Принцип работы энергосберегающей лампы: Устройство и принцип действия энергосберегающей лампы

Опубликовано в Разное

20 Сен 1979

Содержание

Виды энергосберегающих ламп, таблица их мощности, плюсы и минусы, как выбрать

Каждый владелец квартиры, дома или предприятия стремится как можно больше сэкономить на потреблении энергии. Одним из лучших вариантов может стать замена ламп накаливания (ЛН) на энергосберегающие устройства. Единственное, что придется сделать — выбрать тип лампочек с учетом их характеристик и назначения.

Чтобы выбрать из множества энергосберегающих ламп, нужно изучить их принцип работы, показатели мощности, преимущества и недостатки, а также возможный вред для здоровья. Предпочтение лучше отдавать качественным моделям, так как дешевые аналоги часто не соответствуют заявленным характеристикам и быстро перегорают.

Что такое энергосберегающие лампы

Энергосберегающими называют разновидности люминесцентных ламп. Они состоят из цоколя и колбы. Внутри находятся электроды из вольфрама, покрытые активирующими веществами: стронций, кальций и барий. Такие лампы нельзя выбрасывать с обычным бытовым мусором. Для этого существуют специальные пункты приёма.

Рис.1 – виды энергосберегающих лампочек.

Внутри лампы находится инертный газ или ртуть, которая в процессе нагрева превращается в пар. При включении между электродами появляется заряд. Возникающее излучение находится в ультрафиолетовом диапазоне спектра. Для преобразования его в видимый свет внутреннюю поверхность колбы покрывают люминофором.

Типы энергосберегающих ламп

Энергосберегающие светильники бывают нескольких видов. Каждый из них имеет свое предназначение. Например, галогенные редко устанавливают в бытовые приборы из-за ряда недостатков. Так, они сильно нагреваются, что не всегда устраивает. При этом они имеют ряд преимуществ, и их легко подобрать под любой тип плафона.

Люминесцентные

Энергосберегающие лампы делят на 2 вида – компактные и стандартные (линейные). Оба устройства имеют много общего. В обоих случаях конструкция включает стеклянную запаянную колбу с газом (неоном или аргоном) внутри. Также присутствует небольшое количество ртути. Электроды подводятся с помощью регулирующего аппарата.

Рис.2 – люминесцентные лампы.

Пары ртути, смешиваясь с газами излучают ультрафиолет. Чтобы перевести УФ-спектр в дневной свет, колбу изнутри обрабатывают люминофором. Отличие компактной лампы от люминесцентной состоит в следующем:

размер. U-образные или спиралевидные имеют одинаковые функции, но более сложную, скрученную форму для уменьшения габаритов;
установка. Линейные аналоги монтируют как отдельные элементы, закрепляя в корпусе светильника. Компактные изделия устанавливают в цоколь или колбу.

Рис.3 – U-образный светильник.

Поскольку этот вид имеет те же функции, что и лампы накаливания, они без проблем устанавливаются в любые светильники (люстры и бра). Линейными лампочки называют из-за формы, так как их основа – прямолинейная трубка. В народе их называют «лампами дневного света». В продаже можно найти изделия разных форм – сдвоенные, U-образные и кольцевые. Цоколя в них нет. На трубки устанавливаются металлические стержни, которые подключаются к сети клеммами.

Непрерывного действия

С этим типом энергосберегающих лампочек покупатели знакомы меньше всего. Такие лампы отличаются лучшей передачей цвета, имея при этом меньшую светоотдачу. Основным достоинством является излучение непрерывного спектра. Такие модели относят к числу самых безопасных.

Специальные цветные

Такие энергосберегающие лампы делятся на:

ультрафиолетовые;
с цветным люминофором;
с розовым люминофором.

Рис.4 – цветные лампы.

Этот тип лампочек не используют для освещения комнат. Главное их назначение — создать праздничную атмосферу. Такие лампы можно встретить в выставочных и концертных залах, клубах, ресторанах, на световых шоу и детских площадках.

Поверхность свечения лампы этого типа больше, чем у других ЛН. Благодаря этому создается более комфортное и равномерное освещение. На прилавках магазинов можно найти лампочки синего, зеленого, желтого и красного цветов. Они работают от сети 220 В, как и обычные. Одно из преимуществ таких ламп — даже выключенные, они украшают помещение.

Светодиодные

Из-за энергосберегающих свойств светодиодных кристаллов их раньше использовали в радиотехнике как индикаторы. Позже технологии усовершенствовались, и светодиоды стали применять как сверх-яркие компоненты в схемах подсветки. Они нашли применение практически во всех областях.

Рис.5 – LED-лампочка.

Конструкция состоит из колбы, внутри которой находятся гетинакс, планка, светодиоды и драйвер. Корпус бывает вытянутый, «кукуруза» или спот. Риск механического повреждения снижен благодаря поликарбонатному корпусу.

Лампы подключаются к сети 220 В без необходимости пускорегулирующей аппаратуры. Узкая форма диодных ламп позволяет объединять их в малые и большие группы. По местам установки классифицируются на:

Линейные устройства часто используют для подсветки в ландшафтном дизайне. Здесь лучше выбирать лампы с высокой степенью защиты – IP67 или IP65. Форма может быть трубчатой или в виде прожектора. Если это помещение со стандартным климатом, подойдет уровень IP20.

Рис.6 – степени защиты.

Светодиодные лампочки самые продаваемые. Из всех типов ламп они потребляют меньше всего энергии, не требуют специальной утилизации, не излучают тепло и служат до 100 000 часов в зависимости от модели. Качественные устройства могут противостоять перепадам напряжения и резким изменениям температуры. Практически единственным минусом данных ламп является высокая цена.

Читайте также

Что лучше — светодиодная или энергосберегающая лампа

Принцип работы энергосберегающей лампы

Разные типы энергосберегающих устройств работают по разным принципам. Если это люминесцентная лампочка, внутри колбы находится инертный газ с примесью паров ртути. Как говорилось выше, внутри трубка покрыта люминофором. Он необходим для создания цветовой температуры и спектра свечения.

В корпусе находится преобразователь напряжения (драйвер), выполняющий пускорегулирующую функцию. Когда напряжение подается на лампу, драйвер создает пробой газового промежутка между электродами.

Рис.7 – принцип работы.

Спирали нагреваются, что увеличивает эмиссионную способность электродов и испарение ртути. Через несколько секунд в колбе происходит газовый разряд. После этого драйвер переходит в режим балласта. Напряжение и ток стабилизируются на оптимальном уровне. Пары ртути во время разряда излучают ультрафиолет. Он поглощается люминофором, который начнет излучать свет в видимой части спектра.

Область применения

По типу цоколя люминесцентные лампы маркируются так:

G53. Производят в герметичном корпусе и предназначены для помещений с высокой влажностью. Часто монтируются в гипсокартонные или натяжные потолки;
2D. Применяют при декорировании, для встроенного освещения в душевых кабинках;
G24. Предназначены для установки в бытовые светильники и на промышленных объектах;
2G7 и G23. Устанавливают в настенные светильники со специальными отверстиями.

Разновидности цоколей.

Лампы с цоколем Е14, Е40, Е27 можно вкручивать в патроны, заменяя ЛН. Они крупные и подходят не ко всем светильникам. Достоинство, отличающее их от остальных лампочек — более качественная цветопередача.

Встречаются:

с цветными люминофорами. Применяются для художественной подсветки, рекламных вывесок, ситилайтов и надписей;
с ультрафиолетовым излучением. Подходят для освещения темных зон, дезинфекции в больницах, для развлекательных мероприятий;
с розовым люминофором. Активно применяют в мясной промышленности, чтобы придать мясу на витрине товарный вид.

Светодиодные лампы часто используют для бытового, индустриального и уличного освещения. Изделия излучают свет в одном направлении, что делает их незаменимыми при создании направленного потока. Их приобретают для картинных галерей и музеев, так как они не излучают ультрафиолет.

Читайте также

Как выбрать светодиодную лампу

Мощность

Потребление энергии у разных типов ламп различается, зависит от мощности лампы и измеряется в ваттах. Ниже приведена таблица сравнения:

Лм – световой поток.	Вид лампы и её мощность
Лм – световой поток.	Светодиодные	Накаливания	Люминесцентные	Галогенные
3040	26	200	45	120
2160	22	150	36	90
1700	18	120	24	72
1340	12	100	20	60
710	8	60	12	36
415	4	24	8	24
220	2	12	6	15

Рис.8 – сравнение мощности.

Вред энергосберегающих ламп

Некоторые виды энергосберегающих ламп имеют недостаток — содержат пары ртути. Их количество минимально и не способно сильно навредить человеку. Чтобы вред стал ощутимым, нужно разбить одновременно много люминесцентных ламп в маленьком помещении.

Рис.9 – правильная утилизация.

Вреда для человека можно избежать, если правильно использовать и утилизировать изделия. Светодиоды полностью безвредны и не требуют специальной утилизации.

Читайте также

Что делать если разбилась люминесцентная лампа

Как выбрать лампы

Выбирая, нужно учесть следующее:

световая температура и цвет свечения. Для офисных помещений целесообразно покупать изделия с холодными оттенками и температурой до 6500 К. Если это детская комната, рекомендуется приобретать лампы с естественными оттенками до 4200 К;
мощность. Для определения мощность ЛН делится на 5. Например, если ЛН имеет мощность 100 В, энергосберегающая будет 20 В. Но такие расчеты верны не для всех типов устройств;
форма. Следует учитывать дизайн комнаты или светильника;
срок эксплуатации. Светодиодные лампы наиболее долговечны;
гарантия. Максимальный срок гарантии до 3 лет на LED-изделия.

Читайте также

Какие лампочки лучше для дома

Видео по теме: Какие энергосберегающие лампы действительно помогают экономить

Достоинства и недостатки ламп

К плюсам энергосберегающих ламп относят следующие:

до 100 000 часов беспрерывной работы;
экономичность;
дорогие модели не теряют яркость в процессе эксплуатации;
светодиодные лампы практически не нагреваются;
возможность выбрать любой световой оттенок;
гарантия;
большое количество форм.

Недостатки:

наличие вредных паров в колбе, из-за чего лампочки нужно сдавать в специализированные пункты приёма;
высокая цена;
при частых включениях и выключениях срок эксплуатации сокращается;
яркость после включения нарастает постепенно.

Рис.10 – минусы энергосберегающих ламп.

Заключение

Выбирая энергосберегающую лампу следует учитывать ряд характеристик: мощность, цветовую температуру, восприимчивость к повреждениям, особенности установки. Каждый тип имеет свои недостатки и преимущества, что играет ключевую роль в выборе лампочки.

Принцип работы компактной люминесцентной лампы

Люминесцентная лампа наполнена парами ртути и инертным газом (аргоном), а ее внутренние стенки покрыты люминофором. 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. В люминесцентных энергосберегающих лампах ECON™ используется трехцветный наполнитель люминофора, дающий натуральный свет, приятный глазу. Спектральный состав видимого излучения люминесцентных энергосберегающих ламп зависит от состава люминофора (цветовая температура измеряется градусами по шкале Кельвина):
— 2700 К – теплый свет;
— 4200 К – дневной свет;
— 6400 К – холодный белый свет.

Люминесцентные энергосберегающие лампы ECON™ оборудованы системой плавного запуска, позволяющего лампе загораться постепенно. Электронное пускорегулирующее устройство не вызывает стробоскопического эффекта (кажущегося изменения или прекращения движения предмета, освещаемого светом, периодически изменяющимся с определенной частотой) при работе лампы, что оказывает благоприятное воздействие на глаза человека и его нервную систему. Электронное пускорегулирующее устройство позволяет лампам ECON™ работать как при пониженном, так и при повышенном напряжении сети (от 160 до 260 В).

По уровню светимости люминесцентная энергосберегающая лампа ECON™ как минимум в 5 раз ярче ламп накаливания той же мощности. Если у лампы накаливания светоотдача составляет 10-15 лм/ватт, то люминесцентная энергосберегающая лампа ECON™ имеет светоотдачу порядка 50-80 лм/ватт. Это позволяет экономить до 80% электроэнергии.
Срок службы энергосберегающей лампы ECON™ – до 10000 часов. При стандартном режиме горения (3 часа в сутки) лампа исправно работает до 8 лет. В режиме непрерывного свечения – дежурное освещение и т.д., люминесцентная энергосберегающая лампа ECON™ может проработать до 10 000 часов.

Помимо пониженного потребления электроэнергии, энергосберегающие лампы ECON™ выделяют меньше тепла, чем лампы накаливания. Температура работающей люминесцентной энергосберегающей лампы ECON™ ниже, чем у ламп накаливания. Это позволяет использовать лампы ECON™ в более деликатных светильниках, с тканевыми абажурами, пластиковыми плафонами и т.д.
Большой выбор энергосберегающих ламп ECON™ поможет создать любые световые оформления интерьера. Все энергосберегающие лампы ECON™ выпускаются со стандартными цоколями E14 («миньон») или E27 (обычный цоколь ламп накаливания), что позволяет использовать их везде, где используются лампы накаливания.

Энергосберегающие лампы устройство и принцип действия

Устройство энергосберегающих ламп

Конструкция энергосберегающей лампы похожа на люминесцентные лампы, они также имеют газовую трубку и электронную пускорегулирующую аппаратуру. Такая же газовая колба с люминофором излучает свет. Внутри трубки по краям впаяны нити накала. Сама люминесцентная трубка наполнена парами ртути и инертным газом, а внутренние стенки покрыты слоями люминофора, излучающий видимый свет.

Устройство энергосберегающей лампы

Газоразрядная трубка скручена в спираль для уменьшения размера и встроена в термостойкий пластиковый корпус, содержащий электронную пускорегулирующую схему с источником питание (электронный балласт). Энергосберегающие лампы выпускаются со стандартными типами цоколя. Самыми распространенными из которых является цоколи типа E27 с диаметром резьбы 27 мм, E14 c резьбой 14 мм и 40мм для мощных ламп с диаметром резьбы 40 мм.

Типы цоколей энергосберегающих ламп

В корпусе лампы экономки установлена круглая электронная печатная плата, трансформатор, транзисторы, диоды, а также предохранитель. Предохранитель может быть заменен на низкоомный резистор в изоляционной трубке, и идущий от цоколя лампы.

Такой низкоомный резистор работает также, как и предохранитель, при превышении тока потребления в аварийных случаях, он перегорает. На плате имеются штыри, к которым прикручены вывода от нитей накала, без пайки.

Принцип действия энергосберегающей лампы

При подаче напряжения на экономку, нити накала нагреваются до 1000°C и создают поток электронов, который сталкиваясь с молекулами инертного газа и парами ртути, разогревает их, пары ртути начинают светиться в ультрафиолете, невидимом для человека.

В свою очередь излучение ультрафиолета вызывает свечение люминофора, но уже в видимым для человека диапазоне. Цвет свечения лампы зависит от типа люминофора.

Электронная плата экономки

Колба лампы содержит опасные пары ртути, поэтому осколки лампы и место ее падения нужно тщательно убрать и утилизировать все остатки лампы. Энергосберегающие лампы могут загораться сразу после включения или разгораться в течении нескольких секунд.

Такой тип включения экономок зависит от электронной схемы. Вариант плавного включения накала предпочтителен, так при постепенном разогреве нити накала, она меньше разрушается и срок эксплуатации лампы увеличивается.

Обычные люминесцентные лампы с дроссельным запуском моргают с частотой 100 Гц. Человеку такое мигание незаметно, потому что зрение имеет инерционность. Однако это мигание света с частотой 100 Гц вызывает усталость глаз, слезоточивость.

Принцип действия энергосберегающей лампы

У лампы экономки на накал подается напряжение с преобразователя, частотой 30 – 100 кГц, что не является вредным для глаз. На нить накала энергосберегающих ламп поступает переменное напряжение, что значительно увеличивает их срок службы.

При постоянном напряжении накала за счет эмиссии происходит истощение оксидного слоя катода и его разрушение. Поэтому выбрано переменное напряжение питания нити накала, когда полярность накала меняется с частотой преобразователя и срок эксплуатации ламп значительно увеличивается.

Энергосберегающие лампы мощность таблица

На чтение 6 мин Просмотров 11к.

Принцип работы

Популярные в последнее время энергосберегающие лампы одно из лучших за последнее время изобретений. Компактные в своих размерах не требующие стартера для запуска освещения, работающие без звука, простые в подключении (резьбовой цоколь элементарно устанавливается в осветительное оборудование), экономящие электроэнергию на 80 %, надежные, вот часть основных достоинств этих приборов.

Принцип работы энергосберегающей люминесцентной лампы заключается в ней содержание паров ртутного вещества, газов аргона, неона, иногда криптона. Когда электроэнергия поступает в лампу, нагревается катод, от которого начинает излучаться электроны. Они ионизируют газовую смесь до получения плазмы, излучающую ультрафиолетовый свет, невидимый для человеческого глаза. За счет этого света освещается люминофор, покрывающий стенки трубки и в результате, люминофор выдает привычный видимый свет.

Основные характеристики

Мощность

Важнейшей отличительной характеристикой энергосберегающих ламп от других – это небольшое потребление мощности. Вся мощность, которую они получают, преобразуется в свет. Мощность таких лампочек 3 – 85 Вт.

Таблица мощности энергосберегающих ламп

Нижеприведенная таблица показывает соотношения энергосберегающей лампы и лампы накаливания: цифры – средний показатель указывает на то, что одинаковый свет подают лампы, с разной мощностью (разница приблизительно в 5 раз). Так, например лампочка накаливания в 100 Ватт работает так же как энергосберегающая в 20 Ватт

Лампа накаливания	Энергосберегающая лампа
25	5
40	9
60	11
75	15
100	20
120	23

Световой поток

Эффективность работы лампы кроме этого определяет еще одна важная характерная особенность энерголамп – световое движение, с единицей измерения лм (люмен). От него зависит, насколько ярко светит прибор. Глаза человека не воспринимают даже самого мощного ультрафиолетового или инфракрасного излучений.

Тип цоколя

Цоколь — важнейшая часть и особенность энергосберегающих ламп. При ее покупке следует рассмотреть цоколь, он должен соответствовать патрону.

На рынке представлены цоколи различных марок: штырьковые и резьбовые, с уплотненным контактом и нестандартные. Нижеприведенная таблица дает общие сведения о типах цоколей.

Световая температура

К качественным параметрам относится цветовая температура (измеряется с помощью шкалы температуры Кельвина (обозначается «К»)), которая определяет естественность (белизны) освещенности, исходящей от лампы.

Различают следующие цветовые температуры:

тепло-белая (менее 3000 К),
нейтрально-белая (от 3000 до 5000 К)
дневная белую (более 5000 К).

Для жилых помещений лучше пользоваться лампами с теплыми оттенками. Они расслабляют и успокаивают. В офисных помещениях лучше подойдут холодные тона. Натуральной и наиболее приятной для человека считается температура цвета от 2800 до 3500 К.

Световая отдача

В вопросе экономии энергии основным параметром производительности электричества считается световая отдача, измеряющаяся в лм/Вт. Через этот показатель устанавливается количество света вырабатываемого устройством.

Максимальный уровень световой отдачи равен 683 лм/Вт. Ранее отдача равнялась 10-15 лм/Вт, а сейчас – 100 лм/Вт.

Уровень освещенности

Показатель, который определяет освещенность определенной поверхности, называется уровнем освещенности (измеряется в лк (люкс)). Нормой освещенности рабочей поверхности в России 200 лк, В Европе равняется 800 лк.

Индекс цветопередачи

Индексом цветопередачи определяется цифра естественной передачи тона освещаемых предметов. Цветопередача лампочек зависит от спектрального излучения. Лампе с абсолютно правильной передачей цветового спектра предметов присваивается индекс Ra. Уменьшение показателя Ra, указывает на ухудшение цветопередающих свойств.

Срок работы

К эксплуатационным характеристикам относится продолжительность работы лампы, быстрота включения и их количество (гарантированных), конструктивные параметры. Эти характерные особенности показывают затраты на использование, с помощью которых определяется выгода покупки лампы.

Маркировка энергосберегающих ламп

Перед покупкой энергосберегающей лампы стоит обратить внимание на маркировку, указанную на упаковке. Российские производители, следуя правовым стандартам, в качестве маркировки люминесцентных ламп используют букву, зарубежные производители пользуются числовыми значениями. Нижеприведенная таблица показывает маркировки отечественных и зарубежных ламп:

Маркировка РФ	Маркировка зарубежная	Характеристика
Л		люминесцентная;
Б	835	белой цветности;
	33 640/840/940	Холодный белый
ЛД	54 864 960	Холодный дневной (в синеву)
ТБ	29,827830/930	тепло-белая; желтоватый
Д	765/865/965 950/954	дневной цветности;
Ц	880 SKYWHITE	с улучшенной цветопередачей;
Э		с улучшенной экологичностью;
	76/79	для мясных прилавков
	89	для аквариума
	77	для растений
	08	для проверки банкнот и интерьерной подсветки
	15	красный
	16	жёлтый
	17	зелёный
	18	синий

Корме этого маркировка энергосберегающих ламп указывает на:

силу мощности (20 Вт),
температуру цвета (85w 6400k),
тип цоколя (gu3),
галогеновую лампу (mr 16),
рефлекторную лампу (r 80).

Страны производители энергосберегающих ламп

Страна производитель	Название фирмы выпускающие энергосберегающие лампы
Российская Федерация	Космос Фотон Feron
ФРГ	Osram Wolta
Дания	Comtech Лайнер
США	General Electric
Япония	Hitachi
КНР	Zeon
Нидерланды	Philips

Схема работы энергосберегающей лампы

Основная часть энергосберегающих ламп это колба, внутри которой с обеих сторон впаяны спирали. Их покрывают слоем оксида, что бы создать термоэлектронную эмиссию (когда подается напряжение, начинается разогрев спиралей до нужной температуры, от чего происходит появление электронов). В колбе содержаться ртутные пары, которые вступают в столкновения с электронами, образовывая излучение ультрафиолетом. Оно приводит к яркому свечению люминофора и человек видит привычный для себя электрический свет.

Для большего срока работы ламп лучше пользоваться непостоянным напряжением. Двигающиеся в колбе электроны представляют собой катод и анод. При долгой работе лампы электроны будет перегреваться, за счет чего слой оксида быстро разрушится. После разрушения слоя оксида увеличится сопротивление электродов и снизится световой поток лампы. Когда электроды разрушены лампа перестает работать.

Неисправности энергосберегающих ламп

№	Поломка энергосберегающей лампы	Решение проблемы поломки лампы
1.	Повышение напряжения приводит к вздутию и протечке конденсатора, лампа прекратит работать.	Такое повреждение требует заменить все полупроводники.
2.	Повышение напряжения пробивает конденсатор. Прибор начинает светиться в местах, где остались нити накала.	Данное повреждение исправляется заменой конденсатора.
3.	Неправильная эксплуатация приводит к неравномерному распределению светового потока. Колба частично герметизируется.	В этой ситуации лампа неисправна.
4.	При сгорании нити накала (достаточно одной), лампа не работает. Для начала необходимо проверить конденсатор.	На месте оборванного накала, диод заменяется резистором посредством выпаивания.
5.	Неисправность диодного тиристора приводит к поломке устройства.	Необходимо заменить неисправный элемент.

Ремонт энергосберегающих ламп

Приступать к ремонту энергосберегающих ламп можно выяснив причину неисправности и убедившись в наличии запасных деталей, которые будут устанавливаться на место поврежденных.

Далее, с помощью отвертки, разбирают корпус лампочки. Затем отсоединяют провода, идущие из колбы. Перерезают оба провода, питающие электрическое устройство. Цифровыми клещами проверяют спирали колбы. При сгорании хотя бы одной спирали накала, колба считается неисправной и лампа подлежит утилизации.

При работающих спиралях восстановить прибор можно. Приобретая детали взамен перегоревших, нужно выбирать модели той же маркировки что и неисправное устройство.

Как работают энергосберегающие лампы, виды, конструкция, блог ВСЕ-Е / Новости

Энергосберегающие лампы или ЭСЛ уже достаточно давно и активно используются в быту и на производстве, так как имеют множество преимуществ перед другими более устаревшими источниками света. Неоспоримым преимуществом изделий является возможность экономить на потреблении электроэнергии, при этом получать большую светоотдачу. Относятся к подвиду люминесцентных линейного типа, однако устроены более современно, компактно и правильно относительно технических характеристик.

Конструкция энергосберегающих ламп

Энергосберегающая лампа отличается несложной конструкцией. Её составными частями являются корпус и колба из стекла, соединенные друг с другом проводами. Провода в свою очередь присоединяются к четырем стержням, попарно закрепленным по краям платы. Корпус оснащен электронной схемой или балластом. Балласт имеет предохранитель, который защищает электронную часть от поломки при перенапряжении в сети. В части продукции предохранитель замещается ограничительным резистором. Небольшие по размерам источники освещения характеризуются наличием электронного пускорегулирующего аппарата.

Материал корпуса – пластмасса из неплавящегося состава либо керамика для защиты находящейся внутри электроники. Он оснащен цоколем или стерженьками, использующиеся для подключения к патрону или непосредственно к светильнику. Отечественные ЭСЛ представлены тремя вариантами цоколя:

Е27 или обычный, 27 мм в диаметре.
Е14 или уменьшенный, который подойдет для настенных, настольных светильников, люстр.
Е40 или большое основание, отличающееся диаметром 40 мм. Его можно применять на производственных предприятиях.

Стеклянная колба достаточно хрупкая, поэтому требует аккуратного обращения. Внутри она покрыта напылением – люминофором, которое и отвечает за переход УФ излучения в видимый для глаза спектр. Колбы бывают:

F-образные;
U- образные;
в виде спирали и т.д.

Изменение формы позволило значительно уменьшить размеры продукции, не занижая качество иллюминации. Трубка запаивается с двух краев. Из неё откачан воздух, а внутрь помещаются ртутные пары и инертные газы. Чтобы запустить процесс термодинамической эмиссии, края стеклянной трубки оснащены спиралями накаливания с оксидным покрытием. Интересный факт: катод и анод в осветительном изделии меняются местами. Это делается для того, чтобы не происходило перегревание анода в процессе непрерывного прохождения электронов и разрушения оксидного слоя на спирали.

Как работает энергосберегающая лампа?

Внутри источника света находятся пары ртути, неон, аргон, криптон. Когда подается электроэнергия, происходит нагревание катода и он выделяет электроны. Частички начинают ионизировать вышеперечисленные газы до образования так называемой плазмы. Плазма есть производителем ультрафиолета не видного глазу, однако запускает свечение люминофора, которым покрыта поверхность трубки. Именно люминофор дает видимый свет.

Достоинства и особенности работы ЭСЛ

Среди достоинств ЭС-источников освещения необходимо выделить:

Невысокую рабочую температуру, что позволяет свободно прикасаться к изделию.
Ровный и спокойный свет, схожий по характеристикам с дневным освещением.
Сбережение электроэнергии составляет около 80 %.
ЭСЛ в 30 Вт способна дать светоотдачу такую же, как обычная лампочка накаливания в 150 Вт.
Длительный срок службы, при учете покупки у проверенных и надежных производителей.
К особенностям работы устройств относятся:
Снижение яркости свечения на холоде. Советуем при низких температурах использовать закрытые светильники.
Нельзя встроить диммер для регулировки яркости.
Чтобы не сокращать срок службы, профессионалы рекомендуют применять их там, где период работы будет составлять более 2-х часов без перерыва.
Часть представленных на рынке товаров может создавать эффект мерцания, если на выключателе есть индикатор подсветки.

Экономные лампы отличаются высоким КПД и позволяют заметно снизить уровень электропотребления. Тем не менее, стоит помнить о технике безопасности и правильно утилизировать износившийся или поврежденный осветительный прибор, так как внутри трубки находится ртуть.

Кроме этого, большой популярностью пользуются светодиодная лента, модели 3528 и 5050, переходите по ссылкам, знакомьтесь с ценами.

Схема энергосберегающей лампы и ее устройство

Выбор освещения для бытовых условий, зачастую сосредоточен на ртутных лампах за счет имеющихся преимуществ и экономных качеств. Нередко возникает необходимость ремонта, поэтому схема энергосберегающей лампы будет полезной для нахождения причины неисправности и последующего ее устранения.

Все люминесцентные лампы состоят из трех важных элементов: колбы, цоколя и электронного блока. Поэтому важно знать, какой из механизмов вышел из строя, чтобы правильно провести процедуру ремонта.

Расшифровка схемы устройства ртутной лампы или принцип работы

Поступающее напряжение от источника переходит на установленный фильтр, вследствие чего происходит подключение к диагонали мостовой платы. Следующая диагональ подсоединена к элементу, который состоит из фильтра-транзистора и токового стабилизатора. Элемент подключен к сетевой нагрузке (энергосберегающей лампе), которая включается параллельно с помощью конденсатора.

Важно! При поступлении электроэнергии на диодный мост переменное напряжение переходит в постоянное. Следовательно, образуется опасное напряжение 310 Вольт.

В механизме «экономки» содержится трансформатор, обеспечивающий обратную связь для совершения генерации. Каждая из ртутных лампочек имеет одинаковую схему и аналогичный принцип работы.

За счет поступления напряжения, трубки лампы загораются на частоте резонанса, который определяется конденсатором. В подобной ситуации напряжение в механизме лампочки достигает пиковой величины порядка 600 В.

При запуске люминесцентного светильника напряжение поднимается выше допустимого значения в 3 раза, следовательно, при нарушенной целостности колбы, транзистор подвергается риску повреждения. С момента ионизации газа в трубках прибора, происходит спад напряжения, поддерживающий свечение лампочки.

Схема ртутной лампы

Важно! Если нарушена принципиальная схема энергосберегающей лампы, — ее срочно нужно отремонтировать.

Рабочий состав энергосберегающей лампы

Своевременная замена всех источников света на энергосберегающие позволит сохранить расходы электричества в быту и производственной сфере до 5 раз. В чем же особенность работы подобных устройств и за счет чего они позволяют тратить электроэнергии меньше, будучи одинаковыми по яркости и столь долговечными. Для начала рассмотрим, что включено в рабочую схему люминесцентных ламп:

цоколь —это устройство, предназначенное для подсоединения лампочки к электросети. Для бытовых условий обычно предоставляется варианты виде Е-14 и Е-27. В промышленном хозяйстве пользуются лампами с цоколем Е-40;
энергетический блок предназначен для осуществления свечения прибора. Его механизм схож с тем, что установлен в приборах дневного освещения. Благодаря установленной электронике;

рабочая схема оснащена специальными элементами, позволяющими экономить до 80% электроэнергии поступающей к лампочке.

Внутренняя часть лампы полностью заполнена неблагоприятными веществами: ртутью и аргоном. При повреждении колбы есть риск отравления человека вредными парами.

Устройство ртутной лампы

Внимание! Работать с энергосберегающими лампами нужно аккуратно, чтобы избежать отравления инертным газом и ртутным веществом.

Распространенные неисправности ламп на схеме

Как и все источники освещения, ртутные и люминесцентные лампы аналогично приходят в негодность спустя несколько сотен часов эксплуатации. В этой главе рассмотрим наиболее распространённые поломки, случающиеся с подобного типа приспособлениями.

Вздутие конденсатора. Выход из строя данного элемента происходит из-за воздействия повышенного напряжения или коротких замыканий в сети, в которой не установлен защитный элемент (автомат или УЗО).
Пробой конденсатора. Причиной такого последствия также является повышенное напряжение. В таких случаях ртутная лампа будет светить в местах где проходит вольфрамовая нить.
Частичное нарушение герметизации стеклянной колбы. Это может произойти спустя длительный срок с момента эксплуатации. Проявляется подобная неисправность плохим силовым потоком.
Перегорание вольфрамовых нитей, причем как одной, так и обеих. Признаком этого выступает полный отказ от работы приспособления. Однако, эта причина элементарно устраняется при имении соответствующего навыка.
Неисправности динистора. Обнаружить такое повреждение можно при исключении поломки других деталей.
Видимое повреждение люминесцентной кварцевой лампы

Внимание! Устранить неисправность энергосберегающей лампы можно при помощи инструкции по этой ссылке.

Условия использования ртутных ламп: полезные советы

Структура ртутной лампочки довольно хрупкая, поэтому обращение с ней должно быть предельно аккуратным. Ни в коем случае при установке прибора в светильник не прикасайтесь к колбе руками. Лучше воспользоваться мягкой тканью или перчатками.

Лишний раз воздержитесь от включений. Эти приборы рассчитаны на определенное количество запуска, поэтому лучше не рисковать и не сокращать сроки ее работы. Если все-таки нельзя избежать регулярных запусков света, лучше пользоваться устройствами с плавной системой старта.

В специализированных точках устанавливают минимальный срок гарантии до 6 месяцев, однако некачественный продукт гораздо быстрее выйдет из строя. Плафоны светильников должны хорошо пропускать свет, иначе вы не добьётесь нужного освещения в помещении даже при использовании самой яркой люминесцентной лампы.

Обязательно учитывайте стоимость электронного изделия, если вы приобретаете его в целях экономии электроэнергии. Так как дешевые варианты не всегда соответствуют стандартам, которым должна отвечать настоящая «экономка».

Вас могут заинтересовать:

Как выбрать энергосберегающие лампы: устройство, виды, схема

С появления лампы Эдисона и электросчётчиков перед потребителями стоял вопрос, как сэкономить электроэнергию.

Для этого можно выбрать энергосберегающие лампы или светодиодные светильники.

Устройство энергосберегающих ламп

Принцип действия энергосберегающей лампы известен давно. Это всем известная люминесцентная лампа. Она представляет собой стеклянную трубку, заполненную парами ртути. На концах трубки расположены две нити накала. Для поджига лампы нити нагреваются, появляется эмиссия электронов, в трубке происходит электрический разряд и лампа загорается. Разряд в парах ртути производит почти всё излучение в ультрафиолетовом диапазоне. Его можно увидеть в медицинских учреждениях в кварцевых лампах или в соляриях. Для получения обычного света трубка внутри покрывается слоем люминофора, который переизлучает ультрафиолет в видимый свет. Спектр излучения энергосберегающих ламп зависит от состава люминофора. Ультрафиолетовая энергосберегающая лампа используется для кварцевания помещений.

Основное отличие заключается в том, что в энергосберегающей лампе трубка тоньше и имеет U-образную форму или скручена в спираль. Это даёт возможность сделать колбу настолько компактной, что, в сочетании с электронным ПРА, её можно установить на место обычной лампы накаливания. Для этого всю конструкцию изготовители поместили в пластмассовый корпус и прикрепили к нему цоколь обычных размеров — Е14, Е27 или Е40. Иногда в малогабаритных светильниках используются цоколя других видов.

В таком виде энергосберегающие лампы получили самое широкое распространение.

Выбор энергосберегающей лампы

Энергосберегающие лампы есть разной формы, цвета и размера. Какую выбрать, зависит от многих факторов.

Прежде всего, это зависит от места установки. В месте, где лампа включается ненадолго и редко, устанавливать энергосберегающую лампу нет смысла. До полной светимости лампа разгорается около минуты. Это зависит от температуры воздуха. На сильном морозе лампа может совсем не загореться. Поэтому в кладовке, в которую заглядывают на несколько секунд, или в коридоре, по которому нужно просто пройти, а потом выключить свет, такую лампу ставить нецелесообразно. Это некомфортно для глаз и невыгодно экономически.

Нужно также учитывать цветовую температуру лампы. Самые распространённые лампы с температурой 2700, свет которых похож на лампу накаливания, 4100 и 6800, свет которых соответствует солнечному дню. Какой именно цвет вам подойдёт можно определить только путём эксперимента. В разных помещениях могут потребоваться лампы разного цвета.

Лампы производятся с разной формой трубки. U-образные немного дешевле, но больше по габаритам, чем лампы спиральной формы. Иногда, особенно для точечных светильников, делают лампы декоративной формы, например спираль закручена в виде шишки или спрятана под матовым стеклом.

Мощность лампы соответствует 1/5 мощности лампы накаливания. Например, вместо лампы накаливания мощностью 100Вт можно взять энергосберегающую лампу мощностью всего 20Вт.

Достоинства энергосберегающих ламп

У энергосберегающих ламп есть много преимуществ перед лампами накаливания:

Низкое энергопотребление. Энергосберегающая лампа в 5 раз экономичнее, чем лампа накаливания.
Низкий нагрев. Из-за вольфрамовой спирали лампа накаливания сильно греется. Поэтому её нельзя ставить в закрытые светильники, особенно пластмассовые. На современных патронах и люстрах указывается, что мощность лампы не должна превышать 60Вт. Для комнаты это мало, а энергосберегающая лампа мощностью всего 20Вт будет светить гораздо лучше.
Возможность выбора цвета. Цвет светового потока лампы накаливания зависит от мощности — чем ниже мощность, тем желтее и менее приятен свет. А цвет энергосберегающей лампы выбирается по вашему желанию.
Более долгий срок службы. Срок службы энергосберегающей лампы производители обещают 8000 часов и дают срок гарантии 2-3 года. Это намного больше, чем срок службы лампы накаливания.

Недостатки энергосберегающих ламп

Кроме достоинств, у этих ламп есть недостатки:

Медленное время разгорания. Если лампа накаливания достигает максимальной светимости сразу после включения, то энергосберегающая лампа разгорается около минуты. Чем ниже температура воздуха, тем дольше разгорается такая лампа и поэтому для кратковременного использования, особенно на улице зимой, она не подходит.
Энергосберегающие лампы дороже обычных. Установка таких ламп сразу во всей квартире может оказаться слишком дорогой.
Эти лампы не могут работать с диммерами. При уменьшении напряжения вместо уменьшения светимости, как у ламп накаливания, они просто гаснут.
Энергосберегающие лампы содержат ртуть. Поэтому их необходимо специально утилизировать. К сожалению, это организовано только на производстве, а в быту такие лампы выбрасывают вместе с обычным мусором.

Ремонт энергосберегающей лампы

Как и любое оборудование, энергосберегающие лампы выходят из строя.

Основных причин две — перегорание одной из нитей накала или выход из строя электронного ПРА.

Для того чтобы определить, что неисправно в конкретной лампе, её нужно разобрать.

Разборка энергосберегающей лампы

Для этого тонкий нож просовывают между верхней половиной пластмассового корпуса, на которой находится цоколь и нижней, с лампой. Нож нужно держать параллельно лампе и продвигать по кругу. Верхняя крышка держится на защёлках и снимается, повисая на проводах.

В открытой лампе нужно отсоединить стеклянную трубку от платы. На плате нужно найти две пары штырьков, на которые намотана проволока. Это подключение нитей накала. Если их размотать, то плата отделится от нижней части лампы. Иногда плата приклеена силиконовым герметиком. Его нужно осторожно разрезать острым ножом.

После разборки необходимо проверить нити накала на целостность прозвонкой или мультиметром. Если нити есть обрыв в одной из ламп, то, скорее всего, плата целая. В этом случае лампу выбрасывают, а плату можно использовать.

Если нити целые, то неисправна электронная плата. Её можно отремонтировать, но это задача для опытного электронщика. Проще её выбросить или разобрать на запчасти.

Сборка энергосберегающей лампы

Из исправных лампы и электронной платы можно собрать годную лампу. Проще всего, если они от ламп одной мощности и фирмы. В этом случае плату укладывают на место, накручивают проволоку, идущую к нитям накала, и защелкивают крышку.

Если они от разных ламп и места для выводов не совпадают, то их придётся припаять тонкими проводами.

Внимание! Мощность лампы, с которой была взята плата, должна быть не меньше, чем мощность стеклянной трубки!

Закрепить крышку можно скотчем, пропустив его между трубками и обмотав вокруг пластмассовой крышки.

Поскольку у ламп дневного света (длинных люминесцентных) и энергосберегающих один принцип работы, то плату от энергосберегающей лампы можно использовать в качестве электронного ПРА. Плата должна быть большей мощности, чем лампа. Подключается люминесцентная лампа на те же вывода, на которые была подключена трубка энергосберегающей лампы. Подключение производится пайкой тонкими проводами.

Причины моргания энергосберегающей лампы

Иногда выключенная лампа начинает с периодичностью в несколько секунд вспыхивать. Обычно это происходит по двум причинам:

При подключении были перепутаны «ноль» и «фаза». При правильном подключении выключатель отключает «фазу». Если подключение было выполнено неправильно, то «фаза» не отключается, а длины провода, идущего от лампы к выключателю, достаточно, чтобы через лампу шёл небольшой ток. Его недостаточно для работы лампы, но для того, чтобы электронная схема периодически пыталась запустить её, тока хватает. Чтобы прекратить моргания, нужно восстановить правильное подключение — «фаза» через выключатель, а «ноль» напрямую.
В выключателе установлена неоновая или светодиодная подсветка. Силы тока, идущего через неё, достаточно для периодических вспышек лампы. Для решения проблемы придётся отключить подсветку. Можно попробовать зашунтировать лампу резистором. Сопротивление подбирается индивидуально и должно быть в несколько раз меньше, чем установленное в выключателе. Обычно достаточно 50кОм мощностью 2Вт.

Энергосберегающие лампы много лет помогали экономить электроэнергию, но сейчас они уступают место светодиодным светильникам.

Как работают энергосберегающие лампочки?

Снижение количества потребляемой энергии и снижения выбросов углекислого газа становится все более важным. Один из самых простых способов повысить энергоэффективность дома — это установить лампочки с низким энергопотреблением, а не традиционные. Но что такое энергосберегающие лампочки и как они работают? Почему они тратят меньше энергии?

Энергосберегающие лампочки

Энергосберегающие лампочки на самом деле представляют собой компактные люминесцентные лампы — и они принципиально отличаются от традиционных ламп накаливания.Последние могут быть приобретены с разной выходной мощностью — типичная электрическая лампочка, используемая в доме, имеет мощность либо 60 Вт, либо 100 Вт, что означает, сколько энергии они потребляют за час. Эквиваленты с низким энергопотреблением потребляют всего 9 или 11 Вт в час, поэтому представляют собой значительную экономию энергии, даже если они дают такое же количество света.

Обратной стороной энергосберегающих ламп является то, что они намного дороже, чем лампы накаливания, но это компенсируется их гораздо более длительным сроком службы.Было подсчитано, что в течение срока службы энергосберегающая лампочка может сэкономить около 20 фунтов стерлингов на стоимости электричества, используемого для ее работы.

Как работают энергосберегающие лампочки?

Стеклянные трубки в колбе, которые вы видите, заполнены газом, то есть парами ртути. В лампе также есть электронный балласт, через который проходит электричество при включении света. Это заставляет пары ртути испускать свет в ультрафиолетовом диапазоне, который, в свою очередь, стимулирует фосфорное покрытие внутри стеклянных трубок, чтобы излучать свет в видимом диапазоне.

Конструкция цоколя лампы означает, что осветительные лампы с низким энергопотреблением могут быть изготовлены со всеми стандартными винтами Эдисона или байонетными соединениями, чтобы соответствовать большинству ламп и светильников, которые есть у людей в доме.

Экологические преимущества

Низкое энергопотребление лампочек с низким энергопотреблением означает, что они не так сильно влияют на уровень углекислого газа в атмосфере. Каждая низкоэнергетическая лампочка, используемая для замены традиционной лампы, сокращает выбросы углекислого газа примерно в 2000 раз больше ее собственного веса в течение своего срока службы, который обычно составляет около 5-8 лет.

Теперь можно купить различные формы лампочек с более низким энергопотреблением, в том числе те, которые подходят для прожекторов и светильников. Лампочки, которые раньше использовались в этом типе освещения, которое, как правило, имеет несколько точек на потолке, означало, что система освещения была очень энергоемкой. При замене 10 ламп-прожекторов мощностью 60 Вт на 10 ламп по 9 Вт для освещения всей комнаты требуется 90 Вт вместо 600 Вт.

Утилизация энергосберегающих ламп

Подобно традиционным лампочкам, энергосберегающие лампы также производятся с использованием очень небольшого количества ртути.Это не вызывает проблем при использовании лампочки, но ее нужно утилизировать очень осторожно. Это не идеальный вариант для выброшенных лампочек, которые оказываются на свалке. Утилизация доступна в Великобритании и остальной Европе в рамках инициативы по переработке WEEE. Во время переработки ртуть удаляется из каждой лампы и затем используется повторно.

Недостатки энергосберегающих ламп

Когда они были впервые представлены, энергосберегающие лампочки не были похожи на традиционные лампочки — они были длинными с закругленным стеклом, а их дополнительная длина означала, что они плохо вписывались в лампы и осветительную арматуру, предназначенную для обычных, более коротких ламп накаливания.У большинства лампочек с низким энергопотреблением нет возможности затемнять их — если вы поместите их в затемняющий свет, они будут очень раздражающе мерцать, и это может сократить срок службы лампочки.

Совсем недавно были разработаны более новые формы лампочек с низким энергопотреблением, и теперь доступны некоторые, специально разработанные для диммеров.

Раздел D: Энергоэффективность и второй закон термодинамики — Энергетическое образование: концепции и практика

Первый закон термодинамики гласит, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, ее можно только преобразовать из одной формы в другую.Это может означать, что мы всегда можем преобразовывать энергию в любую нужную нам форму, даже не беспокоясь об использовании наших энергетических ресурсов.

Однако не вся энергия преобразуется в желаемую форму энергии (например, в свет). Хотя количество энергии одинаково до и после преобразования, качество отличается. Внутри лампы накаливания закреплена тонкая проволочная нить.Когда лампочка включена, электрический ток проходит через нить накала, нагревая ее настолько, что она излучает свет. Тепловую энергию, производимую лампочкой, часто называют потраченным впустую теплом, потому что эту форму энергии трудно использовать для выполнения работы.

Энергия, которая тратится впустую, когда светит лампочка, иллюстрирует второй закон термодинамики, который гласит, что с каждым преобразованием энергии из одной формы в другую часть энергии становится недоступной для дальнейшего использования.Применительно к лампочке второй закон термодинамики гласит, что 100 единиц электрической энергии не могут быть преобразованы в 100 единиц световой энергии. Вместо 100 единиц, которые используются для генерации света, 95 необходимы для нагрева нити. ПРИМЕЧАНИЕ: При разработке и использовании эффективных устройств преобразования необходимо учитывать и другие факторы, например затраты и государственные субсидии.

Энергоэффективность

С точки зрения энергии, эффективность означает, какая часть заданного количества энергии может быть преобразована из одной формы в другую полезную форму.То есть, сколько энергии используется для того, что предназначено (например, для получения света), по сравнению с тем, сколько теряется или «тратится впустую» в виде тепла. Формула энергоэффективности — это количество полезной энергии, полученной в результате преобразования, деленное на энергию, которая ушла на преобразование (эффективность = полезная выходная энергия / входная энергия). Например, большинство ламп накаливания имеют КПД только 5 процентов (КПД 0,05 = f единиц света / 100 единиц электроэнергии).

Из-за неизбежного соблюдения второго закона термодинамики ни одно устройство преобразования энергии не является эффективным на 100 процентов.Даже природные системы должны соответствовать этому закону (см. «Энергия через нашу жизнь» — Раздел D. Поток энергии в экосистемах )

Большинство современных устройств преобразования, таких как лампочки и двигатели, неэффективны. Количество полезной энергии, получаемой в результате процесса преобразования (выработка электроэнергии, освещение, обогрев, движение и т. Д.), Значительно меньше первоначального количества энергии. Фактически, из всей энергии, которая используется в таких технологиях, как электростанции, печи и двигатели, в среднем только около 16 процентов преобразуется в практические формы энергии или используется для создания продуктов.Куда подевались остальные 84 процента? Большая часть этой энергии теряется в виде тепла в окружающую атмосферу.

Вам может быть интересно, почему не произошло улучшений, если есть так много возможностей для повышения эффективности?

Одна из причин заключалась в том, что, когда впервые были изобретены лампочки и другие преобразовательные устройства, запасы энергии казались обильными, и не было особой озабоченности по поводу отходящего тепла, которое они производили, поскольку их основное предназначение (свет , движение и электричество).Однако, поскольку становится очевидным, что источники энергии — в первую очередь ископаемое топливо — которые мы используем, действительно ограничены, одна из целей технологии заключалась в том, чтобы сделать устройства и системы преобразования более эффективными.

Лампочка — это один из примеров преобразователя, для которого были разработаны более эффективные альтернативы. Одна альтернатива, компактная люминесцентная лампа (КЛЛ), была коммерчески представлена в 1980-х годах. Вместо использования электрического тока для нагрева тонких нитей в КЛЛ используются трубки, покрытые флуоресцентными материалами (так называемые люминофоры), которые излучают свет при электрическом возбуждении.Несмотря на то, что они излучают одинаковое количество света, 20-ваттная лампа CFL кажется более прохладной, чем 75-ваттная лампа накаливания. КЛЛ преобразует больше электроэнергии в свет и меньше — в отходящее тепло. Типичные КЛЛ имеют КПД от 55 до 70 процентов, что делает их в три-четыре раза более эффективными, чем обычные лампы накаливания с КПД менее 20 процентов. Другая альтернатива, светоизлучающий диод (LED), стала более распространенной и доступной в последние годы. Светодиоды объединяют токи с положительным и отрицательным зарядом, создавая энергию, выделяемую в виде света.Светодиоды имеют КПД от 75 до 95 процентов, что делает их в четыре-пять раз более эффективными, чем лампы накаливания. Светодиодные лампы также могут прослужить от 20 000 до 50 000 часов, что в пять раз дольше, чем у любой аналогичной лампочки.

Одна компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) мощностью 20 Вт по сравнению с лампой накаливания мощностью 75 Вт экономит около 550 кВтч электроэнергии в течение всего срока службы. Если электричество производится на угольной электростанции, эта экономия составляет около 500 фунтов угля.Если каждое домашнее хозяйство в Висконсине заменит одну 75-ваттную лампу накаливания на 20-ваттную компактную люминесцентную лампу, будет сэкономлено достаточно электроэнергии, чтобы электростанция, работающая на угле, мощностью 500 мегаватт могла быть выведена из эксплуатации. Представьте, что сэкономит, заменив их все на светодиоды!

Установка эффективных лампочек — это всего лишь одно действие, которое люди могут предпринять для повышения эффективности системы. Другие эффективные электрические приборы, такие как водонагреватели, кондиционеры и холодильники, доступны и становятся все более доступными.Вы можете легко распознать энергоэффективные приборы по этикетке EnergyStar ^®. Выключение света и других устройств, когда они не используются, также снижает нагрузку на систему. Таким образом, люди — будь то инженеры, улучшающие устройство преобразования энергии, или дети, выключающие свет в доме, — могут внести значительный вклад в энергосбережение. (Взято из KEEP Energy Education Activity Guide «Уменьшение прибыли».)

Тепло передается в окружающую среду во время всех преобразований энергии.

Примеры включают:

При каждом преобразовании энергии передаваемое тепло приводит к небольшому увеличению тепловой энергии в окружающей среде. Другими словами, эта тепловая энергия «теряется» в окружающей среде (в конечном итоге теряется в космосе!) И непригодна для использования.

Второй закон термодинамики

Во время передачи энергии может показаться, что энергия уходит или уменьшается. Например, прыгающий мяч перестает подпрыгивать, батарея умирает или в машине заканчивается топливо.Энергия все еще существует, но она настолько разрослась, что практически недоступна. При сжигании куска дерева высвобождается световая и тепловая энергия (обычно называемая теплом). Свет и тепло рассеиваются и становятся менее полезными. Другой способ описать этот процесс — сказать, что энергия концентрируется в древесине (химическая энергия) и становится менее концентрированной в формах тепловой и световой энергии.

Вернемся к обезумевшему коту в комнате с загадкой. Хотя вы можете найти все части головоломки после действий кошки, вы не сможете собрать ее полностью.Некоторые части были согнуты, другие порваны, а некоторые — кошки, ну, дайте волю своему воображению. Другими словами, хотя количество головоломки осталось прежним, ее качество было скомпрометировано. Эта история о кошке — грубая аналогия второму закону термодинамики.

Следующий набор утверждений представляет собой различные способы выражения второго начала термодинамики:

Намного легче проиллюстрировать примеры второго начала термодинамики. Простое включение лампочки показывает, что помимо света выделяется тепло.Также попробуйте уловить свет или тепло, чтобы проделать дополнительную работу. Тяжело, не правда ли?

Рассмотрим цитату Пола и Энн Эрлих:

«Энергия наиболее пригодна для использования там, где она наиболее сконцентрирована — например, в сильно структурированных химических связях (бензин, сахар) или при высокой температуре (пар, падающий солнечный свет [sic] ). Поскольку второй закон термодинамики гласит, что Общая тенденция во всех процессах — это уход от концентрации, от высокой температуры, это говорит о том, что в целом все больше и больше энергии становится все менее и менее пригодным для использования.»

Ученые и изобретатели на протяжении многих лет осознавали эту тенденцию к «потере энергии» и стремились ее преодолеть. Они всегда терпели поражение. Распространенное изобретение, которое пытаются противостоять законам термодинамики, называется вечным двигателем. Идея, лежащая в основе этой машины, заключается в том, что движение машины обеспечивает энергию для продолжения движения машины. (А?) Другими словами, как только машина начинает работать, никакой дополнительной энергии не требуется (машина вырабатывает свою собственную энергию).Думаешь, это сработает? Следующий раздел, Энергетических правил! В разделе E. Действия и эксперименты будут рассмотрены вечные двигатели.

Последние мысли об энергетических правилах

Энергию часто называют валютой жизни. Он проходит через процессы Земли, создавая ветер, обеспечивая свет и позволяя растениям создавать пищу из воды и воздуха (углекислый газ). Люди подключились к этому потоку, чтобы производить электричество, заправлять наши автомобили и обогревать наши дома.Солнце обеспечивает Землю большей частью своей энергии. Студентам важно распознавать и ценить этот источник энергии и исследовать преобразования, которые приносят солнечный свет в их дом в форме света, тепла, пищи и топлива. Нам повезло, что у нас много «концентрированных» источников энергии. Помимо солнца, химическая энергия содержится в ископаемых видах топлива, таких как уголь и нефть, а также в ядерных ресурсах.

В то время как количество энергии в нашем мире остается постоянным, по мере того, как мы ее используем (передаем ее из одной формы в другую), она становится все менее полезной.Энергия также дает нам возможность работать. Благодаря образованию и осознанию того, что такое энергия и как мы ее используем, мы можем научиться (т. Е. Работать) более разумно использовать наши сконцентрированные ресурсы и гарантировать, что они будут доступны для будущих поколений.

DOE следит за большими сокращениями выбросов с помощью правила

в виде лампочки

Вчера администрация Байдена выпустила предлагаемое правило, которое может значительно увеличить количество лампочек, подпадающих под более строгие стандарты энергоэффективности, почти через два года после того, как бывший президент Трамп попытался «вернуть старую лампочку».”

Предложение будет расширять виды лампочек, которые будут подпадать под действие федеральных стандартов, шаг, который в конечном итоге может привести к отказу от менее энергоэффективных версий ламп накаливания, заявили сторонники. Согласно правилу, теперь потребуется множество обычных ламп нестандартной формы, таких как канделябры, цветные лампы и шарообразные лампы, чтобы соответствовать федеральным стандартам эффективности.

План распространяется на лампы, которые используются примерно в 2 миллиардах розеток по всей стране, что составляет примерно 36 процентов рынка и представляет собой большой источник выбросов, сказали адвокаты.

«Это большой шаг к тому, чтобы лампочки не тратили напрасно большое количество энергии», — сказал Эндрю де Ласки, исполнительный директор проекта по повышению осведомленности о стандартах бытовой техники, группы по защите интересов энергоэффективности.

Правило администрации Байдена отменяет действия администрации Трампа и восстанавливает требования к лампочке, которые были установлены при бывшем президенте Обаме.

Спор уходит корнями в январь 2017 года, когда Министерство энергетики опубликовало два окончательных правила, в которых были приняты расширенные определения лампочек.

Но при Трампе, который сетовал на то, что энергосберегающие лампочки заставляют его «выглядеть таким оранжевым», в сентябре 2019 года департамент отозвал пересмотренные определения. В то время администрация Трампа заявила, что ее план расширит выбор потребителей и что подход эпохи Обамы не был «экономически оправданным» (Greenwire , 4 сентября 2019 г.).

Введение в действие расширенных определений в новом правиле Байдена станет первым из двух шагов к устранению с рынка ламп накаливания.По данным Министерства энергетики США, более энергоэффективные лампы, такие как светодиоды или светодиоды, обычно потребляют на 25-80 процентов меньше энергии, чем традиционные лампы накаливания, и служат от трех до 25 раз дольше.

Министерство энергетики отдельно рассматривает вопрос о том, требовать ли новый, более строгий минимальный стандарт эффективности для всех ламп, который бы эффективно исключил традиционные лампы накаливания и галогенные лампы накаливания, сказал Джо Вукович, защитник энергоэффективности в Совете по защите природных ресурсов.В мае Министерство энергетики объявило, что оно пересматривает решение предыдущей администрации от 2019 года не внедрять более строгий минимальный стандарт эффективности ( Energywire , 21 мая).

При вчерашнем правиле потребуется гораздо больший ассортимент ламп для удовлетворения любых более строгих требований к эффективности.

Сторонники энергоэффективности подсчитали, что дополнительно выделяется 800 000 тонн углекислого газа и что потребители тратят дополнительно 300 миллионов долларов на счета за коммунальные услуги каждый месяц, пока на рынке остаются лампы накаливания.

«Это выигрыш для потребителей, переходящий на такой переход, и выигрыш для окружающей среды», — сказал Вукович.

Решение администрации Трампа заблокировать запланированный поэтапный отказ от ламп накаливания получило похвалу со стороны некоторых консервативных групп и благодарностей, таких как Национальный центр исследований государственной политики. Индустрия освещения также выступила против новых правил в отношении ламп накаливания, утверждая, что потребители уже переходят к более эффективным лампам по сравнению с традиционными.

Уведомление, опубликованное вчера, является частью «войны» с традиционными лампочками, популяризируемыми Томасом Эдисоном, которые Трамп пытался сохранить, сказал Дэвид Алмаси, вице-президент Национального центра исследований государственной политики. По словам Алмаси, этот шаг в конечном итоге нанесет ущерб работающим семьям.

«Администрация Трампа позволила этим традиционным лампочкам остаться, поддерживая усилия по продвижению еще несовершенных альтернатив, таких как светодиоды, и преодоления токсичных железнодорожных аварий, таких как КЛЛ», — говорится в заявлении Алмаси, имея в виду другой вид ламп, называемый компактными люминесцентными лампами.«Администрация Байдена выбирает победителей и проигравших, поддерживая интересы« зеленых », склонных отрицать выбор и доступные варианты».

Сторонники эффективности, однако, утверждают, что блокирование бывшим президентом поэтапного отказа от ламп накаливания нарушило мандат Конгресса. В 2007 году Конгресс поручил Министерству энергетики ликвидировать менее эффективные лампы к 2020 году.

«Я понимаю, почему промышленность отказывается от того, что делает Министерство энергетики, в том смысле, что они зарабатывают намного больше денег на лампах накаливания и хотят продолжать их продавать», — сказал Вукович.«К сожалению, это не тот путь, который выбрал Конгресс».

Министерство энергетики поставило под сомнение решение предыдущей администрации в уведомлении, в том числе о том, как оно толковало Закон 1975 года о политике в области энергетики и энергосбережении (EPCA).

«В отличие от интерпретации, принятой Министерством энергетики в 2019 году, это предложение наилучшим образом удовлетворяет намерение Конгресса и реализует цель законодательной формулировки EPCA по сбережению энергии посредством регулирования определенных видов использования энергии и обеспечения повышенной энергоэффективности определенных потребительских товаров. «говорится в уведомлении.

С Национальной ассоциацией производителей электрооборудования, которая представляет производителей электрооборудования, не удалось сразу связаться для получения комментариев.

▷ Энергоэффективное освещение: CFL против LED

Искусственное освещение было изобретено для освещения комнаты в темное время суток. Но в последнее время, помимо освещения, искусственный свет все чаще используется как эстетический элемент в современной архитектуре многих видов помещений. Сохранение энергии также является одним из основных соображений в современной жизни человечества.На искусственное освещение приходится около 15% энергопотребления типичного здания. Тогда очевидно, что это зависит от подачи энергии, и эта энергия, которая в основном имеет электрическую форму, должна использоваться эффективно.

Лампы старых моделей были сделаны из колпачков накаливания, в которых использовалась вольфрамовая нить, заключенная в герметичный прозрачный стеклянный корпус, заполненный инертным газом. Сильный электрический ток нагревает нить до тех пор, пока она не начнет светиться, а инертный газ защищает нить от окисления.По оценкам, в этом процессе для производства света используется около 5% электроэнергии, а остальная часть преобразуется в тепло.

Новые изобретения электрических лампочек в основном направлены на устранение этого недостатка. Двумя наиболее распространенными такими электрическими лампочками являются лампа на светоизлучающем диоде (СИД) и лампа компактного люминесцентного света (КЛЛ). Эти новейшие лампы предназначены для замены лампы накаливания по форме и функциям, но с гораздо более высокой эффективностью преобразования электрической энергии в свет.Однако использование любого из двух имеет свои плюсы и минусы.

Типичные лампы накаливания, КЛЛ и светодиодные лампы (как они выглядят слева направо)

Светодиодная лампа

Эти лампы изготовлены из кластерной сборки небольших твердотельных светоизлучающих полупроводников, работающих по принципу электролюминесценции. Несмотря на то, что эти диоды изначально были небольшими по размеру и излучали слабую интенсивность света, они были улучшены, чтобы стать ярче. Конструкция группирования также напоминает форму лампы накаливания, а разъем предназначен для подключения розеток, предназначенных для лампы накаливания.Рекламируется, что эти лампы потребляют от одной трети до одной десятой количества энергии, которое другие лампы используют для получения того же количества света.

Компактная лампа дневного света (КЛЛ)

Как следует из названия, эти лампы представляют собой люминесцентные лампы компактной формы и размера. Принцип работы здесь заключается в использовании электрического разряда для возбуждения небольшого следа пара ртути, который удерживается в стеклянной трубке, покрытой флуоресцентным материалом, так что он производит ультрафиолетовый свет.Ультрафиолетовый свет заставляет флуоресцентное покрытие излучать яркий видимый свет. Чтобы поддерживать разряд через трубку, в основании лампы размещен электронный балласт. В этом процессе используется от одной трети до одной пятой энергии, которую лампа накаливания использовала бы для получения эквивалентного количества света.

Сравнение светодиодов и КЛЛ

КПД: светодиодные лампы потребляют около трети мощности, потребляемой лампами КЛЛ для получения того же количества света.Это делает их идеальным выбором в портативных приложениях с целью продления срока службы батареи.
Долговечность: светодиодные лампы служат в десять раз дольше, чем лампы КЛЛ. Кроме того, срок службы лампы CFL имеет тенденцию резко сокращаться, когда она используется в часто повторяющемся приложении. Светодиодные лампы также демонстрируют гораздо лучшие характеристики в условиях вибрации.
Стоимость: сложный процесс производства полупроводников делает светодиодные лампы дорогими на рынке. Производители светодиодов объясняют этот факт более длительным сроком службы ламп и энергоэффективностью.
Окружающая среда: Следы ртути в лампах КЛЛ будут просыпаны при разбивании стекла. Малейшие количества паров ртути токсичны для человеческого организма и вызывают проблемы с нервной системой. В светодиодных лампах ртуть не используется.
Универсальность: лампы CFL предназначены только для общего освещения, в то время как светодиодные лампы могут различаться по размеру, цвету и форме. Светодиодные лампы могут использоваться как в декоративных, так и в тяжелых промышленных условиях.

Что вы думаете об этом сравнении светодиодов и КЛЛ? Есть ли другие плюсы или минусы с точки зрения эффективности, долговечности, стоимости, экологичности или универсальности?

Как работают светодиодные лампы

Лампочка, которая освещала наши дома с 1800-х годов, официально гасла после того, как бывший президент Джордж У.Буш подписал Закон об энергетической независимости и безопасности 2007 года. Хотя этот закон не запрещал использование, покупку, продажу или производство ламп накаливания, он требовал, чтобы бытовые лампочки имели на 25 процентов более высокую эффективность (что означает сокращение потребления энергии на 25 процентов. ), чем традиционные лампы, потребляющие от 40 до 100 Вт электроэнергии. Неэффективная лампа накаливания, 90 процентов энергии которой выделяется в виде тепла, потеряла популярность у финансовых и экологических организаций.

Когда в 2012 году вступили в силу новые стандарты освещения, основными заменами ламп накаливания стали компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) с более высоким КПД и светоизлучающие диоды (светодиоды). Однако у КЛЛ есть свои проблемы, в первую очередь включение токсичной ртути в конструкцию и странный, иногда неприятный цвет, который даже вызывает у некоторых людей головную боль.

Введите светодиоды. Светодиоды существуют уже много лет — они освещают цифровые часы, рождественские огни, фонарики, светофоры и т. Д.Но что касается домашнего освещения, светодиоды не получили широкого распространения. Определенные недостатки не позволяли компаниям производить их в стандартной форме лампочки заменяемого размера. Но за последнее десятилетие или около того эти сменные светодиодные лампы, которые вы просто ввинчиваете в лампу, как лампу накаливания, стали гораздо более распространенными, то есть их использует большое количество предприятий и домашних хозяйств.

Опрос 2017 года показал, что 70 процентов американцев купили хотя бы одну светодиодную лампочку, а 38 процентов перешли с ламп накаливания на светодиоды.Этот процент, вероятно, увеличился с 2017 года.

В этой статье мы рассмотрим, как работают светодиодные лампы, почему они являются желательным выбором для освещения, а также некоторые из их плюсов и минусов. Начнем с основ: как светодиод излучает свет?

КЛЛ против светодиодов: лучшие лампы

Эксперты в области энергетики сходятся во мнении, что лампы накаливания быстро уходят в прошлое. Фактически, в 2007 году Конгресс принял Закон об энергетической независимости и безопасности, который требует, чтобы все лампы накаливания, продаваемые на рынке, имели повышение эффективности на 30 процентов по сравнению с современными стандартными лампами накаливания.Закон уже означал, что полки магазинов, которые когда-то были заполнены только лампами накаливания, теперь заполнены светодиодными лампами.

В последнее десятилетие многие потребители перешли на использование компактных люминесцентных ламп (CFL) или светодиодных ламп (LED). На освещение может приходиться до 20-25 процентов затрат на электроэнергию в доме, поэтому переключение может привести к экономии ваших ежемесячных счетов за электроэнергию.

К сожалению, в сентябре 2019 года Министерство энергетики перешло к отмене правил, введенных в действие в 2017 году, в соответствии с которыми лампы накаливания постепенно прекратились бы.Этот откат означает, что лампы, впервые разработанные более 100 лет назад, будут оставаться на рынке дольше, что приведет к потере энергии и большему загрязнению окружающей среды. Но даже несмотря на то, что Министерство энергетики сделало большой шаг назад в вопросе энергоэффективности, все же имеет смысл перейти к более эффективному освещению в вашем доме.

Зачем отказываться от ламп накаливания?

Изобретенные Томасом Эдисоном в последней четверти XIX века, современные электрические лампочки накаливания уже более 100 лет освещают большую часть мира.Лампы накаливания зажигаются путем нагревания проволочной вольфрамовой нити до тех пор, пока она не начнет светиться. Поскольку примерно 90 процентов энергии, вырабатываемой в этих лампах, приходится на тепло, а не на свет, они крайне неэффективны. Средняя лампа накаливания имеет срок службы около 1500 часов — это часть того, что вы можете получить от лампы КЛЛ или светодиодной лампы.

Галогенные лампы — более эффективная форма освещения лампами накаливания, поскольку они служат дольше; однако они нагреваются сильнее, чем обычные лампы накаливания, и представляют опасность пожара и ожогов.

Почти для каждой лампы накаливания, которая до сих пор используется, есть лампа CFL или LED, которая может заменить ее, что позволяет экономить энергию и сокращать выбросы углерода. Если у вас все еще есть лампы накаливания на работе или дома, пора отправить их обратно в темные века.

КЛЛ

: лучшие лампы

КЛЛ

(и лампы дневного света) зажигаются электрическим током, который проходит через трубку, содержащую аргон и небольшое количество ртутных газов. Это, в свою очередь, генерирует невидимый ультрафиолетовый свет, который затем стимулирует флуоресцентное покрытие внутри трубки, производя видимый свет.

Плюсы CFLS

Долговечность — При среднем сроке службы приблизительно от 10 000 до 15 000 часов лампа CFL служит примерно в десять раз дольше, чем лампа накаливания, что означает, что их нужно менять реже, что делает их удобными для труднодоступных мест. светильники и лампы.
Эффективность — «КЛЛ примерно в четыре раза эффективнее, чем эквивалентная мощность ламп накаливания», — говорит Наоми Миллер, старший инженер по свету Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории в Портленде, штат Орегон.«Итак, если вы возьмете мощность КЛЛ и умножите ее на четыре, получится лампа накаливания, которую вы замените. Так, например, КЛЛ мощностью 15 Вт примерно эквивалентны по светоотдаче лампе накаливания мощностью 60 Вт ». По данным Агентства по охране окружающей среды (EPA), если каждое домашнее хозяйство в Америке заменит хотя бы одну лампу накаливания на КЛЛ, сэкономленной энергии будет достаточно для освещения 3 миллионов домов и предотвращения выбросов парниковых газов из эквивалента 800 000 автомобилей.
Цена —CFL резко упали в цене с тех пор, как они впервые были представлены на рынке в 1980-х годах.Они по-прежнему стоят немного дороже, чем лампы накаливания; однако они окупятся через год или два использования. Поскольку они служат намного дольше, чем лампы накаливания, вы по-прежнему будете экономить на счетах за электроэнергию на протяжении всего срока службы лампы.

Минусы CFLS

Ртуть вызывает беспокойство — Многие люди обеспокоены содержанием ртути в КЛЛ, и на это есть веские причины: ртуть является нейротоксикантом. Однако количество в лампе КЛЛ меньше, чем на кончике карандаша.По данным EPA, более широкое использование ламп CFL вместо ламп накаливания фактически снижает количество ртути, выбрасываемой в атмосферу, поскольку основным источником выбросов ртути являются дымовые трубы электростанций, работающих на ископаемом топливе. КЛЛ представляют небольшой риск для вашей семьи, если они сломаются, но правильная очистка важна.
Некоторые ограничения использования —CFL не регулируются, и они неэффективны в утопленном освещении, где они тратят около половины производимой энергии.Чтобы максимизировать их эффективность, не подвергайте их воздействию экстремальных температур.

Лучшее применение: КЛЛ

заменили собой светодиодные лампы, потому что светодиоды еще более эффективны. Светодиодные фонари теперь легко доступны как в обычных магазинах, так и в Интернете, и бывают всех форм и размеров.

Если вы приняли КЛЛ вместо ламп накаливания, продолжайте и используйте их до тех пор, пока они не перестанут работать; просто убедитесь, что они утилизированы должным образом в конце их жизненного цикла.

Светодиоды: будущее освещения уже здесь Светодиоды

были впервые представлены на рынке в 1962 году. Они работают за счет движения электронов через полупроводниковый материал. Первоначально светодиоды излучали только красный свет, поэтому их использование ограничивалось индикаторными лампами и лабораторным оборудованием. Однако теперь они доступны в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном спектрах, а это значит, что теперь они имеют гораздо более широкий спектр применения, в том числе внутри вашего дома.

Плюсы светодиодов

Долговечность — При сроке службы примерно 25 000–35 000 часов светодиодная лампа служит в 2–4 раза дольше, чем КЛЛ, и в 25–35 раз дольше, чем стандартная лампа накаливания.
КПД — В то время как лампы накаливания и КЛЛ вырабатывают большую часть своей энергии в виде тепла, светодиоды холодные на ощупь, что приводит к меньшим потерям энергии. Это также означает, что вашему кондиционеру не придется работать так высоко в жаркую погоду. Светодиоды более эффективны, чем даже КЛЛ: светодиодная лампа мощностью 16,5 Вт эквивалентна КЛЛ на 20 Вт и лампе накаливания на 75 Вт. Согласно исследованию Министерства энергетики США в 2007 году, внедрение светодиодного освещения вместо стандартных ламп накаливания в течение 20 лет предотвратит строительство 40 новых электростанций, приведет к экономии энергии на сумму более 265 миллиардов долларов и снизит спрос на электроэнергию на освещение на 33 процента в 2027 году.
Другие преимущества — светодиоды имеют другие преимущества перед лампами накаливания, в том числе меньший размер, большую долговечность и надежность. В отличие от КЛЛ светодиоды также могут выдерживать экстремальные температуры и не содержат токсичной ртути.

Минусы светодиодов

Качество цвета — Некоторым пользователям светодиодный свет может показаться немного резким по сравнению с лампами накаливания. «Светодиоды наиболее эффективны, когда они излучают сине-белый цвет, но многие домовладельцы предпочитают более теплый (более желтый) цвет света», — отмечает Наоми Миллер.По ее словам, при выборе светодиодной лампы обратите внимание на этикетку «Факты об освещении». Он включает в себя полосу спектра, которая укажет, будет ли свет у вас желтоватым или голубоватым. Доступно все больше и больше светодиодов с более теплыми цветами, и для людей, которые беспокоятся о том, что светодиодный свет влияет на их сон, есть светодиоды, специально разработанные для использования в ночное время, которые не излучают синий цвет спектра.
Расходы — Светодиодные фонари стоят дороже, но со временем обеспечивают значительную экономию энергии.Итак, вы можете со временем поменять лампочки, а не менять все лампочки в доме сразу.

Лучшее применение:

светодиода теперь доступны для всех областей применения — потолочное и встраиваемое освещение, лампы и светильники. Из них также получаются отличные праздничные фонари для дома и на улице.

Итог

Благодаря своей высокой эффективности и отсутствию токсичной ртути светодиоды — лучший выбор для снижения ваших счетов за электроэнергию и защиты планеты.

Нанофотонное возвращение ламп накаливания? | MIT News

Традиционные лампочки, которые, как считается, уже давно уже давно забыты, могут получить отсрочку благодаря технологическому прорыву.

Лампа накаливания и ее теплое, знакомое свечение существует уже более века назад, но практически без изменений сохраняется в домах по всему миру. Однако это быстро меняется, поскольку нормативные акты, направленные на повышение энергоэффективности, постепенно заменяют старые лампы на более эффективные компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) и новые светодиодные лампы (СИД).

Лампы накаливания, коммерчески разработанные Томасом Эдисоном (и до сих пор используемые художниками-карикатуристами как символ изобретательской проницательности), работают путем нагрева тонкой вольфрамовой проволоки до температур около 2700 градусов Цельсия. Этот горячий провод излучает так называемое излучение черного тела, очень широкий спектр света, который обеспечивает теплый вид и точную передачу всех цветов в сцене.

Но эти лампочки всегда страдали от одной серьезной проблемы: более 95 процентов энергии, которая идет в них, тратится впустую, в основном в виде тепла.Вот почему страна за страной запрещали или постепенно отказываются от неэффективных технологий. Теперь исследователи из Массачусетского технологического института и Университета Пердью, возможно, нашли способ все это изменить.

Новые открытия опубликованы в журнале Nature Nanotechnology тремя профессорами Массачусетского технологического института — Марином Солячичем, профессором физики; Джон Джоаннопулос, профессор физики Фрэнсиса Райта Дэвиса; и Ганг Чен, профессор энергетики Карла Ричарда Содерберга, а также главный научный сотрудник Массачусетского технологического института Иван Целанович, постдок Огнен Илич и профессор физики Purdue (и выпускник Массачусетского технологического института) Питер Бермел, доктор философии ’07.

Переработка света

Ключевым моментом является создание двухэтапного процесса, сообщают исследователи. На первом этапе используется обычная нагретая металлическая нить со всеми вытекающими отсюда потерями. Но вместо того, чтобы позволить отходящему теплу рассеиваться в виде инфракрасного излучения, вторичные структуры, окружающие нить накала, улавливают это излучение и отражают его обратно в нить, чтобы повторно поглотить и переизлучить в виде видимого света. Эти структуры, представляющие собой форму фотонного кристалла, сделаны из элементов, которыми много на Земле, и могут быть изготовлены с использованием традиционной технологии осаждения материалов.

Этот второй шаг существенно влияет на то, насколько эффективно система преобразует электричество в свет. Одна величина, которая характеризует источник освещения, — это так называемая световая отдача, которая учитывает реакцию человеческого глаза. В то время как световая отдача обычных ламп накаливания составляет от 2 до 3 процентов, люминесцентных ламп (включая КЛЛ) — от 7 до 15 процентов, а у большинства коммерческих светодиодов — от 5 до 20 процентов, новые двухступенчатые лампы накаливания могут достичь эффективности. команда заявляет, что достигает 40 процентов.

Первые испытательные блоки, созданные командой, еще не достигли этого уровня, достигая эффективности около 6,6%. Но даже этот предварительный результат соответствует эффективности некоторых современных КЛЛ и светодиодов, отмечают они. И это уже трехкратное повышение эффективности по сравнению с современными лампами накаливания.

Команда называет свой подход «рециркуляцией света», — говорит Илич, поскольку их материал принимает нежелательные, бесполезные длины волн энергии и преобразует их в желаемые длины волн видимого света.«Он перерабатывает энергию, которая в противном случае была бы потрачена впустую», — говорит Солячич.

Лампы и не только

Одним из ключей к их успеху была разработка фотонного кристалла, который работает в очень широком диапазоне длин волн и углов. Сам фотонный кристалл представляет собой стопку тонких слоев, нанесенных на подложку. «Когда вы складываете слои с правильной толщиной и последовательностью», — объясняет Илич, вы можете очень эффективно настроить то, как материал взаимодействует со светом. В их системе желаемые видимые длины волн проходят прямо через материал и выходят из лампы, но инфракрасные волны отражаются, как будто от зеркала.Затем они возвращаются к нити, добавляя больше тепла, которое затем преобразуется в большее количество света. Поскольку выходит только видимое, тепло продолжает возвращаться к нити накала, пока в конечном итоге не превратится в видимый свет.

«Результаты впечатляют, демонстрируя яркость и энергоэффективность, сопоставимые с показателями традиционных источников, включая люминесцентные и светодиодные лампы», — говорит Алехандро Родригес, доцент кафедры электротехники Принстонского университета, который не принимал участия в этой работе.По его словам, полученные данные «предоставляют дополнительные доказательства того, что применение новых фотонных конструкций для решения старых проблем может привести к созданию потенциально новых устройств. Я верю, что эта работа придаст новый импульс и подготовит почву для дальнейших исследований излучателей накаливания, проложив путь для будущего дизайна коммерчески масштабируемых структур ».

Используемая технология имеет потенциал для многих других применений, помимо ламп накаливания, — говорит Солячич. Тот же подход может «иметь драматические последствия» для работы схем преобразования энергии, таких как термофотовольтаика.В термофотовольтаическом устройстве тепло от внешнего источника (химического, солнечного и т. Д.) Заставляет материал светиться, заставляя его излучать свет, который преобразуется в электричество с помощью фотоэлектрического поглотителя.

«Светодиоды — замечательная вещь, и люди должны их покупать», — говорит Солячич. «Но понимание этих основных свойств» о том, как свет, тепло и материя взаимодействуют и как можно более эффективно использовать энергию света, «очень важно для самых разных вещей».

Он добавляет, что «способность контролировать тепловые выбросы очень важна.Это реальный вклад этой работы ». Что касается того, в каких именно практических приложениях с наибольшей вероятностью будет использоваться эта базовая новая технология, по его словам, «пока рано говорить».

Работа была поддержана Исследовательским офисом армии через Институт солдатских нанотехнологий Массачусетского технологического института и исследовательский центр S3TEC Energy Frontier, финансируемый Министерством энергетики США.

Блог > Разное

Принцип работы энергосберегающей лампы: Устройство и принцип действия энергосберегающей лампы

Виды энергосберегающих ламп, таблица их мощности, плюсы и минусы, как выбрать

Что такое энергосберегающие лампы

Типы энергосберегающих ламп

Люминесцентные

Непрерывного действия

Специальные цветные

Светодиодные

Принцип работы энергосберегающей лампы

Область применения

Мощность

Вред энергосберегающих ламп

Как выбрать лампы

Достоинства и недостатки ламп

Заключение

Принцип работы компактной люминесцентной лампы

Принцип работы компактной люминесцентной лампы

Энергосберегающие лампы устройство и принцип действия

Устройство энергосберегающих ламп

Принцип действия энергосберегающей лампы

Энергосберегающие лампы мощность таблица

Принцип работы

Основные характеристики

Мощность

Таблица мощности энергосберегающих ламп

Световой поток

Тип цоколя

Световая температура

Световая отдача

Уровень освещенности

Индекс цветопередачи

Срок работы

Маркировка энергосберегающих ламп

Схема работы энергосберегающей лампы

Неисправности энергосберегающих ламп

Ремонт энергосберегающих ламп

Как работают энергосберегающие лампы, виды, конструкция, блог ВСЕ-Е / Новости

Конструкция энергосберегающих ламп

Как работает энергосберегающая лампа?

Достоинства и особенности работы ЭСЛ

Схема энергосберегающей лампы и ее устройство

Расшифровка схемы устройства ртутной лампы или принцип работы

Рабочий состав энергосберегающей лампы

Распространенные неисправности ламп на схеме

Условия использования ртутных ламп: полезные советы

Как выбрать энергосберегающие лампы: устройство, виды, схема

Устройство энергосберегающих ламп

Выбор энергосберегающей лампы

Достоинства энергосберегающих ламп

Недостатки энергосберегающих ламп

Ремонт энергосберегающей лампы

Разборка энергосберегающей лампы

Сборка энергосберегающей лампы

Причины моргания энергосберегающей лампы

Как работают энергосберегающие лампочки?

Энергосберегающие лампочки

Как работают энергосберегающие лампочки?

Экологические преимущества

Утилизация энергосберегающих ламп

Недостатки энергосберегающих ламп

Раздел D: Энергоэффективность и второй закон термодинамики — Энергетическое образование: концепции и практика

Энергоэффективность

Вам может быть интересно, почему не произошло улучшений, если есть так много возможностей для повышения эффективности?

Тепло передается в окружающую среду во время всех преобразований энергии.

Второй закон термодинамики

Последние мысли об энергетических правилах

DOE следит за большими сокращениями выбросов с помощью правила

▷ Энергоэффективное освещение: CFL против LED

Светодиодная лампа

Компактная лампа дневного света (КЛЛ)

Сравнение светодиодов и КЛЛ

Как работают светодиодные лампы

КЛЛ против светодиодов: лучшие лампы

Зачем отказываться от ламп накаливания?

: лучшие лампы

Плюсы CFLS

Нанофотонное возвращение ламп накаливания? | MIT News

Оставить комментарий