Светлое будущее. Часть 2

В отличие от торопливых и небескорыстных «прогрессоров», я считаю, что каждая из технологий, в том числе и «устаревшие» «накалки», имеет право на жизнь. И не я один — в передовых США до сих пор ЛН (здесь и далее — лампы накаливания) занимают 78% рынка бытового освещения, а новомодные светодиоды — всего 1%.

Осознав плюсы и минусы, перспективы и тупики различных подходов к освещению, читатель сможет в каждой конкретной ситуации сделать правильный выбор. Тем самым он сэкономит деньги, улучшит качество жизни и даже сохранит здоровье себе и своим близким. О некоторых аспектах использования тех или иных ламп мы уже рассказывали, но нам есть, что добавить. Приступим.

⇡#Срок службы

Лампы накаливания уже много десятилетий выпускаются с паспортным сроком службы 1000 часов. Говорят, что эта цифра — результат давних договоренностей производителей: они решили искусственно ограничить долговечность ламп, дабы сохранялся высокий спрос. Что ж, похоже на правду: в каталогах ведущих производителей присутствуют ЛН Longlife с удвоенным сроком службы. Значит, могут массово делать, но не хотят.

Но все же: сколько проработают ЛН в наших реальных условиях? Проводились тесты основных марок, которые показали разброс от 700 до 1300 часов (почти двукратный, однако). Формально это всего несколько (6-10) месяцев эксплуатации. Однако мой опыт показывает, что ЛН вполне могут служить по 2-3 года, практически не уступая в этом КЛЛ (здесь и далее — компактные люминесцентные лампы). Причин видится две:

Во-первых, почти все современные ЛН — и отечественные, и импортные — рассчитаны на напряжение 230-240 В (евростандарт). А квартальные электросети у нас как были, так и остались нормативно 220-вольтовые. Более того, из-за их износа и перегрузки напряжение во многих местах снижено и едва достигает 210-215 В. Такова ситуация даже в центре Москвы, о сельских и дачных районах уже и не говорю — там и 200 В радуются. Получается, ЛН работают с недокалом 4-8%, что, конечно, уменьшает световой поток, но ведь и продлевает жизнь лампочке минимум вдвое (см. диаграмму ниже). Хорошая традиция позднесоветских времен, когда ЛН выпускались на разные диапазоны напряжений (от 215-225 до 245-255 В) и можно было подобрать лампочку под конкретные условия, почему-то забыта.

Во-вторых, как всем известно, ЛН перегорает при включении — бросок тока через холодную спираль разрушает ее. Достаточно поставить устройство плавного пуска («блок защиты ламп») или диммер с поворотной ручкой, как проблема снимается. Одно это в 3-4 раза увеличивает ресурс. Не все знают, что такие приборы сами питаются от сети и напряжение на выходных клеммах всегда на 7-10 В меньше, чем на входе. Даже при идеальных 230 В в сети (новые микрорайоны, «свежие» подстанции и щиты) лампа будет гореть с недокалом в 3-4%, что дополнительно продлит ей жизнь раза в полтора.

Выходит, установив диммеры, о быстром перегорании ЛН можно практически забыть. Разве что, учитывая сниженную светоотдачу, в ряде случаев стоит повысить мощность (60 Вт поменять на 75 и т.п.). Ну и быть готовым оплачивать счета за электроэнергию: КПД притушенного света падает ниже некуда. Увы, но лампочка, горящая вполнакала, потребляет всего на 15% меньше. Кроме того, диммер — это не стабилизатор, и в особо тяжелых случаях (частые броски напряжения, например при отключении мощной нагрузки) ЛН по-прежнему будут перегорать чаще, чем хочется. Но тут и многие КЛЛ спасуют.

Вот так зависит от напряжения световой поток и срок службы ЛН. Шкала ординат — логарифмическая

Все сказанное относится и к галогенкам. Они и так имеют увеличенный срок службы: сетевые 1500-2000 ч, низковольтные 2000-4000 ч. А с плавным включением ГЛН становятся почти вечными и служат 5-10 тысяч часов. Применительно к низковольтным лампам замечу, что хороший электронный трансформатор для них уже имеет функцию плавного пуска, а также стабилизации. И если не жадничать и при монтаже освещения в квартире сделать все как надо, в том числе поставить качественные ГЛН, то менять их долго не придется. Разве что вы захотите устроить очередной ремонт…

Еще несколько фактов про галогенки. При работе от диммера на пониженной яркости в них прерывается йодный цикл. Спираль при этом истончается, а стенки колбы темнеют. Чтобы сохранить ресурс лампы, надо регулярно включать ее на полную мощность. Правда, это не поможет китайским галогенкам, в которые, говорят, даже не кладут йод. Это вполне в духе китайцев: экономить на том, что нельзя сразу проверить. Среди «косяков», что массово встречаются у лампочек из Поднебесной, — сниженный световой поток даже на номинальном напряжении (китайцы так и не научились вытягивать спираль со стабильными параметрами, поэтому делают ее «с запасом», чтобы при всех разбросах лампочка не перегорала сразу), плохое внутреннее крепление спирали, грозящее ее провисанием, касанием колбы и даже взрывом (актуально для капсульных ГЛН сетевого напряжения), контактные штырьки без никелевого покрытия (во влажных помещениях, например в ванной, железо быстро окисляется, и свет мигает и гаснет). В общем, дешевизна — 20-40 р. за лампочку — частенько выходит боком.

Две перегоревшие китайские галогенки (около 2 лет эксплуатации). В левой, видимо, галоген и не ночевал

Вот показательный пример. У меня в коридоре уже года 3 стоит линейная ГЛН Osram на 150 Вт. За это время колба потемнела, световой поток снизился. Я взял на замену Feron понятно откуда, так он даже новый светил заметно тусклее. Пришлось вернуть «старичка». Так что стоит покупать фирменные галогенки, пусть они и дороже. Только не идите на стройрынки и в мелкие магазины: торгаши там специально завышают цены на Osram/Philips, чтобы люди активнее брали китайскую дешевку (весьма прибыльную на самом деле). В крупных электромонтажных фирмах цены ощутимо ниже, а ассортимент — шире.

Этот плафон пережил взрыв китайской галогенки (230 В, 50 Вт)

Общий вывод: при небольших вложениях в оборудование и минимально приличной электросети ЛН и особенно ГЛН живут достаточно долго, сравнимо с КЛЛ второго эшелона и всяко больше, чем безродная «китайщина» в 10-15 раз дороже. Также в активе ЛН приятный для зрения непрерывный спектр, отличная цветопередача и возможность плавной регулировки до нуля (крайне удобно при просмотре ТВ и прочих занятиях). Согласитесь, есть о чем подумать, особенно если экономия на освещении — не главный приоритет.

Срок службы КЛЛ всегда приводится на упаковке и обычно составляет от 6000 до 12000 ч. Лучшие модели могут похвастаться и 15 и даже 20 тысячами часов, но на нашем рынке их немного. Есть и совсем редкие индукционные КЛЛ, где газовую смесь в колбе ионизирует высокочастотное поле. За счет отсутствия электродов срок службы таких ламп практически необозрим (15000-60000 ч у разных конструкций), к тому же они моментально запускаются на полную мощность и работают в широком диапазоне температур.

Индукционные КЛЛ часто имеют кольцевую форму, что при отсутствии электродов вполне естественно, но требует выносного ЭПРА (здесь и далее — электронный пускорегулирующий механизм). Зато их мощность достигает 300 Вт

Напротив, лампочки непонятного происхождения со сроком службы 3000-4000 ч (встречались раньше в магазинах типа «Все по 36 рублей») практически исчезли с рынка. Ну и слава богу — такие изделия массово дохли через пару месяцев, а с ноября 2011 г. их продажа вообще запрещена (постановление Правительства РФ №602). Кстати, цена КЛЛ от заявленного ресурса зависит не столь сильно: лампочка на 12000 ч на 30% дороже, чем аналог на 6000 ч, а проработать может вдвое больше. Априори выгоднее покупать более долговечную модель, тем более что она обычно и в других аспектах качественней.

Напомню: средний срок службы — чисто статистический показатель, наподобие периода полураспада. Имеется в виду, что за указанное время наработки 50% ламп выходит из строя при нормальных условиях эксплуатации (непрерывное горение 2,7 ч в день, или 1000 ч в год, при температуре 25 градусов Цельсия и номинальном напряжении сети. Фирма Osram практикует более дробный цикл: 90 мин во включенном состоянии, затем 15 мин в выключенном). Разумеется, никто не гарантирует, что конкретный экземпляр проработает именно столько.

Реальный срок службы КЛЛ во многом зависит от параметров электросети и режима эксплуатации. Слабое место здесь — ЭПРА. Частые скачки напряжения изнашивают электронику, и она выходит из строя раньше времени. Если для ЛН опасно повышенное напряжение, то КЛЛ больше страдает от его снижения. В случае просадок сети электронный балласт действует как стабилизатор и сохраняет яркость свечения лампы — ценнейшее преимущество в местах с нестабильным электроснабжением. ЛН в подобных условиях малопригодны — тусклый и мерцающий от скачков свет выведет из себя кого угодно. КЛЛ же нормально работают при 180 и даже 160 В.

Однако при этом растет ток в цепях ЭПРА, отчего детали сильнее греются и теряют ресурс. Так что длительные провалы напряжения для КЛЛ вредны. А короткие броски чреваты банальным пробоем транзисторов и конденсаторов. Помимо этого, электронику добивают перепады температуры и влажности, что, к примеру, в сельских постройках встречается нередко.

Разрушительно на лампу действуют частые включения — от этого изнашивается не только ЭПРА, но и катоды в разрядной колбе. Считается, что каждое включение уносит не менее часа ресурса. Этого недостатка лишены КЛЛ, оснащенные функцией плавного старта, — их, к счастью, на рынке сейчас большинство. Специальный элемент (позистор, PTC) ограничивает ток в катодах, пока они не прогреются, — это предотвращает растрескивание эмиссионного слоя. Прогрев длится 0,5-2 с (в это время виден накал спиралей у концов трубки), после чего подается высоковольтный поджигающий импульс.

Балласт нормального качества. Желтый шарик на переднем плане — позистор (на схеме обозначен PTC). Китайцы даже на этой копеечной детали норовят сэкономить

Такие лампы загораются с заметной задержкой, что в ряде случаев вызывает недовольство. Зато число включений в них практически неограниченно (иногда приводится условно-расчетная цифра в 500 тысяч циклов). Важно только соблюдать интервал между выключением и повторным включением КЛЛ — он должен быть не менее 2-3 мин, а лучше 5-6 мин. Иначе позистор не успеет охладиться и лампе грозит вредный для нее мгновенный старт. Также не следует быстро выключать КЛЛ — «оборванные» процессы в неразгоревшейся до конца лампе на пользу ей не идут. После включения лампа должна проработать хотя бы 5-10 мин. Так что щелкать выключателем стоит пореже, а старое, заученное с детства правило «Уходя, гаси свет» необходимо пересмотреть. Пожилым людям это бывает сложно понять и принять.

Типовая схема балласта для маломощной КЛЛ

Наконец, большую роль играет рабочее положение КЛЛ и условия вентиляции плафона — от этого зависит температурный режим работы ЭПРА. На его нагрев многие не обращают внимания, а зря. В положении цоколем вверх электроника нагревается до 60-70 градусов Цельсия, а в тесном или закрытом плафоне — аж до 90 (нагретому воздуху некуда выходить, и он поджаривает ЭПРА). Ресурс горячих деталей уменьшается в несколько раз, и они быстро выходят из строя. Стандартно пробивается ключевой транзистор или пусковой конденсатор. Так что неподходящий светильник может существенно сократить жизнь не одной лампы, особенно если он находится в теплом месте (под потолком кухни, в ванной и т.п.).

Долговечности КЛЛ ощутимо вредит массовое стремление производителей к миниатюризации. Компактные модели хорошо раскупаются и удобны в эксплуатации, но ЭПРА в крошечном корпусе приходится жарко во всех смыслах. Ведь детали туда приходится ставить мелкие, ослабленных номиналов — так что работают они на пределе. Недаром серьезные бренды не спешат отказываться от классических, довольно габаритных конструкций. Их лампы порой громоздки (влезают не в каждый светильник) и внешне не так привлекательны, но работают наиболее надежно.

ЭПРА лампы 11 Вт — типичный китайский монтаж. Сетевой электролит Aishi на 2,2 мкФ (должно быть раза в два больше, привет пульсациям 100 Гц). Прогрева нет. Провода, выходящие из колбы, накручены на штырьки — это дешево, но ненадежно. В приличном балласте все припаяно

И все равно, электроника в КЛЛ служит максимум 3-4 года, и то при условии качественных комплектующих и сборки. Применяя детали с наилучшими параметрами («военная приемка»), в принципе, можно создать высоконадежные ЭПРА, способные протянуть 6-8 лет даже в неблагоприятных условиях. Но это приведет к резкому росту цены, а лампа за 800-1 000 р. мало кому нужна. Так что производители идут на разумный компромисс. Это касается и лидеров рынка: 5-7 лет назад тот же Philips делал КЛЛ заметно качественней. Многие из них живы и по сей день, чего нынешние модели повторить не смогут (оговорюсь, я не рассматриваю узкий элитный сегмент).

Все это оттого, что встроенный балласт в КЛЛ фактически одноразовый и выбрасывается вместе с лампой. Решение, конечно, не лучшее, связанное лишь с простотой подключения. В линейных ЛЛ (те самые офисные «трубки») картина совсем другая: внешний балласт ничто не мешает сделать как надо — из мощных деталей, в металлическом корпусе с отличным теплоотводом и экранированием. В результате ЭПРА становится почти вечным и меняется лишь вместе со светильником, а то и перекочевывает в новый.

Балласт Helvar для ЛЛЛ 36 Вт. За 350 р. получаем высокий КПД (собственные потери не более 10% мощности лампы), коэффициент мощности 0.98 (у КЛЛ обычно 0,85-0,95), прогрев катодов и множество защит. Зато сами лампы на порядок дешевле и служат подолгу

Срок службы светодиодных ламп также красуется в первых строчках спецификации и на упаковке, но к реальности он имеет довольно мало отношения. Внушительная цифра — 20-50 тысяч часов, а то и больше — представляет собой расчетный ресурс драйвера (схемы питания СДЛ [здесь и далее — светодиодные лампы]), а чаще просто берется из документации на светодиод. В обоих случаях предполагаются идеальные условия эксплуатации, чего в массовой недорогой продукции нет и близко. Так что работать СДЛ будет существенно меньше — выйдет из строя драйвер либо светодиод. В лучшем случае кристаллы не сгорят, но деградируют настолько, что лампу придется заменить (общепризнанный порог вывода из эксплуатации — снижение светового потока на 30%).

Драйвер призван обеспечить светодиодам стабильный ток, указанный в спецификациях. По конструкции и эффективности драйверы могут различаться радикально — от примитивного конденсатора с парой резисторов (КПД не нормируется) до сложных микропроцессорных решений с защитой и стабилизацией (КПД 82-87%). Первый почти вечен, но быстро убивает светодиоды нерасчетными режимами; второй же щадит СД, но сам может быть не слишком надежным, если на чем-то сэкономили либо нестабильность сети превосходит ожидания проектировщиков. Большинство современных моделей СДЛ рассчитаны на диапазон 85-265 В переменного тока (могут использоваться в любой стране мира с напряжением сети от 100 до 240 В), но опыт их эксплуатации в тяжелых отечественных условиях еще недостаточен.

Вскрытая «кукурузина» на SMD-диодах. Жизнь у лампочки будет яркой, но короткой: простейший драйвер не дает нужной стабилизации

Наконец, на ресурс СДЛ критическим образом влияет охлаждение. P-n-переход светодиода ни при каких условиях не должен нагреваться выше 80 градусов Цельсия, иначе быстрая деградация и выход из строя неизбежны. В этом отношении СДЛ еще более капризны, чем КЛЛ, и в мощных моделях большую часть объема и веса занимает радиатор, обычно алюминиевый. Ведь плотность тепловыделения на кристалле сравнима с оной у современных процессоров. Отсюда развитое оребрение, термопаста и так далее. Как вам кулер в лампочке? А таких уже немало (это мощные световые модули для теплиц, аквариумов и прочих небытовых нужд). Для лучшей теплопроводности кристаллы выращивают на подложке из сапфира, что заметно удорожает изделия.

СДЛ для аквакультуры. 25 десятиваттных диодов Cree XR-E в корпусе из нержавеющей стали выделяют столько тепла, что без крупного кулера на задней стенке не обойтись

Другое оригинальное решение — жидкостное охлаждение: колба СДЛ заполнена прозрачной жидкостью (типа парафинового масла), которая отводит тепло прямо от кристалла, а также рассеивает свет. Понятно, что все такие технологии недешевы, значит, китайские производители будут пытаться их упростить или обойти. Дьявол кроется в деталях: не разобрав конкретную лампочку, не оценишь ее качества, и следовательно — долговечности. Остается надеяться на гарантию, которая у светодиодных ламп, как и у КЛЛ, доходит до трех лет.

Одна из первых моделей СДЛ с жидкостным охлаждением (2009 г.). Заполненная маслом колба дает весьма равномерный свет, но поток невелик — чуть больше, чем у 25-ваттной ЛН. К 2012 г. доработанные конструкции стали вчетверо ярче

Как выясняется, большой реальный срок службы (20000 ч и более), достигнутый в лучших моделях СДЛ, — не всегда преимущество. Если лампа не горит круглосуточно (а в быту такие применения все-таки редкость), то с немалой вероятностью она будет выведена из эксплуатации еще в исправном состоянии. Все по-житейски просто: появятся новые, более привлекательные модели ламп, дизайн светильника устареет, назреет ремонт или переезд и тому подобное. А ведь за высокое качество была уплачена немалая цена, так что затраты имеют шанс не окупиться.

Именно по этой причине внедрение долгоживущих СДЛ идет прежде всего в коммунальной и транспортной сферах, где лампочки нагружаются по полной программе, а экономия на обслуживании весьма ощутима. Ведь даже жэковский электрик без наряда не полезет под козырек подъезда менять перегоревшую лампу. Аналогичные работы где-нибудь на придорожном столбе — целое мероприятие с участием бригады монтеров и автолюльки, выливающееся в многозначные суммы.

Потихоньку резюмирую: в бурно развивающемся светодиодном мире ориентиров не так много. Уверенность в долгой жизни дают изделия производителей первого эшелона, где инженерно проработанная конструкция сочетается с качественными комплектующими и сборкой. Однако высокие цены приводят к тому, что доля подобной продукции на нашем рынке незначительна (15-20%). Не менее 60% приходится на долю китайских производителей, чьи СДЛ выходят из строя огорчительно быстро, да еще и светят порой отвратительно. Причина низкого качества — огрехи в конструкции и отступление от спецификаций, в конечном счете — недобросовестная конкуренция. Это беда многих быстроразвивающихся рынков. В погоне за бумажными показателями светодиоды перегружаются по току (этакий «разгон» кристалла), отчего быстро перегорают или тускнеют на 50-60%, а их спектр еще раньше сползает в синеву (люминофор деградирует даже быстрее кристалла). Часто не продуман теплоотвод, драйвер упрощен и спаян кое-как и так далее, и тому подобное. Реальный срок службы таких изделий, как показали испытания, составляет 700-1500 часов — меньше, чем у галогенок!

СДЛ типа «кукурузина». За полгода эксплуатации четверть светодиодов успела деградировать (приношу извинения за качество снимка, сделанного телефоном)

Хитрость в том, что изначально эти СДЛ признаются годными, поскольку стартовый световой поток, цветовая температура и другие параметры соответствуют спецификации производителя. Проблемы начинаются позже, где-то со второй-третьей сотни часов. Все это побуждает рукастых пользователей заниматься «апгрейдом» — например, менять драйвер на нормальный и промазывать диодную сборку термопастой (китайцы расходуют ее, мягко говоря, экономно). В итоге малой кровью получаем лампочку сносного качества, но этот путь, понятно, не для всех.

4-ваттная СДЛ в разобранном виде. Термопасты на теплоотводящей пластине (справа) явно недостаточно

Рассказывать про лампочки можно еще очень и очень долго. Следующая часть этого материала выйдет в самом ближайшем будущем. Оставайтесь с нами!