Описание и устройство энергосберегающих ламп

Виды

На сегодняшний день существует большое разнообразие видов энергосберегающих устройств освещения. Они подразделяются на изделия для дома, промышленных предприятий и специализированные варианты, выполняющие определённые функции.

Для производственных и промышленных помещений используются лампы дневного света с голубым оттенком свечения, обладающие высокой светоотдачей, цветовая температура которых не превышает 6500 К. В помещениях, где требования к цветопередаче повышены (музеи, выставочные залы) устанавливаются экземпляры с хорошей или отличной цветопередачей.

Для дома чаще всего используют компактные модели с цветовой температурой, не превышающей 6000 К. Лампы естественного света дают мягкий солнечно-белый оттенок. Цветопередача может быть хорошей, а может быть приемлемой, всё зависит от указанных цифр на упаковке.

Первая цифра показывает индекс цветопередачи. За идеал принято считать величину 100, и чем ближе к этому числу значение, тем лучше цветопередача лампы. Оставшиеся две цифры показывают цветовую температуру. Изделия, имеющие первую цифру 8 или 9 имеют хорошую цветопередачу.

Лампы тёплого белого света могут быть использованы как для производственных помещений, так и для дома. Экземпляры, излучающие белый с розовым оттенком свет используются в предприятиях общественного питания, а излучающие тёплый белый свет с жёлтым оттенком используются в жилых помещениях.

В быту лампы могут быть использованы в люстрах и различных светильниках. Некоторые виды могут быть снабжены диммерами. Эти приборы предназначены для плавной регулировки яркости освещения. Модели с регуляторами яркости снабжены специальным блоком, о чём производители предупреждают потребителей специальной маркировкой. Диммируемые лампы очень удобны в эксплуатации, при необходимости свет можно приглушить или наоборот, сделать более ярким.

Для домашнего использования некоторые производители разработали необычные по форме и функциям лампочки. Существуют модели со встроенными различными режимами, управлять которыми можно с помощью Wi-Fi. Кроме того, дизайнеры разработали модели, не нуждающиеся в плафоне и люстре. Эти лампы имеют необычную форму и поэтому одновременно являются светильником.

Очень часто энергоэффективные приборы освещения мерцают при выключенном свете. Причин тому может быть несколько. Это явление связано с выключателем со светодиодной подсветкой. Убрав светодиод, можно устранить мерцание.

Для акцентирования светового потока используются зеркальные модели. Чаще всего эти варианты используют в потолочных, точечных и настольных светильниках.

Существуют варианты для уличного освещения.

Какие лампы относятся к энергосберегающим?

1. КЛЛ (компактные люминисцентные лампы) характеризуется дугообразной формой, что позволяет располагать её в маленьких светильниках. Они почти всегда используются в домашних условиях, являясь оптимальной заменой обычных ламп накаливания. Нередко они входят в комплектацию нестандартных осветительных приборов. В составе такой лампочки находятся инертные газы (известные многим аргон и неон), а также ртутные пары. Внешний корпус отделан люминофором. Благодаря сталкиванию электронов со ртутными компонентами, выделяется незаметное внешне УФ-излучение, превращающееся в рассеянный свет (этому способствует люминофорное покрытие). Компактные лампы состоят из трёх деталей: цоколя для подсоединения к электросети, регулирующего устройства электронного типа для зажигания и поддержания горения лампочки. Он выполняет переход с электросети 220 Вт до того, которое требуется для стабильной работы лампы без мигания. Третьим компонентом прибора являются колбы, представляющие собой внешнюю оболочку лампы. По причине различия указанных элементов, обусловливается и разновидность КЛЛ: к примеру, по цвету излучения, особенностями цоколя (бывают категории 2D, часто устанавливаемых в душевых кабинах, E27 — для обычного патрона, Е14 — для уменьшенного патрона, Е40 — для большого патрона).
2. Линейные люминесцентные лампы (ЛЛЛ) бывают кольцевыми, прямыми, или специфической U-вариации. Прямолинейные устройства имеют форму длинных стеклянных труб, на концах которой располагаются ножки из стекла, где, в свою очередь, закреплены электроды. На внутренней поверхности лампы находится покрытие люминофора, а сама полость трубки заполнена инертными газами и ртутью. Безопасность людей от губящего испарения ртути гарантирует герметичное запаивание лампы. Линейные лампы различаются по показателям диаметра и длины трубки, ширине цокольного элемента. Как правило, чем больше габариты ЛЛ, тем больший получается расход электричества. Зачастую такие ЛЛ применяются на производственных заводах и предприятиях, в офисах и местах общественного значения.Самую большую популярность среди потребителей получили компактные люминесцентные лампы, а линейная их альтернатива неспешно уходит с производства.

Преимущества и недостатки

Популярность светосберегающих люминесцентных лампочек на отечественном рынке объясняется многочисленными преимуществами этой технологии. К достоинствам таких изделий можно отнести следующее:

• Отличная экономичность, что достигается за счёт улучшенной световой отдачи.
• Хорошая долговечность ламп, которая значительно превышает срок службы светильников накаливания.
• Имеется возможность выбора уровня интенсивности освещения.
• Минимальный нагрев даже при высокой мощности.
• Равномерное распределение света.

У ламп накаливания 85% всей энергии уходит на выделение тепла, соответственно эффективность таких источников освещения будет минимальной. Тогда как у энергосберегающих моделей в виде тепла выделяется лишь 20−25 процентов электричества. Соответственно, в помещении можно использовать небольшие по своей мощности лампы, что существенно сокращает расходы на оплату коммунальных услуг.

Лучшие модели сберегающих ламп имеют срок эксплуатации в 15 тысяч часов работы. У них отсутствует нить накаливания, которая со временем перегорает, требуя замены светильников, что приводит к расходам домовладельца. Благодаря отсутствию нагрева можно использовать такие изделия в светильниках, в которых плафоны выполнены из бумаги, картона или легковоспламеняемой ткани. Обеспечивается максимально возможная безопасность эксплуатации светильников даже при высокой мощности освещения.

Сегодня в продаже можно найти различные модели электроламп в квартиры, которые обеспечивают насыщенный направленный свет или же мягкое рассеянное освещение. В каждом конкретном случае выбор следует делать исходя из типа светильника, а также требуемого света в помещении. Мягкий спектр, который приближен к солнечному свету, позволяет предупредить повышенную нагрузку на глаза, поэтому в таком помещении, где используются энергосберегающие лампочки, всегда будет уютно и комфортно.

К недостаткам этой технологии можно отнести зависимость продолжительности срока службы от режима эксплуатации. Постоянное включение и выключение света будет отрицательно сказываться на долговечности лампы, которая в скором времени придет в полную негодность. Также необходимо учитывать свойство медленно выходить на свой максимум. В среднем такой лампочке потребуется 2 минуты, чтобы полностью разогреться и начать освещать помещение на максимум своей мощности.

Не слишком качественные модели энергосберегательных ламп могут излучать ультрафиолет, который губителен для растений и отрицательно сказывается на кожных покровах человека. Поэтому экономить на качестве элементов освещения не стоит. Нужно будет также аккуратно обходиться с лампочками, внутри которых находится фосфор и ртуть. Разбивать их или же неправильно утилизировать не следует.

Нормы освещения

Яркость освещения – индивидуальное понятие. Однако принято считать, что на каждые 10м2 при высоте потолков 2,7м, необходима минимум освещенность в эквиваленте 100Вт.

Измеряется освещенность в люксах. Что это за единица? Простыми словами – когда 1 люмен освещает 1м2 площади помещения, то это и есть 1 люкс.

Для разных помещения нормы отличаются. 

Зависит освещенность от многих параметров:

• от расстояния до источника света
• цвета окружающих стен
• отражения светового потока от посторонних предметов

Освещенность очень легко замеряется при помощи привычных смартфонов. Достаточно скачать и установить специальную программу. Например – Люксметр (ссылка)

Правда такие программы и камеры телефонов обычно врут по сравнению с профессиональными приборами люксметрами. Но для бытовых нужд, этого более чем достаточно.

Другие факторы

Не менее важным показателем является время включения лампы. Люминесцентный источник загорается на полную мощность в течение нескольких секунд после подачи питания. Они не любят частых коммутаций, поэтому лучше их устанавливать в помещениях, где свет не включается часто. Светодиодная лампочка лишена таких недостатков и моментально загорается.

Высокая влажность негативно отражается на энергосберегающем источнике. Из-за нее на поверхности колбы образуется пленка, мешающая стабильной работе.

Температурный диапазон светодиодов больше. Они стабильно работают практически при любой температуре.

Индекс цветопередачи – это параметр, показывающий, насколько близким является излучение от источника к естественному солнечному свету. Солнце – эталон индекса CRI и равняется 100 Ra. Светодиодный индекс равняется 80-90 Ra, для люминесцентных ламп показатель равен 60-90 Ra.

Какой светодиодный светильник выбрать, зависит и от формы – они выпускаются в виде шара, свечки и других фигур. Размеры также различны – есть как миниатюрные изделия, так и приборы стандартного формата. Люминесцентные лампы выпускаются только в виде трубок и спиралей.

У светодиодных источников есть возможность регулировки яркости. У газоразрядных ламп с этим дела обстоят хуже – сложно найти образец, к которому можно подключить диммер. Такой прибор будет стоить дороже, и будут выполняться не все функции в полном объеме.

Светодиоды и люминесцентные лампы имеют так называемое «паразитное» свечение. Оно появляется по следующим причинам:

• некачественная проводка;
• неправильное фазное подключение;
• при длине проводов от 10 метров;
• некачественные импульсные источники;
• наличие поблизости высокочастотных мощных генераторов.

Какие лампочки лучше для дома

Чтобы найти ответ на этот вопрос, придется разобраться, какие бывают современные виды ламп для домашних осветительных приборов. Прежде всего, речь пойдет об энергоэффективном освещении. В отличие от старых, которые больше грели, нежели светили, новые лампы преобразовывают в свет большую часть энергии.

Как правило, когда говорят про энергосберегающие лампочки, подразумевают люминесцентные. Но и те, которые работают на светодиодах, также очень экономичны. В чем разница между видами и какие лампочки лучше купить для дома, будем разбирать подробно.

Светодиодные

В них в качестве источника света используются полупроводниковые кристаллы. Такие устройства отличаются компактностью и долговечностью. В процессе эксплуатации они потребляют небольшое количество электроэнергии, за счет чего считаются необычайно экономичными.

Они экологически безопасны и не требуют специальной утилизации — перегоревшую можно сразу выкинуть в ведро. Пожалуй, единственный минус — достаточно высокая цена.

Энергосберегающие

По традиции так называют люминесцентные лампы. Они работают по тому же принципу, что и трубчатые, применявшиеся раньше для освещения производственных помещений. За счет спиралевидного изгиба решается вопрос компактности, важный для использования в бытовых светильниках.

Наиболее востребованными являются модели с классическим цоколем, таким же, как у ламп накаливания. Источником света в этом случае служат ртутные пары, наполняющие трубку или колбу. На внутреннюю поверхность наносится специальное вещество, называемое люминофором — оно имеет свойство светиться при попадании ультрафиолета.

Энергосберегающие лампы

Каждый знает, как внешне выглядит компактная люминесцентная лампа, но суть ее работы понятна не всем.

В ее схему входит электронный пускорегулирующий аппарат, при помощи которого создается высоковольтный разряд между электродами внутри колбы, так называемый пробой, и поддерживает его. При таком пробое начинают светиться пары ртути, которая содержится в колбе. Но свечение это не видно человеческому глазу, т. к. находится в ультрафиолетовом спектре.

Схематичное изображение энергосберегающей лампы

Для того, чтобы преобразовать такое свечение в видимое, стенки стеклянной трубки покрыты специальным веществом – люминофором (отсюда и название – люминесцентная). По своей сути – это та же лампа дневного света, только в уменьшенном варианте и с более высокотехнологичным ЭПРА.

Рекомендации по выбору энергосберегающих ламп

Энергосберегающие лампы имеют международную маркировку, которая характеризует яркость света, излучаемого лампой. Чтобы узнать показатель цветопередачи, первую цифру маркировки умножьте на 10. Интервал показателя от 60 до 100.

Вторая и третья цифры маркировки, это температура по шкале Кельвина, разделенная на 100. Например, покупая лампу с индексом маркировки 827, необходимо 8 умножить на 10, а 27 умножить на100. Получаем: показатель цветопередачи равен 80, а температура и цвет – 2700.

Для освещения метро, магазинов, общественных помещений используют энергосберегающие лампы с маркировкой от 2700 до 3500 К.

Наилучший вариант освещения жилого помещения обеспечивает ЭСЛ с маркировкой 830, 840.

Чтобы увеличить строк службы энергосберегающих ламп необходимо придерживаться некоторых правил:

– избегать колебаний напряжения, по возможности установить стабилизаторы напряжения; 

– ограничить количество включений и выключений лампы (не выключать кажду минуту, выходя из комнаты и возвращаясь в нее – сделаете только хуже).

История возникновения и использования энергосберегающих ламп

Так уж повелось, что большинство инновационных разработок в сфере высоких технологий реализуются в развитых западных странах, а в Россию возвращаются в виде уже готовых решений. Так было с первым реально работавшим источником электрического света – лампочкой А.Н. Лодыгина, который рассматривал ее в качестве альтернативы газовым уличным фонарям, но не освоил производство. Зато Т. Эдисон, запатентовал все известные на тот момент разработки и организовал производство, за что слывет на Западе «отцом» электрической лампы.

Аналогично складывалась ситуация и с разработкой осветительных приборов, именуемых «энергосберегающими». Газоразрядные лампы были параллельно «изобретены» в СССР в 1951 году, спустя 13 лет после начала их производства в США, а лидер энергосбережения – светодиод, изобретенный в 1923 году ленинградцем Олегом Лосевым, сначала вернулся в Россию в виде дорогих, но крайне ненадежных китайских LED-лампочек.

Современный рынок насыщен разнообразными типами экономичных ламп бытового назначения. Далеко не все из них являются энергосберегающими. В чем же заключается отличие обыкновенной лампы накаливания от энергосберегающей?

Устройство энергосберегающей лампы

Простая лампа накаливания, служащая человечеству более 100 лет, имеет простое устройство. В стеклянную колбу, из которой откачен воздух (вакуум), помещены два электрода, между которыми расположена спираль из тугоплавкого металла (вольфрама). При подаче напряжения на электроды спираль нагревается и начинает светиться. КПД лампы накаливания небольшой – около 20% потребляемой энергии превращается в световую, остальная уходит на нагрев лампы.

В энергосберегающих источниках света используется совершенно иной принцип. В газоразрядных (люминесцентных) лампах электрический разряд в парах ртути возбуждает УФ-излучение, которое активирует люминофор, нанесенный на стенки газовой трубки, и заставляет его светиться белым или цветным светом.

В LED-лампах (светодиодных) выработка фотонов происходит при переходе возбужденного током электрона с одного уровня на другой (P-N переход в полупроводниках).

Экономичность лампы достигается благодаря тому, что в энергосберегающих лампах электроэнергия не тратится на нагрев спирали, как в лампах накаливания.

Влияние на организм человека

Люминесцентные трубки содержат пары ртути, которые при потере герметичности попадают в воздух, что опасно для здоровья человека. Эксплуатация, хранение и утилизация таких приборов требуют особого внимания, потому что халатное отношение приводит к попаданию соединений ртути в среду обитания человека, почву, воду. Массовое нарушение правил утилизации ртутных элементов создает угрозу масштабного загрязнения экологии.

Люминесцентные источники работают на преобразовании люминофором ультрафиолетового излучения в видимый свет. Флюоресцирующее покрытие и стекло пропускают долю ультрафиолета наружу, а выгорание люминофора приводит к увеличению потока УФ-излучения, которое оказывает вредное воздействие на кожу. Человек не видит и не чувствует излучение УФ-диапазона, поэтому не подозревает о причине недуга.

Технология производства светодиодов исключает излучение ультрафиолетового спектра LED-лампами в процессе работы. Инфракрасное излучение присутствует, но не превышает 15%, что безопасно для человека. Отсутствие вредных соединений в составе LED-элементов подтверждает экологическую чистоту приборов.

Сравнение показателей качества источников света

Принципиальные различия в основных параметрах такой характеристики стоит обобщить, выделив самые основные критерии. А именно:

1. Яркость. Этот параметр еще называют силой света. Измеряется в кд (cd). Данные об этом показателе встречаются на упаковках ламп, предназначенных не для домашнего использования. Это важный критерий при выборе искусственного источника для «ходовых огней» автомобилей.
2. Цветовая температура. Еще называют индексом цветопередачи, температурой цвета. Измеряется в К (кельвинах). Основа — это показатель оттенка цвета источника, который можно разделить на:
   • теплый цвет. Обозначается на упаковке цифрами от 2700 К, до 3300 К. Такой оттенок сравним с рассеянным цветом неба на закате;
3. дневной или природный цвет. Обозначается 4000 К; 4200 К. Сравним с оттенком неяркого неба;
4. холодный. На упаковке обозначается 5000 К.

Для определения приоритета в таком выборе стоит рассмотреть еще и разницу в размерах и формах ламп.

Все же светодиодная или энергосберегающая?

Кто-то может сказать, что световые приборы с использованием нити накаливания имеют преимущество в цене, а с КЛЛ или LED можно еще и на низкокачественную подделку нарваться, но это в корне неверно. Сейчас вероятность приобретения подделки крайне мала, а ассортимент подобных ламп огромен.

Поспорить можно и о величине энергопотребления. И компактная люминесцентная, и светодиодная лампы потребляют минимум энергии, они обе очень экономичны, при этом не теряют силы светового потока. Да и остальные параметры оппонентов практически схожи.

Но все же специалистами в области электротехники рекомендуется вариант освещения на кристаллах, т. к. главное, чем отличаются светодиодные лампы – это долговечность, а также экологичность и безопасность. Есть и второстепенные преимущества, такие как компактность, немного большая экономичность и простота монтажа. А ведь по сути, для обычного обывателя очень важен вопрос, поможет ли осветительный прибор сберечь электроэнергию.

Но сравнивать в деле, что лучше для дома – светодиодные или энергосберегающие лампы – придется каждому самостоятельно, так же как и принимать окончательное решение.

Разновидности

Выделяют два вида люминесцентных ламп. Рассмотрим их подробнее.

Линейные

Они являются более крупными по размеру, обычно это спиралевидные лампочки или модели в форме трубы, которые скручивают для большей компактности, но всё равно они довольно массивные. Они бывают кольцевые по форме, а также U-образные или сдвоенные. Такие изделия не имеют цоколя. На краях трубок расположены металлические стержни, которые присоединяют к сети питания с помощью специальных конструкций.

Их различают и по форме, а линейные и по количеству дуг. Обычно это три, четыре или шесть. Линейные лампы бывают разными по длине и диаметру трубок. Чем больше такая лампочка, тем больше энергии она будет потреблять. Но при этом она будет светить очень ярко. Такие приспособления будут отличаться высокой мощностью.

Как правило, эти изделия используются для освещения в просторных офисах.

Компактные

Что касается компактных моделей, то они имеют маленький размер цоколя. Среди них также есть традиционные и маленькие, которые используются в декоративных целях. Их также используют для точечного освещения или подсветки. Применяя такие лампочки для освещения помещения, вы можете выбрать тип излучения света, поскольку есть холодный и тёплый, а также нейтральный дневной свет, исходящий от разных моделей таких устройств.

Из чего состоят и по какому принципу работают энергосберегающие лампы

Относительно старых ламп накаливания, люминесцентные и светодиодные представляют собой более современные и технологичные решения. Давайте посмотрим, как они устроены и как работают.

Как устроена компактная энергосберегающая люминесцентная лампа

Компактная люминесцентная лампа состоит из колбы, внутри которой по краям размещены два электрода, образующих при подаче тока дуговой разряд. Так как лампа заполнена специальным инертным газом и парами ртути, то разряд вызывает ультрафиолетовое излучение.

Схема компонентов люминесцентной лампы

Чтобы получить видимый свет, вся внутренняя площадь колбы покрыта особым веществом – люминофором, который при поглощении ультрафиолета излучает обычный свет. Благодаря изменению состава люминофора можно получать различные оттенки свечения лампы.

Для того чтобы зажечь люминесцентную лампу, требуется подать на электроды импульс высокого напряжения, так как в холодном состоянии она обладает высоким сопротивлением. Для этого применяются специальные устройства — ПРА, или пускорегулирующие аппараты. Они кратковременно повышают напряжение, «разгоревают» лампу и далее питание осуществляется уже от обычного тока. В современных компактных люминесцентных лампах ПРА внедрен прямо в цоколь.

Светодиодные лампы

Сама лампа не содержит каких-либо механизмов для излучения света. Она просто имеет комплект светодиодов и систему управления ими. Светодиод — самостоятельный компонент, который умеет излучать свет под воздействием тока. Вообще, сам процесс излучения довольно сложен для понимания без знаний физики.

При переходе из среды в среду излучаются фотоны

Но если объяснять «на пальцах», то при переходе электронов из одной зоны в другую происходит излучение фотонов, так как электроны меняют свой энергетический уровень. За счёт разного сочетания материалов светодиода, процессы излучения происходят по-разному и генерируют разные длины волн. То есть цвет светодиода можно регулировать, правильно подобрав компоненты. Например, фосфид галлия дает оранжевый цвет, а селенид цинка — синий.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Советы по выбору источников света для внутренних помещений:

Видео #2. Сравнение по всем параметрам ламп разных видов:

Видео #3. Подробный обзор осветительных приборов для дома:

Выбор лампочки зависит от требований к безопасности и эксплуатационной стойкости, частоте активизации, планируемой интенсивности светопотока и цены. Возможно, самой удачной окажется комбинация из нескольких видов ламп, в которой каждая продемонстрирует максимальную эффективность в определенных условиях.

А какой вид приборов освещения предпочитаете вы? Поделитесь лично вашими критериями в выборе источников света для обустройства собственного дома/квартиры/офиса. Оставляйте, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, задавайте вопросы по заинтересовавшим или неясным моментам, размещайте фото по теме статьи.

Выводы и полезное видео по теме

Видеоматериал том, какие источники света наиболее экономичны:

Обзор и тестирование светодиодных ламп Feron:

Несмотря на то что на рынках все еще можно встретить лампы накаливания, энергоэффективные аналоги скоро полностью их вытеснят с прилавков. Если заменить ими все приборы в светильниках, уже через два года потраченные средства полностью окупятся. Далее же следует полная экономия.

Поделитесь с читателями вашим опытом использования энергосберегающих ламп. Расскажите, какие светильники вы выбрали, довольны ли приобретением. Пожалуйста, оставляйте комментарии к статье, задавайте вопросы и участвуйте в обсуждениях. Форма для связи расположена ниже.