Сравниваем газоразрядные и LED источники света.
Освещение улиц и промышленных помещений – это всегда сложная задача, и для нее требуются специальные решения. Системы для освещения таких объектов чаще всего требуются мощные, и это приводит к повышенной энергоемкости и затрат на них. В связи с этим возникает логичный вопрос: как можно добиться повышения экономичности и долговечности таких систем.
Ответ прост: добиться этого можно переходом на более современные, экономичные и долговечные источники света. Новые образцы светотехники имеют прекрасные показатели рабочего ресурса и экономичности. Конечно, мы говорим о светодиодной светотехнике.
Достаточно долгое время для озвученных выше задач применялись газоразрядные источники света самого разного толка, но сейчас все чаще наблюдается тенденция к переходу на светодиодную светотехнику. Это неудивительно, учитывая ее энергоэффективность, долговечность, световые параметры и экологичность.
Популярные ранее газоразрядные лампы (ДРЛ, ДРИ, ДНАТ) обладают своим набором достоинств, но не идут ни в какое сравнение со светодиодами и вынуждены уступать им место на рынке.
Мы предлагаем вспомнить отличительные особенности газоразрядных ламп, разобраться, почему они так долго использовались, выясним их недостатки и подведем для каждой небольшой итог.
ДРЛ
Эти дуговые ртутные лампы высокого давления все еще часто встречаются в осветительных системах заводов, складов, фонарях дворов и открытых площадок, на складах и тому подобных местах – то есть там, где нет строгих требований к цветопередаче и цветовой температуре.
Они обладают неплохой цветопередачей, легки в монтаже, и не требуют частого обслуживания при соблюдении условий эксплуатации. Но внутри такой лампы всегда находится ртуть под высоким давлением, достигающим 100 кПа.
Структура такой лампы незамысловата: цоколь и стеклянная колба, внутри которой расположена ртутная горелка с аргоном, содержащая ртуть. Электроразряды в парах этой ртути и создают излучение. Значительная часть этого излучения находится в УФ-спектре, и потому невидима, но для преобразования этого излучения в видимую часть колба лампы изнутри покрыта люминофором.
Значение светового потока у таких ламп очень чувствительно к сетевому напряжению. Падение напряжения на 5% приводит к понижению светового потока на 10-15%. Если же напряжение в сети упадет ниже 80%, то лампа ДРЛ попросту погаснет.
Итог: лампы ДРЛ обладают неплохой цветопередачей, не предусматривает диммирования, светоотдача находится в пределах 30-60 Лм/Вт, при этом энергоэффетивность неудовлетворительна, а срок эксплуатации доходит в среднем до 6000 часов. Также ее запуск или перезапуск занимает долгое время, и она содержит в своем составе ртуть, что усложняет ее утилизацию.
ДРИ
Дуговые ртутные металлогалогенные лампы также используют в работе принцип электроразряда в газовой среде. Различие в том, что к парам ртути внутри колбы добавлены различные светоизлучающие добавки: иодиды и бромиды различных металлов. Например, йодиды натрия, индия и таллия позволяют повысить световой поток до 90 и даже более люмен на ватт.
Параметры цветопередачи у ламп ДРИ также выше, чем у ламп ДРЛ, свет белый с минимальным разбросом по температуре. В самой лампе расположена горелка, в ней во время работы лампы и протекает разряд в парах ртути.
Меняя состав добавок металлов, цвет света лампы ДРИ можно корректировать. Это главная причина, по которой они долгое время использовались для цветового светового оформления архитектурных комплексов. Их до сих пор можно встретить в осветительных системах рекламных билбордов и витрин, в прожекторных системах стадионов и освещении торгово-развлекательных сооружений.
Итог: лампы ДРИ имеют хорошую цветопередача и повышенную светоодачу в сравнении с ДРЛ: от 80 до 110 Лм/Вт. Ее период эксплуатации в среднем также больше: до 9000 часов. Недостатки остались те же: наличие опасной ртути, отсутствие возможности диммирования, долгий запуск и перезапуск.
ДНАТ
В таких газоразрядных лампах для работы используются разряды в парах натрия. В зависимости от того, лампы это низкого или высокого давления, концентрация ртути в них различается (от малой в лампах низкого давления до большой в лампах высокого). Они производят характерный оранжевый свет и часто встречаются в уличных фонарях. По сравнению со ртутными, они более безопасны и обладают большей светоотдачей. Однако сила их светового потока зависит от температуры окружающей среды и понижается вместе с ней, что особенно заметно в лампах низкого давления. При этом они все еще содержат ртуть, так что проблемы с утилизацией остаются, хоть и не настолько серьезные.
Лампы низкого давления обладают светоотдачей около 100 Лм/Вт, но подходят для ограниченного круга задач – цвет освещения у них исключительно оранжевый, и качество передачи находится на плачевном уровне.
Лампы высокого давления обладают хорошей цветопередачей и позволяют также добавлять различные примеси в газовую среду, а дополнительное применение разнообразных люминофоров и коррекция давления внутри лампы позволяет менять цветопередачу в довольно широких пределах. При этом, однако, понижается КПД самой лампы. В принципе сама светоотдача ламп высокого давления на порядок ниже ламп низкого давления – порядка 75 Лм/Вт.
Добавление в любой тип натриевых ламп натриевой амальгамы может повысить световой поток и цветопередачу, но автоматически повышает ее экологическую опасность. Также любой тип натриевых ламп чувствителен к скачкам напряжения.
Итог: сами по себе натриевые лампы обладают посредственной цветопередачей, их светоотдача находится в пределах от 75 до 120 Лм/Вт в зависимости от типа, период эксплуатации составляет до 15000 часов. Также в недостатки можно отнести отсутствие возможности диммирования, наличие ртути в том или ином количестве, а также долгий запуск и перезапуск, что характерно для всех газоразрядных ламп.
LED
Современные светодиодные источники света серьезно превосходят свои газоразрядные аналоги и по светоотдаче, и по эксплуатационным характеристикам. Они не содержат вредных веществ, и их утилизация также облегчена.
Преобразование тока в световую энергию происходит без разрядов, газа или ртути. Зачастую светодиоды не нуждаются даже в колбе, и чаще заключаются в нее по эстетическим соображениям и как дань традиции. Цвет освещения регулируется составом полупроводникового перехода, и тонко корректируется люминофорами.
Светодиоды обладают экономичностью самых энергоэффективных натриевых ламп – светоотдача составляет порядка 120 Лм/Вт. Вредных веществ в них, как уже упоминалось, не содержится, также отсутствует такой фактор риска, как стеклянная колба. Световой поток светодиодного источника за 80000 часов непрерывного использования снижается только на 50%. При этом газоразрядные лампы теряют 20% светового потока за 8000 часов. Цветовая температура же у светодиодных светильников и вовсе величина постоянная независимо от периода использования.
Питание светодиодных светильников осуществляется с помощью драйвера – отдельного блока питания с собственной стабилизацией, поэтому скачки напряжения вплоть до 20% не оказывают на светодиод никакого влияния. Кроме того, часто драйверы обладают возможностью регулирования мощности, и соответственно светового потока, т.е. диммированием.
Итог: светодиодные источники света обладают прекрасной цветопередачей, светоотдачей порядка 120 Лм/Вт и соответственно высокой экономичностью. Срок гарантийной эксплуатации доходит до 10 лет, при этом даже после него источник света не становится неисправным. Запуск и перезапуск практически мгновенен, утилизация проста, и в качестве бонуса присутствует возможность диммирования.
Вместо вывода
Подводя все вышесказанное, вывод напрашивается сам собой: превосходство светодиодов над газоразрядными лампами очевидно. Повсеместный переход на них – лишь дело времени и хозяйственности управленческого состава предприятий.
