внутри.
• Стабильно работают в широком диапазоне напряжения сети.
• Многие модели поддерживают диммирование.

К недостаткам можно отнести сравнительно большую цену и проблемы некачественных ламп

– низкая цветопередача, малый срок службы.

Проблема низкого качества некоторых светодиодных ламп.

В эпоху ламп накаливания проблема качества света просто не стояла, все лампочки светили одинаково. Однако у светодиодов она вышла на первый план. Некоторые производители экономят на всём и выводят на рынок недорогие модели с весьма низким индексом цветопередачи, дающие некомфортный свет. Обычно они недотягивают и до заявленной мощности.

Если не обеспечивается достаточный отвод тепла, как бывает в дешевых лампах, диоды работают с перегрузкой и быстро перегорают. Так же быстро выходят из строя драйверы низкого качества (с ними свет ещё и пульсирует). В результате лампочка перестает работать, и близко не дотягивая до заявленного срока службы.

Вывод

:
не ожидайте от самых дешевых светодиодных моделей заявленной мощности, цветопередачи и срока службы.
Обратите своё внимание на более дорогие, но куда более качественные модели известных в светотехнике брендов, которые хотя и сделаны в Китае, как и всё остальное, но стараются держать уровень. Еще на рынке есть отечественные изделия среднего ценового диапазона, производители которых напрямую закупают комплектующие (диоды, радиодетали драйверов) высокого качества у ведущих мировых производителей, сами собирают лампы и светильники очень хорошего качества.

Преимущества и недостатки ламп

Светодиодные и классические лампы различаются не только конструкцией, но и эксплуатационными характеристиками, эстетическими и другими качествами. Поэтому их плюсы и минусы тоже различны. Основным преимуществом лампочек Ильича является невысокая стоимость — в зависимости от мощности их можно купить за 10–50 рублей. Стильные ретро лампы имеют большую стоимость. Однако она окупается высокой эстетичностью и увеличенным сроком службы.

К преимуществам светодиодных светильников относят:

• Длительный срок эксплуатации — светодиоды служат в среднем в 10–50 раз дольше.
• Нечувствительность к перепадам напряжений — светильник не перегорает при скачках напряжения в сети.
• Высокий КПД — в свет преобразуется 75–95% электроэнергии.
• Низкое энергопотребление — из-за малой мощности при одинаковом световом потоке светодиоды потребляют примерно в 10 раз меньше энергии.
• Небольшие выделения тепла — светильники не нагреваются несильно, а потому риск возгорания легко воспламеняющихся материалов отсутствует.

Внимание! Лампочки накаливания излучают только желтый свет. Светодиоды могут светить как белым (дневным), так и желтым светом.

Из сравнения видно, что классические источники освещения уступают по основным показателям LED-светильникам. Но с популяризацией ретро стиля в интерьере было масштабировано производство улучшенных ретро ламп накаливания. Они служат дольше, светят ярче и имеют необычный дизайн, уносящий в историческое прошлое. Для полного погружения в историю лампочки можно дополнить стильной ретро проводкой и выключателями в стиле ретро.

Наиболее важные свойства ламп

Для того, чтобы наглядно продемонстрировать основные преимущества и недостатки того или иного типа освещения, лучше всего сравнить две лампочки по наиболее важным характеристикам.

Необходимо соизмерять следующие показатели:

1. Мощность;
2. Светоотдача;
3. Теплоотдача;
4. КПД;
5. Стоимость;
6. Экологичность.

Еще одним немаловажным параметром является яркость света. Светодиоды в этом плане выигрывают, так как соотношение мощности и яркости у них наиболее выгодное, чего не скажешь о лампах накаливания.