В недавние советские времена призывы экономить электроэнергию большинством населения воспринимались со скептической ухмылкой: стоит ли экономить «на спичках». Такая точка зрения была, в общем-то, обоснованной. В структуре потребления электроэнергии в стране бытовые траты занимали едва ли шестую часть. Добавьте к этому бросовую цену, по которой энергия отпускалась населению. Действительно, экономия получалась мизерной, как для собственного кармана, так и для государственного бюджета.

 
Со временем положение изменилось. Сегодня население потребляет уже не шестую часть, а, по некоторым оценкам, более двух третей производимой электроэнергии. Подросли и цены, что вполне объяснимо. Например, чтобы обеспечить горение сороковатной осветительной лампочки в течение суток, через турбины гидроэлектростанции должно пройти не менее тонны воды. Себестоимость энергии на тепловых электростанциях еще выше.

 
Экономить электричество стало выгодно всем – и потребителям, и государству. На чем же можно экономить? При условии нормальных поставок тепла и горячей воды в квартиры, а также использования для приготовления пищи газовых плит основные траты электроэнергии в быту распределяются примерно поровну между освещением и бытовыми электроприборами. 

 
Различные источники приводят разные цифры исследований. Но тенденция повсеместно одна и та же: самый простой метод экономии электроэнергии в быту – совершенствование освещения помещений, прежде всего – использование экономичных осветительных приборов.

 
Эффективность первой электрической лампочки накаливания Эдисона составляла менее двух люмен светового потока на ватт потребляемой мощности. Современные лампы накаливания значительно эффективнее, их показатель до 16 люмен на ватт. Но и это достижение совсем не кажется выдающимся, если сравнивать с параметрами более экономичных люминесцентных ламп, способных создавать световой поток до 60-80 люмен на каждый ватт мощности. Светодиодные технологии, уже сегодня присутствующие на рынке, впечатляют еще больше. Теоретический предел эффективности светодиодных осветительных приборов – свыше 300 люмен на ватт.

 
Наиболее распространенные современные лампы, независимо от их типа оборудованы стандартным цоколем, обеспечивающим электропитание и крепление в патроне осветительного прибора. Конструкцию цоколей предложил еще изобретатель первой лампочки Томас Эдисон. В его честь все они маркируются буквой Е c цифрой, соответствующей диаметру резьбы в миллиметрах. Выпускаются лампы с тремя видами цоколей Е14, Е27 и Е40.

 
Сегодня в продаже можно встретить следующие виды осветительных ламп:
Традиционные лампы накаливания, отличающиеся размерами колбы, видом инертного газа ее наполняющего и конструкцией нити. Среди ламп накаливания выделяются галогенные лампы, срок службы которых и коэффициент полезного действия значительно выше, чем у ламп, изготовленных по традиционной технологии.

Как экономить электроэнергию? Светодиоды

 
Светодиод – электронный полупроводниковый прибор, излучающий свет под действием электрического тока. Прибор известен давно, но применялся до последнего времени исключительно для индикации. Основная причина – отсутствие светодиодов, излучающих белый свет.

 
Положение изменилось совсем недавно. В 1997 году началось промышленное производство светодиодов синего света, что позволило разработать приборы, излучающие белый свет. Основных технологий три. Белый свет можно получить смешением красного, зеленого и голубого, излучаемого светодиодами разного типа, размещенными на одной матрице. Такой принцип используется в телевидении при передаче цветного сигнала.

 
Второй способ похож на реализуемый в люминесцентных лампах, когда свет излучает белый люминофор под воздействием ультрафиолетового излучения. Источником УФ излучения может быть светодиод. По третьей технологии светодиод голубого света покрывают смесью зеленого и красного люминофора. В результате сложения излучения диода и люминофоров получается белый свет.

 
В 2007 году группа ученых распространила сообщение, что им удалось создать органический светодиод белого свечения. Возможно, работа станет перспективной технологией, упрощающей и удешевляющей производство полупроводниковых источников света.

 
О полной замене ламп накаливания и люминесцентных ламп светодиодами, наверное, говорить пока рано. Но характеристики полупроводниковых приборов говорят сами за себя.
Среди их преимуществ: 

1. Высокая яркость свечения и светоотдача. На рынке присутствуют светодиодные лампы, с эффективностью 80 люмен на Ватт. Это значение максимально возможно для современных люминесцентных источников света, в то время как ученые полагают, что теоретический предел эффективности светодиодов около 300 лм/Вт.

 
2. Большой срок службы, до 100 тысяч часов против тысячи у ламп накаливания и 5-15 тысяч у люминесцентных.

 
3. Отсутствие побочных излучений, инфракрасного, как у ламп накаливания и ультрафиолетового, как у люминесцентных.

 
4. Низкая потребляемая мощность и высокий к.п.д. При однотипных световых характеристиках современная светодиодная лампа потребляет энергии в 7-8 раз меньше, чем лампа накаливания.

 
5. Низкие эксплуатационные расходы, что связано с отсутствием необходимости частой замены приборов, вышедших из строя.

 
6. Экологическая безопасность, отсутствие вредных компонентов, что не требует специальных мер по утилизации, как в случае с люминесцентными лампами.

 
Среди недостатков светодиодных ламп следующие:

 
1. Высокая стоимость. Светодиодная лампа, потребляющая мощность 5 Вт, способная заменить обычную сороковатную лампочку, стоит около $25.

 
2. Снижение яркости и характеристик цвета свечения со временем. К концу срока службы яркость светодиодной лампы снижается до 50%.

 
Пока, ввиду высокой стоимости, применение полупроводников оправдано в местах, где дорого обходится периодическое обслуживание, жесткие ограничения по энергопотреблению и высокие стандарты экологической безопасности. Но со временем технология вполне способна стать массовой. Посмотрим...

Как экономить электроэнергию? Конструкция и преимущества люминисцентных ламп

 
Все люминесцентные лампы в своей работе используют принцип вторичного излучения. Электрический ток вызывает разряд в парах ртути, находящихся в стеклянной колбе. Результат разряда – ультрафиолетовое излучение. Стенки колбы покрыты слоем люминофора, преобразующего УФ излучение в видимый свет. Для запуска и ограничения тока разряда применяют пускорегулирующие устройства.

 
Первые люминесцентные лампы появились еще в тридцатых годах прошлого века, но долгое время оставались недоступны ввиду их сложности и дороговизны. Лампы, продававшиеся до 80-х годов, не имели встроенного пускового устройства и конструктивно представляли собой длинную стеклянную трубку с электродами на концах.

 
Первая компактная люминесцентная лампа была разработана в 1980 году. Колбы компактных ламп представляют собой все ту же трубку, но для уменьшения габаритов сложенную в несколько раз или свернутую в спираль. В декоративных целях трубка может быть спрятана во внешней колбе белого цвета, по форме напоминающей обычную лампу накаливания. В цоколь встроен миниатюрный регулирующий блок. Появление компактных люминесцентных ламп со стандартным цоколем серии Е по приемлемым ценам позволяет вывести из эксплуатации затратные лампы накаливания.

 
Долгое время считалось, что применение люминесцентных ламп отрицательно влияет на зрение человека. Действительно, при использовании дроссельных пускорегулирующих устройств проявлялся стробоскопический эффект (мигание) с частотой 50 герц. Для его устранения применяли специальные парные схемы включения ламп в противофазе. Появление электронных устройств позволило полностью избавиться от эффекта.

 
К неоспоримым преимуществам люминесцентных ламп относится низкое потребление электрической энергии и продолжительный срок службы. Традиционно считается, что они потребляют электроэнергии в пять раз меньше, чем лампы накаливания, одинаково освещая помещение.

 
На деле, ввиду того, что глаз человека по-разному воспринимает излучение разного цвета, соотношение зависит от цветовой температуры лампы и ее конструкции. Лампы накаливания излучают так называемый тёпло-белый свет с цветовой температурой около 2700 градусов Кельвина. Цветовая температура люминесцентных ламп может быть разной, обычно от 2700К до 5000К. Субъективно высокая температура воспринимается как более «холодный» и яркий свет.

 
На упаковке лампы может быть указано непосредственное значение цветовой температуры. Но можно встретить маркировку, начинающуюся с цифр 8 или 9. Так обозначается индекс цветопередачи, влияющий на восприятие цвета окружающих предметов в сравнении с обычным дневным светом. Девятка означает, что значение индекса лежит в пределах 90-100, свет такой лампы обеспечивает очень хорошую цветопередачу, почти как солнечный. Восьмерка – цветопередача хорошая, значения индекса в пределах 80-89. Две цифры за индексом указывают цветовую температуру в сотнях К.

 
Сегодня люминесцентные лампы считаются самой оптимальной заменой для ламп накаливания исходя из существующего соотношения цен.

Как экономить электроэнергию? Галогенные лампы

Конструкция галогенной лампы принципиально не отличается от обычной лампы накаливания. Та же вольфрамовая спираль, раскаляющаяся до свечения под действием электротока. Но некоторые особенности позволили получить осветительный прибор, обладающий значительно лучшими эксплуатационными характеристиками.

 
Теоретический предел к.п.д. ламп накаливания примерно 15%, реальные значения – не более 2-5%. Технически его можно увеличить, повысив напряжение накала и, как следствие, температуру нити. Но в этом случае значительно сокращается срок службы электроприбора. Рост напряжения питания примерно на 20% увеличивает яркость свечения в два раза, но и уменьшает срок службы дампы примерно в те же два раза.

 
Высокое давление внутри колбы и наличие в ней паров галогенов брома и йода позволяет повысить температуру накала без уменьшения срока службы лампы. Такие лампы называют галогенными.

 
Колбы галогенных ламп значительно меньше по размеру, чем у обычных ламп накаливания. Уменьшение размеров стало возможно ввиду отсутствия эффекта осаждения паров вольфрама на стекле колбы. Колбы галогенных IRC ламп дополнительно покрыты веществом, отражающим инфракрасное излучение и пропускающим видимое, что позволяет экономить около 45% энергии, необходимой для разогрева нити.

 
К эксплуатационным особенностям галогенных ламп относится следующее.

1. За счет высокой степени разогрева нити накала световое излучение галогенных ламп по своим параметрам ближе к солнечному свету. Свет ламп практически не искажает восприятие цвета. Значение коэффициента цветопередачи галогенных ламп 99-100 единиц по стобальной шкале, где солнечному излучению соответствует максимальный коэффициент.

 
2. Эффективность галогенных ламп на 20 – 50% выше обычных ламп накаливания, соответственно на эти же значения уменьшается потребление электроэнергии при одинаковой освещенности помещений.

 
3. Ресурс галогенных ламп (расчетное время службы в часах работы) в несколько раз (3-5) выше, чем у обычных, но ниже, чем у люминесцентных ламп. На протяжении всего срока эксплуатации «галогенки» сохраняют стабильный световой поток, у лучших моделей он снижается всего на 1-2%.

 
4. Уменьшенный размер колбы и использование для ее изготовления толстостенного стекла позволяет эксплуатировать лампу без использования стандартных цоколей, на которые рассчитано большинство электросветильников. По этой причине замена обычных ламп накаливания на галогенные обычно невозможна.

 
5. Галогенные лампы выпускаются на напряжение 220 или 12 вольт и одинаково хорошо работают как на переменном, так и на постоянном токе. Низковольтные лампы эксплуатируются в специальных светильниках, оборудованных понижающим трансформатором или электронным инвертором. Возможна установка одного понижающего устройства на группу светильников. В этом случае низковольтную сеть монтируют проводом большего сечения, чем для обычной проводки 220 вольт, рассчитанной на аналогичную потребляемую мощность.

 
6. Некоторые модели светильников и понижающих устройств допускают возможность регулировки яркости (диммирование) изменением питающего напряжения. Пользоваться регулировкой не рекомендуется: увеличение питающего напряжения выше номинала всего на 5-6% вдвое уменьшает ресурс лампы. Уменьшение напряжения приводит к снижению рабочей температуры и вызывает оседание вольфрама на стекле колбы, утончение нити накала и, так же как и в предыдущем случае, сокращает срок службы.

 
7. Стекло колб галогенных ламп разогревается свыше 250 градусов Цельсия. При таких температурах малейшие загрязнения стекла, например, отпечатки пальцев, обгорают. Продукты сгорания вызывают почернение стекла и способствуют повышенному местному разогреву загрязненного участка, что может вызвать разрушение лампы.

 
Большинство галогенных ламп выпускается без стандартного цоколя. Заменить такими лампами обычные никак не получится, разве только сами светильники поменять. Но в новостройках, особенно в случаях, когда из соображений безопасности предпочтительно использовать низкое напряжение, галогенки вполне способны обеспечить качественный свет и существенную экономию энергии. Пробуйте и убедитесь сами.