Лед-лампы: преимущества и недостатки

Диодные лампы для дома – инновационные источники света, в которых работают небольшие полупроводниковые кристаллы. Они похожи на традиционные светотехнические устройства со светящейся вольфрамовой нитью. Но их конструкция неизмеримо сложнее, а эксплуатация имеет некоторые особенности. В этой статье мы расскажем о том, как устроена светодиодная лампа, и как продлить ее жизнь, ведь стоимость топовых моделей действительно зашкаливает.

Отличия от «экономок» и сходства с ними

Вопрос о том, чем отличаются светодиодные лампы от энергосберегающих люминесцентных, на самом деле парадоксален. По той причине, что на один люмен – единицу силы светового потока – они тратят в три раза меньше ватт электрической энергии. То есть, «экономки» по сравнению с ними расточительны.

Источник света в них не раскаленный газ, возбужденный электрическим разрядом, а светодиод. Это полупроводниковый элемент электрической схемы, сделанный из двух разнородных веществ. Например, из карбида кремния и редкоземельного металла германия. В кристаллической решетке одного преобладают положительно заряженные ионы, а в другом – отрицательно заряженные (электроны). Электрический ток пропускается этой парой только в одном направлении.

Эффект возникновения света на стыке разнородных веществ при пропускании через них тока был обнаружен в начале прошлого века. Излучение было слабо и имело только три оттенка: желтый, красный и зеленый. Поэтому их использовали в качестве индикаторных ламп. Очистка от примесей и получение химически чистых веществ позволили увеличить интенсивность светового потока в несколько раз.

Чтобы сделать его еще большим, светодиоды группируют по несколько десятков штук. На них наносят слой люминофора – вещества, светящегося под воздействием элементарных частиц, имеющих электрический заряд. Это изменяет цвет излучения, он становится белым или желтоватым.

Использование люминофора роднит эти источники света. А еще то, что вся схема электрического питания у них находится внутри цоколя. Однако эти блоки, называемые «драйвером», работают разному принципу. Дело в том, что люминесцентной лампе необходим переменный ток, ее драйвер выдает пусковой импульс и ограничивает его. А светодиодной нужен постоянный, поэтому схема состоит из выпрямительного моста на входе и конденсатора на выходе, который сглаживает пульсации напряжения.

Устройство светодиодной лампы на 220 вольт не предусматривает включение в схему драйвера элемента, снижающего питающее напряжение. Выпрямленное, оно остается таким же по номиналу, а чтобы светодиоды не перегорали (они питаются от 12 или 24 вольт) из них выстраивают последовательную цепочку.

Поскольку всякое преобразование энергии сопровождается выделением тепла, на вопрос: «греются ли светодиодные лампы», – мы отвечаем утвердительно. Однако, в отличие от КЛЛ, у которой греется вся колба (у основания трубки, где находятся электроды, больше, а на середине – меньше), у нее это происходит только в том месте, где находится драйвер. Поэтому у ламп мощностью более пяти ватт есть металлический ребристый воротничок – радиатор для отвода тепла. Температура светодиодных ламп не превышает 60 ⁰С, а у компактных экономок это значение достигает 180 ⁰С. Поэтому первые можно ставить в закрытые светильники, а вторые – нет, там они быстро выходят из строя.

Сравнение с «лампочкой Ильича»

Выше мы уже писали, что световой поток светодиодных ламп в три-четыре раза интенсивнее, чем у компактных люминесцентных. Еще интереснее сравнить лампы накаливания и светодиодные. Таблица значений наглядно показывает разницу между ними.

Лампы оснащаются резьбовым цоколем Е27, их колбы максимально близки по форме, что облегчило внедрение новинки, ведь спиральные экономки в люстрах выглядят чужеродно.

Цветовая температура характеризует преобладающий оттенок излучения, поэтому светодиодные приборы позволяют дизайнерам интерьеров проявить свою креативность. Но в их спектре преобладает одна составляющая, что вызывает утомление глаз.

Время работы лампы LED (Light Emitting Diode) в тридцать раз больше, поэтому десятикратная разница цене оправдана.

Особенности эксплуатации и возможные проблемы

Светодиодные лампы – единственный светотехнический прибор, который можно отремонтировать своими руками. Он легко разбирается на составные элементы. Нередко поломка заключается в том, что один из кристаллов в последовательной цепочке выгорел и оборвал ее. Если конструкция построена на SMD-светодиодах, то можно сделать одно из двух:

1. Заменить неисправный кристалл, а донором станет еще одна неисправная лампочка того же производителя, типа и мощности.
2. Установить токопроводящую перемычку.

Реальная наработка на отказ зависит от стабильности напряжения на выходе драйвера. Этот параметр обеспечивает конденсатор, включенный параллельно выпрямительному мосту. Если производитель сэкономил и поставил элемент с небольшой емкостью, то напряжение будет пульсирующим. Выбрать наиболее надежную конструкцию можно, направив камеру смартфона на источник света. Вы заметите стробоскопический эффект. Чем менее размыто изображение, тем качественнее лампа. Не факт, что китайское изделие за 120 рублей хуже, чем продукция с мировым именем за две тысячи.

Выходной конденсатор может быть источником и других проблем со светодиодными лампами. Например, иногда оказывается, что при выключенном выключателе она продолжает гореть, пусть даже очень тускло, или мигает. Причин для этого три:

1. Перепутан фазный провод с нейтралью при монтаже выключателя.
2. В коммутационном приборе установлена подсветка – индикаторный диод или газоразрядная лампа.
3. Неисправна проводка: мало сопротивление изоляции, есть утечка фазы на заземляющий контур.

Для устранения влияния подсветки в клеммной коробке между фазным и нейтральным проводом устанавливают бумажный конденсатор 1 мкФ 400 вольт или сопротивление номиналом 2 Ом 400 вольт. Резистор сильно греется, поэтому его надо изолировать. Например, фторопластовой лентой ФУМ.

Конденсатор в драйвере – это причина больших пусковых токов. Для примера: если осветительная линия защищена автоматическим выключателем номиналом 10 А, то общая мощность ламп накаливания в ней не должна быть более 2 кВт. А при использовании светодиодных приборов это значение в пять раз меньше – всего 400 Вт.

Светодиоды легко управляются, поэтому их можно включать вместе с датчиками движения. И управлять силой свечения так же, но для моделей с блоком питания в цоколе нельзя применять электронные диммеры, работающие на полупроводниковых ключах. Они искажают синусоиду и приводят к выходу устройства из строя. Если необходимо плавно тушить свет, включите в осветительную цепь автотрансформатор.

Перспективы развития

Все возможности модернизации компактных люминесцентных ламп исчерпаны. А вот источники света на разнородных материалах находятся в состоянии стартового рывка.

В настоящее время наиболее распространены лампы LED с кристаллическими источниками света. Они монтируются на плату методом поверхностного монтажа, поэтому часто обозначаются аббревиатурой SMD.

Следующим этапом являются так называемые COB-элементы, которые не имеют собственного корпуса и инсталлируются непосредственно на плату. Так созданы, например, светодиоды Filament. Это группа кристаллов на диэлектрической подложке (кварцевое или сапфировое стекло), похожей на нить. Ее можно изгибать, придавая ей любую форму. Филаментные лампы практически неотличимы внешне от ламп накаливания.

Светящаяся светодиодная нить очень похожа на раскаленную вольфрамовую. Такое решение обладает рядом не только эстетических, но и технических преимуществ. Например, облегчается отвод тепла, а сектор излучения не ограничивается с одной стороны платой, поэтому сила светового потока увеличивается до 90 люмен на каждый ватт.

Светодиодные лампы уже сейчас являются надежными и эффективными устройствами, а в перспективе они могут стать безальтернативными источниками света. Не исключено, что при этом они существенно подешевеют.