Энергосберегающие лампочки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

От энергии света и тепла зависит вся жизнедеятельностная среда человека. Первоначальным источником света и тепла является солнце, Солнце - центральная и единственная звезда Солнечной системы поддерживает жизнь на Земле, но в современном мире технический прогресс шагнул далеко. Человечество смогло создать искусственную энергию света и тепла, которая прочно вошла в жизнь человека и без которой человечество уже не может существовать. На сегодняшний день в современном мире существует изобилие различных источников света и тепла.

Актуальность темы: Определить необходимость энергосберегающих технологий. свет энергосберегающий люминесцентный лампа

Объект исследования: энергосберегающие технологии современного мира.

Предмет исследования энергосберегающая лампочка.

Цель исследования: Проанализировать значимость энергосберегающей лампочки.

Задачи:

- Сбор информации по данной теме;

- Сравнительный анализ;

- Мониторинг исследования;

Практическая значимость работы заключается в том, что она раскрывает особенности применения энергосберегающей лампочки, и дает возможность объективно оценить ее значимость, основываясь на рассмотренных фактах.

Гипотеза:

Раскрытие особенностей энергосберегающей лампочки позволит сформировать личностное мнение о необходимости массового внедрения применения ее на основе проведенного анализа имеющей информации.



1. Теоретическая часть

1.1 Источники света

Солнце и энергия света

Солнце -- центральная и единственная звезда Солнечной системы, вокруг которой обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеориты, кометы и космическая пыль. Масса Солнца составляет 99,8 % от суммарной массы всей Солнечной системы. Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле (фотоны необходимы для начальных стадий процесса фотосинтеза), определяет климат.

Солнце состоит из водорода (~73 % от массы и ~92 % от объёма), гелия (~25 % от массы и ~7 % от объёма) и следующих, входящих в его состав в малых концентрациях, элементов: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция и хрома. По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V («жёлтый карлик»). Температура поверхности Солнца достигает 6000 K, поэтому Солнце светит почти белым светом, но из-за более сильного рассеяния и поглощения коротковолновой части спектра атмосферой Земли прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый желтый оттенок.

Солнце играет важную роль в жизни всего живого на Земле. Почему Солнце так нужно жителям Земли? Потому, что Солнце дает всем нам: растениям, животным и человеку свет и тепло! А главное, свет Солнца нужен «нам» для того, чтобы ориентироваться в окружающем мире.

Солнце вырабатывает энергию путём термоядерного синтеза гелия из водорода. Ученые, говоря о значении Солнца, выражают свою мысль точнее: «Солнце - основной источник энергии на планете Земля.»

Существует несколько видов энергии:

- электрическая энергия; - световая энергия; - тепловая энергия; - энергия химических связей, которая находится в пище и в топливе каждый этот вид энергии был когда-то солнечной энергией!

Таким образом, самая главная - основная энергия для жизни на земле - это солнечная энергия.

Искусственные источники света

Современный технический прогресс шагнул очень далеко. Человечество смогло создать искусственную энергию света и тепла, которая прочно вошла в жизнь человека и без которой человечество уже не может существовать. На сегодняшний день в современном мире существует изобилие различных искусственных источников света и тепла.

Искусственные источники света -- технические устройства различной конструкции и различными способами преобразования энергии, основным предназначением которых является получение светового излучения (как видимого, так и с различной длиной волны, например, инфракрасного). В источниках света используется в основном электроэнергия, но так же иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света.

Самым первым из используемых людьми в своей деятельности источником света был огонь (пламя) костра. С течением времени и ростом опыта сжигания различных горючих материалов люди обнаружили, что большее количество света может быть получено при сжигании каких либо смолистых пород дерева, природных смол и масел и воска. С точки зрения химических свойств подобные материалы содержат больший процент углерода по массе и при сгорании сажистые частицы углерода сильно раскаляются в пламени и излучают свет. В дальнейшем при развитии технологий обработки металлов, развития способов быстрого зажигания с помощью огнива позволили создать и в значительной степени усовершенствовать первые независимые источники света, которые можно было устанавливать в любом пространственном положении, переносить и перезаряжать горючим. А также определенный прогресс в переработке нефти, восков, жиров и масел и некоторых природных смол позволил выделять необходимые топливные фракции: очищенный воск, парафин, стеарин, пальмитин, керосин и т. п. Такими источниками стали, прежде всего свечи, факелы, масляные, а позже нефтяные лампы и фонари. С точки зрения автономности и удобства, источники света, использующие энергию горения топлив, очень удобны, но с точки зрения пожаробезопасности (открытое пламя), выделений продуктов неполного сгорания (сажа, пары топлива, угарный газ) представляют известную опасность как источник возгорания, и история знает великое множество примеров возникновения больших пожаров, причиной которых были масляные лампы и фонари, свечи и пр.

Дальнейший прогресс и развитие знаний в области химии, физики и материаловедения, позволили людям использовать также и различные горючие газы, отдающие при сгорании большее количество света. Особым удобством газового освещения было то, что появилась возможность освещения больших площадей в городах, зданий и др., за счёт того, что газы очень удобно и быстро можно было доставить из центрального хранилища (баллонов) с помощью прорезиненных рукавов (шлангов), либо стальных или медных трубопроводов, а также легко отсекать поток газа от горелки простым поворотом запорного крана.

Важнейшим газом для организации городского газового освещения стал так называемый «Светильный газ», производимый с помощью пиролиза жира морских животных (китов, дельфинов, тюленей и др.), а несколько позже производимый в больших количествах из каменного угля при коксовании последнего на газосветильных заводах. Одним из важнейших компонентов светильного газа, который давал наибольшее количество света, был бензол, открытый в светильном газе М. Фарадеем. Другим газом, который нашел значительное применение в газосветильной промышленности, был ацетилен, но ввиду его значительной склонности к возгоранию при относительно низких температурах и большим концентрационным пределам воспламенения, он не нашел широкого применения в уличном освещении и применялся в шахтерских и велосипедных «карбидных» фонарях. Другой причиной, затруднившей применение ацетилена в области газового освещения, была его исключительная дороговизна в сравнении с светильным газом. Параллельно с развитием применения самых разнообразных топлив в химических источниках света, совершенствовалась их конструкция и наиболее выгодный способ сжигания (регулирование притока воздуха), а также конструкция и материалы для усиления отдачи света и питания (фитили, газокалильные колпачки и др.). На смену недолговечным фитилям из растительных материалов (пенька) стали применять пропитку растительных фитилей борной кислотой (свечное производство), и волокна асбеста, а с открытием минерала монацита обнаружили его замечательное свойство при накаливании очень ярко светиться и способствовать полноте сгорания светильного газа. В целях повышения безопасности использования рабочее пламя стали ограждать металлическими сетками и стеклянными колпаками.

Появление электрических источников света

Дальнейший прогресс в области изобретения и конструирования источников света в значительной степени был связан с открытием электричества и изобретением источников тока. На этом этапе научно-технического прогресса стало совершенно очевидно, что необходимо для увеличения яркости источников света увеличить температуру области, излучающей свет. Если в случае применения реакций горения разнообразных топлив на воздухе температура продуктов сгорания достигает 1500--2300°С, то при использовании электричества температура может быть еще значительно увеличена. При нагревании электрическим током различных токопроводящих материалов с высокой температурой плавления они излучают видимый свет и могут служить в качестве источников света той или иной интенсивности. Такими материалами были предложены: графит (угольная нить), платина, вольфрам, молибден, рений и их сплавы. Для увеличения долговечности электрических источников света их рабочие тела (спирали и нити) стали размещать в специальных стеклянных баллонах (лампах), вакуумированных или заполненных инертными либо неактивными газами (водород, азот, аргон и др.). При выборе рабочего материала конструкторы ламп руководствовались максимальной рабочей температурой нагреваемой спирали, и основное предпочтение было отдано углероду (Лампа Лодыгина, 1873 год) и в дальнейшем вольфраму. Вольфрам и его сплавы с рением и по настоящее время являются наиболее широкоприменяемыми материалами для изготовления электрических ламп накаливания, так как в наилучших условиях они способны быть нагреты до температур в 2800-3200°С. Параллельно с работой над лампами накаливания, в эпоху открытия и использования электричества также были начаты и значительно развиты работы по электродуговым источником света (свеча Яблочкова) и по источникам света на основе тлеющего разряда.

Электродуговые источники света позволили реализовать возможность получения колоссальных по мощности потоков света, а источники света на основе тлеющего разряда -- необычайно высокую экономичность. В настоящее время наиболее совершенные источники света на основе электрической дуги -- криптоновые, ксеноновые и ртутные лампы, а на основе тлеющего разряда в инертных газах (гелий, неон, аргон, криптон и ксенон) с парами ртути и другие.

Типы источников света

Для получения света могут быть использованы различные формы энергии, и в этой связи мы бы хоти выделить основные виды источников света.

- Электрические: Электрический нагрев тел каления или плазмы.Джоулево тепло, вихревые токи, потоки электронов или ионов;

- Ядерные: распад изотопов или деление ядер;

- Химические:горение(окисление) топлив и нагрев продуктов сгорания или тел каления;

- Термолюминесцентные: преобразование тепла в свет в полупроводниках.

- Триболюминесцентные: преобразования механических воздействий в свет.

- Биолюминесцентные: бактериальные источники света в живой природе.

Опасные факторы источников света

Источники света той или иной конструкции очень часто сопровождаются наличием опасных факторов, главными из которых являются:

- Открытое пламя;

- Яркое световое излучение опасное для органов зрения и открытых участков кожи;

- Тепловое излучение и наличие раскаленных рабочих поверхностей могущих привести к ожогу;

- Высокоинтенсивное световое излучение могущее привести к возгоранию, ожогу, и ранению - излучение лазеров, дуговых ламп и др;

- Горючие газы или жидкости;

- Высокое напряжение питания;

- Радиоактивность.

В приложении 1 представлены Типовые параметры некоторых источников света, а так же Сила света типовых источников.

1.2 Самые яркие представители искусственных источников света

Факел.

Факел (нем. Fackel, лат. facula) -- вид светильника, способный обеспечить продолжительный интенсивный свет на открытом воздухе при всякой погоде.

Простейшая форма факела -- пучок бересты или лучин из смолистых пород деревьев, связка соломы и т. п. Дальнейшим усовершенствованием является применение различных сортов смолы, воска и т. п. горючих веществ. Иногда эти вещества служат простой обмазкой для факельного остова (роль которого играет дерево, пучок пакли и т. п.).

В начале XX века входят в употребление факелы электрические, с аккумуляторами. В крестьянском быту можно было встретить ещё и самые первобытные формы факелов. Факелы во все времена употреблялись для целей как утилитарных, так и для религиозных. Ими пользовались при лучении рыбы, при ночных переходах через густой лес, при исследовании пещер, для иллюминаций -- словом, в тех случаях, когда неудобно употребление фонарей.

Современные факелы используются для придания романтики во время различных церемоний. Как правило, они изготовлены из бамбука и имеют в качестве источника огня картридж с жидким минеральным маслом. Обычно изготовляются в Китае, но бывают и исключения. Известные европейские дизайнеры также занимаются производством факелов.

Масляная лампа.

Масляная лампа -- светильник, работающий на основе сгорания масла. Принцип действия схож с принципом действия керосиновой лампы: в некую ёмкость заливается масло, туда опускается фитиль -- верёвка, состоящая из растительных или искусственных волокон, по которым, согласно свойству капиллярного эффекта масло поднимается наверх. Второй конец фитиля, закреплённый над маслом, поджигается, и масло, поднимаясь по фитилю, горит.

Масляная лампа применялась издревле. В древние времена масляные лампы вылепляли из глины, или изготовляли из меди. В арабской сказке «Аладдин» из сборника «Тысяча и одна ночь» в медной лампе живет Джин.

Керосиновая лампа

Керосиновая лампа -- светильник на основе сгорания керосина -- продукта перегонки нефти. Принцип действия лампы примерно такой же, что и у масляной лампы: в ёмкость заливается керосин, опускается фитиль. Другой конец фитиля зажат поднимающим механизмом в горелке, сконструированной таким образом, чтобы воздух подтекал снизу. В отличие от масляной лампы, у керосиновой фитиль плетёный. Сверху горелки устанавливается ламповое стекло -- для обеспечения тяги, а также для защиты пламени от ветра.

После широкого внедрения электрического освещения по плану ГОЭЛРО керосиновые лампы используются в основном в российской глубинке, где часто отключают электричество, а так же дачниками и туристами.

Лампа накаливания

Лампа накаливания (ЛН) -- электрический источник света, светящимся телом которого служит так называемое тело накала (ТН, проводник, нагреваемый протеканием электрического тока до высокой температуры). В качестве материала для изготовления ТН в настоящее время применяется практически исключительно вольфрам и сплавы на его основе. В конце XIX - первой половине XX в. ТН изготавливалось из более доступного и простого в обработке материала - углеродного волокна. (Приложение 2. Устройство лампы накаливания).

Принцип действия. В лампе накаливания используется эффект нагревания проводника (нити накаливания) при протекании через него электрического тока (тепловое действие тока). Температура вольфрамовой нити накала резко возрастает после включения тока. Нить излучает электромагнитное тепловое излучение в соответствии с законом Планка. Функция Планка имеет максимум, положение которого на шкале длин волн зависит от температуры. Этот максимум сдвигается с повышением температуры в сторону меньших длин волн (закон смещения Вина). Для получения видимого излучения необходимо, чтобы температура была порядка нескольких тысяч градусов, в идеале 5770 K (температура поверхности Солнца). Чем меньше температура, тем меньше доля видимого света и тем более красным кажется излучение.

Часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение, часть уходит в результате процессов теплопроводности и конвекции. Только малая доля излучения лежит в области видимого света, основная доля приходится на инфракрасное излучение. Для повышения КПД лампы и получения максимально «белого» света необходимо повышать температуру нити накала, которая в свою очередь ограничена свойствами материала нити -- температурой плавления. Идеальная температура в 5770 К недостижима, т. к. при такой температуре любой известный материал плавится, разрушается и перестаёт проводить электрический ток.

В обычном воздухе при таких температурах вольфрам мгновенно превратился бы в оксид. По этой причине ТН помещено в колбу, из которой в процессе изготовления ЛН откачиваются атмосферные газы. Наиболее опасными для ЛН являются кислород и водяные пары, в атмосфере которых происходит быстрое окисление ТН. Первые ЛН изготавливали вакуумными; в настоящее время только лампы малой мощности (для ЛОН - до 25 Вт) изготавливают в вакуумированной колбе. Колбы более мощных ЛН наполняют газом (азотом, аргоном или криптоном). Повышенное давление в колбе газополных ламп резко уменьшает скорость разрушения ТН из-за распыления. Колбы газополных ЛН не так быстро покрываются тёмным налётом распылённого материала ТН, а температуру последнего можно увеличить по сравнению с вакуумными ЛН. Последнее позволяет повысить КПД и несколько изменить спектр излучения.

КПД и долговечность. Почти вся подаваемая в лампу энергия превращается в излучение теплопроводности и конвекции малы. Для человеческого глаза, однако, доступен только малый диапазон длин волн этого излучения. Основная часть излучения лежит в невидимом инфракрасном диапазоне и воспринимается в виде тепла. Коэффициент полезного действия ламп накаливания достигает при температуре около 3400 K своего максимального значения 15 %. При практически достижимых температурах в 2700 K (обычная лампа на 60 Вт) КПД составляет 5%.

С возрастанием температуры КПД лампы накаливания возрастает, но при этом существенно снижается её долговечность. При температуре нити 2700 K время жизни лампы составляет примерно 1000 часов, при 3400 K всего лишь несколько часов. Как показано на рисунке справа, при увеличении напряжения на 20 %, яркость возрастает в два раза. Одновременно с этим время жизни уменьшается на 95%.

Ограниченность времени жизни лампы накаливания обусловлена в меньшей степени испарением материала нити во время работы, и в большей степени возникающими в нити неоднородностями. Неравномерное испарение материала нити приводит к возникновению истончённых участков с повышенным электрическим сопротивлением, что в свою очередь ведёт к ещё большему нагреву и испарению материала в таких местах. Когда одно из этих сужений истончается настолько, что материал нити в этом месте плавится или полностью испаряется, ток прерывается и лампа выходит из строя.

Преимущественная часть износа нити накала происходит при резкой подаче напряжения на лампу, поэтому значительно увеличить срок её службы можно используя разного рода плавные пускатели. Вольфрамовая нить накаливания имеет в холодном состоянии удельное сопротивление, которое всего в 2 раза выше, чем сопротивление алюминия. При перегорании лампы часто бывает, что сгорают медные проводки, соединяющие контакты цоколя с держателями спирали. Так, обычная лампа на 60 Вт в момент включения потребляет свыше 700 Вт, а 100-ваттная -- более киловатта. По мере прогрева спирали её сопротивление возрастает, а мощность падает до номинальной. (Приложение 3. Светоотдача и КПД).

Для сглаживания пиковой мощности могут использоваться терморезисторы с сильно падающим сопротивлением по мере прогрева, реактивный балласт в виде ёмкости или индуктивности. Напряжение на лампе растет по мере прогрева спирали и может использоваться для шунтирования балласта автоматикой. Без отключения балласта лампа может потерять от 5 до 20 % мощности, что тоже может быть выгодно для увеличения ресурса.

Преимущества и недостатки ламп накаливания.

1. Преимущества:

- малая стоимость;

- небольшие размеры;

- ненужность пускорегулирующей аппаратуры;

- при включении они зажигаются почти мгновенно;

- отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации;

- возможность работы как на постоянном (любой полярности), так и на переменном токе;

- возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт);

- отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе;

- непрерывный спектр излучения;

- устойчивость к электромагнитному импульсу;

- возможность использования регуляторов яркости;

- нормальная работа при низких температурах окружающей среды.

2. Недостатки:

- низкая световая отдача;

- относительно малый срок службы;

- резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения;

- цветовая температура лежит только в пределах 2300 - 2900 к, что придает свету желтоватый оттенок;

- лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 40 Вт -- 145 °C, 75 Вт -- 250 °C, 100 Вт -- 290 °C, 200 Вт -- 330 °C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается еще сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.

Утилизация.

Отслужившие лампы накаливания не содержат вредных для окружающей среды веществ и могут утилизироваться как обычные бытовые отходы. Единственным ограничением является запрет на их переработку вместе с изделиями из стекла.

Светодиодное освещение

Светодиодное освещение -- одно из перспективных направлений технологий искусственного освещения, основанное на использовании светодиодов в качестве источника света. Использование светодиодных ламп в освещении уже занимает 6 % рынка (по данным 2006 года). Развитие светодиодного освещения непосредственно связано с технологической эволюцией светодиода. Разработаны так называемые сверхъяркие светодиоды, специально предназначенные для искусственного освещения.

Преимущества

В сравнении с обычными лампами накаливания светодиоды обладают многими преимуществами:

- экономично используют электроэнергию по сравнению с традиционными лампами накаливания. Так, светодиодные системы уличного освещения с резонансным источником питания могут дать 132 люменов на ватт, против 150 люменов на ватт у натриевых газоразрядных ламп.[4] Или против 15 люменов на ватт у обычной лампы накаливания и против 80-100 люменов на ватт у ртутных люминесцентных ламп;

- срок службы в 30 раз больше по сравнению с ЛН;

- возможность получать различные спектральные характеристики, без потери в световых фильтрах;

- безопасность использования;

- малые размеры;

- отсутствие ртутных паров (в сравнении с люминесцентными лампами);

- отсутствие ультрафиолетового излучения и малое инфракрасное излучение;

- незначительное тепловыделение;

- среди производителей именно светодиодные источники света считаются наиболее функционально-перспективным направлением как с точки зрения энергоэффективности, так и затратности и практического применения.

Недостатки

- высокая цена. Отношение цена/люмен у сверхярких светодиодов в 50 - 100 раз больше, чем у обычной лампы накаливания;

- напряжение строго нормировано для каждого вида ламп, светодиоду необходим номинальный рабочий ток. Из-за этого появляются дополнительные электронные узлы, называемые источниками тока. Это обстоятельство влияет на себестоимость системы освещения в целом. В самом простом случае, когда ток невелик, возможно, подключение светодиода к источнику постоянного напряжения, но с использование резистора;

- при питании пульсирующим током промышленной частоты мерцают сильнее, чем люминесцентная лампа, которая в свою очередь мерцает сильнее, чем лампа накаливания;

- могут излучать кратковременные помехи и электрические шумы (например, от наводок), что обнаруживается при экспериментальном сравнении с лампами других типов осциллографом.

Применение

Благодаря эффективному расходу электроэнергии и простоте конструкции применяется в ручных осветительных приборах - фонариках.

Так же применяется в светотехнике для создания дизайнерского освещения в специальных современных дизайн-проектах. Надёжность светодиодных источников света позволяет использовать их в труднодоступных для частой замены местах (встроенное потолочное освещение и т.д.).

1.3 Компактная люминесцентная лампа (энергосберегающая)

Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) -- люминесцентная лампа, имеющая меньшие размеры по сравнению с колбчатой лампой и меньшую чувствительность к механическим повреждениям. Зачастую встречаются предназначенными для установки в стандартный патрон для ламп накаливания (с интегрированным электронным балластом). Часто компактные люминесцентные лампы называют энергосберегающими лампами, что не совсем точно, поскольку существуют энергосберегающие лампы на других физических принципах, например светодиодные.

Трехциферный код на упаковке лампы содержит как правило информацию относительно качества света (индекс цветопередачи и цветовой температуры).

Первая цифра - индекс цветопередачи в 1Ч10 Ra (КЛЛ имеют 60 - 90 Ra, таким образом, чем выше индекс, тем достоверней цветопередача).

Вторая и третья цифры - указывают на цветовую температуру лампы.

Таким образом, маркировка «827» указывает на индекс цветопередачи в 80 Ra, и цветовую температуру в 2700 к (что соответствует цветовой температуре лампы накаливания). (Приложение 4. График эффективности ламп).

По сравнению с лампами накаливания, имеют большой срок службы. Однако зависимость срока службы от колебаний напряжения в электросети приводит к тому, что в России он может равняться или даже быть меньше срока службы ламп накаливания. Частично это преодолевается применением стабилизаторов напряжения и сетевых фильтров. Основными причинами, снижающими срок службы лампы, являются нестабильность напряжения в сети, частое включение-выключение лампы.

Новые разработки позволили использовать энергосберегающую лампу совместно с устройствами снижения/увеличения освещения (диммерами). Для диммирования люминесцентных ламп ни один из разработанных ранее диммеров не подходит -- в этом случае следует использовать специальные электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА) с возможностью управления.

Благодаря применению электронного балласта имеют улучшенные характеристики по сравнению с традиционными люминесцентными лампами -- более быстрое включение, отсутствие мерцания и жужжания. Также существуют лампы с системой плавного запуска. Система плавного запуска планомерно увеличивает интенсивность света при включении в течение 1--2 секунд: это продлевает срок службы лампы, но все же не позволяет избежать эффекта «временной световой слепоты».

В то же время компактные люминесцентные лампы по ряду параметров (светоотдача, безопасность, естественность спектра, срок службы) проигрывают светодиодным лампам.

Достоинства

- высокая светоотдача (световой КПД), при равной мощности световой поток КЛЛ в 4-6 раз выше, чем у ЛН, что дает экономию электроэнергию 75-85%;

- длительный срок эксплуатации (без частого включения и выключения);

- возможность создания ламп с различными значениями цветовой температуры;

- нагрев корпуса и колбы значительно ниже, чем у лампы накаливания.

Недостатки

- спектр излучения: непрерывный 60-ватной лампы накаливания (вверху) и линейный 11 ватной компактной люминесцентной лампы (внизу), линейчатый спектр излучения может вызвать искажения в цветопередаче;

- несмотря на то, что использование КЛЛ действительно вносит свою лепту в сбережение электроэнергии, опыт массового применения в быту выявил целый ряд проблем, главная из которых - короткий срок эксплуатации в реальных условиях бытового применения;

- использование широко распространенных выключателей с подсветкой приводит к периодическому, раз в несколько секунд, кратковременному зажиганию ламп, что приводит к скорому выходу из строя лампы. Об этом недостатке, за редким исключением, производители обычно не сообщают в инструкциях по эксплуатации. Для ликвидации этого эффекта необходимо параллельно светильнику включить в цепь питания конденсатор ёмкостью 0,33-0,68 мкФ на напряжение не ниже 400В;

- спектр такой лампы линейный. Это приводит не только к неправильной цветопередаче, но и к повышенной усталости глаз. (Визуально сравнить спектр ламп можно в радужных отблесках света лампы от компакт-диска.) (данная проблема может быть решена с применением ламп с непрерывным спектром излучения);

- утилизация: КЛЛ содержат 3-5 мг ртути, ядовитое вещество 1-го класса опасности ("чрезвычайно опасные"). Разрушенная или повреждённая колба лампы высвобождает пары ртути, что может вызвать отравление ртутью. Зачастую на проблему утилизации люминесцентных ламп в России индивидуальные потребители не обращают внимания, а производители стремятся отстранится от проблемы.

С 1 января 2011 года, в соответствии с проектом ФЗ «Об энергосбережении» в России будет введён полный запрет на оборот ламп накаливания мощностью выше 100 Вт. (Парадокс состоит в том, что более мощные лампы накаливания имеют большую эффективность, чем маломощные).

КЛЛ со спиралевидной колбой имеет неравномерное нанесение люминофора. Он наносится так, что его слой на стороне трубки, обращённой к цоколю, толще, чем на стороне трубки, направленной на освещаемую область (то есть от цоколя). Этим достигается направленность излучения. (Впрочем, не все заводы могут пользоваться этим методом).

В некоторых моделях ламп применяется радиоактивный криптон - 85 (85Kr).

КЛЛ считается тупиковой ветвью развития источников света. На сегодняшний день большинство стран Европы склоняются к мнению использования светодиодных источников света.

В связи с частыми случаями выхода из строя КЛЛ задолго до истечения обещанных производителями сроков, потребители стали призывать ввести специальные условия гарантии для продукции КЛЛ, соизмеримые с заявляемыми производителями в целях маркетинга.

В связи с «негативными» высказываниями в адрес энергосберегающих ламп, мы решили более внимательно присмотреться к ним и попробовать внести хоть какую-нибудь ясность по этому вопросу.

Прежде всего, хотим отметить, что в профессиональной технической литературе такие лампы называются Compact Fluorescent Lamps (CFL), в российской - компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), а уже во вторую очередь их называют Energy saving lamps (энергосберегающие лампы).

Про возможный вред здоровью CFL, связанный с генерацией ими другого спектра света (по сравнению с лампами накаливания), мерцанием, «грязным электричеством», электромагнитным излучением, нерешенным вопросом утилизации и т.д., давно уже ведутся дебаты. Однако мы не будем конкретизировать доказательства по этим вопросам, т.к. не можем заниматься профессиональными исследованиями и не являемся специалистами в этой области, мы просто хотим собрать, изучить и сделать анализ на материалах представленных специалистами в сети Интернет.



2. Исследовательская часть

2.1 Требования современного мира. ( Тенденция к энергосбережению)

Российское правительство включилось в общемировую борьбу за энергосбережение и энергоэффективность, начав с поэтапного запрета выпуска и импорта ламп накаливания, что предполагает повсеместный переход на энергосберегающие лампы, и готово, по словам министра экономического развития РФ потратить на это порядка 100 млрд рублей.

Жаркие дебаты между сторонниками и противниками замены одних ламп на другие продолжаются уже не один месяц. Не будем перечислять все доводы и возражения - их можно в избытке найти в Интернете.

23 ноября 2009 г. Президент Российской Федерации Д.А. Медведев подписал Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

21.11.08 Госдума приняла проект закона «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности», предусматривающий введение нормативов энергоэффективности устройств мощностью свыше 3 кВт.

18 ноября 2009 г. Совет Федерации одобрил закон об "Энергосбережении и повышении энергетической эффективности", который устанавливает правовые, экономические и организационные основы стимулирования энергосбережения.

1. Настоящий Федеральный закон регулирует отношения по энергосбережению и повышению энергетической эффективности.

2. Целью настоящего Федерального закона является создание правовых, экономических и организационных основ стимулирования энергосбережения и повышения энергетической эффективности.

Экологи поддерживают переход России на энергосберегающие лампочки при условии улучшения их качества и создания системы утилизации, заявил руководитель энергетических программ Гринпис России Владимир Чупров.

Переход страны на энергосберегающие лампочки мы категорически приветствуем при соблюдении трех условий: создании системы их утилизации, улучшении их качества (многие лампочки не выдерживают заявленные 10 тысяч часов горения) и разработке программы перехода на следующее поколение осветительных приборов - светодиодов", - сказал Чупров.

По словам помощника президента РФ Аркадия Дворковича, бизнес необходимо по максимуму стимулировать к модернизации производства и сбережению энергии.

Финансирование энергосберегающих проектов будет одной из приоритетных инвестиционных задач Внешэкономбанка, отметила Набиуллина.

Нынешняя экономика России использует энергию крайне расточительно. Как сказал генеральный директор Российского союза энергоэффективности Семен Драгульский, прямые потери энергоресурсов в цикле добычи-использования достигают 40%. "Энергоэффективные лампочки - это самый дешевый способ снизить потребление электричества в стране", - подтверждает Чупров.

2.2 Энергосберегающие лампы: в чем их отличия и как их выбрать

Тенденция к энергосбережению, захватившая внимание всего мира, не обошла стороной и Россию. Отчасти этим можно объяснить возрастающую популярность использования энергосберегающих ламп в нашей стране.

Является ли экономия электроэнергии единственной характеристикой, которая отличает энергосберегающие лампы от традиционных ламп накаливания, и на что следует обращать внимание при покупке энергосберегающих ламп?

Чтобы помочь потребителю разобраться в данных вопросах, сначала стоит сказать о том, как устроена энергосберегающая лампа.

Энергосберегающая лампа состоит из 3 основных компонентов: цоколя, люминесцентной лампы и электронного блока.

Цоколь предназначен для подключения лампы к сети.

Электронный блок или электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА) обеспечивает зажигание (пуск) и дальнейшее горение люминесцентной лампы. ЭПРА преобразует сетевое напряжение 220В в напряжение, необходимое для работы люминесцентной лампы. Благодаря ЭПРА энергосберегающая лампа зажигается без мерцания и работает без мигания свойственного обычным люминесцентным лампам.

Люминесцентная лампа наполнена парами ртути и инертным газом (аргоном), а ее внутренние стенки покрыты люминофорным покрытием. Под действием высокого напряжения в лампе происходит движение электронов. Столкновение электронов с атомами ртути образует невидимое ультрафиолетовое излучение, которое, проходя через люминофор, преобразуется в видимый свет.

Благодаря механизму действия энергосберегающих ламп удается добиться снижения потребления электроэнергии ~ на 80% по сравнению с лампами накаливания при аналогичном световом потоке.

Помимо пониженного потребления световой энергии энергосберегающие лампы выделяют меньше тепла, чем лампы накаливания. Незначительное тепловыделение позволяет использовать компактные люминесцентные лампы большой мощности в хрупких бра, светильниках и люстрах, в которых от ламп накаливания с высокой температурой нагрева может оплавляться пластмассовая часть патрона, либо сам провод.

Наиболее частая причина выхода из строя лампы накаливания - перегорание нити накала. Механизм работы энергосберегающей лампы позволяет избежать этой проблемы, благодаря чему они имеют более длительный срок службы. Срок службы энергосберегающей лампы колеблется от 6000 до 12000 часов (как правило, длительность срока службы указывается производителем на упаковке товара) и превышает срок службы лампы накаливания в 6-15 раз. Благодаря этому облегчается использование энергосберегающих ламп в труднодоступных местах (например, если в помещении высокие потолки).

Еще одно преимущество энергосберегающих ламп объясняется тем, что площадь поверхности люминесцентной лампы больше, чем площадь поверхности спирали накаливания. Благодаря этому свет распределяется мягче, равномернее, чем у лампы накаливания. Это легко продемонстрировать на следующем примере: если вы вставляете в люстру обыкновенную лампу накаливания, то по стенам комнаты будут видны резкие тени от плафонов, а при использовании компактной энергосберегающей лампы тени не такие резкие. Из-за более равномерного распределение света энергосберегающие лампы снижают утомляемость человеческого глаза.

Последняя характеристика, выгодно отличающая энергосберегающие лампы от традиционных, заключается в том, что энергосберегающие лампы могут иметь разную цветовую температуру, которая определяет цвет лампы.

Энергосберегающие лампы могут иметь следующие цветовые температуры 2700 К - Мягкий белый свет, 4200 К - Дневной свет, 6400 К - Холодный белый свет (цветовая температура измеряется градусами по шкале Кельвина). Чем ниже цветовая температура, тем ближе цвет к красному, чем выше - тем ближе к синему. Таким образом, потребитель получает возможность обогатить цветовую гамму помещения.

Подводя итоги сравнения энергосберегающих ламп с традиционными лампами накаливания, можно отметить, что энергосберегающие лампы имеют следующие выгодные отличия:

- незначительное тепловыделение, что позволяет использовать компактные люминесцентные лампы большой мощности в хрупких бра, светильниках, люстрах;

экономия электроэнергии до 80% при такой же световой отдаче;

- длительный срок службы, который превышает срок использования лампы накаливания в 6-15 раз;

- мягкое, более равномерное распределение света;

- возможность создавать свет различного спектрального состава: теплый, дневной, холодный.

Определившись с отличиями энергосберегающих ламп от традиционных ламп накаливания, перейдем к ответу на вопрос о том, на что важно обращать внимание при покупке энергосберегающих ламп.

Хотя в последнее время стали появляться энергосберегающие лампы практически одинаковые по размеру с обычными лампами накаливания, почти все энергосберегающие лампы больше по размерам, чем лампы накаливания. Поэтому надо обращать внимание на то, чтобы лампа поместилась в вашу люстру или светильник.

Люминесцентная лампа бывает U-образного вида и в виде спирали, причем спиралевидные лампы немного меньше по габаритам U-образных ламп такой же мощности (их длина меньше). Форма никак не сказывается на работе лампы, однако спиралевидные лампы в большинстве случаев стоят дороже, так как они более сложны в производстве.

Энергосберегающие лампы различаются по своей мощности (от 3 до 85 Ватт): чем мощнее лампа - тем ярче светит, но тем больше потребляет электроэнергии. Поэтому обращайте внимание при покупке лампы на ее мощность.

Также при покупке следует иметь в виду, что существует два основных вида цоколей: E27 (применяется практически во всех потолочных люстрах) и E14 (немного меньше по размеру, чем E27, применяется в небольших светильниках, настенных бра). Выбирайте лампу с тем цоколем, который подходит для вашего светильника или люстры.

При выборе также стоит учесть срок службы лампы. Если по каким-либо причинам установка лампы затруднена, стоит выбрать лампу с максимально долгим сроком службы, чтобы как можно реже совершать процедуру ее переустановки.

Последнее, что можно посоветовать при выборе лампы - это учитывать ее цветовую температуру. Представьте, какой цвет больше всего устроит вас в помещении, в котором вы намереваетесь установить лампу, и, отталкиваясь от этого, выберите лампу с цветовой температурой 2700, 4200 или 6400 градусов Кельвина.

Таким образом, при покупке энергосберегающей лампы обращайте внимание на:

- габаритные размеры;

- форму лампы;

- мощность лампы;

- тип цоколя;

- цветовую температуру;

- срок службы лампы.

Учитывая вышеперечисленные параметры, вы сможете выбрать такую лампу, которая максимально удовлетворит ваши потребности.

2.3 Тест: энергосберегающие лампочки: экономия энергии и световая отдача

При изначальной немалой стоимости лампочки, в конечном счете, экономия ощутима. Еще интереснее обстоит дело с соответствием ламп: 20Ваттная энергосберегающая лампа должна заменять 100Ваттную лампу накаливания. Но по результатам теста видно, что по количеству света такая замена не совсем равноценна. Энергосберегающие лампы действительно экономят энергию в среднем на 80%, но света при этом дают меньше.

Чем выше цена изделия, тем актуальнее вопрос о его качестве и надежности. Энергосберегающие лампочки стоят намного дороже обычных ламп накаливания. И хотелось бы, чтобы они отрабатывали сполна потраченные деньги. Особенностью теста лампа является длительность испытаний, так как один из самых важных для потребителя показателей - это "срок их жизни", т.е. действительно ли они горят 6, 8 или 10 тысяч обещанных часов. А быстро это проверить, увы, невозможно.

Маркировка и Упаковка. Начнем с самого интересного: на изделии "Промінь" вообще не указано, что это такое. На лампах "Іскра" и Camelion нет данных по световому потоку - одной из самых важных характеристик ламп. Не понятно, почему лампа Maxus светит в 12 раз дольше, чем обычная лампочка, притом, что ее ресурс 10000 часов, ресурс обычной лампочки - 1000 часов, т.е. разница в 10, а не 12 раз. Не понятно и почему Lummax "светит на 20% ярче остальных энергосберегающих ламп".

Производители лампы "Наша сила" решили указать реальное соотношение с обычной лампой накаливания: они рекомендуют свою 20 Ваттную лампу использовать вместо 75 Ваттной лампы накаливания. Но тут же указано, что 20 Ваттная энергосберегающая равносильна 100 Ваттной лампе накаливания. Что выбирать потребителю? На упаковке "Космос" нет координат контактной организации. В маркировке изделия "Іскра" отсутствует предостережение о том, что лампу нельзя использовать с диммером (светорегулятором).

К упаковке ламп замечаний нет. Все они позволяют безопасно хранить, продавать и транспортировать лампу до начала эксплуатации.

Практические испытания

Световой поток. В первую очередь качество горения лампы определяется световым потоком. Эта величина показывает полное количество света, излучаемое данным источником. Замеры светового потока до начала испытаний были сверены с заявленным на упаковке значением. При этом начальный световой поток лампы должен составлять не менее 90% от номинального (заявленного) значения. Не справились с этим требованиям лампы Maxus и "Промінь". Увы, не с чем было сравнивать полученные данные по лампам "Іскра" и Camelion, т.к. на их упаковках нет данных по световому потоку.

Поскольку значительное снижение светового потока к концу службы является явным недостатком люминесцентных ламп, второй раз замеряли световой поток после того, как лампы отработали, то есть отгорели 70% от заявленного ресурса. Согласно ГОСТу стабильность светового потока должна быть не менее 70%, т.е. его потеря не должна превышать 30%. С проверкой по этому показателю справились все образцы. Самую малую потерю светового потока показали Lummax 8,2% и "Наша сила" 8,7%.

Интересно обстоит дело со световым потоком энергосберегающих ламп по сравнению с аналогичными лампами накаливания. На всех упаковках ламп имеется табличка, в которой указано, что 20Ваттная энергосберегающая лампа равноценна 100Ваттной лампе накаливания. Только лампа накаливания мощностью 100Вт дает световой поток в 1350лм. Протестированные же энергосберегающие лампы до этого значения никак не дотягивают. Да и сами производители заявляют световой поток ламп 880-1200лм. Получается, что энергосберегающие лампы экономят энергию по сравнению с лампами накаливания, но и света дают меньше. Лампа накаливания в 75Вт дает световой поток 1020лм. Т.е. 20Ваттная энергосберегающая лампа - это что-то среднее (по световому потоку) между 75Ваттной и 100Ваттной лампами накаливания.

Единственным приятным исключением стала лампа "Наша сила", указав, что ею лучше заменять 75 Вт лампочку, ее световой поток примерно соответствует этой лампе и даже выше. (Приложение 6).

Световая температура. Цветность света описывается световой температурой. Это мера объективного впечатления от цвета данного источника света. Световая температура источника света определяется путем сравнения с так называемым "черным телом", выражается в Кельвинах (К). Чем выше световая температура, тем выше синяя составляющая света, чем ниже температура - тем больше будет красного. Лампа с тепло-белым светом имеет температуру 2700-3300К, 3300-5000К - это естественный белый или нейтральный белый, холодный белый свет имеет световую температуру 5000-6000К.

Часть производителей не указывает температуру света, а просто пишет "теплый свет" или "белый свет" и т.п. Но поскольку точного определения таким терминам нет, то они только вводят потребителя в заблуждение. Например "cool light" на лампе Camelion, буквально переводится как прохладный свет, ну и поймите, что вы получите у себя в квартире. Протестированные лампы показали реальную световую температуру около 4700К, притом, что заявлены все были около 4000-4100К.

Еще надо отметить, что данный "белый свет" на самом деле является дневным, т.е. его спектр как близок к понятию "дневной свет", а вот классическая лампочка дает температуру 2700К, которая близка к освещению при закате.

Мощность и экономия. Мощность ламп также проверили и сравнили с заявленными на упаковках значениями. Все лампы в тесте мощностью 20Вт.

Согласно требованиям фактическая мощность не должна быть больше 115% от заявленной. У нас же получилась другая картина: все протестированные лампы оказались меньшей мощности, некоторые очень существенно. Например, фактическая мощность лампы "Промінь" только 12,8Вт при заявленных 20Вт. Хотя если лампа потребляет меньше энергии, но соответствует заявленному световому потоку, то это только лучше. Плохо когда "недотягивание" по мощности наблюдается одновременно с "недотягиванием" по количеству света.

Если посчитать экономию энергосберегающих ламп по их фактической мощности по сравнению с лампами накаливания, то получается, что энергосберегающие лампы действительно экономят до 80% энергии, иногда даже немного больше. С другой стороны более наглядна и ощутима экономия в рублях. Однако не стоить гнаться за чистой экономией в рублях: лампа должна и деньги экономить, но и светить при этом полноценно.

Световая отдача - величина, которая показывает, с какой экономичностью потребляемая мощность преобразуется в свет. Этот термин относится исключительно к лампочкам, это своеобразный показатель КПД. Выражается не в %, а в лм/Вт. Чем выше значение световой отдачи, тем экономичнее работает лампочка. Теоретически достигаемая максимальная величина при полном преобразовании энергии в видимый свет для белого света составляет 199лм/Вт, для монохроматического зеленого света - 683лм/Вт. Однако это теоретически, практически же реально достижимые значения составляют 10…150лм/Вт. Обычная лампа накаливания имеет низкую световую отдачу - чуть больше 10лм/Вт, что и является ее основным недостатком. Как видно из результатов тестирования, у энергосберегающих ламп показатель световой отдачи составляет около 60лм/Вт.

"Срок жизни". Также важный показатель. Ведь если лампочка светит ярко, но горит не долго, потребителя это точно не радует. В этот показатель входит как продолжительность горения, так и такой показатель как выживаемость при включении/выключении.

Конечно лампы не горели 6000, 8000 или 10000 часов. Для проверки этого показателя применяется методика ускорения процесса, хотя конечно, все равно срок их работы достаточно большой. Режим включения/выключения лампы прошли 2500 раз, при этом они зажигались, проходило некоторое время, после чего лампы выключалась.

К счастью, среди протестированных ламп замечания были только к лампам "Промінь": из трех ламп две перегорели раньше времени.

2.4 Энергосберегающие лампочки: здоровье и электробезопасность

Британская ассоциация дерматологов заявляет, что энергосберегающие лампы могут быть вредны для здоровья. Их использование может обострить имеющиеся у человека кожные заболевания, а в некоторых случаях и привести к раку кожи. У эпилептиков такие лампы могут вызвать мигрень и головокружение. Беспокойство врачей вызывает энергосберегающая программа. По подсчетам благотворительного объединения Spectrum, помогающего людям с повышенной светочувствительностью, от этой программы могут пострадать порядка 340 тысяч британцев. Важно, чтобы людям с фоточувствительной кожей позволялось использовать лампочки, которые не приводили бы к усугублению состояния здоровья. Им же часто приходится оставаться в помещении, ведь они просто не могут находиться на естественном солнечном свете", - приводит издание слова президента Британской ассоциации дерматологов доктора Колина Холдена.

По данным газеты Daily Mail, традиционные лампочки мощностью 150 ватт начнут исчезать с прилавков магазинов Великобритании уже в январе.

Энергосберегающие лампы, которые также называют компактные люминесцентные лампы, бывают двух видов - «открытые», у которых стеклянная трубка состоит из одного слоя стекла, и «герметичные», состоящие из двух слоев.

Как показало исследование, «открытые» энергосберегающие лампы могут вырабатывать ультрафиолетового излучения столько, сколько вырабатывается в летний солнечный день. Находясь на расстоянии нескольких сантиметров от кожи, они могут быть очень вредны. Такие лампы безопасны, только если их использовать не более часа в день, при этом минимальное расстояние между человеком и лампой должно быть 30 см.

«Открытые» лампы могут способствовать возникновению рака кожи. Просто люди с чувствительной кожей должны следить за тем, чтобы энергосберегающие лампы находились на безопасном расстоянии», - говорит Джастин Маккракен, один из исследователей.

Медики добавляют, что такие лампы не повышают риск возникновения раковых заболеваний. Причиной пристального внимания к техническому новшеству стали жалобы людей с повышенной чувствительностью кожи к свету.

Для защиты от вредного воздействия ультрафиолетового излучения вовсе не обязательно избавляться от энергосберегающих ламп, отмечают эксперты. Рекомендуется не находиться вблизи источника света, а также использовать так называемые "герметичные" лампы, покрытые дополнительным слоем стекла.

Энергосберегающие лампочки в квартирах обладают канцерогенными действиями! Израильские медики предупреждают о вреде, который потенциально несут в себе энергосберегающие лампочки.

Межминистерская комиссия по канцерогенным веществам собирается опубликовать официальное предостережение, касающееся компактных энергосберегающих флюорисцентных лампочек - тех, что обычно используются в частных домах, а не в офисах, и имеют форму спирали, сообщают "Израильские новости".

...