Газоразрядные и светодиодные лампы для улиц и промышленных помещений - сравнение, достоинства и недостатки

Обновлено: 26.04.2024

Лампы для уличного освещения должны отвечать главному требованию - высокой светоотдаче, которая обусловлена спецификой эксплуатации. Поэтому для уличного освещения в основном используют самые энергоэффективные из существующих ламп - натриевые лампы высокого давления (а не светодиоды, как многие думают!). Их эффективность превосходит светодиодные лампы на 25% (160 Лм/вт против 120 у светодиодов).

Поскольку работать приходится в условиях влажности и разности температур, лампы нуждаются в герметичных светильниках, а это частично снижает уровень освещенности. Еще один важный фактор натриевых ламп - долгий срок службы, который позволит реже проводить замену осветительных приборов.

В организации уличного света это заметно сокращает расходы на обслуживание, делая систему освещения выгодной и удобной. С задачей недорого и мощного уличного освещения отлично справляются газоразрядные натриевые лампы. Они создают много света, экономичны в потреблении энергоресурсов и живут во много раз дольше обычной лампы накаливания.

Для уличного освещение могут использоваться следующие виды ламп:

Металлогалогенные лампы:

Образуют яркий поток белого света и обладают большим выбором цветовой температуры - от 2 500 К теплого света желтых оттенков до 20 000 К очень холодного. Металлогалогенные лампы используют в освещении открытых площадей, стадионов, выставочных центров, придомовых и промышленных территорий, создают подсветку наружной рекламы и объектов архитектуры. Такие лампы находят применение в местах, где необходимо получить очень мощный поток чистого света.

Спектр свечения металлогалогенные лампы отлично имитирует дневной свет, а высокий индекс цветопередачи (свыше 90 Ra) позволяет получить максимально естественную окраску окружающих предметов без визуальных искажений. Металлогалогенные лампы требуют подключения ПРА для плавного запуска и поддержания функциональности. Образуют стабильный поток света в течение всей жизни, которая продолжается до 20 тысяч часов (в зависимости от модели).

Металлогалогенные лампы производят мощностью от 20 до 10 000 Вт (в одноцокольном и двухцокольном исполнении). Корпус таких приборов испытывает сильный нагрев при работе, поэтому в целях безопасности их монтируют в закрытые светильники. По уровню светоотдачи и энергоэффективности металлогалогенные источники превосходит даже мощные светодиодные.

Металлогалогенные лампы для уличного освещения - не дешевое удовольствие. Используют их только в красивых ландшафтных парках, скверах и архитектурной подсветке - потому что они дают качественные белый свет с высоким индексом цветопередачи. Для массового освещения улиц металлогалогенные лампы не используются.

Натриевые лампы:

Образуют свечение желтого спектра, который со временем перетекает в желто-оранжевый, а ближе к завершению жизни свечение приобретает красный оттенок. В группе газоразрядных источников натриевые лампы обладают самой высокой светоотдачей - в экспериментальных образцах до 200 Лм/Вт, однако цветопередача остается на низком уровне и не превышает 50 Ra.

Лампы используют для основного освещения улиц, парков, ж/д станций, промышленных и других объектов, где необходимо получить большое количество света и сэкономить электричество. В таких случаях натриевый источник света обходится значительно дешевле своих «соседей» как по стоимости электроэнергии, так и по стоимости эксплуатации уличного освещения.

Натриевые лампы оснащены обычным винтовым цоколем Е27 и Е40, поэтому подходят для прямой замены лампочек накаливания, не требуя замены патронов. Образуют интенсивный свет в условиях низкой температуры воздуха, однако свыше -32 -35 °C поток заметно снижается. Перепады напряжения могут вывести лампу из строя, поэтому для стабильной работы необходимо подключить ЭПРА. В среднем лампочки живут порядка 12-18 тысяч часов.

Люминесцентные лампы:

В отличие от других видов газоразрядных ламп, люминесцентные источники практически не нагреваются в процессе работы. Большую часть потребляемой энергии они расходуют на выработку света и не образуют тепловых излишков. Лампы с цоколем Е27 и Е40 работают от бытовой сети 220 В и не требуют установки дополнительного оборудования, а линейные лампы с цоколями G13 и G5 - обладают большой энергоэффективностью.

Люминесцентные лампы используют в освещении придомовых территорий, объектов охраны, подземных парковок или промышленных площадей. Благодаря разнообразной палитре (красный, зеленый и другие цвета) лампочки применяют в создании иллюминаций, подсветке наружной рекламы и сооружений архитектуры.

Однако у люминесцентной технологии есть одно существенное ограничение - её световой поток падает в 2 раза при понижении температуры воздуха на каждые 10 градусов. Поэтому для уличного освещения и люминесцентные, и энергосберегающие лампы подходят только там, где зимой воздух не холоднее 10C (южнее широты нашего Сочи, Адлер, Испания, Португалия, Турция, Италия и т.д.). Там, где зимой отрицательные температуры, использовать люминесцентные лампы для уличного освещения бесполезно!

Индукционные лампы:

Это безэлектродный подвид люминесцентной лампы, где видимый свет создает плазма, которая образуется в результате воздействия магнитного поля на ионы газа. Такие приборы мгновенно включаются и не требуют времени ожидания для повторного включения, чем выгодно отличаются от «собратьев»: другим газоразрядным лампам перед повторным включением необходимо охладиться.

Обладают высокой светоотдачей (от 80 Лм/Вт) и продолжительной жизнью, которая по заявлениям производителей составляет 60-100 тысяч часов и выше. Индукционные лампы используют в местах, где важно получить хорошую освещенность, как можно реже заменяя осветительные приборы. Это освещение улиц, тоннелей и магистралей, стадионов, промышленных и прочих объектов. Однако из-за сложностей использования технология не получила распространения и практически полностью вытеснена светодиодами.

Ртутные лампы:

Устаревший вид газоразрядных источников, который потеснили более совершенные представители - натриевые и металлогалогенные. Между тем, ртутные лампы продолжают ценить за низкое энергопотребление, которое позволяет получить мощный поток света (от 600 до 24 000 Лм) и сэкономить бюджет. Индекс цветопередачи довольно скудный и не превышает 50 Ra, однако для уличного освещения, где окраска окружающих предметов не важна, это оптимальный вариант в соотношении цена/качество. В зависимости от модели лампы могут работать от стандартной сети напряжения 220 В (лампы прямого включения) или требовать установки ПРА.

Основное использование ртутных ламп для уличного освещения - это дачи и дачные посёлки, где ранее были установлены столбы со стандартными винтовыми цоколями под лампу накаливания. Для замены на ртутную лампу в них не надо ничего менять - просто выкрутить лампу накаливания и вкрутить ртутную - поэтому такое простое решение и обусловило популярность этих ламп для непрофессиональных служб эксплуатации.

90). Комбинация люминофора и LED-кристаллов различных цветов (например, желто-зеленого и сине-голубого) позволяет добиться идеально-белого свечения, что технически невозможно в случае с ДРЛ и ДНаТ.

Постоянство эксплуатационных характеристик

Оптические характеристики ДРЛ и ДНаТ напрямую зависят от агрегатного состояния газовой смеси. Как следствие, газоразрядные лампы чувствительны к изменениям температуры воздуха. Хотя производители ДРЛ и ДНаТ декларируют возможность эксплуатации в температурном диапазоне от -40 до +60°C, на практике максимальное значение светового потока достигается на отметке около 18-22°C. Больше всего газоразрядные лампы боятся сочетания холода и повышенной влажности воздуха. Конденсат, выпадающий на стенки стеклянной колбы, мешает их разогреву.

Другая проблема — снижение яркости ГРЛ со временем, что обусловлено как медленным разрушением электродов, так и неизбежным падением давления внутри колбы. Всего через 3 месяца активной эксплуатации ДНаТ начинает светить на 10% хуже, а ДРЛ — на 30%. Спустя год световой поток натриевой лампы падает уже на 20%, а ДРЛ — на целых 50%.

Светодиодные лампы лишены перечисленных недостатков. За весь срок службы, который составляет не менее 50 000 часов, интенсивность светового потока снижается на 4% максимум. При этом данный показатель никак не зависит от климатических условий, так как физические свойства LED-кристаллов не изменяются под действием отрицательных температур.

Согласно СП 52.13330.2011, максимальное значение коэффициента пульсации не должно превышать 20%, однако ни ДРЛ, ни ДНаТ не укладываются в озвученные рамки. Для этих ламп нормой являются 25-40%. Хотя человеческий глаз практически не различает высокочастотное мерцание света, оно все равно оказывает негативное влияние на здоровье, вызывая головную боль, чувство усталости, способствуя снижению концентрации внимания. Кроме того, пульсация способна вызвать стробоскопический эффект, который является одной из наиболее частых причин производственных травм.

Качественные светодиодные лампы комплектуются стабилизирующим драйвером, благодаря чему коэффициент пульсации оказывается меньше 1%. Они полностью отвечают требованиям СП 52.13330.2011 и могут с равным успехом использоваться для освещения помещений, в которых проводятся высокоточные работы, на промышленных объектах и даже в учебных и дошкольных учреждениях.

Технически светодиодные лампы превосходят ДРЛ и ДНаТ по всем параметрам. Любые затраты на переоснащение объектов светодиодными светильниками уже спустя 2,5-3 года эксплуатации при том, что срок наработки на отказ каждого устройства составляет не менее 10 лет.

Лампа накаливания - самый распространенный вид лампочек. По мнению специалистов, это обуславливается простотой конструкции и применения, универсальностью и невысокой стоимостью. Лампы накаливания - тепловой источник света, спектр которого отличается от дневного света преобладанием желтого и красного излучения и полным отсутствием ультрафиолета. Применяются такие лампы, как правило, в бытовом и декоративном освещении, а также там, где к освещению не предъявляют особых требований, а потребление и срок службы ламп не являются определяющими факторами.

Галогенные лампы - это усовершенствованные лампы накаливания. Достоинством галогенных ламп является неизменно яркий свет, прекрасная передача цвета и возможность создания разнообразных световых оттенков. Благодаря добавлению в колбу газов фтора, брома, хлора, йода, уменьшающих количество испарения вольфрама, срок службы лампы увеличился до 2000-5000 часов. Использование специальных фильтров, нанесенных на кварцевое стекло, "останавливает" ультрафиолет, что оберегает освещаемые вещи от выгорания. Дихроичные отражатели отводят тепловое излучение за пределы освещаемой площади. Яркость освещения регулируется с помощью большого ассортимента диаметров отражателей.

Линейные галогенные лампы с нитью накала в форме спирали и прозрачной кварцевой трубкой. Эти двухцокольные лампы используются для освещения широких поверхностей. Благодаря применению упрочненных держателей, нити накала обладают высокой устойчивостью к механическим воздействиям. Для ламп мощностью до 500 Вт позиция свечения произвольная, мощностью свыше 500 Вт - только горизонтальная, с допустимым отклонением в 4°. Лампы совмещают в себе высокую светоотдачу, "живой" белый блеск, отличный коэффициент цветопередачи, постоянный световой поток в течение всего срока службы, мгновенное перезажигание, возможности регулировки яркости.

Галогенные лампы со стеклянным отражателем и цветным защитным стеклом. Цветное стекло добавляет световому пучку определенный оттенок. Предназначены для декоративного освещения.

Галогенные лампы с параболическим стеклянным отражателем, покрытым металлическим алюминиевым слоем. Предназначены для создания световых акцентов. Слегка рифленая поверхность переднего стекла хорошо подчеркивает эффект "искрящегося" света и защищает горелку от загрязнения и пыли, а также от соприкосновения с руками человека. Применяется в акцентном освещении, в освещении общественных и жилых помещений, уличной подсветке (при использовании на улице лампа должна быть защищена от попадания влаги).

Галогенные лампы с двойной колбой работают от сетевого напряжения, имеют резьбовой цоколь. Лампы характеризуются стабильной светоотдачей и отличной цветопередачей (Ra=100). Лампы могут работать с регулятором яркости. Применяются для освещения жилых и общественных помещений.

Лампы накаливания со временем теряют яркость. Современные галогенные лампы не имеют этого недостатка благодаря добавлению в газ-наполнитель галогенных элементов. Галогенные лампы имеют яркий насыщенный и ровный свет, спектральный состав которого значительно отличается от спектрального состава света обычной лампы накаливания и приближен к спектру солнечного света. Благодаря этому прекрасно передаются цвета мебели и интерьера в теплой и нейтральной гамме, а также цвет лица человека.

Преимущества галогенных ламп:

высокая светоотдача;
стабильно яркий свет на протяжении срока службы;
долгий срок службы;
миниатюрная конструкция;
возможность регулирования светового потока;
высокий уровень безопасности, особенно в условиях повышенной влажности (низковольтные лампы).

Недостатки галогенных ламп:

до стеклянной поверхности лампы лучше не дотрагиваться голыми руками, так как на ней остаются жирные пятна, что может привести к оплавлению в этом месте стекла колбы. Лампу необходимо брать, используя кусок чистой ткани, а если колба чем-то испачкана, то нужно протереть ее медицинским спиртом;
галогенные лампы очень чувствительны к скачкам напряжения сети, поэтому их следует включать через стабилизатор напряжения, а низковольтные - через трансформатор;
температура колбы может достигать 500 °С, поэтому при установке ламп следует соблюдать нормы противопожарной безопасности (например обеспечить достаточное расстояние между поверхностью перекрытия и подвесным потолком).

Люминесцентная лампа - газоразрядный источник света низкого давления. Его световой поток определяется свечением люминофора под воздействием ультрафиолетового излучения, которое возникает вследствие электрического разряда. По мнению специалистов, в соотношении "цена и качество" люминесцентные лампы являются наиболее эффективными и востребованными именно в сфере коммерческой недвижимости.

Изнутри стенка колбы покрыта смесью люминесцентных порошков, которая называется люминофор. Лампы с трехполосным люминофором более экономичны, поскольку световая отдача у них составляет до 104 Лм/Вт, но обладают худшей цветопередачей (Ra=80), а лампы с пятиполосным люминофором имеют отличную цветопередачу (Ra=90-98) при меньшей световой отдаче (до 88 Лм/Вт). Существует два способа поджига люминесцентных ламп - электромагнитным и электронным балластом. Тип балласта влияет на зажигание ламп, а также на мерцание в работе и срок службы поджигающих электродов. При поджиге люминесцентных ламп с электромагнитным балластом происходит до 30% потерь электроэнергии. Основным отличием люминесцентного светильника с электронным балластом от такого же светильника с электромагнитным балластом, помимо энергосбережения, веса и объема, является частота мерцания: Лампы с электронным балластом работают с высокой частотой мерцания около 42 000 Гц в секунду, тогда как лампы с электромагнитным балластом работают с частотой 100 Гц в секунду, что при длительном использовании вызывает усталость глаз.

Прямые трубчатые люминесцентные лампы - это газоразрядные лампы низкого давления. Состоят из стеклянного баллона, двух цоколей (с выводными контактами) на обоих концах баллона, двух подогревных катодов из вольфрамовой нити или стальной трубки. Баллон наполнен парами ртути и инертным газом (аргоном). Длина трубки напрямую связана со светоотдачей лампы. Применяются в жилых и общественных помещениях.

Люминесцентные лампы в виде кольца, благодаря своей форме применяются в широком диапазоне осветительных приборов. Из-за малых габаритов трубки эту лампу можно использовать в максимально плоских светильниках. Она применяется для освещения общественных и жилых помещений.

Преимущества люминесцентных ламп:

по сравнению с лампами накаливания обеспечивает такой же световой поток, но потребляют в 4-5 раз меньше энергии;
имеют низкую температуру колбы;
повышенный срок службы;

Недостатки люминесцентных ламп:

снижает световой поток при повышенных температурах;
содержание ртути (хотя и в очень малых количествах, 40-60 мг). Эта доза безвредна, однако постоянная подверженность пагубному воздействию может нанести вред здоровью;
люминесцентные лампы не приспособлены к работе при температуре воздуха ниже 15-20 °С.

Компактные (энергосберегающие) люминесцентные лампы вырабатывают свет по тому же принципу, что и обычные люминесцентные, только на гораздо меньшей площади, и являются компактной альтернативой люминесцентным лампам-трубкам.

Преимущества компактных ламп по сравнению с лампами накаливания:

до 80% меньшее потребление тока при том же количестве света;
срок службы в 6-15 раз больше по сравнению с обычными лампами накаливания и составляет, соответственно, 6000-15 000 часов в зависимости от типа;
меньшие потери на обслуживании за счет длительного времени службы;
возможность выбора цвета свечения.

Газоразрядные лампы высокого давления. Особенностями газоразрядных ламп, по словам специалистов, является их высокая светоотдача и длительный срок службы в широком диапазоне температур окружающей среды. В нашем климатическом поясе для архитектурного (наружного) освещения предпочтительней использовать именно газоразрядные лампы, поскольку они отлично работают при минусовой температуре. Применение газоразрядных ламп рекомендуется только с защитным стеклом, качественными комплектующими и квалифицированной сборкой схемы, иначе они небезопасны для домашнего использования. Так, например, взрыв лампы или короткое замыкание в цепи может привести к пожару. Также следует отметить, что газоразрядные лампы светят в полную силу не сразу, а по истечении 2 - 7 минут.

В группу газоразрядных ламп входят металлогалогенные, натриевые и ртутные лампы.

Металлогалогенные лампы - это ртутные лампы высокого давления, в которых используются добавки из йодидов металлов, в том числе редкоземельных, а также сложные соединения цезия и галогенида олова. Все эти добавки значительно улучшают световую отдачу и характеристики цветопередачи ламп при ртутном разряде. Все металлогалогенные лампы дают белый свет с различной цветовой температурой. Их особенность состоит в хорошем уровне цветопередачи. Любые предметы и растения под ними смотрятся абсолютно естественно. По словам специалистов, металлогалогенные лампы широко используются в освещении объектов коммерческой недвижимости, а также выставок, служебных помещений, гостиниц и ресторанов, для подсветки рекламных щитов и витрин, освещения спортивных сооружений и стадионов, для архитектурной подсветки зданий и сооружений. * Исследования проведены автором.

Достоинства металлогалогенных ламп:

высокая световая отдача (60 - 110 Лм/Вт);
большой срок службы (до 10 000 часов);
компактные размеры;

Недостатки металлогалогенных ламп:

не подходят для плавной регулировки;
долгое зажигание и перезажигание.

Натриевые лампы принадлежат к числу наиболее эффективных источников видимого излучения: они обладают самой высокой световой отдачей среди газоразрядных ламп, экономны и имеют длительный срок службы. Обычно лампы излучают характерный желтый цвет, но если в состав зажигающего вещества входит ксенон, они дают яркий белый свет. Натриевые лампы бывают высокого (излучают свет теплого желтого цвета, подходящий для освещения больших парков, дорог и площадей) и низкого давления (идеально подходят для уличного освещения).

Достоинства натриевых ламп:

высокий уровень светоотдачи (до 130 Лм/Вт);
длительный срок службы (до 12 000 часов);
энергетическая экономичность.

Недостатки натриевых ламп:

плохая цветопередача (Ra = 20);
долгое зажигание и перезажигание (до 10 минут).

Газоразрядные натриевые лампы применяются для освещения улиц, а также промышленных помещений, где основными условиями являются экономность и яркость, а требования к светопередаче несущественны.

Работа ртутной лампы основывается на использовании излучения электрического разряда в парах ртути. Лампы данного типа отличаются высокой светоотдачей при сравнительно небольших габаритах, они имеют длительный срок службы. 40% излучения приходится на ультрафиолетовую область спектра. Для увеличения светоотдачи ультрафиолетовое излучение преобразуют в видимый свет с помощью люминофора, которым покрыта колба лампы. Эти лампы позволяют значительно снижать затраты при установке, эксплуатации и техническом обслуживании в следующих областях применения: дорожное освещение, освещение ландшафтов.

Ртутная лампа высокого давления содержит пары ртути, парциальное давление которых во время работы достигает 105 Па. Такие лампы обладают высокой надежностью, хорошей цветопередачей, позволяют снизить затраты на установку и техническое обслуживание. Применяются для внутреннего и наружного освещения коммерческих и производственных объектов, для декоративного и охранного освещения. Ртутно-вольфрамовая лампа - лампа, внутри которой в одной и той же колбе находятся разрядная трубка ртутной лампы высокого давления и спираль лампы накаливания, соединенные последовательно. Колба может быть покрыта люминофором. Вольфрамовая спираль служит дополнительным источником света в красной области света и одновременно выполняет функцию балластного давления для ртутной горелки. Благодаря этому устройству улучшается передача цвета и отпадает необходимость использования дополнительного дросселя.

Преимущества ртутных газоразрядных ламп:

широкий диапазон мощностей;
достаточный уровень световой отдачи (30-60 Лм/Вт);
большой срок службы (до 12 000 часов);
ртутно - вольфрамовые лампы не требуют пускорегулирующего аппарата;
компактные размеры;

Недостатки ртутных газоразрядных ламп:

плохая цветопередача;
долгое зажигание и перезажигание (до 5 -10 минут).

По мнению большинства специалистов, будущее освещения - за лампами и светильниками на светодиодах. На данный момент они еще не так востребованы на рынке, как люминесцентные лампы или лампы накаливания, и в основном применяются в архитектурном, ландшафтном и декоративном освещении, Особое внимание хотелось уделить светодиодам, продуцирующим большой световой поток, как правило, эти светодиоды с мощностью от 1 Вт до 15 Вт. Данные источники света имеют достаточно большую светоотдачу, приближающуюся уже к значению светоотдачи газоразрядных ламп, большой срок службы, компактные размеры и достаточно большую яркость. Все эти свойства открывают новые возможности применения светодиодов, как для общего, так и для прожекторного освещения. Благодаря отсутствию тела накала светодиоды отличаются высоким КПД и большим сроком службы (80 000 - 100 000 часов).

Преимущества светодиодов:

низкое энергопотребление - не более 10% от потребления при использовании ламп накаливания;
долгий срок службы - до 50 000 часов;
высокий ресурс прочности - ударная и вибрационная устойчивость;
чистота и разнообразие цветов, направленность излучения;
регулируемая интенсивность;
низкое рабочее напряжение;
экологическая и противопожарная безопасность. Они не содержат в своем составе ртути и почти не нагреваются.

Теперь видна четкая картина перспективы светодиодов и их явные преимущества перед другими источниками света. Производство светодиодов в последние годы опережают все самые оптимистические прогнозы на 20-30%. Большинство экспертов сходятся во мнении, что через 7-10 лет светодиоды захватят все основные позиции на рынке света.

Читайте также: