Энергосберегающие лампы и лампы накаливания: за и против. Справка
Нашу жизнь невозможно представить без искусственного освещения. Для жизни и работы людям просто необходимо освещение с применением ламп.
Раньше для этого использовались только обычные лампочки накаливания. Принцип действия ламп накаливания основан на преобразовании электрической энергии, проходящей через нить, в световую. В лампах накаливания вольфрамовая нить под действием электрического тока раскаляется до яркого свечения. Температура разогретой нити достигает 2600-3000 градусов С. Колбы ламп накаливания вакуумируются или заполняются инертным газом, в среде которого вольфрамовая нить накала не окисляется: азотом; аргоном; криптоном; смесью азота, аргона, ксенона. Лампы накаливания сильно греются в процессе эксплуатации.
С каждым годом все больше увеличиваются потребности человечества в электроэнергии. В результате анализа перспектив развития технологий освещения, наиболее прогрессивным направлением эксперты признали замену устаревших ламп накаливания энергосберегающими лампами. Причиной этого специалисты считают значительное превосходство последнего поколения энергосберегающих ламп над «жаркими» лампами.
Энергосберегающими лампами принято называть люминесцентные лампы, которые входят в обширную категорию газоразрядных источников света. Газоразрядные лампы в отличие от ламп накаливания излучают свет благодаря электрическому разряду, проходящему через газ, заполняющий пространство лампы: ультрафиолетовое свечение газового разряда преобразуется в видимый нам свет.
Энергосберегающие лампы состоят из колбы, наполненной парами ртути и аргоном, и пускорегулирующего устройства (стартера). На внутреннюю поверхность колбы нанесено специальное вещество, называемое люминофор. 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.
Преимущества энергосберегающих ламп
Главным преимуществом энергосберегающих ламп считается их высокая световая отдача, превышающая тот же показатель ламп накаливания в несколько раз. Энергосберегающая составляющая как раз и заключается в том, что максимум электроэнергии, запитанной на энергосберегающую лампу, превращается в свет, тогда как в лампах накаливания до 90% электроэнергии уходит просто на разогрев вольфрамовой проволоки.
Другим несомненным преимуществом энергосберегающих ламп является их срок службы, который определяется промежутком времени от 6 до 15 тысяч часов непрерывного горения. Эта цифра превышает срок службы обычных ламп накаливания приблизительно в 20 раз. 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.
Третьим достоинством энергосберегающих ламп можно назвать возможность выбора цвета свечения. Он может быть трех видов: дневным, естественным и теплым. Чем ниже цветовая температура, тем ближе цвет к красному, чем выше – тем ближе к синему.
Еще одним преимуществом энергосберегающих ламп является незначительное тепловыделение, которое позволяет использовать компактные люминесцентные лампы большой мощности в хрупких бра, светильниках и люстрах. Использовать в них лампы накаливания с высокой температурой нагрева нельзя, так как может оплавиться пластмассовая часть патрона, либо провод.
Следующее преимущество энергосберегающих ламп в том, что их свет распределяется мягче, равномернее, чем у ламп накаливания. Это объясняется тем, что в лампе накаливания свет идет только от вольфрамовой спирали, а энергосберегающая лампа светится по всей своей площади. Из-за более равномерного распределения света энергосберегающие лампы снижают утомляемость человеческого глаза.
Недостатки энергосберегающих ламп
Энергосберегающие лампы имеют также и недостатки: фаза разогрева у них длится до 2 минут, то есть, им понадобится некоторое время, чтобы развить свою максимальную яркость. Также у энергосберегающих ламп встречается мерцание.
Другим 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. Однако если человек находится на расстоянии не ближе, чем 30 сантиметров от ламп, вред ему не наносится.
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 неприспособлены к функционированию в низком диапазоне температур (-15-20ºC), 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.
К недостаткам можно также отнести содержание ртути и фосфора, которые, хоть и в очень малых количествах, присутствуют внутри энергосберегающих ламп. Это не имеет никакого значения при работе лампы, но может оказаться опасным, если ее разбить. По той же причине энергосберегающие лампы можно отнести к экологически вредным, и поэтому они требуют специальной утилизации (их нельзя выбрасывать в мусоропровод и уличные мусорные контейнеры).
Еще одним недостатком энергосберегающих ламп по сравнению с традиционными лампами накаливания является их высокая цена.
Чем отличается лампа накаливания от энергосберегающей
Нашу жизнь невозможно представить без искусственного освещения, оно везде в домах, в школах, на заводах, в магазинах, на улицах. Для жизни и работы нам нужно освещение с применением ламп.
Отказаться от использования освещения и бытовых электроприборов в современном мире невозможно. Плата за электроэнергию составляет значительную часть расходов любой семьи на оплату жилищно-коммунальных услуг. С каждым годом цены на электроэнергию растут. Значит надо подумать об экономии электроэнергии.
Основные способы экономии в квартирах это применение энергосберегающей техники, обогревателей с высоким КПД, экономия света, замена ламп на энергосберегающие.
Производители энергосберегающих ламп утверждают, что есть простой способ сэкономить деньги — заменить традиционные лампы на энергосберегающие. Но ведь они очень дорогие! Может все-таки пользоваться традиционными лампами накаливания, а не энергосберегающими лампами?
Так ли это? На этот вопрос я попытался ответить в своей исследовательской работе.
Цель: Выяснить, чем отличаются обычные лампы накаливания от энергосберегающих. Какие более эффективны.
1.Изучить устройство лампы накаливания;
2. Изучить устройство энергосберегающей лампы;
3.Выяснить преимущества и недостатки ламп накаливания и энергосберегающих ламп, сравнить;
4. Рассчитать экономию средств с использованием энергосберегающих ламп и ламп накаливания.
Гипотеза: Использование энергосберегающих ламп помогает экономить бюджет.
Устройство, виды и принцип работы лампы накаливания
Рассмотрим подробнее историю создания лампы накаливания, её устройство и принцип действия (Приложение1). Лампа накаливания (непламенный источник света) была изобретена в 1872 году русским электротехником А.Н. Лодыгиным. Основным элементом первой лампы был тонкий угольный стерженек, нагреваемый током до температуры, при которой он начинал светиться. Стерженек размещался под стеклянным колпаком. Срок службы первых ламп составлял 30-40 минут. В 1879 году американец Томас Эдисон усовершенствовал лампу, улучшив технику откачки воздуха, и заменил угольный стержень обугленной палочкой из бамбука. В 1890 году Лодыгин изобретает лампу с металлической (вольфрамовой) нитью. Лодыгин потратил 27 лет жизни на поиски лучшего материала для нити лампы накаливания.
Лампа Томаса Эдисона с нитью накала из угольного волокна.
Современная лампа накаливания
Я решил познакомиться с устройством электрической лампы накаливания. Вывернул лампу из патрона и рассмотрел её. Нашел основные части лампы: нить, держатели нити, цоколь, баллон. Рассмотрел способ соединения концов нити с цоколем лампы, а так же устройство патрона. Далее ввернул лампу в патрон и проследил путь тока в них. В итоге я понял принцип действия лампы (Приложение 2).
В основу работы лампы положено явление нагревания проводника при прохождении электрического тока, то есть тепловое действие тока.
Нить с помощью двух проводников соединяется с винтовой нарезкой и с основанием лампы, изолированной от цоколя. При прохождении тока через нить, температура вольфрама достигает 3000 градусов. При такой температуре вольфрамовая нить накаливается докрасна, а потом добела и светит ярким светом. Из стеклянной колбы выкачан воздух, так как в состав воздуха входит кислород, который способствует горению. Кроме того в вакууме идет быстрое испарение вольфрама, чтобы препятствовать этому лампу наполняют азотом или инертным газом.
Для включения лампы в сеть её ввинчивают в патрон. Внутренняя часть патрона содержит пружинистый контакт, касающийся основания цоколя лампы, и винтовую нарезку, удерживающую лампу. Пружинистый контакт и винтовая нарезка имеют зажимы, к которым прикрепляют провода сети.
1.2. Преимущества и недостатки лампы накаливания.
Преимущества ламп накаливания:
ненужность пускорегулирующей аппаратуры;
при включении они зажигаются практически мгновенно;
отсутствие токсичных компонентов, нет необходимости утилизации;
возможность работы, как на постоянном токе, так и на переменном;
отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе;
непрерывный спектр излучения;
устойчивость к электромагнитному импульсу;
возможность использования регуляторов яркости;
нормальная работа при низкой и повышенной температуре окружающей среды, устойчивы к конденсату.
Недостатки ламп накаливания:
низкая световая отдача;
относительно малый срок службы;
резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения;
лампы накаливания представляют пожарную опасность. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается еще сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут;
при термоударе или взрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона;
● нагрев частей лампы требует термостойкой арматуры светильников;
● хрупкость, чувствительность к удару и вибрации.
II . Энергосберегающая лампа.
.Устройство, виды и принцип работы энергосберегающей лампы.
Также, рассмотрим историю создания энергосберегающей лампы, её устройство и принцип действия.
Официально первая люминесцентная или, как ее еще называют, флуоресцентная лампа была создана в начале прошлого века инженером-изобретателем из США Питером Купером Хьюиттом. Патент на нее он получил 17 сентября 1901 года. Хотя некоторые исследователи оспаривают его первенство в изобретении, называя «отцом» люминесцентной лампы малоизвестного немецкого физика Мартина Аронса. Изобретенная и запатентованная Хьюиттом люминесцентная лампа содержала ртуть, пары которой нагревались проведенным через нее электротоком. Лампа Хьюитта была шарообразной формы и слегка изогнута, она давала больше света, чем лампы Лодыгина-Эдисона, но свет этот был голубовато-зеленым, неприятным для глаза. По этой причине первые ртутные лампы использовали только фотографы и они не получили широкого распространения. Усовершенствовал конструкцию лампы и запатентовал ее в 1926 году немецкий инженер Эдмунд Джермер . Он предложил увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет в более яркий однородно-белоцветный свет. Э. Джермер в настоящее время признан как изобретатель лампы дневного света.
В СССР считается изобретателем люминесцентной лампы академик С. И. Вавилов. Под его руководством был разработан люминофор, преобразующий ультрафиолетовое излучение в видимое. В 1951 году Сергей Вавилов вместе с рядом других ученых за разработку люминесцентных ламп был удостоен Государственной премии СССР.
Первые компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) появились на мировом рынке в конце 1980-х.
Энергосберегающая лампа состоит из 3 основных компонентов: цоколя, люминесцентной лампы и электронного блока. Цоколь предназначен для подключения лампы к сети. Электронный блок (ЭПРА: электронный пускорегулирующий аппарат) 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 её внутренние стенки покрыты люминофорным покрытием.
Принцип действия компактной люминесцентной лампы (КЛЛ): 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.
Газоразрядные — это лампы, в которых свечение создается вследствие электрического разряда в газе, парах металла или в смеси газа и паров металла. Люминесцентные лампы относятся к типу газоразрядных ламп низкого давления. Для уличного освещения применяются ДНаТ- дуговые натриевые трубчатые лампы. Они же используются в освещении растений в теплицах.
Линейные люминесцентные лампы предназначены для освещения внутренних помещений: офисов, школ, административных зданий. Дизайн светильников разработан для общественных помещений и мало подходит для жилых.
Технологии не стоят на месте и в последние 5 лет на рынке укрепились светодиодные лампы или LED. Ассортимент продукции достаточно широк от световых панелей и лент до прожекторов и ламп под все возможные цоколи. При этом светят в 10 раз ярче, чем лампы накаливания той же мощности. (Приложение 3).
Светодиодная лампа состоит:
пластиковый или металлический корпус;
металлическая плата со светодиодами;
2.2. Преимущества и недостатки энергосберегающей лампы
Преимущества энергосберегающих ламп (люминесцентная лампа):
Большой срок службы;
Низкое потребление электроэнергии;
Минимальная нагрузка на электропроводку;
Допускается использование энергосберегающих ламп там, где есть ограничения температуры, так как эти лампы практически не нагреваются.
Распределение света. Свет намного мягче, равномернее распределяется в помещении, отсутствуют резкие тени на стенах, как при использовании ламп накаливания;
Возможность создать свет различного спектра;
Недостатки энергосберегающих ламп (люминесцентная лампа) :
Высокая стоимость. Цена одной энергосберегающей лампы колеблется от 50-80 рублей до 150-200 рублей за качественные импортные изделия;
В трубке содержатся пары ртути (люминесцентная лампа);
Большинство энергосберегающих ламп не предназначены для эксплуатации их при температуре ниже -15-20 ̊С.
Необходимость утилизации (в лампе содержится ртуть, их нельзя выбрасывать в мусорный контейнер).
С 01июля 2018 года в России вступило в силу Постановление Правительства от 10 ноября 2017 №1356 об ограничении реализации энергосберегающих ртутных ламп и трубчатых люминесцентных светильников. Это позволило сократить ущерб, который наносится природе и здоровью людей в результате неправильной утилизации.
Я решил выяснить в магазине электротоваров так ли это? А также попытался выяснить куда в нашем городе можно утилизировать перегоревшую люминесцентную лампу?
В магазине мне пояснили, что на сегодняшний день реализация энергосберегающих ламп, содержащие ртуть ограничена. В основном в продаже энергосберегающие светодиодные лампы. Специальные контейнеры для сбора перегоревших люминесцентных ламп у нас в городе отсутствуют (Приложение 4). Из интернета я узнал, что утилизацией ламп занимаются специальные организации. В основном лампы принимают у организаций, с которыми заключены договора, а у населения нет.
Преимущества энергосберегающих ламп (светодиодная лампа):
Долгий срок службы светодиодов (примерно 50000 часов).
Низкое энергопотребление по сравнению с другими источниками света.
Экономическая выгода — результат сочетания долговечности и экономии электроэнергии.
Высокая светоотдача. Практически всю получаемую энергию светодиод преобразует в свет, в отличие, например, от лампы накаливания, которая при равной мощности дает света меньше, а выделяет тепла в разы больше.
Возможность выбора цветовой температуры светодиода в зависимости от цели освещения: от привычного теплого белого света лампы накаливания до холодного белого или дневного света.
Светодиодные светильники можно регулировать яркость света
Компактность, гибкость и разнообразие позволяют реализовывать множество дизайнерских светотехнических решений в самых разных интерьерах.
Светодиод не нагревается, так как работает на низковольтном напряжении, что обеспечивает высокую степень пожарной безопасности.
Устойчивы к механическим повреждениям из-за отсутствия у них хрупких элементов, таких как стеклянная колба или нить накаливания.
Отсутствие фосфора, ртути и других токсичных элементов позволяет говорить об экологичности и безопасности этого источника света.
Безопасны для зрения;
Можно управлять с пульта, смартфона;
Устойчивость к перепадам напряжения;
Многократное включения – без разогрева
Недостатки энергосберегающих ламп (светодиодная лампа) :
Очень большая стоимость;
Преобразование переменного тока в постоянный;
Качество цветопередачи . Потребители жалуются на то, что LED-лампы испускают неприятное для восприятия свечение;
Потускнение и мерцание светодиодов .
Трудность замены . Если один диод в лампе перегорел, заменить его проблематично, а часто и невозможно.
2.3. Сравнительные характеристики ламп накаливания, компактных люминесцентных ламп и светодиодных ламп
Характеристики
Лампа накаливания
Компактная люминесцентная лампа
Светодиодная лампа
Низкая – 15-20 рублей
Высокая. 80-210 руб.
Высокая 80-500 рублей
Низкий. Около 1000 час непрерывного горения
Высокий. 8000-15000 час непрерывного горения
Высокий. 30000- 50000 час непрерывного горения
Крайне низкая (10-17 лм/Вт), 85-90 % электро
энергии превращается не в свет, а в тепло
Высокая, от 40 до 70 лм/Вт
Высокая, 80-120 лм/Вт, достигают до 300 лм/Вт
Существенно отличается от естественного (дневного) света, преимущественно теплый тон излучения
Возможность создавать свет разного спектрального состава: теплый, естественный, белый
Возможность создавать свет разного спектрального состава: теплый белый, холодный белый, естественный белый
Разница между обычными и энергосберегающими лампочками
Искусственное освещение является одним из главных открытий человечества. Сейчас даже трудно представить, как обходились наши предки без использования лампочек в домах или на улицах. В современное же время стали появляться более усовершенствованные энергосберегающие лампочки, которые имеют целый ряд отличий (как достоинств, так и недостатков) перед обычными.
Определение
Наверное, каждый человек хоть немного знаком с принципом работы обычной лампочки. Внутри имеется вольфрамовая нить, которая раскаляется под действием электрического тока, что дает хорошее освещение. Стандартный срок службы – примерно тысяча часов.
Обычная лампа накаливания
Внутри энергосберегающей лампы находятся пары ртути и аргона. Внутренняя поверхность имеет люминофор – это специальное вещество, через которое проходит ультрафиолетовое излучение. Его вызывает столкновение электронов (под действием напряжения они начинают двигаться) с атомами ртути. Срок службы энергосберегающей лампочки разный: обычно он составляет 8-10 тысяч часов.
Энергосберегающей лампа к содержанию ↑
Сравнение
Энергосберегающие лампочки существенно отличаются от обычных. Главное отличие – расход энергии. Не трудно догадаться из названия, что энергосберегающие лампочки потребляют куда меньше энергии. При одинаковом освещении двух видов лампочек энергосберегающий вариант позволит сэкономить до 80 процентов энергии.
Свет от энергосберегающей лампочки мягкий и равномерный. Он более приятен для глаз и не заставляет сильно щуриться, как, например, свет от обычной лампочки накаливания. Более того, есть возможность выбора желаемого цвета, так как имеются энергосберегающие лампочки, дающие белый свет, холодный, теплый и другие цвета.
Срок службы энергосберегающей лампочки намного выше. Обычная лампочка часто выходит из строя, особенно при постоянной эксплуатации. Разница в сроке службы очень существенная: люминесцентная лампочка работает дольше в 5-15 раз. Особенно актуально использовать такое освещение в тех местах, где проблематично менять лампочку (например, в фонарном столбе на улице).
При замене обычной лампочки все замечали, что от нее исходит сильное тепло. Порой к ней даже трудно прикоснуться руками, так как раскаленная лампочка очень горячая. Энергосберегающий вариант не имеет такой проблемы благодаря низкой теплоотдаче. Все вышеперечисленные отличия скорее свидетельствуют о заметном преимуществе энергосберегающих лампочек. Но при этом они имеют и весьма ощутимый недостаток – высокую цену.
Лампа накаливания и в чём её отличие от энергосберегающей лампы?
Компания «Импульс Света» предлагает своим покупателям широкий выбор источников освещения – дешевых и подороже, с различными эксплуатационными характеристиками. При этом чаще всего современный человек задает себе вопрос о том, какой источник лучше – лампа накаливания или энергосберегающая? Предлагаем вам сравнить оба варианта, рассмотреть их сильные и слабые стороны, чтобы сделать правильный выбор.
Что такое лампа накаливания
Лампа накаливания представляет собой источник света, излучающий световой поток в результате нагрева металлической нити (тела накала). Тело накала помещается в сосуд из стекла, заполненный инертным газом, маломощные лампочки имеют вакуумную колбу. Когда источник света подключается к электросети, нить начинает накаляться и излучать свет.
Преимущества ламп накаливания:
- мгновенное зажигание;
- дешевизна;
- небольшие габариты;
- широкий диапазон мощностейж
- естественный свет
- сильный нагрев;
- высокое электропотребления.
Что такое энергосберегающая лампа
Энергосберегающие лампы представляют собой офисные «трубки дневного света» в миниатюре – то есть свернутую змейкой либо спиралью трубку, заполненную парами ртути. На стенки колбы наносится люминофор. Под воздействием электрического разряда пары ртути излучают ультрафиолетовые лучи, а они уже запускают процессы излучения света люминофором. В цоколе энергосберегающей лампы находится специальная пускорегулирующая аппаратура ЭПРА.
Преимущества энергосберегающих ламп:
- долговечность (срок службы составляет до 10-12 тысяч часов);
- наличие заводской гарантии;
- отсутствие стробоскопического эффекта;
- колбы таких ламп не нагреваются.
- дороговизна;
- содержание паров ртути;
- крупная цокольная часть, которая не всегда красиво смотрится и вообще не везде помещаетсяж
- электропотреление в 5 раз ниже, чем у ламп накаливания.
Основные отличия энергосберегающей лампы от лампочки накаливания
Сравним рассматриваемые источники цвета по основным параметрам – излучение света, стоимость, срок службы, светоотдача:
- Принципы работы. Лампа накаливания представляет собой источник света, преобразующий электрическую энергию в световую путем накаливания. Для нагрева используется металлический проводник с высокой температурой плавления (вольфрам, специальные сплавы). Энергосберегающая лампа – это заполненная аргоном и парами ртути колба. На внутренние стенки наносится порошок, который излучает свет (люминофор). При включении энергосберегающей лампы пары ртути создают ультрафиолетовое излучение, которое преобразуется в свет в результате прохождения через люминофор.
- Срок службы и стоимость. Лампа накаливания стоит дешево, быстро перегорает (максимальный срок службы составляет 1000 часов). Причина – перегорание тела накала (нити или спирали). Энергосберегающие источники света имеют высокую цену и такую же высокую долговечность. Производители обещают 6-15 тысяч часов непрерывного горения и дают гарантию на свои источники освещения.
- Коэффициент полезного действия (световая отдача). Маленький КПД (+/- 15 %) имеет обычная лампа накаливания, поскольку вся остальная энергия, потребляемая из электросети, уходит на нагрев нити, создание спектра света, который не виден человеческому глазу. Температура разогретого тела накала составляет 2600-3000 ºС. Свет дает вольфрамовая нить. Высокая светоотдача отличает энергосберегающие лампочки, мощность источника превышает мощность лампы накаливания в 5 раз. Свет распределятся равномерно и мягко, его насыщенность и оттенок зависят от люминофора и количества его нанесения. Световой спектр указывается на упаковке: 2700 К — белый теплый, 4200 К — дневной, 6400 К — белый холодный.
Что выбрать? Принимая окончательное решение, ориентируйтесь на безопасность и эффективность применения того или иного источника света, оптимальный срок службы, желаемые показатели КПД, стоимость.