Как работают энергосберегающие лампы? Объясните этот материал

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 30 октября 2021 г.

Вот вам и блестящая идея — лампа, которая экономит ваши деньги и помогает окружающей среде! Она служит в 10 раз дольше, чем стандартная электрическая лампа, и потребляет на 80 процентов меньше энергии. Если вы заботитесь о борьбе с глобальным потеплением, такие лампы — отличное начало. Типичная энергосберегающая лампа за свой срок службы предотвратит попадание в атмосферу около тонны углекислого газа и многократно окупится. Так что это хорошо для вашего кармана и хорошо для Земли. Есть два совершенно разных типа: КЛЛ (компактные люминесцентные лампы) и светодиодные (светоизлучающие диоды) лампы. В чем разница между ними, как они работают и что лучше? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Типичная энергосберегающая компактная люминесцентная лампа (КЛЛ). Свет исходит от двух люминесцентных ламп слева. Кубическое основание лампы содержит трансформатор и другую электронику, как описано ниже.

Содержание

Почему обычные (лампы накаливания) тратят энергию впустую

Чтобы понять, чем так хороши энергосберегающие лампы, нужно сначала понять, чем так плохи обычные.

Традиционно большинство ламп были лампами накаливания. Это означает, что они излучают свет, потому что они горячие. Типичная электрическая лампочка представляла собой стеклянный шар с очень тонкой проволокой внутри. Тонкий провод, называемый нитью накала, сильно нагревается, когда через него проходит электричество. Горячие вещи часто излучают свет. Огонь, например, выглядит красным, оранжевым, желтым или белым, потому что он горячий. Поместите железный стержень в огонь, и он загорится красным, когда температура достигнет примерно 950°C (1750°F); это то, что мы подразумеваем под «раскаленным докрасна». Если температура поднимается примерно до 1100°C (2000°F), полоса светится желтым цветом. Если он станет еще горячее, скажем, около 2500 ° C (4500 ° F), он будет светиться ярким белым светом. Нить накаливания в лампочке выглядит белой, потому что она раскалена добела.

Фото: Лампа накаливания загорается, когда нить накаливания нагревается добела. Обычно это трудно увидеть, так как вы не можете смотреть на лампу очень долго без того, чтобы она не повредила (или даже не повредила) ваши глаза. Но эта фотография с короткой выдержкой дает понять, что именно происходит.

Читайте также:
Как выбрать рисунок обоев - Wallpapers To Go

Горячее железо кажется красным, желтым или белым, потому что оно излучает свет, но почему оно вообще должно излучать свет? Когда вы нагреваете железо, атомы внутри него поглощают тепловую энергию, которую вы выделяете. Электроны внутри атомов отталкиваются дальше от ядра, чтобы поглотить эту дополнительную энергию. Но это делает их нестабильными, поэтому они быстро возвращаются в исходное или «основное» состояние. Когда они это делают, они должны избавиться от некоторого количества энергии и сделать это, испуская крошечный пакет света, называемый фотоном. В зависимости от того, сколько энергии они избавляются, фотон выглядит как свет определенного цвета. См. нашу статью о свете для более полного объяснения того, как атомы создают свет.

Вы можете подумать, что нагрев куска проволоки — довольно неэффективный способ получения света, и вы будете правы. Огонь, раскаленный железный стержень и нить накаливания в лампе — все это испускает свет, но также и тепло. Если нашей единственной целью является производство света, любое выделяемое нами тепло — это энергия, потраченная впустую. Если вы когда-либо касались обычной лампы накаливания, вы знаете, что она невероятно горячая — слишком горячая, чтобы прикоснуться к ней, так что не пытайтесь! На самом деле, лампа накаливания теряет около 90 процентов потребляемой электроэнергии, нагреваясь.

Узнайте больше в нашей статье о лампах накаливания.

Как работают компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)

Традиционно энергосберегающие лампы экономят энергию, излучая свет без тепла, используя совершенно другой процесс, называемый флуоресценцией. Это уловка, аналогичная той, которую используют такие существа, как светлячки и светлячки, чьи тела содержат химические вещества, излучающие «холодный свет» без тепла. Общее название света, полученного таким образом, — люминесценция.

Вероятно, у вас дома или в офисе уже много лет стоят длинные люминесцентные ленточные лампы. Современные компактные люминесцентные лампы работают точно так же, только они были сжаты, чтобы поместиться примерно в том же объеме, что и традиционная лампочка. Внешне компактная люминесцентная лампа выглядит достаточно просто и состоит из двух основных частей: квадратного основания, из которого выходят две или более белые стеклянные трубки. Подключите базу, и лампы загорятся. Что может быть проще? Внутри все немного сложнее! Вот как это все работает:

Читайте также:
Как избавиться от запаха еды в доме (14 советов! )

Фото: Электронная схема внутри энергосберегающей лампы. Трансформатор — это большая оранжево-золотая штука в центре. Черный цилиндр слева — это конденсатор. Четыре контакта серебристого цвета в крайнем правом углу — это места, где крепятся электроды.

Заключение

Итак, вкратце, люминесцентные лампы производят энергию в три этапа:

  1. Электроды получают электрическую энергию от источника питания и генерируют движущиеся электроны.
  2. Движущиеся электроны сталкиваются с атомами ртути в трубках, излучая ультрафиолетовый свет.
  3. Белое люминофорное покрытие трубок преобразует ультрафиолетовый свет в видимый свет (который мы можем видеть).

Что находится внутри компактной люминесцентной лампы?

Если вам интересно, вот как на самом деле выглядит внутри компактная люминесцентная лампа. (Не разбивайте одну из них самостоятельно; существует некоторый риск для безопасности из-за ртути внутри, если вы разобьете эти белые стеклянные трубки.)

Фотография, показывающая детали внутри компактной люминесцентной лампы.

Фото: Внутри компактной люминесцентной лампы. Номера на этом фото соответствуют номерам на картинке выше: 1) Подключение к розетке; 2) Трансформаторная схема; 3) Электроды; 4-6) Стеклянные трубки с белым люминофорным покрытием внутри.

Недостатки КЛЛ

Энергосберегающие люминесцентные лампы намного лучше ламп накаливания, но и у них есть свои недостатки. Как вы можете видеть на фотографии вверху, внутри них много электронных схем, которые трудно переработать в конце срока службы, поэтому большинство таких ламп попадают на свалки. Ртуть внутри них токсична, поэтому, если вы разобьете лампочку в своем доме, есть небольшой риск для вашего здоровья (к тому же ртуть загрязняет свалку).

Фото: компактные люминесцентные лампы трудно перерабатывать, но не стоит просто выбрасывать их в мусор: они содержат токсичные материалы, такие как ртуть. Собирайте их, храните в безопасном месте и периодически сдавайте в местный центр утилизации для надлежащей утилизации.

Подобно тому, как лампы накаливания ушли путем динозавров, компактным люминесцентным лампам суждено последовать их примеру: в феврале 2016 года ведущий производитель General Electric объявил, что прекратит производство и продажу компактных люминесцентных ламп в Соединенных Штатах в пользу светодиодных ламп. Теперь можно купить светодиодные эквиваленты большинства ламп накаливания и компактных люминесцентных ламп, в том числе небольшие полосы света, поэтому нет никаких реальных причин не выбирать светодиоды сразу. Рынок определенно движется в этом направлении: по данным Управления энергетической информации США, к концу 2018 года на долю светодиодов приходилось около двух третей всех поставок ламп. В 2012 году в 41% всех коммерческих зданий использовались компактные люминесцентные лампы, а в 84% — стандартные люминесцентные лампы; к 2018 году, согласно EIA, эти цифры упали до 19 процентов (КЛЛ) и 68 процентов (стандартные лампы). За тот же период потребление светодиодов увеличилось с 9 процентов в 2012 году до 44 процентов в 2018 году.

Читайте также:
12 креативных решений для хранения кастрюль и сковородок

Светодиодные лампы

На фото: Типичная светодиодная лампа (слева) больше похожа на старую лампу накаливания, чем на своего более старого конкурента КЛЛ (справа).

С тех пор, как в середине 1990-х годов стали популярны компактные люминесцентные лампы, появились лучшие альтернативы: светодиодные лампы. Они еще более энергоэффективны, служат немного дольше, содержат гораздо меньше электронных компонентов и не содержат токсичной ртути, хотя, по крайней мере, на данный момент, их покупка может быть дороже. Еще одним большим преимуществом является то, что они почти мгновенно достигают максимальной яркости, в отличие от КЛЛ, которым требуется несколько минут для «прогрева». Светодиодные лампы содержат 10–20 или около того маломощных низковольтных светоизлучающих диодов и некоторые схемы, заставляющие их работать от более высокого напряжения бытовой сети. У многих есть матовый внешний пластиковый корпус или «рассеиватель», который рассеивает яркий направленный свет фонарика их маленьких светодиодов в более теплое, более размытое свечение, более подходящее для домашнего освещения.

Как работают светодиодные лампы

Один светодиод обычно питается чем-то вроде 1.5-вольтовой батареи постоянного тока (постоянного тока): многие современные фонарики работают именно так, с несколькими светодиодами, питаемыми парой маленьких батареек. У бытовой лампы есть некоторые дополнительные сложности: напряжение намного выше (110–250 вольт) и это переменный ток, а не постоянный. Итак, как и в КЛЛ, нам нужна некоторая схема, чтобы наши светодиоды работали правильно.

Вот пять основных частей типичной светодиодной лампы:

Как можно сравнить эффективность разных видов ламп?

Легко взять лампу в магазине и попасться на простые аргументы на коробке вроде «Потребляет на 90% меньше энергии» (меньше чего?), «Служит 15 лет» (независимо от того, сколько вы ее используете?) или что бы это ни было, но когда дело доходит до эффективности, нам нужно сравнивать подобное с подобным. Например, лампа накаливания может быть ярче, чем компактная люминесцентная лампа, так действительно ли справедливо прямое сравнение энергопотребления? Один из способов сравнить лампы — посмотреть, сколько энергии им нужно (измеряется в ваттах), чтобы обеспечить одинаковую яркость (измеряется в люменах). Разделив эти два числа, мы получим количество люменов, которое может дать каждая лампа на один ватт энергии. Глядя на приведенную здесь диаграмму, вы можете видеть, что светодиоды значительно лучше, чем КЛЛ по этому показателю, которые, в свою очередь, намного лучше, чем лампы накаливания.

Читайте также:
Этапы и методы заливки бетона - структурное руководство

Диаграмма: Люмены на ватт: светодиодные лампы почти в два раза эффективнее КЛЛ, если учитывать яркость. При тех же измерениях КЛЛ выглядят не так хорошо по сравнению с лампами накаливания (всего в 5 раз лучше). Светодиоды в 10 раз лучше ламп накаливания.

Как насчет цвета?

Иногда можно услышать, что современные компактные люминесцентные лампы ярче и белее, чем старомодные лампы накаливания, хотя это не обязательно так. Если вы покупаете КЛЛ в продуктовом магазине или супермаркете, выбор невелик, кроме типа винта и номинальной мощности; вы, вероятно, просто подбираете все, что там есть, не думая о цвете света. Но если вы пойдете к специализированному продавцу ламп (лично или в Интернете), вы обнаружите, что можете купить КЛЛ с разной «цветовой температурой», иногда (в зависимости от производителя) обозначаемой трехзначным кодом на коробке. Так, например, вы можете купить 10-ваттный КЛЛ Philips с цветовой температурой 827 (очень теплый белый — довольно красноватый, уютный свет, подходящий для окружающего освещения в доме, баре или отеле), 830 (теплый белый). — более желтый свет), 840 (обычный белый — универсальный белый свет, больше подходящий для чтения дома) или 940 (холодный белый, возможно, больше подходящий для офиса). Изменение цветовой температуры ваших ламп будет иметь большое значение для атмосферы вашей комнаты.

Фото: Цветовая температура: Это одна из моих настольных ламп с двумя лампочками с разной цветовой температурой, сфотографированная в одинаковых условиях. Фотография на самом деле не передает того, насколько велика разница между теплым белым (827) и гораздо более холодным белым (840).

Сколько на самом деле экономят энергосберегающие лампы?

Вы часто слышите, как люди говорят, что такие лампы довольно быстро окупаются, но так ли это на самом деле? Давайте подсчитаем цифры и узнаем!

Предположим, вы покупаете лампу накаливания мощностью 100 Вт и она работает 1000 часов. За время своего существования он будет использовать 0.1 киловатта (100 ватт) × 1000 часов = 100 киловатт-часов, что эквивалентно 100 единицам электроэнергии или 360 мегаджоулям. Если вы находитесь в США, электричество может стоить вам 15–20 центов за киловатт-час, в результате чего общая стоимость электроэнергии на протяжении всей жизни составляет около 15–20 долларов. (Если вы находитесь в Великобритании, электричество будет стоить вам, вероятно, 15–20 пенсов за единицу, в результате чего общая стоимость электроэнергии за весь срок службы составит 15–20 фунтов стерлингов). лампы по такой цене. Таким образом, для покупки одной эквивалентной энергосберегающей лампы потребуется всего 10 часов электроэнергии. Для простой математики предположим, что энергосберегающая лампа, эквивалентная 100-ваттной лампе старого образца, потребляет 100 Вт и работает в течение 20 10,000 часов (таким образом, она будет потреблять в пять раз меньше электроэнергии и стоит в пять раз меньше). . За каждые 1000 часов работы он сэкономит вам 80 единиц электроэнергии. Десять ламп, работающих в течение 1000 часов, сэкономят вам 800 единиц электроэнергии или примерно 120–160 долларов. Другими словами, переход на энергосберегающие лампы определенно не представляет никакой сложности: они легко окупаются.

Читайте также:
Какова наилучшая толщина чернового пола для оптимальной изоляции?

Должны ли вы ждать, пока ваши лампы накаливания перестанут работать, прежде чем менять их? Нет, меняйте их сразу: держать их совершенно бесполезно. Как насчет перехода с КЛЛ на светодиоды? Это немного другой случай. Хотя светодиоды более эффективны, чем компактные люминесцентные лампы, разница меньше, и, вероятно, лучше дать вашим компактным люминесцентным лампам изнашиваться естественным путем, прежде чем заменять их (если только вы не предпочитаете мгновенную яркость светодиодов).

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах


    Дэвид Маккей. Эта короткая глава из превосходной книги Дэвида «Устойчивая энергетика без горячего воздуха» объясняет науку, лежащую в основе домашнего освещения, и делает вывод о том, что вы должны немедленно переключиться, потому что «продолжать использовать старую лампочку — значит выбрасывать хорошие деньги после плохих».

Статьи


    Надя Попович, The New York Times, 8 марта 2019 г. Изучение меняющихся моделей использования ламп в Соединенных Штатах. : Today in Energy, Управление энергетической информации США, 25 февраля 2019 г. К третьему кварталу 2018 г. на долю светодиодных ламп приходилось почти две трети продаж ламп, а доля компактных люминесцентных ламп снизилась до 7%. Светодиоды являются единственными типами ламп, доля которых на рынке растет, при этом лампы накаливания уже устарели, а роль компактных люминесцентных ламп и галогенных ламп снижается. К. Клэйборн Рэй, The New York Times, 17 сентября 2018 г. Лампы накаливания, компактные люминесцентные лампы и светодиоды могут светиться медленно по трем разным причинам. : Today in Energy, Управление энергетической информации США, 8 мая 2017 г. Большинство домов в США в настоящее время переходят на энергосберегающие лампы, но потребление светодиодов по-прежнему относительно невелико. Дэвид Пог. Нью-Йорк Таймс. 20 марта 2013. Хороший обзор последних новинок светодиодных ламп. Есть также интересное продолжение, «Устранение опасений по поводу светодиодных лампочек», где Дэвид Поуг отвечает на отзывы читателей. Эрик А. Тауб. Нью-Йорк Таймс. 11 февраля 2009 г. Может ли светодиодная лампа действительно прослужить 25,000 1991 часов? Мерле Хенкениус, Popular Science, октябрь 1975 г. Объясняет работу люминесцентной ленточной лампы. Эван Пауэлл, Popular Science, август XNUMX г. Старая, но тем не менее интересная статья об общих принципах работы люминесцентных ламп.
Читайте также:
Как установить виниловый молдинг плинтуса » вики полезно Главная Путеводители | Сан-Франциско Ворота

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2006, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Присоединяйтесь к нам

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените или оставьте отзыв на этой странице, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям с помощью:

Когда выключать свет

Идентификатор энергосбережения

Экономическая эффективность того, когда выключать свет, зависит от типа лампочки и стоимости электроэнергии. Тип используемой лампочки важен по нескольким причинам. Все лампочки имеют номинальный или номинальный срок службы, который зависит от того, сколько раз они включаются и выключаются. Чем чаще они включаются и выключаются, тем меньше срок их эксплуатации.

Лампы накаливания

Лампы накаливания следует выключать всякий раз, когда они не нужны, потому что они являются наименее эффективным типом освещения. 90% энергии, которую они используют, выделяется в виде тепла, и только около 10% — в виде света. Выключение света также сделает комнату прохладнее, что является дополнительным преимуществом летом.

Галогенное освещение

Хотя галогенные лампы более эффективны, чем традиционные лампы накаливания, они используют ту же технологию и гораздо менее эффективны, чем КЛЛ и светодиоды. Поэтому лучше выключать эти огни, когда они не нужны.

КЛЛ Освещение

Поскольку они уже очень эффективны, экономическая эффективность отключения КЛЛ для экономии энергии немного сложнее. Общее правило таково:

  • Если вы будете выходить из комнаты на 15 минут или меньше, оставьте его включенным.
  • Если вы будете находиться вне комнаты более 15 минут, выключите его.

На срок службы КЛЛ в большей степени влияет количество включений и выключений. Как правило, вы можете продлить срок службы лампы CFL, включив и выключив ее реже, чем если бы вы просто использовали ее меньше.

Читайте также:
Полировщик полов - HCR TROWEL POWER - Шлифовальный станок для полов

Широко распространено мнение, что компактные люминесцентные лампы потребляют много энергии для запуска, и лучше не выключать их на короткое время. Количество энергии варьируется в зависимости от производителя и модели, однако лампы с рейтингом ENERGY STAR© должны выдерживать быстрое включение с пятиминутными интервалами, чтобы гарантировать, что они могут выдерживать частые переключения.

В любом случае относительно более высокий требуемый «пусковой» ток длится половину периода или 1/120 секунды. Количество электроэнергии, потребляемой для подачи пускового тока, равно нескольким секундам или меньше при нормальной работе освещения. Выключение люминесцентных ламп более чем на 5 секунд сэкономит больше энергии, чем будет израсходовано при их повторном включении. Таким образом, реальная проблема заключается в соотношении стоимости электроэнергии, сэкономленной за счет выключения света, к стоимости замены лампочки. Это, в свою очередь, определяет кратчайший рентабельный период выключения люминесцентного света.

Значение энергии, сэкономленной при выключении КЛЛ, зависит от нескольких факторов:

  • Цена, которую электроэнергетическая компания взимает со своих клиентов, зависит от «классов» потребителей, которые обычно бывают жилыми, коммерческими и промышленными. В каждом классе могут быть разные тарифные планы.
  • Некоторые коммунальные службы могут взимать разные тарифы за потребление электроэнергии в разное время суток. Как правило, для коммунальных служб производство электроэнергии в определенные периоды высокого спроса или потребления, называемые пиками, обходится дороже.
  • Некоторые коммунальные предприятия могут взимать с коммерческих и промышленных потребителей больше за киловатт-час (кВтч) в периоды пиковой нагрузки, чем за потребление в непиковые периоды.
  • Некоторые коммунальные услуги могут также взимать базовую ставку за определенный уровень потребления и более высокие ставки за увеличение блоков потребления.
  • Часто коммунальное предприятие добавляет различные сборы за обслуживание, базовую плату и/или налоги за расчетный период, которые могут быть усреднены за потребленный кВтч, если они еще не учтены в ставке.

Светодиодное освещение

Срок службы светодиода не зависит от его включения и выключения. В то время как срок службы люминесцентных ламп уменьшается, чем чаще они включаются и выключаются, это не оказывает негативного влияния на срок службы светодиодов. Эта характеристика дает светодиодам несколько явных преимуществ, когда речь идет об эксплуатации. Например, светодиоды имеют преимущество при использовании в сочетании с датчиками присутствия или датчиками дневного света, которые работают в режиме включения-выключения. Также, в отличие от традиционных технологий, светодиоды включаются на полную яркость практически мгновенно, без задержки. На светодиоды также в значительной степени не влияет вибрация, поскольку они не имеют нитей накала или стеклянных корпусов.

Читайте также:
Различные типы фундамента, используемые в зданиях и сооружениях

Расчет экономии энергии

Выключить свет

Чтобы рассчитать точное значение экономии энергии за счет выключения лампочки, необходимо сначала определить, сколько энергии потребляет лампочка, когда она включена. На каждой лампочке напечатана номинальная мощность. Например, если мощность 40 Вт, а лампочка включена на один час, она будет потреблять 0.04 кВтч, или если она выключена на один час, вы сэкономите 0.04 кВтч. (Обратите внимание, что многие люминесцентные светильники имеют две или более ламп. Кроме того, один выключатель может управлять несколькими светильниками — «массивом». Добавьте экономию для каждого светильника, чтобы определить общую экономию энергии.)

Затем нужно узнать, сколько вы платите за электроэнергию за кВтч (в целом и в пиковые периоды). Вам нужно будет просмотреть свои счета за электроэнергию и посмотреть, сколько коммунальные услуги взимают за кВтч. Умножьте тариф за кВтч на количество сэкономленной электроэнергии, и это даст вам значение экономии. Продолжая приведенный выше пример, предположим, что ваш тариф на электроэнергию составляет 10 центов за кВтч. Тогда стоимость экономии энергии составит 0.4 цента (0.004 доллара США). Значение экономии будет увеличиваться, чем выше номинальная мощность лампы, чем больше количество лампочек, управляемых одним выключателем, и чем выше тариф за кВтч.

Наиболее рентабельный период времени, в течение которого свет (или набор ламп) может быть выключен до того, как стоимость экономии превысит затраты на замену ламп (из-за их сокращенного срока службы), будет зависеть от типа и модели. лампы и балласта. Стоимость замены лампочки (или балласта) зависит от стоимости лампочки и трудозатрат на ее выполнение.

Производители осветительных приборов должны иметь возможность предоставлять информацию о рабочем цикле своей продукции. В общем, чем более энергоэффективна лампочка, тем дольше вы можете оставить ее включенной, прежде чем ее выключение станет рентабельным.

Помимо выключения света вручную, вы можете рассмотреть возможность использования датчиков, таймеров и других автоматических элементов управления освещением.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: