Пока учёные укрощают скорость света, я вот решил укротить ненужные люминесцентные лампы, переделывая их в светодиодные. Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) по немного уходят в прошлое, по понятным всем причинам: меньшая эффективность относительно светодиодных, экологическая небезопасность (ртуть), ультрафиолетовое излучение опасное для глаз человека, да и недолговечность.
Как и у многих радиолюбителей, накопилась целая коробка этого «добра». Менее мощные можно использовать как запчасти, ну а те что по мощнее, начиная с 20W можно переделать под светодиодные лампы и источники питания.
Ведь электронный балласт, это дешевый преобразователь напряжения, то есть простой и доступный импульсный блок питания которым можно питать приборы мощностью до 30-40W (зависит от КЛЛ), и даже больше если менять выходной дроссель и транзисторы.
Тем радиолюбителям которые проживают в отдалённых местах, или в определённых ситуациях, эти «энергосберегалки» окажутся полезными. Так что, не спешите их выбрасывать после выхода из строя — а работают они не долго!
В моём случае, примерно год назад (весной 2014г.
), начав экспериментировать с электронным балластом, в поисках корпуса под переделку в светодиодную лампу, возвращаясь вечером домой с работы, меня осенило – увидев на тротуаре банку из под колы.
Ведь алюминиевый корпус из под 0,25L напитка, как раз подходит в качестве радиатора для рассеивания тепла светодиодной ленты. А также, идеально садится под корпус КЛЛ «Vitoone» с цоколем Е27, на 25 W. Да и в эстетике неплох!
Изготовив несколько переделанных LED-ламп, я начал их испытывать в разных условиях эксплуатации. Одна из них работает в подсобном помещении в жаре и морозе (с вентиляционными отверстиями), другая в жилом помещении (без отверстии в пластмассовом цоколе).
Ещё одна подключена к трёхметровой светодиодной ленте. Прошел почти год, и они до сих пор безотказно служат! Ну, и учитывая то, что на тему светодиодов, статьей появляется все больше и больше, пришлось наконец-то написать и о моей испытанной временем идеи.
Схема переделки КЛЛ на LED
Схем переделки КЛЛ существует много. В своём случае рассматривал переделку ламп «Osram», «Vitoone», «Brilux», «Philips». Обобщённая схема переделанного электронного балласта компактной люминесцентной лампы дневного света показана на рисунке. Они мало чем отличаются в зависимости от производителя, но принцип работы этих импульсных преобразователях одинаков. В общем, принцип работы двухтактного преобразователя напряжение состоящего из двух транзисторах n-p-n (VT1, VT2), заключается в преобразовании выпрямленного сетевого напряжения (VD1-VD4), в высокочастотное (около 30kHz). Сетевое напряжение 220V проходит через предохранитель FU1 (или через низкоомный резистор, который играет роль предохранителя), выпрямляется и фильтруется через дроссель L4 и конденсаторы C1, C6. Если вы хотите получить более мощный блок питания, то тогда придется перемотать L4 проводом большего сечения, и заменить диоды моста (или диодную сборку) на больший ток! Обязательно советую менять электролитический конденсатор C1 — вместо 4,7mF или 6,8mF на более ёмкий конденсатор, исходя из расчета выходной мощности: 1mF на 1 W. Оставил на 10mF/400V, ведь надо еще вместится в корпус КЛЛ! Большие конденсаторы на 47…100mF можно найти в старых одноразовых фотоаппаратах «Kodak» или в других ИБП. Увеличение ёмкости конденсатора входного фильтра снизит уровень пульсаций напряжения на выходе ИБП. Также, придётся увеличить мощность резисторов в базовых и эмиттерных цепях VT1, VT2.
Запуск преобразователя происходит за счет симметричного динистора VS1 и элементов D6, R1, C3, при открывании через динистор проходит импульс на базу ключа VT2. После запуска эта часть схемы блокируется диодом D6.
Через каждое открытие транзистора VT2, конденсатор C3 разряжается и не дает повторного открытия динистора. Транзисторы возбуждают тороидальный трансформатор L1, с тремя обмотками в несколько витков: из них две управляющие и одна рабочая.
Открытие каждого ключа вызывает наводку импульсов в двух противоположных обмотках, а также в рабочей обмотке. Переменное напряжение с L1 поступает на L3 и дальше на люминесцентную лампу, которую мы убираем из схемы. Когда лампа зажигается, транзистор VT1 открывается, и насыщается сердечник L1.
Обратная связь на базу приводит к закрытию ключа. Затем открывается VT2, возбуждаемый противоположно подключенной обмоткой L1 и процесс повторяется.
Насчёт транзисторов: можно оставить те что есть (13003 корпус ТО-126, их аналоги: MJE13003 или КТ8170А1), или использовать с запасом мощности. Правильный выбор транзисторов определит надежность генератора.
Таким образом, для энергосберегающих ламп мощностью до 7W рекомендуется использовать транзисторы серии 13001, до10W – 13002, для 15-20W –13003 с корпусом ТО-126, 25-40W – 13005 ТО-220, 40-65W – 13007 ТО-200, 85W – 13009 ТО-220 соответственно (последняя цифра означает рабочий ток транзистора). В моем случае, перегрева транзисторов не происходит и радиатор ставить не пришлось.
Рекомендую в случае нагрева, менять на ступень мощнее и менять и перематывать дроссель L3. При больших нагрузках сердечник этого трансформатора может уйти в насыщение.
Дальше — шунтируем крайние штырьки (их 4) перемычкой, на которые были подключены нити накаливания лампы, и убираем конденсатор C5, он уже не понадобится (смотрим схему и фото). Основа переделки заключается в добавлении вторичной обмотке на дроссель L3.
Первичная обмотка дросселя L3 содержит примерно 200-400 витков провода диаметром 0,2 мм. Для этого, вынимаем из платы дроссель, и разбираем его методом нагрева. Этого можно добиться при помощи паяльника или промышленного фена. Аккуратно разъединяем ферритовые дольки дросселя (за счет нагрева клеящий материал теряет свои свойства).
Если дольки разобьются, сердечник можно будет соединить скотчем или клеем.
Обратите внимание: дроссель должен быть без зазора! Если он есть, то его можно убрать при помощи напильника или «болгарки» (подобное уже делал, но не переусердствуйте).
Разобрав трансформатор, снимаем вторичную обмотку, и на ее месте наматываем примерно 30-35 витков одножильного провода (ПЭВ), диаметром 0,5-0,8 мм.
Мне удалось разместить в дросселе от «Brilux» — 35 витков провода общим диаметром примерно 0,7 мм, соединив вместе 3х0,23 мм. Также, мотал другой трансформатор эмалированным проводом 0,47 мм, но с меньшей мощностью нагрузки.
Лучше перемотать, и потом уже из собранного трансформатора отматывать до нужного вам напряжения!
Между обмотками добавляем дополнительную изоляцию из трансформаторной бумаги или в моем случае, скотче. Полученный таким образом трансформатор, оставляется с открытой вторичной обмоткой и впаивается обратно на плату КЛЛ.
В случае если окно дросселя не позволяет намотать вторичную обмотку или если нужен блок помощнее, то понадобится другой импульсный трансформатор больших размеров (например от компьютерного блока питания или из других высокочастотных ИБП с ферритом магнитной проницаемостью 2000НМ).
Теперь, остается добавить выпрямитель и нагрузку в виде светодиодной ленты. Выходной выпрямитель можно делать по мостовой схеме или по схеме с нулевой точкой. Но это в том случае, если задействовать более габаритный трансформатор для схемы с нулевой точкой.
В качестве мостового выпрямителя я применил высокочастотные диоды КД213А (с максимальным током до 10А и рабочей частотой до 100kHz), как наиболее дешевые для этой конструкции. Они отлично справляются с частотой и температурой (-60…+125°C).
Хотя, для надежности, в одной из ламп (на 3-х метровой ленте) я добавил в качестве радиатора обычные монеты, прикрепив их к металлической поверхности диодов. На других двух, выпрямительный мост оставил без радиаторов, с небольшим зазором между ними (как это видно на фото).
Также, оранжевая лампа на протяжении почти года работает и без вентиляционных отверстий в пластмассовом корпусе КЛЛ. Но это, для своих опытов. А вам самим решать, что делать – в зависимости какую нагрузку применять к ИБП. Ставить на выходе низкочастотный диодный мост, который используется в обычных сетевых выпрямителях, не удастся.
На высокой частоте он будет сильно греться, вне зависимости от габаритов диодов. Можно обойтись и простым стабилизатором, но я добавил к светильнику разъем с выключателем, для того чтобы в критический момент, иметь под рукой источник питания на 12V/15…30 W. Либо дополнить внешним стабилизатором, либо подключив к нему авто-зарядку для мобильных девайсов –обеспечить себя ИБП которого просто можно найти, посмотрев на потолок!
Ну всё, приступаем к сборке светильника. Берем алюминиевую банку на 0,25L, сгибаем верхнею часть вовнутрь, предварительно разрезав её на четыре половинки (как видно на фотографиях). Сбоку делаем отверстие для провода, и клеим на банку 1м (1…1,5 м) светодиодной ленты, так чтобы между витками оставался просвет, который будет работать в качестве радиатора.
Не советую применять ленту в «силиконе», она имеет низкую теплоотдачу, дороже в цене, и к тому же очень вредна для здоровья человека; при нагреве можно прочувствовать неприятный запах испарений этого пластика!
Используйте LED-ленту с SMD светодиодами на 5мм: 3528/12V/4,8 W/м-60шт/м, 3528/12V/9,6W/м-120шт/м, 5050/12V/12,8W/м-60шт/м, или 5050/12V/14,4W/м-60шт/м, с наибольшим углом рассеивания и наибольшей светоотдачей люмен/метр.
Их можно будет в периоде эксплуатации светильника, очень просто прочистить щеткой и ремонтировать (например – мне пришлось пройти паяльником по одному из сегментов ленты). Далее, в пластиковом корпусе КЛЛ, надо будет проделать небольшие выемки раскаленным паяльником, для того чтобы удерживать корпус банки. Она просто будет садится на клик.
Это даст возможность доступа к начинке светильника, без дополнительных инструментов. Другой конец ленты, склеиваем двухкомпонентным быстросохнущим клеем или скотч-лентой.
Плату крепим к корпусу КЛЛ с помощью термоклея («молекулярный клей») и изолируем накладками из тряпочной изоленты. Нужно уделить особое внимание этому моменту сборки, прикрепляя плату устройства так чтобы оставался зазор между металлическим корпусом банки и платой.
Ведь аппарат находится под переменным сетевым напряжением, опасным для жизни! Далее, еще раз, тщательно проверяем все элементы нашего девайса. Незабываем изолировать все провода термоусадочным кембриком, во избежание коротких замыканий.
На металлическую поверхность диодов можно залить пару капель клея, для того чтобы исключить контакт с корпусом алюминиевой колбы.
А вот, для того чтобы посмотрев на потолок можно было-бы найти источник питания или в случае отключения электроэнергии, источник света на 12 вольт, надо будет не поленится и добавить к лампе несколько деталей.
Во первых, делаем отверстие в днище банки под гнездо, как это показано на фотографиях. Гнездо и штекер любой, можно и с контактами отключения.
Тут использовал А/V конектор, изо того что если под рукой не окажется штекер, можно было просто закрепить провода на корпус и в центральное отверстие гнезда.
Далее, нужен выключатель (закрепив его дополнительным отверстием сбоку колбы) для того чтобы отключить свет и получить больше мощности для другого устройства которое вы хотите запитать. Например, можно вывести отдельный провод от автомобильной зарядки на 12 вольт и таким образом заряжать мобильный телефон. Также, можно подзарядить аккумулятор шуруповёрта и т.д.
Лампу можно подключить к автомобильному аккумулятору или любому другому с напряжением 9-12V и использовать в качестве автономного источника света. Таким образом, мы имеем универсальный девайс который окажется нелишним в поездках, на работе и дома, а в некоторых обстоятельствах – единственным решением.
Теперь, несколько слов об испытаниях. На светодиодной ленте длиной в 3 м (3528/12V/4,8 W/м-60 шт/м) – потребляемая мощность переделанного ИБП была около 20W.
На светильниках из алюминиевых банок – около 12-13W (11,5V). Без нагрузки показания были при 14,8V — P=2,5-2,9W.
Максимально удалось снять нагрузку с переделанного КЛЛ/25W — примерно 28W, но трансформатор при этом перегревается (+70…75°C).
Температура трансформатора в лампах из под банок, достигала около 60°C, светодиодов = 50…60 °C, диодов моста (КД213А) = 50°C. Пожаробезопасность при таких показаниях, думаю обеспечена.
Вес данного светильника составляет 90 г, второго — 105 грамм. За счёт низкого веса и небольших габаритах, лампа подойдет к большинству люстрам, бра и другим осветительным приборам.
Также, для освещения коридоров и подсобных помещений.
Примерный КПД устройства -77-85%. Расчет исходит из данных работы ИБП без нагрузки (P=2,5-2,9W), и с нагрузкой (13W/12,5V). Потребление тока — около 800 мА.
Соответственно, нельзя сравнить этот девайс с пленарными импульсными преобразователями.
Но это лучше, чем питать LED-светильник от тяжелых трансформаторных преобразователях или от конденсаторных схем, без гальванической развязки с небольшой мощностью.
Если хотите, можете дополнить устройство стабилизатором тока, для того чтобы продлить срок службы светодиодов и использования в качестве питания различных гаджетов. Также, можно дополнить его фильтром питания, в зависимости от конкретного применения.
Видео
Хотя, это простое устройство, на практике оно оказалось очень полезным. Кому интересно смотрите видео и пишите на почту: florinm@mail.ru С уважением, Флорин Матиенку (flomaster).
Литература
- 1. «Источники питания», Е.А. Москатов,2012г.
- 2. Журнал «Радиоаматор» №1,2009г.
Форум по LED
Обсудить статью Лампа светодиодная универсальная
Простой драйвер светодиода от сети 220В
Для питания светодиоду требуется источник постоянного напряжения и устройство стабилизации тока – драйвер. А если требуется (или очень хочется) подключить светодиод к сети 220В? И светодиод, при этом, мощный? Простым резистором и диодом здесь не обойтись. Самый правильный, вернее, единственно правильный способ – использовать специализированный драйвер. Его можно даже самому собрать (читайте в статье «Схема драйвера для светодиодов от сети 220В»).
Впрочем, есть и менее правильные, но, в целом, рабочие варианты. Один из них – собрать стабилизатор тока для светодиода из обычной энергосберегающей лампы.
Прежде чем начнем, помните: все, что вы делаете, вы делаете на свой страх и риск! Мы не даем никакой гарантии, что получившийся прибор заработает у вас правильно. И не несем никакой ответственности за возможный ущерб или повреждения, которые, теоретически, могут случиться, если что-то пойдет не так, как задумано.
Предстоит работать с опасным для жизни напряжением в 220В и, скорее всего, без точной технической документации на конкретную переделываемую лампу. Если вы не знаете правил предосторожностей при работе с высоким напряжением, не сильно уверенно держите в руках паяльник, то лучше откажитесь от этой затеи – в конце концов, готовый драйвер от сети 220В стоит не так уж дорого.
Но, если интересно, то вперед!
Обычная энергосберегайка, она же компактная люминесцентная лампа или КЛЛ, содержит в себе электронное устройство, обеспечивающее поджег и горение газоразрядных ламп. КЛЛ имеют очень приличный срок службы – до 10 000 часов, но с течением времени яркость их свечения снижается, они начинаю сильнее греться, начинают мерцать или вообще перестают светить.
При этом, чаще всего, из строя выходит именно «стеклянная часть» лампы, а ее электроника остается в полном порядке. Поэтому, для экспериментов вполне подойдет старая лампа, которая перестала работать, а вы ее почему-то не выбросили. Если есть выбор, то лучше взять лампу помощнее. У меня для опытов оказался пациент, изображенный на картинке в начале статьи.
Запыленная и пожелтевшая лампа Maxus 26W верой и правдой отслужила несколько лет и была заменена, поскольку светить стала чуть ли не вдвое тусклее, чем нужно.
Аккуратно, по пояску открываем лампу.
Аккуратно открытая энергосберегающая лампа
Видим балласт, от которого два провода уходят к цоколю и четыре к стеклянным колбам. Откусываем их все и извлекаем электронную часть. Только внимательно – один из цокольных проводов к плате может идти через висящий резистор. Он тоже нужен, откусывайте за ним.
Получилась вот такая штучка.
Извлеченный балласт люминесцентной лампы — до переделки
Теперь от разрушения ламп переключимся к изучению их принципиальных схем. Импульсный преобразователь (электронный балласт) компактных люминесцентных ламп может различаться деталями для конкретных ламп, но принципиально его схема выглядит так:
Принципиальная схема балласта компактной люминесцентной лампы
Желтым цветом выделено то, что может значительно отличаться от лампы к лампе в зависимости от производителя и ее мощности. В любом случае, оставляем эту часть безо всяких изменений. То, что отмечено синим, останется бесхозным после удаления ламп (стеклянных колб) и может быть безболезненно удалено с платы, дабы не мешало.
Получится примерно так:
Импульсный преобразователь после удаления «лишних» деталей
После удаления «синей» части схемы, останется два проводника, повисших в воздухе. Их нужно соединить друг с другом – закоротить. Найдем что с чем соединять на конкретной плате.
Обратная сторона платы импульсного преобразователя
Как видно, нужно закоротить выход дросселя (он же вход в колбы) с выходом из колб по кратчайшему пути. Электроника вашей лампы, скорее всего, внешне будет отличаться от того, что вы видите на картинке. Важно понять сам принцип.
Следующий шаг – сделать из дросселя трансформатор, выпрямить получившийся ток и запитать им светодиоды.
Дело в том, что люминесцентные лампы питаются напряжением высокой частоты (до 50КГц). Соответственно, намотав на дроссель вторичную обмотку, можно получить на ней нужное напряжение.
Аккуратно выпаиваем дроссель. Дальше очень творческая задача – его разобрать. Дроссель состоит из катушки с проводом, в которую сверху и снизу вставляются две половинки Е-образного феррита.
Разобрать дроссель – это значит разъединить спаявшиеся за года половинки тонкого и хрупкого феррита (которые еще иногда заливают лаком), снять их и получить свободный доступ к катушке с проводом.
Удалите ленту, которая расположена по периметру феррита, после чего нежно и не прикладывая больших усилий, попробуйте его разъединить. Помогает нагревание – например, аккуратно паяльником по всему периметру феррита. У меня получилось, правда, далеко не сразу.
Побежденный и разобранный дроссель
На открывшуюся катушку поверх наматываем вторичную обмотку. По моим наблюдениям один оборот вторичной обмотки дает в ней около 0.8В напряжения. В моих планах было запитать две линейки одноваттных светодиодов по 10шт. Для этого мне нужно около 30В напряжения. Итоговый ток требуется небольшой – до 200-250мА, поскольку светодиоды ну очень китайские.
В моем случае получилось 40 витков эмальпровода диаметром 0.25мм. Наматывайте аккуратно, поскольку дроссель потом нужно будет собрать обратно, т.е. вернуть ферриты на место. Не забудьте в конце узкой полоской изоленты или скотча скрепить между собой половинки феррита. Впаиваем дроссель обратно. Получится как-то так.
Результат работы — готовый «драйвер» из балласта энергосберегайки
Подключаем входное сетевое напряжение. Взрывов, фейерверков нет? Чудесно! Теперь аккуратно меряем переменное напряжение на выходах вторичной обмотки.
Получилось то, что нужно? Здорово! Если нет, отключаемся от сети и отматываем (чтобы уменьшить) или добавляем (чтобы увеличить) несколько витков в обмотке.
Разбирать дроссель для этого не нужно – просто аккуратно продевайте провод между катушкой и ферритом.
У меня две линейки светодиодов. Подключить их можно двумя способами – параллельно – для этого нужно предварительно выпрямить ток. Или встречно – для этого выпрямлять ток не нужно. На схеме это выглядит так.
Параллельное подключение двух линеек светодиодов
Параллельное подключение. Зеленая область – вторичная обмотка, диодный мост и светодиоды. Синяя линия – перемычка. Диодный мост собирается из быстрых диодов. Я взял 4 диода HER307.
Встречное подключение выглядит так:
Встречное подключение двух линеек светодиодов
Оба варианта имеют право на жизнь, я выбрал параллельное подключение с выпрямлением.
После сбора схемы подключите светодиоды через амперметр. Подключите питание. Если сила тока такая, как необходимо – отлично, если нет, то убирая/добавляя витки вторичной обмотки дросселя уменьшите или увеличьте ток.
Результат работы — светодиоды подключены и ярко светят.
У меня получилось около 200мА на две линейки по 10 светодиодов. Маловато, но для настольного светильника хватит.
Очень непривычно видеть подключение светодиодов напрямую от источника тока. Но здесь стабилизация тока достигается за счет точной стабилизации напряжения. И, в данном случае, если что-то произойдет с одной из параллельных линеек светодиодов, ток в оставшихся линейках не изменится, в отличие от обычного подключения через драйвер.
Правильно собранная схема должна иметь серьезный запас по мощности – у меня рабочая мощность 6 из 26 Вт. Ничего (кроме светодиодов) не должно существенно нагреваться в процессе работы (только проверяйте после отключения от сети).
В итоге получился компактный и практически бесплатный «драйвер», который позволил мне подключить светодиоды к сети 220В. Осталось соорудить корпус и смонтировать настольный светодиодный светильник. Но это уже другая история и о ней читайте в статье «Светодиодный светильник своими руками».
Также, имеются готовые модели драйверов для светодиодов, без которых никак не обойтись, если будет нужно получить мощный и яркий свет.
Как правильно заменить лампы на более энергоэффективные?
- 18 декабря 2018 г. в 09:25
- 790
Не секрет, что тарифы на электроэнергию в России имеют тенденцию к росту.
А в ближайшее время, возможно, нас ждет реформа системы оплаты за электричество, когда относительно низкие тарифы будут в пределах социальной нормы энергопотребления, все, что сверх — оплачиваться по более высоким расценкам. Не зря мы до сих пор называем оплату счетов за электроэнергию «платой за свет».
Освещение в структуре потребления электричества занимает одно из первых мест. Поэтому самое время озаботиться заменой ламп в доме на более энергоэффективные. Благо, выбор сейчас огромен.
Но при этом встает задача — как выбрать новую лампу, чтобы она при значительно меньшем энергопотреблении давала столько же или чуть больше света, чем прежняя? При кажущейся простоте решения этой задачи то и дело встречаются ситуации, когда инновационные лампы дают гораздо меньше света, чем ожидалось.
На протяжении многих десятилетий для внутреннего освещения были доступны два основных типа ламп. Первый — лампы накаливания, технология которых была доведена до совершенства, так что световой поток и потребляемая мощность оказались связаны однозначным соотношением.
Поэтому применительно к ним своеобразным «мерилом количества света» стала именно потребляемая мощность. Второй — трубчатые люминесцентные лампы T12 или T10, с которыми было еще проще. Предлагались лампы трех длин трубки: 60; 90 и 120 см с потребляемой мощностью 20; 30 и 40 Вт соответственно.
Выпускались варианты с различными цветовыми температурами, но их светоотдача отличалась ненамного. Исключение составляли разве что лампы с улучшенной цветопередачей, но тогда это было «нишевое» решение для фотографов, учреждений культуры и т.п.
Поэтому электрики применительно к люминесцентным лампам часто оперировали понятием длины лампы, соотнося, сколько света дает та или иная лампа.
Расчет освещения для жилых и офисных помещений с наиболее распространенными высотами потолков в пределах 2,5–3 м сводился к эмпирическим правилам, сколько ламп накаливания определенной мощности или люминесцентных ламп определенной длины требуется, чтобы осветить единицу площади. Такой способ называется «метод удельной мощности».
Для современных ламп накаливания характерно однозначное соотношение между потребляемой мощностью и световым потоком
Ситуация полностью изменилась в 90-е годы XX века. На смену лампам T10 пришли лампы T8, совместимые по цоколю и ПРА, но обладающие большей энергоэффективностью. На рынке появилось огромное разнообразие люминесцентных ламп T8.
Наряду с ними стали производиться и принципиально новые люминесцентные лампы T5. Появились компактные люминесцентные лампы под широко распространенные цоколи E14 и E27. А в 2010-х годах стали широко применяться светодиодные лампы.
Эти изменения потребовали по-новому взглянуть на то, как оценивать параметры ламп разных типов.
Эквивалентная мощность лампы накаливания
Самый распространенный и одновременно наименее точный способ описания компактных люминесцентных (в просторечии именуемых «энергосберегающими») и светодиодных ламп. Этот способ применяется главным образом для ламп с цоколями E14 и E27, так как именно эти цоколи изначально были разработаны для ламп накаливания.
Суть его заключается в том, что в соответствие инновационной лампе ставится лампа накаливания, дающая по тем или иным критериям (далее мы узнаем, что они могут быть самыми разнообразными) столько же света, затем определяется мощность этой лампы накаливания.
Иногда на упаковке светодиодных ламп можно встретить также эквивалентную мощность компактной люминесцентной лампы, определяемую похожим способом.
Вроде, проблема решена — вместо лампы накаливания устанавливаем светодиодную лампу с той же эквивалентной мощностью. Для расчетов в помещении можно применять метод удельной мощности. Но не все так просто.
Самая главная проблема — отсутствие какого-либо стандарта, регламентирующего определение этой самой эквивалентной мощности. Его нет ни на уровне России, ни в глобальном масштабе. Ведущие мировые производители обычно (но не всегда!) указывают мощность лампы накаливания, в точности соответствующей по световому потоку светодиодной лампе.
Световой поток ламп накаливания разной мощности жестко регламентируется международным стандартом МЭК 60064:1993, его полным российским аналогом является ГОСТ Р 52706-2007.
Для сравнения берут только лампы накаливания с биспиральными нитями, так как производство ламп общего назначения с моноспиральными нитями, которые имели относительно низкую светоотдачу, давно прекращен (хотя в стандарте их параметры до сих пор прописаны).
Такая методика более точная, чем иные способы определения эквивалентной мощности, и обеспечивает корректную замену ламп в большинстве типов бытовых и офисных светильников с патронами E14 и E27. Впрочем, здесь есть некоторые исключения, о которых пойдет речь чуть позже.
Замена лампы накаливания на светодиодную согласно указанной эквивалентной мощности может в итоге привести к значительному снижению освещенности рабочих поверхностей
При указанном способе вычисления эквивалентной мощности в общем случае получаются «некруглые» значения, не соответствующие стандартному ряду мощностей для ламп накаливания общего применения. В таких случаях рекомендуется пользоваться простым правилом — компактная люминесцентная или светодиодная лампа заменяет лампу накаливания, мощность которой равна или меньше эквивалентной мощности.
Компании, занимающиеся поставками в Россию ламп малоизвестных китайских производителей под собственными брендами, не всегда так щепетильны в определении эквивалентной мощности лампы на-каливания. Нередко этот параметр завышается, в результате при замене ламп накаливания на светодиодные освещенности ощутимо не хватает.
Один из распространенных способов завышения состоит в следующем. Эквивалентную мощность определяют по той же методике, что и ведущие мировые производители.
Но потом, якобы для облегчения выбора лампы покупателем, указывают ближайшее большее значение мощности из стандартного ряда. Скажем, эквивалентная мощность получилась 50 Вт, а указывают ближайшее стандартное значение 60 Вт.
Потребитель же, заменив лампу накаливания на светодиодную, руководствуясь такими данными, получит на 17% меньшую освещенность.
Другой способ заключается в том, что в соответствие инновационной лампе ставится не реально существующая лампа накаливания, соответствующая ГОСТ Р 52706-2007, а некая «условная» лампа, светоотдача которой составляет 10 лм/Вт вне зависимости от мощности. В реальности же светоотдача ламп накаливания растет с ростом их мощности, то есть зависимость между световым потоком и эквивалентной мощностью является нелинейной.
Таблица. Световой поток реальной и «условной» ламп накаливания в зависимости от потребляемой мощности
Из таблицы видно, что разница в световом потоке для «условной» лампы и лампы накаливания по ГОСТ Р 52706-2007 растет по мере увеличения потребляемой мощности.
Замена 100 Вт лампы накаливания на светодиодную с эквивалентной мощностью, рассчитанной применительно к «условной» лампе, влечет за собой снижение светового потока на 25%.
Практический опыт работы со светодиодными лампами показывает, что методика сравнения с «условной» лампой широко распространена и даже некоторые ведущие производители светотехники не брезгуют ею применительно к бюджетным линейкам светодиодных ламп.
Вот почему проблема снижения освещенности при замене ламп накаливания на светодиодные возникает главным образом для ламп, позиционирующихся как замена 75 Вт и 100 Вт ламп накаливания. Иногда сравнение с «условной» лампой накаливания сочетается с указанием ближайшего большего значения эквивалентной мощности из стандартного ряда, получившийся в итоге показатель вообще не имеет ничего общего с реальностью.
Выпускаемые сейчас светодиодные лампы E27 для общего применения с теплым белым свечением имеют светоотдачу в пределах 70–90 лм/Вт.
Светодиодная лампа, полноценно заменяющая 60 Вт лампу накаливания (самый популярный номинал), должна потреблять 8–10 Вт.
Таким образом, применение светодиодных ламп вместо ламп накаливания в реальности снижает энергопотребление в 6–7,5 раз, а не более чем в 10 раз, как утверждают некоторые производители.
Световой поток
Производители, дорожащие своей репутацией, обязательно указывают на упаковке ламп их световой поток. Сопоставив его значение с данными из таб. 1 для ламп по ГОСТ Р 52706-2007, покупатель в магазине может самостоятельно подобрать светодиодную замену лампе накаливания, не ведясь на маркетинговые уловки.
Сравнение световых потоков позволяет практически безошибочно заменять лампы накаливания на компактные люминесцентные, так как и те, и другие излучают свет во все стороны, охватывая угол близкий к 360 градусам. Но со светодиодными лампами все оказывается сложнее.
Наиболее распространенная конструкция светодиодной лампы — модуль со светодиодами, расположенными в одной плоскости, накрытый куполообразным рассеивателем.
Такая лампа имеет угол распределения света около 180 градусов. С помощью некоторых технических ухищрений этот показатель можно увеличить до 210 градусов.
Но можно считать, что недорогая светодиодная лампа светит преимущественно в одну сторону.
Наиболее распространенная конструкция светодиодной лампы предполагает наличие рассеивателя
В том случае, если светодиодная лампа установлена в даунлайте и ее ось расположена вертикально, такая однонаправленность будет преимуществом: световой поток светильника в итоге возрастет по сравнению с применением аналогичной лампы накаливания.
Но возможен и иной вариант. Светодиодная лампа, светящая на 210 градусов, устанавливается в настенное бра. При этом ось лампы также расположена вертикально. Бра с такой лампой будет освещать только потолок, а в комнате в итоге света будет не хватать.
Для того, чтобы приблизить светодиодную лампу по распределению света к лампе накаливания, были созданы филаментные светодиодные лампы. В них светодиоды сгруппированы в, так называемые, филаменты, имитирующие нити накаливания.
Но, к сожалению, имитировать расположение нити накаливания в современных лампах с помощью филаментов пока не удается. Поэтому расположение филаментов соответствует лампам накаливания полувековой давности.
В результате света по оси лампы излучается заметно меньше, чем в стороны, что критично для торшеров и некоторых других типов светильников.
Филаментные светодиодные лампы имитируют расположение нитей накаливания в лампах полувековой давности
Тем не менее, замена лампы одного типа на лампу другого типа с тем же световым потоком является наиболее универсальным методом, обладающим приемлемой точностью для большинства применений.
Эквивалентный световой поток для определенного типа светильников
Данный метод применяется к лампам, которые обычно используются в определенных типах светильниках. Для светодиодной лампы определяется световой поток лампы того типа, для которого изначально разрабатывался светильник, при котором обеспечивается та же освещенность. Метод отличается высокой точностью, но его применение ограничено.
Например, люминесцентные лампы T8 длиной 60 см и потребляемой мощностью 18 Вт обычно используются в офисных светильниках для потолков типа «армстронг». У такой лампы световой поток достигает Фл = 1350 лм.
Большинство моделей светодиодных ламп T8 излучают свет только одной половиной цилиндра колбы, другая половина занята теплоотводом
Люминесцентная лампа дает свет во все стороны, кроме направлений, расположенных по ее оси. Для того, чтобы получить угол распределения света 90 градусов, оптимальный для офисного светильника, используются отражатели, вносящие потери.
КПД бюджетного офисного светильника для потолков типа «армстронг» при использовании люминесцентных ламп равен Nл = 0,66. В том случае, если мы берем светодиодную лампу T8 с углом распределения света 120 градусов, то она и так направляет свет вниз, отражатель задействуется только частично.
КПД оптической системы светильника возрастает до Nc = 0,84. Значит, световой поток у светодиодной лампы может быть меньше, чем у люминесцентной.
Для полноценной замены люминесцентной лампы нам потребуется светодиодная лампа со световым потоком, равным: Фс = ФлNл/Nc = 0,79Фл = 1067 лм. Потребляемая мощность у такой лампы будет около 10 Вт.
В том случае, если светодиодная лампа имеет угол распределения света, близкий к 360 градусам, то есть такой, как у люминесцентной лампы, отражатель задействуется полностью, поэтому люминесцентную лампу меняют на светодиодную с точно таким же световым потоком.
В реальности замена люминесцентных ламп на светодиодные в офисном светильнике дает снижение потребляемой мощности в 1,5–1,8 раз.
Наиболее правильный способ замены ламп
Специалисты рекомендуют сделать расчет освещения в компьютерных программах Dialux или Dialux Evo и исходя из этого уже определить параметры новых ламп. Программы совершенно легально доступны для бесплатного скачивания.
Если нет возможности освоить одну из этих программ самому, через Интернет можно найти специалиста, который за умеренную плату сделает расчет вашего проекта.
Современный формат компьютерного представления светотехнических данных LDT позволяет посмотреть, как будут меняться параметры освещения при одних и тех же светильниках, но с разными лампами.
Основная проблема заключается в том, что найти LDT-файлы по большинству интерьерных светильников практически невозможно. А уж по недорогим лампам и подавно. LDT или хотя бы IES-файлы доступны для ламп и светильников, применяемых в сложных проектах, где в любом случае применяется компьютерное моделирование.
Выводы
Поскольку единого стандарта, устанавливающего соответствие параметров ламп накаливания, компактных люминесцентных и светодиодных ламп нет, не ориентируйтесь на такой показатель, как эквивалентная мощность лампы накаливания.
Выбирая светодиодную лампу для замены ею лампы накаливания или люминесцентной лампы, обязательно проверьте, есть ли на упаковке данные о световом потоке лампы, выраженные в люменах, и ориентируйтесь только на него.
Если световой поток не указан, то лучше воздержаться от покупки такой лампы — производитель ведет заведомо нечестную игру с потребителями.
В том случае, если конструкция светильника (бра, торшер, некоторые виды дизайнерских люстр) критична к распределению света от лампы, берите светодиодную лампу, световой поток которой больше на 25% светового потока исходной лампы накаливания.
Как показывает практика, обычно такого запаса вполне достаточно для обеспечения той же освещенности, что была при лампах накаливания.
При этом все равно замена лампы даст снижение энергопотребления в несколько раз, но уже без снижения качества освещения.
Источник: Алексей Васильев, журнал «Электротехнический рынок»