Как сделать светодиод как лампочку

Я сам дома электрик, какие лампы лучше

Патент на изобретение светодиодов принадлежит российскому ученому Олегу Владимировичу Лосеву, который в 1923 году нашёл связь люминесценции в карбиде кремния и p-n-перехода, был сделан первый шаг к созданию современных светодиодов. В 1968 году появились первые индикаторные светодиоды промышленного изготовления, но светили они очень слабо и роль лампочки выполнять не могли. Только в 1990 году ученым удалось создать светодиод с большей светоотдачей, способный полноценно заменить лампочку накаливания.

Современная светодиодная лампа

Самой актуальной была задача замены светодиодами лампочек накаливания в фонариках, так как батарейки и аккумуляторы стоили дорого и экономический эффект от замены был очевиден.

Главным достоинством светодиодных ламп является низкое энергопотребление, большой срок службы (для корпусных светодиодов до 25 000 часов, а для светодиодов типа SMD до 100 000 часов), полная экологическая безопасность, возможность создавать лампы любых форм и размеров (например, для подсветки потолков выпускаются лампы в виде гибких лент с возможностью плавно изменять цвет и яркость свечения во всем цветовом диапазоне), устойчивость к сильной вибрации и ударам (актуально при установке в светотехническое оборудование автотранспорта, авиационной и военной техники), возможность устанавливать в светильники вместо лам накаливания. Благодаря малому выделению тепла и пожарной безопасности светодиодных ламп у оформителей интерьеров открылся бесконечный простор для светового дизайна.

Светодиодные лампочки

В настоящее время цена светодиодных ламп приближается к стоимости энергосберегающих ламп, и светодиодные лампы стали доступными для замены ламп накаливания в домашних светильниках.

Инструкция по правильному выбору светодиодной лампы

Размеры и световые характеристики современных светодиодных ламп обеспечивает их полную взаимозаменяемость с применяемыми в домашних светильниках лампами накаливания. Это позволяет без специальных знаний любому человеку подобрать для замены лампы накаливания подходящую светодиодную лампу самостоятельно.

Выбирать светодиодную лампу необходимо с учетом ее геометрических размеров, типа цоколя, мощности, величине светоотдачи, цветовой температуре и направления светового потока. Рассмотрим каждый из этих параметров подробно.

Выбор по габаритным размерам

Одним из главных параметров взаимозаменяемости при покупке светодиодной лампы в магазине для домашнего светильника являются ее геометрические размеры. На фото 150 ваттная лампа накаливания и аналогичная по яркости светодиодная. Как не трудно заметить, колба у цоколя лампы накаливания по диаметру практически равна его диаметру и затем плавно переходит в шар.

Светодиодная и лампа накаливания

У некоторых типов светодиодных ламп переход от цоколя к светодиодам бывает довольно резкий. Такую светодиодную лампу в некоторые светильники вкрутить будет невозможно. Так что при выборе светодиодной лампы следует осмотреть светильник и оценить возможность ее установки.

Выбор по типу цоколя

Если выбранная LED лампа по размерам подходит к светильнику, то на следующем шаге нужно выбрать тип цоколя светодиодной лампы, чтобы ее можно было вкрутить или вставить в патрон светильника. На электрические цоколи и патроны для ламп распространяется ГОСТ Р МЭК 60238-99. Фотографии внешнего вида и обозначения широко применяемых типов цоколей для домашних светильников с комментариями представлены в ниже приведенной таблице.

Маркировка цоколей состоит из букв и цифр. Буквы обозначают тип цоколя, а цифры, следующие после букв, диаметр резьбы или расстояние между контактирующими штырями в миллиметрах.

Выбор по потребляемой мощности

Мы привыкли оценивать освещенность помещения, которую обеспечит лампочка по потребляемой мощности. Но мощность потребления светодиодной лампы не является привычным критерием. Продавцы утверждают, что светодиодная лампа мощностью в 10 раз меньшей, будет светить так же, как и лампа накаливания. Но опыт показывает, что это не совсем так. Светодиоды бывают разной светоотдачи, являются точечным источником света, часть мощности теряется на драйвере (светодиоды нельзя непосредственно включать в электрическую сеть) и, следовательно, величина потребляемой мощности не всегда напрямую зависит от количества излучаемого светодиодной лампой света. Нужно брать коэффициент не более 8. Если Вы решили заменить лампу накаливания 60 Вт светодиодной, то светодиодная лампочка должна быть мощностью не менее 7,5 Вт. При замене 100 ваттной, потребуется уже светодиодная лампа мощностью 12,5 Вт.

  Таблица для расчета мощности и количества светильников в зависимости от назначения помещения   Назначение помещения Мощность, необходимая для освещения 1м2 площади помещения
в зависимости от типа лампы Накаливания Галогеновая Энерго сберегающая Светодиодная Детская Кухня Гостиная, ванная, санузел Спальня, прихожая, коридор Подсобные помещения
40 30 10 5
30 25 7 4
25 20 6 3
20 15 5 2
10 7 2 1

В таблице приведены рекомендуемые нормы для освещения помещений в зависимости от их назначения. На мой взгляд, табличные данные завышены не менее чем в два раза, но таковы нормативные требования.

Выбор по величине светоотдачи

К сожалению, производители не всегда пишут на упаковке величину светоотдачи (измеряется в люменах), и приходится ориентироваться по потребляемой мощности. Если же информация по светоотдаче есть, то легко определиться с покупкой. Среднестатистическая лампа накаливания имеет светоотдачу 15 лм/Вт. Следовательно, лампочка накаливания 100 Вт имеет светоотдачу 100×15 лм=1500 лм, для определения равноценной для замены светодиодной лампы нужно величину ее светоотдачи умножить на мощность. Допустим, светоотдача светодиодной лампочки составляет 200 лм/Вт и потребляемая мощность составляет 7,5 Вт. Тогда 200 лм×7,5=1500 лм, получается, что данный экземпляр светодиодной лампочки будет так же освещать, как и 100 ватная лампочка накаливания.

Выбор по цветовой температуре

Если привычные для нас лампы накаливания, вне зависимости от мощности, излучают теплый свет с желтым оттенком, то светодиодные лампы, как и компактные, могут иметь разную цветовую температуру свечения и соответственно излучать свет разного цвета. Поэтому при покупке светодиодной лампочки на цвет свечения лампы нужно обратить особое внимание.

Шклаы температур Цельсия и Кельвина

Цвет свечения LED ламп принято обозначать величиной температуры, выраженной в градусах Кельвина (кратко обозначается буквой К, правая шкала на схеме). Нулевая отметка на шкале Кельвина расположена на уровне деления шкалы Цельсия –273°C. До более низкой температуры тело охладить невозможно, так как температура определяется скоростью движения его молекул, а теоретически при нуле градусов Кельвина молекулы должны будут остановиться, что исключает природа материи. Поэтому ноль градусов Кельвина называют абсолютным нулем. Для перевода градусов Кельвина в привычные для нас градусы Цельсия, нужно от их величины отнять число 273.

Цвет свечения светодиодной лампы в обязательном порядке указывается на упаковке четырехзначной цифрой с буквой К на конце. Например, 2700 К – сделать «теплый белый» светит как лампа накаливания, 3300 К – «нейтральный белый», практически это белый свет. 5000 К – «дневной свет», с которым все хорошо знакомы по цвету свечения люминесцентным лампам дневного света.

Как Вы могли заметить, в таблице для зеленого цвета не указана цветовая температура, и это не ошибка. Когда придумывали маркировку ламп накаливания по цвету свечения, то светодиоды еще не изобрели. Поэтому решили обозначать цвет свечения ламп накаливания по температуре нагрева ее нити, выраженной в градусах Кельвина. С появлением светодиодов, излучающих свет любого цвета, возникла трудность с обозначением зеленого цвета, так как при разогреве тело не может излучать зеленый цвет.

С давних времен известно, что цвет имеет волновую природу и характеризуется длиной волны. Поэтому цвет свечения светодиодной лампы можно выразить как в градусах Кельвина, так и длиной его волны, которая обозначается λ и выражается в нанометрах (сокращенно – нм). Например, синий цвет находится в диапазоне волн 450-500 нм, зеленый цвет – 500-570 нм, а красный – 620-700 нм. Это наглядно демонстрирует ниже приведенный график Цветовой чувствительности человеческого глаза. В настоящее время некоторые производители начали указывать в технических характеристиках светодиодных ламп цвет свечения лампы в виде диапазона длин волн.

График цветовой чувствительности глаза человека в зависимости от освещенности

При выборе LED ламы следует учитывать, что восприятие человеком цвета окружающих предметов зависит от величины освещенности. В дневное время, когда светит солнце, человеку приятнее белый свет, а в вечернее и ночное – с желтым оттеком, как светит лампа накаливания. Этот факт связан с изменением цветовой чувствительности глаза человека в зависимости от освещенности, что наглядно демонстрируют кривые на графике.

При выборе светодиодных ламп для освещения помещений, где живут пожилые люди, следует учесть, что с возрастом хрусталик глаза желтеет. Поэтому для того, чтобы люди почтенного возраста правильно воспринимали цвета предметов нужно в светильники устанавливать светодиодные лампы нейтрального или холодно белого цвета свечения.

Я предпочитаю светодиодные лампы с температурой свечения как у ламп накаливания 2700К, но дело конечно вкуса. Надо заметить, что заменив лампу накаливания светодиодной с цветовой температурой 3300К или 5000К-6400К, все предметы и стены в помещении изменят свой цветовой оттенок. Дизайн помещения может измениться до неузнаваемости.

Выбор светодиодной лампы по по углу светового потока

Все привыкли, что обыкновенные лампочки накаливания излучают свет равномерно во все стороны и при их покупке не надо задумываться об угле светового потока лампочки. С ограниченным углом излучения выпускаются только специальные фотолампы накаливания, колбы которых изнутри покрыты светоотражающим экраном.

При замене лампы накаливания светодиодной лампой на угол светового потока нужно обязательно обратить внимание. Если установить светодиодные лампы, с узконаправленным световым потоком в люстру, у которой плафоны смотрят вверх, то освещаться будет только потолок, а если плафоны люстры смотрят вниз, то только пол под ней. Лама с узконаправленным световым потоком отлично подойдет для установки в настольную лампу, бра или в светильник, предназначенный, для подсветки определенной зоны помещения.

  Таблица обозначения углов рассеивания светового потока светодиодных ламп   Угол потока, ° Название угла Обозначение менее 8 8-15 8-20 24-30 35-40 55-60 более 60
Очень узкое пятно VNSP
Узкое пятно NSP
Пятно SP
Узкий поток NFL
Поток FL
Широкий поток WFL
Очень широкий поток VWFL

Угол светового потока обычно указывается на упаковке, наряду с другими техническими характеристиками лампы, в градусах или в виде буквосочетания латинских букв, представленных в таблице.

Выбор светодиодной лампы по коэффициенту пульсации света
(мерцанию светового потока)

Искусственные источники света, такие как лампы накаливания, линейные люминесцентные, компактные и светодиодные лампы в отличие от естественных источников – солнца, огня свечи, светят не равномерным светом, а пульсирующим (мерцающим). Это связано с тем, что питающее лампочки напряжение бытовой электросети изменяется с частотой 50 Гц, а также применением в светодиодных лампочках драйверов низкого качества.

Частота 50 Гц означает, что напряжение в бытовой электропроводке 50 раз в секунду становится максимальным и столько же раз снижается до нуля. В лампах накаливания, когда напряжение максимальное, то лампа светит в полную яркость. А когда равно нулю, то яркость ее свечения, благодаря медленному остыванию нити накала снижается не более чем до 32%. Коэффициент пульсаций ламп накаливания лежит в пределах от 8% до 32% и напрямую зависит от мощности лампы, чем мощнее лампа, тем толще у нее нить накаливания и соответственно меньше коэффициент пульсаций. Такой уровень мерцания ламп любого типа является безвредным для человека.

Строительные нормы и правила СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение», нормируют только коэффициент пульсаций освещённости поверхности рабочих мест, на которых производится напряженная работа при частоте пульсаций ниже 300 Гц, который не должен превышать 20 %. Коэффициент пульсаций для остальных случаев не нормируется.

В светодиодных и люминесцентных лампах нет нити накала, и поэтому яркость их свечения напрямую зависит от изменения питающего напряжения. Для снижения их мерцания применяют специальные драйверы, в которых благодаря установке электролитического конденсатора и преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение, пульсации практически отсутствуют или величина их лежит на частоте выше 300 Гц, что для человеческого глаза безопасно.

Измерительный прибор для определения уровня пульсаций светового потока ТКА-ПКМ

Потому при выборе светодиодной лампы нужно проверить уровень ее мерцания. Для этого служат специальные приборы, например отечественный измеритель параметров светового потока ТКА-ПКМ. Но можно определить коэффициент пульсаций с достаточной для практического применения точностью при выборе светодиодной лампы и с помощью подручных средств. Для этого понадобится любой длинный предмет, например, линейка, авторучка, карандаш, а еще лучше любой электронный фотоаппарат или смартфон.

Простой карандаш для рисования на бумаге

Для проверки уровня пульсаций с помощью карандаша, нужно взять его за конец и быстро перемещать рядом с лампой в потоке ее света.

Вид карандаша при движении у светодиодной лампы с коэффициентом пульсаций более 40%

Если при быстром перемещении карандаша четко видно несколько его изображений (наблюдается стробоскопический эффект), как показано на фотографии, то лампочка имеет большой уровень пульсаций светового потока и такие светодиодные лампы допускается устанавливать только в светильники для общего освещения, например лестничных площадок, коридоров, подсобных помещений.

Вид карандаша при движении у светодиодной лампы с коэффициентом пульсаций менее 40%

Если между точками остановки изображение карандаша размытое, то коэффициент пульсации соответствует норме и такие светодиодные лампы отлично подойдут для освещения рабочих мест, предназначенных для выполнения тонких работ, например для настольной лампы, установленной на письменном столе ребенка.

Мерцание светодиодной лампы типа кукуруза с коэффициентом пульсаций более 40%

Для оценки мерцания светодиодной лампы с помощью цифрового фотоаппарата, смартфона или планшета достаточно навести объектив устройства на лампу с расстояния полуметра. Если лампа имеет большой коэффициент пульсации, то на дисплее по ее изображению будут перемещаться темные полосы, как на фотографии у лампы типа «кукуруза». Как правило, светодиодные лампы этой конструкции имеют очень большой коэффициент пульсации.

Мерцание светодиодной лампы типа груша с коэффициентом пульсаций менее 40%

А у этой светодиодной лампы типа «груша» коэффициент пульсаций очень маленький, так как на дисплее устройства отсутствует мерцание, и свет разливается равномерно без темных полос. При оценке уровня пульсаций света в светодиодных лампах с малым коэффициентом пульсаций с помощью устройств, в которых есть функция подавления мерцания, на изображении полностью будет отсутствовать темные полосы или мерцание.

Определение коэффициента пульсаций по напряжению питания

К сожалению, в документации, прилагаемой к светодиодным лампам, производители предпочитают не указывать коэффициент пульсации и если при покупке, например в онлай магазине, нет возможности включить лампу в сеть и протестировать выше описанным способом, то можно оценить величину коэффициента пульсации по параметру, который, казалось бы, не имеет к этой величине прямого отношения. Это диапазон рабочего напряжения, который всегда указывается в паспорте.

Если сравнить технические характеристики светодиодных ламп разных моделей, то можно обнаружить, что одни из них могут работать при напряжении питающей сети от 85 В до 265 В, а другие только в диапазоне от 185 В до 265 В.

С 99% уверенностью утверждаю, что светодиодные лампы, в технических характеристиках которых указан диапазон рабочего напряжения от 85 В до 265 В, имеют коэффициент пульсации менее 20% и отлично подойдут для освещения мест, предназначенных для напряженной работы. Светодиодные лампы, работающие при напряжении превышающем 185 В имеют коэффициент пульсаций более 30%, и пригодны только для общего освещения.

Мое утверждение не голословно и имеет техническое обоснование. Если в схеме драйвера светодиодной лампы стабилизация тока обеспечивается за счет токоограничивающего конденсатора, то при снижении питающего напряжения, ниже определенной величины его будет недостаточно, чтобы превысить падение напряжения на светодиодах.

Драйверы светодиодных ламп, собранные на микросхеме, работающей на принципе широтно-импульсной модуляцией с применением дросселя способны обеспечить необходимое питающее напряжение и ток для светодиодов в очень широком диапазоне питающего напряжения, поэтому способны обеспечить работу лампы при напряжении даже 65 В.

Выбор светодиодной лампы по конструкции

Светодиодная лампа хоть и потребляет мало электроэнергии, но практически вся она выделяется на маленькой площади кристалла светодиода, нагревая его. Для светодиодов малой мощности это не критично. Для светодиодов большой мощности перегрев получается значительный, и их приклеивают на ребристые радиаторы, которые отводя тепло, обеспечивают работу светодиода в допустимом температурном диапазоне. При сильном нагреве кристалла светодиода снижается его светоотдача и в десятки раз сокращается срок службы светодиодов.

Светодиодная лампа с радиатором

На фото светодиодная лампочка Е27 с пятью светодиодами, малым углом светового потока и ребристым радиатором.

Некоторые производители радиаторы делают из пластмассы и покрывают блестящей пленкой. Такой радиатор не может в достаточной мере отводить тепло и обеспечить долговечность светодиодной лампы. Для того, то бы проверить, из какого материала сделан радиатор, достаточно постучать по нему легким металлическим предметом, например ключом и по звуку сразу станет все ясно.

В настоящее время освоен выпуск SMD светодиодов большой мощности с повышенной светоотдачей. Современные светодиодные лампы собираются только с использованием таких светодиодов. Светодиодные лампы с круглыми светодиодами уходят в прошлое. По утверждению разработчиков и производителей SMD светодиодов срок службы у них на много больше. Но, к сожалению, надежность светодиодной лампы определяют не только светодиоды, а и драйвер, который обеспечивает подачу на них питающего напряжения. Драйвер спрятан внутри корпуса лампы, и оценить его надежность при покупке лампы в магазине не представляется возможным, даже специалистам.

Светодиодная лампа должна безотказно и непрерывно светить около 12 лет, но еще не прошло и 5 лет со дня освоения ламп с SMD светодиодами, а уже мне попались отказавшие. Практика показала, что светодиодные лампы и светильники можно успешно ремонтировать даже не будучи профессионалом и тем самым дать им вторую световую жизнь.

О целесообразности использования фитолампах для освещения растений

В настоящее время в продаже появились светодиодные фитолампы, и как утверждают в один голос производители, что они весьма эффективны при выращивании растений. Цена их в десять раз больше, чем стоимость обыкновенных светодиодных ламп. Оправданы ли такие затраты? Для ответа на этот вопрос следует рассмотреть зависимость роста растений от длины волны света и цветовой спектр излучения светодиодной лампы.

График активности роста растений в зависимости от длины волны света

Под воздействием световой энергии в растениях протекает три процесса – фотосинтез, фотоморфогинез и синтез хлорофилла.

При фотосинтезе происходит преобразование неорганических веществ в органические вещества с выделением или поглощением водорода или кислорода. Фотоморфогинез обычно происходит во время прорастания растения из семян и развития корневой системы. Хлорофилл является зеленым пигментом растений, окрашивающий их листья в зеленый цвет. Таким образом, на активность роста растений главным образом играет процесс фотосинтеза и синтез хлорофилла.

На графике, приведенном выше видно, что для активного роста растений нужен источник света, обеспечивающий максимальное излучение на участках спектра 400-500 нм и 600-700 нм. Иными словами, растениям нужен синий и красный свет.

График зависимости интенсивности излучения светодиода от длины волны

Если рассмотреть график спектра излучения LED белого света от длины волны, то видно, что пики светового излучения светодиодов лежат как раз в пределах 420-460 и 480-650 нанометров. Таким образом, светодиодная лампа белого цвета хорошо подходит для освещения растений искусственным светом и при правильном выборе мощности ламп и их количества обеспечит рост растений не хуже, чем фитолампа. Таким образом освещение растений обойдется в несколько раз дешевле.



Рекомендуем посмотреть ещё:


Закрыть ... [X]

Как проверить тиристор. Простой способ и видеоинструкция Чем чистить зубы при кровоточивости десен

Как сделать светодиод как лампочку Как сделать светодиод как лампочку Как сделать светодиод как лампочку Как сделать светодиод как лампочку Как сделать светодиод как лампочку Как сделать светодиод как лампочку Как сделать светодиод как лампочку Как сделать светодиод как лампочку Как сделать светодиод как лампочку

Похожие новости