Развитие полупроводниковых технологий сделало доступным для повсеместного использования светодиоды. Раньше эти приборы были маломощные, низкой яркости. Цвета свечения ограничивались красным, желтым и зеленым. Поэтому они использовались как индикаторы состояния различного электрического оборудования, в информационных табло и указателях. Разработка и изготовление ярких мощных, разноцветных светодиодов изменило отношение светотехников к этому классу осветителей. Сначала они стали широко применяться в наружной рекламе и подсветке, декорировании архитектурных элементов на улице в темное время суток.

Развитие этого класса устройств создало полноценные осветительные приборы, способные полноценно заменить традиционные люминесцентные светильники и лампы накаливания.

Характеристики, устройство светодиода

Полупроводниковый светодиод испускает свет при подаче на него постоянного напряжения. Английская аббревиатура LED, которой часто называют эти приборы, обозначает light-emitting diode – светоизлучающий диод. На упаковке светодиода, или изделия с ним, указывается мощность потребления, цветовая температура, световой поток.

Цвет, цветовая температура, цветопередача

Различные полупроводниковые материалы и присадки образуют светодиоды любого монохромного оттенка цвета, который обязательно указывается в маркировке изделия. Технология RGB использует матрицу из трех светодиодов красного, зеленого и синего цвета каждый. Изменение интенсивности излучения любого из них меняет долю этого цвета в суммарном спектре согласно закону смешения цветов. Это позволяет получить постоянное значение цвета, или изменять его оперативной ручной или аппаратной регулировкой. Например, белый свет осветительных ламп, выраженный в градусах по шкале Кельвина.

Лампы со световой температурой свыше 6500 °К используются в специальных целях, так как их резкий цвет болезненно воспринимается человеческим глазом.

Важная для осветителей характеристика – индекс, или коэффициент цветопередачи (CRI). Этот параметр отражает естественность восприятия цвета человеческим глазом без искажения. Дневной солнечный свет передает 100% цвета, это максимальное значение точки отсчета.

Световой поток, отдача

Величина светового потока, это нормированная мощность свечения лампы. Измеряется в люменах (Лм, Lm) и указывается на заводской упаковке конкретного осветителя. Соотношение мощности различных источников света для получения примерно одинаковой величины потока.

Световой поток, соотнесенный с потребленной для его получения мощностью, называется светоотдачей. Для первой строки таблицы отношение для лампы накаливания будет 220/25=8,8, у светодиодной – 220/3=73. Чем светоотдача выше, тем эффективнее преобразование электрической энергии в излучение света.

Параметры питания

Светодиоды работают от постоянного напряжения. Применение их с сетью переменного тока требует преобразователей, понижающих, выпрямляющих и стабилизирующих напряжение и ток питания. Называются они драйверами. Лампы освещения оборудуются встроенными в цоколь источниками, для прожекторных светодиодов, лент, панелей используются драйверы в виде отдельных блоков. Основные характеристики:

• Коэффициент пульсации, который зависит от качества выпрямления и стабилизации тока. Проявляется мерцанием света с частотой 25-50 Гц, приводящему к быстрому утомлению глаз. Пульсация выходного напряжения у хорошего источника не должна превышать 5%. Легко тестируется при помощи карандаша, быстро передвигаемого в свете проверяемой лампы. Если при размахивании проявляется стробоскопический эффект – коэффициент пульсации большой;
• Диммируемость, позволяет регулировать яркость светодиода. Изменение производится не уменьшением питающего напряжения, а методом ШИМ – широтно-импульсной модуляции на высокой частоте. Отношение длительности импульса питания к паузе влияет на количество энергии, поступившее на светодиод, меняя его яркость. Управление каждым элементом RGB, кроме интенсивности света, меняет его цветность.

Виды использования светодиодов в интерьере

Домашнее освещение и декорирование использует любые конструкции LED.

Лента

Линейное устройство, собранное из большого количества соединенных в узкую полоску модулей. Каждый из них содержит нужное для номинального напряжения питания последовательно соединенное количество маломощных светодиодов с балластными резисторами. Лента продается в кассетах или свернутая в рулон. Модули расположены на одной стороне, электрически соединены параллельно и отделены друг от друга линиями на поверхности. Ножницами строго по разметке отрезается нужное количество модулей, что определяет общую длину используемой ленты и мощность драйвера.

Освещение с помощью ленты организовать невозможно из-за низкого КПД и экономически проигрышно из-за наличия светодиодов для освещения. Ее лучше использовать для получения необычных дизайнерских решений. Самоклеящаяся обратная сторона облегчает монтаж ленты на любой поверхности.

Творческое использование светодиодных лент разных цветов и яркости свечения, с учетом температурной цветопередачи, поможет выделить светом, подчеркнуть детали интерьера. Например:

• Эффектно выглядит лестница с поклеенными светодиодной лентой самой маленькой мощности ступенями и перилами. Слабые диоды не обеспечат достаточное освещение, но выделив грани ступеней, кроме декоративного эффекта, повысят безопасность прохождения лестницы в темноте;
• Светодиодная лента акцентирует мебель или другие предметы обстановки. Освещение ниш и внутреннего пространства шкафов, кроме эстетической нагрузки, имеет практический смысл;
• Применяя разноцветные ленты легко разделить светом функциональные зоны в помещении, особенно если оно небольшое;
• Размеры маленького помещения визуально расширятся, если наклеить ленту на стены вверху по периметру потолка;
• Красиво выглядит светодиодное обрамление зеркало ванной комнаты, окантовка кухонных шкафчиков и рабочих поверхностей стол кухни. В этом случае используется герметически защищенная лента;
• Более яркие светодиодные ленты наклеиваются на металлический, обычно декоративный алюминиевый профиль, которой одновременно служит радиатором отвода тепла работающего светодиода.

Большой простор для фантазии предоставляет светодиодный шнур. В отличие от ленты с односторонним расположением диодов, шнур имеет круговую диаграмму освещения и изгибается в любую сторону.

Панели

Локальное освещение небольшой площади лучше выполнять при помощи светодиодной панели. Конструкция ее напоминает ленту, но модули не вытянуты в линейку, а сконцентрированы на жесткой подложке. Это позволяет использовать более мощные и яркие, чем на ленте, светодиоды для местного освещения небольших и подсобных помещений. Толщина панелей не превышает 25 мм, что позволяет использовать их для освещения невысоких комнат.

Лампы

Освещение дома удобнее организовать, применяя предназначенные для этого светодиодные лампы. Расчет количества и мощности светильников выполняется на основании требований санитарно-гигиенических норм:

Освещенность, это отношение светового потока к площади освещаемой горизонтальной плоскости. Измеряется в люксах (Лк). Нужно учитывать, что указанные производителем мощность и световой поток всегда немножко завышены. Значение еще больше уменьшится при использовании светильников с рефлекторными стеклами. Запас по параметрам должен быть 10-15% от расчетных значений.

При подборе ламп нужно обращать внимание на цветовую температуру светильников. Цветопередача влияет на психологическое состояние человека, поэтому правильно для рабочей зоны использовать холодный свет, а теплый для жилых помещений. Комбинируя лампы можно создать свет нужного оттенка, что позволит создать уют.

Достоинства и недостатки

Качественное светодиодное освещение по комфортности не отличается от ламп накаливания и многократно превышает люминесцентные светильники. Кроме этого есть другие плюсы:

• Повышенная экономичность, энергоэффективность;
• Небольшая потребляемая мощность и высокий КПД светодиода уменьшает рабочую температуру светильника. Это снижает:
  • влияние включенной лампы на общую температуру помещения;
  • риск получения случайного ожога при касании лампы;
  • долговечность, механическая стойкость к вибрациям и потрясениям, стабильность яркостных параметров, устойчивость к скачкам сетевого напряжения;

• Изумительные декоративные и дизайнерские перспективы с возможностью регулировки яркости и цвета, отсутствие в спектре свечения вредных составляющих;
• Использование пониженного напряжения питания устраняет возможность поражения электрическим током;
• Легкость монтажа.

Не обошлось без недостатков:

• Высокая стоимость;
• Большое количество подделок на рынке:
  • подделки не всегда корректно работают с диммерами;
  • иногда при выключенном питании слабо светятся или периодически подмаргивают;
  • низкая яркость, плохой цвет и пониженная цветопередача вызывают искажение цвета предмета.

Постепенное снижение цен на светодиодное освещение способствует росту популярности этих ламп. Нужно изменить отношение к покупке таких осветителей. В отличие от ламп накаливания, которые по определению являются расходным материалом, качественная светодиодная продукция закупается на долгий срок.