Вред и польза от энергосберегающих люминесцентных ламп
В последние годы политика перехода на энергосберегающие технологии привела к появлению в продаже большого количества люминесцентных ламп. Хотя используется такой тип осветительных приборов уже достаточно давно, споры о их безопасности не умолкают до сих пор. Так каковы же вред и польза от энергосберегающих люминесцентных ламп, попробуем разобраться в этой статье.
![Люминесцентные лампы различной формы](/800/600/https/stroyvopros.net/wp-content/uploads/2015/12/19-660x225.png)
Люминесцентные лампы различной формы
Свойства ртути
Все опасения при использовании люминесцентного освещения родились не на пустом месте. Ведь в производстве ламп используется небольшое количество паров ртути, которые ядовиты для человека, как считает большинство. Понять смысл этого стереотипа позволят знания о свойствах этого единственного жидкого в естественных условиях металла.
Из курса химии мы знаем, что при комнатной температуре ртуть находится в жидком состоянии. Сам по себе это тяжелый серебристый металл не представляет опасности. Однако ртуть способна испаряться даже при такой невысокой температуре, не говоря уже о более серьезных ее значениях. Эти пары способны не только самостоятельно распределяться по воздуху внутри помещения, но и образовывать летучие соединения с органическими веществами, абсорбироваться на предметах обихода, мебели и даже на обычных частичках пыли.
![Капли ртути в пробирке](/800/600/https/stroyvopros.net/wp-content/uploads/2015/12/27-660x415.png)
Капли ртути в пробирке
Пары могут проникать через строительные материалы, толщу воды и почвы. Жидкая ртуть обладает слабой вязкостью и большим поверхностным натяжением, что способствует разделению одной капли на множество более мелких. Это еще больше увеличивает площадь испарения. Частицы жидкой ртути очень подвижны, что сильно затрудняет демеркуризацию помещения. Они легко растворяются в органических растворителях и даже в воде в отсутствии свободного кислорода. При рН = 8 растворимость находится на минимуме. При изменении этого показателя в любую сторону растворимость увеличивается. Жидкая ртуть способна без труда растворять некоторые металлы, даже благородные. При этом образуются так называемые амальгамы. В связи с этим закономерно, что это вещество разрушающе действует на металлические конструкционные материалы.
Химические свойства ртути таковы, что она очень сильно ионизирована, а это создает большие сложности при превращении ее паров в относительно безопасные соли. При комнатной температуре невозможно ее окисление на воздухе. Нужны очень сильные окислители. Не подходят даже разбавленные кислоты, такие, как серная и соляная. Требуется концентрированная азотная кислота или царская водка, чтобы прошла реакция окисления ртути. Именно сложность нейтрализации этого ядовитого вещества и обуславливает необходимость принятия серьезных мер безопасности при использовании ртути в различных приборах, в том числе и в люминесцентных лампах.
Преимущества и недостатки люминесцентных ламп
Разобравшись в химических свойствах ртути, нам становится понятно, почему люминесцентные энергосберегающие лампы при всех своих преимуществах имеют и серьезные недостатки.
Сегодня мы уже не можем представить свою жизнь без использования искусственного освещения. Каким бы оно ни было, для его создания применяются лампы. Чаще всего еще с начала 20 века мы применяем обычные лампы накаливания, которые бывают различной мощности – 40 Вт, 60 Вт, 100 Вт. При такой достаточно высокой мощности, лампы накаливания обладают небольшой светимостью, что сильно влияет на их КПД, который вряд ли достигает даже 50%. То есть, мы платим деньги не только за освещение, но и половину за нагрев нити в лампе.
Такое расточительство в современных условиях все более становится неуместным, поэтому на свет появилась комплексная люминесцентная лампа. Ее еще называют энергосберегающая.
Чем принципиально энергосберегающая лампа отличается от лампы накаливания?
Устройство лампы накаливания достаточно просто, чтобы его понимали и знали о нем большинство людей. Помещенная в стеклянную колбу, из которой выкачан воздух, вольфрамовая нить накаляется до яркого свечения под воздействием проходящего по ней электрического тока. Устройство же люминесцентной лампы понимают не все. Энергосберегающая лампа представляет собой стеклянную колбу, которая наполнена парами ртути и инертным газом аргоном. Также в комплекте может иметься, но не обязательно, пускорегулирующее устройство или стартер. Внутренняя поверхность колбы имеет напыление из специального вещества люминофора. Оно под воздействием ультрафиолетового излучения излучает видимый свет. При включении энергосберегающей лампочки возникает электромагнитное излучение, которое провоцирует пары ртути создавать ультрафиолетовое излучение. Оно в свою очередь, проходя через нанесенный на поверхность лампы люминофор, преобразуется в обычный видимый свет.
![Устройство люминесцентной лампы](/800/600/https/stroyvopros.net/wp-content/uploads/2015/12/38-660x302.png)
Устройство люминесцентной лампы
Спектр видимого света может иметь смещение в ту или иную сторону. Поэтому бывают люминесцентные лампы, имеющие свет, спектр которого ближе к желтому, а бывают ближе к синему. Первые более естественны, так как их спектр аналогичен спектру солнечных лучей. Современные лампы имеют такой же цоколь, что и у ламп накаливания, внутри которых спрятан электромагнитный излучатель. Диаметр цоколя бывает 14 или 27 мм. Это стандартные размеры, позволяющие вкручивать такие лампы в любые современные светильники и люстры.
Преимущества современных энергосберегающих ламп
Теперь мы можем перечислить все те достоинства, которыми обладают энергосберегающие люминесцентные лампы:
- Серьезная экономия электроэнергии. Благодаря тому, что КПД у таких ламп очень высокий, они отдают в 5 раз больше световой энергии, чем лампы накаливания. Люминесцентная лампа мощностью всего в 20 Вт выдает столько же света, сколько 100 ваттная лампа накаливания. Экономия при этом составляет около 80%. Со временем снижения светимости не наблюдается в отличие от ламп накаливания.
- Качественные люминесцентные лампы имеют срок службы, в несколько раз (от 5 до 15) больший, чем у простых лампочек. Производитель указывает 5 – 12 тысяч часов работы. Это обусловлено тем, что в них отсутствуют нагревающиеся до высоких температур детали. Это свойство удобно в тех местах, где частая замена ламп проблематична.
- Люминесцентные лампы обладают низкой теплоотдачей, так как вся их энергия преобразуется в световой поток. Такие лампы слабо нагреваются. Поэтому их можно использовать в любых люстрах и светильниках, даже в тех, где обычная лампа более высокой мощности может расплавить патрон.
- Повышенная светоотдача появляется благодаря тому, что энергия не тратится на нагревание вольфрамовой нити, как в лампах накаливания. Энергосберегающая лампа отдает свет абсолютно со всей своей поверхности. Ее свет более мягкий и рассеянный, что благоприятно сказывается для глаз. Различные оттенки люминофора позволяют изготавливать лампы с мягким или холодным, желтым или белым светом. Каждый волен выбирать более подходящий для себя оттенок.
Перечисленные выше преимущества во многом обусловили популяризацию люминесцентных ламп в последние годы. Этому способствовала и унификация цоколя с обычными лампочками. Тем не менее существуют недостатки, которые пока препятствуют полному замещению ламп накаливания люминесцентными.
Недостатки энергосберегающих ламп
В настоящее время самым главным недостатком энергосберегающих ламп является их слишком высокая стоимость, которая превышает стоимость ламп накаливания в 10 – 20 раз. Однако этот недостаток нивелируется экономичностью и длительность использования. Согласно расчетам, качественная люминесцентная лампа способна окупиться менее чем за год в некоторых случаях. Это касается тех мест, где освещение требуется ежедневно. При этом важным условием является использование именно качественных ламп, так как некоторые китайские экземпляры обладают таким же сроком службы, как и лампы накаливания, если не меньшим.
Есть еще одна важная особенность энергосберегающих ламп, которую несомненно нужно отнести к недостатку. Это ртутные пары, которыми она наполнена. Выше мы уже рассмотрели опасность этих паров и трудность их нейтрализации. Поэтому слишком опасно разбивать лампы в квартире и ином помещении. Обращаться с ними необходимо очень осторожно. Это заставляет отнести их к экологически опасным приборам, поэтому их утилизация регламентируется специальными нормативными актами и представляет определенные неудобства пользователю. Выбрасывать отработавшие лампы запрещено.
Способы правильной утилизации энергосберегающих ламп
Важным недостатком энергосберегающих ламп является применение ртутных паров в их конструкции. Это делает недопустимым их выбрасывание в мусоропровод или в контейнер. Их утилизация строго регламентируется. Известно два способа утилизации:
- Перегоревшие энергосберегающие лампы необходимо отнести в районный ДЕЗ или РЭУ. У них должны быть установлены специальные контейнеры. Приемка в Москве осуществляется бесплатно на основании Распоряжения правительства Москвы «Об организации работ по сбору, транспортировке и переработке отработанных люминесцентных ламп» от 20 декабря 1999 г. № 1010-РЗП. В других регионах могут существовать свои региональные нормативно-правовые акты, регламентирующие утилизацию.
- Если ламп достаточно много (это касается предприятий или офисов), то заключается соответствующий договор с организациями, которые занимаются деятельностью по приему и утилизации ртутьсодержащих изделий. На сайте организации Гринпис можно найти список пунктов приема люминесцентных ламп.
Следует помнить, что от правильной утилизации опасных приборов зависит наша экологическая безопасность.
На что следует обратить пристальное внимание при покупке люминесцентных ламп
Выбирая для покупки энергосберегающие лампы, необходимо иметь представление о том, на какие характеристики и свойства следует обращать внимание:
- Мощность является очень важным параметром. У люминесцентных ламп она варьируется от 3 до 90 Вт. При этом необходимо умножить мощность на 5, чтобы понять, какой светимостью эта лампа будет обладать, при сравнении с лампой накаливания. Поэтому при покупке лампы для конкретного прибора, вам нужно посмотреть, какая лампочка накаливания в нем была. Если там вкручивалась лампа на 100 Вт, то вас устроит люминесцентная лампочка мощностью 20 Вт.
- Спектральные характеристики света лампы. Их можно определить по следующей маркировке: 2700 К – теплы белый свет, 4200 К – дневной свет, 6400 К – холодный белый свет. При понижении цветовой температуры наблюдается смещение спектра к красному, а при увеличении к синему. Поэтому сначала следует подобрать подходящий цвет для вас. Только после этого можно приобретать лампочки одного спектрального класса.
![Различные по спектру света лампы](/800/600/https/stroyvopros.net/wp-content/uploads/2015/12/46.png)
Различные по спектру света лампы
- По форме лампы бывают спиралевидные и U-подобные. Принципиальной разницы в их работе и характеристиках нет. Просто первые поменьше и подороже вторых. Необходимо также учесть особенности своего светильника. Ведь не каждая лампочка может подойти для него по размерам.
- По типу цоколя лампы тоже отличаются. Большинство из них рассчитаны на цоколь Е27, а некоторые на цоколь Е14. Соответственно, если в люстре большие патроны, то подойдет первый тип, если маленькие, то второй. Лампы для освещения офисных помещений могут быть в виде длинных тонких трубок. Они имеют принципиально иной тип цоколя и контактов.
Все перечисленные характеристики имеются на упаковке лампочек. Например, маркировка ESS-02A 20W E27 6400K на упаковке означает, что лампа обладает мощностью 20 Вт, с большим цоколем (Е27), излучает холодный белый свет (6400К).
![Различные по спектру света лампы](/800/600/https/stroyvopros.net/wp-content/uploads/2015/12/55-660x421.png)
Различные по спектру света лампы
Обобщая вышеизложенное, можно прийти к выводу, что основными преимуществами энергосберегающих люминесцентных ламп является их высокая экономичность и очень долгий срок службы. Это дает очень серьезную экономию, особенно в масштабах целого домовладения. Ассортимент таких ламп в магазинах достаточно большой, что дает возможность каждому подобрать подходящее изделие. В тоже время, затруднение могут возникнуть при утилизации ртутьсодержащих ламп, так как не во всех городах имеются специализированные предприятия, занимающиеся этой деятельностью.
Энергосберегающие люминесцентные лампы, стоит ли их использовать
На смену лампам накаливания, производство которых постепенно прекращается, пришли экономичные энергосберегающие лампы накаливания люминесцентного типа, характеризующиеся низким потреблением тока и компактными размерами.
Стоят они дороже устаревших классических вариантов, но эта разница в цене компенсируется высокой эффективностью, увеличенным сроком службы и другими достоинствами.
СОДЕРЖАНИЕ (нажмите на кнопку справа):
Преимущества люминесцентных ламп
В отличие от эксплуатационного ресурса обычных лампочек, который составляет 1000 часов, у источников света нового образца срок эксплуатации может составлять 4000-12000 часов непрерывной работы.
Создавая такой же мощный световой поток, как 100-ваттная лампа накаливания, люминесцентная энергосберегающая лампа потребляет только 20 ватт мощности, таким образом, добивается пятикратная экономия.
При работе она нагревается в 2 раза слабее, за счет оптимального преобразования тока в световое излучение, что позволяет использовать такие приборы в местах и конструкциях, отличающихся повышенной чувствительностью к нагреву.
Коснувшись поверхности стеклянной колбы лампы нового образца, об нее трудно обжечься, чего нельзя сказать о поверхности лампы накаливания, которая во включенном состоянии может быть очень горячей.
Срок службы конкретной энергосберегающего освещающего устройства с люминесцентным принципом действия указывается на упаковке производителем.
Но соответствие данного показателя реальным характеристикам зависит от правильности условий применения электроприбора.
Вкручивая лампочку в патрон, ее необходимо держать пальцами только за специально предназначенную для этого пластмассовую часть.
Стенки из тонкого стекла достаточно хрупкие, и даже при небольшом давлении на их поверхность, могут покрыться невидимыми глазу микротрещинами, существенно сокращающими срок службы.
Не допускается совместное их использование с устройствами регулировки яркости, за счет отсутствия в их составе цепи, а также с выключателями, оснащенными светодиодом, провоцирующим заметную разницу в сопротивлениях, приводящую к миганию лампы и ее быстрому выходу из строя.
Принцип действия
Принцип действия люминесцентной лампы заключается в создании светового излучения в результате попадания на поверхность люминофора незаметных глазу ультрафиолетовых волн.
В свою очередь, ультрафиолет вырабатывается в момент, когда электрический разряд между двумя контактами проходит сквозь пары ртути, находящиеся внутри колбы.
Следовательно, поскольку прибор содержит в себе некоторое количество этого опасного жидкого металла, обращаться с ним нужно предельно осторожно, не допуская нарушения целостности стеклянных стенок.
Если лампочка случайно разбилась, производится самостоятельная очистка места происшествия с помощью слабого раствора марганцовки с последующим тщательным проветриванием помещения.
Запрещается утилизация вышедших из строя или разбитых ламп с бытовыми отходами.
Рекомендации по выбору люминесцентной лампы
Производятся энергосберегающие лампы, как множеством зарубежных компаний, так и несколькими отечественными.Представленный в магазинах модельный ряд действительно разнообразен.
Разные модели отличаются не только ценой и изготовителем, но и по некоторым другим параметрам.
Например, по форме они могут быть традиционными шарообразными, имеющими вид свечи, спиралевидными, U-образными.
Отличаются они и габаритами колбы, что позволяет с легкостью подобрать вариант, подходящий для того или иного светильника, независимо от его внутреннего размера.
В любом случае, они подходят для использования со стандартным патроном, который не требует замены или доработки.
Шкала Кельвина
В отличие от традиционных ламп накаливания, современные энергосберегающие лампы имеют разную цветовую температуру, измеряющуюся по шкале Кельвина, обозначающуюся количественным показателем, на конце которого находится литера K.
Наиболее близкими по восприятию для человеческого глаза являются изделия с цветовой температурой в 2700 K.
Холодного света, актуального для офисных и промышленных помещений, получается добиться при цветовой температуре в 6400 K.
Дневной белый свет, создающий наиболее комфортные условия для чтения, создается при покупке ламп с цветовой температурой в 4200 K.
Холодный свет нередко применяется дизайнерами при создании интерьеров в стиле хай-тек.
Более подробно, читайте здесь: Как выбрать энергосберегающую лампу.
Оцените статью
Достоинства и недостатки различных источников света
Светодиодные лампы экологически чисты, так как не содержат в себе никаких вредных веществ и не связаны с процессами, при которых могут выделяться какие-либо вредные вещества.
Сейчас светодиодные лампы вполне доступны по цене, хотя этот параметр не является главным аргументом в пользу выбора источников света именно этой технологии.
Стоит отметить, что у светодиода отсутствует такой, обязательный для всех остальных видов светильников, элемент как тело накала. Вследствие этого светодиодам присущ необычайно длительный срок службы.
|
При использовании светодиодов исключается возможность перегрузки муниципальных и городских сетей при наступлении сумерек, когда массово включается большое количество светильников. Ток, потребляемый светодиодной лампой, колеблется от 0,3 до 1,1 ампера, в зависимости от ее мощности. Ток, потребляемый газоразрядной лампой, составляет от 2,2 до 4,5 (в момент пуска) ампер. Экономия от применения светодиодов может достигаться не только за счет снижения потребления энергии, но и благодаря использованию токоподводящих кабелей меньшего сечения.
Светодиодные светильники практически мгновенно выходят на максимальную силу света. Это их свойство не зависит от температуры воздуха, они легко зажигаются и нормально работают даже при экстремальной температуре в — 60°С. Газоразрядные лампы (ДРЛ, ДНАТ), как известно, набирают номинальную силу света постепенно. Кроме того, они очень плохо запускаются при пониженном напряжении и низкой температуре воздуха.
Высокий КПД. Светодиодные прожекторы имеют высокий процент использования светового потока (близкий к 100%), в отличие от обычных уличных светильников, для которых этот параметр составляет 60-75%.
Преимущества светодиодов:
- низкое энергопотребление — не более 10% от потребления при использовании ламп накаливания;
- долгий срок службы — до 100 000 часов;
- высокий ресурс прочности — ударная и вибрационная устойчивость;
- чистота и разнообразие цветов, направленность излучения;
- регулируемая интенсивность;
- низкое рабочее напряжение;
- экологическая и противопожарная безопасность. Они не содержат в своем составе ртути и почти не нагреваются.
И последнее. Еще одним отличием светодиодных светильников от источников света любого другого вида является то, что у них фактически нет недостатков, или, по крайней мере, они на сегодняшний день не выявлены!
А возможные разговоры о цене вряд ли можно считать сколь-нибудь серьезными: ведь никому не приходит в голову считать цену самым главным фактором при выборе еды.
Люминесцентные лампы: плюсы и минусы
14:33 12 марта 2018 г.
Главным условием восприятия является освещённость. Естественное освещение, которое природного происхождения наиболее оптимально для глаз. Но оно не безгранично и «работает с интервалами». Световой день сменяется ночью.
В эти периоды нашим спасением является искусственное освещение. Оно сегодня представлено широким спектром. Лампы накаливания, светодиоды, галогенные, люминесцентные и энергосберегающие аналоги, которые есть здесь – всё это наиболее используемые сегодня излучатели света.
Наверное, малознакомыми по названию вариантами из этого перечня выступают люминесцентные лампы. Хотя, все мы ими просто окружены, а сфера их применения просто безгранична. В народе их чаще называют дневными лампами, поскольку излучаемый ими свет очень приближен к естественному дневному освещению. За это качество они нашли массовое применение в промышленности, общественности, коммерции и жилье. Только ли благотворно влияющим на зрение светом они зарекомендовали себя? Наверное, нет. Практика их использования выявила ещё ряд достоинств, о которых ниже.
Плюсы применения люминесцентных ламп.
- Большая световая отдача. Если сравнивать их с лампами накаливания, то при той же мощности, люминесцентные аналоги отдают в 1,5–2 раза больше света.
- Излучаемое ими освещение близко к естественному. При таком свете нет нагрузки на зрение, глаза не устают. Выпускаемые производителями два вида ламп различной цветности, позволяют осуществлять оптимальный подбор по воздействию на глаза. В продаже они подразделены на тёплые и холодные оттенки излучаемого света.
- Не чувствительны к броскам тока. Отсюда и больший, чем у ламп накаливания срок службы. Средняя продолжительность работы – 8000 часов.
- Среди ламп освещения – люминесцентный вариант считается недорогим. Цена на лампу дневного света чуть выше цены лампы накаливания, а превосходство по работе отличается значительно. Средний срок работы обыкновенной лампы накаливания – 1000 часов. Как видим у люминесцентных ламп очевидное превосходство при такой же низкой стоимости.
- Отсутствие ослепляющего эффекта. На источник лиминесцентного освещения можно спокойно взглянуть. Их свечение мягкое, не давящее на глаза.
- Низкая температура колбы. В работе люминесцентное освещение тёплое. Температура поверхности около 50 градусов. Такая температура не способна воспламенить какую-либо поверхность, а следовательно, данный тип ламп можно считать пожаробезопасным. Сюда же можно добавить то, что при их замене обжечься просто невозможно.
Казалось бы люминесцентные лампы – идеальный вариант. И дёшевы, и долго служат. Однако – нет. Кажущаяся идиллия нарушается недостатками. Они присутствуют и о них ниже.
Минусы применения люминесцентных ламп.
- Сложное схематическое включение. Чтобы зажечь лампу будут нужны, как минимум – дроссель и стартер. Это затратно и хлопотно. Подключением двух концов тут не обойдёшься. В этом плане, упоминаемая в статье лампа накаливания, явно выигрывает.
- Снижение световой мощности. Данный эффект наблюдается к окончанию срока службы.
- Потери в потребляемой энергии. Она расходуется не только на зажигание и работу газов, содержащихся в колбе, но и на пусковые элементы. К потребляемой мощности прибавляется ещё процентов 30 от этого значения. Существенно? В плане экономии, видимо да.
- Нуждаются в обязательной утилизации. Они содержат ртуть и просто разбить, выкинуть их будет не благоразумно и опасно, как для собственного здоровья, так и для окружающей среды.
- Отмечается шумность в работе. Щелчки при зажигании, гул похожий на фон переменного тока. Такой эффект может сильно досаждать. Связано это с работой пусковых элементов. Гул от дросселя, щелчки от стартера.
- При сильном морозе или понижении напряжения лампа частенько отказывается работать. Инертный газ в колбе, при таких условиях не может зажечься.
Итак, перед нами прямо равенство какое-то. Количество плюсов и минусов одинаково. Отсюда и возникающие разногласия по практике их использования.
Однако всё та же практика показывает, что в большинстве случаев данный тип ламп просто незаменим. В 21 веке их не сменили ни светодиоды, ни энергосберегающие. А значит – люминесцентным лампам в нашем настоящем – однозначное да.
Преимущества и недостатки люминесцентных ламп перечень
Преимущества и недостатки люминесцентных ламп, а также их физические характеристики напрямую зависят от уровня температуры окружающей среды, что обусловливается температурным режимом давления паров ртути, находящихся в лампе. Если температура стенки колбы составляет около +40 С, то лампа достигает максимально высокой световой отдачи. Основными достоинствами люминесцентных ламп являются такие, как очень высокая световая отдача, которая может достигать 75 лм/Вт, длительный срок службы, у стандартных ламп доходящий до 10 тысяч часов. Многие потребители выбирают данный тип ламп из-за возможности обладать источниками света разного спектрального состава при наилучшей цветопередаче. В ряде случаев достоинством является и относительно малая яркость, которая не сильно слепит глаза. Из недостатков можно выделить ограниченную единичную мощность лампы при больших размерах для такой мощности, относительную сложность подключения, отсутствие возможности питания лампы постоянным током. Люминесцентная лампа и ее характеристики довольно сильно зависят от уровня температуры окружающей среды. Так, для обыкновенной люминесцентной лампы наиболее оптимальной температурой окружающего воздуха является диапазон от +18 до +25 С. Если есть отклонение температуры от указанного показателя, оптимальный световой поток, световая отдача лампы значительно снижаются. Более того, когда в помещении отмечена температура ниже +10 С, зажигание лампы вообще не гарантируется. Поэтому люминесцентные лампы используются лишь там, где их эксплуатация оправданна и предполагает получение эффекта, который невозможно создать при помощи других типов ламп. <img src=»//otvet.imgsmail.ru/download/3ba8f0658682d5472e0ef64285a1ccb3_i-15742.jpg»>
ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП
СВЕТЯЩИЕСЯ ТРУБКИ
Аканчивая рассказ о новых источниках света — люминесцентных лампах, рассмотрим, какими преимуществами и недостатками они обладают по сравнению с привычными лампочками накаливания. Сопоставим поочерёдно все важнейшие свойства ламп.
Экономичность. Прежде всего сравним лампы по их экономичности, т. е. по тому, какое количество света они дают при одинаковом расходе энергии. Образцом сравнения возьмём такой источник, который всю потребляемую энергию отдаёт полнвстью в виде излучения квантов с энергией 2,23 э-в, то есть квантов, лучше всего воспринимаемых глазом. Примем экономичность такого источника за единицу.
Мы уже говорили, что качество такого источника нас не удовлетворяет. С этой точки зрения наилучшим явился бы источник, дающий только видимый свет, с такой пропорцией квантов разных энергий, которая имеется в «естественном» белом свете. Если вычислить экономичность такого идеального источника, то она окажется примерно равной 0,35.
Подсчитанная таким же образом экономичность люминесцентных ламп равна 0,06, а лампочек накаливания — всего 0,02. Итак, хотя люминесцентные лампы в три раза экономичнее лампочек накаливания, они ещё очень далеки от идеального источника.
Каковы же причины потерь энергии в люминесцентных лампах, известны ли способы уменьшения этих потерь?
Подсчёты и измерения показали, что примерно две трети всей энергии, потребляемой лампой, идёт на излучение ультрафиолетовых квантов с энергией 4,9 и 6,7 э-в. Остальная треть идёт на нагревание электродов, на тепло, выделяющееся на стенках трубки при прохождении через неё тока, а также на испускание инфракрасных квантов. На непосредственное излучение видимого света расходуется лишь немногим более одного процента энергии.
Возникающие в трубке ультрафиолетовые кванты являются основным источником её свечения, поскольку под их действием происходит возбуждение люминофора, нанесённого на стенки. Однако, как мы уже говорили, при преобразовании ультрафиолетового излучения в видимое разница между энергией ультрафиолетовых квантов и квантов видимого света превращается в тепло и практически полностью для нас теряется. Вот что является основной причиной неполного использования энергии в люминесцентных лампах. Кроме того, следует учесть потери света в слое люминофора, поглощение части ультрафиолетовых квантов в стекле, потери энергии в катушке самоиндукции и некоторые другие, менее значительные потери. В результате оказывается, что люминесцентные лампы в 5—6 раз менее экономичны, чем идеальный источник света.
Из сказанного можно заключить, что основной путь повышения экономичности люминесцентных ламп заключается в более выгодном использовании возбуждающего ультрафиолетового излучения, т. е. в более благоприятном соотношении между энергией возбуждающих квантов и энергией квантов, испускаемых люминофором. Не исключена возможность и такого подбора люминофоров и газа, наполняющего трубку, при котором происходил бы «размен» ультрафиолетового кванта на два видимых.
Разумеется, не следует пренебрегать уменьшением и других непроизводительных затрат энергии, например нагреванием электродов и теплом, выделяющимся в катушке самоиндукции.
Состав света. Благодаря большому разнообразию люминофоров можно составлять их смеси с любым желаемым составом света. Кроме света, очень близкого к дневному («лампы дневного света»), можно получать разные оттенки белого света («лампы белого света», «лампы тёпло-белого света») и свет всевозможных цветов.
Возможность получения света любого состава является одним из главных преимуществ люминесцентных ламп по сравнению с лампочками накаливания.
Яркость. Смотреть прямо на нить лампочки накаливания, даже самой слабой, неприятно. Глаз быстро утомляется и теряет чувствительность. Это связано с тем, что свет излучается с очень маленькой поверхности. В светотехнике говорят «яркость источника велика», причём под яркостью подразумевают силу света с каждого квадратного сантиметра источника. Большая яркость неприятна и вредна для зрения.
Чтобы уменьшить яркость лампочек накаливания, приходится применять абажуры и колпаки, снижающие и без того низкую экономичность лампочек.
У люминесцентной лампы поверхностью излучения является вся трубка. Поэтому яркость люминесцентных ламп в сотни раз меньше яркости лампочек накаливания, и применять их можно даже без защитной арматуры.
Срок службы. Средний срок службы лампочки накаливания— 1000 часов. Прогорев этот срок, лампочка погибает, так как к этому времени у неё обычно перегорает нить. Люминесцентные лампы в два-три раза более долговечны.
Кроме того, они обычно выходят из строя не сразу, а постепенно, работая всё хуже и хуже и как бы предупреждая о необходимости замены. Сначала уменьшается поток света, который даёт лампа, затем она начинает труднее зажигаться и, наконец, совсем перестаёт работать. Сроком её службы считается не время горения до полного выхода лампы из строя, а время, в течение которого поток света уменьшается приблизительно на 20%.
Следует заметить, что срок службы лампы зависит от того, как часто она включается. При включении лампы напряжение значительно выше, чем при её горении, а это приводит к распылению электродов. Поэтому люминесцентная лампа тем долговечнее, чем дольше она каждый раз горит непрерывно.
Мелькание света. Мы знаем, что переменный ток, которым мы пользуемся для освещения, сто раз в секунду меняет направление. Лампочка накаливания этих перемен практически не чувствует. За время нарастания и убывания тока температура нити почти не меняется. Поэтому совсем незаметно колеблется и сила света лампочки.
Иначе ведёт себя люминесцентная лампа. Излучаемый ею свет к моменту прекращения тока падает почти до нуля. Остаётся лишь небольшое остаточное свечение
Рис. 23. Включение лампы в сеть трёхфазного тока: 7, 2, 3 — основные провода, 0 — нулевой провод. |
Люминофора. Глаз человека не замечает этого мелькания света, так как световое впечатление в глазу сохраняется несколько больше десятой доли секунды. Этого времени достаточно, чтобы свет люминесцентной лампы казался нам непрерывным.
Однако быстро движущийся предмет, освещённый люминесцентной лампой, как бы размножается на несколько одинаковых предметов, сдвинутых друг относительно друга. Убедиться в этом можно, быстро проведя рукой перед лампой.
Для устранения этого явления включают по две и три лампы таким образом, чтобы они гасли не одновременно. В некоторых установках применяется так называемый трёхфазный ток. В трёх проводах трёхфазного тока напряжение относительно четвёртого «нулевого» провода меняется не одновременно, а со сдвигом друг относительно друга на одну трёхсотую долю секунды.
Включив три лампы между каждым из основных проводов и нулевым проводом (рис. 23), мы получим почти
Катушка самоиндукции
——— ПШШЇЇ^-1
Іїонденса — Катушка
Тор самоиндукции
0
Источник Сопротивление тока ^Стартер
0 &
В
Б
Стартер
Рис. 24. Способ включения двух ламп в обычную осветительную сеть для уменьшения мигания.
Непрерывный свет. Сначала погаснет одна лампа, вторая — через одну трёхсотую секунды, третья — через две трёхсотые. Через три трёхсотых, т. е. через одну сотую секунды, вновь погаснет первая и т. д.
В обычных осветительных сетях, где применяется однофазный переменный ток, включаются одновременно две лампы. С помощью специального соединения катушек самоиндукции и конденсаторов (рис. 24) удаётся добиться того, чтобы каждая лампа гасла в тот момент, когда другая горит всего сильнее. При двух лампах равномерность
света хотя и меньше, чем при трех, но значительно лучше, чем когда горит только одна лампа.
Влияние окружающей температуры. Одним из важнейших недостатков люминесцентных ламп является их сильная чувствительность к окружающей температуре. Лампочка накаливания работает при любых температурных условиях, а люминесцентная лампа заметно изменяет свои свойства при понижении и при повышении температуры.
При охлаждении уменьшается плотность паров ртути. От этого снижается количество возникающих ультрафиолетовых квантов и соответственно ослабляется свечение люминофора. Дальнейшее охлаждение затрудняет зажигание лампы, а при температуре окружающей среды около нуля лампа совсем перестаёт работать. При перегреве лампы увеличивается количество испускаемых ою инфракрасных квантов и соответственно снижается её экономичность.
Такая зависимость работы люминесцентных ламп от окружающей температуры сильно сужает область их применения. Особенно сложно использовать эти лампы для уличного освещения в зимнее время. Делаются разные попытки уменьшить чувствительность люминесцентной лампы к окружающей температуре. Наиболее простой способ состоит в окружении её стеклянным кожухом. Воздушная прослойка между кожухом и лампой помогает сохранить более постоянную температуру стенок лампы.
В настоящее время ведутся опыты по освещению люминесцентными лампами улиц Москвы и Ленинграда.
Включение и обслуживание ламп. Включение в осветительную сеть лампочки накаливания весьма
просто. Универсальный винтовой патрон и выключатель — вот и все вспомогательные устройства, необходимые для этого. А для того чтобы присоединить к сети люминесцентную лампу, нужны стартёр, катушка самоиндукции и конденсатор.
Заменить вышедшую из строя лампу можно только лампой такой же мощности, иначе потребуется другая катушка самоиндукции и другой конденсатор. Кроме того, так как размеры ламп разной мощности различны, то и арматура с определённым расстоянием между патронами годится только для определённых ламп. Большая длина лампы, полезная с точки зрения уменьшения её яркости поверхности, в ряде случаев может оказаться неудобной для установки.
Обслуживание люминесцентных ламп также сложнее, чем лампочек накаливания, в частности, возможны нарушения нормальной работы лампы (затруднённое зажигание, мигание и другие), связанные не с выходом из строя лампы, а с порчей какого-либо из вспомогательных приборов.
О этой небольшой книжке мы постарались познакомить О читателя с одним из замечательных достижений современной науки и техники — люминесцентными лампами. Мы увидели, как разнообразны вопросы из различных отраслей науки, …
Ч Тобы точнее представить себе работу люминесцентной лампы, следует более подробно рассмотреть включение лампы в электрическую осветительную сеть. В этом отношении электрические лампочки накаливания имеют перед люминесцентными несомненные преимущества. Их …
Общий анализ достоинств и недостатков люминесцентного и светодиодного освещения
В последние годы весь цивилизованный мир взял курс на энергосбережение — в развитых странах активно внедряются инновации, призванные снизить объём потребляемой энергии. Об этом же говорят и в России, причем на самом высоком уровне, да и ситуация ясно показывает, что экономить так или иначе придётся, так как рост энергопотребления значительно обгоняет ввод новых мощностей. При этом значительная составная часть всех мощностей используется для освещения административных, торговых и офисных зданий, школ, больниц и так далее.
Как только в эфире прозвучали слова Президента РФ о необходимости замены ламп накаливания на энергоэффективные, в средствах массовой информации начали в огромном количестве появляться статьи, репортажи, круглые столы, ток-шоу, посвященные замене «лампочек Ильича» на экономичные, энергосберегающие. В качестве единственной альтернативы почему-то приводятся газоразрядные источники света.
Возникает закономерное недоумение: создатели этих программ и статей мало информированы или сознательно формируют общественное мнение, обманывая потребителя?
При всех преимуществах так называемых «энергосберегающих» ламп, недостатки их использования все же перевешивают достоинства. Несомненно, они экономят электроэнергию, но только в сравнении с лампами накаливания. А вот светодиодным источникам света они проигрывают и очень значительно, практически по всем параметрам.
Фаза разогрева у газоразрядных ламп длится до 2 минут, то есть, им понадобится некоторое время, чтобы развить свою максимальную яркость.
Фактором, раздражающим глаз человека, является мерцание, которое присутствует в той или иной степени у всех газоразрядных светильников.
Недостатком энергосберегающих ламп является то, что человек может находиться от них на расстоянии не ближе, чем 30 сантиметров. Из-за большого уровня ультрафиолетового излучения энергосберегающих ламп при близком расположении к ним может быть нанесен вред людям с чрезмерной чувствительностью кожи и тем, кто подвержен дерматологическим заболеваниям. Также не рекомендуется использовать в жилых помещениях энергосберегающие лампы мощностью более 22 ватт, т.к. это тоже может негативно отразиться на людях, чья кожа очень чувствительна.
Еще одним недостатком является то, что энергосберегающие лампы не приспособлены к функционированию в низком диапазоне температур (-15С -20C), а при повышенной температуре снижается интенсивность их светового излучения.
Срок службы энергосберегающих ламп ощутимо зависит от режима эксплуатации, в частности, они «не любят» частого включения и выключения.
Конструкция энергосберегающих ламп не позволяет использовать их в светильниках, где есть регуляторы уровня освещенности. При снижении напряжения в сети более чем на 10% энергосберегающие лампы просто не зажигаются. Соответственно, их невозможно использовать с датчиками включения, реагирующими на изменение уровня освещенности или датчиками присутствия, то есть становится невозможным их задействование в общей системе энергосбережения, к примеру, многоквартирного жилого дома или административного здания. Даже те немногие и весьма дорогие модели, которые, как явствует из их описания, допускают использование светорегуляторов, весьма чувствительны к конструкции этих устройств и совместимы далеко не со всеми.
Но все эти недостатки не так значительны, по сравнению с тем, что внутри каждой энергосберегающей лампы содержится от 3 до 5 милиграммов ртути. Наиболее опасными считаются органические соединения ртути, которые образуются после попадания ртути в окружающую среду вместе с осадками.
«В настоящее время, из-за отсутствия централизованной сети сбора и переработки, плохой информированности и безответственности граждан, отработанные лампы выбрасываются вместе с обычным мусором с последующим размещением на полигонах твердых бытовых отходов, что недопустимо»,- говорится в сообщении Роспотребнадзора.
По данным ведомства, общее количество ртути, загрязняющее объекты окружающей среды в пределах территорий, предназначенных для строительства жилых зданий и общественных мест, составляет более 1,5 тонн в год.
Опасность представляет не только процесс утилизации отработанных ламп, но и неаккуратное обращение с ними. Разрушенная или поврежденная колба лампы высвобождает пары ртути, которые могут вызвать тяжелое отравление. Проникновение ртути в организм чаще происходит именно при вдыхании ее паров, не имеющих запаха, с дальнейшим поражением нервной системы, печени, почек, желудочно-кишечного тракта.
В стандартном помещении без проветривания, например, зимой, из-за повреждения одной энергосберегающей лампы возможно кратковременное превышение предельно допустимой концентрации ртути более чем в 160 раз. А теперь давайте вспомним, какие осветительные приборы применяются в учреждениях здравоохранения, школах, детских садах, магазинах, предприятиях общепита и представим себе, что происходит, когда подобная лампа разбивается, и пары ртути оказываются в воздухе, а осколки рассеиваются на большой площади. Производители люминесцентных ламп не информируют население о том, что нужно делать в этом случае, а также о том, что подобные лампы подлежат обязательной утилизации на особых полигонах. Не из-за того ли, что они не хотят, чтобы потребитель знал о возможной опасности, которую они несут?
Таким образом, мы сами закладываем мину замедленного действия, которая даст о себе знать, когда начнет действовать запрет на лампы накаливания и количество потребляемых люминесцентных ламп возрастет в разы. Только за последний год по предварительным оценкам их продажи увеличились на 20% и составили около 60 миллионов штук.
Обеспокоенно следят за развитием событий и экологи. «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 руководитель энергетических программ Гринпис России Владимир Чупров.
Зачем же сейчас вкладывать огромные государственные средства в производство того, что еще до своего внедрения уже устарело? Не лучше ли пустить средства на замену ламп накаливания на светодиодные лампы? Ведь они лишены всех недостатков прочих источников освещения.
На расширенном заседании президиума Государственного совета по вопросу повышения энергоэффективности российской экономики Президент РФ Д.А. Медведев особенно подчеркнул то, что мы уже очень сильно отстали от большинства развитых стран, и, если сейчас не использовать шанс наверстать упущенное, последствия могут стать необратимыми, а отставание станет невосполнимым.
Итак, еще раз вернемся к преимуществам светодиодных источников света:
- высокое качество освещения при мгновенном запуске и отсутствии низкочастотной пульсации;
- экономия электроэнергии более чем в три раза по сравнению с люминесцентными лампами и более, чем в 10 раз по сравнению с лампами накаливания;
- возможность уменьшения сечения кабеля или мощностной разгрузки существующего. На данный момент значительная часть электрических сетей обветшала, и уменьшение нагрузки существенно увеличит их срок службы;
- отсутствие затрат на обслуживание: срок службы светодиодов достигает 100 000 часов (а это более 11 лет беспрерывной работы), не требуется замены ламп, дросселей, стартеров;
- отсутствие инфракрасного и ультрафиолетового излучения в спектре;
- возможность применения низковольтных драйверов на 24В и 12В, что позволяет использовать светодиодные светильники в помещениях, особо критичных с точки зрения пожарной безопасности и взрывозащищенности;
- очень высокая вандалоустойчивость, простота обеспечения высокой пыле- и влагозащищенности;
- безвредность для здоровья и окружающей среды при использовании и утилизации.
Единственным недостатком, который оппоненты могут поставить в упрек применению светодиодов в освещении, является их якобы высокая стоимость.
Наше видение создания и развития рынка светодиодных светильников
Основные проблемы
- Отсутствие ГОСТов и реальной системы сертификации, как следствие — разнообразие на существующем рынке неоптимальных конструкций с непонятными характеристиками (как правило, их просто декларирует производитель). При этом нужно понимать, что с момента утверждения системы стандартов и сертификации пройдет еще полгода-год до появления изделий, прошедших эту сертификацию. На какой срочности перспективу внедрения может рассчитывать государство в этом случае и сколько ртути в лампах будет завезено в страну за этот срок?
- Отсутствие господдержки на уровне разработки и реализации пилотных проектов по внедрению данных систем освещения. Нет официально озвученных ожидаемых перспектив и программ развития.
- Рынок развивается стихийно и в очень малых масштабах, как следствие — нет реальной конкуренции с HID. Производители светодиодных систем всего лишь в мелких масштабах конкурируют друг с другом.
- В связи с ограниченность рынка, цены на светодиоды остаются достаточно высокими, и, как следствие, остается высокая цена на продукцию.
- Возможно, должны существовать рынок стандартных элементов светодиодных светильников и российские производители, специализирующиеся на их выпуске.
Плюсы
- В любом случае рынок существует (хоть и в минимальных объемах), соответственно, существуют российские разработчики и производители, которые имеют реальный производственный опыт.
- Присутствие на рынке (в реальных магазинах) импортных изделий ограничено дешевыми китайскими подделками. Реальных импортных конкурентов мало и они дороги, а значит, есть перспективы для развития российского производства.
- За последнее десятилетие организовался значительный сектор контрактного производства, что снимает проблему производства электронных модулей, из которых состоит светильник, а значит, не существует проблем с быстрым наращиванием производства на порядок и более. Если говорить в общем, не существует проблем ни в наличии комплектации и материалов, ни в наличии смежников и контрактного производства, ни в проведении НИОКР.
- Технические характеристики излучателя (светодиода) позволяют создавать относительно простыми методами изделия с новыми потребительскими свойствами, что повышает удобство их эксплуатации.
Перспективы развития рынка и задачи, которые необходимо решить в этом контексте с нашей точки зрения.
1. Появление системы технических нормативов, прежде всего для изделий сектора коммерческого освещения (уличное освещение, общественные здания и помещения и пр.).
Появление ряда стандартных конструкций для применения в коммерческом освещении, прежде всего для замены люминесцентных источников света.
Реализация сколько-нибудь масштабных пилотных проектов по светодиодному освещению, отработка на них стандартов и подходов к проектированию.
2. Снижение цен. Это необходимо, причем снижение цен должно произойти достаточно быстро, иначе нет перспектив к масштабному развитию.
Чем обосновано:
- наращивание объемов и стандартизация должны привести к снижению цен на комплектации;
- к производителям светодиодных светильников должно прийти понимание о переходе от конкуренции друг с другом к конкуренции с люминесцентными источниками освещения, а это возможно только при наличии сопоставимых с ними и коммерчески обоснованных цен;
- должна сформироваться система поддержки российских производителей светодиодов, или, по крайней мере, квалифицированных импортеров с собственным инжинирингом;
- собственный опыт показывает возможность производства качественных и недорогих изделий уже сейчас.
3. Развитие системной интеграции на рынке светодиодного освещения, что приведет к продвижению светодиодных проектов там, где со стороны владельцев, проектировщиков и застройщиков нет понимания схемы внедрения, и есть потенциальные сомнения в перспективности.
4. Господдержка развития направления светодиодных изделий для домашнего использования. Должно быть понимание того, что прямая замена ламп накаливания на светодиодные аналоги из-за свойств самого светодиода (как бы этого не хотелось) невозможна, а как следствие, нужно развивать проектирование и производство изделий, которые создают комфортный светодиодный свет, и имеют, кроме всего прочего, привлекательный и разнообразный дизайн (т.е. производители фикстур должны понимать схемы применения светодиодных излучателей и иметь широкий их набор вместе с системами питания). Здесь интересна следующая идеология – светильник – элемент дизайна интерьера, он вписывается в конкретный дизайн и работает до смены дизайна (грубо говоря, до следующего ремонта), после чего заменяется на другой светильник. Как результат – замена светильника (либо замена декоративного элемента светильника), а не замена ламп.
С нашей точки зрения, не имеет смысла вкладывать огромные государственные средства в развитие и освоение направления компакт-люминесцента, который влечет за собой проблемы с утилизацией, вред для здоровья и окружающей среды, и, по большому счету, является технологией вчерашнего дня. Эти средства лучше пустить на развитие современных технологий, а именно, светодиодного освещения, где есть возможность не догонять развитые страны с сомнительной перспективой наверстывания упущенного, а, как минимум, идти с ними вровень или даже опередить.