Как правильно заменить лампы на более энергоэффективные?

Не секрет, что тарифы на электроэнергию в России имеют тенденцию к росту. А в ближайшее время, возможно, нас ждет реформа системы оплаты за электричество, когда относительно низкие тарифы будут в пределах социальной нормы энергопотребления, все, что сверх — оплачиваться по более высоким расценкам. Не зря мы до сих пор называем оплату счетов за электроэнергию «платой за свет». Освещение в структуре потребления электричества занимает одно из первых мест. Поэтому самое время озаботиться заменой ламп в доме на более энергоэффективные. Благо, выбор сейчас огромен. Но при этом встает задача — как выбрать новую лампу, чтобы она при значительно меньшем энергопотреблении давала столько же или чуть больше света, чем прежняя? При кажущейся простоте решения этой задачи то и дело встречаются ситуации, когда инновационные лампы дают гораздо меньше света, чем ожидалось.

На протяжении многих десятилетий для внутреннего освещения были доступны два основных типа ламп. Первый — лампы накаливания, технология которых была доведена до совершенства, так что световой поток и потребляемая мощность оказались связаны однозначным соотношением. Поэтому применительно к ним своеобразным «мерилом количества света» стала именно потребляемая мощность. Второй — трубчатые люминесцентные лампы T12 или T10, с которыми было еще проще. Предлагались лампы трех длин трубки: 60; 90 и 120 см с потребляемой мощностью 20; 30 и 40 Вт соответственно. Выпускались варианты с различными цветовыми температурами, но их светоотдача отличалась ненамного. Исключение составляли разве что лампы с улучшенной цветопередачей, но тогда это было «нишевое» решение для фотографов, учреждений культуры и т.п. Поэтому электрики применительно к люминесцентным лампам часто оперировали понятием длины лампы, соотнося, сколько света дает та или иная лампа.

Расчет освещения для жилых и офисных помещений с наиболее распространенными высотами потолков в пределах 2,5–3 м сводился к эмпирическим правилам, сколько ламп накаливания определенной мощности или люминесцентных ламп определенной длины требуется, чтобы осветить единицу площади. Такой способ называется «метод удельной мощности».

Ситуация полностью изменилась в 90-е годы XX века. На смену лампам T10 пришли лампы T8, совместимые по цоколю и ПРА, но обладающие большей энергоэффективностью. На рынке появилось огромное разнообразие люминесцентных ламп T8. Наряду с ними стали производиться и принципиально новые люминесцентные лампы T5. Появились компактные люминесцентные лампы под широко распространенные цоколи E14 и E27. А в 2010-х годах стали широко применяться светодиодные лампы. Эти изменения потребовали по-новому взглянуть на то, как оценивать параметры ламп разных типов.

Эквивалентная мощность лампы накаливания

Самый распространенный и одновременно наименее точный способ описания компактных люминесцентных (в просторечии именуемых «энергосберегающими») и светодиодных ламп. Этот способ применяется главным образом для ламп с цоколями E14 и E27, так как именно эти цоколи изначально были разработаны для ламп накаливания. Суть его заключается в том, что в соответствие инновационной лампе ставится лампа накаливания, дающая по тем или иным критериям (далее мы узнаем, что они могут быть самыми разнообразными) столько же света, затем определяется мощность этой лампы накаливания. Иногда на упаковке светодиодных ламп можно встретить также эквивалентную мощность компактной люминесцентной лампы, определяемую похожим способом.

Вроде, проблема решена — вместо лампы накаливания устанавливаем светодиодную лампу с той же эквивалентной мощностью. Для расчетов в помещении можно применять метод удельной мощности. Но не все так просто.

Самая главная проблема — отсутствие какого-либо стандарта, регламентирующего определение этой самой эквивалентной мощности. Его нет ни на уровне России, ни в глобальном масштабе. Ведущие мировые производители обычно (но не всегда!) указывают мощность лампы накаливания, в точности соответствующей по световому потоку светодиодной лампе. Световой поток ламп накаливания разной мощности жестко регламентируется международным стандартом МЭК 60064:1993, его полным российским аналогом является ГОСТ Р 52706-2007. Для сравнения берут только лампы накаливания с биспиральными нитями, так как производство ламп общего назначения с моноспиральными нитями, которые имели относительно низкую светоотдачу, давно прекращен (хотя в стандарте их параметры до сих пор прописаны). Такая методика более точная, чем иные способы определения эквивалентной мощности, и обеспечивает корректную замену ламп в большинстве типов бытовых и офисных светильников с патронами E14 и E27. Впрочем, здесь есть некоторые исключения, о которых пойдет речь чуть позже.

При указанном способе вычисления эквивалентной мощности в общем случае получаются «некруглые» значения, не соответствующие стандартному ряду мощностей для ламп накаливания общего применения. В таких случаях рекомендуется пользоваться простым правилом — компактная люминесцентная или светодиодная лампа заменяет лампу накаливания, мощность которой равна или меньше эквивалентной мощности.

Компании, занимающиеся поставками в Россию ламп малоизвестных китайских производителей под собственными брендами, не всегда так щепетильны в определении эквивалентной мощности лампы на-каливания. Нередко этот параметр завышается, в результате при замене ламп накаливания на светодиодные освещенности ощутимо не хватает.

Один из распространенных способов завышения состоит в следующем. Эквивалентную мощность определяют по той же методике, что и ведущие мировые производители. Но потом, якобы для облегчения выбора лампы покупателем, указывают ближайшее большее значение мощности из стандартного ряда. Скажем, эквивалентная мощность получилась 50 Вт, а указывают ближайшее стандартное значение 60 Вт. Потребитель же, заменив лампу накаливания на светодиодную, руководствуясь такими данными, получит на 17% меньшую освещенность.

Другой способ заключается в том, что в соответствие инновационной лампе ставится не реально существующая лампа накаливания, соответствующая ГОСТ Р 52706-2007, а некая «условная» лампа, светоотдача которой составляет 10 лм/Вт вне зависимости от мощности. В реальности же светоотдача ламп накаливания растет с ростом их мощности, то есть зависимость между световым потоком и эквивалентной мощностью является нелинейной.

Из таблицы видно, что разница в световом потоке для «условной» лампы и лампы накаливания по ГОСТ Р 52706-2007 растет по мере увеличения потребляемой мощности. Замена 100 Вт лампы накаливания на светодиодную с эквивалентной мощностью, рассчитанной применительно к «условной» лампе, влечет за собой снижение светового потока на 25%. Практический опыт работы со светодиодными лампами показывает, что методика сравнения с «условной» лампой широко распространена и даже некоторые ведущие производители светотехники не брезгуют ею применительно к бюджетным линейкам светодиодных ламп. Вот почему проблема снижения освещенности при замене ламп накаливания на светодиодные возникает главным образом для ламп, позиционирующихся как замена 75 Вт и 100 Вт ламп накаливания. Иногда сравнение с «условной» лампой накаливания сочетается с указанием ближайшего большего значения эквивалентной мощности из стандартного ряда, получившийся в итоге показатель вообще не имеет ничего общего с реальностью.

Выпускаемые сейчас светодиодные лампы E27 для общего применения с теплым белым свечением имеют светоотдачу в пределах 70–90 лм/Вт. Светодиодная лампа, полноценно заменяющая 60 Вт лампу накаливания (самый популярный номинал), должна потреблять 8–10 Вт. Таким образом, применение светодиодных ламп вместо ламп накаливания в реальности снижает энергопотребление в 6–7,5 раз, а не более чем в 10 раз, как утверждают некоторые производители.

Световой поток

Производители, дорожащие своей репутацией, обязательно указывают на упаковке ламп их световой поток. Сопоставив его значение с данными из таб. 1 для ламп по ГОСТ Р 52706-2007, покупатель в магазине может самостоятельно подобрать светодиодную замену лампе накаливания, не ведясь на маркетинговые уловки.

Сравнение световых потоков позволяет практически безошибочно заменять лампы накаливания на компактные люминесцентные, так как и те, и другие излучают свет во все стороны, охватывая угол близкий к 360 градусам. Но со светодиодными лампами все оказывается сложнее.

Наиболее распространенная конструкция светодиодной лампы — модуль со светодиодами, расположенными в одной плоскости, накрытый куполообразным рассеивателем. Такая лампа имеет угол распределения света около 180 градусов. С помощью некоторых технических ухищрений этот показатель можно увеличить до 210 градусов. Но можно считать, что недорогая светодиодная лампа светит преимущественно в одну сторону.

В том случае, если светодиодная лампа установлена в даунлайте и ее ось расположена вертикально, такая однонаправленность будет преимуществом: световой поток светильника в итоге возрастет по сравнению с применением аналогичной лампы накаливания. Но возможен и иной вариант. Светодиодная лампа, светящая на 210 градусов, устанавливается в настенное бра. При этом ось лампы также расположена вертикально. Бра с такой лампой будет освещать только потолок, а в комнате в итоге света будет не хватать.

Для того, чтобы приблизить светодиодную лампу по распределению света к лампе накаливания, были созданы филаментные светодиодные лампы. В них светодиоды сгруппированы в, так называемые, филаменты, имитирующие нити накаливания. Но, к сожалению, имитировать расположение нити накаливания в современных лампах с помощью филаментов пока не удается. Поэтому расположение филаментов соответствует лампам накаливания полувековой давности. В результате света по оси лампы излучается заметно меньше, чем в стороны, что критично для торшеров и некоторых других типов светильников.

Тем не менее, замена лампы одного типа на лампу другого типа с тем же световым потоком является наиболее универсальным методом, обладающим приемлемой точностью для большинства применений.

Эквивалентный световой поток для определенного типа светильников

Данный метод применяется к лампам, которые обычно используются в определенных типах светильниках. Для светодиодной лампы определяется световой поток лампы того типа, для которого изначально разрабатывался светильник, при котором обеспечивается та же освещенность. Метод отличается высокой точностью, но его применение ограничено.

Например, люминесцентные лампы T8 длиной 60 см и потребляемой мощностью 18 Вт обычно используются в офисных светильниках для потолков типа «армстронг». У такой лампы световой поток достигает Фл = 1350 лм.

Люминесцентная лампа дает свет во все стороны, кроме направлений, расположенных по ее оси. Для того, чтобы получить угол распределения света 90 градусов, оптимальный для офисного светильника, используются отражатели, вносящие потери. КПД бюджетного офисного светильника для потолков типа «армстронг» при использовании люминесцентных ламп равен Nл = 0,66. В том случае, если мы берем светодиодную лампу T8 с углом распределения света 120 градусов, то она и так направляет свет вниз, отражатель задействуется только частично. КПД оптической системы светильника возрастает до Nc = 0,84. Значит, световой поток у светодиодной лампы может быть меньше, чем у люминесцентной.

Для полноценной замены люминесцентной лампы нам потребуется светодиодная лампа со световым потоком, равным: Фс = ФлNл/Nc = 0,79Фл = 1067 лм. Потребляемая мощность у такой лампы будет около 10 Вт.

В том случае, если светодиодная лампа имеет угол распределения света, близкий к 360 градусам, то есть такой, как у люминесцентной лампы, отражатель задействуется полностью, поэтому люминесцентную лампу меняют на светодиодную с точно таким же световым потоком.

В реальности замена люминесцентных ламп на светодиодные в офисном светильнике дает снижение потребляемой мощности в 1,5–1,8 раз.

Наиболее правильный способ замены ламп

Специалисты рекомендуют сделать расчет освещения в компьютерных программах Dialux или Dialux Evo и исходя из этого уже определить параметры новых ламп. Программы совершенно легально доступны для бесплатного скачивания. Если нет возможности освоить одну из этих программ самому, через Интернет можно найти специалиста, который за умеренную плату сделает расчет вашего проекта. Современный формат компьютерного представления светотехнических данных LDT позволяет посмотреть, как будут меняться параметры освещения при одних и тех же светильниках, но с разными лампами.

Основная проблема заключается в том, что найти LDT-файлы по большинству интерьерных светильников практически невозможно. А уж по недорогим лампам и подавно. LDT или хотя бы IES-файлы доступны для ламп и светильников, применяемых в сложных проектах, где в любом случае применяется компьютерное моделирование.

Выводы

Поскольку единого стандарта, устанавливающего соответствие параметров ламп накаливания, компактных люминесцентных и светодиодных ламп нет, не ориентируйтесь на такой показатель, как эквивалентная мощность лампы накаливания. Выбирая светодиодную лампу для замены ею лампы накаливания или люминесцентной лампы, обязательно проверьте, есть ли на упаковке данные о световом потоке лампы, выраженные в люменах, и ориентируйтесь только на него. Если световой поток не указан, то лучше воздержаться от покупки такой лампы — производитель ведет заведомо нечестную игру с потребителями.

В том случае, если конструкция светильника (бра, торшер, некоторые виды дизайнерских люстр) критична к распределению света от лампы, берите светодиодную лампу, световой поток которой больше на 25% светового потока исходной лампы накаливания. Как показывает практика, обычно такого запаса вполне достаточно для обеспечения той же освещенности, что была при лампах накаливания. При этом все равно замена лампы даст снижение энергопотребления в несколько раз, но уже без снижения качества освещения.