Светодиодное освещение квартиры: оценка экономичности и варианты реализации

Сегодня нам предстоит выяснить, как может быть реализовано светодиодное освещение в квартире. Однако прежде, чем отправляться в магазин за новыми светильниками, давайте разберемся, насколько убедительны преимущества светодиодов перед традиционными источниками света — лампами накаливания и люминесцентными лампами.

Сказка

В одной далекой-далекой северной Стране жил Рабочий. Назовем его… ну, скажем, И-ван.

Была у И-вана семья, которую он любил, Работа, которая приносила ему свой Кусок Хлеба, и Дом, в который И-ван приходил отдохнуть после Работы.

В Доме светила Лампочка Ильича, которую И-вану когда-то дали Коммунисты. И-ван посмотрел на Лампочку с недоумением, протер ее об рубашку на пузе и вкрутил в патрон под потолком, после чего благополучно забыл про источник света.

Жил И-ван, в общем, вполне счастливо. Но Счастье, как водится у Людей, было не слишком долгим.

Однажды Коммунисты ушли. Так случается.

И-ван вначале обрадовался. Уж больно ему надоело каждое утро слушать гимн. А потом призадумался.

Дом, где Коммунисты заседали в своем Совете, быстро снесли, а на его месте поставили кресло, в которое тут же села зеленая Жаба.

И первым делом разослала всем Людям счета за то, что им раньше давали Коммунисты.

И-ван посмотрел на счет за свет и понял, что счастье закончилось. И, похоже, надолго. Так у Людей бывает часто.

Прошло несколько лет, и в дом к И-вану заглянул сосед из другой Страны на Востоке  — Инженер по имени Ли. Он показал И-вану Светодиодную лампочку, которую придумал житель Западной Страны Ник, и объяснил, что за нее нужно заплатить Жабе всего один раз. А потом она сама будет приплачивать за то, что у тебя горит Лампочка Ника.

Примечание Сказочника: считается, что первый светодиод создал американец Ник Холоньяк в 60-е годы прошлого века. Однако за 30 лет до него свечение на точечном контакте диодного детектора обнаружил русский радиолюбитель Олег Лосев. Его Счастье тоже было недолгим — в 1942 году Олег Владимирович погиб в блокадном Ленинграде.

И-ван привычно протер Лампочку о рубашку на пузе и вкрутил в патрон на потолке…

Что такое светодиод

При пропускании  между двумя полупроводниками с разными типами проводимости  (дырочной и положительной) электрического тока электроны переходят с одного энергетического уровня на другой, более низкий. Избыточная энергия излучается в виде фотонов. Подобрав состав и комбинацию полупроводников, можно получить светодиод, излучающий в видимом, инфракрасном или ультрафиолетовом спектре.

Заметьте: от прочих источников света (галогенных и люминесцентных ламп, а также ламп накаливания) светодиоды отличаются очень узким спектральным составом излучаемого света. Эта особенность компенсируется применением наносимых на прозрачный корпус люминофоров.

Оценка

Насколько привлекательно свето-диодное освещение квартиры выглядит на фоне привычных альтернатив?

Преимущества

• Экономичность. Светоотдача современных светодиодов с учетом потерь на преобразователе питания достигает 100-120 люменов на ватт. У ламп накаливания она меньше в 10 раз, у полноразмерных люминесцентных — в 1,5 раза;

• Долговечность. Производители заявляют для светодиодов 30-50 тысяч часов службы против 1000 часов у пресловутой лампы накаливания;
• Слабый нагрев. Он позволяет использовать светодиодные светильники с натяжными и подвесными потолками (в том числе изготовленными из ПВХ пленки и панелей);
• Отсутствие связи между количеством циклов включения-выключения и сроком службы. Для сравнения — лампы накаливания, галогенки и светильники дневного света перегорают в основном при включении, когда через их нагревательный элемент или драйвер течет максимальный ток;
• У некоторых светодиодных светильников — возможность менять не только яркость, но и спектральный состав света (делая его более теплым или холодным).

Недостатки

Их, собственно, всего три.

1. Цена: светодиодные светильники все еще заметно дороже ламп накаливания и галогенок;

Однако: с каждым годом разрыв сокращается. На середину 2017 года, когда писалась эта статья, светодиодную лампу под патрон Е27 со светимостью в 800-1000 люменов можно купить за 100-120 рублей против 60 за качественную лампу накаливания от Osram или Phillips.

2. Цветопередача. Она, в лучшем случае, дотягивает до уровня качественных газоразрядных ламп, но все еще не может тягаться с лампами накаливания и тем более с «галогенками»;

3. Упрощение схемотехники преобразователя питания от поколения к поколению светодиодных светильников. Цель очевидна — удешевление производства. Однако чем проще стабилизатор, тем меньше диапазон рабочих напряжений: если лампы, произведенные три года назад, работают при просадке сети до 140-160 вольт, то новейшие filament (чей драйвер представляет собой обычный диодный мост) выключаются уже при 195 вольтах.

Экономическая эффективность

Давайте сравним смонтированное в квартире диодное освещение с традиционными лампами накаливания по экономичности с учетом первоначальных расходов.

Вот участники нашего конкурса:

Перейдем к расчетам:

1. За сутки непрерывного свечения первая лампочка будет потреблять 100*24=2400 ватт-часов, или 2,4 кВт-ч общей стоимостью (в ценах 2017 года) 12 рублей. Вторая — 12*24/1000=0,288 кВт-ч, или 1,44 рубля;
2. Разница в стоимости между лампами равна 150-20=130 рублей;
3. Период окупаемости при замене лампы накаливания на светодиодную и круглосуточном освещении составит 130/(12-1,44)=12,31 суток.

Заметьте: мы пренебрегли меньшим сроком службы ламп накаливания. В реальности разрыв в затратах между лампами накаливания и светодиодным освещением будет еще больше.

Светить всегда, светить везде

А теперь давайте обсудим то, как можно реализовать светодиодное освещение самому в квартире.

Узнать о нем больше уважаемому читателю поможет прикрепленное видео.

Светимость

Она указывается на упаковке или в сопроводительной документации к любому светильнику.

Суммарная светимость всех осветительных приборов в помещении должна обеспечивать следующие значения освещенности:

• Жилая комната, кухня — 150 люкс;
• Детская комната — 200 люкс;
• Санузел, ванная — 50 люкс.

Справка: освещенность в 1 люкс соответствует светимости в 1 люмен на квадратный метр площади помещения.

Лампочки

Простейший сценарий не требует особых комментариев. Замена ламп накаливания на лампы, изготовленные под тот же патрон, но уже светодиодные, может быть выполнена за считаные минуты.

Однако здесь нас ждет несколько неприятных сюрпризов:

• Повернутая рассеивателем к потолку лампа будет освещать комнату отраженным от него светом, а значит — менее ярко;
• Полупрозрачные плафоны дублируют функции рассеивателя и опять-таки делают освещение более тусклым;
• Мощные лампы (15 ватт и более) могут физически не влезть в рожки вашей люстры из-за больших размеров корпуса.

Светильники

Полная замена источников света на светодиодные требует обесточивания комнаты автоматами в щитке (на случай, если кто-то из домашних в задумчивости нажмет на клавишу выключателя), однако тоже легко может быть выполнена своими руками. При покупке светильника обратите внимание на наличие в его корпусе драйвера (ЭПУ — электропускового устройства). Некоторые светодиодные панели продаются без него.

Преимущество решения — в том, что светильники изначально разрабатываются под светодиоды и учитывают все их особенности (направление пучка света, уровень теплоотдачи и т.д.).

Ленты

Наконец, наиболее необычное и интересное решение — освещение светодиодными лентами.

Ленты могут выполнять одну из двух функций:

1. Скрытой подсветки. В этом случае маломощная лента (как правило, на светодиодах smd 3528 с удельной мощностью в пределах 5 ватт на метр) монтируется в нише гипсокартонного потолка, на потолочном плинтусе или молдинге. Блок питания ленты размещается в вентилируемой нише;

Заметьте: монтаж подсветки упрощается тем, что она остается невидимой при работе. Поэтому ленту можно просто наклеить внутри ниши, не закрывая ее рассеивателем.

2. Основного освещения. Освещение лентой имеет важное преимущество: оно не дает теней, что очень удобно на кухне, при мелких работах в домашней мастерской, а также при работе визажиста или парикмахера.

Здесь предпочтительна лента на светодиодах 5360 или 5730 со светимостью от 1000 люменов на метр.

У монтажа мощных светодиодных лент в качестве основного освещения есть несколько правил:

• При мощности свыше 14 ватт на метр ленте необходим теплоотвод. Она наклеивается на специальный теплоотводный алюминиевый профиль или на любой материал с достаточно высокой теплопроводностью (алюминиевый каркас подвесного потолка, зеркало, стекло и т.д.);

• Использование рассеивателей возможно, не нежелательно. Рассеиватель поглощает до трети излучаемого светодиодами света. Мало того, по мере его запыления доля поглощаемого света растет;

• Блок питания для ленты подбирается с запасом по мощности в 20-30%. Инструкция связана с тем, что работа в предельных режимах противопоказана стабилизаторам питания импульсных БП: сильный нагрев ключевых транзисторов приводит к быстрому выходу из строя электролитических конденсаторов (те вспухают и утрачивают емкость);

• Нишу для БП желательно защитить вентиляционными решетками с сетками. Решетка предотвратит проявления любопытства со стороны домашних животных, а сетка исключит попадание в открытый корпус блока питания насекомых, которые часто становятся причиной коротких замыканий в высоковольтной части БП.

Заключение

Как видите, светодиодное освещение в квартире действительно выгодно и практично. Успехов!