Переход от люминесцентных ламп к светодиодам — одна из самых обсуждаемых сейчас тем в средствах массовой информации. Тем не менее, внедрение светодиодов — лишь одно из направлений развития современной светотехники. Процесс перехода от люминесцентных ламп T8 к люминесцентным лампам T5 таит в себе не меньше интриг, но, в силу ряда причин, в нашей стране общественный интерес к нему практически близок к нулю. Что это — стечение обстоятельств или свидетельство того, что нужно от ламп T8 сразу переходить к светодиодам? Давайте разберемся в этом вопросе.
Наиболее популярным типом люминесцентных ламп сейчас являются лампы T8, которые широко используются в светильниках, которые применяются повсюду: в офисах, подъездах, квартирах, заводских цехах, общественных зданиях. Цифра в наименовании типоразмера означает толщину трубки, выраженную в восьмых долях дюйма. То есть диаметр лампы T8 составляет примерно 26 мм. Но почему лампы именно такого диаметра нашли наиболее широкое применение?
Изначально люминесцентные лампы имели толщину 12/8 дюйма, т.е. 38 мм. Выбор именно такой тольщины был связан с уровнем развития технологий, соответствующим 30-м годам XX века. Лампы T12 получили стандартный цоколь G13.
Светоотдача люминесцентных ламп зависит от диаметра колбы. Причем, как очень толстая колба, так и очень тонкая ведут к низкой светоотдаче. Чем толще колба, тем сложнее поддерживать в ней оптимальную температуру. При уменьшении диаметра возрастает плотность тока в лампе, что также приводит к снижению светоотдачи. Очевидно, что в промежутке между двумя крайними значениями толщины находится оптимум, при котором лампа имеет максимальную светоотдачу. Этот оптимум составляет около 5/8 дюйма или 16 мм. Но для изготовления лампы с такой толщиной колбы на первых порах возникали серьезные технологические трудности.
В 80-х годах XX века был освоен выпуск ламп T8, которые давали большую светоотдачу, чем лампы T12, но не требовали переделки светильников. В лампах обоих типов используются одни и те же цоколи G13, лампы T8 без проблем работают с электромагнитными ПРА. Лампы T8 быстро вытеснили лампы T12, в настоящий момент лампы T12 выпускаются в небольших количествах главным образом на территории бывшего СССР. На момент написания статьи лампы T8 были самым популярным источником света для офисного освещения.
В 1995 году компания Philips начала выпуск люминесцентных ламп T5. Позже выпуском ламп T5 занялись компании OSRAM, General Electric и некоторые другие производители. Конструкция ламп T5 изначально разрабатывалась для использования электронных ПРА. Это позволило не тащить в новый стандарт устаревшие технологические решения, а, значит, радикально улучшить многие параметры ламп, в частности, срок службы. Помимо повышения светоотдачи, уменьшение диаметра лампы повышает эффективность оптической системы светильника, что позволяет увеличить общую светоотдачу осветительного оборудования. Например, офисные светильники от ведущих брендов для потолков «армстронг» с лампами T8 имеют КПД оптической системы около 66%, а с лампами T5 — 82–84%. Электронная ПРА — это высокий КПД, отсутствие заметных на глаз пульсаций светового потока, а также высокий коэффициент мощности, что снижает потери в проводах, по которым подводится электропитание. Добавим к этому быстрый старт и возможность диммирования. Заложенная в стандартные лампы T5 невозможность их использования с электромагнитными ПРА дает дополнительный стимул переходить на электронные ПРА.
Лампы T5, предназначенные для широкого применения, имеют светоотдачу до 104 лм/Вт, а срок службы составляет до 45000 часов (OSRAM LMILUX T5 HO XT). Причем за первые 10000 часов световой поток уменьшается всего на 5%.
Проблемы внедрения новых ламп
Переход с ламп T8 на лампы T5 оказался не таким простым делом. И дело не только в том, что у этих ламп другой цоколь — G5. Новые лампы потребовали не только переработки электронной части светильника, но разработки заново оптической системы. Связано это со значительно большей яркостью свечения поверхности ламп T5 по сравнению с лампами T8. Ведь при том же или большем световом потоке размер лампы T5 гораздо меньше. В результате, если на светящуюся лампу T8, расположенную на потолке, можно какое-то время смотреть без неприятных ощущений, то лампа T5, не снабженная рассеивателем, кажется слишком яркой. Соответственно, бюджетный вариант с плоскими отражателями и простейшей решеткой рассеивателя, который мы имеем в люминесцентных светильниках T8, для ламп T5 не подходит. Это, однако, не означает, что такие светильники для ламп T5 не производятся и не устанавливаются. На интернет-форумах и в социальных сетях вы встретите немало рассказов о том, что в том или ином офисе установили люминесцентные светильники, которые светят очень ярко, но при этом слепят. Это именно те самые светильники с лампами T5, при производстве которых очень сильно сэкономили.
Помимо объективных проблем, есть и субъективные — потребители иногда… психологически не готовы использовать электронные ПРА, которые для ламп T5 являются обязательными. Один из ведущих российских производителей светильников для офиса провел в 2011 году маркетинговую акцию — продавал одну из моделей своих светильников в варианте с электромагнитной ПРА и в варианте с электронной ПРА по одной и той же цене. Результат оказался неожиданным — на светильники с электромагнитной ПРА, неэкономичные и имеющие высокий уровень пульсаций светового потока, все равно был спрос. Дело в том, что у некоторых потребителей есть недоверие к сложной электронике, а простое решение в виде увесистого дросселя воспринимается как более надежное, хотя на самом деле это далеко не так. В странах Евросоюза законодательно запрещено устанавливать новые светильники с электромагнитным ПРА, что является мощным стимулом для перехода на лампы T5. Российский же потребитель выбирает более традиционные решения.
Насколько дорого?
Итак, мы выяснили, что офисный светильник на люминесцентных лампах T5 не может быть дешевым, в противном случае он будет давать значительный ослепляющий эффект. Светильник для потолков «армстронг», предназначенный для 4 ламп мощностью по 14 Вт каждая, и соответствующий нормам по ослепленности для офисных помещений, где работают за компьютерами, стоит от 1900 руб (здесь и далее данные на октябрь 2012 года). И еще 500 руб. уйдет на комплект ламп. Итого цена комплекта будет от 2400 руб. В то же время, светодиодные светильники для потолков «армстронг» предлагаются по цене от 2500 руб. Есть ли смысл вообще связываться с переходом на лампы T5, не проще ли сразу перейти на светодиоды?
Световой поток светильника для потолков «армстронг» с лампами T5 4x14 Вт составляет около 4600 лм. Потребляемая мощность светильника при этом не превысит 64 Вт, т.е. общая светоотдача системы составит 72 лм/Вт. Светодиодный светильник за 2500 руб. такой световой поток обеспечить не может. Стоимость светодиодного светильника с таким световым потоком составит не менее 5500 руб. Но такую сумму стоит бюджетная модель, для которой не соблюдаются нормы по обобщенному показателю дискомфорта UGR.
Согласно СП 52.13330.2011, значение UGR на рабочем месте в офисе не должно превышать 24. Бюджетный светодиодный светильник с рассеивателем типа «колотый лед» или вообще без рассеивателя такое значение UGR обеспечить не может. Для снижения UGR до допустимой величины используются светодиодные светильники с опаловыми рассеивателями. В последнее время также наметилась тенденция к использованию плоских панелей, в которых светодиоды светят в торец рассеивателя. При этом UGR не превышает 23, но КПД подобных оптических систем составляет 50–65%. В итоге светодиодный светильник, обеспечивающий допустимый уровень UGR, имеет светоотдачу в среднем 55 лм/Вт. Т.е. светодиодный эквивалент светильника на лампах T5 4x14 Вт будет потреблять 84 Вт. При этом цена такого светильника составит около 8000 руб. А если светоотдача плоской панели равна светоотдаче светильника на лампах T5, то ценник «взлетает» до 16 000– 20 000 руб.
Срок службы и утилизация
Срок службы у ламп T5 составляет в среднем 16 000– 24 000 часов. То есть при эксплуатации в офисе в «жестком» режиме (светильник включен 10 часов в день по рабочим дням) менять такую лампу придется не чаще, чем раз в 5 лет.
Напомним, что ведущие производители светодиодных светильников дают гарантию на свою продукцию максимум 3–5 лет, а дальше ремонт светильников потребитель оплачивает из своего кармана. Если возможность замены источника света самим потребителем не предусмотрена конструкцей, то замена вышедших из строя светодиодов превращается в дорогостоящий ремонт. Срок службы современных светодиодов в идеальных условиях оценивается величиной 50 000 часов, но это всего лишь результат математического моделирования, не подтвержденного экспериментально, так как история практического использования светодиодов для освещения (кроме отдельных экспериментальных инсталляций) насчитывает всего 6 лет. Накопленный опыт эксплуатации светодиодных светильниках позволяет пока уверенно говорить о реальном сроке службы не более 30 000 часов.
Наличие ртути в люминесцентных лампах T5, обусловленное самим принципом их работы, а, значит, и необходимость их утилизации, представляет собой серьезную проблему, и здесь светодиоды имеют определенные преимущества. Но подойдем в проблеме с другой стороны — насколько использование ламп T5 вместо T8 снизит нагрузку на экологию в российских условиях, когда люминесцентные лампы (в нарушение закона!) просто выбрасывают на свалку? В лампах T5 содержится 3–5 мг ртути, а в лампах T8 — 15–25 мг ртути. То есть в лампах T5 ртути в 5 раз меньше, чем в лампах T8.
Возможность модернизации светильника
Светильники для люминесцентных ламп T8 уже сейчас могут использоваться со светодиодными лампами T8, имеющими встроенный блок питания. Для этого в них нужно удалить ПРА и подключить цоколи напрямую к электрической сети. Светоотдача такой лампы может достигать 90 лм/Вт при прозрачной колбе. Но, чтобы визуальный комфорт от замены люминесцентной лампы на светодиодную не снижался, используется молочная колба, что снижает светоотдачу лампы до 60 лм/Вт. Из-за особенностей светодиодной лампы часть отражателя в светильнике для потолков «армстронг» не задействована, поэтому КПД оптической системы будет превышать 80%, но в итоге мы получим светоотдачу всего светильника менее 50 лм/Вт. Против 72 лм/Вт у «армстронга» для ламп T5.
Выходом является система светильник-лампа, где специально разработанный для светодиодных ламп светильник имеет высокоэффективный встроенный блок питания, а в лампах установлены только светодиоды. Но при таком варианте все равно придется покупать новый светодиодный светильник вместо уже установленного люминесцентного.
Размеры светодиодных ламп T5 не позволяют размещать внутри блок питания на напряжение 220 В. Поэтому не выпускаются светодиодные лампы T5, которые можно было бы установить в уже существующие люминесцентные светильники. Выпускается небольшой объем светодиодных ламп T5, в которых установлены только светодиоды, эти лампы предназначены для установки в специальные светильники, специально предназначенные для этих ламп.
Выводы
Как мы выяснили, для многих применений, в том числе и для освещения офисов, люминесцентные лампы T5 являются более выгодным решением с точки зрения соотношения цена/качество. Естественно, если лампы T5 установлены в светильник, при разработке которого были учтены специфические особенности этого источника света. У ламп T5 и светодиодов примерно равная светоотдача, но для достижения значения UGR, соответствующего нормам, в первом случае нужно использовать оптическую систему с КПД 82–84%, а во втором — 50–65%, отсюда и идет снижение реальной эффективности светодиодов. Что, тем не менее, не ставит под вопрос наличие у светодиодов множества других преимуществ.
Можно сказать, что светодиоды и люминесцентные лампы T5 еще долго будут развиваться параллельно, занимая каждый свою нишу. Скорее всего, лампы T5 будут полностью вытеснены не обычными светодио-дами, а OLED. Для получения мягкого, рассеянного света OLED не требуется дополнительно оптическая система, значит, потери такого рода будут сведены к нулю. Осталось только повысить светоотдачу OLED до уровня обычных светодиодов, но это произойдет не скоро. Поэтому использование люминесцентных ламп T5 продолжится и в более отдаленной перспективе.
Алексей Васильев, внештатный корреспондент «ЭР»
Статья опубликована в журнале «Электротехнический рынок», № 5-6 (47-48)
