Преимущества светодиодов

Почти 2 000 000 000 000 долларов, столько сэкономят Земле светоизлучающие диоды за следующие 10 лет, при условии широкого их внедрения. В энергетических же единицах экономия потребления электроэнергии составит 18 300 000 000 кВт/ч, cокращение выбросов CO2 за это десятилетие составит 11 000 000 000 тонн, а расход нефти в энергетике снизится — почти на 1 000 000 000 баррелей и 280 электростанций средней мощности можно будет закрыть!

Вот какой прогноз будущего твердотельных систем освещения дают профессоры Чон Кхю Ким  и Фред Шуберт из политехнического института Ренсселера Они попробовали выйти за рамки экономии электричества "для одного дома" и представили, каким будет наш мир, в котором светодиоды (LED) получат куда большее распространение, чем имеется ныне. А главное, они посчитали, каких технических высот нам следует ждать от тех же светодиодов в ближайшие годы.

В последнее время широкие массы кинулись скупать компактные флуоресцентные лампы (по принципу действия аналогичные "длинным" трубкам дневного света, работающим повсеместно в общественных местах). Светодиоды же пока пребывают в тени, главным образом по причине высокой стоимости. Но это — дело временное. А вот потенциальная способность светодиодов существенно обойти лучшие люминесцентные лампочки в КПД — заслуживает рассмотрения.

Энергоэффективность или световую отдачу определяют в люмен на ватт. Это наиболее важный параметр осветительных приборов и прогресс источников света - это в большей степени увеличение световой отдачи, ее приближение к теоретическим пределам. Эффективность осветительных приборов следующая: хорошие лампы накаливания — 16 лм/Вт, компактные флуоресцентные — 64 лм/Вт, длинные трубки дневного света — 80 лм/Вт. Между тем серийные светодиоды "осветительного" класса от разных компаний уже перешагнули за порог в 100 лм/Вт. Так, недавно американская компания Cree, один из лидеров в данной отрасли, сообщила о создании прототипа белого светодиода с эффективностью в 161 люмен на ватт, что в десять раз выше, чем у среднестатистической лампы накаливания! Между тем теоретический предел для светодиодов учёные определили как 320 люмен на ватт, а реально достижимый параметр на ближайшие годы — 213! Возможность управления интенсивностью излучения в ночное время, для дополнительной экономии электроэнергии, согласно п.4.44  ДБН В.2.5-28-2006 допускается снижение освещённости улиц в два раза. Светодиодные светильники позволяют регулировать освещённость снижением питающего напряжения (традиционные светильники на газоразрядных лампах этого не допускают, при снижении напряжения они выключатся). Наличие переключателя потребляемой мощности на подстанции позволяет, без расширения номенклатуры светодиодных светильников, получать различные нормы освещённости в соответствии с необходимыми требованиями.

Следующим параметром является направленность светового потока. Известно, что почти все лампы, традиционно используемые в светильниках, дают  излучение в угле 360°. Светильники с такими лампами имеют рефлекторы для создания необходимой направленности излучения, где теряется порядка 35-40% светового потока, за счёт потерь света излучаемого в рефлектор. Светодиодный источник света излучает свет в одной полусфере в угле порядка 100-130° и при встраивании его в светильник потери на отражении света в рефлекторе принципиально отсутствуют.

Нельзя не упомянуть о среднем сроке службы:

  • Лампа накаливания – 1000 ч;
  • Люминесцентная лампа – 10 000 ч;
  • ДнаТ- 25 000 ч;

Светодиод – 35 000-50 000 ч до потери яркости 30%.  Причем расходы на эксплуатацию так же различны. Срок службы источника света, применяемого в светотехническом оборудовании, условия и режимы эксплуатации определяет периодичность проведения работ по восстановлению функционирования светильника (замена ламп) так же требуют затрат. И в данном показателе светодиодные источники света имеют самые низкие расходы на эксплуатацию. Понятно, что связано это, прежде всего с высокой надежностью и долговечностью источника света – светодиода. Особенно видна разница в расходах на эксплуатацию между светодиодами и традиционными источниками света в тех случаях, когда светотехническое оборудование располагается в труднодоступных местах, где без привлечения специальных средств для обслуживания не обойтись.

Коэффициент цветопередачи

Светодиодный светильник создает освещенность с высокой контрастностью, что улучшает качество освещения объекта. Одна из основных характеристик света — коэффициент цветопередачи Ra у современных светодиодов Ra более 80.

Для примера:

  • естественный дневной свет имеет показатель цветопередачи — 100;
  • газоразрядные (металлогалогенные) лампы — 80~90;
  • люминесцентные лампы полного спектра — 60~75;
  • стандартные лампы (накаливания) белого света — 50~68;
  • натриевые лампы — до 25.

Светильники на светодиодах обладают богатым спектром излучения, что позволяет получить необходимую температуру цвета. Так, например, белый свет улучшает ночное видение на 40-100% относительно освещения другого спектра.

Сегодня для освещения улиц и дорог наиболее широко используются лампы ДРЛ, ДНаТ, ДНаЗ. Лампы ДНаТ, ДНаЗ имеют узкий спектр излучения, который не обеспечивает приемлемой цветопередачи. Также, использование светодиодных ламп, позволяет давать более четкую картинку (увеличивается резкость изображения, улучшается детализация) в камерах видеонаблюдения.

Высокая надежность для наших условий является немаловажным фактором и здесь можно отметить несколько пунктов:

Широкий диапазон входного напряжения светодиодных ламп делает их невосприимчивыми к скачкам в электросети, при этом сохраняется яркость освещения.

Допустимый диапазон рабочих температур и влажности, позволяет эффективно использовать светодиодные светильники в тяжелых климатических условиях. Светильники с лампами ДРЛ и ДНаТ крайне неудовлетворительно запускаются при низких температурах от - 15 градусов, в отличие от них, светодиодные светильники прекрасно зажигаются и работают при температурах до - 50.

Снижение аварийности электросетей (проводки), вследствие отсутствия пускового тока у светодиодного светильника и меньшего потребления электроэнергии во время работы.

Механическая прочность и стойкость к вибрации. Светодиод является твердотельным полупроводниковым прибором стойким к механическим нагрузкам и вибрациям. Если для традиционных ламп – вибрация один из факторов приводящий к быстрому выходу из строя, то функционирование светодиодного источника света не зависит от наличия вибрации. Эти свойства светодиодов дают существенное преимущество в освещении мест подверженных вибрациям

Влияние количества включений на срок службы. Для традиционных источников света характерна зависимость срока службы от количества включений-выключений. Это является существенным недостатком в местах, где происходит постоянное включение-выключение светильников, в частности при совместной работе осветительного прибора с датчиками движения. Светодиодные источники света избавлены от этого недостатка – количество включений никак не сказывается на сроке службы.

Отсутствие шума и мерцания. Светодиодные лампы абсолютно бесшумны как при включении, так и во время работы. Полное отсутствие вредного эффекта низкочастотных пульсаций в светодиодных светотехнических изделиях (так называемого стробоскопического эффекта, которые можно заметить, если смотреть на люминесцентные и газоразрядные светильники).

Отдельным пунктом необходимо отметить такой параметр как безопасность. Одним из важных  преимуществ твердотельных систем освещения - является их экологическая безопасность. Ведь светоизлучающие диоды не требуют специальной утилизации и не наносят вреда окружающей среде, в отличие от люминесцентных ламп, каждая из которых содержит в среднем 4 мг ртути (одна неправильно утилизированная лампа способна отравить  свыше 13 000 куб метров воздуха). Напомню, что действующие нормы сурово регламентируют максимально допустимую концентрацию испарений ртути в атмосфере, для жилых, учебных и рабочих помещений. Согласно нормативам она не должна превышать 0,0003 мг/ метр куб. Для примера средний объем учебных классов равен примерно 150 куб метрам и одна случайно разбитая люминесцентная лампа (т.е. 4 мг ртути)  на один куб метр создаст загрязнение  около 0,025 мг, превышение нормы более чем в 83 раза. А ведь там учатся дети.

При всех своих преимуществах, светодиодное оборудование имеет один весомый недостаток – это цена, остаётся сделать так, чтобы приборы эти были ещё и не слишком дорогими. Но это произойдет и произойдет только тогда, когда производство светодиодного осветительного оборудования станет на широкий поток. Поэтому для ускорения этого процесса внедрять их надо уже сейчас, тем более что экономически это уже выгодно. Мировые индустриальные державы, понимая перспективность этого направления, принимают конкретные меры и реально финансируют мероприятия по внедрению светодиодного освещения.

Так в странах  ЕС, начиная с сентября 2009, запрещено закупать 100-ваттные лампы накаливания. К 2016 году европейцы планируют полностью отказаться от устаревших классических лампочек. В России в ноябре 2009 г. принят федеральный закон “Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности”. Согласно ему, с 1 января будущего года в России будет полностью запрещен оборот ламп накаливания мощностью более 100 ватт. Начиная с 2013 года, производителям рекомендовали полностью прекратить выпуск ламп накаливания мощностью более 75 ватт.

В Украине уже ведутся работы по разработке и внедрению энергосберегающих светодиодных источников света и осветительных систем на их основе. К слову, АТИЛОС входит в число национальных производителей светодиодной осветительной техники, которые участвуют в этой программе.