Порівняльний аналіз світлодіодних та ламп розжарювання

Лампи розжарювання використовуються дуже тривалий відрізок часу, а світлодіодні аналоги в широкому доступі нещодавно (більше десятка років). Тому сьогодні багато хто замислюється, який із видів джерел світла краще/ефективніше/вигідніше використовувати? Щоб відповісти це питання зробити порівняння показників основних параметрів (потужність, яскравість).

Відмінності у конструкції та принципі роботи

Усі переваги та недоліки обох варіантів (лампи розжарювання, світлодіодні аналоги) обумовлені їх конструкційними особливостями. Перший із названих варіантів відрізняється простотою пристрою та принципом функціонування. Так, у конструкцію входять: скляна колба, тіло розжарення (вольфрамова нитка), тримачі, цоколь.

Основа роботи полягає у нагріванні нитки до високих температур, що призводить до виникнення світлового випромінювання. Одна з особливостей ламп даного виду – перетворення електричної енергії на тепловий еквівалент, що значно знижує ККД.

Світлодіодні джерела світла, навпаки, характеризуються складнішою конструкцією. Основні вузли: вбудований драйвер, що стабілізує електричні параметри джерела живлення; цоколь (різьбовий або штирковий, що визначається моделлю освітлювального елемента); світловипромінюючі діоди в різній кількості.

Принцип дії такого виду освітлювальних елементів полягає у перетворенні електричної енергії на світловий еквівалент. Такі лампи можна підключати до джерела живлення 12 або 220 В.Другий варіант передбачає необхідність встановлення вбудованого драйвера, тому що діодне виконання має живитися від джерела постійного струму.

Порівняння основних параметрів

Визначити собі найкращий варіант освітлювального елемента можна, лише виконавши порівняльний аналіз технічних показників обох видів.

Спочатку розглядатиметься лампа розжарювання:

• потужність може змінюватись в межах від 15 до 200 ват, що впливає на ефективність та визначає цільове призначення джерела світла;
• напруга живильного джерела - 220-240 В;
• колірна температура зазвичай варіюється в межах від 2700 до 3200 До, чим вище значення даного параметра, тим коротший термін служби виробу;
• відтінок світла – теплий жовтий;
• світловий потік (пряма залежність від потужності);
• термін служби (у середньому 1000 годин);
• кут розсіювання – 360 градусів для всіх виконань завдяки повністю відкритому розсіювачу.

Світлодіодні виконання характеризуються аналогічними параметрами, але з іншими показниками:

• потужність вкрай мала (від кількох одиниць до кількох десятків ват);
• напруга живлення (12 або 220 В);
• колірна температура варіюється в дуже широких межах (від 2700 до 6000 К і навіть вище, залежно від моделі та її цільового призначення), при цьому виріб видає тепле, холодне або нейтральне світло;
• світловий потік при невеликій потужності еквівалентний аналогічному параметру лампи розжарювання великої потужності;
• тривалість функціонування (від 30 000 до 100 000 годин), але максимальна межа досягається лише в ідеальних умовах роботи;
• кут розсіювання варіюється від 120 до 360 градусів, що впливає конструкція лампи.

Порівнюючи вищеназвані характеристики, можна побачити, що світлодіодні джерела світла за багатьма параметрами перевершують лампи розжарювання.

Таблиця відповідності потужності

Незважаючи на те, що кожен із видів джерел світла має свій ряд параметрів, порівняння двох розглянутих освітлювальних елементів у першу чергу проводиться на підставі потужності кожного з них.

Таблиця відповідності виглядає так:

При погляді на дані можна без додаткових розрахунків визначити найбільш економічне джерело світла. Безперечно, це світлодіодна лампа.

Огляд плюсів та мінусів

Розглядаючи джерела світла з урахуванням діодів, можна назвати їх економічність і високу ефективність, що з інтенсивним світловим потоком при мінімальному значенні потужності. Крім того, це виконання характеризується дуже тривалим періодом експлуатації.

Враховуючи, що термін служби лампи розжарювання становить у середньому 1000 годин, а тривалість функціонування діодного аналога – 50000 годин (середнє значення), можна визначити, що за максимальний термін (50000 годин) можна витратити 50 шт. лампочок розжарювання і лише одну одиницю з урахуванням діодів.

Але й у світлодіодних виконань є мінуси. Насамперед до таких слід віднести високу вартість. За певних умов (інтенсивна експлуатація) можна говорити про порівняно швидку окупність такої покупки (2-3 роки).

Обидва види джерела світла відрізняються приємним освітленням, але, на відміну від лампи з ниткою розжарювання, діодні виконання представлені ширшим асортиментом моделей з різною колірною температурою.

Також слід зазначити відсутність необхідності в обслуговуванні лампочок на базі діодів, знову ж таки, через їх тривалу експлуатацію. Однак ближче до кінця періоду функціонування такі освітлювальні елементи характеризуються значним зниженням ефективності, що зумовлено природним деградаційним процесом (мутнення кристала).

Таким чином, таблиця відповідності дає можливість оцінити різницю у значеннях потужності джерел світла, що розглядаються. І порівняння буде не на користь виконань з ниткою розжарювання.

Крім вищеназваних плюсів та мінусів, можна також зробити акцент на ККД освітлювальних елементів. Лампочки з ниткою розжарювання сильно гріються, в результаті на освітлення йде менше 50% енергії, що витрачається, що обумовлено перетворенням електроенергії в тепловий еквівалент. ККД діодних лампочок набагато вище через їх незначне нагрівання.

Відповідність потужності світлодіодних ламп лампам розжарювання

Світлодіодні лампи різних схем та виконань все впевненіше завойовують вітчизняний споживчий ринок світлотехнічних приладів. Як буде показано далі, LED-лампи (від англ. Light emitting diodes — світловипромінюючі діоди) мають низку незаперечних переваг перед традиційними лампами розжарювання. Та й перед люмінесцентними, до речі, також.

Однак, при виборі даної техніки часто виникають питання - як перевірити відповідність потужності світлодіодних ламп лампам розжарювання, чим відрізняється визначення потужності ламп і як світловий потік відповідає рівню освітленості.

Відмінності у конструкції та принципі роботи

Перш ніж порівняти основні параметри звичайних лампочок і LED, зупинимося докладніше на конструктивних відмінностях цих джерел освітлення.

Лампи розжарювання

Це джерело електричного світла, яке працює за рахунок розігріву нитки розжарення до такої температури, при якому матеріал нитки починає випромінювати свічення. Вироблялися (та й зараз випускаються) у різних розмірах з напругою від 1,5 до 300 В і потужністю 25-150 Вт.

Лампи розжарювання є джерелом світла, що часто використовуються, в першу чергу через доступну ціну. Коли електричний струм протікає по нитці розжарювання, виготовленої з тугоплавкого вольфраму, лампочка розжарювання починає світитися, генеруючи при цьому високу яскравість (до речі, поєднується з великим споживанням енергії). Ці джерела світла хороші для робочого освітлення, а тривалість життя становить щонайменше 800 годин. Запам'ятаємо цю цифру, вона нам ще знадобиться.

Схематично конструкція пристрою у скляному корпусі з вольфрамовою ниткою відображена на малюнку.

Складові частини традиційної лампочки

Інертний газ, що використовується для заповнення лампочки, є аргоном або азотом. Його наявність зменшує випаровування нитки розжарення, що збільшує термін служби пристрою. Контактні дроти забезпечують електричне з'єднання з ниткою розжарення. Для підтримки нитки розжарювання використовуються опорні дроти. Вони спираються на скляний стрижень, що дозволяє електричним контактам проходити по всій оболонці без витоку інертного газу.

Більшість ламп розжарювання вкручуються в уніфіковані набої серії Е, причому гвинтовий цоколь іноді називають гвинтом Едісона, на честь винахідника цих пристроїв. Основа виготовляється із анодованого алюмінію, а для ізоляції використовується скло.

Детальна характеристика лампи розжарювання: переваги та недоліки

В даний час все частіше використовуються енергозберігаючі лампочки. Але затребуваність такого джерела світла, як лампа розжарювання, ще висока. Навіть через десятиліття вона не буде забута.

Що таке лампа розжарювання

Лампи розжарювання – джерела світла, тепла. Зовні це скляна посудина, всередині якої є вольфрамова спіраль. Сама порожнина у лампах розжарювання заповнена інертним газом. Він не дає металевим елементам окислюватись. При включенні електричний струм проводиться через спіраль, у результаті відбувається нагрівання і випромінювання видимого світла.

Сфера використання

До появи енергозберігаючих ламп, лампочки розжарювання використовувалися у виробничих областях, домашньому побуті та ін. Таке застосування обумовлювала простота монтажу та експлуатації. Але й зараз ці лампи можна побачити часто:

• Внутрішнє, зовнішнє освітлення кімнат, вулиць, офісів.
• Висвітлення робочого місця.
• Автомобільні лампи розжарювання.
• У ліхтарики теж вкручується маленька лампочка цього виду.
• У громадському транспорті, поїздах та ін.

Характеристики

Для опису характеристики застосовуються назви показника та його значення.

Дані характеристики наведені у таблиці:

Заявлені години роботи виконуються для формування оптимальних умов роботи. Не допускаються часті включення, вимкнення.

Пристрій та схема

Влаштування лампочки розжарювання у всіх її видів практично однакове:

• Основна робоча деталь - вольфрамова спіраль. Має опір втричі більше, ніж мідний матеріал. З нього досягається виплавлення максимально тонких елементів. Електроди підтримують цю спіраль і переводять струм.
• Скляна колба. Вона заповнена інертним газом. Саме він не дає згоріти нитки та перешкоджає окисленню металевих елементів.
• Цокольна частина. Вона є у всіх видах, крім автомобільних. По цоколю нарізане різьблення, його крок може відрізнятися у кожного виду.

Детальна схема складових відображена на малюнку:

Принцип дії

Принцип роботи лампи розжарювання полягає у нагріванні речовини, через яку протікає струм. Речовою є сама нитка розжарювання, її температура наростає в момент замикання електроланцюга. При цьому виникає результат електромагнітного термічного випромінювання. Видимим для ока стає при прогріванні більше 570 градусів, при цьому починається червоне свічення.

Нитка розжарювання нагрівається до 2800 градусів. У процесі прогрівання вольфрам перетворюється в оксид (білий поверхневий наліт), для цього відбувається закачування в порожнину нейтральних газів. При монтажі лампочки (закручування її в патрон) замикається ланцюг і відбувається процес розігріву нитки, і відбувається подача світла.

Цоколь

Найпоширенішими вважаються лампочки з маркуванням цоколя E14, E27, E40. Де цифра означає діаметр цоколя. Без різьбових елементів зустрічаються в автомобільних виробництвах.

Є країни, де інша напруга в мережі і відповідно застосовуються лампочки з іншим діаметром цоколя - Е12, Е17, Е26, Е39.

Маркування

Перед покупкою треба вивчити маркування. Вона представлена ​​буквеним та цифровим поєднанням.Букве маркування та значення представлені в таблиці:

Цифри вказують на межі напруги, потужності.

Коефіцієнт корисної дії

У даних ламп низький ККД (коефіцієнт корисної дії). Він виражається співвідношенням потужності випромінюванням, помітним людині. При прогріванні нитки до 2700 К, ККД до 5%. Решта енергії витрачається на інфрачервоне випромінювання, яке не проглядається людським оком, тільки відчувається теплом. Якщо підвищувати ККД хоча б до 20 відсотків, необхідно збільшити прогрівання нитки до 3400 К.

Світло при цьому світитиме вдвічі яскравіше, але термін служби лампи скоротиться на 95 відсотків. І навпаки, зниження напруги збільшить період роботи у багато разів. Все це враховується при виробництві чергового освітлення, яке потребує надійності.

Таблиця співвідношення люменів та ват у лампочці

Світловий потік вимірюється у люменах (Лм). У світлодіодах світлові потоки коливаються залежно від виробника, якості товару, напруги. Орієнтовне значення для одного Вт становить 80-150 Лм. У таблиці наведено співвідношення Лм і Вт для лампочок розжарювання по відношенню до світлодіодної лампи:

Види ламп та їх функціональне призначення

Вид лампи визначається за структурним призначенням, функціональним:

• Нормально-освітлювальні – найпоширеніший вид.Розрахований для загального освітлення та декоративного. Випуск цього виду обмежений.
• Декоративні – різного розміру, із фігурною скляною колбою. Зовнішній вигляд дуже незвичайний, гарний. Тому і застосування особливе, декоративне.
• Ілюмінаційні – різнобарвне зовнішнє забарвлення. Тон наноситься на внутрішню частину скляної колби. Для фарбування застосовані неорганічні пігменти. Дуже рідко зустрічається зовнішнє забарвлення. За потужністю обмеження до 25 Вт. Чим більша експлуатація, тим змінюється забарвлення та яскравість.
• Сигнальні – для підсвічування світлосигнальних приладів. Нині на їхню зміну прийшли світлодіодні лампи.
• Дзеркальні лампи розжарювання – своєрідна форма. Внутрішня скляна поверхня вкрита шаром алюмінію. Це і надає дзеркальності виробу. Принцип роботи – світловий потік розподіляється та збирається у певній зоні. Застосування: торгові зали, вітрини, інкубатори (обігрів новонароджених пташенят).
• Транспортні. Сфера застосування: фари автомобіля, мотоцикла, трактора, підсвічування. Розрізняються міцністю, вібраційною міцністю.
• Двохниткові. Застосовні для фар авто. Одна нитка для близького освітлення, інша для далекого. Також застосовується в місцях, де потрібне постійне освітлення, при перегоранні однієї нитки працює друга.

Переваги та недоліки

Лампи розжарювання мають власні переваги і недоліки.

• Легкість виготовлення. Тож ціна на них відповідна.
• Легкість застосування. Не потрібно встановити додаткові елементи під час увімкнення мережі. Часто лампи потужністю 150 Вт застосовують у освітленні теплиць. Їхнє світло близьке до природного. Крім освітлення, вони дають тепло.
• Чи не впливає на зір людини.
• Не потрібний час для розігріву.
• Витримує перепади температур.
• Утилізується як побутовий відхід.
• До складу не входять шкідливі елементи.

• Короткий термін експлуатації.
• Залежність від перебою в мережі, частого увімкнення/вимкнення – це є причиною розриву спіралі в лампах розжарювання. Щоб унеможливити труднощі з напругою, встановлюються стабілізатори.
• Низький рівень коефіцієнта корисної дії. Це з витратою більшої частини енергії на тепло.
• Пожежонебезпека. Оскільки навколо лампи утворюється скупчення тепла.
• Крихкість.
• Є можливість розриву корпусу, що може призвести до травмування.

При покупці лампочки розжарювання варто враховувати всі переваги та недоліки, щоб уникнути неприємних факторів при експлуатації.

Радимо подивитися відео:

Відповіді на часті запитання

Покупці часто задають питання, що їх цікавлять. Це з відсутністю повної інформації на упаковці.

Термін служби, вартість

На лампу розжарювання впливає багато факторів, які сприяють скороченню терміну служби.

Останнім часом якість лампочок впала. Часто дефект помітний одразу. Тому більшість покупців перейшли купівлю товару від іноземних виробників.

Потрібно звертати увагу на патрон світильника, люстри, в який вкручується лампа. У більшості приладів він пластиковий, при підвищенні температури розплавляється, тріскається і стає непридатним. Це впливає на перегрів лампочки та виходу з ладу.

Часто зниження часу роботи відбувається через високу напругу в мережі. При цьому відбувається перегрів нитки розжарювання, вона зменшується у товщині, колба починає темніти. Відбувається розрив спіралі. При відхиленні величини напруги всього на один відсоток термін служби лампи скорочується на 14 відсотків.

Вартість лампочки залежить від виду, потужності, виробника. Вона коливається від 7 рублів до 100 рублів (для домашнього вжитку).

Як збільшити термін служби

Існує кілька способів, що збільшують термін служби лампочки:

• Встановлення димеру. Цей простий прилад може продовжити термін експлуатації кілька разів. Для цього після підключення регулюється відсоток освітлення. При освітленні комор, під'їздів та ін. достатньо виставити працездатність лампи на 75 відсотків.
• Так як часто вихід з ладу зумовлений стрибками напруги, достатньо встановити стабілізатор.

Який газ у лампі

У колбах виробу не може бути повітря або будь-який газ. Там має бути лише інертний газ (ксенон, криптон, аргон). Це з тим, що температура спіралі прогрівається понад 2000 градусів.

За таких температур вольфрамова нитка реагуватиме з усіма газами, крім інертних. Гелій та неон дорого коштують, тому їх не використовують.

Температура

Світлова температура залежить від виду закачаного газу. Так, без газове вакуумне середовище сприяє прогріванню до 2700 К. При цьому випромінюється тепле біле світло. При прогріванні до 4200 випромінюється природне біле світло. При закачуванні ксенону галогену криптону температура прогрівання від 4000 до 6400 До. При цьому випромінюється холодне біле світло.

Через що рветься спіраль

Вольфрамова нитка дуже тонка і тендітна. Її обрив відбувається через зменшення діаметра, внаслідок випаровування матеріалу при дії високої температури. Також часто нитка обривається при механічному впливі – струшуванні.

Світловий потік

Призначення світлового потоку – освітлення. Створюється перетворення теплової енергії. Одиницею виміру вважається Люмен (Лм). Збільшення потоку залежить від потужності лампи

Лампи розжарювання однакової потужності випромінюють різний світловий потік. Що напруга, то вище значення світлового потоку.

Скільки споживає

Потужність 60 Вт - енергоспоживання становитиме 60 Вт або 0,06 кіловат за 1 годину
Потужність 95 Вт - споживає електрики 95 Вт 0,095 кіловат за 1 годину
Потужність 100 Вт - витрати 100 або 0,1 кіловат Вт електроенергії за 1 годину.

Радимо подивитися відео:

ТОП найкращих виробників

Серед безлічі виробників виділені найкращі:

• Philips
• OSRAM (Білорусія)
• General Electric (GE)
• OSRAM (Польща, Угорщина чи Європа)
• Електроламповий завод «Калашникове» в Тверській області (селище «Калашникове»)

На закінчення

Лампочки розжарювання витісняються з ринку, але все ж таки ще затребувані. Перед покупкою треба переконатися як товар. Краще віддати перевагу перевіреним ТМ.

Потрібна інформація? Залишіть коментар, поділіться статтею у соцмережах.