Энергосберегающие лампочки

ВВЕДЕНИЕ

  В современном мире мы не представляем свою жизнь без электроэнергии. Все бытовые приборы: телевизор, холодильник, водонагреватель, пылесос, стиральная машина и другие домашние устройства потребляют электроэнергию.

  Ресурсы электроэнергии не бесконечны.  Электроэнергия поступает в наши дома с электростанций различного типа, и для ее производства сжигаются уголь , нефть, газ. Экономное использование электроэнергии позволит сократить объемы использования этих энергетических ресурсов, а, значит, и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу, сохранить чистоту водоемов. Кроме того, увеличение эффективности использования электроэнергии - это и реальный способ снизить затраты на оплату счетов за электричество.

Наиболее привычный для нас способ освещения своих домов - это использование ламп накаливания. Они широко распространены и очень дешевы. Вот только часто перегорают, особенно при скачках напряжения в сети. На смену ламп накаливания пришли люминесцентные лампы. Эти лампы часто используют для освещения учреждений: школ, институтов, офисов. Но для освещения жилых помещений эти лампы использовать не очень удобно. Поэтому для освещения квартир выпускаются компактные люминесцентные лампы (энергосберегающие лампы), потребляющие гораздо меньше электроэнергии.

Поэтому я решила проверить действительно ли, энергосберегающие лампы потребляют меньше электроэнергии, чем лампы накаливания и сформулировали следующую цель работы: обеспечение рационального использования электроэнергии за счет замены ламп накаливания на энергосберегающие лампы.

    Для достижения данной цели я поставила следующие задачи:

1. Изучить  характеристики энергосберегающих ламп.

2. Изучить строение энергосберегающих ламп и строение ламп накаливания.

3. Выявить преимущества и недостатки энергосберегающих ламп.

4. Провести  опрос об использовании энергосберегающих ламп в быту.

5. Сформулировать советы при покупке и эксплуатации энергосберегающих ламп в быту.

  Оказывается, что 40% потребляемой в Беларуси энергии можно "получить" за счет простой экономии! То есть у нас ежегодно тратится впустую почти половина всей производимой энергии! Наша страна - одна из самых энергорасточительных в мире.

Во многих домах у нас ежедневно забывают или ленятся гасить сотни тысяч осветительных приборов. И за день набегают уже не килограммы, а десятки тонн выброшенного топлива. Мало кто задумывается, что сто 75-ваттных лампочек, работающих вхолостую, за час "съедают" несколько килограммов угля или нефти, попутно загрязняя природную среду вредными веществами. Между тем, простая замена привычных источников света на энергосберегающие лампы сократит расходы энергоресурсов в 4-5 раз!

По данным статистики, средняя белорусская семья тратит на оплату жилищно-коммунальных услуг около 8-10 % своих доходов. Немалую долю этих затрат составляет оплата за электроэнергию. А за счет увеличения количества используемых нами бытовых приборов, изрядное количество электроэнергии расходуется на освещение.

Таким образом, изучив характеристики и строение энергосберегающих ламп, я планирую выяснить возможно ли снизить затраты на электроэнергию при замене ламп накаливания на энергосберегающие лампы и сформулировать рекомендации при покупке энергосберегающих ламп и их эксплуатации в быту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I.ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМПАХ

 

1.  Характеристики энергосберегающих ламп

 

Напряжение питания. Напряжением питания люминесцентной  лампы называется то напряжение питающей сети, при котором лампа зажигается и стабильно работает, преобразуя электроэнергию в ровный лучистый свет без резких колебаний интенсивности. Производимые для российского рынка люминесцентные лампы предназначены для работы в сетях постоянного тока 12 Вольт и 24 Вольта, и в сетях переменного тока 220 Вольт и 380 Вольт (для ламп уличного освещения).

Мощность. Мощность характеризует уровень энергопотребления лампы. Этот показатель измеряется в Ваттах. У энергосберегающих приборов он существенно ниже, чем у традиционных ламп накаливания при одинаковом уровне светимости.

Световой поток. Световой поток – одна из главнейших характеристик эффективности световых приборов. Электрическая мощность лампы не гарантирует яркого свечения, так как значительная часть энергии может преобразовываться в невидимые человеческим глазом волны – инфракрасные или ультрафиолетовые. Световой поток характеризует, какая именно часть электрической мощности преобразуется электрическим источником в видимый свет. За единицу его измерения принят 1 Люмен (Лм). Измерение светового потока проводят с помощью специальных приборов – сферических фотометров.

Световая отдача. Световая отдача является важнейшей характеристикой источника света в том случае, когда речь идёт об энергосбережении. Эта характеристика лампы характеризует соотношение величины светового потока и потребляемой источников света мощности. Говоря проще, это количество вырабатываемого света на каждый ватт мощности лампы. Единицей измерения служит лм/Вт (люмен/Ватт). Максимальная теоретически возможная световая отдача составляет 683 лм/Вт. Теоретически – потому что современной физике неизвестен способ превращать энергию в лучистый свет без потерь. Световая отдача обычных «лампочек Ильича» составляет примерно 10-15 лм/Вт. Энергосберегающие лампы имеют намного более высокий показатель световой отдачи – до 100 лм/Вт. Более эффективны только светодиоды и натриевые газоразрядные лампы высокого давления.

Цветовая температура. Цветовая температура источника света – наиболее важный показатель для человека. Эта характеристика определяет близость излучаемого искусственным источником света к показателю естественного освещения. Измеряется эта температура по шкале Кельвина. Цветовая температура энергосберегающих ламп при максимальной световой отдаче бывает четырех диапазонов:

• 2700 К – лампы излучают мягкий (теплый) свет. Такой свет дает обычная лампочка;
• 3200-3500 К - лампы излучают мягкий белый (иногда – с оттенком жёлтого) свет;
• 4000-4500 К – холодный белый свет. Лампы с такой цветовой температурой излучают яркий белый свет холодного тона с повышенным индексом цветопередачи.
• 6200-6500 К – дневной белый свет. Свечение ламп соответствует люминесцентным трубкам большой мощности.

Следует также отметить, что в зависимости от физиологии строения глаз, люди по-разному воспринимают температуру света. Так же есть феномен привыкания.

Индекс цветопередачи определяет, насколько свет лампы влияет на восприятие человеческим глазом цветов. Чем сильнее свет лампы искажает восприятие цвета, тем ниже индекс цветопередачи. Эталоном считается такой индекс цветопередачи, при котором все цвета передаются идеально. За эталон принята величина индекса цветопередачи Ra = 100. Ни один искусственный источник света таким индексом не обладает. Комфортный для человеческого глаза диапазон лежит в пределах 80-100 Ra. Индекс цветопередачи современных энергосберегающих ламп лежит в пределах 69-89 Ra.

Эксплуатационные характеристики определяют рентабельность использования ламп определённого типа. К ним относят средний срок службы, скорость включения, гарантированное количество циклов включения/выключения и конструктивные особенности лампы (тип цоколя, габаритные размеры, тип электронного пускателя и дизайн изделия). Эти показатели определяют размер расходов на установку, замену и текущее обслуживание системы освещения. Например, эксплуатационные расходы на систему освещения из дешевых ламп китайского производства с небольшим количеством часов наработки будут существенно выше, чем на систему с лампами европейского производства с большим сроком службы.

Уровень освещенности. Этот параметр, по сути, не зависит напрямую от типа и качества используемой лампы. Уровень освещенности определяется величиной светового потока лампы, цветовой температурой, отражающими свойствами поверхностей помещения и целого ряда других параметров. Он характеризует эффективность системы освещения в целом и определяется как интенсивность светового потока на рабочей поверхности. Уровень освещенности измеряется в люкс (лк). 1 люкс = 1 люмен/кв.м. Нормой, установленной российскими санитарными требованиями, является уровень освещенности в 200 лк. Некоторые европейские стандарты требуют освещенности до 800лк.

 

 

 

1.2а. Строение энергосберегающих ламп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Энергосберегающая лампа состоит из трех основных компонентов: цоколя, люминесцентной лампы и электронного блока. Цоколь (как и у обычной лампочки) предназначен для подключения лампы к сети. Для разных видов цоколя используют следующие обозначения: Е14 - "миньон"; Е27 - "стандартный"; Е40 - "для промышленных светильников" и т.д. Энергосберегающие лампы работают по такому же принципу, как и всем известные люминесцентные лампы. Электронный блок обеспечивает зажигание и дальнейшее горение лампы. Благодаря механизму действия энергосберегающих ламп, удается добиться снижения потребления электроэнергии на 80%, по сравнению с лампами накаливания при аналогичном освещении.

Колбы энергосберегающих ламп наполнены парами ртути и аргоном. 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.

Люминесцентная лампа бывает U-образного вида и в виде спирали, причём 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.

 

 

 

 

1.2б. Строение ламп накаливания

На схеме:

1 — колба;

 2 — полость колбы;

3 — тело накала;

4, 5 — электроды (токовые вводы);

6 — крючки-держатели тела накала;

7 — ножка лампы;

8 — внешнее звено токоввода, предохранитель;

9 — корпус цоколя;

10 — изолятор цоколя (стекло);

11 — контакт донышка цоколя.

 

В лампе накаливания используется эффект      нагревания проводника (тела накаливания) при протекании через него электрического тока (тепловое действие тока). Температура тела накала резко возрастает после включения тока.

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 современных лампах накаливания применяют материалы с максимальными температурами плавления — вольфрам (3410 °C) и, очень редко, осмий (3045 °C).

При практически достижимых температурах 2300—2900 °C излучается далеко не белый и не дневной свет. По этой причине лампы накаливания испускают свет, который кажется более «жёлто-красным», чем дневной свет.

В обычном воздухе при таких температурах вольфрам мгновенно превратился бы в оксид. По этой причине тело накала помещено в колбу, из которой в процессе изготовления лампы откачивается воздух. Первые лампы изготавливали вакуумными; в настоящее время только лампы малой мощности (для ламп общего назначения — до 25 Вт) изготавливают в вакуумированной колбе. Колбы более мощных ламп наполняют инертным газом (азотом, аргоном или криптоном). Повышенное давление в колбе газополных ламп резко уменьшает скорость испарения вольфрама, благодаря чему не только увеличивается срок службы лампы, но и есть возможность повысить температуру тела накаливания, что позволяет повысить КПД и приблизить спектр излучения к белому. Колба газонаполненной лампы не так быстро темнеет, как у вакуумной лампы.

Конструкции ламп накаливания весьма разнообразны и зависят от назначения. Однако общими являются тело накала, колба и токовводы. В зависимости от особенностей конкретного типа лампы могут применяться держатели тела накала различной конструкции; лампы могут изготавливаться бесцокольными или с цоколями различных типов, иметь дополнительную внешнюю колбу и иные дополнительные конструктивные элементы.

В конструкции ламп общего назначения предусматривается предохранитель — звено из ферроникелевого сплава, вваренное в разрыв одного из токовводов и расположенное вне колбы лампы — как правило, в ножке. Назначение предохранителя — предотвратить разрушение колбы при обрыве нити накала в процессе работы. Дело в том, что при этом в зоне разрыва возникает электрическая дуга, которая расплавляет остатки нити, капли расплавленного металла могут разрушить стекло колбы и послужить причиной пожара. Предохранитель рассчитан таким образом, чтобы при зажигании дуги он разрушался под воздействием тока дуги, существенно превышающего номинальный ток лампы.

Формы тел накала (нити накала) весьма разнообразны и зависят от функционального назначения ламп. Наиболее распространённым является из проволоки круглого поперечного сечения, однако находят применение и ленточные тела накала (из металлических ленточек). Поэтому использование выражения «нить накала» нежелательно — более правильным является термин «тело накала», включенный в состав Международного светотехнического словаря.

Тело накала первых ламп изготавливалось из угля (температура возгонки 3559 °C). В современных лампах применяются почти исключительно спирали из вольфрама, иногда осмиево - вольфрамового сплава.