Соответствие мощности светодиодных ламп лампам накаливания

Светодиодные лампы различных схем и исполнений всё увереннее завоёвывают отечественный потребительский рынок светотехнических приборов. Как будет показано далее, LED-лампы (от англ. Light emitting diodes — Светоизлучающие диоды) имеют ряд неоспоримых преимуществ перед традиционными лампами накаливания. Да и перед люминесцентными, кстати, тоже.

Однако, при выборе данной техники часто возникают вопросы – как проверить соответствие мощности светодиодных ламп лампам накаливания, чем отличается определение мощности ламп и как соответствует световой поток уровню освещённости.

Различия в конструкции и принципе работы

Прежде чем провести сравнение основных параметров обычных лампочек и LED, остановимся подробнее на конструктивных различиях этих источников освещения.

Лампы накаливания

Это источник электрического света, который работает за счет разогрева нити накала до такой температуры, при котором материал нити начинает излучать свечение. Производились (да и сейчас выпускаются) в различных размерах с напряжением от 1,5 В до 300 В и мощностью 25-150 Вт.

Лампы накаливания являются часто используемыми источниками света, в первую очередь из-за доступной цены. Когда электрический ток протекает по нити накала, изготовленной из тугоплавкого вольфрама, лампочка накаливания начинает светиться, генерируя при этом высокую яркость (сочетающуюся, кстати, с большим потреблением энергии). Эти источники света хороши для рабочего освещения, а продолжительность их жизни составляет не менее 800 часов. Запомним эту цифру, она нам ещё пригодится.

Схематично конструкция устройства в стеклянном корпусе с вольфрамовой нитью отражена на рисунке.

Инертный газ, используемый для заполнения лампочки, представляет собой аргон или азот. Его наличие уменьшает испарение нити накала, что увеличивает срок службы устройства. Контактные провода обеспечивают электрическое соединение с нитью накала. Для поддержки нити накала используются опорные провода. Они опираются на стеклянный стержень, что позволяет электрическим контактам проходить по всей оболочке без утечки инертного газа.

Большинство ламп накаливания вкручиваются в унифицированные патроны серии Е, причём винтовой цоколь иногда называют винтом Эдисона, в честь изобретателя этих устройств. Основание изготавливается из анодированного алюминия, а для изоляции используется стекло.

При подаче рабочего тока на тонкую металлическую нить она вначале (в течении весьма короткого промежутка времени, незаметного человеческому глазу) нагревается, а затем начинает светиться.

Стеклянный корпус предотвращает попадание кислорода из воздуха на нить, в противном случае она перегревается и окисляется в течение нескольких секунд.

Таким образом, яркость свечения зависит от значения тепловой мощности, которая подаётся к вольфрамовой нити.

Светодиоды

Диод – это полупроводниковый прибор, отличающийся тем, что разные его участки обладают различной способностью проводить электрический ток. Для этого в состав исходного материала диода, имеющего плохую проводимость, добавляют определённые примеси. Относительно светодиодов такой примесью является арсенид алюминия-галлия  AlGaAs.

Светоизлучающие диоды видимого диапазона (VLED) сделаны из материалов, характеризующихся наибольшим расстоянием между зонами проводимости, в то время как кремниевые – наименьшим. Поэтому последние используются в устройствах дистанционного управления или световых часах, излучая свет в инфракрасной зоне спектра. Однако для светодиодов первого типа, устанавливаемых в LED-источниках, мощность излучения недостаточна и должна быть увеличена. Это делается как за счёт увеличения количества светодиодов, так и за счет использования материалов, у которых собственное светопоглощение минимально. Кроме того, рабочая часть светодиодных ламп оформляется в виде пластиковой колбы, которая концентрирует свет в нужном направлении. Закруглённое окончание колбы способствует максимальному отражению света от светодиода.

Компоненты LED-освещения

Чтобы обеспечить безопасную, надежную и эффективную работу светодиодного прибора, в его электронной схеме объединяются различные функции. Блоки, реализующие эти функции, включают:

1. Светодиодную матрицу из нескольких, соединённых между собой  LED-элементов
2. Драйвер – устройство, обеспечивающее привод для светодиодов. Входное напряжение (240 В переменного тока или 12 В постоянного тока) драйвер преобразует в формат, необходимый для корректной работы LED-элементов.
3. Радиатор, который требуется для отвода того избыточного тепла, которое образуется в процессе работы.
4. Основание или разъём, необходимый для подключения к светильнику. Стандартные светодиодные лампочки имеют цоколь, унифицированный с аналогичным элементом для лампы накаливания. В быту используют цоколи Е40 (в уличных светильниках), Е27 (стандартный для осветительных приборов, рассчитанных на  напряжение  230…240 В) и Е14 (цоколь типа «миньон»).
5. Рассеиватель, обеспечивающий приятное и равномерное освещение светодиодной лампочки. Он устанавливается над светодиодной матрицей и обеспечивает защиту электронной схемы, предотвращая любую возможность поражения электрическим током.

Сравнение основных параметров

Цветовая температура и излучаемое тепло

Свет от обычной лампочки накаливания  всегда воспринимается как жёлтый или оранжевый. Оттенки этих цветов определяются тем, достаточно ли света в помещении и какого цвета предметы, которые в нём находятся.

При работе лампы накаливания, её вольфрамовая нить нагревается до температуры начала свечения. В то же время, LED-светильник в момент возникновения разности потенциалов начинает вырабатывать электромагнитную энергию в виде светового электромагнитного излучения. Светодиоды с высоким КПД преобразовывают энергию излучения, не нагреваясь при этом. В таких условиях целесообразнее знать показатель не мощности (в ваттах), а освещённости (в люменах)

Как же преобразовывать люмены в ватты?

Ватт – это мера потребления энергии. Когда мы оплачиваем счёт за электроэнергию, мы платим за количество потребляемых ватт. Например, лампа накаливания мощностью 60 Вт потребляет и 60 Вт энергии. Поскольку это часто встречающийся показатель мощности, мы можем связать с ним и определенный уровень яркости. Но этого как раз и не нужно делать, поскольку светодиодная технология производит больше света при меньшем потреблении мощности.

Световой поток

Люмен, Лм – это световой поток, т.е., мера энергии видимого света. Люкс, Лк – единица освещённости. Чем выше освещённость, тем ярче свет. Конечно, требуется время, чтобы привыкнуть к использованию люксов и люменов вместо ватт, но это важно для того, чтобы сделать правильный выбор типоразмера LED-источника.

Теперь понятно, что расхожий термин «светодиодная лампа накаливания» не только безграмотен, но и вводит потребителей в заблуждение?

Плюсы и минусы

Основные преимущества LED:

1. Долговечность. Если средний срок службы обычных лампочек составляет 750…2 000 часов, то светодиодных – не менее 25 000. Да и после этого такие лампы ремонтопригодны.
2. Энергоэффективность, поскольку из-за отсутствия потерь мощности до 80% световой энергии преобразовывается в световое излучение. Таким образом, LED – самые энергосберегающие источники света из тех, которые применяются на практике.
3. Высокий уровень освещённости пространства.
4. Возможность варьирования цветовой температурой излучаемого света (данный показатель всегда указывается на упаковке).
5. Устойчивость к динамическим нагрузкам и вибрациям.
6. Однонаправленность  освещения, что помогает снизить потребление энергии, поскольку свет не теряется и не задерживается в отражателях и рассеивателях.

Из недостатков можно отметить лишь относительную дороговизну LED-лампочек (что, впрочем, полностью окупается  длительным сроком службы) а также нежелательность их применения при  больших отрицательных температурах внешнего воздуха.

Через какое время окупятся LED-лампы

Теперь, когда понятно, что такое ватты и люмены, мы можем использовать оба термина для условного пересчёта люменов в ватты или для определения световой эффективности. Это нагляднее всего показывает, насколько хорошо светодиодный источник преобразовывает энергию (Вт) в свет (Лм).

Прежняя технология с использованием вольфрамовых нитей ламп накаливания обладала максимальной эффективностью около 15 Лм/Вт. Светодиодная технология обычно производит 75…110 Лм/Вт. Таким образом, светодиоды примерно в 6 раз эффективнее вырабатывают свет, чем обычные лампочки. Именно соотношение 6:1 рекомендуется применять в качестве приблизительного ориентира, когда пользователь становится перед выбором типоразмера светодиодной лампы для замены ею лампы накаливания.

Например, если вы хотите заменить 40-ваттную лампу накаливания, какая мощность светодиодной лампы будет примерно эквивалентной? Используя соотношение 6:1, получим 7 Вт. Учитывая разницу в долговечности, LED-лампы окупят себя уже через год пользования.

Важно: эффективность сильно варьируется от производителя к производителю

Соотношение световой мощности в ваттах

На этикетке иногда (но не всегда) указывается, что светодиодная лампа имеет эквивалент по яркости.

Цвет света также может влиять на яркость света, даже если световой поток одинаковый. Лампы, которые по спектральному составу ближе к дневному свету (более голубого или более холодного цвета), иногда кажутся ярче, чем источники жёлтого цвета.

Выбор зависит от атмосферы, которую вы хотите создать в своей комнате, или от того, для чего используется пространство, которое необходимо освещать.

Цвет света измеряется с помощью температурной шкалы Кельвина (К). Лампы накаливания имеют температуру около 2700…3000K и излучают более жёлтый теплый/мягкий свет, отлично подходящий для создания расслабленной атмосферы. Для создания белого света  (похожего на дневной и подходящего для кухонь и рабочих мест) лучше всего подойдут LED-источники с маркировкой от 3500 до 4100K. Приборы с маркировкой 5000…6500K излучают «холодный» свет, воспринимаемый нами как яркий. Наглядное представление о цветовой температуре дают сравнительные фото одного и того же интерьера, освещённого лампами с цветовой температурой до 3000К, до 4500К и до 6500К.

Таблица соответствия мощности и светового потока

Ниже приводится таблица соответствия светового потока и мощности светодиодных ламп лампам накаливания:

Световой поток, Лм, не менее	Эквивалентная мощность лампы накаливания	Эквивалентная мощность LED-лампы
80	15 Вт	5 Вт
100	40 Вт	6 Вт, 7 Вт
500	50 Вт	8 Вт
600	55 Вт	9 Вт
700	60 Вт	10 Вт
800	65 Вт	12 Вт
900	75 Вт	13 Вт
1000	80 Вт	15 Вт
1100	100 Вт	18 Вт
1250	125 Вт	20 Вт
1500	160 Вт	30 Вт

Для перевода значений освещённости и мощности просто найдите в таблице первичный показатель мощности в любой размерности (например, 4 ватт, 40 ватт, 8 ватт, 8 Вт, 20 Вт, 20 W, 9Вт, 9 W, 18 ватт, 10 Вт, 6 Вт, 15 ватт, 15 Вт, 13 ватт, 13 Вт, 12Вт, 7W, 14 ватт, 30 ватт и т.д.).

Например, яркость лампочки 100 ватт с нитью накаливания, будет соответствовать светодиодной лампе 18 ватт, световой поток при этом будет 1100 люмен. Или наоборот, яркость светодиодной лампочки 10 ватт, будет соответствовать 60 ваттной лампе накаливания (700 люмен).

Калькулятор расчета мощности ламп

Для расчета мощности ламп в зависимости от площади помещения удобно пользоваться онлайн-калькулятором. Введите параметры помещения, и вычислите необходимую мощность одной лампочки в ваттах.

Уловки производителей

Для того, чтобы гарантированно приобрести продукцию высокого качества, следует придерживаться нескольких нехитрых правил:

• Никогда не приобретать светодиодные приборы, на упаковке которых отсутствует указание о цветовой температуре в К, а приведено только качественное обозначение («тёплый», «холодный» и т.п.);
• Обращать внимание на гибкость рассеивателя: если деталь прогибается при лёгком нажатии пальцем, то она изготовлена из тонкого, недолговечного  пластика;
• На упаковке должна быть приведена мощность, эквивалентная мощности аналогичной лампы накаливания.

Наиболее авторитетными брендами, которые реализуют светодиодные лампы, являются торговые марки Philips (Нидерланды – Франция), Osram (Германия – Венгрия), а также отечественная Gauss.Характерные ошибки выбора рассмотрены в видео:

5 ошибок ПРИ ВЫБОРЕ LED (светодиодных) ламп