Недостатки
- Одним из недостатков является высокая цена. Они, как правило, дороже классических ламп накаливания или люминесцентных источников света.
- Несмотря на то, что светодиоды могут выдерживать довольно низкие температурные режимы, они не так хорошо функционируют при более высоких температурах окружающей среды. Если температура окружающей среды высокая, то велика вероятность перегрева корпуса и последующего выхода из строя устройства.
- Эти световые приборы также имеют очень короткий диапазон освещения. На данный момент освещение рассеянным светом, излучаемого светодиодами, насчитывает всего несколько десятков метров. Это их делает подходящими для ближнего освещения, что одновременно является плохим выбором для дальнего. Однако уже существуют проекты по решению этой проблемы.
- Отсутствие стандартизации светодиодного освещения. Существуют отраслевые стандарты в отношении светодиодных источников света. Однако их в качестве автомобильного освещения и светофоров, но пока нет ни одного светодиодного освещения, используемого в жилых домах или в промышленной сфере.
Наружное освещение
Итак, с домашними светильниками мы разобрались. Теперь давайте поговорим о тех моделях, которые применяются при наружном освещении.
Уличные прожекторы. Такие устройства чаще применяются в тех случаях, когда нужно осветить здание, сооружение или какую-либо конструкцию. Они способны эффектно подчеркнуть разнообразные архитектурные творения. Как и все LED-лампы, светодиодные прожекторы потребляют совсем мало электроэнергии. Срок их эксплуатации составляет от шести до восьми лет.
Грунтовые. Осветительные лампы такого рода встраивают прямо в грунт или в наружные стены здания. Для их создания используется самая разная оптика и разные световые источники
Это позволяет воплотить в жизнь разнообразные световые решения, что очень важно для дизайнеров.
Устройства промышленного назначения. Такие приборы отличаются высокой степенью защиты
Их применяют для освещения самых разных производственных помещений. Так как в LED-лампочках отсутствует нить накаливания и стеклянная колба, то они считаются более прочными и надежными. При подаче энергии они зажигаются мгновенно и могут работать даже при очень низких температурах.
Конструкция ламп на светодиодах
Внешне источники света, использующие эффект испускания фотонов при прохождении электрического тока через полупроводник, почти не отличаются от ламп накаливания. Главное то, что у них есть привычный металлический цоколь с резьбой, который в точности повторяет все типоразмеры ламп накаливания. Это позволяет ничего не менять в электрооборудовании помещения для их подключения. Однако внутреннее устройство светодиодной лампы 220 вольт очень сложное. Она состоит из следующих элементов:
1) контактного цоколя;
2) корпуса, одновременно играющего роль радиатора;
3) платы питания и управления;
4) платы со светодиодами;
5) прозрачного колпака.
Плата питания и управления
Разбираясь как устроены светодиодные лампы 220 вольт, в первую очередь стоит понять, что полупроводниковые элементы не могут быть запитаны от переменного тока и напряжения такой величины. Иначе они попросту сгорят. Поэтому в корпусе этого источника света обязательно находится плата, которая снижает напряжение и выпрямляет ток. От устройства этой платы во многом зависит долговечность лампы. Точнее, какие элементы стоят на ее входе. В дешевых, кроме резистора перед выпрямляющим диодным мостом, ничего нет. Нередко случаются чудеса (обычно в лампах из Поднебесной), когда нет даже этого резистора и диодный мост напрямую подключен к цоколю. Такие лампы светят очень ярко, но срок их службы чрезвычайно низок, если они не подключены через стабилизирующие устройства. Для этого можно использовать, например, балластные трансформаторы.
Наиболее распространены схемы, в которых в цепи питания управляющей схемы лампы создан сглаживающий фильтр из резистора и конденсатора. В самых дорогих светодиодных лампах блок питания и управления построен на микросхемах. Они хорошо сглаживают броски напряжений, но их рабочий ресурс не слишком высок. В основном, из-за невозможности наладить эффективное охлаждение.
Плата светодиодов
Как бы ученые ни старались, изобретая все новые вещества с высокой эффективностью излучения в видимой части спектра, принцип работы светодиодной лампы остается прежним, и каждый её отдельный светящийся элемент очень слаб. Чтобы достичь требуемого эффекта, их группируют по несколько десятков, а иногда и сотен штук. Для этого используется плата из диэлектрика, на которую нанесены металлические токопроводящие дорожки. Она очень похожа на те, что используются в телевизорах, материнских платах компьютеров и других радиотехнических устройствах. Плата светодиодов выполняет еще одну важную функцию. Как вы уже заметили, в блоке управления нет понижающего трансформатора. Поставить его, конечно, можно, но это приведет к увеличению габаритов лампы и ее стоимости. Проблема понижения питающего напряжения до номинала, являющегося безопасным для светодиода, решается просто, но экстенсивно. Все светящиеся элементы включены последовательно, как в елочной гирлянде. Например, если в цепь 220 вольт включить последовательно 10 светодиодов, то каждому достанется 22 V (правда, величина тока при этом останется прежней). Недостатком этой схемы является то, что перегоревший элемент обрывает всю цепь и лампа перестает светить. У нерабочей лампы из десятка светодиодов могут быть неисправными лишь один или два. Есть умельцы, которые перепаивают их и живут спокойно дальше, но большинство неискушенных пользователей выбрасывают всё устройство на помойку.
Прозрачный колпак
В основном этот элемент играет роль защиты от пыли, влаги и шаловливых ручек. Однако есть у него и утилитарная функция. Большинство колпаков светодиодных ламп выглядят матовыми. Это решение могло бы показаться странным, ведь сила излучения светодиода ослабляется. Но его полезность для специалистов очевидна. Колпак матовый потому, что на его внутреннюю стороны нанесен слой люминофора – вещества, начинающего светиться под воздействием квантов энергии. Казалось бы, тут, что называется, масло масляное. Но люминофор имеет спектр излучения в несколько раз более широкий, чем у светодиода. Он приближен к естественному солнечному. Если оставить светодиоды без такой «прокладки», то от их свечения глаза начинают уставать и болеть.
О сроке службы
Разные производители дают разные цифровые данные. В среднем же светодиодная лампа может прослужить от тридцати тысяч до ста тысяч часов, то есть от восьми до двадцати семи лет. Все это подсчитывалось с учетом того, что их ежедневно будут эксплуатировать не менее десяти часов. Отметим, что срок службы LED-лампочки зависит от самых разных характеристик. Давайте поговорим о них более подробно.
Первое, от чего зависит срок службы – это уровень качества кристалликов, которые встроены в LED-лампочки
Важно и то, насколько они структурно однородные. В процессе использования кристаллики постепенно портятся
Это может происходить из-за нарушения кристаллической решетки, а также из-за миграции атомов, которые отдают металлы. Последние образуются из электродов.
На участках с поврежденной решеткой кристалликов электрическая энергия выделяется только посредством тепла, но не света. Многие полагают, что такие повреждения могут возникать из-за электричества, которое носит статический характер.
Атомы, которые проникают в кристаллическую структуру, способствуют тому, что образуются потери тока. Ток продолжает двигаться, но без выделения света. Если сила тока и температура воздуха будут повышены, то и атомы будут проникать больше, а сила света заметно уменьшается. Светодиод в такой ситуации быстро испортится. Подобные недостатки относятся к приборам из недорогой ценовой группы. Отметим, что в подобном износе устройства может быть виноват и сам пользователь. Все LED-лампочки оборудованы радиаторами, которые защищают светодиоды от тепла путем отвода. Последнее либо растворяется в воздухе, либо отдается на ту поверхность, к которой привинчен прибор. Если установить светильник, закрыв его колбу, то даже устройство самого высокого уровня качества быстро придет в непригодность. А все из-за того, что будет отсутствовать отвод тепла. Именно по этой причине в подвесные потолки встраивают специальные потолочные светильники в виде панелей.
Плохой тепловой отвод плохо действует на оптику лампочки и ее слой люминофора. Если свет начинает приобретать синеватый оттенок, то это свидетельствует о том, что люминофор пришел в непригодность. Что касается оптической системы, то ее делают либо из пластмассы, либо из силикона. Это значительно снижает уровень светоотдачи светодиодов.
Виды и классификация
Искусственное освещение подразделяется на разновидности по следующим основаниям.
По назначению
Наиболее частое основание классификации – назначение. Искусственное освещение бывает:
- рабочим;
- аварийным;
- дежурным;
- охранным;
- эвакуационным;
- резервным.
Рабочее освещение обеспечивает световые условия в помещениях в соответствии с санитарными нормами в обычном, повседневном режиме. Если большую часть времени в помещении отсутствуют люди, но при этом освещение все равно необходимо, целесообразно использовать специальный дежурный режим с мягкими требованиями.
Во многих случаях необходимо охранное освещение как часть мер физической безопасности предприятия. Оно предназначено для фиксации противоправных действий. Некоторые авторы отмечают, что охранное освещение способствует созданию чувства безопасности у персонала предприятия и жителей прилегающих территорий.
Важная часть системы безопасности предприятий и жилых зданий – аварийное освещение. Оно используется при прекращении функционирования основного. У светильников для аварийной работы автономная система питания, поэтому они применяются в случае полного обесточивания здания.
При аварийных ситуациях задействуется также эвакуационное и резервное освещение. Основная функция резервного освещения – создание возможности для персонала безопасно продолжить или завершить работы. Эвакуационное предназначено для скорейшей и максимально безопасной эвакуации сотрудников здания и жителей при аварии. Некоторые авторы считают его видом аварийного.
Иногда в рамках рабочего освещения выделяется отдельный подвид – освещение производственных зон повышенной опасности. Оно используется при работах, связанных с повышенным риском, там, где санитарные нормы предъявляют к освещению особо высокие требования.
По расположению
Другое основание классификации – расположение световых источников. Они могут освещать все помещение, и такое освещение называется общим. Если источник освещает только небольшую часть помещения, такое освещение – местное.
Как правило, к общему освещению помещения предъявляются меньшие требования, чем к освещению зоны нахождения людей. Поэтому целесообразно иметь оба вида. Общее обеспечивается, как правило, потолочными светильниками разных конструкций, которые дают широкий рассеянный поток света, а местное – узконаправленными и относительно небольшими. Нередко они используются одновременно. Такое освещение называется комбинированным.
Исключительно местное освещение является нежелательным. Оно создаёт слишком большие контрасты, и глазу требуется время для адаптации при переходе между разными зонами помещения. Это вызывает дискомфорт и может влиять на безопасность.
Иногда выделяют верхнее и боковое освещение. Первое, как правило, общее. Второе – местное. Боковое освещение может быть одно- или многосторонним.
По распределению светового потока
Ещё одно основание классификации – по распределению.
Потолочные светильники с большими рассеивателями широкого направления, как правило, обеспечивают равномерный мягкий световой поток по помещению. Такой свет называется рассеянным, или общим.
Но если в помещении несколько зон с разными условиями и требованиями, целесообразно распределять светильники неравномерно, в соответствии с зонами помещения. Такое освещение называется локализованным.
Иногда используется отражённое освещение – когда источник света освещает не зону освещения, а поверхность рядом, а зона освещается светом, отразившимся от этой поверхности.
Приведённую классификацию можно изобразить в виде схемы:
Особенности светодиодного освещения
Внутренние светодиодные светильники получили в последнее время широкое распространение. В чем причина такой популярности? В первую очередь, это, конечно, высокая экономичность. Потребление электроэнергии полупроводниковым прибором в 8-9 раз ниже по сравнению с лампами накаливания при том же создаваемом потоке света. Даже люминесцентные «энергосберегайки» отстают в энергоэффективности от светодиодов в два раза.
Следующим неоспоримым преимуществом полупроводников перед остальными источниками света является их долговечность. Наработка на отказ светодиодного осветительного прибора составляет от 10 до 30 тысяч часов, тогда как лампочка Ильича служит всего 1 тысячу часов.
Не стоит забывать и о цветовой температуре для внутреннего освещения. Благодаря специальным присадкам полупроводники могут светить не только любым светом – от теплого до холодного, но и любым цветом. Это весьма полезно при организации не только внутреннего освещения, но и декоративной подсветки.
Следующий плюс – низкая рабочая температура. Внутренние светодиодные источники света редко нагреваются до температуры выше 60-70 градусов, тогда как те же лампы накаливания могут разогреваться до 90-100 градусов, а их галогенные аналоги – до 250 градусов Цельсия. Это позволяет использовать полупроводниковые внутренние осветители практически везде: от витрин и настенных бра до встраивания в натяжные потолки, которые катастрофически боятся перегрева.
Есть, конечно, у светодиодов и свои недостатки: они пока еще довольно дорогие. Но развитие технологий обещает справиться с этой проблемой в ближайшее время, хотя даже сегодня высокая цена на светодиодное оборудование быстро окупается его экономичностью и длительным сроком службы.
Альтернативы светодиодному освещению
Из уже выпускаемых перспективных альтернативных источников света можно назвать индукционные лампы. Они имеют долгий срок службы (до 150000 часов), высокую светоотдачу (до 160 лм/Вт). Индукционные источники света нечувствительны к скачкам напряжения, частым включениям-выключениям. Правда, подходят они только для освещения больших пространств: промышленного, уличного. Использование индукционных ламп в быту ограничивается большими габаритами и вредными излучениями (ультрафиолетовым и электромагнитным).
По всему миру ведутся разработки новых технологий освещения. В США предложили альтернативный источник света, работающий на основе поливинилкарбазола с ирридием с углеродными многослойными нанотрубками. В России ученые опробуют технологию катодолюминесцентных ламп.
Но пока это только разработки, которым далеко до внедрения в производство. Светодиодное освещение остается на лидирующих позициях.
Конструкция линейных светодиодных светильников
Осветительный прибор такого типа, как и светильник любой другой конструкции, имеет в своем составе:
- светоизлучающий элемент;
- систему охлаждения;
- блок питания;
- корпус.
Светоизлучающий элемент
Поскольку светильник светодиодный, в качестве источника света в нем используются сверхъяркие излучающие диоды. Их количество в одном осветителе может колебаться от нескольких единиц до многих десятков в зависимости от необходимого светового потока и габаритов устройства. Светодиоды, размеры которых тоже могут колебаться от определенного количества сантиметров до долей миллиметра, собираются в специальные блоки. Обычно эти блоки называют модулями. Особенностью всех модулей подобного типа является их сильно вытянутая прямоугольная форма, больше похожая на ленту. Отсюда и название светильников, использующих их, – линейные.
Нередко вместо отдельных диодов используют микроматрицы, состоящие из десятков и даже сотен безкорпусных светодиодов. Это позволяет существенно увеличить отдаваемый линейным светильником световой поток без увеличения габаритов всего устройства.
Матрица (слева), состоящая из ста миниатюрных диодов, имеет размеры светоизлучающего диода, но мощнее его в разы
Система охлаждения
Бытует мнение, что из-за своей исключительной экономичности полупроводниковые источники света якобы не нагреваются, но это не так. Можете в этом убедиться, пощупав корпус любой светодиодной лампы после нескольких минут ее работы. Для того, чтобы отводить лишнее тепло от диодов, существуют так называемые радиаторы. Это металлические ребристые пластины, нередко расположенные снаружи кожуха всего устройства. Именно на этих пластинах крепятся диодные модули. Если кожух светодиодного светильника выполнен из металла, то радиатора может и не быть – его роль исполняет сам кожух.
Блок питания
Более привычное название этого узла – драйвер. Основная его задача – обеспечить светодиодный модуль качественным питанием. Узел очень ответственный, поскольку, во-первых, светодиоды – весьма требовательные приборы. Любой скачок напряжения или даже кратковременное повышение тока сразу же выводит их из строя, а цена светоизлучающих полупроводников пока немаленькая. Во-вторых, качество сетевого напряжения, к сожалению, оставляет желать лучшего. Скачки, высоковольтные помехи и прочие проблемы Вы регулярно можете наблюдать на протяжении всей жизни. Таким образом, в задачи питания входят:
- понижение сетевого напряжения до величины, необходимой для питания матрицы;
- преобразование переменного напряжения в постоянное (любые диоды в переменном токе пропускают только одну половину периода сигнала. Для нормальной работы светильника такой режим не годится – нужно стабильное питание постоянным током);
- стабилизация тока на номинальном для конкретной матрицы уровне;
- подавление импульсных помех и высоковольтных выбросов, появляющихся в нештатных ситуациях.
Список достаточно объемный, поэтому драйвер представляет собой сложное электронное устройство
Если решили собрать линейный потолочный светодиодный светильник самостоятельно, то обратите на качество этого узла самое пристальное внимание
Драйверы (блоки питания) для LED ламп
Корпус
От его качества будет зависеть механическая прочность и долговечность прибора. Состоит корпус из двух частей – собственно корпуса (кожуха) и защитного стекла, по совместительству исполняющего роль рассеивателя. Если светильник встраиваемый, то к внешнему виду кожуха особых требований не предъявляется – его все равно не видно.
Накладной (навесной) прибор должен иметь соответствующий вид и вписываться в интерьер помещения. Защитное стекло при визуальном осмотре должно быть равномерного белого цвета или абсолютно прозрачным, что будет зависеть от конструкции и назначения светильника.
Что касается материалов, то лучше выбирать кожух из металла (чаще всего это алюминий). Это исключит перегрев светоизлучающего модуля. Если корпус пластиковый, то выбирайте без скрипа, люфта и снабженный нужным количеством ровных отверстий без каких-либо заусениц. Одним словом, такой корпус, который приятно держать в руках. С материалом стекла, рассеивающего свет, все просто: практически всегда оно органическое (из поликарбоната), но можно встретить и обычное.
Светодиодные светильники с датчиком движения и освещённости
Некоторые зоны квартиры или общественного здания нуждаются в освещении только тогда, когда в них находятся люди. Обеспечить это можно с помощью светодиодных светильников, оснащённых датчиком движения.
Приборы с датчиком движения устанавливают в зонах, где люди бывают редко
Они работают на четырёх батарейках, обеспечивая достаточное освещение выбранных зон. Замена элементов питания должна производиться через каждые 2,5–3 месяца. Большинство моделей позволяет отрегулировать яркость освещения, чувствительность датчика движения и время, через которое прибор отключится. Чаще всего такие приборы устанавливаются на лестницах, в холлах, гардеробных, длинных тёмных коридорах, кладовых. Иногда их используют в качестве источника аварийного освещения.
Светильники с датчиками движения актуальны для подъездов
Что это такое
Светодиодом называется полупроводниковый источник света. Только когда непосредственно через него проходит ток, тогда он излучает свет. В самом полупроводнике электроны рекомбинируют с электронными дырками. В результате выделяется энергия в виде фотонов. Данный эффект получил название электролюминесценция.
Цвет свечения (соответствует энергии фотонов) обусловлен энергией, которая нужна электронам для того, чтобы пересечь запрещённую зону полупроводника. При использовании нескольких полупроводников получается белый свет. Также он возможен в результате использования слоя светоизлучающего люминофора на полупроводниковом устройстве.
Существует два основных способа получения белого свечения LED.
- Одним из них является использование отдельных светодиодов. Они излучают три основных цвета: красный, желтый и синий (RGB). В результате их смешивания получается белый свет.
- Другой способ заключается в использовании люминофорного материала для преобразования монохроматического света из синего или ультрафиолетового светодиода. В результате этого процесса получается белый свет широкого спектра действия. Он эквивалентен свечению люминесцентного источника света.
Желтый люминофор представляет собой легированные церием алюминиевоиттриевые кристаллы граната (YAG). Чаще всего они наносятся на светодиод. Этот люминофор (YAG) делает белые светодиоды желтоватыми, когда они не находятся в рабочем состоянии.
Недостатки
- Одним из недостатков продукции LED является высокая цена.
- Чувствительность к напряжению. На LED должно подаваться напряжение выше порога, а ток – ниже номинального показателя. Ток и срок службы могут претерпевать существенные изменения даже при небольшом изменении заданного напряжения. Так, сверхъярким диодам необходимо питание с регулируемым током (чаще всего это резистор для светодиодных индикаторов).
- Качество света. Большое количество устройств с холодным белым светом имеют спектры, которые значительно отличаются от таких источников света, как солнце или классическая лампа. Пик на 460 нанометров и провал на 500 нанометров нередко приводят к тому, что цвет предметов будет восприниматься по-разному при условиях освещения холодным белым светом и солнечным светом или светом классической лампы накаливания. Это связано с метамеризмом. При нём красные поверхности особенно плохо освещаются обычным холодным белым на основе LED-люминофора
- Загрязнение голубым цветом. В силу того, что светодиоды с холодным светом излучают пропорционально больше синего света, чем привычные источники света, такие как натриевые лампы высокого давления, наблюдается сильная зависимость рэлеевского рассеяния от длины волны. Это свидетельствует о том, что холодные белые LED могут загрязнять свет больше, чем иные световые приборы. Международная ассоциация темного неба (IDA) не рекомендует использовать светильники с белым светом с коррелированной цветовой температурой выше 3000 К.
- Зональный источник света. Одиночные LED не приближаются к точечному источнику света, у которого сферическое распределение света. Они скорее осуществляют ламбертианское распределение света. В связи с этим сверхъяркие диоды трудно использовать в тех областях, где необходимо сферическое световое поле. Однако разные световые поля поддаются изменению, благодаря применению разнообразной оптики. Светодиоды не создают расхождение ниже нескольких градусов. Напротив, лазеры могут излучать лучи с расхождением в 0,2 градуса и даже менее.
Применение в интерьере – фото для поиска идей
Решив разработать дизайн-проект самостоятельно, стоит познакомиться с уже реализованными проектами. Возможно, какой-то из них вы используете как основу для последующего воплощения. Для удобства все представленные фото разделены на категории в зависимости от назначения помещения.
Светодиодное освещение – изюминка любого интерьера
Гостиные
При выборе подходящих моделей следует учитывать стилистическое оформление помещения. Светодиодные светильники должны гармонично вписываться в интерьер. Их можно использовать для основного либо дополнительного освещения. Они позволяют реализовать достаточно сложную дизайнерскую идею, добившись воплощения любого нестандартного дизайнерского решения.
1 из 6
Спальни
Выбирая светодиодный светильник для спальни, следует стремиться к тому, чтобы формируемый лампами свет не был резким или слишком ярким. Создаваемое освещение должно способствовать комфортному отдыху. Предлагаем познакомиться с некоторыми готовыми решениями.
1 из 6
Кухня и санузлы
С их помощью выполняется зонирование пространства. Для освещения светодиодные светильники в 12 Вольт способны стать оптимальным выбором. На кухне с их помощью обеспечивается направленная подсветка рабочей поверхности, мойки или плиты. При выборе подходящего варианта следует отдавать предпочтение моделям, допускающим эксплуатацию в условиях повышенной влажности. На кухне источник света стоит расположить подальше от плиты, чтобы разогретый воздух не смог повредить прибор. Каким образом могут быть воплощены перечисленные требования, можно увидеть на следующих фото:
1 из 9
Формы светильников
На поверхности потолка устанавливаются плоские потолочные светодиодные светильники. Их используют в помещениях, где нет подвесных модулей. К достоинствам стоит отнести простоту монтажа. Подобную лампу можно установить как на обычный, так и на гипсокартонный потолок. Встроенные приборы монтируются, если есть подвесная потолочная конструкция.
Подвесные модели плоского типа
Конструкция круглого потолочного светодиодного светильника является универсальным вариантом. Модели такой формы могут вписаться в любой интерьер. Круглые изделия фиксируются к потолочной поверхности с помощью специальной цепочки, троса или подвеса.
Изделия круглой конфигурации можно использовать как для классических, так и для современных интерьеров
Варианты квадратных потолочных светодиодных светильников подходят не для всяких интерьеров. Такие модели подходят для оформления интерьера модерн, этно и минимализм. При этом подобная конфигурация будет замечательно сочетаться с встроенными шкафами, полками и мебелью-трансформером.
Оригинальная нестандартная конструкция
Заключение
Рассмотрев типы освещения, его основные характеристики, требования нормативных документов, можно определить эффективность проведения рабочих процессов. Производительность труда и комфорт напрямую связаны с уровнем освещенности.
При определении уровня освещенности учитывают и специфику самого объекта, на котором проводятся измерения. При возникновении сложностей можно обратиться за помощью в специализированные организации.
Предыдущая
ОсвещениеЧто называется освещенностью
Следующая
ОсвещениеКак собрать схему управления светом из трёх мест
Спасибо, помогло!Не помогло
