Цель данной статьи — предоставить читателям более глубокое понимание характеристик, преимуществ, недостатков и различий между лампами накаливания, люминесцентными, энергосберегающими и светодиодными лампами, что позволит им принимать более обоснованные решения при покупке осветительной продукции.
Лампы накаливания, также известные как лампочки, в основном используют тепло, выделяемое электрическим током, проходящим через нить накала (обычно изготовленную из вольфрамовой проволоки с температурой плавления более 3000 градусов Цельсия). Эта спиральная нить накала непрерывно накапливает тепло, повышая свою температуру до более чем 2000 градусов Цельсия. При такой высокой температуре нить накала излучает яркий свет, подобно раскалённому железу. Примечательно, что чем выше температура нити накала, тем ярче излучаемый свет. Поэтому название «лампа накаливания» вполне уместно. Однако в ходе этого процесса преобразования большая часть электрической энергии (потенциально более 99%, хотя точный процент не установлен) преобразуется в тепловую энергию, и лишь очень небольшая часть преобразуется в световую энергию.
Кроме того, лампы накаливания излучают свет полного спектра, но соотношение цветов зависит от люминесцентного материала (например, вольфрама) и температуры. Этот дисбаланс пропорций приводит к искажению цветности света; следовательно, цвета объектов, наблюдаемых при свете ламп накаливания, могут быть неточными. Кроме того, срок службы лампы накаливания зависит от температуры нити накаливания. Чем выше температура, тем легче нить накаливания сублимируется. Когда вольфрамовая нить сублимируется до определённой степени, её сопротивление увеличивается при подаче электричества, что делает её более склонной к перегоранию и, следовательно, сокращает срок службы лампы.
Флуоресцентные лампы, также известные как лампы дневного света, работают по принципу, который можно кратко описать следующим образом: люминесцентная трубка представляет собой герметичную газоразрядную трубку, в основном состоящую из аргона с небольшим количеством неона или криптона и следовыми количествами ртути. Когда газ разряжается внутри трубки, атомы ртути испускают ультрафиолетовый свет с первичной длиной волны 2537 ангстрем. При этом приблизительно 60% электрической энергии преобразуется в ультрафиолетовый свет, а остальная часть преобразуется в тепло. Этот ультрафиолетовый свет затем поглощается люминесцентным материалом на внутренней стенке трубки и преобразуется в видимый свет. Различные типы люминесцентных материалов излучают различные цвета видимого света. Как правило, эффективность преобразования ультрафиолетового света в видимый свет составляет около 40%. Таким образом, общая эффективность люминесцентных ламп составляет приблизительно 24%, что примерно вдвое больше, чем у вольфрамовых ламп накаливания той же мощности.
Энергосберегающие лампы, также известные как компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), пользуются широкой популярностью благодаря высокой световой отдаче (в 5 раз больше, чем у обычных ламп накаливания), значительной экономии энергии, длительному сроку службы (до 8 раз больше, чем у обычных ламп накаливания), компактным размерам и простоте использования. Принцип их работы во многом схож с принципом работы люминесцентных ламп.
Более того, энергосберегающие лампы доступны не только с холодным белым, но и с тёплым белым светом. При той же мощности энергосберегающие лампы могут экономить до 80% энергии по сравнению с лампами накаливания, при этом срок их службы увеличивается в 8 раз, а тепловыделение составляет всего 20%. Как правило, энергосберегающая лампа мощностью 5 Вт обеспечивает такую же освещённость, как и лампа накаливания мощностью 25 Вт, 7 Вт эквивалентна 40 Вт, а 9 Вт — почти 60 Вт.
Светодиодные лампы, или светодиоды, представляют собой высокоэффективную технологию твердотельного полупроводникового освещения. Они используют полупроводниковые кристаллы для прямого преобразования электрической энергии в световую без термического преобразования, что значительно повышает энергоэффективность. Основным компонентом светодиодного светильника является кристалл, в котором полупроводники p- и n-типа генерируют дырки и электроны соответственно, а квантовая яма отвечает за генерацию фотонов. При протекании электрического тока по проводнику на кристалл электроны и дырки попадают в квантовую яму и рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов, что обеспечивает работу светодиода.
Благодаря компактным размерам, низкому энергопотреблению, длительному сроку службы и экологичности светодиодные светильники находят всё более широкое применение в светотехнической отрасли. От первоначального уличного декоративного и инженерного освещения до современного освещения жилых помещений, светодиодные светильники стали важным представителем современных светотехнических технологий.