Odpowiednie oświetlenie jest ważne, ponieważ pozwala na kontynuowanie aktywności po zapadnięciu zmroku, zastępując światło słoneczne. Prawidłowo dopasowane lampy dają możliwość wykonywania wszystkich prac, nawet wymagających bardzo dobrej widoczności i światła o precyzyjnie dobranych parametrach. Ułatwiają również wszystkie codzienne czynności, a używane w domach i obiektach komercyjnych sprzyjając kreowaniu odpowiedniej atmosfery, służą jako oświetlenie dekoracyjne, podkreślając elementy wystroju, ozdabiając bryły budynków czy podświetlając przedmioty, które mają być wyeksponowane. Lampy umieszczone na zewnątrz budynków poprawiają widoczność na drogach i chodnikach, zwiększając bezpieczeństwo ruchu ulicznego, ale także dając możliwość korzystania z różnych przestrzeni takich jak parki czy obiekty sportowe. Do uzyskania światła o odpowiednich dla danego zastosowania parametrach można wykorzystać różne rozwiązania – żarówki LED, ale również świetlówki energooszczędne i tradycyjne halogeny. Różne źródła światła mają jednak zupełnie inną specyfikę. Przyjrzyjmy się bliżej różnicom, między światłem ledowym a halogenowym.

W jaki sposób funkcjonują żarówki halogenowe?

Żarówki halogenowe to rozwinięcie tradycyjnej lampy żarowej, w której dzięki zastosowaniu innych rozwiązań konstrukcyjnych udało się osiągnąć wyższą skuteczność świetlną, czyli ilość dostarczanej energii, która jest zmieniana w promieniowanie widzialne, a także uzyskać przynajmniej dwukrotnie dłuższą trwałość. Poprawa parametrów była możliwa dzięki wyeliminowaniu głównych problemów lamp żarowych, a mianowicie procesu parowania materiału, z jakiego jest zrobiony żarnik. W klasycznej żarówce energia świetlna jest uzyskiwania za sprawą rozgrzania do bardzo wysokiej temperatury cienkiego drucika wykonanego z wolframu, który niestety nie zachowuje swojej stabilności, co prowadzi do zmniejszania się jego skuteczności. Z czasem odparowywanie wolframu skutkuje takim zmniejszeniem grubości, że żarnik ulega przerwaniu. W lampach halogenowych poradzono sobie z tym problemem przy pomocy kilku posunięć.

Pierwszym z nich było wypełnienie bańki żarówki pierwiastkami z grupy halogenków. Nie ograniczają one wprawdzie parowania wolframu, jednak sprawiają, że nie osadza się on na wewnętrznych ściankach szklanej bańki, a z powrotem osadza się na żarniku. Proces ten powoduje, że żywotność żarnika jest znacznie wydłużona, choć nadal ograniczona, ponieważ cząsteczki odkładają się w sposób losowy, może więc z czasem również dojść do przerwania żarnika. Drugim rozwiązaniem było znaczne zmniejszenie wielkości szklanej bańki żarówki. W lampach halogenowych bańka otaczająca żarnik jest o wiele mniejsza. Dla utrzymania odpowiedniej wytrzymałości trzeba było jednak użyć szkła kwarcowego, ponieważ powierzchnia osiąga temperaturę około 250°C.

Największym problemem żarówek halogenowych jest jednak – mimo poprawy w stosunku do żarówek tradycyjnych – generowanie olbrzymich strat energii, marnowanej w postaci promieniowania cieplnego. Żarówki tego rodzaju nie są więc energooszczędne, a odprowadzanie dużej ilości ciepła może być prawdziwym wyzwaniem. Ich plusem jest natomiast niski koszt wytworzenia oraz niezbyt skomplikowana technologia niezbędna do ich produkcji.

Jak działają diody LED?

Diody LED wytwarzają światło na zupełnie innej zasadzie. W tym przypadku energia elektryczna służy do wykorzystania efektu działania dwóch warstw półprzewodnika. Za sprawą przepływającego prądu dochodzi między nimi do rekombinacji układu elektronów. Z warstwy, w której jest ich więcej, pod wpływem dostarczanego strumienia energii elektrycznej są one wybijane i przechodzą do warstwy, w której występuje przewaga dziur, a zatem jest tam mniejsza ilość elektronów. Ze względu na nadwyżkę energii towarzyszącej przejściu może ona zostać przekształcona w emisję wiązki fotonów, które opuszczają diodę. Najważniejszą cechą całego procesu jest to, że podczas działania diody LED tylko niewielka część energii jest emitowana w postaci promieniowania cieplnego, możliwe jest zatem uzyskiwanie bardzo wysokiej efektywności. Plusem jest również fakt, że nie ma potrzeby odprowadzania tak dużej ilości ciepła, jak przy lampach tradycyjnych.

Pewnym problemem jest natomiast fakt, że każda dioda LED musi być zasilana prądem stałym, podczas gdy w tradycyjnej sieci jest wykorzystywany prąd zmienny. Źródło światła LED musi więc albo być osadzone w oprawie, która jest wyposażona w odpowiedni transformator, albo korzystać z urządzenia wbudowanego. Zwiększa to rozgrzewanie się jej powierzchni, a przy tym generuje zwiększone zapotrzebowanie na moc bierną, co przy większych systemach oświetleniowych – np. lamp ulicznych czy budynków o dużej kubaturze wymaga właściwej kompensacji i wyposażenia w specjalnie do tego przeznaczone układy. Na poziomie pojedynczych źródeł światła ważniejszy jest jednak wpływ kosztu transformatora na cenę pojedynczej lampy LED.

Zaletą korzystania z lamp LED jest o wiele mniejsze zużycie prądu, a także korzyści związane ze znacznie większą trwałością. O ile średni czas pracy typowego halogenu to co najwyżej od 2000 do 5000 godzin, o tyle LED-y bez problemu osiągają nawet 50 000 godzin pracy. Co ważne, dla ich trwałości nie ma znaczenia ilość cyklów włączania/wyłączania ani to czy pracują z pełną mocą, czy też nie.

Porównanie światła żarówek halogenowych i lamp LED

Najważniejsze różnice między lampami LED a halogenami dotyczą zużycia energii określanego przez skuteczność świetlną. O ile żarówki halogenowe osiągają w przybliżeniu około 12–33 lm/W, o tyle LED-y zwykle około 70–120 lm/W. Oznacza to możliwość wielokrotnie jaśniejszego światła przy takim samym poziomie zapotrzebowania na prąd. Odmienna zasada działania oznacza różnice w sprawności między halogenami osiągającymi około kilkunastu procent a lampami LED, gdzie wynosi ona nawet 85%. Równie istotny jest poziom temperatury wytwarzany przez oba źródła światła – używanie halogenów często prowadzi do przegrzewania oprawy czy oparzeń korzystających z nich użytkowników.

Tym, co wyróżnia na korzyść klasyczne żarówki halogenowe, jest wysoki współczynnik CRI (Colour Rendering Index), określany także jako Ra. Pokazuje on stopień, w jakim przy promieniowaniu wysyłanym przez konkretne źródło światła widziane kolory odpowiadają tym, jakie ujrzelibyśmy w naturalnym świetle słonecznym. Typowa żarówka halogenowa bez trudu uzyskuje tu 100, co jest wynikiem maksymalnym. Diody LED, w zależności od swej jakości mogą dać Ra na poziomie około 80-90, przy czym uważa się, że poziom 80 jest minimalną wartością zapewniającą w miarę poprawne widzenie kolorów.

Zaletą lamp LED jest natomiast szeroki zakres możliwej do uzyskania temperatury barwowej. Choć klasyczne LED-y mają go zwykle w wybranym przedziale – światła zimnego, neutralnego albo ciepłego – w zależności od potrzeb użytkownika, to potencjalne wartości obejmują od około 2700 K aż do mniej więcej 6700 K. Typowe żarówki halogenowe mogą dać światło o temperaturze barwowej na poziomie od 2900 K do 3100 K. Różnica między lampą LED a halogenem obejmuje także emisję promieniowania UV, które w ledowych źródłach światła nie występuje.

Jedną z najpoważniejszych różnic jest też fakt, że lampy LED, o ile składają się z diod o różnych barwach – zwykle RGB (czerwona, zielona, niebieska) albo RGBW (czerwona, zielona, niebieska i biała) – i są wyposażone w odpowiedni sterownik, dają możliwość uzyskiwania światła o dowolnym kolorze. Sterować można również jego natężeniem.

Poza różnicami w jakości oferowanego światła i kosztami diody LED oraz halogeny mają też różną odporność na uszkodzenia mechaniczne. Te pierwsze nie są wrażliwe na wstrząsy i wibracje. Znaczenie ma też napięcie zasilania – diody LED wykorzystują 12 lub 24 V, a halogeny używane do oświetlenia budynków najczęściej 230 V.