95% россиян живут в стрессе,

остальные живут в Крыму!

Делаем светодиодное освещение в доме

За последние несколько лет светодиодное освещение прочно вошло в нашу жизнь. Новые вестибюли метро, уличные фонари, прожекторы, налобные фонарики, и многочисленные лампочки… Пока еще светодиодное освещение стоит относительно дорого, но уже никто не сомневается, что еще через несколько лет оно вытеснит традиционные лампочки накаливания и люминисцентные лампы. Так как светодиодные приборы принципиально отличаются от традиционных осветителей, все преимущества светодиодного освещения в полной мере раскрываются только при правильном его проектировании.

Итак, перечислю главные отличия светодиодных источников света от «традиционных».

  1. Светодиоды, как и любые осветительные приборы, значительную часть электрической энергии преобразуют в тепло, но, в отличие от ламп накаливания, они не выдерживают высокой температуры. Деградация светодиодов-ухудшение их световых характеристик- резко ускоряется с повышением температуры.  Наверное, читатель помнит, что первые китайские фонарики после довольно небольшого времени эксплуатации начинали светить заметно слабее, их свет становился  синим, некоторые вообще перегорали. Все это последствия  эксплуатации в предельном режиме с недостаточным теплоотводом.  Для стабильной и долговечной работы светильника необходимо обеспечить хороший отвод тепла непосредственно от кристалла светодиода,  затем это тепло надо рассеять в окружающую среду. Для этого используют радиаторы из алюминия или меди с  достаточной площадью поверхности для пассивного воздушного охлаждения,  в особо критических случаях применяют вентиляторы и прочие специальные методы принудительного охлаждения. Для качественных современных светодиодов допустима температура 85°С, но лучше, чтобы она не превышала 50°С. Недостаток радиаторов – их размеры,  вес и цена, но с хорошим теплоотводом светодиод будет работать достаточно долго – 80000 часов и более. В светодиодные лампочки, предназначенные для замены ламп накаливания, нормальный радиатор встроить просто некуда.
  2. В отличие от ламп накаливания и люминисцентных ламп, работающих от сети переменного тока 220 вольт, cветодиоды работают на постоянном токе малого безопасного для человека напряжения, подобно лампам автомобиля.  Напряжение на каждом светодиоде примерно 3 вольта, оно зависит от величины протекающего тока и температуры. Чтобы получить постоянный световой поток от светодиодов, необходимо стабилизировать ток, а не напряжение. Поэтому для изготовления качественных осветительных приборов применяются специальные устройства - драйверы, обеспечивающие постоянный световой поток. В цоколь каждой светодиодной лампочки встроен драйвер, преобразующий переменное напряжение 220 Вольт в постоянный ток. Но - чем меньше мощность лампочки, тем больше относительные потери энергии преобразования. В широко используемых для декоративной подсветки светодиодных лентах в качестве «драйвера» используется обычное сопротивление, это дешево, но при этом 20-25% энергии тратится на  бесполезный нагрев резистора.  
  3. Светодиоды – источники направленного света, в отличие от ламп, излучающих во все стороны. Поэтому для того, чтобы сымитировать лампу, в светодиодных приборах используют рассеиватели света, вносящие дополнительные потери светового потока. Эту надо учитывать при проектировании освещения, ведь она позволит создать большую освещенность там, где надо, при меньших энергозатратах .
  4. Энергоэффективность/экономичность светодиодных источников света, указанная на упаковках светодиодных ламп, обычно завышена из коммерческих соображений. При выборе лампы следует помнить, что процент световой мощности относительно электрической мощности лампы составляет:
  • ~ 5-10 % для ламп накаливания и галогенных ламп;
  • ~10-20 % для люминесцентных ламп;
  • ~20-40 % для светодиодных источников света,

Остальная электрическая мощность рассеивается в виде тепла. Направленность светодиодного     излучения позволяет создать значительно большую освещенность при меньших энергозатратах.

Лампа накаливания,
 потребляемая мощность в Вт

Люминесцентная лампа,
 потреблемая мощность в Вт

Светодиодная лампа,
 потребляемая мощность в Вт 

Световой поток, Лм

20 Вт

5-7 Вт

2-3 Вт

Около 250 Лм

40 Вт

10-13 Вт

4-5 Вт

Около 400 Лм

60 Вт

15-16 Вт

8-10 Вт

Около 700 Лм

75 Вт

18-20 Вт

10-12 Вт

Около 900 Лм

100 Вт

25-30 Вт

12-15 Вт

Около 1200 Лм

150 Вт

40-50 Вт

18-20 Вт

Около 1800 Лм

200 Вт

60-80 Вт

25-30 Вт

Около 2500 Лм

Оставляю читателю самому посчитать, сколько ламп накаливания заменяет та или иная люминисцентная или светодиодная лампа. Для тех, кто подзабыл физику и хочет лучше понимать предмет, поясню термины. Световой поток излучения измеряется в люменах (лм), и соответствует световой энергии излучения, приведенной к чувствительности человеческого  глаза. Глаз по-разному воспринимает интенсивность света разного цвета (зеленый цвет - наиболее яркий для него) при одной и той же энергии излучения. Освещенность измеряется в люксах (люменах, деленных на квадратный метр). При одной и той же интенсивности источника чем дальше находится освещаемая поверхность – тем ниже освещенность.

Существуют нормы освещенности для различных помещений (СНиП). 

Вид помещения

Норма освещенности согласно СНиП, Лк

Офис общего назначения с использованием компьютеров

200-300

Офис большой площади со свободной планировкой

400

Офис, в котором осуществляются чертежные работы

500

Зал для конференций

200

Эскалаторы, лестницы

50-100

Холл, коридор

50-75

Архив

75

Кладовая

50

Шахта лифта

5

Проходы технических этажей, подвалов, чердаков

20

Венткамеры, тепловые пункты, насосные и электрощитовые

20

Велосипедные, колясочные

30

Лестницы

20

Помещение консьержа

150

Ванные комнаты, санузлы, душевые

50

Биллиардная

300

Тренажерный зал

150

Сауна, бассейн, раздевалка

100

Гардеробная

75

Подсобные

300

Квартирные коридоры и холлы

50

Кабинет, библиотека

300

Детские

200

Кухни

150

Жилые комнаты

150

Вестибюли

30

5. Для освещения жилых и производственных помещений следует применять специализированные осветительные диоды значительной мощности (1-5 Вт/диод).  Светодиодные ленты предназначены для декоративной подсветки  и не годятся для этих задач!  В настоящее время лидером в изготовлении осветительных диодов остается фирма Cree (www.cree.com).  Но и другие производители светодиодов (например, Samsung, Osram) составляют достойную конкуренцию лидеру.

6. Широкие возможности светодиодных источников света – плавно регулировать их яркость, подбирать необходимую цветовую температуру (теплоту, колоратуру света), направленность, создавать  различные эффекты – находка  для опытного дизайнера. И даже громоздкий радиатор вполне может быть элементом декора.

 

 

 

                                                       Дачная люстра 36 Вт. Медь. 6 LED Neutral White + 6 LED Warm White CREE XTE.

Можно смело сказать, что попытка массового производства заменить традиционные осветительные приборы (лампы накаливания и люминесцентные лампы) их светодиодными аналогами экономически понятна и обоснована, но не совсем удачна из-за перечисленных особенностей. Необходимость применения хорошего теплоотвода и направленность света плохо совмещаются с  габаритными размерами, цоколями и способами установок светодиодных светильников. Зато строительство нового дома «с нуля» позволит спроектировать освещение так, чтобы максимально воспользоваться всеми преимуществами светодиодного освещения. Для этого необходимо:

- рассчитать требуемую освещенность,  мощность, тип и количество светильников, определить места их установки;

- сделать низковольтную проводку освещения проводами соответствующего сечения ;

- в местах, где предполагается крепление светильников, желательно установить несущие; металлические (лучше алюминиевые) конструкции для улучшения теплоотвода;

- установить светильники с драйверами и элементами управления;

- подключить мощный низковольтный источник питания (12-48 Вольт) к проводке освещения;

- и все!

 

Внимание! 

Как я указал, напряжение на одном светодиоде обычно около 3 Вольт, и это напряжение безопасно для жизни. Но я настоятельно не рекомендую самостоятельно вскрывать светодиодные лампы, не изучив их принципиальной схемы, а еще лучше – доверить это занятие специалисту.

Тимофеев Борис Игоревич, к.ф.м.н.,

 нач.отд.разработки ООО "Теплосбережение"

специально для НПК SAVA.