Енергоспестяващите лампи

01.01.2010, Брой 1/2010 / Технически статии / Осветление

 

Стремежът към понижаване на необходимата за осветление електроенергия (малко над 20% от световния добив), определя значението на новите типове осветителни източници, които за осигуряване на желана сила на светлината  консумират значително по-малко енергия от масово разпространените лампи с нажежаема нишка (ЛНН). За постепенно прекратяване на употребата на последните способстват и законодателните мерки. У нас от 1 септември 2009 г. бе прекратено пускането в продажба на ненасочени 100-ватови ЛНН за бита, като постепенно до 1 септември 2012 г. ще спрат да се продават и по-маломощните видове. Те ще се заместват от на енергоспестяващите лампи (ЕСЛ), различаващи се по своя принцип на действие и параметри, като между последните особено съществени са експлоатационният срок и цената. Засега най-масово използваните ЕСЛ са компактните флуоресцентни лампи (КФЛ), а като твърде перспективни се очертават светодиодните (СДЛ).





Компактни флуоресцентни лампи
Създадени са през 1973 г. под влияние на тогавашната световна петролна криза. Съдържат няколко стъклени тръбички напълнени със специален газ, съдържащ аргон и живак, а вътрешните им стени са покрити с луминофор. От двете страни на тръбичките има електроди, единият от които се нагрява до 900 °С и излъчва електрони. Между него и другия електрод се прилага напрежение с честота няколко десетки kHz, което ускорява електроните, те удрят атомите на газа и ги превръщат в положителни йони. В резултат на това живачните йони излъчват ултравиолетови лъчи, те попадат върху луминофора и той започва да свети с бяла светлина.
Променливото напрежение се получава от електронен блок (електронен баласт и конвертор), състоящ се от две части. Първата преобразува мрежовото напрежение в постоянно със стойност около 300 V, което захранва втората част. Тя създава необходимото високо напрежение (около 600 V) между електродите за запалване на лампата и ограничава тока през нея по време на работата й. Благодарение на този баласт КФЛ светват практически веднага след включването им към мрежовото напрежение и осигуряват светлина без мигане.
Подобен е и принципът на работа на захранваните от батерия или акумулатор КФЛ, но баластът непосредствено превръща тяхното напрежение в променливо. Освен споменатите три разновидности на белия цвят се произвеждат червени, жълти, зелени и сини КФЛ, които се различават от описаните по състава на луминофорния слой.
Две са основните предимства на КФЛ спрямо ЛНН. Първото е, че осигуряват аналогична сила на светлината при 4 до 6 пъти по-малка мощност и съответно консумация на електроенергия. Вече има КФЛ с мощност от 150 и 250 W със сила на светлината на 600 и 1000 W ЛНН.
Второто предимство на КФЛ е значително по-дългият им експлоатационен срок - между 8000 и 20 000 часа, като вече има лампи със срок от
60 000 часа. При ЛНН той е 1000-1500 часа, т.е. вместо 8-10 такива крушки трябва да бъде закупена една КФЛ. Така общата икономия от ползването на КФЛ се оказва впечатляваща.
Специфична особеност на КФЛ е, че по време на експлоатационния срок силата на излъчената светлина намалява и в края му тя е с около 20% по-малка. След това лампата започва да мига по време на работа или не може да се запали.
Излъчваната от КФЛ светлина е във всички посоки и част от нея на практика остава неизползвана. Това се избягва чрез КФЛ с рефлектори, чрез които определено помещение или площ могат да се осветят с по-маломощна лампа. Така постигната икономия на енергия е особено осезаема в обществени сгради, където КФЛ работят почти непрекъснато.
При ползването на КФЛ трябва да се имат предвид редица техни особености. Те започват да работят максимално ефективно известно време след включването им и затова не е особено рационално поставянето им в помещения, които се използват за кратко време. Освен това честото включване и изключване скъсява експлоатационния срок, тъй като високото напрежение, необходимо за запалването, разяжда материала на електродите. Не се препоръчва поставянето на КФЛ в места с вибрации, тъй като се създават условия за повреда на електронния баласт.




Особено важно е баластът да се предпазва от прегряване, което може да го повреди или най-малко да скъси експлоатационния му срок. С оглед на това отделената от тръбичките топлина трябва свободно да се разсейва без да го нагрява и следователно оптималният начин за монтиране на КФЛ е така, че цокълът им да е най-ниската част. Същевременно не се препоръчва поставянето на затворени тела с КФЛ в ниши и в близост до източници на топлина.
При понижаване на температурата силата на светлината намалява, а запалването може да стане несигурно. Поради това за голяма част от КФЛ се допуска използване на открито само ако са в затворено осветително тяло, тъй като температурата в него е по-висока от околната поради отделяната от лампата топлина.
От КФЛ се излъчва и слаба инфрачервена светлина, която може да повлияе, макар и твърде рядко, на работата на дистанционните управления на домашните уреди.
Поради структурата на баласта КФЛ имат сравнително нисък фактор на мощността (cosj), което е недостатък. Той увеличава мощността, която трябва да бъде доставяна от електрическата мрежа за работата на КФЛ. Според някои неофициални измервания cosj може да достигне дори до около 0,5.
За регулиране на силата на светлината на КФЛ не могат да се използват димерите за ЛНН, тъй като те са предназначени за активен товар, а баластът е капацитивен. При включване на КФЛ към такъв димер тя изгаря или експлоатационният й срок рязко намалява. Затова се произвеждат специални  димиращи баласти. Чрез тях силата на светлината може да се намалява до 20-30% от максималната. Има и баласти за димиране до 5%, но те все още са по-скъпи и обемисти. Във всички случаи, за да не се скъсява експлоатационният срок, най-добре е КФЛ да се включват на максималната сила на светлината, а след няколко минути тя да се намали до желаната стойност.
Независимо от неголямото количество живак в КФЛ (типично около 5, а в някои модели до 1,5 мг), ползването им трябва да става внимателно за да не се счупят - например при завиване и отвиване да се хващат за цокъла под тръбичките, а не за тях. При счупване най-напред трябва климатикът и вентилаторите в помещението да се спрат, прозорците да се отворят, то внимателно да се помете (да не се използва прахосмукачка!) и по възможност измие.


 

Светодиодни лампи
Създадените през 1960 г. светодиоди (LED) в продължение на няколко десетилетия се използваха само като индикатори поради сравнително слабата си излъчвана светлина. Първите стъпки за приложение в осветлението бяха направени преди около 15 години и днес СДЛ представляват един от перспективните и бързо развиващи се източници на светлина. В основата на всеки LED е полупроводников кристал с площ до няколко mm2, който превръща част от енергията на протичащия през него постоянен ток в светлина. В зависимост от вида на кристала светлината може да е червена, оранжева, розова, зелена или синя, т.е. получаването на един от тези цветове не изисква никакви филтри, както при другите видове лампи.
Най-масово използваните за осветление бели LED се реализират по два начина. По-разпространеният е син или ултравиолетов LED да бъде покрит със слой от луминофор, който превръща светлината в студена бяла. При втория начин се използват червен, зелен и син LED, смесването на чиито светлини в подходящо отношение дава топъл бял цвят. При промяна на отношението на светлините чрез подходящо управление може да се получи произволен цвят, което е предимство при реализирането на ефектно осветление.
Експлоатационният срок на СДЛ се определя като времето за непрекъснатата им работа, за което силата на светлината намалява до 70% от първоначалната. За разлика от КФЛ и ЛНН тези лампи продължават да работят и след изтичане на срока, но светлината е значително по-слаба и цветът леко се изменя. Типичните стойности на експлоатационния срок са между 30 000 и 80 000 часа, което е сред основните предимства на СДЛ. Той продължава да се увеличава, като вече има СДЛ със срок над 100 000 часа, което означава непрекъсната работа в продължение на 11,5 години или на 34 години по 8 часа дневно. Дългият експлоатационен срок намалява разходите от честа смяна на лампи, поставени на труднодостъпни места (осветяване на улици, тунели, охраняеми площи), както и повишава сигурността на работа на обезопасяващи светлини (габаритни, маркировъчни, предупредителни).
За осигуряване на желаната сила и цвят на светлината токът на СДЛ трябва да има неизменна стойност, която се осигурява от електронен блок, наречен драйвер. В захранваните от електрическата мрежа СДЛ преди него има още един блок за превръщане на мрежовото напрежение в сравнително ниско постоянно напрежение. Една от възможностите е двата блока конструктивно да образуват самостоятелен адаптер с изходно напрежение 12 V (по-често) или 24 V. Препоръчва се ключът за палене и гасене на СДЛ да се поставя между мрежовия контакт и адаптера, а не между последния и лампата. Основните приложения на адаптерите е за СДЛ, оформени като светещи ленти, гирлянди и други подобни за осветление и украса на стени, фасади и дървета. За непосредствена замяна на ЛНН и КФЛ се предлагат лампи с Едисонов цокъл, които съдържат и адаптера, монтиран върху малка печатна платка. Съществена особеност е задължителният радиатор за охлаждане на LED, като не трябва да се забравя, че влошеното охлаждане скъсява експлоатационния срок.
Голямо е приложението на СДЛ в настолни осветители. Тук се използва особеността на LED да излъчват светлина само в определен ъгъл, обикновено между 60 и 120 °, а не в цялото околно пространство. Това позволява лесно, без рефлектор, насочване на светлината върху малка площ Произвеждат се и СДЛ за замяна на електролуминесцентни тръби, като е необходимо само стартерът на последните да бъде даден накъсо или отстранен.
Предимство на СДЛ е и възможността за димиране в същите широки граници, както ЛНН, без никаква опасност от скъсяване на експлоатационния срок и без промяна на цвета на излъчваната светлина. Някои СДЛ могат непосредствено да използват димери за ЛНН, а други изискват специално разработени. Към димирането се прибавя и непознатата за другите видове лампи възможност за промяна по желание на цвета на светлината. Освен това честото включване и изключване на СДЛ не се отразява на експлоатационния им срок, което ги прави особено подходящи за светещи реклами.
Поради естеството на LED те се нагряват по време на работата си до не повече от 100 oC, т.е. излъчват сравнително малко топлина в околното пространство, което е предимство при осветяване на хладилници, фризери и хладилни помещения. В сравнение с другите лампи издръжливостта на СДЛ към вибрации е значително по-голяма, което е предимство при приложението им в транспортни средства и много индустриални производства.
За разлика от всички други лампи СДЛ практически не излъчват ултравиолетови и инфрачервени лъчи, което ги прави подходящи за музеи и изложбени зали - продължителното въздействие на ултравиолетовите лъчи променя цветовете на картини и платове, а това на инфрачервените може да промени структурата на някои материали.
И не на последно място, поради отсъствието на стъклени части и опасни за здравето материали, СДЛ са подходящи за детски стаи, болници, предприятия за производство на храни и лекарства и други подобни, където счупването например на КФЛ може да нанесе сериозни щети.
Едновременно с всички тези предимства, СДЛ имат няколко съществени недостатъка. На първо място това е високата им засега цена. Същевременно те са все още недостатъчно ефективни, като превръщат в светлина само около 20% от консумираната електроенергия, а останалата част ги нагрява. Това, заедно с невъзможността за работа на LED при повишени температури, усложнява конструкцията им, изисква прибавяне на радиатори и засега ограничава приложението им.



 

 

ОЩЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМАТА

Високотехнологични спортни съоръжения - част 1Технически статии

Високотехнологични спортни съоръжения - част 1

Съвременните високотехнологични спортни зали и съоръжения предлагат все повече функционалност и удобства за посетителите. Те се превръщат в свързани, интелигентни и енергийно ефективни, интерактивни и автоматизирани развлекателни центрове, които позволяват на потребителите да вземат участие в случващото се спортно събитие или сценично мероприятие

IoT в системите за сигурностТехнически статии

IoT в системите за сигурност

Наред с домашната и сградна автоматизация, сред технологичните области, най-силно повлияни от бума на IoT решения, са системите за сигурност в дома и сградата. Концепцията за повсеместна свързаност на всички смарт устройства по света разкрива нови възможности пред собствениците, мениджърите и ползвателите на недвижима собственост.

Професионални кухненски вентилационни системиТехнически статии

Професионални кухненски вентилационни системи

Кухненските вентилационни системи са задължителни в професионалните кухни и са въведени като законово изискване. Средата в тези обекти трябва да бъде строго контролирана, за да се осигури безопасната и здравословна работа на персонала

Мениджмънт на електроенергията в интелигентния домТехнически статии

Мениджмънт на електроенергията в интелигентния дом

В интелигентните домове е налице двупосочна комуникация от и към комуналната мрежа, осъществявана посредством умни измервателни уреди, които взаимодействат динамично с мрежовата система, получават сигнали от доставчика на услуги и отговарят с информация за потреблението и диагностиката.

Тенденции в биодинамичното осветлениеТехнически статии

Тенденции в биодинамичното осветление

Нарастваща популярност през последното десетилетие добиват концепциите за биодинамично осветление, базирани на биологичните потребности на човека и цикличните промени в природата – редуването на ден и нощ и смяната на сезоните.

Новости във видеонаблюдението на строителни площадкиТехнически статии

Новости във видеонаблюдението на строителни площадки

Сигурността на строителните обекти продължава да е критичен въпрос дори и в съвременната високотехнологична епоха, макар че новостите във видеонаблюдението предлагат широки възможности за превенция и контрол на кражби и вандалски прояви


 

Уеб дизайн от Ей Ем Дизайн. Списание ТД Инсталации. TLL Media © 2018 Всички права запазени. Карта на сайта.

Top