Энергосберегающие источники света

Энергосберегающие источники света: достоинства, недостатки, перспективы массового внедрения. Реферат по Энергосбережению (Российская Федерация). 

Запрет на продажу и производство в России привычных нам ламп накаливания породил ряд устойчивых слухов вокруг энергосберегающих ламп. Для рядового потребителя, какими мы с вами и являемся, главной задачей осветительных приборов было и остается само качество освещения. И, разумеется, не хочется нести лишние расходы на приобретение этих «новомодных» ламп, ведь стоят они гораздо дороже «лампочек Ильича».[2, c.76]
Официально первая люминесцентная или, как ее еще называют, флуоресцентная лампа была создана в начале прошлого века инженером-изобретателем из США Питером Купером Хьюиттом, получившим на нее патент 17 сентября 1901 года. Хотя некоторые исследователи оспаривают его первенство в изобретении, называя «отцом» люминесцентной лампы малоизвестного немецкого физика Мартина Аронса, экспериментировавшего с ртутными лампами в конце XIX века.
Изобретенная и запатентованная Хьюиттом люминесцентная лампа содержала ртуть, пары которой нагревались проведенным через нее электротоком. Лампа Хьюитта была шарообразной формы и слегка изогнута, она давала больше света, чем лампы Лодыгина-Эдисона, но свет этот был голубовато-зеленым, неприятным для глаза. По этой причине первые ртутные лампы использовали только фотографы и они не получили широкого распространения.
Люминесцентная лампа в ее практически современном виде была создана группой немецких изобретателей во главе с Эдмундом Гермером, запатентовавшими свое изобретение 10 декабря 1926 года. Именно Гермеру пришла идея нанести флуоресцирующее покрытие на стеклянную поверхность лампы изнутри, которое преобразовывало ультрафиолетовое свечение ртутной лампы в белый свет, не режущий глаз. Альберт Халл, инженер компании «General Electric», разработал люминесцентную лампу с аналогичным покрытием к началу 1927 года, но компания была вынуждена приобрести патент Эдмунда Гермера, как оформившего его раньше.
Рассмотрим истоирию появления светодиодных ламп:
Все началось в далеком 1907 году, когда английский инженер Генри Раунд, выключив освещение в лаборатории, случайно заметил свечение вокруг диодного контакта, находящегося под напряжением. Он решил, что свечение вызвано какой-то ошибкой в расчетах и не придал этому особого внимания, хотя и отметил этот факт в отчете.[4, c.89]
Спустя 16 лет после этого события советский физик Олег Владимирович Лосев занялся исследованием странного свечения, возникающего в месте пайки контактов диода из карбида кремния (карборунда). Лосев так и не выяснил природы свечения, отметив, что нагрева до высоких температур при этом не было — причина свечения таилась в каком-то электронном процессе, не известном науке тех лет. Результаты исследований Лосева по свечению диодов были переведены на несколько языков и опубликованы в ряде научных журналов, но особого интереса не вызвали. Привычные лампы с нитью накаливания в начале XX века считались вполне достаточными и незаменимыми — изобретать что-то новое не было необходимости.
Цель данной работы изучить энергосберегающие источники света: достоинства, недостатки, перспективы массового внедрения.
Исходя из данной цели, можно выявить следующие задачи:
1.Выявить как устроена и работает энергосберегающая лампа
2.Рассмотреть энергосберегающие лампочки: плюсы и минусы
3.Изучить тот факт что развитые страны переходят на энергосберегающие лампочки
4. Рассмотреть эффективность энергосберегающих ламп
5. Изучить светодиодные лампы — экономия по сравнению с лампами накаливания.

1. Как устроена и работает энергосберегающая лампа

Основные конструкционные элементы люминесцентной лампы — колба, электронный балласт и цоколь. Цоколь с резьбой для вкручивания в патрон лампы и с контактами для ее питания практически не отличается от цоколя обычной лампы накаливания.
Изогнутая колба люминесцентной лампы покрыта слоями люминофора, наполнена инертным газом и, в небольшом количестве, парами ртути — их ионизация и вызывает свечение лампы при подключении питания. Содержание ртути в люминесцентных лампах составляет от 1-го до 70 мг. Внутри колбы расположены вольфрамовые электроды, покрытые смесью окислов бария, кальция, цинка и стронция. Люминофор, нанесенный на внутреннюю поверхность стеклянной колбы в компактных люминесцентных лампах, содержит щелочноземельные металлы, и поэтому на 40% дороже люминофоров, применяемых в продолговатых люминесцентных лампах для потолочных светильников. Щелочноземельные металлы в составе люминофора компактных ламп обеспечивают работу при высокой интенсивности облучения, благодаря им стало возможным уменьшение диаметра ламповой колбы. Причудливо изогнутая форма колбы в люминесцентных лампах позволяет уменьшить ее длину за счет разделения на несколько коротких, сообщающихся друг с другом секций.[1, c.134]
Сами по себе лампы, покрытые люминофором и содержащие пары ртути, при подключении питания работать не будут — требуется пускатель-балласт, встроенный в лампу между цоколем и колбой. Потребляя высокочастотный ток порядка 50 кГц, электронный балласт (CFL) устраняет эффект мерцания энергосберегающих ламп, одновременно повышая выработку света. Высокочастотный ток электронный балласт повышает для себя сам — содержит в своей схеме инвертор. Также в задачи балласта входят подогрев электродов и поддержание мощности люминесцентной лампы на номинальном уровне, вне зависимости от перепадов напряжения в сети. От того, насколько качественно выполнен электронный балласт, зависит срок службы энергосберегающей лампы.
Как работает люминесцентная лампа? Подача питания вызывает разряд между электродами, ток проходит через смесь инертного газа и паров ртути, быстрые электроны наталкиваются на медлительные атомы ртути — лампа зажигается. Однако 98% светового излучения, производимого энергосберегающей лампой — ультрафиолет, невидимый для человеческого зрения. А видимый свет, идущий от нее, обеспечивают слои люминофора, светящиеся под воздействием ультрафиолетового облучения. Цветность освещения, вырабатываемого люминесцентными лампами, зависит от химического состава люминофора, нанесенного на стеклянную колбу с внутренней стороны.[5, c.132]
Свет, генерируемый дешевыми энергосберегающими лампами, чаще всего неприятен для зрения — в его спектре преобладают синий и желтый цвета, в результате цвет предметов в освещаемом помещении неестественен. Причины кроятся в типе люминофора, содержащем недорогой галофосфат кальция. Такие лампы, обладая высокой светоотдачей, предназначены для освещения нежилых помещений (складов и т.п.) — внешне вырабатывают белый свет, но его отражение от предметов выявляет неполный спектр (отсутствие красного и зеленого цветов).
Энергосберегающие лампы для домашнего освещения имеют более высокую цену, т.к. люминофор в них создает 3-5 цветных полос (к примеру красную, зеленую и голубую) из видимого для человеческого глаза спектра и имитирует эффект естественного света, но уменьшает при этом светоотдачу.

2. Энергосберегающие лампочки: плюсы и минусы

С тех пор как на рынках появились энергосберегающие лампы, обычные лампы накаливания стремительно стали сдавать свои позиции. Обусловлено это тем, что выходит из самого названия продукции – экономия энергии. Однако самые свежие научные исследования ошарашили покупателей заявлением, что опасны энергосберегающие лампы. Как выбрать «экономку», взвесить все «за» и «против» и прийти к единому верному решению?
Вначале давайте поговорим о достоинствах данных изделий.[5,c.98]
1) Сбережение энергии происходит за счет высокой световой отдачи. Лампы накаливания значительно отстают от энергосберегающих по этому показателю, так как более 85% всей затрачиваемой энергии уходит на накопление тепла, которое поступает в вольфрамовую проволоку. В экономках та же электроэнергия напрямую преобразовывается в свет.
2) Продолжая говорить о том, какие энергосберегающие лампочки плюсы и минусы имеют, нельзя забывать о долговечности этих устройств. Средние показатели времени, которое способна проработать лампочка без перерывов, – 6-15 тысяч часов. В состав таких ламп не входит нить накала, которая со временем перегорает. Поэтому срок, который может прослужить экономка, в разы превышает время функционирования ламп накаливания.
3) Энергосберегающие лампы позволяют пользователю самостоятельно выбирать уровень свечения.
4) Лучшие энергосберегающие лампочки даже при самой высокой мощности не перегреваются. Поэтому их можно использовать в тесных светильниках, сделанных из материалов, которые могут деформироваться от тепла. В то же время лампочки накаливания могут расплавить плафон, пластиковые аксессуары на люстре и даже провода, что очень опасно.
5) Свет распределяется равномерно по всему помещению. В конструкции обычных лампочек свет излучается непосредственно от вольфрамовой нити только в одном направлении. Энергосберегающая лампа распределяет свет максимально равномерно благодаря тому, что светится вся. Исследователи отмечают, что такой эффект понижает уровень утомляемости человеческих глаз.
Многие покупатели задаются вопросом: «Если разбилась энергосберегающая лампочка, что делать?» Если она все-таки разбилась, необходимо принять следующие меры:
1) Все посторонние лица должны покинуть помещение, обходя место с разбитой лампой.
2) Необходимо хорошо проветрить помещение.
3) Проветривание совершать только с помощью окон, искусственную систему кондиционирования необходимо отключить.
4) Если разбилась энергосберегающая лампочка, ее осколки и остатки необходимо собрать при помощи плотной бумаги и поместить в герметично закрывающуюся банку или целлофановый пакет.
5) Собирать мелкие детали и порошок следует при помощи скотча или липкой ленты.
6) Место, где были осколки, следует обработать влажными салфетками. Все материалы, которые использовались для сбора остатков, необходимо также поместить в герметичный пакет.
7) Если разбилась энергосберегающая лампочка, никогда не собирайте остатки ртути при помощи пылесоса.
8) Все вещи, которые контактировали с осколками, необходимо выбросить. Те же, что просто пропитались парами, следует хорошо выстирать.
9) Обувь нужно сразу же протереть салфетками и оставить на открытом воздухе проветриваться.
10) Все ненужные вещи следует утилизировать, а необходимые тщательно проветрить.
11) После утилизации всех отходов хорошо вымыть руки.

3. Развитые страны переходят на энергосберегающие лампочки

Мир постепенно избавляется от электрических лампочек. Американский штат Калифорния принял закон, согласно которому с 2012 года продажа большинства видов обычных лампочек будет запрещена.
Как сообщает корреспондент «Нового Региона», эта мера позволит тратить на 50% электроэнергии меньше. Подобные законопроекты готовят штаты Северная Каролина, Род-Айленд и Коннектикут.[3, c.154]
Потребителям предлагают переходить на флуоресцентные лампочки, которые потребляют на 25-30% меньше электричества и служат в десять раз дольше.
В борьбе с изобретением Томаса Алвы Эдисона американцы несколько отстали. Производство и использование традиционных ламп накаливания будет запрещено в Великобритании уже в 2009 году. Правда, на сегодняшний день обычная лампочка стоит в британском магазине 30 пенсов, а энергосберегающая – в десять раз больше, 3 фунта стерлингов.
Не отстает от островитян и Брюссель: Евросоюз к 2009 году полностью откажется от лампочек накаливания и перейдет на энергосберегающие. Такой срок для вывода из употребления 136-летнего «патриарха» освещения установлен на последнем саммите ЕС еще в 2006 году.
Устранен последний барьер на этом пути: согласованы стандарты энергосбережения в жилых домах, пишет деловая газета «Взгляд».
С 2009 года традиционные «спиральки в вакууме» перестанут производить и в Австралии. В соответствии с принятым законом, постепенное ограничение продажи лампочек старого образца поможет Австралии к 2012 году сократить выброс парниковых газов на 4 млн. тонн, а также снизить плату за электроэнергию на 66%, отмечает министр охраны окружающей среды Малькольм Тернбулл.
По официальным данным, только в 2004 году Австралия произвела почти 565 млн. тонн парниковых газов. «Если весь мир последует нашему примеру, это позволит снизить количество потребляемой электроэнергии в пять раз», – сказал австралийский министр, выступая по телеканалу Nine Network.
А три года спустя лампа накаливания подпадет под запрет в Канаде. Любопытно – по сообщениям канадских коллег, уже несколько лет подряд правительство Канады присылает всем купоны на скидку при покупке энергосберегающих ламп и подобных вещей (типа датчиков движения, «плавного» переключателя света и т.д.).
Не хотят отставать в вопросе энергосбережения и израильтяне, где проблема нехватки энергоресурсов вообще довольно остра. Первое в стране совещание, посвященное переходу от лампочек накаливания к флуоресцентным лампам, прошло в канцелярии министра инфраструктуры Израиля Биньямина Бен-Элиэзера, сообщает радио Aruz Sheva.
Согласно отчету Министерства инфраструктуры страны, переход Израиля от лампочек накаливания к флуоресцентным уменьшит потребление электроэнергии на 10%, что для Израиля означает разницу между стабильной подачей электроэнергии и веерными отключениями.
Кстати, совсем лампы накаливания не исчезнут и найдут ограниченное применение в силу некоторых своих уникальных свойств. Они будут применяться в исключительных случаях для специальных нужд, например в медицине и физике. Последние десятилетия у граждан развитых стран растет сознательное желание максимально сберечь окружающую среду для потомков.