Что такое световой поток LED-ламп?

Светодиодные (LED) лампы характеризуются многими параметрами, отвечающими за качественное и безопасное освещение. В статье пойдёт речь об основных характеристиках приборов этого класса, в том числе в сравнении последних с аналогичными показателями традиционных ламп накаливания, а также будут даны рекомендации по выбору светодиодных ламп для дома.

Что такое световой поток?

Световым потоком называют физическую величину, характеризующую количество «световых» единиц мощности соответствующего потока излучения. Световая мощность, в свою очередь, — энергия, проходящая через некоторое пространство за определённое количество времени.

Говоря проще, световой поток — понятие, определяющее количество света, излучаемое источником (в рамках статьи — это световой прибор), и то, каким образом излучается и распределяется данный поток излучения в пространстве.

Сила светового потока и в чём он измеряется?

При оценивании и сравнении световых приборов используют такую единицу измерения светового потока, как люмен. Это основная единица измерения, излучаемого источником, потока света.

Между тем, специалистами, которые занимаются освещением, и обычными пользователями ошибочно принято оценивать осветительное оборудование с использованием понятия «яркость». Данный термин не только ошибочный, но и может ввести в заблуждение, особенно если разговор идёт о светодиодных лампах.

Традиционные лампы накаливания излучают в максимально широком спектре светового сигнала, а светодиодные «покрывают» лишь узкую часть его «синего» участка. Но при этом, излучая примерно сопоставимое количество энергии, LED-источник светит ярче.

В отношении светодиодных ламп иногда применяется понятие «освещённость» (характеризующее то, с какой интенсивностью свет падает на поверхность). Принятая единица освещённости — люкс (лк).

Устройство и принцип работы LED-ламп

Светодиодные лампы для освещения различаются между собой только внешне, внутреннее устройство разных приборов примерно одинаково. Непосредственно свет излучают светодиоды, количество, мощность и цветовой спектр которых варьируется в зависимости от модели.

Принцип работы осветительной LED-лампы основан на преобразовании сетевого переменного напряжения, посредством электросхемы, в постоянное, которое собственно и питает излучающие кристаллы.

Бытовой осветительный светодиодный прибор состоит из следующих компонентов:

• Рассеиватель — специальная полусфера, увеличивающая рассеивание и равномерно разбрасывающая световой поток. В зависимости от модели данный компонент может быть изготовлен из матового, прозрачного или полупрозрачного пластика (исключением являются аналоги люминесцентных приборов, где применяется специальный отражательный элемент).
• Светодиодный кристалл — основа современной LED-лампы. Их количество может варьироваться от одного до нескольких десятков — это зависит от конструктива, габаритов, мощности, размера теплоотвода конкретной модели. Именно качество светодиодных кристаллов определяет основные параметры прибора и его долговечность, ведь при выходе из строя даже одного чипа лампу можно выбрасывать.
• Печатная плата — при её изготовлении применяют специальный анодированный алюминиевый сплав, позволяющий эффективно взаимодействовать с радиатором, рассеивая тепло.
• Радиатор — алюминиевое изделие специальной формы, позволяющее более эффективно отводить тепло от кристаллов. Теплоотводящая площадь радиатора увеличивается за счёт наличия множества пластин на корпусе данного элемента.
• Драйвер — важный компонент схемы, без которого светодиодные кристаллы просто бы сгорели. Блок выпрямляет, уменьшает и стабилизирует напряжение электросети. Встречаются выносные и встраиваемые драйвера — большая часть бытовых осветительных LED-приборов оснащена последним типом устройств, смонтированным непосредственно в корпусе лампы.
• Конденсатор — радиотехнический компонент, дополнительно сглаживающий пульсации напряжения, поступающего на светодиодную матрицу.
• Полимерное основание цокольной части — конструктивный элемент, необходимый для защиты корпуса прибора от электропробоя и человека от удара электрическим током при смене лампы.
• Цоколь — коммутационная деталь, обеспечивающая подсоединение к электросети. Чаще всего цоколь изготовлен из латуни с никелевым покрытием, обеспечивающим надёжный контакт и антикоррозийный эффект.

Стоит сказать, что в светодиодных приборах, в отличие от традиционных ламп накаливания, зона максимального нагрева базируется с внутренней стороны. По этой причине LED-лампе требуется эффективное внутреннее охлаждение, которое реализовано в виде охлаждающего радиатора.

Основные характеристики

По многим характеристикам светодиодные приборы превосходят лампы накаливания и другие источники освещения. Среди нескольких десятков технических параметров LED-ламп можно выделить несколько основных.

Мощность светодиодной лампы

Под мощностью светодиодного прибора подразумевают потребляемую им от сети электрическую мощность. Чтобы потребителю было проще сориентироваться, на упаковке LED-лампы указывают эквивалентный показатель лампы накаливания.

Между тем, эффективность таких эквивалентных приборов различается. Они имеют разную яркость и мощность светового потока.

Угол рассеивания

Световой поток бытовых LED-ламп рассеивается под углом 60° — 340°. Устройства с менее широкой диаграммой направленности применяют при конструировании точечной подсветки, зонированного освещения. Приборы с широким углом рассеивания используют для организации общего освещения.

Наибольший угол рассеивания имеется у ламп со светодиодными нитями. Показатель у данного типа приборов соотносится с традиционными лампами накаливания.

Создаваемый световой поток

Яркостью осветительного прибора, а вернее количеством излучаемого им света, характеризуется такой параметр, как «световой поток», как уже писалось, измеряемый в люменах. LED-лампа, излучающая световой поток 400 лм, приблизительно эквивалентна 40-ваттной лампе накаливания.

На практике имеется тенденция намеренного завышения данной характеристики производителями светодиодных устройств. Параметры, близкие к реальным, по конкретным приборам можно узнать, изучив результаты независимых тестов.

Цветовая температура

Более привычная потребителю лампа накаливания испускает приятный мягкий жёлтый свет, цветовая температура которого близится к 2750 единицам по шкале Келвина (К). Соответственно, LED-лампа с такой же цветовой температурой будет давать максимально приближенное свечение к традиционной лампе.

В большинстве своём светодиодные устройства характеризуются цветовой температурой 3000 К — с достаточно комфортным для глаз, но немного более белым светом. Лампы с показателем 3000 — 4000 К подходят для офисов. Осветительные приборы с цветовой температурой 5000 К и более годятся только для хозяйственных помещений.

Коэффициент пульсаций

Данная характеристика относится ко всем осветительным устройствам. Высококачественные светодиодные приборы имеют очень низкий коэффициент пульсаций, который в сравнении с лампами накаливания в 3 — 5 раз ниже. По этому показателю светодиодные устройства допускаются к использованию в любых помещениям.

В недорогих лампах очень часто коэффициент пульсаций не указывается, однако интенсивность мерцания легко проверяется с помощью камеры телефона. При наличии пульсаций на дисплее видны тёмные полосы.

Эквивалент мощности

На упаковке светодиодной лампы также обычно присутствует такой параметр, как эквивалент мощности лампы накаливания. К примеру, это может быть информация, что LED-устройство имеет мощность 5 Вт, эквивалентную мощности лампы накаливания в 40 Вт.

Не слишком добросовестные производители могут хитрить в случае с этими параметрами, поэтому рекомендуется в первую очередь обращать внимание на характеристику светового потока LED-лампы.

Рабочее напряжение

Стандартизированные рабочие напряжения современных светодиодных ламп — 220 В (для обычной сети) и 12 В (для использования с источниками питания). Последние работают как от переменного, так и постоянного напряжения. Однако некоторые из таких ламп при питании от переменного источника тока могут иметь слишком высокий коэффициент пульсаций, вредный для глаз.

Индекс цветопередачи

Спектральный индекс цветопередачи LED-устройства другой, если сравнивать с лампой накаливания. В нём больше присутствует синяя цветовая составляющая. Индекс цветопередачи (Ra), указываемый производителем прибора, характеризует равномерность уровня всех цветовых компонентов.

Световой поток с низким индексом (менее 80 Ra) неприятен для глаз. Лампы накаливания и солнечный свет имеют данный показатель в районе 97 — 98 Ra, качественные LED-лампы более 80, отдельные модели — 90 единиц.

На практике спектральный индекс цветопередачи намеренно завышается частью производителей: при маркировке на упаковке Ra — 80 он может составлять 75 и даже менее единиц.

Регулировка яркости

Большая часть светодиодных ламп не работает с диммирующими устройствами, предназначенными для регулировки яркости осветительных приборов. Однако на рынке можно встретить LED-светильники, в которых уже имеется встроенный блок диммера, либо они имеют опцию поддержки внешних диммеров для ламп накаливания или специально предназначенных для диодных устройств.

Нагрев и выделение тепла

Световой поток светодиода направлен в одну сторону, когда как в другом направлении происходит выброс тепла. По этой причине внутренняя часть LED-лампы должна достаточно активно охлаждаться. Для этого осветительный прибор оснащается радиатором.

Сравнительные характеристики светодиодных приборов и ламп накаливания

Для наглядного сравнения светодиодных приборов и ламп накаливания стоит обратиться к специальной таблице. Как можно видеть, разница по мощности потребления между этими классами устройств при одинаковом показателе силы светового потока существенна.

Но на самом деле светодиодный прибор на 5 Вт не эквивалентен 40-ваттной лампе накаливания. Показатель освещённости LED-устройства может быть в реальности далёк от 400 Лм с учётом нескольких факторов. Это, например, матовый корпус, «пожирание» части мощности драйвером, другими электротехническими компонентами и т. п.

Светоотдача

Одним из важнейших параметров при расчете осветительной схемы помещения считается светоотдача монтируемого устройства. Данная характеристика измеряется в Люменах/Ваттах.

В лампах накаливания светоотдача составляет от 8 до 10 Лм/Вт. В светодиодах параметр колеблется от 90 до 110 Лм/ Вт, а в высококачественных моделях — от 120 до 140 Лм/Вт. По светоотдаче LED-светильники в 8-10 раз лучше альтернативных вариантов.

Теплоотдача

При сравнении светодиодов и традиционных ламп накаливания следует учесть их теплоотдачу. Стеклянные колбы ламп накаливания раскаляются до 230 — 240 градусов по Цельсию, когда как мощный LED-светильник может нагреться максимум до 45 градусов.

По этой причине последние не относятся к пожароопасным и их можно монтировать в любых помещениях, в отличие от ламп накаливания, которые не рекомендуют использовать, например, внутри деревянных конструкций.

Срок службы

Основная характеристика, говорящая о преимуществе светодиодов. LED-матрица может работать 40000 часов, когда как лампа накаливания редко служит более одной тысячи часов, что почти в 40 раз меньше.

Ради справедливости стоит отметить, что столь высокие показатели присущи высококачественным LED-изделиям известных производителей. Дешёвые светодиодные кристаллы имеют значительно более низкий ресурс.

КПД

Коэффициент полезного действия лампы — понятие, характеризующее количество вырабатываемого света относительно тепловой отдачи прибора. Данная характеристика LED-устройств приближается к 90 %, когда как у ламп накаливания полезное действие исчисляется 7-9 процентами. Стоит ли говорить, насколько более экономичными являются светодиодные приборы освещения в сравнении с традиционными аналогами.

Цена

Значительно более спорный вопрос — что выгоднее использовать: диодные светильники или лампы накаливания? Несмотря на то, что первые стоят на порядок дороже, их суммарное время работы намного превышает срок службы второго варианта. А если учесть такой показатель, как экономия электроэнергии, у традиционных ламп и вовсе не остаётся никаких шансов.

На практике, впрочем, всё не так однозначно. LED-устройство так же, как и другие виды ламп, может выйти из строя намного раньше своего порогового значения срока службы (например, при скачках напряжения или перепадах температур). Кроме того, они светят слабее, поэтому пользователям часто приходится докупать и устанавливать дополнительное светодиодное освещение.

Экологическая составляющая

Сертифицированные LED-лампы содержат весьма небольшой процент опасных химических соединений. Они как и лампы накаливания не требуют специализированной утилизации.

Но это вовсе не означает, что закончившие свой срок приборы следует выбрасывать вместе с другим бытовым мусором. Осветительные приборы можно сдать, например, в специальные пункты приёма.

Советы по выбору светодиодной лампы

Выбрать хорошую светодиодную лампу — нелёгкая задача. Порой и у всемирно известных производителей встречаются экземпляры с высоким уровнем пульсаций или с завышенными относительно реальных значений параметрами светоотдачи.

Следующие рекомендации основаны на практическом опыте пользователей и результатах независимых экспертов. Хорошая LED-ламп должна отвечать следующим критериям:

• коэффициент пульсаций — не более 30 %;
• цветопередача — индекс 80 и больше;
• уровень светового потока — соответствует значению светопотока лампы накаливания;
• приемлемый угол освещения — не более 50 градусов;
• при необходимости — поддержка выключателей с индикатором;
• при необходимости — поддержка диммирования.

Кроме того, не лишним будет сосредоточить внимание на следующих моментах:

• Поднесите руку под свет лампы. Если кожа имеет серый оттенок — в приборе используются светодиоды с низким индексом цветопередачи.
• Даже если на упаковке вы видите обозначение «без пульсаций», это не означает, что мерцание полностью отсутствует. Скорее всего его значение лежит в пределах 5 %.
• Если имеется возможность включить светильник, наведите на него включенную камеру смартфона. Если вы не видите полос, светодиодный прибор имеет низкий уровень пульсаций.
• Проведите перед включенной лампой авторучкой. Если предмет двоится или троится — источник имеет высокий уровень пульсаций.
• Яркость светодиодной лампы можно проверить с помощью специальных приложений-люксметров на смартфоне с Android.
• Не стоит покупать изделие с датой выпуска 3 года и более. Лучше выбрать более современный вариант.
• Выбирайте LED-лампу с длительным сроком гарантии (3 — 5 лет).
• Сохраните чек, чтобы в случае чего вернуть или обменять изделие.

От классических ламп накаливания LED-лампы отличают многие характеристики. Важнейшие из них — мощность, угол рассеивания, световой поток, цветовая температура и коэффициент пульсаций. При выборе светодиодной лампы также стоит обратить внимание на свето-и теплоотдачу прибора, его гарантийный срок, КПД, эквивалент мощности, рабочее напряжение и индекс цветопередачи.

Если увлекаетесь инвестициями, то рекомендую отличную статью про подсчёт комиссий и расходов на брокерских счетах.