Светодиодная или люминесцентная. Какие лампы лучше светодиодные или энергосберегающие? Сравнение и оценка параметров. Cравнить люминесцентные лампы и светодиодные
Cравнить люминесцентные лампы и светодиодные
С 1 января 2011 года, согласно Федеральному закону РФ от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ, на территории России вводится запрет на использование ламп накаливания мощностью от 100 Ватт и выше, с 2013 года - мощностью более 75 Ватт, а в 2014 году станет возможным использование лам накаливания с мощностью не выше 25 Ватт.
Что ждет нас?
Вариантов не много. Основными остануться люминесцентные лампы (в том числе и компактные) и светодиодные. Какую из них выбрать?
Рассмотрим преимущества и недостатки этих ламп.
Что такое светодиод?
Светодиод или светоизлучающий диод (СИД) — полупроводниковое устройство, излучающее некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком участке спектра, его цветовые характеристики зависят от химического состава использованного в СИД полупроводника.
Конструкция мощного светодиода схематически изображена на рисунке.
Преимущества
Светодиод излучает в узкой части спектра, его цвет чист, а УФ- и ИК-излучения, как правило, отсутствуют. Светодиод механически прочен и исключительно надежен, его срок службы может достигать 100 тысяч часов, что почти в 100 раз больше, чем у лампочки накаливания, и в 5 — 10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Наконец, светодиод — низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный. В светодиоде, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь. Действительно, светодиод (при должном теплоотводе) мало нагревается. Чем больший ток пропускается через светодиод в процессе его службы, тем выше его температура и тем быстрее наступает старение. Поэтому срок службы у мощных светодиодов короче, чем у маломощных сигнальных, и составляет в настоящее время 20 - 50 тысяч часов. Старение выражается в первую очередь в уменьшении яркости. Когда яркость снижается на 30% или наполовину, светодиод надо менять. Одним из важных преимуществ светодиодов является устойчивость к воздействию низких температур. Известно, что на морозе внутри газоразрядных источников света происходит вымерзание ртути, и это приводит к снижению яркости свечения. При отрицательных температурах также возникают проблемы с включением неона. Светодиоды лишены этих минусов.
Одним из достоинств светодиодов является их долговечность. Данные источники света обладают ресурсом использования 100 000 часов, а ведь это 10-12 лет непрерывной работы. Для сравнения - максимальный срок работы неоновых и люминесцентных ламп составляет 10 тыс. часов.
Недостатки
Поверхностный взгляд на использование светодиодов сразу отмечает их высокую стоимость - главный недостаток по сравнению с люминесцентными лампами. Если говорить о цене изделия как таковой, то LED-изделия действительно «не каждому по карману».
Люминесцентная лампа
Сама по себе люминесцентная лампа не так идеальна, как выглядит на первый взгляд. Главная её проблема — во внутреннем устройстве.
Ртуть — один из основных компонентов, благодаря которому лампа излучает свет. С другой стороны, такое ядовитое содержимое заставляет утилизировать лампы только промышленным путём, что сейчас очень проблематично.
Стандартные люминесцентные лампы рассчитаны на работу при температуре окружающего воздуха от 15 до 40 градусов Цельсия и имеют максимальную световую отдачу при температуре 20-25 градусов. Можно создать лампы, приспособленные к работе при более низких температурах.
Из личного опыта.
Первые компактные люминесцентные лампы у меня появились в 2005 году. Это были лампы Osram импортного производства. Стоили они на тот момент около 1500 рублей за штуку. Эксплуатировал до 2010 года в условиях квартиры. Из 10 ламп за это время из строя не вышла ни одна.
В 2010 заменил лампы на светодиодные завода "Светорезерв" с надеждой, что заявленный производителем срок службы в 50000 часов подтвердится хотя бы на половину.
Однако через месяц лампы начали выходить из строя. Сгорают отдельные светодиоды и лампа гаснет на половину, а затем полностью. Через 3 месяца этот процесс пошел по нарастающей. Обнаруживал по 4-5 сгоревших диода на лампе.
Причина - недостаточный теплоотвод. Хотя люминесцентные лампы в этом же светильнике отработали 5 лет верой и правдой.
Те же светодиодные лампы в светильниках с хорошим теплоотводом в условиях производства продержались несколько дольше. Всего тестировалось около 50 ламп. Из них через 6 месяцев исправными осталось примерно половина. Выход из строя из-за перегорания отдельных светодиодов.
Однако хочется обратить внимание на одну маленькую деталь, про которую все почему-то забыли. И лампы накаливания, и люминесцентные лампы часто не вырабатывают свой ресурс. Сгорают они не от старости, а от рывков напряжения в наших нестабильных электрических сетях. Но лампы накаливания - дешевые, это ладно. А что станем делать, если от рывков напряжения примутся сгорать дорогие светодиодные лампы? Ставить стабилизаторы, как когда-то при телевизорах? С ума сойдешь от их гудения. А без них никакой экономии не получится. После всего замечу, что стоимость светодиодной лампы от 2000 руб.
Для того чтобы вы могли в полной мере осознать преимущества светодиодов, предлагаем вам сравнительную характеристику трех основных типов освещения: светодиодного, люминесцентного и традиционного, с использованием ламп накаливания.
Сравнение светодиодных и люминесцентных ламп, а также традиционного освещения, позволит вам ознакомиться с достоинствами и недостатками каждого типа световых элементов, чтобы подобрать наиболее оптимальный вариант в зависимости от ваших предпочтений и особенностей объекта. В данной статье мы рассмотрим такие параметры, как потребляемая мощность, светоотдача, экологичность, срок эксплуатации и т.п.
Сравнение светодиодных и люминесцентных ламп
В последнее время люминесцентные лампы (лампы дневного света) получили широкое распространение среди потребителей. В первую очередь это связано с тем, что данные конструкции позиционируются как энергосберегающие. В то же время, стоит отметить, что LED-освещение в этом отношении имеет более значимые преимущества. Например, люминесцентная лампа с потребляемой мощностью 15 Ватт и небольшая светодиодная лампочка в 5Вт дают один и тот же световой поток, равный 450 Lm. При этом светодиодное освещение гораздо комфортнее для зрения за счет отсутствия вибрации (мерцания). Что касается срока эксплуатации изделия, то и здесь светодиодное освещение более выгодно: LED-лампа прослужит вам до 50000 часов без ухудшения рабочих параметров, а средний срок службы люминесцентных ламп составляет всего 25000 часов, что в два раза меньше. При этом если вам приходится часто включать и выключать освещение, то это негативно сказывается на работоспособности люминесцентной лампы – ее срок службы уменьшается. Что касается светодиодных конструкций, то частота включений и выключений совершенно не влияет на их функциональность и долговечность.
LED-освещение более экологично и пожаробезопасно. Во-первых, это связано с температурой нагрева светового элемента в процессе работы: светодиодные лампы нагреваются всего до 30 градусов, а лампы дневного света – до 60 градусов. Именно поэтому светодиодные конструкции наиболее предпочтительны для пожароопасных объектов. Во-вторых, светодиодные лампы не содержат опасных для окружающей среды и здоровья людей веществ, поэтому не требуют специальной утилизации, чего не скажешь о люминесцентных лампах, содержащих ртуть.
Светодиодные лампы и лампы накаливания
Сравнение светодиодных и ламп накаливания – необходимая мера при выборе типа освещения. Лампы накаливания считаются традиционным вариантом, который до недавнего времени использовался повсеместно. В то же время, обычные электрические лампочки имеют существенные недостатки. Они потребляют немало электроэнергии, обладая при этом небольшим сроком службы – максимум 1000 часов. Кроме того, частое включение и выключение прибора, а также перебои в работе электросети еще больше сокращают период эксплуатации устройства – лампа быстро перегорает и требует замены.
Именно поэтому осветительные приборы, оснащенные лампами накаливания, считаются самыми дорогостоящими в обслуживании: перегоревшие лампочки придется часто менять, а это приводит к дополнительным затратами денег и времени. Стоит отметить и тот факт, что качество освещения, получаемого от ламп накаливания, значительно уступает светодиодному. Это связано с тем, что обычные лампы обладают низкой светоотдачей по сравнению со светодиодными: лампа накаливания мощностью в 40 Вт имеет эффективность светоотдачи, равную 10.5 Lm/W, в то время, как светодиодная лампочка мощностью в 5 Вт обладает степенью светоотдачи, равной 90 Lm/W, то есть светит в 6 раз ярче и дает более качественное и ровное освещение.
Еще одна причина заменить электрические лампочки на светодиодные - это обеспечение пожарной безопасности. Во время работы поверхность лампы накаливания нагревается до 120 градусов. Именно поэтому неправильная эксплуатация устройства нередко становится причиной серьезных проблем: дотронувшись до горящей лампочки, можно получить серьезный ожог. Кроме того, такая высокая температура может спровоцировать возгорание и стать причиной пожара.
Постоянное подорожание электроэнергии, стремление сэкономить - вот основные причины, по которым многие хозяева выбирают светодиодные лампы. Купить их сегодня можно на рынке, в супермаркетах, в интернет-магазинах… Если кто-то еще не решился на использование led ламп, то наверняка хотя бы слышал о таких. То, что их экономичность гораздо выше, чем у ламп накаливания, известно всем. А как по сравнению с люминесцентными лампами? Есть ли значительные преимущества, ради которых стоит сменить люминесцентные источники света на светодиоды?
Как светодиодные, так и компактные люминесцентные лампы, именуемые кратко КЛЛ, являются энергосберегающими. Выбирая лучший вариант, в первую очередь нужно рассматривать энерго-эффективность. Светодиодная лампа, мощность которой составляет 5Вт, способна заменить обычную лампочку в 60Вт, но при этом потребление энергии ею будет в 12 раз меньше. Это существенная разница. Сравнение, привычной нам, лампы накаливания с люминесцентной лампой не так впечатляет: для замены 60Вт лампочки потребуется 13Вт люминесцентная. Количество потребляемой энергии в данном случае снизится в четыре с половиной раза. Экономия есть, но светодиодные источники света в этом раунде явно ведут.
Следующий параметр, интересующий пользователя - срок службы. Большинство производителей led ламп заявляют о том, что их продукция способна прослужить около пяти лет даже в том случае, если будет эксплуатироваться все это время непрерывно. Создатели КЛЛ уверяют, что их детища способны работать в 10-12 раз дольше, чем обычная лампа накаливания, которая в среднем служит около полугода. В пересчете получаются те же пять лет. Показатели вроде бы равные, но здесь есть свои нюансы, которые в теории сложно учесть: это и продолжительность горения, и интенсивность использования, и условия эксплуатации.
Кстати, об условиях. Они существенно влияют на потребительские свойства любого товара и лампы здесь не исключение. Срок службы любых ламп изменяется в зависимости от обращения с ними, но вот насколько он изменится зависит от изначально заложенных потребительских свойств. И здесь снова веду светодиодные лампы. КЛЛ весьма чувствительны к перепадам напряжения, частым включениям и выключениям - эти факторы способствуют их выходу из строя. Чего не скажешь о светодиодных лампах, которые в этом вопросе являются куда более стойкими. Они легко переносят циклическую подачу энергии. Кроме того, их механическая прочность тоже гораздо выше - сломать или испортить их сложно, температурные воздействия они переносят легко, не чувствительны к вибрациям.
Непосредственное предназначение любых ламп - служить источником света. Компактные люминесцентные лампы, являясь потомками линейных люминесцентных ламп, получили в наследство многие их недостатки. Из-за бедного спектра излучения их свет является не самым приятным для глаз и несколько искажает цветовосприятие освещенных предметов. Самая известная проблема люминесцентных ламп - мерцание, порой еле уловимое, а порой и весьма ощутимое, но в любом случае очень не полезное для глаз. Что касается светодиодных ламп, то индекс цветопередачи они имеют такой же, как и КЛЛ, но они не страдают болезнью пульсации и мерцания. Снова перевес на стороне светодиодов.
Значимым минусом светодиодных ламп была еще не так давно очень высокая цена. Но сегодня существует стойкая тенденция к их удешевлению. Многие компании, занимающиеся продажей электрокомпонентов, предлагают светодиодные лампы по весьма приемлемой цене, не слишком отличающейся от цен на КЛЛ (как здесь, например: yustaltd.ru). Если учитывать высокие потребительские свойства, экономию, долгий срок службы и низкую степень изнашиваемости, можно прийти к очевидному выводу о быстрой окупаемости таких вложений.
Во всём мире наблюдается чёткая тенденция к переходу на энергосберегающие источники освещения. Наиболее экономичными на сегодняшний день являются люминесцентные и светодиодные лампы. Проведем сравнение и определим какие из источников света лучше — светодиодные или энергосберегающие?
Существуют еще металлогалогенные источники света, у которых коэффициент светоотдачи на уровне светодиодов, но высокая цена пускорегулирующей аппаратуры исключает их массовое применение. Их удел – источники освещения со световым потоком десятки тысяч люмен.
Что бы понять, какие лампочки лучше светодиодные или энергосберегающие, рассмотрим их ключевые особенности.
Особенности конструкции
Несмотря на внешнее сходство, светодиодная и энергосберегающая лампы имеют существенные конструкционные отличия. Чем отличаются светодиодные лампы от энергосберегающих?
В первую очередь отличие в принципе получения светового потока.
В качестве светоизлучателя у LED используются светодиоды открытой конструкции либо помещённые в пластиковую колбу. У энергосберегайки — стеклянная трубка, наполненная специальным газом и покрытая изнутри люминофором.
Соответственно светодиоды значительно устойчивее к механическим воздействиям.
Для розжига люминесцентной лампы на спирали необходимо подать кратковременный высоковольтный разряд и при низком напряжении в сети они могут не загореться.
При изготовлении люминесцентных ламп используется ртуть. Такие изделия требуют специальных методов утилизации. В Европе за выброшенные в мусоросборник энергосберегающие лампы предусмотрено административное наказание.
Итог: по конструктивным особенностям лучше светодиодные светильники
Сравнение по эффективности светоотдачи
Нажмите для увеличения Если сравнивать соотношение потребляемой энергии и величину светового потока, у светодиодов оно лучше. Так, энергосберегайка при мощности 13Вт даёт световой поток около 700 люмен, мощность светодиодов с таким же световым потоком 7-9Вт.
Следует учесть, что со временем у всех газоразрядных источников света показатели светового потока снижаются. Ответ на вопрос, какие лампы экономичнее светодиодные или энергосберегающие очевиден.
Экономия светодиодных ламп по сравнению с энергосберегающими, даже без учёта срока службы, как минимум двукратная.
Сравним срок службы
По паспортным данным срок службы энергосберегающей лампы – 15000-20000ч, светодиодной 35000ч. Как показывает практика, реальные показатели у «энергосберегаек» куда хуже.
При расчётах времени жизни газоразрядной лампы производитель берёт идеальные условия: количество включений/выключений в течение суток не более пяти, отсутствие перепадов температуры и напряжения.
В условиях среднестатистической квартиры, даже если лампочка расположена не в проходном месте, например туалет или ванная комната, срок её жизни редко превышает 5000-6000 часов. А если учесть, что через пару лет световой поток снизится на 30% и того меньше.
Качественные светодиоды при обеспечении стабильного напряжения и тока служат гораздо дольше.
Как определяется срок службы изделия
Для любого промышленного изделия проводится нагрузочный тест. Для обуви, например, роботизированная нога производит сто тысяч шагов, после чего оценивают износ, аналогично исследуют любое устройство с механическими нагрузками.
Для светодиодов устраивают многомесячный марафон с непрерывным включением/выключением и подачей повышенной силы тока. По результатам таких тестов прогнозируемый срок эксплуатации светодиода может достигать ста тысяч часов.
Фактор старения
У любой газоразрядной лампы, в том числе и у люминесцентной в процессе эксплуатации снижается яркость. Это вызвано испарением вольфрама со спиралей и выгоранием люминофора, покрывающего стеклянную колбу изнутри.
Итог: с точки зрения срока службы, лучше светодиодные светильники.
Можно ли управлять яркостью (диммирование)
Диммирование – управление яркостью источника света. Светодиоды позволяют изменять яркость свечения в широких пределах. Уменьшить яркость газоразрядной лампы, снижая напряжение невозможно.
Для этих целей используют достаточно дорогостоящие высокочастотные ЭПРА. Изменения яркости достигается пропусканием импульсов с частотой около 50 кГц. При таком режиме работы срок жизни устройство существенно сокращается.
Цветовая температура
По этим показателям энергосберегающая и светодиодная лампы – близнецы. И у тех и у других есть градации тёплого белого, нейтрального белого, холодного белого света.
Индекс цветопередачи
И опять светодиоды лучше. У обыкновенной люминесцентной лампы спектры излучения меньше чем у светодиода. Лишь энергосберегайки с трёхкомпонентным люминофором, как и светодиоды, имеют индекс 80-90, в остальных моделях индекс цветопередачи 60-80.
Итог: светодиодные светильники могут свободно регулировать свою яркость. Энергосберегающие лампы — нет. Преимущество за светодиодными лампочками.
Сравнение по устойчивости к неблагоприятным факторам
При эксплуатации в помещениях с повышенной влажностью или запылённостью срок службы энергосберегающих лап существенно сокращается. Чем лучше светодиодные лампы от энергосберегающих?
Светодиоды практически не боятся загрязнения и механической очистки поверхности. В то же время колба газоразрядной лампы категорически не приемлет прикосновений. При установке новой энергосберегайки вкручивать в патрон рекомендуют, не касаясь стеклянной колбы.
Правда, есть один интересный феномен, при очень низких температурах, лампы накаливания показывает несравнимо лучший результат. Рекомендую ознакомиться с экспериментом:
Сравнение цен
Цена у светодиодной лампы однозначно выше . Даже несмотря на постоянное снижение стоимости производства светодиодов.
Итоговая таблица сравнения светодиодной и энергосберегающей лампы
Как мы видим, единственны критерием, по которому лучше энергосберегающие источники света – низкая базовая стоимость. Но следует учесть, что затраты на электроэнергию за время эксплуатации значительно превысят разницу в стоимости. Так что не смотря на стоимость, светодиодные лампы лучше чем энергосберегающие.
От ламп накаливания бытовые потребители постепенно отказываются, и применяют их всё реже и реже. Сначала их заменили компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). Они потребляют электроэнергии в 5 раз меньше, при той же яркости. То есть люминесцентной лампой в 20 Вт можно заменить 100 Вт лампу накаливания. За это их прозвали энергосберегающими.
Технологии не стоят на месте и в последние 5 лет на рынке укрепились . Ассортимент продукции достаточно широк от световых панелей и лент до прожекторов и ламп под все возможные цоколи. При этом светят в 10 раз ярче, чем лампы накаливания той же мощности. Давайте подробно рассмотрим отличия энергосберегающих и светодиодных ламп.
Интересно:
Светодиодные лампы фактически тоже относятся к энергосберегающим, но в народе такое название закрепилось за компактными люминесцентными лампами, хотя энергию они сберегают не так как светодиодные. В статье предлагаю не отклоняться от народных названий.
Состав
Энергосберегайки представляют собой компактный вариант классической трубчатой люминесцентной лампы, которые выпускаются под штырьковые цоколя g5 и g13, обычно различаются по толщине трубки (t5, t8). Компактность достигнута за счёт скручивания трубки в форме спирали. Тогда при том же принципе действия вы получаете источник света по размеру и цоколю повторяющий распространённые лампы накаливания.
Наиболее востребованы модели ламп с цоколями E14 и E27.
Компактная энергосберегающая лампа состоит из:
электронного балласта;
В свою очередь колба наполнена парами ртути и её внутренние стенки покрыты люминофором, от его состава зависит цветовой спектр и цветовая температура.
Светодиодные лампы в зависимости от годов выпуска строились с использованием разных конструктивных и схемотехнических решений, типах светодиодов. Ранние модели выпускали с 5 мм светодиодами, позже их заменили , такие как вы могли встретить на светодиодной ленте.
Последние новации - это филаментные нити, они состоят из светодиодных кристаллов расположенных на сапфировом стекле или другом диэлектрическом материале, равномерно покрыты люминофором, что создает иллюзию светящейся нити. Внешне такие лампы похожи на лампы накаливания - у них прозрачная стеклянная колба и нет пластика в корпусе.
И так общая конструкция большинства светодиодных ламп:
пластиковый или металлический корпус;
источник питания;
металлическая плата со светодиодами;
светорассеивающая колба.
Первое отличие люминесцентных энергосберегаек от светодиодных в используемых источниках света: трубка с парами ртути против полупроводниковых кристаллов.
Яркость и мощность
У лампы есть три основных характеристики:
Потребляемая мощность, Вт;
Световой поток, Лм;
Цветовая температура, К.
В принципе единственный возможный путь к сохранению электроэнергии - увеличение удельного светового потока, т.е. .
Для сравнения давайте рассмотрим световой поток от ламп разной конструкции:
Лампа накаливания в зависимости от особенностей исполнения может выдавать до 20 Лм на 1 Ватт потребляемой мощности, при этом чаще всего это порядка 10-17 Лм/Вт.
Люминесцентная лампа выдает от 40 до 70 Лм/Вт. Стоит сказать, что несмотря на снижение популярности этих источников света инженеры улучшают эти показатели и встречаются публикации о том, что достигнуто порядка 100 Лм/Вт, но в продаже я таких не встречал.
Светодиодные лампы светят еще ярче - 80-120 Лм/Вт. За последнее десятилетие этот показатель вырос в разы, а цена снизилась еще больше. Это и есть причиной успеха LED-продукции на рынке.
Отсюда следует, что при работе наибольший нагрев у ламп накаливания (более 100 градусов), на втором месте энергосберегающие лампы (60-80 градусов), самые холодные лампы - светодиодные (30-40 градусов). Это связано с разницей в КПД, при работе светодиодных ламп в тепло выделяется наименьшее количество энергии.
Ресурс и потеря яркости
30000-50000 часов - средний срок службы светодиодных ламп. Но он значительно зависит от условий эксплуатации. Например, если LED-источник света работает в жарких условиях то срок может снизиться в 2 и больше раз.
10000 - часов работают люминесцентные лампы. Но это тоже не статическая величина, встречаются случаи, когда они перерабатывают свой ресурс или наоборот - сгорают преждевременно.
Основная причина выхода из строя компактных люминесцентных ламп - частое включение и выключение, тогда как те лампы, что включены круглосуточно обычно переживают ресурс в разы. Это связано с принципом работы, об этом немного позже.
На длительность срока эксплуатации влияет и система питания. К слову, люминесцентные лампы с электромагнитным балластом (дросселем) лампы работают в два раза меньше чем с электронным. Но в компактных энергосберегающих лампах используется только электронный балласт (ЭПРА).
1000 часов светят лампы накаливания. Срок службы сократится, если лампу часто включают и выключают или она работает в условиях с повышенной температурой и вибрацией. Удары и сотрясения лампочки могут повредить спираль, и она оборвется.
Вывод:
Светодиоды имеют наибольший ресурс среди перечисленных аналогов. Светодиодные лампы не боятся частых включения и выключений - это позволяет их применять в коридорах, туалетах и кладовых.
Снижение яркости ламп со временем
Лампы накаливания уверено выдают свои люмены на протяжении всего срока службы, возможно снижение до 7%. Основной причиной снижения яркости является загрязнение колбы и плафона светильника.
Энергосберегающие лампочки, как и любые типы люминесцентных ламп, имеют свойство стареть. И световой поток Снижается до 50% к концу срока службы. Это связано со старением люминофора, его выгоранием, износом электродов. Вы могли заметить, что старые ЛЛ часто чернеют у концов трубки, это признак скорой замены.
Светодиодные лампы выдают заявленный световой поток не постоянно. Световой поток снижается до 15% уже через 25000, что значительно дольше, чем у энергосберегающих ламп, за это время вы замените две таких, а светодиодная будет продолжать работать. На яркость также влияет и температура. Если лампа перегревается, то световой поток падает до 80% от номинального в течении 2-3 минут. При длительном перегреве кристалл светодиода деградирует и может сгореть.
Способ питания
Оба вида ламп требуют особого подхода к питанию. Для этого внутри корпуса расположена схема питания.
Компактные люминесцентные лампы
Люминесцентные лампы довольно специфичный источник света с точки зрения питания, для их включения нужна схема повышающая напряжение выше напряжения питания в электросети. Ранее для этого использовали дроссель со стартером, теперь электронный пускорегулирующий аппарат (балласт). Внутри колбы газ, на её концах две спирали, напряжение подключается к спиралям (электроды).
Для упрощения понимания процесса розжига я опишу его на примере устаревшей системы пуска, в ЭПРА используемом на энергосберегающих лампах принцип тот же, но подход другой.
Так как в выключенном (холодном) состоянии сопротивление между электродами большое, поэтому сначала их разогревают, за это отвечает стартер. Начинается процесс под названием «термоэлектронная» эмиссия, начинают испускаться свободные электроны.
В стартере находится колба с газом, например неон, и биметаллические контакты, которые в горячем состоянии замыкаются и конденсатор. Ток в 20-50 мА, через колбу с газом разогревают контакты, они замыкаются, а разряд внутри колбы стартера прекращается. Тогда ток ограниченный реактивным сопротивлением дросселя и спиралей протекает по контуру: Источник питания - дроссель - спираль - стартер - спираль - источник питания.
Спирали разогреваются, а пластины стартера остывают и размыкаются. В результате чего энергия происходит всплеск напряжения достаточный для ионизации газов в колбе лампы, после чего происходит её зажигание, сопротивление между электродами резко снижается. Эти процессы приводят к протеканию тока через колбу и излучению света.
Как вы могли заметить процесс достаточно сложный. Включение лампы усложняется, если спирали износились или деградировал люминофор, а также в холоде. Это большая проблема всех люминесцентных, газоразрядных источников света - включение при морозе. Оно может либо происходить крайне долго или вообще не включиться, если лампа не первой свежести. Да и итоговая яркость в холоде может быть ниже номинальной.
Сейчас отказываются от такого подхода, используют импульсные схемы, которые называют электронным балластом или ЭПРА. Его типовую схему вы видите ниже. Она работает на высокой частоте (десятки кГц), против 50 Гц питающей сети в схеме с дросселем. Это позволяет получить более равномерное и яркое свечение, а также облегчить розжиг лампы и снизить износ электродов.
Светодиодные лампы
У светодиодов требования к питанию проще, хотя все равно довольно жесткие. Основная задача стабилизировать ток. Источник питания называют , это такой прибор, который стремится поддерживать заданный ток независимо от сопротивления нагрузки. Фактически сопротивление ограничено мощностью драйвера.
В самых дешевых лампах драйвер и стабилизация отсутствует, ток просто снижают балластным сопротивлением до приемлемой величины при условии нормального напряжение в питающей сети. Но напряжение в сети часто отклоняется от нормы и происходят всплески, такие лампы долго не живут, светодиоды сгорают из-за долгой работы при повышенном напряжении питания, или при скачке напряжения. Типовая схема балластного драйвера изображена на фото.
Преимущества - гальваническая развязка, возможно наличие защит, стабилизация тока, больший срок службы светодиодов, низкие пульсации света.
Недостатки - относительная дороговизна, при использовании некачественных компонентов драйвер тоже может сгореть.
Утилизация и вред экологии
Основная проблема люминесцентных ламп - использование ртути в колбе, она вредит окружающей среде и здоровью человека, если разобьётся в помещении. Это вызывает большие затраты на утилизацию (для предприятий). Нужно проводить процесс «демеркуризации».
Светодиодные лампы не несут вреда экологии, могут утилизироваться как бытовые отходы, не используются вредные вещества при их изготовлении. При этом существуют компании по их переработки для вторичного производства. Встречаются публикации о том, что отдельные предприятия занимаются переработкой полупроводниковых кристаллов.
Заключение
Подведем итоги и перечислим кратко достоинства и недостатки ламп:
Энергосберегающие люминесцентные:
«-» Проблема утилизации и вред экологии.
«-» Световой поток ниже, чем у светодиодных.
«-» Срок службы 10000, хоть и больше чем у ламп накаливания, но меньше LED-продукции.
«+» Относительная надежность.
«+» Яркость.
«+» Энергопотребление.
«+» невысокая рабочая температура.
Светодиодные:
«-» Цена качественных ламп может доходить до 8-10 долларов.
«-» У низкокачественных ламп плохой цветовой спектр и высокие пульсации.
«+» Энергосбережение.
«+» Яркость.
«+» Долговечность.
Светодиодные лампы тоже энергосберегающие, но по упомянутым причинам такое название закрепилось за компактными люминесцентными лампами. Светодиоды - это актуальный, надежный и популярный источник света. Инженеры лидирующих производителей постоянно занимаются повышением качества света и цветового спектра.