Светодиодные лампы - какие они бывают

Появившись на полках магазинов, светодиодные лампы сразу вызвали множество вопросов, ответы на которые и сегодня знают не все. Маркетинговые ходы, хитрости, умолчания со стороны некоторых производителей привели к тому, что многие до сих пор путаются при покупке. В этой статье мы постараемся максимально просто рассказать, как работает светодиодная лампа и на что стоит смотреть при покупке. 

Количество света

Первое, с чем стоит разобраться - это количество света. Основная неразбериха связана с привычкой измерять количество света в Ваттах, сформировавшееся во время использования ламп накаливания. Лампа накаливания - очень простой предмет, это колба, внутри которой, в вакууме, вольфрамовая нить определенной длины и диаметра соединяет два контакта. При прохождении тока, нить нагревается и светится - и количество света, которое лампа дает прямо связано с проходящим током, а следовательно - и с потребляемой мощностью в Ваттах. Лампа, потребляющая 60 Ватт будет всегда давать на 40% меньше света, чем лампа, потребляющая 100 Ватт, независимо от производителя - одна и та же конструкция, одни и те же материалы.  

Со светодиодными лампами, которые внешне так похожи на лампы накаливания, все существенно сложнее. Самое главное в том, что светодиодная лампа - уже вполне себе технически сложное устройство, а не два контакта, соединенные нитью. И, стало быть, как любое сложное устройство, зависит от того, как оно сделано, от инженерных решений и электронной начинки. Никто не будет выбирать телевизор или монитор, ориентируясь на то, сколько электроэнергии он потребляет - по потреблению энергии никак нельзя сказать, наcколько хорошая картинка будет на экране. То же относится и к светодиодным лампам - по тому, сколько Ватт они потребляют, нельзя однозначно сказать, сколько света они дают. 
Количество света, объективно излучаемое лампой, измеряется не в ваттах, а в люменах. 
На 1 ватт, потребленный лампой накаливания, она дает 10 люмен света.

Со светодиодными лампами, как уже было написано, все немного сложнее. Принято считать, что на 1 ватт потребленного электричества светодиодная лампа выдает 100 люмен - то есть, в 10 раз больше, чем лампа накаливания. Но это в среднем, а в реальности цифры могут отличаться. Посмотрите на приведенную ниже картинку, показывающую упаковку реальной светодиодной лампы. На картинке обведено красным два места, где содержится интересная информация:

1.  Эта лампа потребляет 8 ватт. Вспоминая сказанное про 100 люмен на ватт, логично предположить, что она должна давать 800 люмен, то есть, столько же, сколько лампа накаливания на 80 ватт. Однако, под цифрой 1 мы видим, что маркетологи производителя были осторожнее в оценке - они пишут "75W"
2. В реальности же ситуация еще больше отличается: если посмотреть на указанное под цифрой 2 количество люмен, то выяснится, что эта лампа дает 630 люмен, что аналогично обычной лампочке на 63 ватта.

Именно поэтому мы предлагаем не смотреть на маркетинговую информацию или потребление светодиодной лампы, а сразу искать на упаковке информацию о количестве люмен. Нашли, поделили на 10 - получили соответствие с лампой накаливания.

Пример: Вы хотите заменить лампу накаливания на 60 ватт.  Ищете на упаковке информацию о количестве люмен - и, если лампа дает 600 люмен или больше, то вам она подойдет. Если количество люмен меньше - света будет тоже меньше пропорционально.

Качество лампы

Цены на светодиодные лампы сильно отличаются. У известных брендов они заметно выше и нередко приходится слышать: "это чисто за бренд". Не совсем так. Чтобы разобраться с качеством, давайте вспомним, что говорилось выше: светодиодная лампа - это уже полноценный электронное устройство. Ниже на картинке можно увидеть, из чего состоит традиционная светодиодная лампа: 

Не вдаваясь в подробности, выделим для разговора о качестве две составляющих части: 2, светодиодная плата с кристаллами и 3 - модуль питания.

 
Качество светодиодной лампы складывается из нескольких весьма существенных параметров:

1.  Правильность и профессиональность инженерных решений и материалов. Здесь речь идет, в первую очередь, о температуре. Светодиодам очень не полезно перегреваться - от этого сильно падает срок их службы. Значит, серьезную роль играют приемы отведения тепла и материалы, хорошо его проводящие. При производстве дешевых ламп экономят и на первом, и на втором - в результате, светодиоды сильно перегреваются и гораздо быстрее выходят из строя.
2. Качество электроники. Да, в светодиодной лампе есть электронный модуль - он преобразует напряжение из сети в напряжение, необходимое для питания светодиода (номер 3 на картинке). В нем есть сразу несколько важных моментов: качество элементов, из которых он собран, качество пайки, надежность и проработанность схемы самого модуля. Упрощенные схемы и некачественные элементы модуля питания могут приводить к следующим проблемам: повышенное отделение тепла (см. п.1), быстрый выход из строя модуля питания (а значит, и всей лампы - при совершенно нормальных еще светодиодах), быстрый выход из строя светодиодов при скачках напряжения, которые некачественный модуль питания "пропускает", а не отфильтровывает. 
3. Качество светодиодов. Современные светодиоды производятся на основе кристаллов. Кристаллы выращиваются на заводах большими партиями и в рамках одной партии далеко не все кристаллы одинаковы - как по яркости, так и по своим свойствам. В состав одной классической светодиодной лампы входит несколько кристаллов (номер 2 на картинке) и свойства каждого из них могут немного отличаться. В дорогих лампах кристаллы подбирают тщательно, так, чтобы разница между ними была минимальной или чтобы они были совершенно идентичны. В дешевых лампах кристаллы могут сильно различаться между собой, а значит, и свет всей лампы в итоге может быть не совсем такой, как заявлено. 
   Какие параметры света страдают в дешевых лампах из-за разницы кристаллов:
   • Количество света. Указанное даже в люменах количество света - это не количество света, которое дает данная конкретная лампа, это среднее количество света на партию. Если светодиодные кристаллы подбирались не очень тщательно, количество света у конкретной лампы может отличаться от среднего;
   • Индекс цветопередачи.  Индекс цветопередачи, CRI, - это критерий, который показывает, насколько свет светодиодной лампы близок по составу к солнечному и насколько все предметы в помещении с такой лампой будут выглядеть словно при естественном дневном свете.  Его значение измеряется в процентах, 100 - это полное соответствие (практически невозможно), обычно у ламп бывают цифры меньше, лучше всего брать со значениями 80 или больше. Но это - тоже среднее значение по партии, и если лампа дешевая, не очень известного производителя, то у конкретной лампы это свойство тоже может "плясать", а значит, в помещении свет может оказаться слегка синеватым, зеленоватым и т.п.
   • Потеря яркости. Любопытный факт - сами светодиоды, даже не очень качественные, как правило, способны работать куда дольше своего заявленного производителем срока службы. Если нет перегрева и скачков напряжения, если не выйдет из строя модуль питания, они будут работать гораздо дольше, чем заявленные 20 - 25 лет. Но каждый год любой светодиод будет немного терять в яркости, это называется вырождением. Для хороших светодиодов потери будут минимальны, для менее качественных процесс будет идти куда быстрее. Таким образом, есть существенная вероятность, что и дешевая и качественная лампа отработают свои 20 лет, но у хорошей за это время потеря яркости составит 20% или меньше, а у дешевой - 50% или больше. Такое падение освещенности, особенно малозаметное из-за длительности срока, может сильно повредить здоровью - вы далеко не сразу обратите внимание, что количество света сильно уменьшилось. 
4. Мерцание. Эффект, также известный многим, и иногда ошибочно приписываемый светодиодам. На самом деле, сами светодиоды не мерцают - мерцание возникает из-за излишне упрощенной схемы модуля питания. Фактически, эта проблема относится к п.2, уже рассмотренному выше, но, из-за ее актуальности, мы выделили ее отдельным пунктом. Излишне упрощенная схема, некачественная пайка и дешевые компоненты плат, обозначенных на рисунке цифрами 2 и 3 приводят к мерцанию света лампы, что весьма неполезно.  

Вывод - "наценка за бренд", безусловно, существует, но большая ее часть формируется из затрат на квалифицированный инженерный персонал, отдел контроля качества и использование качественных материалов и компонентов. Не стоит экстремально экономить на этом.

Типы светодиодных ламп

На сегодня существует два основных типа светодиодных ламп: традиционные светодиодные лампы, устройство которых мы разбирали выше, и филаментные лампы, которые изначально появились как декоративные для замены "ламп Эдисона", но сейчас, с развитием технологий, скорее всего, придут на смену традиционным.

Разницу между ними легко заметить на картинке ниже:

Филаментные лампы, как и следует из названия, построены не на основе платы с нескольким кристаллами (светодиодами), а на объединении микро-светодиодных кристаллов в светящуюся нить (снаружи мы видим не сами кристаллы, а окружающий их люминофор). 
Преимущества филаментных ламп очевидны - это и полное соответствие внешнему виду классической лампы накаливания, и отсутствие белого матового рассеивателя, который выглядит не очень, и распространение света почти на 360 градусов вокруг себя - как у лампы накаливания. Более того, конструкция светодиодных нитей такова, что филаментные лампы куда менее склонны к мерцанию, поэтому, при меньших размерах модуля питания, полностью находящегося в цоколе, все равно вполне возможно создание компактного модуля питания с коэффициентом мерцания менее 1%.

Недостаток у филаментных ламп один, и он также следует из конструкции: перегрев светодиодных модулей. Поскольку модули находятся на нити, не контактирующей больше ни с какой поверхностью, нормально отвести от светодиодов тепло невозможно. По данным исследований, светодиодные модули на нити работают всегда при температуре, превышающей комфортную для светодиодов. Считается, что температура светодиода не должна превышать 80 градусов Цельсия. У традиционных ламп модули, расположенные на алюминиевой подложке, работают при 60-70 градусах, а у филаментных ламп чаще всего - при 90-100 градусах. Результат понятен - более быстрое вырождение (потеря яркости и индекса цветопередачи), о чем мы писали выше.

Еще недавно, когда стоимость филаментных ламп была весьма высока, это играло бы существенную роль при выборе. Но сегодня это уже не так критично - традиционные светодиодные лампы и филаментные стоят примерно одинаково и выбирать, что вам важнее - пару лишних лет работы или отсутствие пульсации и дизайн классической лампы накаливания - уже можно на собственный вкус.