Современные лампы

Современные лампы

(дополнительный материал)

Мы не можем представить свою жизнь без освещения.

Первая лампа накаливания была запатентована Александром Николаевичем Лодыгиным 11 июля 1874г. С того времени это изобретение изменялось и модернизировалось. На сегодняшний день мы имеем десятки вариаций лампочек, но не так легко понять, какие лампы современные или варианты старого образца, способны обеспечить людям наилучшее освещение при минимальном потреблении электроэнергии и обладающих длительным сроком действия.

Лампа накаливания — искусственный источник света, в котором свет испускает тело накала, нагреваемое электрическим током до высокой температуры. В качестве тела накала чаще всего используется спираль из тугоплавкого металла (чаще всего — вольфрама) либо угольная нить. Чтобы исключить окисление тела накала при контакте с воздухом, его помещают в вакуумированную колбу, либо колбу, заполненную инертными газами или парами.

К онструкция современной лампы накаливания. На схеме: 1 — колба; 2 — полость колбы (вакуумированная или наполненная газом); 3 — тело накала; 4, 5 — электроды (токовые вводы); 6 — крючки-держатели тела накала; 7 — ножка лампы; 8 — внешнее звено токоввода, предохранитель; 9 — корпус цоколя; 10 — изолятор цоколя (стекло); 11 — контакт донышка цоколя.

Принцип работы.

При нагреве до определенной температуры металл начинает светиться. Это свойство и используется в лампах накаливания. При этом пришлось решить несколько проблем, которые препятствовали созданию эффективного осветительного элемента. Во-первых, нужно было подобрать материал, который при накаливании не расплавится. В результате спираль изготавливается из вольфрама – самого дешевого из тугоплавких металлов. Во-вторых, процесс нагрева ускоряет окислительные процесс, который оказывает негативное влияние на состояние металла. Значит, необходимо было предотвратить контакт раскаленной спирали с кислородом, т. е. с воздухом.

Энергосберегающая лампа — электрическая лампа, обладающая существенно большей светоотдачей (соотношением между световым потоком и потребляемой мощностью), например, в сравнении с классическими лампами накаливания. Благодаря этому замена ламп накаливания на энергосберегающие способствует экономии электроэнергии.

Устроена энергосберегающая лампа просто: колба, балласт, цоколь. Цоколь имеет такую же структуру, что и обычная лампочка. Колба изогнутого типа, покрывается люминофорными слоями, наполняется инертным газом, парами ртути. Это и вызывает свечение лампочки в момент подключения к сети. Чтобы произошло свечение, одних слоев и паров недостаточно. Оно происходит благодаря балласту. Он и есть своего рода пускатель. Находится он между колбой и цоколем. Также электронный его вид убирает мерцание света, что часто наблюдается в длинных лампочках дневного света. При перепадах напряжения, балласт удерживает номинальный уровень мощности, подогревает электроды. От его качества зависит срок службы самой ЭСЛ.

В быту применяются для освещения несколько видов ЭСЛ:

Галогенные – экономия электричества до 50%.

Люминесцентные – экономия до 80%.

Светодиодные – экономия 80-90%.

Люминесцентная лампа — газоразрядный источник света, в котором электрический разряд в парах ртути создаёт ультрафиолетовое излучение, которое преобразуется в видимый свет с помощью люминофора — например, смеси галофосфата кальция с другими элементами.

Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Срок службы люминесцентных ламп около 5 лет при условии ограничения числа включений до 2000, то есть не больше 5 включений в день в течение гарантийного срока 2 года.

Принцип работы.

При работе люминесцентной лампы между двумя электродами, находящимися в противоположных концах лампы, горит дуговой разряд^[4][5]. Лампа заполнена инертным газом и парами ртути, проходящий электрический 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. В качестве люминофора используют в основном галофосфаты кальция и ортофосфаты кальция-цинка.

П реимущество люминесцентных устройств в разнообразии конструктивных решений. Разные формы, цветовые оттенки устройств позволяют реализовывать оригинальные дизайнерские решения в архитектуре общественных и жилых комплексов.
Светодиодные лампы - лампы, в которых функцию источника света выполняют светодиоды. Они предназначены для замены всех устаревших типов ламп, применяемых в освещении в настоящее время. Благодаря использованию безопасных компонентов, светодиодные лампы востребованы во всех сферах освещения: бытовом, производственном, уличном, аварийном.

Принцип работы.

В работе светодиодных ламп используются физические процессы, которые значительно сложнее тех, что применяются в обычных лампах накаливания с металлической нитью. Суть явления заключается в появлении светового потока в точке соприкосновения двух веществ из разнородных материалов, после того как через них пропущен электрический ток. Основной парадокс заключается в том, что каждый из используемых материалов, не является проводником электрического тока. Они относятся к категории полупроводников и способны пропускать ток лишь в одну сторону при условии их соединения между собой. В одном из них должны обязательно преобладать отрицательные заряды – электроны, а в другом – ионы с положительным зарядом.

В наш век инноваций и прогресса, технологии не стоят на месте. Лампа накаливания и сменившая её люминесцентная (энергосберегающая) лампа, уходят в прошлое. Речь пойдет о светодиодных (LED) лампах. Попытаемся подробно разобрать основное достоинство таких ламп – их экономичность.

Цена.

Возьмем их усредненную стоимость в магазинах:

• хорошая лампа накаливания мощностью 60 Вт — 30 рублей

• энергосберегающая, аналогичная 60 Вт, на 12 Вт — 150 рублей

• заменяющая эти лампочки, светодиодная 5 Вт – до 500 рублей соответственно

Срок работы.

Рассмотрим сроки службы наших образцов:

• светодиодные лампы служат 30000-50000 часов

• энергосберегающие– 10000 часов

• Лампы  накаливания – 1000 часов

Световой поток.

• В плане светоотдачи люминесцентные осветительные изделия не могут похвастаться стабильностью и качеством. Они не совсем правильно передают спектр света различных оттенков. В этом плане светодиод является несомненным лидером в плане надежности и качества.

КПД.

• Соотношение выдаваемого светового потока к потребленной мощности является коэффициентом полезного действия. Люминесцентные лампы, конечно, эффективней обычных лампочек накаливания, но и их показатель КПД варьируется возле цифры в 30 %.

• Светодиодные же лампы в плане КПД выдают показатель в 80%, что говорит об их высокой эффективности в этом плане.

Подсчёты.

• Стоимость одного кВт/час составляет около 3 рублей.

• При условии, что люстра будет работать по 5 часов в день.

• Получаем 5 х 365 = 1825

Высчитываем потребляемую лампами электроэнергию в год:

• накаливания — 1825 часов х 60 Вт = 109500 Вт/час =109,5 кВт/час

• энергосберегающая – 1825 х 12 = 21900 = 21,9 кВт/час

• светодиодная – 1825 х 5 = 9125 = 9,125 кВт/час

Выгода.

• Исходя из этого, рассчитываем стоимость потребляемой электроэнергии в год:

• накаливания 109,5 х 3 (стоимость одного кВт/час) = 328,50 рублей

• энергосберегающая 21,9 х 3 = 65,7 рублей

• светодиодная 9,125 х 3 = 27,40 рублей

Итак, мы видим, что LED-лампочка позволяет сэкономить нам почти 300 рублей, по сравнению с лампой накаливания и 38 рублей по сравнению с люминесцентной лампой.

Итоговое сравнение.

Вывод.

Как вы видите, практически по всем параметрам светодиодные лампы выигрывают у энергосберегающих, но у последних еще есть козырь, а именно цена. Но, несмотря на более высокую стоимость, я бы рекомендовал приобретать именно качественные светодиодные приборы освещения, так как в долгосрочной перспективе они окажутся все-таки выгоднее всех остальных.