1.6 Энергосберегающие лампы
С устройством лампы накаливания знакомы многие. Под действием электрического тока вольфрамовая нить в лампочке раскаляется до яркого свечения. Но не все знают, как устроена энергосберегающая лампа.
Энергосберегающие лампы состоят из колбы, наполненной порами ртути и аргоном, и пускорегулирующего устройства (стартера). На внутреннюю поверхность колбы нанесено специальное вещество, называемое люминофор. Люминофор, это такое вещество, при воздействии на которое ультрафиолетовым излучением, начинает излучать видимый свет. Когда мы включаем энергосберегающую лампочку, под действием электромагнитного излучения, поры ртути, содержащиеся в лампе, начинают создавать ультрафиолетовое излучение, а ультрафиолетовое излучение, в свою очередь, проходя через люминофор, нанесенный на поверхность лампы, преобразуется в видимый свет.
Люминофор может иметь различные оттенки, и как результат, может создавать разные цвета светового потока. Конструкции существующих энергосберегающих ламп делают под существующие стандартные размеры традиционных ламп накаливания. Диаметр цоколя у таких ламп составляет 14 или 27 мм. Благодаря чему вы можете использовать энергосберегающие лампы в любом светильнике, бра или люстре, для которых вы раньше применяли лампу накаливания.
а) Преимущества энергосберегающих ламп
Экономия электроэнергии. Коэффициент полезного действия у энергосберегающей лампы очень высокий и световая отдача примерно в 5 раз больше чем у традиционной лампочки накаливания. Например, энергосберегающая лампочка мощностью 20 Вт создает световой поток равный световому потоку обычной лампы накаливания 100 Вт. Благодаря такому соотношению энергосберегающие лампы позволяют экономить экономию на 80% при этом без потерь освещенности комнаты привычного для вас. Причем, в процессе долгой эксплуатации от обычной лампочки накаливания световой поток со временем уменьшается из-за выгорания вольфрамовой нити накаливания, и она хуже освещает комнату, а у энергосберегающих ламп такого недостатка нет.
Долгий срок службы. По сравнению с традиционными лампами накаливания, энергосберегающие лампы служат в несколько раз дольше. Обычные лампочки накаливания выходят из строя по причине перегорания вольфрамовой нити. Энергосберегающие лампы, имея другую конструкцию и принципиально иной принцип работы, служат гораздо дольше ламп накаливания в среднем 5-15 раз. Это примерно от 5 до 12 тысяч часов работы лампы (обычно ресурс работы лампы определяется производителем и указывается на упаковке). Благодаря тому, что энергосберегающие лампы служат долго и не требуют частой замены, их очень удобно применять в тех местах, где затруднен процесс замены лампочек, например в помещениях с высокими потолками или в люстрах со сложными конструкциями, где для замены лампочки приходится разбирать корпус самой люстры.
Низкая теплоотдача. Благодаря высокому коэффициенту полезного действия у энергосберегающих ламп, вся затраченная электроэнергия преобразуется в световой поток, при этом энергосберегающие лампы выделяют очень мало тепла. В некоторых люстрах и светильниках опасно использовать обычные лампочки накаливания, из-за того что они выделяя большое количества тепла могут расплавить пластмассовую часть патрона, прилегающие провода или сам корпус, что в свою очередь может привести к пожару. Поэтому энергосберегающие лампы просто необходимо использовать в светильниках, люстрах и бра с ограничением уровня температуры.
Большая светоотдача. В обычной лампе накаливания свет идет только от вольфрамовой спирали. Энергосберегающая лампа светится по всей своей площади. Благодаря чему свет от энергосберегающей лампы получается мягкий и равномерный, более приятен для глаз и лучше распространяется по помещению.
Выбор желаемого цвета. Благодаря различным оттенкам люминофора покрывающего корпус лампочки, энергосберегающие лампы имеют различные цвета светового потока, это может быть мягкий белый свет, холодный белый, дневной свет, и т.д.;
б) Недостатки энергосберегающих ламп
Единственным и значительным недостатком энергосберегающих ламп по сравнению с традиционными лампами накаливания является их высокая цена. Цена энергосберегающей лампочки в 10-20 раз больше обычной лампочки накаливания. Но энергосберегающая лампочка неспроста называется энергосберегающей. Учитывая экономию на электроэнергии при использовании этих ламп и с их срок службы, в итого, применение энергосберегающих ламп станет для вас и вашего бюджета более выгодным.
Есть еще одна особенность применения энергосберегающих ламп, которую нужно отнести к их недостатку. Энергосберегающая лампа наполнена внутри парами ртути. Ртуть считается опасным ядом. Поэтому очень опасно разбивать такие лампы в квартире и помещении. Следует быть очень осторожными при обращении с ними. По той же причине энергосберегающие лампы можно отнести к экологически вредным, и поэтому они требуют специальной утилизации, а выбрасывать такие лампы, по сути, запрещено. Но почему-то при продаже энергосберегающих ламп в магазине, продавцы не объясняют, куда их потом девать.
в) Мощность
Энергосберегающие лампы изготавливают с различной мощностью. Диапазон мощностей варьируется от 3 до 90 Вт. Следует учитывать, что коэффициент полезного действия у энергосберегающей лампы очень высокий и световая отдача примерно в 5 раз больше чем у традиционной лампочки накаливания. Поэтому при выборе энергосберегающей лампы, надо придерживаться правила – делить мощность обычной лампы накаливания на пять. Если вы в своей люстре или светильнике применяли обычную лампочку накаливания мощностью 100 Вт, вам будет достаточно приобрести энергосберегающую лампочку мощностью 20 Вт.
г) Цвет света
Энергосберегающие лампы способны светить разным цветом. Данная характеристика определяется цветовой температурой энергосберегающей лампы.
2700 К – теплы белый свет.
4200 К – дневной свет.
6400 К – холодный белый свет.
д) Вредны ли энергосберегающие лампы?
Спор по поводу вреда люминесцентных ламп идет наверное со времени их изобретения (энергосберегающие тоже люминесцентные). Первым аргументом было то, что они якобы вредны для глаз. Как пример приведу обычные трубчатые типа ЛД, ЛБ и проч. Возможно, поначалу, это так и было потому, что люминесцентная лампа, в отличие от лампы накаливания 50 раз в секунду перезажигается то есть гаснет и зажигается вновь) глаз практически не замечает этого, однако глаза могут быстро уставать. В дальнейшем стали в основном применять светильники с двумя лампами, причем напряжение у одной из ламп сдвинуто по фазе конденсатором, то есть в тот момент, когда одна из ламп пригасает, вторая, наоборот, находится на пике своего излучения и наоборот. То есть, таким образом, исключилась пульсация света. Современные энергосберегающие лампы практически не пульсируют (это благодаря электронному ПРА, встроенному в лампу).
Сейчас имеет смысл покупать энергосберегающие лампы с «температурой» свечения 2400-2700К – это теплый белый свет, сдвинутый к красному спектру, он приятен для глаз, не такой «мёртвый», при таком свете не менее комфортно, чем при свете лампы накаливания. Свет люминесцентных ламп (особенно трубчатых) для зрения лучше, чем свет ламп накаливания – не такой резкий и более равномерный (при условии применения светильников с двумя лампами). Свое мнение по поводу комфортности люминесцентного света высказывают люди, сделавшие операции на глазах (для большинства такой свет комфортней).
По поводу ультрафиолетового излучения можно частично согласиться. Действительно, свечение люминофора, которым покрыта трубка лампы, происходит в ультрафиолетовом свете, люминофор просто увеличивает светоотдачу и исправляет спектр свечения (невидимое УФ излучение преобразует в видимое). Но ультрафиолетовое излучение не проходит через обычное силикатное стекло (из которого и сделаны трубки ламп). Оно проходит только через кварцевое. Поэтому, даже с учетом того, что трубки сделаны из очень тонкого стекла, говорить о данных лампах, как об источнике интенсивного УФ излучения некорректно. Тем более, если лампы установлены в светильники со стеклянными плафонами, УФ излучение не может проходить через них вообще.
И, наконец, третий аргумент вредности ЛЛ – наличие в них ртути. С этим сложно поспорить, действительно ртуть в них есть, правда в очень мизерных количествах (скажем, ртути из обычного медицинского термометра хватит на изготовление, пожалуй, более пары сотен таких ламп). И здесь надо иметь в виду, что с лампами надо обращаться осторожно, даже после их использования.
Рис.1 Внутренняя компоновка
Конечно, одного-двух раз вдыхания паров ртути из разбившейся лампы недостаточно, чтобы вызвать хроническое отравление.
Рис.2 Электрическая схема
Рис.6 Спектральные характеристики энергосберегающей лампы.
Но, тем не менее, надо решать вопрос с утилизацией. Здесь проще всего сдавать лампы в те же магазины, где их вам. За это магазин будет брать некоторую плату, впрочем, она может идти в зачет при покупке новой (как стеклотару меняли в свое время).
е) Внутренняя компоновка и электрическая схема энергосберегающей лампы
1.7 Гравитационная лампа
Выпускник политехнического института Вирджинии разработал напольную лампу-колонну, которая освещает помещение благодаря гравитации. Работает она за счёт медленного сползания груза, раскручивающего ротор генератора. Вырабатываемая им энергия питает десять высокоэффективных светодиодов.
Работает лампа бесшумно. Её не нужно включать в сеть, а значит и провода ей тоже не нужны, и это, пожалуй, одно из главных достоинств лампы. Ведь её можно поместить в любом месте квартиры. Чтобы "включить" такую колонну, необходимо протянуть руку центральному стержню и поднять перемещающийся по нему груз наверх. Правда, груз в лампе весит немало — 22,5 килограмма. "Гиря" медленно начнёт сползать вниз, и через несколько секунд лампа снова начнёт освещать пространство квартиры.
"Включённая" лампа светит мягким рассеянным светом, причём "горит" почти вся поверхность колонны (кроме выреза для руки, конечно же), поскольку она представляет собой специально сконструированную акриловую линзу. Срок "годности" лампы оценивается 200 годами (при использовании каждый день в течение 8 часов).
Автор считает, что лет через 10-15 акриловая оболочка лампы состарится и начнёт "отрезать" голубоватый оттенок света, создаваемый светодиодами, делая освещение более близким к дневному свету, а значит, более комфортным. Неясным остаётся только одно - как выключить лампу, например, если время ложиться спать?
1.8 Лазер
По сравнению с другими источниками света Л. обладает рядом уникальных свойств, связанных с когерентностью и высокой направленностью его излучения. Излучение «нелазерных» источников света не имеет этих особенностей. Мощность, излучаемая нагретым телом, определяется его температурой Т. Наибольшее возможное значение потока излучения, достигаемое для абсолютно чёрного тела, W = 5,7×10-12×T4 вт/см2. Мощность излучения быстро растет с увеличением Т, и для высоких Т достигает весьма больших величин. Так, каждый 1 см2 поверхности Солнца (Т = 5800 К) излучает мощность W = 6,4×103 вт. Однако излучение теплового источника распространяется по всем направлениям от источника, т. е. заполняет телесный угол 2π рад. Формирование направленного пучка от такого источника, осуществляемое с помощью системы диафрагм или оптических систем, состоящих из линз и зеркал, всегда сопровождается потерей энергии. Никакая оптическая система не позволяет получить на поверхности освещаемого объекта мощность излучения большую, чем в самом источнике света.
Рис .7 Спектральные характеристики лазера.