Энергосберегающие лампы: виды и сравнение

Бесплатно!

Содержание

Реферат

по дисциплине «Безопасность жизни деятельности»

на тему: «Энергосберегающие лампы»

1. Введение

Так называемые энергосберегающие лампы представляют собой источники света, аналогичные лампам накаливания, но имеющие в 5-6 раз более высокую светоотдачу и в 10 раз больший срок службы, чем их столетние родственники. Специалисты обозначают их как компактные люминесцентные лампы, т.к. производство света базируется на принципе люминесцентных ламп

Свойства цвета света и цветовой передачи света энергосберегающих ламп аналогично как и у стандартных ламп накаливания. Они имеют цоколь как и лампы накаливания и поэтому подходят к стандартным патронам. Энергосберегающие лампы используются в основном в гастрономии, торговых залах, в жилых помещениях, а также в помещениях с декоративным освещением. Для освещения улиц, пешеходных зон и торговых пассажей уже давно используются исключительно только энергосберегающие лампы или люминесцентные лампы.

В быту энергосберегающие лампы имеют не очень большие преимущества по яркости и экономии энергии. Это связано в первую очередь с тем, что пока еще нет такого разнообразия типов и форм этих ламп, как это имеет место для старых хороших ламп накаливания. Энергосберегающие лампы не могут регулироваться по яркости и требуют так называемого пускорегулирующего аппарата.

В настоящее время различают:

Люминесцентные лампы предусмотрены в первую очередь для рабочих зон с длительным временем их работы при включении, например, в помещениях для хобби, в прачечных, а также могут использоваться для кухни и ванной комнаты. Их светоотдача приблизительно в 8 раз больше, чем у стандартных ламп накаливания и они служат в 10 дольше, чем те же стандартные лампы накаливания.

Частое включение и выключение сокращает срок службы люминесцентных ламп.

Галогеновые лампы накаливания очень хороши для акцентированного освещения, имеют приблизительно на 25% лучшую светоотдачу и двойной срок службы по сравнению со стандартными лампами накаливания. Они предусмотрены для направленного освещения. Правильное применение любых типов ламп очень важный фактор не только для Вашего зрения, но и для расхода энергии.

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

Индукционная лампа – электрический источник света, принцип работы которого основан на электромагнитной индукции и газовом разряде для генерации видимого света. Основным отличием от существующих газоразрядных ламп является безэлектродная конструкция – отсутствие термокатодов и нитей накала, что значительно увеличивает срок службы.

2. Люминесцентные лампы

Люминесце́нтная лампа — газоразрядный источник света, в котором видимый свет излучается в основном люминофором, который в свою очередь светится под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; сам разряд тоже излучает видимый свет, но в значительно меньшей степени. Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Срок службы люминесцентных ламп может в 20 раз превышать срок службы ламп накаливания при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу включений и выключений.

Наиболее распространены газоразрядные ртутные лампы высокого и низкого давления. Лампы высокого давления применяют в основном в уличном освещении и в осветительных установках большой мощности, в то время как лампы низкого давления применяют для освещения жилых и производственных помещений.

Область применения

Коридор, освещённый люминесцентными лампамиЛюминесцентные лампы нашли широкое применение в освещении общественных зданий: школ, больниц, офисов и т.д. С появлением компактных люминесцентных ламп с электронными балластами, которые можно включать в патроны E27 и E14 вместо ламп накаливания, люминесцентные лампы завоёвывают популярность и в быту.

Популярность люминесцентных ламп обусловлена их преимуществами: значительно большей светоотдачей (люминесцентная лампа 20 Вт даёт освещенность как 100 Вт лампа накаливания), длительным сроком службы (2000-20000 часов в отличие от 1000 у ламп накаливания), рассеянным светом, разнообразием оттенков света.

Люминесцентные лампы наиболее целесообразно применять для общего освещения, прежде всего помещений большой площади, в особенности совместно с системами DALI, позволяющими улучшить условия освещения и при этом снизить потребление энергии на 50-83% и увеличить срок службы ламп. Люминесцентные лампы широко применяются также и в местном освещении рабочих мест, в световой рекламе, подсветке фасадов. Они нашли применение в подсветке жидкокристаллических экранов. Плазменные дисплеи также являются разновидностью люминесцентной лампы.

История

Первым предком лампы дневного света были газоразрядные лампы. Впервые свечение газов под воздействием электрического тока наблюдал Михаил Ломоносов, пропуская ток через заполненный водородом стеклянный шар. Считается что первая газоразрядная лампа изобретена в 1856 году. Генрих Гайсслер получил синее свечение от заполненной газом трубки, которая была возбуждена при помощи соленоида.

В 1893 году на всемирной выставке в Чикаго, штат Иллинойс, Томас Эдисон показал люминесцентное свечение. В 1894 году М. Ф. Моор создал лампу, в которой использовал азот и углекислый газ, испускающий розово-белый свет. Эта лампа имела умеренный успех. В 1901, Питер Купер Хьюитт демонстрировал ртутную лампу, которая испускала свет синего-зелёного цвета, и таким образом была непригодна в практических целях. Однако, ее конструкция была очень близка к современной, и имела намного более высокую эффективность, чем лампы Гайсслера и Эдисона. В 1926 году Эдмунд Джермер и его сотрудники предложили увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбуждённой плазмой в более однородно бело-цветной свет. Э.Джермер в настоящее время признан как изобретатель лампы дневного света. General Electric позже купила патент Джермера, и под руководством Джорджа Э. Инмана довела лампы дневного света до широкого коммерческого использования к 1938 году. В СССР считается изобретателем лампы академик С.И.Вавилов.

Принцип работы

Принцип запуска ЛДС с электромагнитным балластомПри работе люминесцентной лампы между двумя электродами, находящимися в противоположных концах лампы, возникает низкотемпературный дуговой электрический разряд. Лампа заполнена инертным газом и парами ртути, проходящий ток приводит к появлению УФ излучения. Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом — люминофором, которое поглощает УФ излучение и излучает видимый свет. Изменяя состав люминофора, можно менять оттенок свечения лампы.

Особенности подключения

Дешёвый вариант электронного подключенияЛюминесцентная лампа, в отличие от лампы накаливания, не может быть включена напрямую в электрическую сеть. Причин для этого две:

Для зажигания дуги в люминесцентной лампе требуется предварительный прогрев электродов и импульс высокого напряжения.

Люминесцентная лампа имеет отрицательное дифференциальное сопротивление, после зажигания лампы ток в ней многократно возрастает. Если его не ограничить, лампа выйдет из строя.

Для решения этих проблем применяют специальные устройства — балласты. Наиболее распространённые на сегодняшний день схемы: электромагнитный балласт с неоновым стартёром и различные разновидности электронных балластов.

Электромагнитный балласт

Электромагнитный балласт «1УБИ20» серии 110 завода ВАТРА, СССР.Электромагнитный балласт представляет собой электромагнитный дроссель, подключаемый последовательно с лампой. Параллельно лампе подключается стартёр, представляющий собой неоновую лампу с биметаллическими электродами и конденсатор. Дроссель формирует за счёт самоиндукции запускающий импульс, а также ограничивает ток через лампу. В настоящее время единственным преимуществом электромагнитного балласта является простота конструкции и низкая стоимость. Недостатков же такой схемы достаточно много:

  • Долгий запуск (1-3 сек в зависимости от степени износа лампы); лампа светит на полную яркость только через 10-15 минут работы.
  • Меньший срок службы ламп;
  • потребление энергии, чем у электронной схемы – при напряжении 220 Вольт светильник 2 по 58 Ватт = 116 Ватт потребляет 130 Ватт, а при напряжении 230 Вольт – 143 Ватт;
  • Малый cos φ;
  • Низкочастотный гул (100Гц), исходящий от дросселя;
  • Мерцание лампы с удвоенной частотой сети, которое может повредить зрению, а иногда бывает опасным (из-за стробоскопического эффекта вращающиеся синхронно с частотой сети предметы могут казаться неподвижными. Поэтому люминесцентные лампы с электромагнитным балластом не применяют для освещения подвижных частей станков и механизмов)
  • Большие габариты и масса;
  • При температуре ниже 10 градусов яркость лампы значительно снижается;

Электронный балласт

Электронный балласт подаёт на электроды лампы напряжение не с частотой сети, а высокочастотное (20-60 кГц), в результате чего заметное для глаз мигание ламп исключено. Может использоваться один из двух вариантов запуска ламп:

Холодный запуск – при этом лампа зажигается сразу после включения. Такую схему лучше использовать в случае, если лампа включается и выключается редко, так как режим холодного пуска более вреден для электродов лампы.

Горячий запуск – с предварительным прогревом электродов. Лампа зажигается не сразу, а спустя 0,5-1 сек, зато срок службы увеличивается, особенно при частых включениях и выключениях.

Потребление электроэнергии люминесцентными светильниками при использовании электронного балласта обычно на 20-25% ниже. Использование централизованных систем освещения с автоматической регулировкой позволяет сэкономить до 85% электроэнергии.

Механизм запуска лампы с электромагнитным балластом

При включении пускатель срабатывает несколько раз подряд . Стартер в  классической схеме включения с электромагнитным балластом для автоматического регулирования процесса зажигания лампы применяется пускатель (стартер), представляющий собой миниатюрную газоразрядную лампу, обычно неоновую. Один электрод стартера неподвижный жёсткий, другой — биметаллический, изгибающийся при нагреве. Есть также стартеры и с двумя гибкими электродами (симметричные). В исходном состоянии электроды стартера разомкнуты. Стартер подключен параллельно лампе так, чтобы при замыкании его электродов ток проходил через спирали лампы.

В момент включения к электродам лампы и стартера прикладывается полное напряжение сети, так как ток через лампу отсутствует и падение напряжения на дросселе равно нулю. Электроды лампы холодные и напряжения сети недостаточно для её зажигания. Но в стартере от приложенного напряжения возникает тлеющий разряд, и ток проходит через электроды лампы и стартера. Ток разряда мал для разогрева электродов лампы, но достаточен для разогрева электродов стартера, отчего биметаллическая пластинка, изгибается и замыкается с жёстким электродом. Ток в цепи возрастает и разогревает электроды лампы. Когда электроды стартера остывают, цепь размыкается, и благодаря самоиндукции происходит бросок напряжения на дросселе, необходимый для зажигания дуги. Параллельно стартеру подключен миниатюрный конденсатор небольшой емкости, служащий для подавления радиопомех и улучшения условий зажигания лампы. Конденсатор вместе с дросселем образует колебательный контур, который стабилизирует напряжение и увеличивает длительность импульса зажигания. При отсутствии конденсатора этот импульс будет слишком коротким, а амплитуда слишком большой и энергия, накопленная в дросселе израсходуется на разряд в стартере. К моменту размыкания стартера электроды лампы уже достаточно разогреты, но в лампе ещё не вся ртуть испарилась и разряд проходит в атмосфере аргона. Как только вся ртуть в колбе лампы испаряется, лампа выходит на рабочий режим.

Рабочее напряжение лампы ниже сетевого за счёт падения напряжения на дросселе, поэтому повторного срабатывания стартера не происходит. В процессе зажигания лампы стартер иногда срабатывает несколько раз подряд, если он размыкается в момент, когда мгновенное значение тока дросселя равно нулю, либо электроды лампы еще недостаточно разогреты. По мере износа рабочее напряжение растёт, количество циклов срабатывания стартера увеличивается, и в конце концов лампа уже не может выйти на рабочий режим. Это вызывает характерное мигание вышедшей из строя лампы. Когда лампа гаснет, можно видеть свечение катодов, разогретых током, протекающим через стартер.

Механизм запуска лампы с электронным балластом

Мерцание лампыВ отличие от электромагнитного балласта для работы электронного балласта обычно не требуется отдельный специальный стартер так как такой балласт в общем случае способен сформировать необходимые последовательности напряжений сам. Существуют различные способы запуска люминесцентных ламп. Чаще всего электронный балласт подогревает катоды ламп и прикладывает к катодам напряжение, достаточное для зажигания лампы, обычно — переменное и более высокой частоты, чем сетевое (что заодно устраняет мерцание лампы, характерное для электромагнитных балластов). В зависимости от конструкции балласта и временных параметров последовательности запуска лампы такие балласты могут обеспечивать, например, плавный запуск лампы с постепенным нарастанием яркости до полной за несколько секунд или же мгновенное включение лампы. Часто встречаются комбинированные методы запуска, когда лампа запускается не только за счет факта подогрева катодов лампы, но и за счет того, что цепь, в которую включена лампа, является колебательным контуром. Параметры колебательного контура подбираются так, что при отсутствии разряда в лампе в контуре возникает явление электрического резонанса, ведущее к значительному повышению напряжения между катодами лампы. Как правило, это ведет и к росту тока подогрева катодов, поскольку при такой схеме запуска спирали накала катодов нередко соединены последовательно через конденсатор, являясь частью колебательного контура. В результате за счет подогрева катодов и относительно высокого напряжения между катодами лампа легко зажигается. После зажигания лампы параметры колебательного контура изменяются, резонанс прекращается и напряжение в контуре значительно падает, сокращая ток накала катодов. Существуют вариации данной технологии. Например, в предельном случае балласт может вообще не подогревать катоды, вместо этого приложив достаточно высокое напряжение к катодам, что неизбежно приведет к почти мгновенному зажиганию лампы за счет пробоя газа между катодами. По сути этот метод аналогичен технологиям, применяемым для запуска ламп с холодным катодом (CCFL). Данный метод достаточно популярен у радиолюбителей, поскольку позволяет запускать даже лампы с перегоревшими нитями накала катодов, которые не могут быть запущены обычными методами из-за невозможности подогрева катодов. В частности, этот метод нередко используется радиолюбителями для ремонта компактных энергосберегающих ламп, которые являются обычными люминесцентными лампами со встроенным электронным балластом в компактном корпусе. После небольшой переделки балласта такая лампа может еще долго служить невзирая на перегорание спиралей подогрева, и ее срок службы будет ограничен только временем до полного распыления электродов.

Причины выхода из строя

Проверка электродов одной стороны на целостность. Сопротивление 9,9Ω говорит о том, что нить электрода на этой стороне цела.

Проверка электродов одной стороны на целостность. Бесконечно большое сопротивление говорит о том, что нить электродов разорвана. Вторым признаком является потемнение вблизи электрода.Электроды люминесцентной лампы представляют собой вольфрамовые нити, покрытые пастой (активной массой) из щелочноземельных металлов. Эта паста и обеспечивает стабильный дуговой разряд и предохраняет вольфрамовые нити от перегрева. В процессе работы она постепенно осыпается с электродов, выгорает и испаряется. Особенно интенсивно она осыпается во время запуска, когда некоторое время разряд происходит не по всей площади электрода, а на небольшом участке его поверхности, что приводит к локальным перепадам температур. Отсюда потемнение на концах лампы, часто наблюдаемое ближе к окончанию срока службы. Когда паста выгорит полностью, ток лампы начинает падать, а напряжение, соответственно, возрастать.

Выход из строя ламп с электромагнитным балластом

Повышение напряжения на лампе в процессе ее старения приводит к тому, что начинает постоянно срабатывать стартер — отсюда всем известное мигание вышедших из строя ламп. При этом электроды лампы постоянно разогреваются, и в конце концов (примерно через 2 — 3 дня мигания) одна из нитей перегорает. Затем минуту-две лампа горит без мерцания, разряд исходит от остатков перегоревшего электрода, на котором уже нет пасты из щелочноземельных металлов, остался только вольфрам. Эти остатки вольфрамовой нити очень сильно разогреваются, из-за чего частично испаряются, либо осыпаются, после этого разряд переходит на траверсу (проволоку, к которой крепится вольфрамовая нить с активной массой), она частично оплавляется и лампа вновь начинает мерцать. Если ее выключить, она больше не загорится. При этом из-за длительной работы в непрерывном режиме часто выходит из строя и стартер, так что при замене лампы приходится менять и его тоже.

Выход из строя ламп с электронным балластом

Низкокачественный ЭПРАВ процессе старения лампы постепенно выгорает активная масса электродов, после чего нити разогреваются и перегорают. В качественных балластах предусмотрена схема автоматического отключения перегоревшей лампы. В некачественных ЭПРА подобная защита отсутствует, и после повышения напряжения лампа погаснет, а в цепи наступит резонанс, приводящий к значительному возрастанию тока и перегоранию транзисторов балласта. Также нередко в балласты низкого качества (обычно на компактных люминесцентных лампах со встроенным балластом) на выходе устанавливается конденсатор, рассчитанный на напряжение, близкое к рабочему напряжению новой лампы. По мере старения лампы напряжение повышается и в конденсаторе возникает пробой, также выводящий из строя транзисторы балласта. При выходе из строя лампы с электронным балластом мерцание, как в случае с электромагнитным балластом отсутствует, лампа гаснет сразу. Установить причину выхода из строя можно, проверив целостность нитей лампы любым омметром, мультиметром или специализированным прибором для проверки ламп. Если нити лампы имеют низкое сопротивление (порядка 10 Ом, т. е. не перегорели), то причина выхода из строя в низком качестве балласта, если одна либо обе из нитей имеют высокое (бесконечное) сопротивление, то лампа перегорела от старости либо от перенапряжения. В последнем случае имеет смысл попробовать заменить саму лампу, однако, если новая лампа также не светится и питание схемы балласта присутствует, то это также говорит о низком качестве балласта.

Специальные люминесцентные лампы

Также существуют специальные люминесцентные лампы с различными спектральными характеристиками:

Лампы, отвечающие самым высоким требованиям к цветопередаче естественного цвета при дневном освещении 5400К, служат для устранения эффекта цветовой мимикрии. Она незаменима в случаях, когда нужна атмосфера живого дневного света, например, в типографиях, зубоврачебных кабинетах, и лабораториях, при просмотре диапозитивов и в специализированных магазинах текстильных товаров.

Лампы, которые излучают свет, который по своей спектральной характеристике схож с солнечным светом. Данные лампы рекомендуется для помещений с недостатком дневного света, например для офисов, банков и магазинов. Благодаря своей очень хорошей цветопередаче и высокой температуре цвета (6500К) она идеально подходит для сравнения красок и медицинской светотерапии.

Лампы для растений и аквариумов с усиленным излучением в спектральном диапазоне синего и красного света. Идеально воздействует на фотобиологические процессы. Данные лампы с обозначениями излучают свет с минимальным содержанием ультрафиолетовой составляющей типа А (при абсолютном отсутствии ультрафиолетовых составляющих типа В и С).

Декоративные лампы красного, жёлтого, зелёного и синего цвета. Цветные люминесцентные лампы особенно пригодны для декоративного освещения и создания специальных световых эффектов. Помимо прочего, люминесцентная лампа желтого света, не содержащего ультрафиолетовую составляющую. Поэтому эта лампа рекомендована для стерильных производств, например, для цехов по изготовлению микросхем, а также для общего освещения без УФ-излучения.

Люминесцентные лампы, предназначенные для освещения помещений, в которых содержатся птицы. Спектр этих ламп содержит ближний ультрафиолет, что позволяет создать более комфортное для них освещение, приблизив его к естественному, так как птицы, в отличие от людей, имеют четырехкомпонентное зрение.

Лампы, предназначенные для освещения мясных прилавков в супермаркетах. Свет этих ламп имеет розовый оттенок, в результате такого освещения мясо приобретает более аппетитный вид, что привлекает покупателей[7].

Люминесцентные лампы для соляриев и косметических салонов бывают трех исполнений:

1. Лампы 78R с практически чистым ультрафиолетовым излучением типа А выше 350 нм. При облучении в этом диапазоне для нормальной кожи опасности получения ожога практически не существует. При достаточно продолжительном облучении вследствие прямой пигментации кожи эффект загара появляется уже вскоре после первого сеанса облучения.

2. Лампы 79 и 79R с высокой мощностью ультрафиолетового излучения типа А для прямой пигментации и с небольшой составляющей ультрафиолетового излучения типа В для нового образования пигмента. Благодаря минимальному значению ультрафиолетовой составляющей типа В риск получения солнечного ожога минимален.

3. Лампы с действием, аналогичным действию солнечного света благодаря значительной составляющей ультрафиолетового излучения типа А и гармоничной составляющей биологически эффективного излучения типа В. После регулярного принятия процедур облучения в результате длительной пигментации кожи образуется свежий и стойкий отпускной загар при высокой степени защиты кожи от облучения. Лампа позволяет проводить облучение с целью создания эффекта натурального загара в кратчайшие сроки и поэтому рекомендуется для профессионального применения.

Ультрафиолетовые люминесцентные лампы с колбами из «чёрного» стекла: Различные материалы обладают способностью преобразовывать невидимое ультрафиолетовое излучение в световое излучение (создавать эффект люминесценции). Такие лампы представляют собой облучатели с длинноволновым ультрафиолетовым излучением, возбуждающим люминесценцию. Поэтому они являются незаменимыми источниками излучения для любых видов исследований с применением люминесцентного анализа. Эти лампы генерируют свое излучение только в длинноволновом ультрафиолетовом диапазоне от 300 до 400 нм, которое не видно для глаза и совершенно безвредно. Видимое излучение почти полностью поглощается.

Области применения:

  1. Материаловедение: Исследования материалов с помощью люминесценции, например, выявление тончайших трещин вала двигателя.
  2. Текстильная промышленность: Анализ материалов, например, химического состава и видов примесей в шерстяных материалах. Распознавание невидимых загрязнений и возможных пятен после чистки
  3. Пищевая промышленность: Обнаружение фальсификаций в продуктах питания, мест гниения во фруктах (особенно в апельсинах), мясе, рыбе и т.д.
  4. Криминалистика: Выявление фальшивок среди банкнот, чеков и документов, а также внесенных в них изменений, удаленных пятен крови, подделок картин и т.д.
  5. Почта: Рациональная обработка корреспонденции с помощью автоматических штемпельных машин для конвертов, проверка подлинности почтовых марок
  6. Создание световых эффектов на сценах драматических и музыкальных театров, в кабаре, варьете, дискотеках, барах, кафе
  7. Прочие области применения: Реклама и оформление витрин. Сельское хозяйство (например, проверка посевного материала). Минералогия. Проверка драгоценных камней, искусствоведение.

Облучатели для стерилизации и озонирования

Данные облучатели имеют благодаря своему коротковолновому УФ-излучению типа С бактерицидное воздействие и поэтому применяются для стерилизации. Рациональное применение этих облучателей гарантируется только в специальных, предназначенных для них установках. Поэтому монтаж облучателей в установки должен проводиться только изготовителем установок.

Области применения:

  • стерилизация воды: питьевой воды, воды для плавательных бассейнов, сточных вод стерилизация и дезодорирование воздуха в кондиционерах, больницах, складских помещениях;
  • стерилизация поверхностей в фармацевтической и упаковочной промышленностях стирание информации с современных микроэлектронных блоков памяти (ППЗУ) с помощью ламп HNS G5 OFR и HNS 10/U OFFS.

Лампы со специальными цветовыми характеристиками

  • LF71 — для полимеризации пластмасс, клеев, лаков, красок на глубину не более 1мм; лечение гипербилирубинемии.
  • LF78 — для полимеризации пластмасс, клеев, лаков, красок на глубину более 1мм; лечение псориаза; привлечения насекомых в инсектоловушки; для распознавания подделок.

Безопасность и утилизация

Все люминесцентные лампы содержат ртуть (в дозах от 1 до 70 мг), ядовитое вещество 1-го класса опасности («чрезвычайно опасные»). Причем соединения ртути в люминесцентных лампах значительно опасней ртути металлической. Эта доза может причинить вред здоровью, если лампа разбилась, и если постоянно подвергаться пагубному воздействию паров ртути, то они будут накапливаться в организме человека, нанося вред здоровью. По истечении срока службы лампу, как правило[9], выбрасывают куда попало. На проблемы утилизации этой продукции в России индивидуальные потребители не обращают внимания, а производители стремятся отстраниться от проблемы.

Законодательство по RoHS (сокращение с англ. Restriction of use of Hazardous Substances — Ограничение Использования Опасных Веществ) регламентирует применение ртути, а также других потенциально опасных элементов в электротехническом и электронном оборудовании. 1 июля 2006 года Директива RoHS, вступила в действие на всей территории Европейского Сообщества. Цель Директивы очевидна — ограничить применение шести основных опасных веществ в электрическом и электронном оборудовании, тем самым обеспечивая требуемый уровень защиты здоровья людей и окружающей среды.

Существует несколько фирм по утилизации ламп, и юридические лица, а также индивидуальные предприниматели обязаны сдавать лампы на переработку и разрабатывать паспорт опасного отхода. Кроме того в ряде городов существуют полигоны по утилизации токсичных отходов, принимающие отходы от частных лиц бесплатно. В Москве перегоревшие люминесцентные лампы бесплатно принимаются для дальнейшей переработки в районных ДЕЗ или РЭУ, где установлены специальные контейнеры. Если лампы не принмают в ДЕЗ и РЭУ, необходимо жаловаться в управу или префектуру. В магазинах IKEA в отделе «Обмен или возврат покупок» принимают на переработку любые энергосберегающие лампы любого производителя.

Если вам не безразлично здоровье будущих поколений, не выкидывайте люминесцентные лампы просто в мусорные баки, и тем более не разбивайте их на улице. Предельно допустимые концентрации ртути в жилых районах очень и очень малы, превысить их — запросто, а это медленно, но обязательно отразится на здоровье, ибо ртуть будет попадать в воду, в воздух, в почвы

2.1. Компактная люминесцентная лампа

Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) — люминесцентная лампа, имеющая изогнутую форму колбы, что позволяет разместить лампу в светильнике меньших размеров. Такие лампы нередко имеют встроенный стартер, или электронный балласт. Компактные люминесцентные лампы разработаны для применения в конкретных специфических типах светильников, либо для замены ламп накаливания в обычных.

Часто компактные люминесцентные лампы называют энергосберегающими лампами, что не совсем точно, поскольку существуют энергосберегающие лампы и на других физических принципах, например светодиодные или люминесцентные лампы линейного типа с пониженным содержанием ртути и меньшим диаметром трубки.

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

Новые разработки позволили использовать энергосберегающую лампу совместно с устройствами снижения/увеличения освещения (диммерами). Для диммирования люминесцентных ламп ни один из разработанных ранее диммеров не подходит — в этом случае следует использовать только специальные электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА) с возможностью управления. Лампы с интегрированными (встроенными) ПРА для этих целей не предназначены.

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

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

Достоинства

Высокая светоотдача (световой КПД): при равной потребляемой из сети мощности световой поток КЛЛ в 4-6 раз выше, чем у лампы накаливания, что даёт экономию электроэнергии 75-85 %;

Длительный срок службы в непрерывном цикле эксплуатации (без частого включения/выключения);

Возможность создания ламп с различными значениями цветовой температуры;

Нагрев корпуса и колбы значительно ниже, чем у лампы накаливания.

Недостатки

Спектр излучения: непрерывный 60-ватной лампы накаливания (вверху) и линейчатый 11-ватной компактной люминесцентной лампы (внизу), линейчатый спектр излучения может вызвать искажения в цветопередачеНесмотря на то, что использование компактных люминесцентных ламп действительно вносит свою лепту в сбережение электроэнергии, опыт массового применения в быту выявил целый ряд проблем, главная из которых — короткий срок эксплуатации в реальных условиях бытового применения

3. Галогенная лампа

Галогенная лампа — лампа накаливания, в баллон которой добавлен буферный газ: пары галогенов (брома или йода). Это повышает время жизни лампы до 2000—4000 часов, и позволяет повысить температуру спирали. При этом рабочая температура спирали составляет примерно 3000 К. Эффективность галогенных ламп достигает 28 лм/Вт.

Принцип действия

Электрический ток, проходя через тело накала (обычно – вольфрамовую спираль), нагревает его до высокой температуры. Нагреваясь, тело накала начинает светиться. Однако из-за высокой рабочей температуры атомы вольфрама постоянно испаряются с поверхности тела накала (вольфрамовой спирали) и осаждаются (конденсируются) на менее горячих поверхностях колбы, ограничивая срок службы лампы. В галогенной лампе окружающий тело накала иод (совместно с остаточным кислородом) вступает в химическое соединение с испарившимися атомами вольфрама, препятствуя осаждению последних на колбе. Этот процесс является обратимым — при высоких температурах вблизи тела накала соединение распадается на составляющие вещества. Атомы вольфрама высвобождаются таким образом либо на самой спирали, либо вблизи неё. В результате атомы вольфрама возвращаются на тело накала, что позволяет повысить рабочую температуру спирали (для получения более яркого света), продлить срок службы лампы, а также уменьшить габариты по сравнению с обычными лампами накаливания той же мощности.

Исполнение

Лампа типоразмера MR16Галогенные лампы могут быть изготовлены как в компактных типоразмерах MR16, 11, 8 (на 12 вольт) или G9, GU10 (на 220 или 110 вольт), так и с цоколем Эдисона Е14 или Е27 (на 220 или 110 вольт). Колба ламп может быть прозрачной, матированной, а также иметь рефлектор и/или рассеиватель.

Лампы типоразмеров MR предназначены для установки в транспортных средствах (автомобилях, мотоциклах, велосипедах), а также, при подключении через трансформатор, могут быть использованы для стационарного освещения («точечное освещение», компактные светильники) от бытовой сети.

Лампы типоразмера GU используются для стационарного освещения аналогично лампам MR, в отличие от последних не требуя трансформатора. Определить, лампа какого типа (MR или GU) установлена в данном светильнике или световой «точке», не вынимая лампу, легко, проследив, как меняется яркость лампы при включении и выключении: лампа GU загорается и гаснет практически мгновенно, а лампа MR — плавнее, обладая определённой инерцией (порядка 1/2 секунды).

Лампы с цоколем Е14 (миньон) или Е27 (стандарт) предназначены для замещения обычных ламп накаливания. Они снабжены дополнительной внешней колбой (по форме и размерам напоминающей колбу обычных ламп накаливания), защищающей внутреннюю кварцевую колбу от загрязнений, случайных прикосновений и контакта с легкоплавкими материалами.

Преимущества

Добавление галогенов предотвращает осаждение вольфрама на стекле, при условии, что температура стекла выше 250 °C. По причине отсутствия почернения колбы, галогенные лампы можно изготавливать очень компактными. Малый объём колбы позволяет, с одной стороны, использовать большее рабочее давление (что опять же ведёт к уменьшению скорости испарения нити) и, с другой стороны, без существенного увеличения стоимости заполнять колбу тяжёлыми инертными газами, что ведёт к уменьшению потерь энергии за счёт теплопроводности. Всё это удлиняет время жизни галогенных ламп и повышает их эффективность.

Цветопередача

Галогенные лампы обладают очень хорошей цветопередачей (Ra 99–100), поскольку их непрерывный спектр близок к спектру абсолютно чёрного тела с температурой 2800–3000°C. Их свет подчёркивает тёплые тона, но в меньшей степени, чем свет обычных ламп накаливания.

Особенности

Ввиду высокой температуры колбы любые загрязнения поверхности (например, отпечатки пальцев) быстро сгорают в процессе работы, оставляя почернения. Это ведёт к локальным повышениям температуры колбы, которые могут послужить причиной её разрушения. Также из-за высокой температуры, колбы изготавливаются из кварцевого стекла.

IRC-галогенные лампы

Новым направлением развития ламп является т. н. IRC-галогенные лампы (сокращение IRC обозначает «инфракрасное покрытие»). На колбы таких ламп наносится специальное покрытие, которое пропускает видимый свет, но задерживает инфракрасное (тепловое) излучение и отражает его назад, к спирали. За счёт этого уменьшаются потери тепла и, как следствие, увеличивается эффективность лампы. По данным фирмы OSRAM, потребление энергии снижается на 45 %, а время жизни удваивается (по сравнению с обычной галогенной лампой) [1].

Применение

Хотя галогенные лампы не достигают эффективности люминесцентных и тем более светодиодных ламп, их преимущество состоит в том, что они могут быть без каких-либо доработок использованы как прямая замена обычных ламп накаливания, например, с диммерами и с выключателями с подсветкой («с огоньком»).

Галогенные лампы также активно используются в автомобильных фарах благодаря их повышенной светоотдаче, долговечности, устойчивости к колебаниям напряжения, малым размерам колбы.

Мощная осветительная галогенная лампа ~230В 150Вт L=118ммМощные галогенные лампы используются в прожекторах, рампах, а также для освещения при фото-, кино- и видеосъёмке, в кинопроекционной аппаратуре.

Галогенные лампы с небольшой температурой тела накаливания являются источниками инфракрасного излучения и используются в качестве нагревательных элементов, к примеру в электроплитах.

Особенности эксплуатации

Галогенные лампы очень чувствительны к жировым загрязнениям, поэтому их внутренних колб нельзя касаться даже чисто вымытыми руками. При их установке следует держать колбу лампы через чистую салфетку (или в чистых перчатках), а при случайном касании тщательно протереть колбу тканью, не оставляющей волокон (например микрофиброй).

Поскольку колба галогенной лампы разогревается до пожароопасных температур, то её следует монтировать так, чтобы в дальнейшем полностью исключить всякую возможность её соприкосновения с любыми находящимися поблизости предметами и материалами, и тем более человеческим телом.

При использовании галогенной лампы с диммером необходимо время от времени включать лампу на полную мощность, чтобы испарить накопившийся на внутренней части колбы осадок йодида вольфрама

4. Светодиодные  лампы

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

Преимущества

В сравнении с обычными лампами накаливания, светодиоды обладают многими преимуществами:

1. Экономично используют энергию по сравнению с предшествующими поколениями электрических источников света — дуговых, накальных и газоразрядных. Так, световая отдача светодиодных систем уличного освещения с резонансным источником питания достигает 132 люменов на ватт, что сравнимо с отдачей натриевых газоразрядных ламп — 150-220 люмен на ватт. Люминесцентные лампы имеют световую отдачу 60-100 люмен на ватт, а лампы накаливания — 10-30 люмен на ватт (включая галогенные).

2. При оптимальной схемотехнике источников питания и применении качественных компонентов, средний срок службы светодиодных систем освещения может быть доведен до 50 тысяч часов, что в 30-60 раз больше по сравнению с массовыми лампами накаливания и в 4-6 раз больше, чем у большинства люминесцентных ламп.

3. Возможность получать различные спектральные характеристики без применения светофильтров (как в случае ламп накаливания).

4. Безопасность использования.

5. Малые размеры.

6. Высокая прочность.

7. Отсутствие ртутных паров (в отличие от газоразрядных люминесцентных ламп и других приборов), что исключает отравление ртутью при переработке и при эксплуатации.

8. Значительно снижает класс опасности электронных отходов.

9. Малое ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.

10. Незначительное тепловыделение (для маломощных устройств).

11. В отличии от люминесцентных ламп, у которых с прогревом потребляемая мощность увеличивается, у светодиодных ламп с прогревом потребляемая мощность падает до 30 % при сохранении яркости, это обусловлено уменьшением падения напряжения светодиодов с прогревом.

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

Недостатки

1. Основной недостаток — высокая цена. Отношение цена/люмен у сверхъярких светодиодов в 50 — 100 раз больше, чем у обычной лампы накаливания.

2. Низкая предельная температура: мощные осветительные светодиоды требуют внешнего радиатора для охлаждения, потому что имеют неблагоприятное соотношение своих размеров к выделяемой тепловой мощности (они слишком мелкие) и не могут рассеять столько тепла, сколько выделяют (несмотря даже на более высокий КПД, чем у ламп накаливания). Осветительный светодиод мощностью 10 Ватт требует пассивный радиатор размером как у микропроцессора Pentium 4 без вентилятора. Такой большой радиатор не только удорожает конструкцию, но и с трудом может быть вписан в формат бытовых осветительных приборов.

3. Для питания светодиода от питающей сети необходим низковольтный источник питания постоянного тока, тоже с радиатором, что дополнительно увеличивает объём светильника, а его наличие дополнительно снижает общую надёжность и требует дополнительной защиты. Поэтому многие разработчики ограничиваются выпрямителем, а светодиоды включают последовательно.

4. Высокий коэффициент пульсаций светового потока при питании напрямую от сети промышленной частоты без сглаживающего конденсатора, при его наличии пульсации малы.

5. Дешёвые массовые LED имеют светоотдачу 60-100 лм/Вт.

6. Спектр отличается от солнечного.

Применение

Светодиодная лампа заливающего света GL-BR40.Светодиодные технологии освещения благодаря эффективному расходу электроэнергии и простоте конструкции нашли широкое применение в светильниках, прожекторах, светодиодных лентах, декоративной светотехнике, и даже в компактных осветительных приборах — ручных фонариках. Светодиодные осветительные приборы подразделяются на уличные и интерьерные. Сегодня их применяют для подсветки зданий, автомобилей, улиц и рекламных конструкций, фонтанов, тоннелей и мостов. Данное освещение используют для подсветки производственных и офисных помещений, домашнего интерьера и мебели.

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

Декоративная светодиодная подсветка в основном применяется для праздничной иллюминации. Для чего используется новогоднее украшение – светодиодная гирлянда.

5. Индукционная лампа

Индукционная лампа – электрический источник света, принцип работы которого основан на электромагнитной индукции и газовом разряде для генерации видимого света. Основным отличием от существующих газоразрядных ламп является безэлектродная конструкция – отсутствие термокатодов и нитей накала, что значительно увеличивает срок службы.

Принцип работы

Индукционная лампа состоит из трёх основных частей: газоразрядной трубки, внутренняя поверхность которой покрыта люминофором, магнитного кольца или стержня (феррита) с индукционной катушкой, электронного балласта (генератора высокочастотного тока). Возможны два типа конструкции индукционных ламп по виду индукции:

Внешняя индукция: магнитное кольцо расположено вокруг трубки.

Внутренняя индукция: магнитный стержень расположен внутри колбы.

Два типа конструкции индукционных ламп по способу размещения электронного балласта:

Индукционная лампа с отдельным балластом (электронный балласт и лампа разнесены как отдельные элементы).

Индукционная лампа с встроенным балластом (электронный балласт и лампа находятся в одном корпусе).

Электронный балласт вырабатывает высокочастотный ток, протекающий по индукционной катушке на магнитном кольце или стержне. Электромагнит и индукционная катушка создают газовый разряд в высокочастотном электромагнитном поле, и под воздействием ультрафиолетового излучения разряда происходит свечение люминофора. Конструктивно и по принципу работы лампа напоминает трансформатор, где имеется первичная обмотка с высокочастотным током и вторичная обмотка, которая представляет собой газовый разряд, происходящий в стеклянной трубке.

Характеристики

Длительный срок службы: 60 000 – 150 000 часов (благодаря безэлектродному исполнению срок службы значительно выше, чем у традиционных источников света)

Номинальная светоотдача: > 80 лм/Вт

Эффективная светоотдача (видимая): 120 – 180 Флм/Вт (Данный параметр часто используется специалистами для качественной оценки источника света и способности восприятия света и оттенков цветов человеческим глазом. Например, натриевая лампа высокого давления имеет номинальную светоотдачу 70-110 лм/Вт, но реально воспринимается как источник света со светоотдачей 40-70 Флм/Вт)

Высокий уровень светового потока после длительного использования (после 60 000 часов уровень светового потока составляет свыше 70% от первоначального);

Энергоэффективность: при одинаковой освещенности потребляет на 30-50% меньше электроэнергии, чем металлогалогенная лампа, на 40-60% – чем натриевая лампа, в 10-13 раз эффективнее, чем лампа накаливания;

Отсутствуют термокатоды и нити накала

Мгновенное включение/выключение

(отсутствует время ожидания между переключениями, что является хорошим преимуществом перед ртутной лампой ДРЛ и натриевой лампой ДНаТ, для которых требуется время выхода на режим и время остывания 5-15 минут после внезапного отключения электросети)

Неограниченное количество циклов включения/выключения

Высокий индекс цветопередачи (CRI): Ra>80

(комфортное освещение, мягкий и естественный излучаемый свет, что благоприятно сказывается на восприятии оттенков цветов, в отличие от натриевых ламп (Ra>30), которым присущ желто-оранжевый оттенок света и неестественная цветопередача);

Номинальные напряжения: 120/220/277/347В AC, 12/24В DC

Номинальные мощности: 12 – 500 Вт

Диапазон цветовых температур: 2700К – 6500К

Отсутствие мерцаний: рабочая частота от 190кГц до 250кГц или единицы мегагерц в зависимости от моделей

(благоприятные условия для комфортной работы персонала)

Низкая температура нагрева лампы: +60 °C – +85 °C

Широкий диапазон рабочих температур: −40 °C ~ +50 °C

Возможность диммирования (изменения интенсивности света): от 30% до 100%

Высокий коэффициент мощности электронного балласта (λ>0,95)

Низкие гармонические искажения (THD<5%)

Экологичность продукта: специальная амальгама; содержание твердотельной ртути <0,5мг, что значительно меньше, чем в обычной люминесцентной лампе

Применение

Индукционные лампы применяются для наружного и внутреннего освещения, Особенно в местах, где требуется хорошее освещение с высокой светоотдачей и цветопередачей, длительным сроком службы: улицы, магистрали, туннели, промышленные и складские помещения, производственные цеха, аэропорты, стадионы, железнодорожные станции, автозаправочные станции, автостоянки, подсветка зданий, торговые помещения, супермаркеты, выставочные залы, павильоны, учебные заведения. Светотехническое оборудование на индукционных лампах позволяет обеспечить комфортное освещение помещений и территорий благодаря приближенному к солнечному спектру и отсутствию мерцаний, имея при этом высокую энергетическую эффективность.

В настоящее время индукционные лампы как источник общего освещения имеют характеристики лучше, чем традиционные источники света, такие как ртутные, натриевые, металлогалогенные лампы и даже светодиодные лампы (наборы светодиодов, имеющие невысокое качество света, определенную лучистость света, большую зависимость от температуры нагрева кристалла, качества рассеивающих линз и применяемых в основном для декоративной, акцентирующей подсветки; светодиодные светильники в настоящее время не позволяют создать комфортное общее освещение).

6. Сравнение различных типов ламп

Сравним общие затраты населения, связанные с использованием ламп накаливания и энергосберегающих ламп при средней продолжительности работы соответственно 1000 и 10.000 часов в Беларуси и Германии при тарифах на электроэнергию 120 руб. и 0,15 Евро за кВт*час.

Исходные данные и результаты расчета (Беларусь)

лампы накаливания              энергосберегающие лампы

Количество ламп                                                                                 5                                                        5

мощность лампы, Вт                                                                          100                                                    20

срок службы лампы, час                                                                   1000                                                   6000

тариф на электроэнергию  за 1 кВт*час                                        120,00р.                                            120,00р.

цена одной лампы                                                                             600                                                     12000

продолжительность работы в день, час                                        3                                                          3

число дней в году                                                                               365                                                      365

общая продолжительность работы лампы за год, час           1095                                                    1095

срок службы лампы, лет                                                                   0,91                                                    5,48

затраты на лампы в год                                                                     3 285р.                                             10 950р.

расход энергии за год, кВт*час                                                       547,5                                                 109,5

стоимость энергии за год                                                                 65 700р.                                            13 140р.

общие затраты на лампы и энергию в год                                   68 985р.                                                           13 140р.

экономия за год                                                                                                                                              44 895р.

первоначальные затраты на лампы                                              3 000р.                                             60 000р.

инвестиции на замену ламп                                                                                                                       57 000р.

срок окупаемости, лет                                                                                                                                  1,27

экономия за период срока службы лампы                                                                                            189 00р.

 

Исходные данные и результаты расчета (Германия)

лампы накаливания           энергосберегающие лампы

Количество ламп                                                                                  5                                                    5

мощность лампы, Вт                                                                           100                                               20

срок службы лампы, час                                                                     1000                                             10000

тариф на электроэнергию  за 1 кВт*час                                          0,15 €                                          0,15 €

цена одной лампы                                                                                0,80 €                                         10,00 €

продолжительность работы в день, час                                         3                                                     3

число дней в году                                                                                 365                                               365

общая продолжительность работы лампы за год, час               1095                                             1095

срок службы лампы, лет                                                                     0,91                                              9,13

затраты на лампы в год                                                                       4,38 €                                          5,48 €

расход энергии за год, кВт*час                                                         547,5                                            109,5

стоимость энергии за год                                                                   82,13 €                                        16,43 €

общие затраты на лампы и энергию в год                                    86,51 €                                         21,90 €

экономия за год                                                                                                                                         64,61 €

первоначальные затраты на лампы                                              4,00 €                                           50,00 €

инвестиции на замену ламп                                                                                                                  46,00 €

срок окупаемости, лет                                                                                                                             0,71

экономия за период срока службы лампы                                                                                       544,00 €

 

Как видно из приведенного расчета, замена пяти ламп накаливания на энергосберегающие люминесцентные лампы экономически выгодна: при дополнительных первоначальных затратах 77,5 тыс. рублей, ежегодная экономия составляет 35,6 тыс. руб. и уже через два года затраты окупаются, а за период службы энергосберегающих ламп экономия составит 247,5 тыс. руб.

При увеличении стоимости электроэнергии экономия возрастает, что можно проследить на расчете для условий Германии.

7. Список литературы

1.     Галогенные лампы Philips

2.     Полит.ру / Наука / Светодиоды вместо ламп

3.     Славяна Румянцева  «Выход в свет // Промышленно-строительное обозрение. — В. № 108 апрель 2008.

4.     Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)

5.     Каталог Osram: Источники света, стр. 6.06

6.     Люминесцентная лампа. БСЭ

7.     Галогенные лампы Philips

8.     Журнал «Электроника инфо» № 1 (70) февраль 2010 г – “Индукционная лампа. Альтернатива ртутным, натриевым и металлогалогенным лампам”.

9.     Достоинства и недостатки КЛЛ.

Детали:

Тип работы: Реферат

Предмет: БЖД (Безопасность жизнедеятельности)

Год написания: 2010

Добавить комментарий

Ваш email не будет показан.

Получать новые комментарии по электронной почте. Вы можете подписаться без комментирования.