Привычным источникам света приходят светодиодные лампы . Их технические характеристики ставят эти источники света вне конкуренции с остальными светильниками.

Основные технические параметры светодиодных ламп:

• Мощность. Это электрическая мощность, потребляемая из сети светодиодной лампой. Для сравнения мощности на упаковке всегда указывается эквивалентная лампа накаливания.
• Тип цоколя. Самые распространенные - E27 «Стандарт» и E14 «Миньон», применяемые в домашних светильниках. Для улиц используются лампы с патроном E40. LED-светильники с цоколями G4, GU5.3, GU10 заменяют галогенные лампы. Поворотный цоколь G13 устанавливается на линейных светодиодных лампах, служащих заменой электролюминесцентных ламп.
• Рабочее напряжение. Самим светодиодам требуется постоянное напряжение 12 или 24 вольта. Питание от сети переменного тока 220 В обеспечивается преобразователем, который может быть отдельным устройством либо встроен в саму лампу.
• Световой поток. Для сравнения светового потока светодиодных ламп используется параметр, характеризующий энергоэффективность источника света. Он измеряется в Люменах на Ватт (Лм/Вт). Лампа накаливания имеет эффективность 12-15 Лм/Вт, светодиодная - 80-90 Лм/Вт. Это значит, что каждый ватт потребленной LED-лампой мощности порождает десятикратный световой поток. Энергоэффективность светодиодных ламп по сравнению другими лампами - главное их преимущество.
• Цветовая температура. Этот параметр характеризует цвет свечения источника. У ламп накаливания цветовая температура 2600 К, у дневного света и электролюминесцентных ламп - 4500-6000 К. У светодиодных ламп может быть с разная цветовая температура. Их значение указывается на упаковке.
• Возможность регулировки (диммирования) яркости светодиодных ламп в сравнении с остальными источниками света гораздо шире. Присутствует не у всех светодиодных ламп, что тоже указывается на упаковке.
• Теплоотвод. Покупатели часто спрашивают: «Нагреваются или нет светодиодные лампы?». Свет излучается светодиодом в одну сторону. В противоположном направлении идет поток тепла. В LED-лампах малой мощности охлаждающий радиатор спрятан внутри корпуса. Мощные прожекторы оборудуются ребристыми алюминиевыми радиаторами. Ответ на вопрос «Нагреваются ли светодиодные лампы» впрямую зависит от мощности лампы.

Параметры и характеристики светодиодных ламп подтверждают их высокую экономичность. КПД светодиодной лампы в сравнении с лампой накаливания превосходит ее в 4-5 раза. Выбирая светодиодные лампы необходимо учитывать их виды и характеристики. Большинство из них указаны на маркировке светодиодной лампы.

Светодиодные лампы – это экономичные, эффективные элементы для обустройства практичной и комфортной бытовой осветительной системы. Они обеспечивают хороший светопоток, расходуют минимум электрики, выдерживают внушительные эксплуатационные нагрузки и работают длительное время.

Эти качества делают изделия привлекательными для потребителей и стимулируют рост спроса на продукцию. Однако выбрать из многообразия ассортимента подходящий вариант не так просто, согласны? Мы поможем вам определить лучшие светодиодные лампы, которые оптимально подойдут для конкретных условий эксплуатации.

В статье приведена подробная классификация LED-светильников, обозначены параметры и характеристики, которые обязательно стоит учесть при выборе приборов. Кроме того, мы подготовили обзор лучших производителей, лампы которых подтвердили свое качество и надежность на практике.

В отличие от традиционных ламп накаливания светодиодные источники не имеют строгих конструкционных особенностей и выпускаются в самых разных, порой очень неожиданных, конфигурациях. Что позволяет встраивать их в современные и раритетные светильники любого типа.

Классификация осуществляется на три подвида. К первому принадлежат изделия общего назначения. Они отличаются качественным светопотоком с углом рассеивания от 20° до 360° и предназначаются для освещения офисов и жилых помещений различного назначения.

С помощью LED-ламп общего назначения можно организовать бытовую осветительную систему любой сложности. Она будет исправно работать, потребляя при этом минимальное количество электрической энергии

Второй блок включает в себя модули направленного света, работающие на одном или нескольких светодиодах. Применение этих изделий позволяет создать акцентную подсветку и выделить какие-то зоны или интерьерные элементы в помещении.

Для встраивания подсветки в мебельные гарнитуры, серванты или шкафы подойдут изделия с цоколем GX53.

Ламповые радиаторные приспособления

Радиаторные устройства, обеспечивающие корректный отвод тепла в современных колбовых светодиодных лампах, бывают:

• алюминиевыми – ребристыми или гладкими;
• композитными;
• керамическими;
• пластиковыми.

Керамические не проводят ток и стоят дороже всех остальных.

Композитные качественно отводят тепло, не представляют опасности для человека и продаются за разумные деньги.

Алюминиевые считаются надежными и работоспособными, но при этом хорошо проводят ток и могут спровоцировать получение травмы или ожога при непосредственном контакте.

Модули, снабженные керамическим или алюминиевым цоколем, обычно монтируют в систему освящения натяжных потолков, так как в этом случае требования к теплоотводу критичны, а перегрев может спровоцировать изменение структуры ткани и потерю первичного цвета

Пластиковые принадлежат к самому дешевому сегменту, однако, довольно неплохо справляются с поставленными задачами. Основным их козырем является невысокая цена, которая, несмотря ни на что, привлекает покупателей.

Особенности мощности приборов

Световая эффективность светодиодной продукции измеряется в ваттах. Потребляя минимальное количество электрики, LED-лампы вырабатывают рекордно большое количество света, почти в 10 раз превышающее возможности классических модулей накаливания.

Одно лед-изделие мощностью в 9-10 Вт обеспечивает оптимальный поток света и успешно заменяет 100-ваттную лампочку «Ильича».

Они предлагают клиенту широчайший ассортимент сертифицированной продукции, соответствующей всем самым жестким международным требованиям к качеству источников подачи света.

LED-лампы от Phillips и Osram считаются одними из самых надежных, отлично выдерживают интенсивные эксплуатационные нагрузки и наполняют помещения приятным, не раздражающим глаза, светом

Нормальное качество при невысокой цене демонстрирует продукция компании «Ферон» из России. Линейка светодиодных изделий представляет лампы разной конфигурации, включая модули, предназначенные для встраивания в мебель.

Заслуженным успехом у покупателей пользуются лед-лампы, выпущенные под брендом отечественной компанией «Ватрон» . Торговая марка продает как бюджетные, так и премиум модули и дает 3-летнюю гарантию на свои товары.

Чтобы LED-лампа оправдала ожидания, покупать ее следует не на рынке или столике у метро, а в специализированных фирменных магазинах. Это поможет защититься от бракованной или откровенно некачественной продукции

Российская фирма Era – новичок на рынке светодиодов, однако, ее неизменно качественная продукция уже успела приглянуться клиентом.

Сейчас компания активно развивает производство и в будущем собирается потеснить конкурентов и даже опередить их в битве за покупателя.

Подбирая лампу, работающую на основе светодиодных элементов, нужно найти экологичное, экономное и безопасное изделие с подходящей температурой свечения, отсутствием мерцания, оптимальной силой светоподачи и правильным углом рассеивания.

Осветительная система, оснащенная лампами теплого спектра, создает в спальне ощущение комфорта и расслабленную, интимную обстановку. Мягкое свечение не раздражает глаз, успокаивает и действует на человека умиротворяюще

Если требуется осветить жилое помещение, стоит взять модуль из теплого спектра с маркировкой 2700-3200 К. Это обеспечит в доме или квартире приятную атмосферу, располагающую к продолжительному нахождению в комнатах с целью отдыха или общения.

В ванне, кухне, коридоре или санузле можно установить лампы 3700-4200 К. Они наполнят помещения ярким, нейтрально-белым светом, напоминающим сияние утреннего солнца.

Все предметы при таком варианте освещения приобретут дополнительную четкость и станут выглядеть немного жестче. Но излишней нагрузки на глаза это не даст, ведь в таких помещениях человек не проводит большого количества времени.

Когда стоит цель качественно осветить хозяйственные отсеки, уместно воспользоваться лампами от 6000 К и выше. Они донесут поток света в каждый уголок и ни один сантиметр помещения не останется в тени.

Мерцание – одно из слабых мест LED-модулей. Популярные производители заявляют, что этот недостаток свойственен только безымянным китайским изделиям, а брендовая продукция его не имеет.

Проверить правдивость этих слов очень легко. Достаточно в момент покупки вкрутить лампу в цоколь и поднести к ней камеру смартфона. При пульсации лампочки изображение, появившееся на экране, обязательно замерцает.

Отдельные бренды осуществляют замену по гарантии только при определенных обстоятельствах. Например, когда в лампе прогорели более 5% диодов или светопоток потерял от 10% насыщенности

В фирменных магазинах при приобретении лед-ламп клиентам предоставляют гарантию от производителя. Обычно она длится от 1 года до 3 в зависимости от торговой марки.

Для того чтобы ею воспользоваться и заменить вышедший из строя товар на работающий аналог, покупателю придется сохранить кассовый чек и талон, где продавец отметил дату покупки и заверил ее своей подписью.

Выводы и полезное видео по теме

Компании, занимающие лидерские позиции на рынке осветительного оборудования в сегменте бытовых светодиодных элементов. Главные плюсы и минусы брендовой продукции:

Какие ошибки совершают клиенты, приобретая светодиодные изделия. Как их избежать и приобрести правильную LED-продукцию, которая будет работать долго и надежно. Памятка для потенциальных покупателей:

Говорить о том, какие виды современных светодиодных ламп лучше, можно долго. Однозначного ответа на этот вопрос нет. Все зависит от назначения осветительной системы и области ее использования. Исходя из этих параметров, и стоит выбирать подходящее led-изделие.

Не нужно с целью экономии приобретать безымянную продукцию. Разумнее предпочесть модуль проверенного бренда, хорошо зарекомендовавшего себя на рынке.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по выбору светодиодных ламп? Можете оставлять комментарии к публикации, участвовать в обсуждениях и делиться собственным опытом применения LED-светильников. Форма для связи находится в нижнем блоке.

Светодиодные лампы – это самые экономичные, безопасные и долговечные источники света.

По сравнению с люминесцентными лампами и лампами накаливания они потребляют меньше электроэнергии и абсолютно безопасны для здоровья.

Широкий спектр и гамма цветов диодных ламп позволяют создавать эксклюзивные варианты освещения, а цвет свечения комфортно воспринимается человеческим глазом.

Область применения

Сегодня светодиодные лампы применяются во всех сферах нашей жизни :

• в быту;
• на работе;
• на рекламных вывесках;
• на улице;
• в электроприборах, в автомобилях и пр.

Для дома

Дизайнеры активно используют для создания ярких и стильных интерьерных решений. Диоды ценят за простоту монтажа, широкий вариативный ряд моделей (различных по форме и цвету), а также длительный срок эксплуатации.

Согласитесь, мало толку от прекрасного интерьерного решения, если им можно любоваться только при дневном свете, а как только наступают сумерки и включается искусственное освещение, то всё очарование вашего дома исчезает под равнодушным светом ламп накаливания.

Другое дело, когда ваш дом днем, вечером и ночью выглядит совершенно по-разному. И этот эффект создают именно светодиодные светильники с их бесконечным разнообразием форм, расцветок и размеров.

Если маленький ребёнок капризничает и засыпает только при включенном свете, тогда лучшим выходом станет обустройство в детской комнате светодиодного светильника с дистанционным радиоуправляемым . Когда ребенок только засыпает, можно установить максимальную яркость, чтобы ему не было страшно. А когда заснёт, вы сможете убрать яркость до минимума, даже не заходя к нему в комнату.

Фото домашнего интерьера с использованием диодного освещения

В офисах и на промышленных объектах

Западные корпорации уже давно в освещении офисных помещений отдают предпочтение светодиодным . Да, они стоят дороже традиционных ламп накаливания, но зато у диодов низкий уровень потребления электричества и ресурс эксплуатации, исчисляющийся 80-100 тыс. часами работы. Лучше один раз переплатить, чтобы потом десять лет подряд экономить – вот главный довод приобретения светодиодных ламп.

Широкое применение светодиодных светильников на производстве обусловлено их высокой надежностью и невосприимчивостью к негативным воздействиям окружающей среды. Лампы со светодиодами не восприимчивы к вибрациям и небольшим динамическим ударам, к резким перепадам температуры, к воздействию пыли и слабоагрессивных химических веществ.

Склад, освещенный светодиодными лампами

Диодные лампы активно используют для лабораторий, где свет должен быть стабильным и ярким

Для рекламных вывесок

Рекламщики одни из первых уяснили всю выгодность применения светодиодов для создания световой наружной рекламы и освещения вывесок и логотипов. Длительный срок службы светодиодов, низкий уровень электропотребления и широкая цветовая гамма позволяли снизить себестоимость эксплуатации наружной рекламы и значительно расширить её визуальные возможности.

Применение точечных и узконаправленных светильников при освещении витрин магазинов позволило концентрировать взгляды прохожих точно на выставленных товарах и манекенах. Это позволило преподносить рекламируемый на витринах товар целевой аудитории максимально эффективно и точно, увеличивая процент отдачи от рекламы.

Так как светодиоды не нагреваются при работе, то их можно использовать при подсветке витрин и лотков с охлажденными и замороженными продуктами.

Этим вы добьётесь двойной экономии электроэнергии: меньше электричества расходуется на освещение и на поддержание низкой температуры в витрине или лотке.

На улице

Последний модный тренд европейских, российских и американских городских муниципалитетов – это применение светодиодных ламп для освещения улиц и площадей. Выгода очевидна – одна лампа, даже очень яркая, прослужит порядка десяти лет, а расходы на оплату счетов за электричество – снизятся.

Если лампы накаливания при сильных морозах работать отказываются – они попросту из-за разницы температур трескаются, то светодиоды, не выделяющие тепла при работе, могут спокойно работать даже при очень низкой температуре.

Лампы с диммером

Диммер – это регулятор мощности светодиодных ламп. С их помощью корректируется яркость свечения.

1. Встраиваемые в стену. Достоинства: всегда находятся на одном месте, простота управления. Недостатки: недостаточный функционал, хотя для простых точечных светильников большого разнообразия и не требуется.
2. Дистанционные. Достоинства: возможность управления освещением из любой комнаты дома (только радиоуправляемые диммеры), широкие функциональные возможности для создания цветовых инсталляций (некоторые модели обладают до 256 уровней регулировки).

Чаще всего диммеры используются для регулировки мощности светодиодных лент, применяемых для подсветки и световых инсталляций. Они и продаются уже с диммерами в комплекте.

Схемы подключения светодиодных ламп

Светодиоды работают только от постоянного тока. Однако, если при покупке бытовой светодиодной лампы, на ней указано рабочее напряжение в 220 В, значит, блок питания уже встроен в светильник, и его можно подключать к сети точно так же, как и обычную люстру.

Если вы приобрели 12- или 24-вольтную лампу, то для её подключения к сети необходим преобразователь переменного тока в постоянный с уменьшением до необходимой величины. Его можно сделать самостоятельно из диодного мостика, подсоединив к нему емкость и гасящий резистор. Но лучше просто купить заводской блок питания, он и надёжнее, и безопаснее, и долговечнее.

При покупке блока питания, чтобы величина выходного напряжения совпадала с напряжением светодиодной лампы (12 или 24 В). Аналогично и с максимально допустимой величиной тока – 350 или 700 мА.

Светодиодные лампы к одному блоку питания подключаются параллельно.

Суммарная мощность подключённых светодиодных ламп не должна превышать мощность блока питания. Сечение же подключаемой к блоку питания проводки должно быть достаточным про проведения соответствующей силы тока.

Видео

Данное видео подробно расскажет Вам про технические характеристики светодиодных ламп.

Таким образом, светодиодные светильники следует выбирать исходя из их технических характеристик – потребляемая мощность, рабочее напряжение, тип цоколя, цветовая температура и светового потока. Именно эти технические характеристики и определят область применения конкретного светодиодного светильника.

Как следует из названия, источником света в светодиодных лампах являются миниатюрные электронные устройства - светодиоды. В привычных лампах накаливания свет излучается раскалённой металлической спиралью. В энергосберегающих лампах свет испускается люминофором, который нанесён на внутреннюю поверхность стеклянной трубки. В свою очередь, люминофор светится под действием газового разряда.

Прежде чем переходить собственно к светодиодным лампам, кратко рассмотрим особенности каждого вида ламп.

Лампа накаливания устроена очень просто: спираль из тугоплавкого металла закреплена внутри прозрачной стеклянной колбы, из которой откачан воздух. Проходя через спираль, электрический ток разогревает её до высокой температуры, при которой металл ярко светится.

Достоинством таких ламп является низкая цена. Однако она компенсируется столь же низким коэффициентом полезного действия: в видимый свет превращается менее 10% расходуемой лампочкой электроэнергии. Остальная часть бесполезно рассеивается в виде тепла - лампочка при работе сильно нагревается. К тому же срок службы устройства очень невелик и составляет примерно 1 000 часов.

Компактная люминесцентная лампа, или КЛЛ (это точное название энергосберегающей лампы), при той же яркости света расходует примерно в пять раз меньше электроэнергии, чем лампа накаливания. КЛЛ дороже и имеют несколько существенных для потребителя недостатков:

• довольно долго (несколько минут) разгораются после включения;
• лампа с её изогнутой стеклянной колбой выглядит неэстетично;
• свет КЛЛ мерцает, что утомительно для зрения.

Светодиодная лампа представляет собой несколько светодиодов, смонтированных в одном корпусе с блоком питания. Без блока питания не обойтись: для работы светодиодам требуется питание постоянным током с напряжением 6 или 12 В, в бытовой электросети - переменный ток с напряжением 220 В.

Фото автора

Корпус лампы чаще всего выполнен в виде привычной «груши» с винтовым цоколем. Благодаря этому светодиодные лампы без проблем устанавливаются в обычный патрон.

В зависимости от используемых светодиодов цвет излучения светодиодных ламп может быть разным. В этом одно из их преимуществ.

	Лампа накаливания	Энергосберегающая	Светодиодная
Цвет излучения	Жёлтый	Тёплый, дневной	Жёлтый, тёплый белый, холодный белый
Потребляемая мощность	Большая	Средняя: в 5 раз меньше, чем у ламп накаливания	Низкая: в 8 раз меньше, чем у ламп накаливания
Срок службы	1 тысяча часов	3–15 тысяч часов	25–30 тысяч часов
Недостатки	Сильный нагрев	Хрупкие, долго разгораются	Невысокая максимальная мощность
Преимущества	Низкая цена, работа в широком диапазоне условий	Относительно экономичные и долговечные	Очень экономичные и долговечные

Преимущества светодиодных ламп:

• очень малое энергопотребление - в среднем в восемь раз меньше, чем у ламп накаливания аналогичной яркости;
• очень большой срок службы - работают в 25–30 раз дольше ламп накаливания;
• почти не греются;
• цвет излучения - на выбор;
• стабильная яркость освещения при колебаниях напряжения питания.

Главное достоинство светодиодных ламп - это экономичность. Предполагается, что за счёт малого энергопотребления и большого срока службы светодиодные лампы позволят заметно снизить расходы на освещение.

Цена светодиодных ламп на момент написания статьи была примерно в три раза выше, чем у обычных. Следовательно, в денежном измерении они оказываются в 50–100 раз экономичнее. Разумеется, эта экономия будет достигнута при условии, что лампа полностью отработает обещанный срок службы и не сгорит раньше времени.

Недостатки светодиодных ламп ограничивают область их применения:

• неравномерное светораспределение - блок питания, встроенный в корпус, затеняет световой поток;
• матовая колба выглядит некрасиво в стеклянных и хрустальных светильниках;
• яркость свечения, как правило, нельзя изменять с помощью диммера;
• непригодны для использования при очень низких (на морозе) и высоких (в парилках, саунах) температурах.

Что нужно учитывать при выборе светодиодной лампы

У светодиодных ламп много характеристик. Это делает задачу правильного сложнее. Давайте разберёмся, что именно обозначают различные характеристики.

Фото автора

Напряжение питания

Если в вашей квартире или доме нестабильное напряжение, нужно выбирать лампы, способные работать в широком диапазоне напряжений. Это всегда указывается на упаковке. В отличие от ламп накаливания светодиодные лампы при пониженном напряжении горят так же ярко, как и при нормальном.

Цвет излучения

Цвет характеризуется цветовой температурой, которая измеряется в кельвинах: с повышением цветовой температуры свет меняется от жёлтого к голубому. В большинстве случаев цвет излучения указан на упаковке и корпусе лампы в градусах и словами:

• тёплый (2 700 К) - примерно соответствует излучению лампы накаливания;
• тёплый белый (3 000 К) - считается оптимальным для жилых помещений;
• холодный белый (4 000 К) - для и производственных помещений; близок к дневному свету.

Существуют лампы с изменяемым цветом: при переключении режима спектр излучения такой лампы меняется.

Нужно иметь в виду, что многие люди плохо воспринимают голубую часть спектра, поэтому холодный свет ламп будет казаться им тусклым. Так что, если вы решили установить у себя дома лампы с холодным спектром, выбирайте их с запасом по мощности.

Мощность

На упаковке светодиодных ламп указывается их световой поток и мощность аналогичных по яркости ламп накаливания. Реальная потребляемая мощность светодиодных ламп в среднем в 6–8 раз меньше. Например, светодиодная лампа мощностью 12 Вт светит так же ярко, как обычная 100-ваттная лампочка. Этим соотношением можно пользоваться, когда подбираете светодиодную лампу на замену лампе накаливания.

Однако здесь вас может подстерегать неприятный сюрприз: заявленная мощность может не соответствовать фактической, и лампа будет светить слабее, чем ожидается.

Кроме того, со временем яркость светодиодов уменьшается. Не исключено, что лампочку придётся менять задолго до истечения срока её службы из-за того, что она стала светить слишком слабо.

Другие важные моменты

• Габариты. Светодиодные лампы по размерам чуть больше аналогичных ламп накаливания. Поэтому в маленьких плафонах могут элементарно не поместиться.
• Если ваш светильник включается через диммер, нужны соответствующие лампочки. На упаковке должно быть указано, что лампа регулируемая.
• Индекс цветопередачи светодиодных ламп невелик: это значит, что они несколько искажают визуальное восприятие цветов. В некоторых случаях, например при фотографировании со светодиодным светом, это может быть важно.

Стратегия перехода на светодиодные лампы

Потенциальная не должна заставить вас потерять голову. Не спешите бежать в магазин и покупать лампочки сразу для всех светильников в доме. Целесообразно руководствоваться двумя принципами.

1. Заменять только лампы с высокой мощностью - 60 Вт и более. Экономия от замены маломощных ламп будет невелика, и стоимость новой лампы может не окупиться.
2. Заменять лампы в светильниках, время горения которых в течение суток наибольшее: например, в люстрах в жилых комнатах. Бессмысленно менять лампочку в какой-нибудь подсобке, свет в которой зажигается от случая к случаю и ненадолго.

Не стоит ожидать, что расход электроэнергии уменьшится в разы.

Основные потребители электроэнергии в быту - разного рода нагревательные приборы: утюг, электрочайник, стиральная машина и особенно электроплита. По словам нескольких опрошенных людей, счёт за электроэнергию после перехода на светодиодные лампы уменьшается где-то на 15–25%.

Ещё один совет: не покупайте сразу много ламп одной марки, сначала возьмите одну-две на пробу. Дело в том, что лампы с одинаковой цветовой температурой разных производителей могут сильно отличаться по испускаемому свету. Вдруг спектр именно этих ламп вам будет неприятен? Лучше попробовать.

Заключение

Светодиодные лампы, по сравнению с традиционными лампами накаливания, - это принципиально новое решение для освещения.

Ещё несколько лет назад они были очень дорогой технической новинкой, но сегодня их цена уже сопоставима с ценой других видов ламп. Что касается характеристик, то по ним светодиодные лампы заметно превосходят прежние осветительные приборы. Вердикт однозначен: переход на светодиодные лампы вполне оправдан.

Прежде всего, следует отдать должное огромному разнообразию, отличному дизайну, простоте, продуманности и низкой цене изделий промышленности Поднебесной. Большой ассортимент созданных в Китае промышленных светодиодных светильников теперь доступен на рынке СНГ. Кроме того, предлагается немало светильников местной сборки, но созданных из китайских «конструкторов». Практически вся эта продукция определяется поставщиками как крайне надежная, работающая в самых сложных климатических условиях, в широком диапазоне питающих напряжений и, зачастую, почти в астрономическом диапазоне температур.

Закономерен вопрос, насколько можно доверять заявленным характеристикам и получит ли предприятие, использующее такие светильники, ожидаемую экономию?

В нашей компании была проведена большая работа по разработке, изготовлению и испытаниям светильников с модульными светодиодами COB (Chip on Board – кристалл на подложке, читается КОБ). Основная задача при этом – определение температурных режимов, обеспечивающих длительную эксплуатацию в диапазоне воздействия окружающей среды, которые установлены техническими условиями. Был разработан математический аппарат расчета радиаторов охлаждения. Температуры готовых изделий замерялись контактными и бесконтактными измерителями, в том числе тепловизором Fluke.

Сделаем небольшое отступление, чтобы пояснить значимость температурных режимов для работы осветительных светодиодов.

На модели десятиваттного светодиодного модуля белого света (Рис. 1) показаны основные составляющие. Излучающие синий свет кристаллы размещаются на массивной, обычно медной с покрытием серебром, подложке и залиты коллоидным раствором желтого люминофора. В светильнике модуль через тонкий слой теплопроводящей пасты монтируется на радиаторе, рассеивающем тепло в окружающую среду.

Рис. 1. Модель 10-ти ваттного светодиодного модуля

Максимальная указываемая разработчиками неразрушающая температура функционирования кристаллов обычно не превышает 135-150 °C. Но такой нагрев приводит к деградации структуры полупроводников и постепенному снижению светового потока. Для сохранения большей части потока при длительной эксплуатации температура кристаллов должна быть много ниже.

Так как непосредственное измерение температуры кристаллов затруднено, принято нормировать температуру подложки, учитывая тепловое сопротивление кристалл-подложка. Перепад температур между кристаллами и подложкой меняется в зависимости от мощности модуля, режимов охлаждения и внешних условий. В среднем перепад температур составляет примерно 20 °C.

На рисунке 2 приведен график работоспособности светодиодных модулей в зависимости от рабочей температуры по данным тайваньской компании «Huey Jann Electronics Industry», специализирующейся на выпуске светодиодных модулей COB. Сохранение 70% светового потока после 50 тыс. часов эксплуатации возможно, если температура подложки составляет не более 60 °C, а температура кристаллов, соответственно, не превышает 80 °C.

Каким должен быть охладитель, обеспечивающий такой режим работы? Речь, прежде всего, о пассивных радиаторах, рассеивающих тепло за счет естественной конвекции воздуха и излучения.

На теплоотвод влияет много факторов. Большое значение имеет температура окружающей среды. Но также важны ориентация радиатора в пространстве, конфигурация, материал и свойства поверхности радиатора и многое другое. Все эти параметры будут рассмотрены в другой раз. Пока ограничимся оценкой размеров радиатора относительно температуры окружающей среды.

Рис. 2. Зависимость работоспособности светодиодных модул ей от температуры

Один из часто применяемых в китайских светильниках радиаторов показан на рисунке 3. Такие охладители обычно поставляют со светодиодными модулями от 30 до 150 Вт. Высота радиатора при установке 50-ти ваттного модуля – 100 мм, площадь поверхности 3480 см 2 . Указанные размеры даются большинством изготовителей светильников и рекомендуются производителями самих радиаторов.

Рис. 3. Экструдированный алюминиевый радиатор диаметром 160 мм

Расчеты показывают, что на этом радиаторе при 50-ти ваттной нагрузке и температуре окружающей среды 40 °C в наиболее благоприятном случае температура подложки достигнет 100 °C. Светильник будет работать некоторое время, но быстрое уменьшение светового потока сведет на нет все преимущества светодиодного освещения. Обеспечить нормируемые 50 тыс. часов работы возможно только в условиях температуры окружающей среды не выше 10-15 °C. Очевидно, что такой режим эксплуатации неприемлем. Еще хуже обстоят дела с рассеиванием большей мощности, так как рекомендуются и поставляются радиаторы с меньшим соотношением площади поверхности на ватт отводимой мощности.

Светильники с большим количеством маломощных светодиодов поверхностного монтажа здесь не рассматриваются. Их применение гораздо важнее не в промышленном, а в офисном или бытовом приложении. Можно только отметить, что хотя они имеют несколько иные характеристики, проблемы теплоотвода и эксплуатации на предельных температурах присутствуют и там, и зачастую в гораздо большей степени. Справедливости ради важно отметить, что по выкладкам компании-изготовителя осветительных светодиодов «Edison», требуемые для охлаждения площади могут быть меньше, чем при использовании светодиодных модулей. К сожалению, их расчеты слишком упрощены и не приводится подтверждающая информация из практики применения.

Проблема высокой эксплуатационной температуры кристаллов светодиодов в осветительной технике не осталась незамеченной изготовителями. Предлагается довольно много иных вариантов охладителей, но практически всегда финансовая выгода преобладает над показателями надежности.

Увы, предельная экономия на материалах в изделиях китайской промышленности не обошла стороной и область промышленного освещения. У потребителя остается право критически относится к предлагаемой продукции и требовать от поставщиков обоснованные характеристики того или иного светодиодного светильника.

Наше предприятие при разработке элементов охлаждения исходило из требований технических условий, по которым максимальное значение температуры окружающей среды 40 °C не должно влиять на работоспособность и срок службы светильника.

Рассчитанные согласно этим требованиям радиаторы для 50 Вт подводимой мощности должны иметь охлаждающую поверхность около 200 дм 2 . Это почти в шесть раз больше, чем у китайских аналогов. Меньшая площадь приводит к повышению температуры кристаллов и сокращению срока службы. В частности, на одном из опытных образцов светильника со светодиодом мощностью 50 Вт фирмы «Edison», размещенном на радиаторе площадью 90 дм2, замеры температуры показали следующую картину (Рис. 4). На рисунке указана температура в градусах Цельсия. Максимальная температура кристаллов при этом замере 89,8 °C, температура подложки 60 °C, температура окружающей среды во время измерения 22 °C. И хотя этот режим можно признать допустимым, любой рост температуры окружающего воздуха или ухудшение условий конвекции могут привести к ускоренному снижению светового потока.

Рис. 4. Изображение светодиода 50 Вт, сделанное тепловизором Fluke

Размер площади охлаждения 90 дм 2 был выбран на основании рекомендаций по применению тайваньской компании «Edison Opto Corporation». Для модулей 50 Вт компания предлагает использовать охладитель площадью 70-73 дм 2 .

Таким образом, следует очень внимательно относиться к импортной светодиодной осветительной технике с точки зрения заявляемых параметров долговечности и условий функционирования, если от нее ожидается существенная экономия ресурсов, как в плане уменьшения энергопотребления, так и в плане длительного срока эксплуатации.

Н. Н. ГАВРИЛОВ
Зам. директора по техн. вопросам
ООО «Промышленная группа Кальченко и К»
[email protected]