На этом сайте не размещается рекламная информация
Наши контакты info@energosovet.ru

Голосование-опрос

Оцените, пожалуйста,
качество Ваших лампочек


  • Philips
  • OSRAM
  • ECON
  • Navigator
  • General Electric
  • Эра
  • Elektrostandart
  • Uniel
  • Camelion
  • Panasonic
  • Фотон
  • Flesi
  • КЭЛЗ
  • Gauss
  • EKF
  • Comtech
  • Qeeps
  • iEK
  • Novotech
  • Старт
  • SUPRA
  • Zeon
  • Космос
  • Электро Галактика
  • Kreonix
  • Compak
  • Lumitek
  • Экономка
  • Виктел
  • Ecola
  • Leek
  • Feron
  • Эконом
  • GP
  • Фронт
  • Новый Свет
  • Almex
  • Volpe
  • Светозар
  • Vitoone
  • Energy
  • Odeon light
  • ESL
  • Vegas

Светодиодное освещение

 

Светодиоды, или светоизлучающие диоды (LED - light emitting diodes) известны с 1970-х годов. Два поколения знают их как индикаторы вриключения и елочные гирлянды. Основное преимущество «старых» зеленых и красных светодиодов - малые размеры, что перекрывало их недостаточную светоотдачу, которая была даже хуже ламп накаливания.

Дальнейшие исследования позволили повысить светоотдачу (в экспериментальных образцах до 200 люмен/ватт) и создать «синий» светодиод, имеющий значительно более высокую яркость. Последнее привело к появлению конструкций, излучающих белый цвет:

  • 1. Совместное размещение 3-х светодиодов: красного, зеленого и синего, излучение которых смешивается с помощью линзы (технология RGB). При создании системы управления можно получать не только белый цвет, а практически любой. Такие конструкции позволили создать динамические системы, включая экран компьютера, с которого Вы читаете этот текст.
  • 2. Ультрафиолетовый светодиод, совмещенный с тремя слоями люминофора, преобразующих ультрафиолетовое излучение в голубой, зеленый и красный свет, которые в свою очередь вместе образуют белый (аналогично люминесцентной лампе).
  • 3. Синий светодиод с желто-зеленым люминофором.

Белые светодиоды с люминофорами существенно дешевле, чем RGB матрицы, что позволило использовать их для освещения. К недостаткам такой конструкции можно отнести:

  •  Меньшую светоотдачу из-за преобразования света в люминофоре
  •  Сложность технологии и контроля равномерности нанесения люминофора на каждый светодиод
  •  Более быстрое старение люминофора по сравнению с самим светодиодом

Срок службы сверхярких белых светодиодов меньше, чем у маломощных сигнальных и составляет обычно 25 000 часов, что также впечатляет.

Светодиоды излучают свет в узкой полосе спектра шириной 20-50 нм. Они занимают промежуточное положение между лазерами, излучающими в одной длине волны, и лампами, излучающими белый свет как смесь широких спектров. В то же время, основное преимущество светодиодного освещения - отсутствие «полосатости» спектра, то есть непрерывный спектр (в отличие от газоразрядных ламп) при относительно небольшом энергопотреблении.

Яркость свечения светодиодов можно регулировать, но не снижением напряжения, а методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), для чего необходим специальный блок подающий на светодиод импульсные высокочастотные сигналы. В отличие от ламп накаливания цветовая температура при регулировании яркости у светодиодов изменяется очень мало.

Светодиодное освещение интенсивно развивается, о нем говорят руководители страны и дикторы с телеэкрана. В США строятся дома, в которых сразу закладывается низковольтная разводка и только светодиодное освещение. Каждый год повышается планка по светоотдаче светодиодов. Информация устаревает буквально за год.

Биологическое воздействие светодиодов

Имеются аргументы и против светодиодов, они связаны не с качеством световосприятия, а с биологическим воздействием:

Человеческий организм приспособлен под циклы естественного освещения. Ночью, то есть в темноте, нам лучше спать, а под воздействием излучения ясного неба (солнце появляется позже) просыпаться. Оказывается, в организме есть специальный гормон - мелатонин, включающий и выключающий ночной режим восстановления организма. Его иногда называют гормоном молодости.

Днем концентрация мелатонина в крови ничтожна. Часа за два до привычного времени отхода ко сну, концентрация его начинает повышаться, а в темноте быстро возрастает примерно в 30 раз. Максимальные значения наблюдаются между полуночью и 4 часами утра, с пиком в 2 часа ночи. Спад концентрации завершается после пробуждения.

Количество функций выполняемых мелатонином поразительно:

  •  Регулировка периодичности сна и сезонной ритмики, включая изменение концентрации активных веществ и других гормонов
  •  Регулировка деятельности эндокринной системы
  •  Повышение эффективности иммунной системы
  •  Участие в регулировании кровяного давления, пищеварительного тракта, работы клеток мозга
  •  Регулирование полового развития
  •  Антиопухолевое действие, включая подавление раковых клеток
  •  Изменение отрицательного эмоционального состояния (решения лучше принимать утром на «свежую» голову)
  •  Нейтрализация разрушительных последствий окислительных процессов во всех органах и тканях (предотвращение старения клеток, вплоть до видимых проявлений в виде старения кожи)

Таким образом, ночью, под регулирующим воздействием мелатонина, организм человека глубоко очищается, настраивается работа всех внутренних органов и систем.

Оказалось, что концентрация мелатонина существенно снижается при ночном и вечернем влиянии искусственного освещения. Ощутимое воздействие оказывает только синий участок спектра (440 - 490 нм), соответствующий цвету неба, с максимальным воздействием интервала 460 - 470 нм.

Наиболее распространенный голубой светодиод без люминофора имеет максимум излучения с длиной волны 468 нм.

При одном часе воздействия в позднее вечернее время светодиодного освещения или экрана компьютера, ночной уровень мелатонина может снизиться на 3-20%, в зависимости от их качества. Воздействие монохромного синего светодиода ночью сказывается даже при освещенности в 1-4 люкса. Также может влиять «световое загрязнение» городов при использовании светодиодного наружного освещения.

Даже при качественных люминофорах, свет от белых светодиодов имеет весьма большую синюю составляющую. Также надо учитывать, что в процессе эксплуатации люминофор, нанесенный на светодиод, изнашивается. Сильнее воздействуют светодиоды с высокой цветовой температурой  более 4000 К, так как их спектр сдвинут в синюю область.

Серьезные производители озаботились проблемой и начали решать ее по двум направлениям:

  •  Совершенствование люминофоров. В последних конструкциях светодиодов уровень синего цвета даже меньше, чем у обычных люминесцентных ламп.
  •  Создание источников света по технологии удаленного люминофора, когда он наносится не на каждый светодиод, а на внешнюю колбу.

Также происходит постепенный отказ от синей светодиодной подсветки и индикации. Существует так называемый эффект Пуркинье - синий свет кажется более ярким в условиях слабой освещенности и вызывает раздражение.

 

Ограничения по применению

Глаз человека не может нормально сфокусироваться на синих предметах, контуры их кажутся нечеткими. Чтобы рассмотреть что-то в синем свете, приходится сильно напрягать глазные мышцы. Подобный эффект возникает при использовании некачественных светодиодов.

Группой российских научных центров была проведена работа «Обоснование, разработка, подготовка к утверждению и утверждение санитарных норм на основании проведенных исследований психофизиологического воздействия светодиодных источников света на организм человека». Испытуемые (мужчины от 18 до 30 лет) выполняли работы с высокой зрительной концентрацией под воздействием света от обычных растровых светильников со светодиодными трубками и от высококачественных типа BetaLux. Сравнение производилось с воздействием на контрольную группу людей, выполняющих ту же работу под светом люминесцентных ламп. В работе не изучались вопросы цветопередачи и цветоразличения, не проводилось сравнение с освещением лампами накаливания.

В первом случае выявлено двукратное снижение работоспособности и также двукратное повышение утомляемости. При работе с качественными светильниками утомляемость не превышала показателей контрольной группы, а работоспособность даже повысилась на 12%.

По результатам исследования, Постановлением Главного государственного врача РФ от 15.03.2010 №20 были утверждены изменения и дополнения в СанПиН 2.2.1./2.2.1.1278-03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий». Теперь медики не запрещают применять светодиодное освещение везде, кроме учреждений дошкольного, школьного и профессионально-технического образования.

Надо понимать, что СанПиН дает общее медицинское разрешение, а конкретные условия и нормы применения светильников расшифровываются в СНиП. Последние сегодня считаются Национальными стандартами с добровольным применением. В действующем СНиП 23-05-95, отсутствовали рекомендации по применению светодиодных светильников в жилых и общественных зданиях, а также производственных помещениях, но 20 мая 2011 года введен в действие Свод правил - СП 52.11330 к вышеназванному СНиПу, в нем уже присутствуют требования к светодиодному освещению.

Сложилась парадоксальная ситуация - требования к освещению есть (хотя и добровольные), а требований к светодиодным источникам света и светильникам для них нет (даже добровольных).

Специалисты утверждают, что существующие требования к применения светильников на газоразрядных лампах и лампах накаливания, не применимы к светодиодной технике. Авторы вышеназванного исследования отмечают, что необходимо создавать принципиально новые световые приборы под эти источники света, но сегодня отсутствует даже обязательность сертификации источников света и светильников по светотехническим параметрам.

 

Яркость светодиодов

Показатель удельной плотности мощности, характеризующий плотность светового потока, у стандартной люминесцентной лампы составляет 0,1-0,2 Вт/см², а у сверхяркого белого светодиода около 50 Вт/см². Светодиоды могут ослеплять человека.

Светильники, предназначенные для работы со светодиодами, должны иметь так называемый «защитный угол» распространения света, предупреждающий попадание в поле зрения человека прямого излучения. По мере увеличения единичной мощности светодиодов, количество их в одном светильнике становится меньше и оптическая система, направляющая свет в нужном направлении играет все большую роль.

Требование по соблюдению защитного угла включено в СанПиН одновременно с  разрешением на использование светодиодов, но для бытового потребления светодиоды продаются в основном в виде ламп, отдельно от светильников. На любом строительном рынке вы найдете также разные конструкции из сверхярких светодиодов применяемых без всякой защиты. Многие, по незнанию, применяют светодиодные ленты со сверхяркими светодиодами, вообще без всякого рассеивания (пример на фото).

Качество

Многие производители светодиодов обозначают их срок службы в 50 и даже 100 тысяч часов. В настоящее время нет никакого стандарта определяющего для светодиодов, а что такое собственно «срок службы». Не определено, как должна работать лампа по истечении этого срока. Некоторые ведущие компании были вынуждены самостоятельно определять критерии для срока службы, например, снижение светового потока на 30%. Интересно, что ими декларируется меньший срок службы, чем у «халтурных» производителей.

Нет также стандартов, определяющих количественный норматив возможного изменения цветности светодиода.

Изготовление светодиодов - это сложнейшее производство с высочайшими требованиями к комплектации и технологическим операциям, длящимся несколько часов. У нормальных производителей большая часть готовых матриц светодиодов идет в отбраковку. На освоение нового серьезного производства, от завершения строительства, до начала серийного выпуска, уходит 1-3 года.

В настоящее время стоимость качественных светодиодов составляет 20-30 рублей за люмен светового потока. Все производители работают над увеличением светоотдачи отдельных диодов для снижения себестоимости люмена. Основной путь - увеличение тока, протекающего через светодиод. Возникающая при этом проблема необходимости отвода большего количества тепла решается сложными технологическими методами.

Большинство азиатских производителей долго не мучились и просто подняли величину тока. Используя чипы для подсветки экранов, и подавая на них большой ток, можно добиться яркого свечения. Важно то, что все характеристики светодиодных ламп на момент продажи оказываются соответствующими паспортным. Реальный срок службы таких светодиодов не превышает 1000 часов, так как за это время световой поток снижается минимум в 2 раза.

Проблемы возникают и с эпоксидным корпусом светодиода, занимающим большую часть его объема. От перегрева изменяются его характеристики, и выгорает фосфорный люминофор. Лампа начинает светить более синим цветом.

На характеристики светодиодов влияет также низкое качество источников питания. Светодиоды работают на низковольтном постоянном напряжении, даже небольшое изменение которого приводит к существенным изменениям тока и, соответственно, светотехнических характеристик. Многие, в целях еще большей экономии, просто пренебрегают необходимостью стабилизации тока.

Наши магазины наводнили светодиодные лампы жуткого качества, и по закону их поставщики не несут никакой ответственности. Серьезные производители оказались в условиях недобросовестной конкуренции, и их светодиодную продукцию очень трудно найти в широкой продаже.

Предлагаем Вам ознакомиться со статьями из специализированного журнала "Светотехника" №3 2012 г. , посвященным этой теме 

 Статьи из журнала Светотехника (Скачать)