Светодиодные лампы

    Ну что, поговорим про светодиодные лампочки? А то вокруг них последнее время столь много шума, в котором столь мало смысла... впрочем, неудивительно: как обычно, шум производится людьми, не видевшими ничего из обсуждаемого даже на витрине.

    Как немногие из вас в курсе, некоторое время тому назад я довольно внимательно изучил несколько десятков светодиодных лампочек всех существующих «бытовых» форматов и разных производителей — как брендов типа Philips и General Electric, так и китайских или тайваньских OEM-производителей. Под бытовыми форматами имеются в виду, в первую очередь, винтовые патроны E27, потолочные лампы MR16 с цоколями GU5.3 и GU10, а также «трубки» T8 с цоколем G13.

   Рассматривались только лампы с небольшим (1—9 штук) количеством мощных (1—5 Вт) светодиодов. Лампы системы «ёжик», собранные из нескольких десятков маломощных светодиодов, большого интереса не представляют — они сравнительно дёшевы и любимы китайцами, но ненадёжны из-за большого количества соединений, экономии на светодиодах и источнике тока для их питания и непродуманности охлаждения.

   Сначала пройдёмся по форм-факторам, то бишь типам корпусов.

Стандартные лампы под патрон E27, по своему дизайну и размерам максимально повторяющие обычные лампы накаливания. Внутри стоят три или пять светодиодов, обычно по 1—2 Вт каждый, лампа вкручивается в обычный патрон E27 и питается переменным напряжением 180—264 В или 90—264 В без дополнительных преобразователей. Свет рассеянный, угол света от 100—120 до практически 360 градусов. Из-за необходимости охлаждения эти лампы — впрочем, как и любые светодиодные — не рекомендуется использовать в полностью закрытых светильниках.

Увы, но наращивание числа или мощности светодиодов упирается в проблему их охлаждения. Хоть мощности невелики, но светодиоды крайне чувствительны к перегреву, а кроме того, имеют очень небольшую площадь контакта с радиатором (не более нескольких квадратных миллиметров), что затрудняет охлаждение. Поэтому светодиодные лампы большой мощности выглядят специфически. Слева — Philips на 11 Вт, справа — GlacialLight на 17,4 Вт:

Такие лампы уже не все согласятся ставить в бытовые светильники, да и не во все светильники их удастся запихнуть — особенно огромный GlacialLight. Разработчики это понимают, поэтому подобные монстры обычно лишены светорассеивателей (даже наоборот, часто стоят специальные линзы — на снимке выше их хорошо видно у Philips), поэтому они дают направленный свет с углом порядка 30—60 градусов. Использовать их можно для локальной подсветки, когда требуется ярко осветить какой-нибудь один предмет, будь то витрина магазина или горшок с цветами.

Самый интересный тип бытовых светодиодных ламп — компактные модели с цоколем E27, легко помещающиеся в любой светильник. У них небольшая мощность — обычно 3 Вт — но они дают очень узкий луч света, с углом порядка 30 градусов; ни один другой распространённый тип ламп не обеспечивает такой фокусировки. Благодаря этому они хорошо подходят для случаев, когда надо ярко осветить небольшой участок — например, рабочую зону для каких-либо мелких работ. Здесь они оставляют позади обычные лампы накаливания и CFL (энергосберегающие), конкурируя с галогенными лампочками. Последние дают большую интегральную силу света, но и греются при этом так, что об корпус светильника можно случайно обжечься.

Лампы для цоколей GU5.3 и GU10 — стандартные потолочные светильники. Внутри содержат 1 или 3 светодиода по 1 Вт, питаются от напряжения 12 В (GU5.3) или 220 В (GU10), обычно дают направленный свет — с углом порядка 30 градусов, то есть, по сути, обеспечивают локальную подсветку и плохо подходят для освещения помещения в целом.

Специализированные лампы для совсем локальной подсветки: маленькие размеры, возможность поворота и мощность 1 Вт. Здесь уже разработчикам не было смысла заморачиваться с какими-то стандартными цоколями, поэтому стабилизатор тока выполнен просто отдельной коробочкой с торчащими из неё проводами.

Примерно то же самое, но в десяток раз мощнее. Может быть, у меня как-нибудь дойдут руки приспособить пару-тройку таких для освещения растущих на подоконнике цветов — они лучше обычных флуоресцентных трубок, так как дают узконаправленный свет — но в целом трудно придумать, кто и зачем будет их использовать.

Фотографии трубок T8 не привожу — они выглядят практически так же, как и обычные флуоресцентные трубки, разве что верхняя половина сделана из алюминия, поэтому лампа светит только вниз. Угол света у них практически 180 градусов, вставляются они в стандартный патрон G13 и питаются напрямую от 220 В, не требуя ПРА. Светодиоды внутри равномерно распределены по плате длиной во всю лампу (600 или 1200 мм, в зависимости от модели), такая большая площадь позволяет не заморачиваться с охлаждением — внешних радиаторов у светодиодных T8 нет. В тестировании лампы T8 не участвовали, но по паспортным параметрам можно заметить, что они сопоставимы с флуоресцентными собратьями по световому потоку и потребляемой мощности, при этом радикально превосходя их по сроку жизни (40—50 тысяч часов — в десять раз).

Измерение полного светового потока ламп проводилось в самодельной интегрирующей сфере, в качестве эталона для привязки к абсолютным единицам использовалась лампа GlacialLight с паспортным потоком 740 лм и паспортной мощностью 17,4 Вт. Измерение реальной потребляемой мощности ламп не проводилось, так что ниже надо учитывать, что китайские производители по умолчанию указывают суммарную мощность светодиодов, а не полное потребление лампы (с учётом потерь на преобразователе питания), поэтому реальная энергоэффективность ламп (лм/Вт) будет ниже в среднем на 15 %. Для брендовых ламп — Philips, GE, GlacialLight — указана полная потребляемая мощность. Для ламп, после названий которых в скобках указана страна, она означает страну производства светодиодов, а не самой лампы.

С точки зрения цветопередачи светодиодные лампы по интегральным показателям мало отличаются от «энергосберегающих»: большинство ламп выпускаются с цветовыми температурами 3000 К («тёплый свет») или 5000—6000 К («холодный свет»), изредка встречаются модели с безумными 8000 К, а Color Rendering Index (CRI) для большинства моделей равен 80 %. Тем не менее, спектр у светодиодных и флуоресцентных ламп разный: у последних он с ярко выраженными линиями, у первых — гладкий, но состоящий из двух горбов (один на синем цвете — это излучение синего светодиода, второй с зелёного по красный — это излучение люминофора).

Как нетрудно заметить из диаграммы, для общего освещения светодиодные лампы подходят плохо: они слишком тусклые, превзойти обычную 40-ваттную лампочку накаливания с отдачей 400 лм смог лишь монстр производства GlacialLight. Если же сравнивать с «энергосберегающими» лампами, то светодиодные в среднем находятся на уровне компактных моделей мощностью 8—9 Вт, при этом значительно превосходя их по размерам.

Здесь надо заметить, что все брендовые лампы, попавшие на тестирование, светили узким лучом — с углом не более 45°. Вы уже догадываетесь, почему?..

Ничуть не лучше обстоят дела с энергетической эффективностью. Хотя в серийном производстве уже давно есть светодиоды с отдачей более 100 лм/Вт, а в лабораториях — и 200 лм/Вт, рекордом для лампы стала отдача около 73 лм/Вт (а если пересчитать это число с учётом полной потребляемой мощности, то получится и вовсе лишь чуть больше 60 лм/Вт). В среднем же светодиодные лампы находятся на уровне «энергосберегающих», демонстрируя реальную эффективность около 40—50 лм/Вт (две энергосберегающие лампы с эффективностью около 30 лм/Вт — это сверхкомпактные модели с тонкими и круто закрученными колбами).

Причина проста: высокоэффективные светодиоды пока что слишком дороги. Обратите, кстати, внимание, что китайцы легко превзошли по эффективности брендовые лампочки: судя по всему, Philips, GE и GlacialLight то ли по старой привычке, то ли по денежным соображениям используют ещё более старые светодиоды. Впрочем, справедливости ради замечу, что одна из китайских фирм также прислала лампы с эффективностью менее 40 лм/Вт, но отправила их не на тот адрес, поэтому приехали они уже после окончания тестирования.

Итак, подведём итог. Сравнивать светодиодные лампы с лампами накаливания, очевидно, глупо, поэтому мы будем сравнивать их с «энергосберегающими». На данный момент светодиодные лампы:

Таким образом, если говорить серьёзно, то светодиодные лампы на данный момент имеет смысл применять для локальной подсветки, а также когда срок жизни лампы между заменами критичен; в остальных случаях они либо слишком слабы, либо слишком дороги, либо слишком громоздки. Тем не менее, очевидно, что светодиодные лампы превзойдут «энергосберегающие», когда их эффективность вырастет в два раза относительно текущего уровня при сохранении цен — по прогнозам, это может случиться уже в ближайшие два-три года; здесь надо понимать, что важен именно рост эффективности, а не падение цены на ватт — 7-ваттная лампочка с эффективностью 50 лм/Вт (эквивалент 35-Вт лампы накаливания) годится только для санузла, даже если стоит сто рублей, а вот 7-ваттную лампочку с эффективностью 100 лм/Вт (эквивалент 70-Вт лампы накаливания) уже можно ставить в люстру. Кроме того, рост эффективности позволит уменьшить габариты радиаторов, так как меньшая доля мощности будет уходить в тепло.

Говоря короче, светодиодные лампы поколения 2012—2013 годов станут пригодны для широкого использования как с технической, так и с экономической точки зрения. Также весьма вероятно, что к 2020 году светодиодные лампы значительно потеснят на рынке CFL, после чего CFL будут запрещены в большинстве развитых стран так же, как сейчас планируют запрещать (а где-то уже и запретили) лампы накаливания.

P.S. Ах да, в альтернативные технологии я не верю. Ни в световые OLED-панели, ни в лампы на электронных эмиттерах, ни в улучшение эффективности ламп накаливания. Первые и вторые ещё долго будут чисто лабораторными разработками (и имеют все шансы остаться ими навсегда — посмотрите, сколько «убийц ЖК» так и не вышли за пределы лабораторий), третьи, также являясь лабораторными разработками, в лучшем случае увеличивают эффективность и срок жизни раза в полтора — то есть до уровня уже давно существующих галогенных ламп накаливания.