Ювелирное обозрение

Многие водители, меняющие автомобильные лампочки накаливания на светодиодные, отмечают недолгий срок жизни последних… Лампы либо прекращают светить, либо, что еще более неприятно, начинают хаотично подмаргивать. Почему это происходит – ведь светодиод, по сути, почти вечный прибор? Попробуем разобраться!

✔ Локализация проблемы и чуть-чуть теории

Вот типичный пост с одного из «светодиодных» форумов:

— Поменял в машине лампы на светодиоды (никакого драйвера, тупо понижающие сопротивления) в плафоне салона, габаритах и подсветке багажника, через 3-4 месяца начал мерцать плафон в салоне (именно моргать как стробоскоп, одна линейка SMD-диодов, потом две), затем такая же мутотень с одним габаритом произошла… Поменял в плафоне лампу на новую — через 2 месяца эффект повторился… Вопрос — почему это происходит? Дело в качестве компонентов или тут другая проблема?
Ernesto

Попробуем разобраться! И начнем с теории. Светодиод питается строго определенным током, который нормирован производителем. Меньше – можно, больше – нельзя! Поэтому последовательно с «гирляндой» диодов включается элемент, ограничивающий или стабилизирующий ток через них до значения, рекомендованного производителем диодов.

Собственно, к долговечности диодов в лампах со встроенным стабилизатором тока (который часто называют «драйвером») нет претензий. Однако большинство продающихся сегодня LED-ламп небольшой мощности (габаритные огни, подсветка салона, приборной панели, поворотников и т.п.) – это лампы, сделанные без «драйвера», по упрощенной схеме: не со стабилизатором тока, а с ограничителем, роль которого выполняет простой резистор. С ним схема простейшей диодной лампочки небольшой мощности выглядит так (фото 8).

Наиболее характерные неисправности таких светодиодных ламп:

* Полное перегорание – выход из строя одного диода в цепочке. Если цепочка в лампе одна, то из-за сгорания любого из диодов последовательная цепь разрывается, и лампа гаснет целиком.
* Частичное перегорание – выход из строя одной из цепочек, если их в лампе несколько. Не вызывает погасание, но яркость падает.
* Мерцание-«стробоскоп» – своеобразный дефект «умирающего» диода в цепочке, когда от перегрева меняется p-n-структура кристалла – на полупроводнике образуется нестабильная область, то пропускающая ток, то нет…

Так почему LED-лампочки перегорают? В чем кроется проблема их недолговечности? В том, что производители не используют стабилизаторы тока, а применяют элементарные резисторные ограничители? Отчасти да… но не только!

Даже простейший резистор неплохо выполняет свою функцию в качестве «бронежилета» для светодиодов, защищая их от избыточного тока и преждевременной гибели. Но только в том случае, если:

* Номинал этого резистора корректно рассчитан и обеспечивает безопасный ток через диоды;
* Напряжение питания стабильно.

А вот ни того, ни другого зачастую нет… Китайские горе-инженеры знают, что автовладельцы, как правило, покупают LED-лампочки по принципу: «А включите мне её, я посмотрю, как светит!». И продавцы готовы идти навстречу покупателям – у них всегда под рукой специальный стенд с разнообразными патронами и аккумулятором, на котором они готовы зажечь любую лампу на пробу. А раз клиент «любит глазами», то производители ламп рассуждают следующим образом – нужно поставить такой токоограничительный резистор, чтобы лампочка загорелась отчаянным светом и выглядела привлекательно даже на 10-11 вольтах питающего стенд старого аккумулятора, который давно не заряжался!

В итоге диоды лампы даже при 12 вольтах УЖЕ работают с перегрузкой, а после того, как двигатель завели, напряжение в бортсети, питающее диоды, поднимается с 12 до 14,2 вольт – а это, на минуточку, почти 20% разницы! Ток еще вырос – уже до опасных величин. Вырос ток – выросла температура кристаллов диодов, что дало лавинообразно еще больший рост тока – и диоды перешли в режим работы на износ!

✔ Переходим к практике!

Чтобы продемонстрировать, как это выглядит, переходим к экспериментам – элементарным, но наглядным! Просто подадим на несколько наобум купленных диодных ламп стандартное для автомобильной бортсети напряжение 14,2 вольта и посмотрим на потребляемый лампой ток, разогрев лампы и дальнейший рост тока.

Протестируем пару разных моделей ламп типа W5W, лампу C5W, лампу-панель с цоколем C5W, а также влагозащищенные лампы в корпусе с креплением под болт, рассчитанные на монтаж в бампер в качестве ДХЛ (фото 1).

Берем для начала лампу в виде светодиодного модуля-панели с выносным цоколем, как у стержневых ламп типа C5W и C10W. Предполагается, что этот модуль можно запихнуть в потолочный светильник автомобиля и подключить к контактам, предназначенным для штатной C5W. Модуль готовый, лепится на двусторонний скотч, рассчитан на простую установку своими руками (фото 2).

При подаче на лампу 14,2 вольт она буквально бьет по глазам нездоровым светом и стремительно раскаляется в руках – потребляемый ток при включении составляет 0,58 ампера (более 8 ватт) и непрерывно растет от саморазогрева кристаллов – через пару минут он доходит до 0,71 ампера (это уже 10 ватт!) и продолжает повышаться. Держать лампу в руке даже в течение секунды становится невозможно, что говорит о том, что температура перевалила за 70-80 градусов, и это не предел… То, что диоды смонтированы на алюминиевой плате, служащей якобы неплохим теплоотводом, им совершенно не помогает (фото 3).

Вывод: в погоне за яркостью китайцы запитали диоды в лампе экстремальным током, превышающим все здравомыслимые пределы, из-за чего такая лампа заранее обречена. Девайс оправдывает свое название – «бренд», породивший эту лампу, называется… Long Hui… Длинный, стало быть, вам «привет». Из Китая…

Следующим берем LED-аналог популярной бесцокольной пятиваттной автомобильной лампочки типоразмера W5W. Светодиодная W5W-лампа имеет упаковку, фасуется по 2 штуки в блистер, на котором имеется марка некоего российского дистрибьютора, но, по сути, она столь же косоглаза и беспородна, как и панелька Long Hui…

У приличных брендов, типа Osram или Philips, светодиодный аналог 5-ваттной лампы накаливания W5W потребляет 1 ватт, что соответствует току около 0,07 ампера. Китайский LED-аналог W5W, как видим, «кушает» значительно больше – 0,26 ампера (около 3,5 ватт) и также быстро разогревается до болезненных ощущений в ладони, тогда как рабочая температура таких диодов не должна превышать 45-50 градусов…

Вывод: лампа условно пригодна для кратковременной работы (скажем, в плафоне освещения багажника), но при долговременном режиме (скажем, в габаритных огнях) она тоже не жилец (фото 4)…

Еще одна лампа-аналог W5W. Лампа совсем уж беспородная – даже в сравнении с предыдущими, ибо продается без упаковки – «на развес». Яркость её ниже, чем у предыдущей, но и режим работы поэтому более правильный. После подачи на лампу напряжения 14,2 вольта она потребляет ток 0,14 ампера – лампа теплая, но не обжигающая, что свидетельствует о почти корректном режиме работы диодов (фото 5).

Следующий «клиент» – плоская лампа стандарта C5W. Включаем, смотрим – лампа не слишком яркая, но потребляет меньше ватта и весьма умеренно греется. Должна жить долго (фото 6).

Ну и под конец – лампочки, выполненные в формате болтов для установки в бампер. Жесть как она есть… Единственные, «благодаря» которым автору удалось получить реальный ожог ладони – пусть и несильный… Потребляют всего 0,2 ампера, но за счет алюминиевого корпуса нагреваются снаружи до полного изумления. Не глядя взяв лампочку в руку после горения в течение нескольких минут, был вынужден с матерщиной и визгом её выронить (фото 7)!

Предварительный, промежуточный вывод выглядит так – вставляя LED-лампочки в своих машинах вместо классических, довольные их яркостью и белым светом автовладельцы закрывают плафоны, фары и прочие светильники так и не узнав о том, что при напряжении 14,2 вольта лампы разогреваются до аварийной температуры…

В конце хотелось бы озвучить четкие и исчерпывающие рекомендации по подбору качественных ламп… Но сделать это я не берусь вот по какой причине. Возьмем, к примеру, пресловутую лампочку W5W – пятиваттную, бесцокольную, повсеместно используемую в большинстве автомобилей. Классическая лампа накаливания W5W от хорошего бренда стоит 20-30 рублей. Её безымянный китайский светодиодный аналог стоит уже около 100 рублей – и он, хотя светит ярче, а энергии потребляет меньше, является лотереей в плане надежности. Может проработать долго, если китайцы не переборщили с яркостью и потреблением тока, а может «откинуться» через месяц-другой. Соответственно, светодиодная W5W хорошего бренда, типа упоминавшихся уже Osram или Philips, уж точно будет работать долго и счастливо, но при этом и стоит 500-800 рублей за пару, что лично мне видится за гранью добра и зла (фото 9).

Собственно, советовать сакраментальное «покупайте бренд!» на фоне вышесказанного трудно, ибо слишком велик ценовой разрыв между качественной лампой накаливания и безымянной «диодкой», не говоря уже о «диодке» именитой… 30 рублей за верную «классику» со спиралькой против 100 рублей за диодную лотерею без гарантии. Или даже 30 против 250-300 за «диодку» европейского производства… Одна лампочка – это еще туда-сюда, но если вы хотите поменять несколько штук, то здравый смысл уже намекает на непродуктивность такого тюнинга, в особенности на фоне кризиса…

Попробуем подобраться к конструктивным и понятным обывателю выводам с другой стороны – как выбрать из изобилия недорогих безымянных китайских LED-лампочек такую, чтобы она служила долго? Теоретически сделать это можно, но вот практически… Чтобы прийти к правильным выводам, нужна слишком сложная процедура плюс навыки радиолюбителя… Взять в руки лампочку, изучить визуально диоды, опознать их породу, вспомнить, какой ток потребляет данный тип диодов, сосчитать их число и вычислить приблизительный потребляемый ток всей лампочки. После чего подать на лампу питание через амперметр и определить – близок ли потребляемый ток к номинальному или завышен… Бред?! Бред…

Другой вариант – купить дешевую LED-лампу и самостоятельно встроить в неё или впаять в разрыв подходящего к патрону провода подобранный резистор, снизив запредельную яркость и температуру диодов. Но тут опять-таки требуются электротехнические навыки и возня, что устроит не каждого…

Так что, похоже, круг замкнулся… Если вышеперечисленные варианты вам не подходят, то либо покупаем дорогой европейский бренд, либо экспериментируем с беспородными лампочками, меняя их одну за другой и ожидая, пока повезет, либо вовсе не вмешиваемся в конструкцию автомобиля и… ждем удешевления LED-девайсов!

Доброго времени суток дорогие друзья! Сегодня снова поговорим об экономии электричества, в прошлых статьях мы считали сколько электроэнергии потребляют бытовые приборы (пылесос, микроволновка), а сегодня мы попробуем рассчитать сколько электричества потребляют лампочки в вашем доме, и можно ли как то сэкономить на потреблении электричества лампочками.

Итак, давайте разберемся для начала какие лампочки стоят у нас в квартире, в быту чаще всего используются следующие виды:

1. Накаливания
2. Люминесцентные (энергосберегающие)
3. Светодиодные

Лампы накаливания

Давайте посчитаем сколько электроэнергии расходует обычные лампочки разной мощности, наиболее популярных в быту.

Потребляемая мощность:
Мощность 60Вт — энергопотребление составит 60 Вт или 0,06 киловатт за 1 час
Мощность 95Вт — потребляет электричества 95 Вт 0,095 киловатт за 1 час
Мощность 100Вт — израсходует 100 или 0,1 киловатт Вт электроэнергии за 1 час.

Давайте посчитаем сколько мы заплатим за использование света, если у нас к примеру 3 сотки (зал, кухня, спальня) и 3 на 60 Вт (прихожая, туалет, ванная).

Сколько электроэнергии тратим

Возьмем к примеру 3 на 100Вт горят 5 часов вечером и 1 час с утра в итоге 6 часов в день, получаем 3 штуки за час наматывают 300 Вт за 6 часов 1800Вт или 1,8 кВт.
еще 3 на 60Вт предположим что горят каждая по 1 часу в день, итого получаем в общем 3*60 Вт = 180 Вт или 0,18 кВт. Итого в день около 2 киловатт.

При использовании ламп накаливания расходы электроэнергии будут следующими:
Итого за 1 день будут равны 1,8 кВт + 0,18 кВт

2 кВт
Итого за 1 месяц намотают 2 кВт * 30 дней = 60 кВт

Сколько придется заплатить?

Возьмем стоимость за 1 киловатт = 4 руб.
Тогда за 1 час лампы 60Вт мы заплатим 0,06 * 4 р = 24 коп.
за 1 час лампы 95 или 100Вт = 0,1 * 4 р = 40 коп.

При использовании 6 лампочек 3 — 100Вт 6ч/день и 3-60Вт 1ч 180 ватт/день считаем:
Расходы за 1 день получаем 2 кВт * 4 р = 8 руб в день
за 1 месяц 60 кВт * 4 р = 240 руб. за 1 месяц

Представляем таблицу соответствия потребляемых мощностей лампочек с одинаковым световым потоком. Т.е каждый столбик таблицы это одинаковая мощность свечения. Первая строчка — мощность энергосберегающей лампы, вторая строчка мощность лампы накаливания с соответствующим световым потоком.

Из 1 го столбика мы видим что энергосберегающая лампа в 6 Ватт светит так же как лампа накаливания в 30Вт.

Следующая табличка из 2 строк показывает отношение светодиодных к лампам накаливания.

Люминесцентные лампы (энергосберегающие)

Тогда чтобы в доме оставалось так же светло как с обычными лампочками нужно поставить соответствующие им по свечению, т.е для вместо 60 ватт ставим энергосберегающую на 12Вт, вместо сотки ставим энергосберегающую на 20Вт, таким образом мы сократим энергопотребление и заплатим в 5 раз меньше.

Сколько электроэнергии тратим

Итак давайте считать сколько у нас израсходуют электричества люминесцентные лампы, для этого берем тот же пример 6 лампочек, 3 как сотки т.е 20Вт и 3 как 60 т.е 12 ватт.
Получаем:
3 лампочки, каждая по 6 часов в день, каждая лампочка расходует 20 Вт в час, тогда получаем 360Вт. + 3 лампочки по часу в день по 12 ватт/час = 36Вт.
Итого за 1 день: 360 Вт + 36 Вт = 396 Вт = 0,4 киловатта
Итого за 1 месяц: 0,4 * 30 = 12 киловатт

Сколько придется заплатить?

Итого за месяц сумма к оплате за чисто за освещение выйдет следующей:
Итого в рублях за 1 месяц: 12 кВт * 4 р = 48 руб.

Выгода очевидна, энергопотребление сокращается в 5 раз. А можно ли сэкономить еще больше на потребление электроэнергии приборами освещения?

Переходим еще более интересному и экономичному осветительному прибору.

Светодиодные

Лампы данного типа еще более экономичные и расходуют электроэнергии не в 5 раз меньше чем обычные лампочки а в 7. Т.е если мы хотим заменить 75 Ватт то светодиодная подойдет на 10 ватт, при этом свечение останется тем же.

Имея расходы за 1 месяц при использовании обычных лам получаем 240 руб/7 = 34 руб в месяц мы заплатим за осветительные приборы. А в год вместо 2880 заплатим 408 руб.

Что же выгоднее

При определении наиболее экономичного варианта рассмотрим время работы каждого типа лам и их стоимость. Обычные сразу отбрасываем так как перегорают чаще, да и потребляют больше.

А вот с энергосберегающими и светодиодными нужно разобраться.
Энергосберегающие — цена около 250 руб, срок службы 10 000 часов (4,6 лет)
Светодиодные — цена около 350 руб, срок службы 30 000 часов (14 лет при 6 часовом использовании)

За 14 лет за энергосберегающие заплатим — 576*14 = 8064 руб + 3 раза заменить лампочки
За 14 лет светодиодных — 408*14 = 5712 руб.

При расчетах мы брали средние показатели, но кто-то имеет большие производственные площади с освещением в которых только замена лампочек поможет сохранить в кошельке приличные суммы денег.

Главной особенностью светодиодов считается экономичность. При замене важно точно знать, сколько потребляет конкретная светодиодная лампа при сохранении силы и качества света. Если система освещения меняется полностью, кроме мощности важно учесть и некоторые не менее важные факторы. Но даже с учетом некоторых недостатков при расчетах оказывается, что светодиодное освещение самое эффективное и экономное.

Каких расходов требует традиционная система освещения

В традиционную бытовую систему освещения входит проводка на 220 В, выключатели, осветительные приборы, лампы. Если мощность всех осветительных приборов превышает 3,5 кВт, система делиться на подсистемы, которые подключаются к отдельному устройству защитного отключения (актуально для больших загородных домов).

При использовании ламп накаливания потребитель может по собственному усмотрению выбирать осветительные приборы. Окончательная стоимость системы зависит от их цены. Светильники продаются по различной стоимости, зависящей от конструкции и производителя. Цена ламп накаливания тоже разная. Для изделий российских производителей среднее значение 15 рублей.

У других производителей и цена другая:

• Philips 60W – 30 руб., 40W – 35 руб., цветная 10W – 38;
• «свечка» Foton 25W – 29 руб.;
• «груша» Osram 75W – 31 руб., 40W – 32.

Окончательная стоимость будет зависеть не только от площади жилища и мощности осветительных приборов, но и от предпочтений и финансовых возможностей семьи. При покупке дорогих светильников и выключателей, диммеров, импортных лампочек увеличатся начальные затраты не только при покупке, но и в процессе монтажа. Для включения в схему диммеров придется пригласить специалиста, который точно знает, как выполнить эту работу.

Внимание! На энергопотребление могут повлиять выключатели с подсветкой и диммеры. Первые потребляют небольшой количество ватт, вторые позволяют при необходимости снижать интенсивность свечения, одновременно снижая мощность.

Сколько ватт потребляет лампочка со светодиодами

Светодиодные лампы считаются самыми экономичными, так как теоретически потребляют в 7,5 раз меньше энергии, чем изделия с нитью накаливания.

Например, светодиодная лампа, которая потребляет 10 Вт, по уровню освещения равноценна «лампочке Ильича» на 60 Вт. Если продолжительность использования одинаковая, за электроэнергию можно платить в 6 раз меньше.

Таблица потребления электроэнергии светодиодными лампами разной мощности

	Потребление электроэнергии (W)	Поток света (лм)
Накаливания	Люминесцентной	Светодиодной
20	5	3	250
40	8	4	400
60	15	10	700
75	19	11	950
100	26	14	1300
150	36	20	1800
12	50	90	Светоотдача (лм/Вт)

Расчеты потребления

Чтобы рассчитать, сколько электроэнергии потребляет любой источник света, требуется выполнение нескольких действий:

• посмотреть мощность, обозначенную как W, на изделии или упаковке;
• разделить цифру на 1000 (чтобы получить значение в киловаттах);
• определить, сколько часов в сутки лампой пользуется семья;
• умножить цифру на 30.

Далее мощность (п. 2) умножается на часы (п. 4).

Чтобы узнать, сколько одна лампа потребляет в рублях, окончательный результат расчета умножается на тариф.

Светодиодные лампочки

Для примера можно взять двухкомнатную квартиру, в которой 3 лампы по 100 Вт (в жилых помещениях и на кухне) и 3 – по 60 Вт (в ванной, туалете и прихожей).

• в жилой комнате 4 часа вечером и 1 — утром;
• в спальне 2 часа вечером и 2 — утром;
• на кухне 3 часа вечером и 1 — утром;
• в прихожей и туалете по часу в сутки;
• в ванной 2 часа вечером и 1 — утром.

При замене на светодиодные источники используются 3 изделия по 14 Вт и 3 – по 10 Вт.

В сутки такая система потребляет:

12*14+4*10=208 Вт=0,208 кВт

При среднем тарифе 4 руб. за 1 кВт за месяц мы заплатим 24,96 руб.

Энергосберегающие лампочки

Если источники с нитью накала заменить на энергосберегающие, то нужно купить 3 изделия на 20 Вт и 3 – на 12 Вт.

В сутки все приборы потребляют:

За месяц нужно заплатить 44,64 руб.

Лампочки накаливания

Лампа накаливания только 10-20% % электроэнергии превращает в свет, остальной объем расходует на тепло.

Для той же квартиры при использовании источников с нитью накаливая они за сутки потребляют:

12*100+4*60=640 Вт=0,64 кВт

За месяц нужно заплатить 76,80 руб.

Какой экономии можно достичь

Чаще всего в быту до сих пор пользуются лампочками накаливания. Рынок предлагает изделия от различных производителей по разной цене, с большим выбором мощности, колб и цоколей. Эти источники света можно подобрать для любого светильника. Энергопотребление и затраты большинство россиян не рассчитывают, хотя знают, что компактные люминесцентные и светодиодные лампы более эффективны.

Из таблицы выше видно, что энергосберегающая лампочка потребляет в 4 раза меньше энергии, чем модель с нитью накала, светодиодная – в 7 раз, причем она в 1,5-1,8 раз экономнее люминесцентной. Если учесть светоотдачу, преимущества еще более очевидны.

Важно! При выборе необходимо рассмотреть и недостатки.

Минусы энергосберегающих источников:

• содержание в конструкции ртути;
• медленное разгорание (особенно при низкой температуре);
• встречаются изделия с неприятным для глаз светом;
• отсутствует возможность регулировать яркость (диммируемые изделия встречаются редко);
• быстро деградируют, срок службы не превышает 8 тыс. часов.

Недостатки изделий со светодиодами:

• высокая стоимость (от 300 руб.);
• некорректно работают с диммером или не поддерживают диммирование;
• требуется замена выключателя, если он с подсветкой;
• на рынке большой объем низкокачественной продукции.

Не стоит забывать, что в схемы подключения энергосберегающих и светодиодных ламп входят пускатели и драйверы, различные стыковочные элементы. При использовании низковольтных блоков питания приходится создавать проводку на 12 или 24 В. Общий показатель мощности ограничен 300 ваттами. Столько потребляют 9 источников света на 30 Вт.

От покупки светодиодных ламп большинство российских потребителей останавливает их цена, об остальных нюансах никто не задумывается. На практике при создании новой системы или полной замене старой требуются сравнительно большие начальные вложения. Но затраты быстро окупаются, если все элементы схем качественные.

Причины быстрой окупаемости светодиодных изделий:

• потребляется мало электроэнергии;
• устойчивость к механическим повреждениям и вибрации;
• минимальная реакция на частые включения/выключения;
• длительный срок эксплуатации.

В стандартной двухкомнатной квартире за год можно сэкономить 3-4 тыс. рублей за счет снижения затрат на оплату электроэнергии и отсутствия необходимости в частой замене светодиодных лампочек.

Основные выводы

Самые новые светодиоды стали достойной заменой источников с нитью накала. При покупке качественной продукции разницы в освещении нет. Если задуматься о долгосрочной перспективе, то пользоваться традиционной системой освещения нецелесообразно. Лампочки накаливания создают значительные убытки из-за низкой эффективности и необходимости в частой замене.

Немаловажен так же такой фактор, как нежелание рядовых потребителей делать что-то новое. Те, кто осмелился обновить систему освещения, оценили удобство светодиодных изделий. Суммы в счетах стали меньше, отпала необходимость несколько раз за вечер или утро включать и выключать свет, чтобы сэкономить. Появилась возможность поступать так, как удобно.