Выбирая люминесцентную (обычно называемую энергосберегающей) или светодиодную лампу, многие покупатели ориентируются по надписи на упаковке, указывающую, какою мощность лампочки накаливания она способна заменить. Но такой подход является ошибочным, так как фирмы производители зачастую завышают технические показатели своей продукции.
Так как правильно поступить и на что обратить внимание, выбирая светодиодную лампу взамен перегоревшей люминесцентной или лампы накаливания?
Содержание
Таблица соответствия мощности и светового потока
В отличие от лампочек со спиралью, основным критерием выбора которых является мощность (Вт), покупать светодиодные лампы нужно по световому потоку (лм). Именно эта физическая величина указывает на то, сколько световой мощности излучает тот или иной источник света. Кстати, на упаковке всех ныне выпускаемых ламп накаливания также указывается значение светового потока. Покупателю нужно лишь научиться правильно сопоставлять ватты и люмены. А для облегчения этой задачи ниже приведена таблица соответствия мощности и светового потока для трёх основных видов ламп.
| Лампа накаливания | КЛЛ | Светодиодная лампа | Световой поток |
|---|---|---|---|
 |  |  |  |
| 20 Вт | 5–7 Вт | 2–3 Вт | |
| 40 Вт | 10–13 Вт | 4–5 Вт | |
| 60 Вт | 15–16 Вт | 8–10 Вт | |
| 75 Вт | 18–20 Вт | 10–12 Вт | |
| 100 Вт | 20–25 Вт | 12–15 Вт | |
| 150 Вт | 40–50 Вт | 18–20 Вт | |
| 200 Вт | 60–80 Вт | 25–30 Вт |
Из таблицы сравнения следует, что лампочку накаливания мощностью в 100 Вт следует менять светодиодной на 12–15 Вт. Почему? Потому что их световые потоки примерно равны и составляют 1200–1400 лм. В то же время на лицевой стороне упаковки многих LED-ламп можно увидеть 10 Вт=100 Вт. Но стоит заглянуть в таблицу с техническими параметрами светодиодной лампочки, как тут же видно несоответствие по световому потоку.
Кроме этого покупатель должен учитывать ещё 2 важных нюанса:
- светоотдача светодиодных ламп тёплого свечения (2700°K) примерно на 20% ниже, чем у аналогичных ламп нейтрального свечения (4000°K);
- пластиковая колба-рассеиватель «съедает» до 10% излучаемого света. Исключение составляют филаментные LED-лампы со стеклянной прозрачной колбой, в которых нет потерь на рассеивании.
При желании можно самостоятельно рассчитать примерный световой поток светодиодной лампы. Для этого следует использовать эмпирическое соотношение: на каждый 1 ватт потреблённой мощности лампа излучает около 100 лм. Также необходимо вычесть потери электроэнергии на драйвере (примерно 1 ватт) и на рассеивателе (примерно 100 люмен). В результате получается, что лампочка мощностью 10 Вт создаёт световой поток порядка 800 лм.
Стоит отметить, что эффективность светодиодов с каждым годом растёт. Поэтому новые модели светодиодных ламп будут обладать большей световой мощностью.
Почему такая разница?
Чтобы ответить на этот вопрос, коротко рассмотрим принцип действия каждого вида лампочек и сравним их потребление энергии. В лампочке накаливания рабочим элементом служит вольфрамовая нить, которую нужно нагреть до 2000-3400°C, чтобы заставить ярко светиться. При этом примерно 95% потребляемой мощности лампы уходит на поддержание температуры спирали, а значит её КПД составит всего около 5%.
Принцип действия компактной люминесцентной лампы (КЛЛ) состоит в получении УФ-излучения за счёт прохождения тока через пары ртути с последующим преобразованием в видимый свет при помощи слоя люминофора. Энергоэффективность современных КЛЛ примерно в 5 раз выше, чем у их аналога с нитью накала.
В светодиодных лампочках свет возникает при прохождении тока через p-n-переход, после чего он пропускается через люминофор. Соотношение световой энергии и полной мощности светодиодных ламп последнего поколения может достигать 30%. Но точного значения КПД для всех LED-лампочек не существует, так как оно сильно зависит от типа применяемых светодиодов и драйвера.
Подводя итоги
Мощность светодиодной лампы, при выборе, не является первостепенно важной величиной. Гораздо важнее испускаемый ею световой поток. Этот же момент относится и к энергосберегающим КЛЛ. Если подходить к замене перегоревших источников искусственного света на светодиодные аналоги более педантично, то кроме сравнения световых потоков необходимо учитывать коэффициент пульсации, индекс цветопередачи и еще ряд других моментов, подробно описанных в статье о выборе светодиодных ламп. Также рекомендуется обратить внимание и на конструктивные особенности светильника, в котором лампочка будет использоваться.
Лампы накаливания используются очень продолжительный отрезок времени, а светодиодные аналоги в широком доступе не так давно (более десятка лет). Поэтому сегодня многие задумываются, какой из видов источников света лучше/эффективнее/выгоднее использовать? Чтобы ответить на этот вопрос сделать сравнение показателей основных параметров (мощность, яркость).
Различия в конструкции и принципе работы
Все достоинства и недостатки обоих вариантов (лампы накаливания, светодиодные аналоги) обусловлены их конструкционными особенностями. Первый из названных вариантов отличается простотой устройства и принципа функционирования. Так, в конструкцию входят: стеклянная колба, тело накала (вольфрамовая нить), держатели, цоколь.
Основа работы заключается в нагреве нити до высоких температур, что приводит к возникновению светового излучения. Одна из особенностей ламп данного вида – преобразование электрической энергии в тепловой эквивалент, что значительно снижает КПД.
Светодиодные источники света, наоборот, характеризуются более сложной конструкцией. Основные узлы: встроенный драйвер, стабилизирующий электрические параметры питающего источника; цоколь (резьбовой или штырьковой, что определяется моделью осветительного элемента); светоизлучающие диоды в разном количестве.
Принцип действия такого вида осветительных элементов заключается в преобразовании электрической энергии в световой эквивалент. Такие лампы можно подключать к источнику питания 12 или 220 В. Второй вариант предполагает необходимость установки встроенного драйвера, так как диодное исполнение должно питаться от источника постоянного тока.
Сравнение основных параметров
Определить для себя наилучший вариант осветительного элемента можно, лишь выполнив сравнительный анализ технических характеристик обоих видов.
Сначала будет рассматриваться лампа накаливания:
- мощность может варьироваться в пределах от 15 до 200 ватт, что влияет на эффективность и определяет целевое назначение источника света;
- напряжение питающего источника – 220-240 В;
- цветовая температура обычно варьируется в пределах от 2 700 до 3 200 К, чем выше значение данного параметра, тем короче срок службы изделия;
- оттенок света – теплый желтый;
- световой поток (прямая зависимость от мощности);
- срок службы (в среднем 1 000 часов);
- угол рассеивания – 360 градусов для всех исполнений благодаря полностью открытому рассеивателю.
Светодиодные исполнения характеризуются аналогичными параметрами, но с другими показателями:
- мощность крайне мала (от нескольких единиц до нескольких десятков ватт);
- напряжение питания (12 или 220 В);
- цветовая температура варьируется в очень широких пределах (от 2 700 до 6 000 К и даже выше, в зависимости от модели и ее целевого назначения), при этом изделие выдает теплый, холодный или нейтральный свет;
- световой поток при небольшой мощности эквивалентен аналогичному параметру лампы накаливания большой мощности;
- продолжительность функционирования (от 30 000 до 100 000 часов), но максимальная граница досягаема лишь в идеальных условиях работы;
- угол рассеивания варьируется от 120 до 360 градусов, на что влияет конструкция лампы.
Сравнивая вышеназванные характеристики, можно заметить, что светодиодные источники света по многим параметрам превосходят лампы накаливания.
Таблица соответствия мощности
Несмотря на то, что каждый из видов источников света имеет свой ряд параметров, сравнение двух рассматриваемых осветительных элементов в первую очередь производится на основании мощности каждого из них.
Таблица соответствия выглядит следующим образом:
При взгляде на предоставленные данные можно без дополнительных расчетов определить наиболее экономичный источник света. Без сомнения, это светодиодная лампа.
Обзор плюсов и минусов
Рассматривая источники света на базе диодов, можно отметить их экономичность и высокую эффективность, что обусловлено интенсивным световым потоком при минимальном значении мощности. Кроме того, данное исполнение характеризуется очень длительным периодом эксплуатации.
Учитывая, что срок службы лампы накаливания составляет в среднем 1 000 часов, а продолжительность функционирования диодного аналога – 50 000 часов (среднее значение), можно определить, что за максимальный срок (50 000 часов) можно израсходовать 50 шт. лампочек накаливания и всего одну единицу на базе диодов.
Но и у светодиодных исполнений есть минусы. В первую очередь к таковым следует отнести высокую стоимость. При определенных условиях (интенсивная эксплуатация) можно говорить о сравнительно быстрой окупаемости такой покупки (2-3 года).
Оба вида источника света отличаются приятным освещением, но в отличие от лампы с нитью накаливания диодные исполнения представлены более широким ассортиментом моделей с разной цветовой температурой.
Также следует отметить отсутствие необходимости в обслуживании лампочек на базе диодов, опять же, по причине их длительной эксплуатации. Однако ближе к концу периода функционирования такие осветительные элементы характеризуются значительным снижением эффективности, что обусловлено естественным процессом деградации (мутнение кристалла).
Таким образом, таблица соответствия дает возможность оценить разницу в значениях мощности рассматриваемых источников света. И сравнение будет не в пользу исполнений с нитью накаливания.
Кроме вышеназванных плюсов и минусов, можно также сделать акцент на КПД осветительных элементов. Лампочки с нитью накаливания сильно греются, в результате на освещение уходит менее 50% затрачиваемой энергии, что обусловлено преобразованием электроэнергии в тепловой эквивалент. КПД диодных лампочек намного выше ввиду их незначительного нагрева.
Какую светодиодную лампу мы имеем правом назвать лампой прямой замены лампы накаливания мощностью 60 Вт, 75 Вт, 100 Вт…?
Минимальное значение светового потока ламп накаливания бытового и аналогичного общего освещения типовых мощностей устанавливает «ГОСТ Р 52706-2007 Лампы накаливания вольфрамовые…». Ориентироваться в этом солидном документе помогут следующие ориентиры:
1) Тип цоколя: Е27. Или подробнее – Е27/27, что означает резьбовой цоколь Эдисона с максимальным диаметром резьбы 27 мм и полной длиной 27 мм.
2) Напряжение питания 230 В. В России с 2003 года номинальное напряжение в сети переменного тока в соответствии с ГОСТ 29322-92 составляет общеевропейские 230 В. В седьмом издании ПУЭ, издание которого завершилось в том же 2003-м году, исправление внести не успели, и многие до сих пор уверены, что «в розетках 220 В».
Лампы накаливания предназначены для работы в сети переменного тока 230В.
3) Световой поток – «H», то есть соответствующий биспиральным лампам. Иные не производятся. (Но так как моноспиральные лампы никто не отменял, если дело дойдет до суда, производитель будет защищаться, указывая на световые потоки моноспиральных ламп «N».)
Развитая поверхности биспирали: конвективный тепловой поток к стенкам колбы в пересчете на единицу светоизлучающей поверхности нити меньше – КПД больше.
4) Типовой световой поток определяется для лампы с прозрачной колбой. Молочное покрытие колбы, оправдывающее снижение светового потока на 20% от номинала в расчет не принимается. При нормальной эксплуатации попадание в поле зрения человека такого яркого объекта как нить накаливания или молочная колба должно быть исключено. Лампа накаливания с молочной колбой – некий компромисс при использовании в декоративных светильниках без светорассеивателя и защитного угла, и ее световой поток не может быть ориентиром.
Для ламп накаливания с молочной колбой допускается снижение светового потока на 20% от номинала, но это значение не может быть ориентиром для энергосберегающей лампы вне зависимости от типа колбы.
5) Снижение светового потока ламп накаливания во время эксплуатации при сравнении не учитывается, так как характерно для любых источников, в том числе светодиодных. В этом отношении непродолжительность времени жизни лампы накаливания является ее достоинством, так как вынуждает регулярно заменять источник света на новый с номинальным световым потоком.
Испаряющийся вольфрам оседает на стенках колбы и со временем снижает световой поток лампы, но короткий срок жизни лампы накаливания определяет частое обновление источника света, и восстановление светового потока осветительного прибора до номинального.
Итак: минимальные значения светового потока для ламп, соответствующих перечисленным требованиям из ГОСТ Р 52706-2007:
Из таблицы следует, что светодиодная лампа со световым потоком 600 лм не является эквивалентом лампы накаливания 60 Вт, а 1000 лм – не является эквивалентом лампы накаливания 100 Вт. Даже если производитель проводит сравнение с существующими только на бумаге моноспиральными лампами.
График заивисимости для всего диапазона 25…200 Вт:
И крупнее актуальный участок 60…100 Вт.
Если задаться вопросом – какой же лампе соответствует произвольный световой поток, либо воспользуемся приведенным выше графиком, либо посчитаем отношение светового потока к потребляемой мощности для ламп накаливания.
Видно, что с ростом мощности эффективность ламп накаливания растет, но в диапазоне 60-100 Вт, в котором находится большинство эксплуатируемых сегодня ламп накаливания и их аналогов, световая отдача незначительно отличается от среднего значения 12,5 лм/Вт. И для грубой оценки лампы с световым потоком, например, 860 лм можно провести несложные расчеты 860 лм / 12,5 лм/Вт=68,8 Вт и сказать что данная лампа является эквивалентом лампы накаливания мощностью ориентировочно 70 Вт. Но поскольку бытовой лампы такой мощности не существует, а до эквивалента 75 Вт лампа не дотягивает, корректно называть данную лампу эквивалентом лампы накаливания мощностью 60 Вт.
Лампа на заглавной иллюстрации с номинальным световым потоком 710 лм и мощностью 6 Вт куплена мной десять дней назад в киоске около проходной завода «Лисма» за 190р. А затем обсуждена на метрологической сессии III Светотехнического форума, где саранские специалисты подтвердили корректность заявленных характеристик ламп этой серии.
Лампа куплена после экскурсии по заводу, где нам показали производство ламп накаливания, объемы продаж которых в последнее время растут в связи с отказом населения от энергосберегающих (но не деньгосберегающих) КЛЛ. Очевидно, что в связи с быстрым падением цен на светодиодные лампы при их высокой надежности (я окончательно отказался от КЛЛ в пользу светодиодных около трех лет назад, и с тех пор в моем доме из полутора десятков светодиодных ламп не вышла из строя ни одна), спрос на лампы накаливания вскоре снова упадет. И поэтому Лисма в традиционный стеклянный корпус (себестоимостью 4р. 50 коп.) ставит миниатюрный драйвер и светодиодные «нити». Получается светодиодная лампа идентичная по внешнему виду, габаритам и массе лампе накаливания, на замену которой предназначена. И она действительно эквивалентна световому потоку лампы накаливания 60 Вт.
Пост написан, чтобы ответить на ваши вопросы, собрать комментарии и пожелания, и с учетом замечаний рецензентов быть опубликованным в №4 за 2015г журнала «Светотехника». До этого момента публикация данной информации в любом другом светотехническом издании «не является подлинной» ). После публикации вместо этих строчек появиться ссылка.
