Светодиоды: сравнение технологий

Свет. Как много сказано этим словом. Он есть всюду, он необходим для жизни. Не будет преувеличением сказать, что если не было бы света – не было бы жизни. У каждого из нас дома есть источники света. Как правило, это лампы накаливания. Но прошло время, когда никто не задумывался об их энергопотреблении. Если произвести элементарный подсчет, то примерная доля месячного энергопотребления, приходящаяся на освещение среднестатистической квартиры (в случае использования ламп накаливания), составит примерно от одной четверти до одной трети от общего объема платежа за электричество. Это не так уж и мало. Холодильник с высоким классом энергоэффективности (класса А и выше) будет потреблять и того меньше, несмотря на то, что подключен к сети круглосуточно. Вероятно, вы весьма удивитесь, насколько можно уменьшить сумму ежемесячного платежа за электроэнергию, если разом заменить все лампочки «ильича» на светодиодные. Безусловно, это требует определенного стартового финансового вложения, но с лихвой окупается тем, что впоследствии на протяжении долгих лет вы будете экономить электроэнергию и забудете, что значит подставлять стульчик под люстру для замены лампочки (что, кстати, формально требует участия квалифицированного электрика, как бы удивительно это ни звучало для российского обывателя).

Всем нам важно понять, что так называемые лампочки «ильича», эти милые нашему сердцу лампочки с желтым свечением, знакомые каждому, уж больно много «кушают», и в плане энергопотребления сильно бьют по семейному бюджету. Есть простой факт, который наверняка заставит вас задуматься об их экономичности – менее 15% всей потребляемой ими энергии превращается в видимый свет, остальная энергия преобразуется в тепловое излучение. Таким образом, это больше «батарея», чем источник света. При переходе на другие типы ламп многих отталкивает то, что цвет свечения других ламп непривычного белого света. Эти люди, видимо, просто не знают всей правды – легко можно подобрать лампочку требуемой цветовой температуры, в том числе такую, которая будет излучать свет привычного желтого оттенка. Не вдаваясь в технические тонкости, примем во внимание, что от цветовой температуры и зависит оттенок излучаемого света, который для широкого потребления обычно подразделяют на теплый белый (порядка 2700-3000К), нейтральный белый (4000-5000К) и холодный белый (6000К и выше). Все мы привыкли к желтому свечению ламп накаливания и считаем его чуть ли не истинным, природным цветом свечения. Между тем это глубоко ошибочное мнение. Например, цветовая температура видимого нами дневного света, в случае солнца в полдень, составляет около 5000К. Многие называют белый свет новомодных ламп мертвенно-бледным, «больничным» светом, не осознавая, что он намного ближе к естественному солнечному и предметы при таком освещении обладают намного более лучшей цветопередачей. К тому же оттенок освещения – всего лишь дело привычки. Если вы привыкли к желтому оттенку свечения, то также привыкнете и к белому. И тем более никто не принуждает покупать себе лампочки именно с белым оттенком свечения – для спален и комнат отдыха вполне могут быть уместными и лампы привычного желтого свечения. При выборе также следует иметь в виду, что лампы теплого и нейтрального/холодного белого света при одинаковой мощности имеют различную яркость (световой поток) – лампы более холодных тонов всегда и ощутимо ярче. В офисах, рабочих кабинетах, производственных помещениях и других зонах, используемых для выполнения какой-либо работы и несущих определенное функциональное назначение делового порядка, более уместным и даже предпочтительным является белый свет. Ведь недаром в офисных и торговых помещениях в подавляющем большинстве случаев мы видим именно этот свет. Итак, мы усвоили, что теплый свет – расслабляющий свет, свет «отдыха», а холодный свет – тонизирующий свет, свет «для работы».

В противопоставление неэкономичным лампам накаливания вы наверняка упомянете про так называемые энергосберегающие лампочки. Что они из себя представляют? В общем случае, энергосберегающие лампы – это люминесцентные лампы (КЛЛ – компактные люминесцентные лампы), а свет в них образуется путем прохождения излучения горящего газа через слой люминофора. Но перейдем от теории к практике. При аналогичном световом потоке такие лампы потребляют примерно в 5 раз меньше электроэнергии, чем лампы «ильича». Это их основное преимущество. Что касается их долговечности, то на деле она практически никогда не достигает заявленной – в первую очередь это происходит потому, что мы не привыкли ограничивать себя в количестве и частоте включений-выключений люстр, настольных ламп и прочих источников света. Еще одним их недостатком, который не стоит сбрасывать со счетов, является необходимость в их утилизации специальными организациями с помощью так называемых демеркуризационных установок. Обусловлено это тем, что они содержат пары ртути, которые даже в малых концентрациях очень опасны для здоровья человека. Все мы знаем, как опасна ртуть – у всех у нас были или есть ртутные градусники. К сожалению, многие люди не задумываются об этом и выбрасывают эти лампы в обычные мусорные урны, на помойку. Ртути в КЛЛ, конечно, не так много, как в градусниках – на порядки меньше – но, согласитесь, однозначно лучше, когда ее совсем нет :)

Исходя из вышесказанного, вместо заявленных 8-12 тыс. часов работы энергосберегающих ламп мы имеем на практике обычно никак не более 5 тыс. часов, а то и меньше, в зависимости от частоты включения и качества самой лампы и добросовестности производителя. Зачастую энергосберегающие лампы, перед тем как выйти из строя, при включении разгораются все дольше и дольше, в первый момент излучая совсем слабое свечение. И это не может не раздражать. В качестве примера могу привести свой собственный. Люминесцентная лампа с цоколем Е27, которую я установил в светильнике в прихожей (коридор между подъездом и квартирой), находится уже на последнем «издыхании». И проработала она уж никак не 8-12 тыс. часов и даже не 5 тыс. Связано это с тем, что она довольно-таки часто включается и выключается в силу специфики места своего расположения.

Впоследствии мы не будем называть люминесцентные лампы энергосберегающими, т.к. это было бы неправильным – а чем светодиодные лампы не энергосберегающие? Ведь, по сравнению даже с теми же люминесцентными, они еще какие энергосберегающие. Поэтому лампочки «ильича» будем называть лампами накаливания, т.н. энергосберегающие лампы – люминесцентными, ну а светодиодные лампы – светодиодными :)

Сразу же отметим, что светодиодные лампы лишены всех вышеперечисленных недостатков. В теорию вдаваться нет смысла, и для общего развития достаточно знать, что светодиод – это полупроводник, излучающий свет при пропускании через него электрического тока. Что еще следует знать о светодиодных лампах и светильниках? А вот то основное, что следовало бы знать, не касаясь глубоких технических аспектов:

- они экономичнее ламп накаливания в среднем от 8 до 10 раз и экономичнее люминесцентных ламп в 2-2,5 раза;

- они долговечнее ламп накаливания до 100 раз и долговечнее люминесцентных ламп до 5 и более раз;

- высокая прочность и стойкость к механическим воздействиям;

- умеренный нагрев в процессе работы и, как следствие, повышенная пожаробезопасность;

- при работе отсутствует шум, мерцание, ультрафиолетовое излучение;

- не содержат вредных веществ, требующих специальной утилизации.

Естественно, возникает вопрос: если со светодиодными лампами все так прекрасно и они обладают одними только неоспоримыми преимуществами перед другими типами ламп, то почему до сих пор на каждом шагу не внедрены именно эти лампы? Почему у каждого из нас дома в люстрах не установлены именно светодиодные лампы? Основных причин этому две. Первая – это то, что об этих лампах, как это ни удивительно, известно до сих пор не всем - не успели еще люди перейти на люминесцентные лампы, как уже появились светодиодные. Вторая причина – это их стоимость. Цена светодиодных ламп, надо признать, все еще «кусается». И опять же здесь многое зависит от поставщика и от производителя. Светодиодная лампа для дома с цоколем Е27 или E14 может стоить и 150 рублей, и 500 рублей, и больше. Откуда такая разница? Конечно, в первую очередь это определяется мощностью лампы и «именитостью» производителя - именитые производители стараются снабжать свои изделия качественными комплектующими и это заметно отражается на цене. Как правило, для дома достаточно светодиодных ламп мощностью от 7 до 12 Вт, которые успешно заменяют лампы накаливания мощностью 60, 75 и 100 Вт, а также люминесцентные лампы мощностью 11, 13, 15 и 20 Вт. Также цена зависит от форм-факторы лампы, а из основных это может быть «шар», «груша», «свеча» или «кукуруза». Цены на лампы типа «шар» и «груша» сравнимы, а вот «кукурузы» стоят, в большинстве случаев, дороже. Связано это с тем, что «кукурузы» по направленности свечения максимально близки к лампам накаливания, т.к. излучают свет во все стороны, в то время как «шар» и «груша» имеют рассеиватель в виде полусферы или урезанной сферы. Есть также и еще более «новомодные», максимально стилизованные под старые добрые лампы накаливания лампы с нитевидными светодиодами, т.н. LED Filament. Нитевидные светодиоды в таких лампах заключены в прозрачные колбы, и, отойдя на несколько шагов, при работе их не отличить от лампочек «ильича» (при условии, конечно, исполнения с теплым белым светом).

С отличиями и преимуществами светодиодных ламп и светильников, вкратце, мы разобрались, теперь разберем пару примеров простеньких расчетов окупаемости данных источников света. Итак, сначала определимся с тем, что же такое есть окупаемость. Согласно определению, окупаемость – это минимальный срок, за который накопленный доход от полученной прибыли соответствует начальным инвестициям. Иными словами – это время, за которое светодиодный светильник сэкономит вам вложенную в него сумму денег.

Пример 1. Домашний быт. Для упрощения расчета примем, что у вас дома в течение всего года ежедневно на 4 часа включается 5 ламп накаливания мощностью 95 Вт каждая. Стоимость одного кВт*ч для населения, проживающего в городских населенных пунктах в домах, не оборудованных стационарными электроплитами и (или) электроотопительными установками, составляет 2 руб 98 коп (Чувашская Республика). Пусть рост тарифов составит 10% в год. Средняя стоимость лампы накаливания 95 Вт – 15 рублей. Средняя стоимость светодиодной лампы 12 Вт – 150 рублей. По уровню освещенности светодиодная лампа 12 Вт замещает собой лампу накаливания 95 Вт.

Итак, вы купили светодиодные лампы и заменили ими лампы накаливания. Теперь внимание – результаты расчета. Вы можете удивиться, но в данном примере вложенные в покупку новых ламп деньги «отобьются» в течение всего 5 месяцев! А если вы к тому же, скажем, «сова», любите поздно ложиться спать и свет у вас горит по 6 часов в день – то и вовсе менее чем за 3,5 месяца! Возвращаясь к исходным данным, скажем, что через 2 года за счет экономии на электроэнергии потраченные деньги (5 х 150 = 750 руб) окупятся 5 раз, а через 5 лет – почти 15 раз. Чтобы «усилить» произведенный эффект, дадим следующие цифры: за 10 лет ваши лампы накаливания мощностью 95 Вт «нажгли» бы электричества почти на 33 тыс. руб. (без учета стоимости их замены при перегорании), а светодиодные мощностью 12 Вт – всего около 4 тыс. руб. Чувствуете разницу? Да, мы, а также все те, кто уже применяет в быту светодиодные лампы, тоже давно видят эту разницу в своих квитанциях на оплату коммунальных услуг. И даже в случае если светодиодная лампа не прослужит заявленный срок службы (а такое вполне может случиться для относительно дешевых ламп), то и за 2-3 года работы она многократно себя окупит. Замена ламп накаливания светодиодными является, пожалуй, самым выгодным и быстро окупаемым вложением денег в домашнем хозяйстве. Заменять надо, и быстро – тут и думать нечего :). Иначе получается, что вы «прожигаете» свои деньги впустую. Надеемся, что смогли вас убедить. Кроме того, помните, что в 2016 году в Минэнерго уже поднят вопрос запрета ламп накаливания мощностью свыше 60 Вт, так что путь в любом случае только один – переход на более экономичные источники света.

Пример 2. Коммерческий сектор. Самым распространенным типом расчета окупаемости светодиодных светильников в коммерческой сфере является, пожалуй, вычисление выгоды от применения светодиодных офисных светильников взамен люминесцентных. И, конечно же, самым распространенным типом потолка для офисов и торговых площадей является потолок типа «Армстронг» с размером ячейки 60х60 см. Или пусть это будет гипсокартонный потолок или типа «Грильято» - суть от этого совершенно не меняется. Допустим, что есть строящийся гипермаркет с 12-часовым режимом работы ежедневно в течение всего года и с требуемым количеством светильников в 1000 штук и руководство решает, какие светильники установить – люминесцентные старого образца или новые светодиодные. Потребление люминесцентного светильника с электронным блоком ПРА (пускорегулирующей аппаратуры) составит 80 Вт, а светодиодного аналога – 32 Вт. Стоимость одного кВт*ч для коммерческой организации по ценам 2016-го года примем в размере 4 руб 50 коп (Чувашская Республика). Пусть рост тарифов составит 10% в год. Стоимость более или менее качественного люминесцентного светильника 80 Вт – 1000 рублей, светодиодного 32 Вт – 2000 рублей. По уровню освещенности такой светодиодный светильник замещает собой люминесцентный.

Итак, переходя к результатам, сразу скажем, что экономия, опять же, потрясающая. Полная окупаемость стоимости покупки светодиодных светильников за счет экономии на электроэнергии составит около 1 года 10 месяцев. А разница в стоимости между светодиодными и люминесцентными светильниками окупится и вовсе менее чем через 1 год! Через 7 лет работы светодиодные светильники окупят себя 5 раз. Абсолютные цифры поражают еще больше – через 10 лет экономия на счетах за электричество для магазина составит более 16,5 млн. руб! На самом же деле окупаемость в сравнении с люминесцентными светильниками наступает еще быстрее, т.к. необходимо учитывать и дополнительные факторы:

- стоимость подключения 1 кВт дополнительной энергомощности;

- экономию на кабелях и защитных устройствах (меньшие номиналы по току для защитных устройств, меньшее сечение кабелей, отсутствие пусковой и реактивной мощности);

- затраты на ежегодное обслуживание люминесцентных светильников (замена ламп, зарплата электрика и пр.).

Теперь вы наверняка знаете, насколько выгоднее использовать светодиодные источники освещения по сравнению с традиционными – лампами накаливания и люминисцентными светильниками. Поспорить со светодиодными по энергоэффективности из распространенных типов ламп могут, пожалуй, только металлогалогенные лампы, но и они обладают рядом недостатков – в частности, они тоже недешевы и требуют пускорегулирующей аппаратуры. Здесь мы их не рассматриваем, т.к. у них довольно узкая ниша на рынке. Так называемые «плазменные» или СВЧ-светильники пока еще не получили широкого распространения, поэтому пока на них останавливаться также не будем. Оставайтесь с нами, будем рады делиться с вами новой информацией.