Характеристики, классификация и преимущества энергосберегающих ламп

Основные технические параметры

Энергосберегающие лампы состоят из цоколя, колбы и пускового устройства. Колбы ламп наполняются парами ртути или инертного газа аргона. Белое вещество на стекле колбы является люминофором. Он же используется и в люминесцентных видах ламп.

Принцип работы таких ламп основывается на подаче высокого напряжения в колбу с парами. Напряжение повышается посредством установленного пускового устройства внутри пластиковой оболочки лампы.

Высокое напряжение обуславливает непрерывное движение электронов. Эти электроны сталкиваются с атомами ртути и способствуют появлению ультрафиолетового свечения внутри колбы. Ультрафиолет проходит через люминофор и вызывает свечение, которое воспринимается человеческим зрением.

Устройство энергосберегающей лампочки

Принцип образования видимого света в лампочках энергосберегающего типа

К основным техническим параметрам “экономок” относятся:

• мощность;
• цветовая температура;
• светоотдача;
• виды цоколей.

Мощность

Это важный показатель при выборе энергосберегающей лампы для освещения комнаты. “Экономки”, при потреблении малой мощности, способны выделять световой поток на 80% выше, чем у ламп-накаливания. Лампу накаливания 60 Вт можно заменить энергосберегающей, с мощностью 10 Вт.

Ниже представлена таблица соотношения мощностей ламп накаливания и “экономок” с количеством люмен, которые они производят.

Сравнение мощностей ламп с испускаемым ими световым потоком

Мощность “экономки”, Вт	Мощность лампы накаливания, Вт	Световой поток, Lm
5	25	220
8	40	420
12	60	720
20	100	1360
30	150	1900
45	225	2600
65	325	3590
85	425	4875
105	525	5985
120	600	7125

Из таблицы видно, насколько можно сэкономить на электроэнергии, если пользоваться энергосберегающими элементами.

Цветовая температура

Как упоминалось выше, энергосберегающие лампы могут выделять три разных вида свечения, зависящего от температуры излучения:

1. Теплое излучение имеет температуру свечения 2700 градусов по Кельвину. Теплый свет подходит для помещений, где нет необходимости зрительного напряжения. Лучше всего подойдет для спальни и кухни.
2. Дневной свет – 4200К. Будет отличным решением для освещения детских комнат и гостиных. Это свечение более близко к естественному свету.
3. Холодный – 6400 градусов по Кельвину. Для офисных помещений, где требуется длительное зрительное напряжение, подойдут лампы с излучением холодного света.

Визуализация характеристики “цветовая температура”

Сравнение яркости и цвета светового потока, излучаемого лампами разного типа

Светоотдача

Светоотдача – это способность распространения светового потока, измеряемая в люменах Lm, и напрямую зависящая от мощности лампы. Чем мощнее энергосберегающая лампа, тем быстрее и интенсивнее двигаются электроны внутри колбы, взаимодействуя с атомами. Таблица, характеризующая количество светового потока от мощности, представлена выше.

Практически на всех упаковках указывается мощность и световой поток лампы, который она излучает.

Что такое световой поток? Рекомендуем Вам более подробно ознакомиться с данным понятием.

Виды цоколей

Для того чтобы не было необходимости заменять патроны многих светильников и люстр, “экономки” производятся с типами стандартного цоколя Е27. Цифра 27 обозначает диаметр цоколя в мм.

Существует также и маленький цоколь, маркируемый как Е14, предназначенный для маленьких патронов светильников или торшеров.
Производители не забыли и об прожекторных патронах, в которые необходимо вкручивать лампы с цоколем Е40.

Энергосберегающие лампы охарактеризовали себя с положительной стороны и стали очень популярными. Наряду с отрицательными свойствами, они все-таки имеют больше положительных.

Уже после первого месяца эксплуатации будет заметна экономия потребленной электроэнергии. Остается только синхронизировать утилизацию энергосберегающих ламп с производством, и экономия финансов в семье будет гарантирована.

Неисправности энергосберегающих ламп

№	Поломка энергосберегающей лампы	Решение проблемы поломки лампы
1.	Повышение напряжения приводит к вздутию и протечке конденсатора, лампа прекратит работать.	Такое повреждение требует заменить все полупроводники.
2.	Повышение напряжения пробивает конденсатор. Прибор начинает светиться в местах, где остались нити накала.	Данное повреждение исправляется заменой конденсатора.
3.	Неправильная эксплуатация приводит к неравномерному распределению светового потока. Колба частично герметизируется.	В этой ситуации лампа неисправна.
4.	При сгорании нити накала (достаточно одной), лампа не работает. Для начала необходимо проверить конденсатор.	На месте оборванного накала, диод заменяется резистором посредством выпаивания.
5.	Неисправность диодного тиристора приводит к поломке устройства.	Необходимо заменить неисправный элемент.

Ремонт энергосберегающих ламп

Приступать к ремонту энергосберегающих ламп можно выяснив причину неисправности и убедившись в наличии запасных деталей, которые будут устанавливаться на место поврежденных.

Далее, с помощью отвертки, разбирают корпус лампочки. Затем отсоединяют провода, идущие из колбы. Перерезают оба провода, питающие электрическое устройство. Цифровыми клещами проверяют спирали колбы. При сгорании хотя бы одной спирали накала, колба считается неисправной и лампа подлежит утилизации.

При работающих спиралях восстановить прибор можно. Приобретая детали взамен перегоревших, нужно выбирать модели той же маркировки что и неисправное устройство.

Можно ли управлять яркостью (диммирование)

Диммирование – управление яркостью источника света. Светодиоды позволяют изменять яркость свечения в широких пределах. Уменьшить яркость газоразрядной лампы, снижая напряжение невозможно.

Для этих целей используют достаточно дорогостоящие высокочастотные ЭПРА. Изменения яркости достигается пропусканием импульсов с частотой около 50 кГц. При таком режиме работы срок жизни устройство существенно сокращается.

Цветовая температура

По этим показателям энергосберегающая и светодиодная лампы – близнецы. И у тех и у других есть градации тёплого белого, нейтрального белого, холодного белого света.

Индекс цветопередачи

И опять светодиоды лучше. У обыкновенной люминесцентной лампы спектры излучения меньше чем у светодиода. Лишь энергосберегайки с трёхкомпонентным люминофором, как и светодиоды, имеют индекс 80-90, в остальных моделях индекс цветопередачи 60-80.

Итог: светодиодные светильники могут свободно регулировать свою яркость. Энергосберегающие лампы — нет. Преимущество за светодиодными лампочками.

Сравнение энергосберегающих и светодиодных ламп

Чтобы определить, какая лампа лучше: светодиодная или энергосберегающая, недостаточно ознакомиться только с их характеристиками

Важно обратить внимания на условия эксплуатации

Энергопотребление разных видов лампочек.

Когда затрагивается вопрос экологичности, предпочтение также отдается светодиодной лампе, поскольку внутри неё нет вредных паров. Стоит учесть, что КЛЛ нецелесообразно устанавливать вместе с выключателем, регулирующим интенсивность света. Она может гореть либо в полную мощность, либо быть выключенной. Это объясняется ионизацией газа, которую невозможно контролировать.

Потребляемая мощность

По итогам исследований выяснилось, что люминесцентные (энергосберегающие) лампы экономнее обычных ламп накаливания на 20-30%. Светодиодные, в свою очередь, бывают более экономными, чем КЛЛ примерно на 10-15%. Всё зависит от мощности и брендов.

Сравнение показателей экономичности, срока службы и цены разных видов ламп.

Единственное преимущество энергосберегающей лампы в данном случае – это стоимость. Светодиодная обойдётся намного дороже. Но при надлежащих условиях эксплуатации она прослужит в 2-3 раза дольше.

Экологическая безопасность

КЛЛ содержит в себе примерно 5 мл ртути, количество варьируется в зависимости от размеров. Ртуть  вредна для здоровья, ее относят к самому высокому классу опасности. Выбрасывать такую лампочку вместе с остальным мусором запрещено, необходимо сдавать в специализированный пункт приёма.

Влияние КЛЛ на организм.

Рабочая температура

Максимальная температура накаливания люминесцентной лампы достигает 60 градусов. Она не спровоцирует возгорание и не способна травмировать кожу человека. Но если возникнут сбои в работе проводки, температура может значительно повыситься. Вероятность возникновения такой ситуации крайне мала, однако риск все же есть.

Светодиодные лампочки практически не нагреваются, особенно качественные изделия от популярных брендов. Это объясняется полупроводниковой технологией на основе кристаллов LED. Для большинства людей показатели нагрева являются несущественными, так как у них не возникает необходимости дотрагиваться до лампы в момент её работы.

Срок службы

Если бюджет не ограничен и нужно купить лампочку с самым длительным периодом службы, лучше приобрести светодиодную. Но чтобы цена себя оправдала, следует покупать изделия от популярных брендов, о которых будет сказано ниже.

Срок службы разных типов лампочек.

По итогам исследований светодиодные источники света служат в 4-5 раз больше, чем люминесцентные. Чтобы проверить информацию, достаточно ознакомиться с текстом на упаковке. LED-лампочка при надлежащих условиях эксплуатации работает до 50 000 часов, а энергосберегающая около 10 000.

Итоги сравнений (таблица)

Вид лампочки	Экономия электроэнергии	Срок эксплуатации	Безопасность и утилизация	Нагрев корпуса	Стоимость
Светодиодная	+	+	+	+	—
Энергосберегающая	—	—	—	—	+
Итог	4:1 Победитель светодиодная лампа

Типы энергосберегающих ламп

Энергосберегающие светильники бывают нескольких видов. Каждый из них имеет свое предназначение. Например, галогенные редко устанавливают в бытовые приборы из-за ряда недостатков. Так, они сильно нагреваются, что не всегда устраивает. При этом они имеют ряд преимуществ, и их легко подобрать под любой тип плафона.

Люминесцентные

Энергосберегающие лампы делят на 2 вида – компактные и стандартные (линейные). Оба устройства имеют много общего. В обоих случаях конструкция включает стеклянную запаянную колбу с газом (неоном или аргоном) внутри. Также присутствует небольшое количество ртути. Электроды подводятся с помощью регулирующего аппарата.

Рис.2 – люминесцентные лампы.

Пары ртути, смешиваясь с газами излучают ультрафиолет. Чтобы перевести УФ-спектр в дневной свет, колбу изнутри обрабатывают люминофором. Отличие компактной лампы от люминесцентной состоит в следующем:

• размер. U-образные или спиралевидные имеют одинаковые функции, но более сложную, скрученную форму для уменьшения габаритов;
• установка. Линейные аналоги монтируют как отдельные элементы, закрепляя в корпусе светильника. Компактные изделия устанавливают в цоколь или колбу.

Рис.3 – U-образный светильник.

Поскольку этот вид имеет те же функции, что и лампы накаливания, они без проблем устанавливаются в любые светильники (люстры и бра). Линейными лампочки называют из-за формы, так как их основа – прямолинейная трубка. В народе их называют «лампами дневного света». В продаже можно найти изделия разных форм – сдвоенные, U-образные и кольцевые. Цоколя в них нет. На трубки устанавливаются металлические стержни, которые подключаются к сети клеммами.

Непрерывного действия

С этим типом энергосберегающих лампочек покупатели знакомы меньше всего.  Такие лампы отличаются лучшей передачей цвета, имея при этом меньшую светоотдачу. Основным достоинством является излучение непрерывного спектра. Такие модели относят к числу самых безопасных.

Специальные цветные

Такие энергосберегающие лампы делятся на:

• ультрафиолетовые;
• с цветным люминофором;
• с розовым люминофором.

Рис.4 – цветные лампы.

Этот тип лампочек не используют для освещения комнат. Главное их назначение — создать праздничную атмосферу. Такие лампы можно встретить в выставочных и концертных залах, клубах, ресторанах, на световых шоу и детских площадках.

Поверхность свечения лампы этого типа больше, чем у других ЛН. Благодаря этому создается более комфортное и равномерное освещение. На прилавках магазинов можно найти лампочки синего, зеленого, желтого и красного цветов. Они работают от сети 220 В, как и обычные. Одно из преимуществ таких ламп —  даже выключенные, они украшают помещение.

Светодиодные

Из-за энергосберегающих свойств светодиодных кристаллов их раньше использовали в радиотехнике как индикаторы.  Позже технологии усовершенствовались, и светодиоды стали применять как сверх-яркие компоненты в схемах подсветки. Они нашли применение практически во всех областях.

Рис.5 – LED-лампочка.

Конструкция состоит из колбы, внутри которой находятся гетинакс, планка, светодиоды и драйвер. Корпус бывает вытянутый, «кукуруза» или спот. Риск механического повреждения снижен благодаря поликарбонатному корпусу.

Лампы подключаются к сети 220 В без необходимости пускорегулирующей аппаратуры. Узкая форма диодных ламп позволяет объединять их в малые и большие группы. По местам установки классифицируются на:

• офисные и бытовые;
• промышленные;
• для установки в уличные прожекторы;
• автомобильные;
• фитолампы;
• для выращивания растений.

Линейные устройства часто используют для подсветки в ландшафтном дизайне. Здесь лучше выбирать лампы с высокой степенью защиты – IP67 или IP65. Форма может быть трубчатой или в виде прожектора. Если это помещение со стандартным климатом, подойдет уровень IP20.

Рис.6 – степени защиты.

Светодиодные лампочки самые продаваемые. Из всех типов ламп они потребляют меньше всего энергии, не требуют специальной утилизации, не излучают тепло и служат до 100 000 часов в зависимости от модели. Качественные устройства могут противостоять перепадам напряжения и резким изменениям температуры. Практически единственным минусом данных ламп является высокая цена.

Составляющие схемы

Помимо стандартных конструктивных элементов, таких как колба и цоколь, под корпусом спрятана электронная схема (ЭПРА — пускорегулирующий аппарат). Она есть далеко не в каждой «экономке» (к примеру, в КЛЛ отсутствует). Сегодня ПРА остается самым надежным изделием для работы люминесцентных ламп, от качества которого и зависит срок службы.

Электронная схема состоит из следующих компонентов:

• пусковой конденсатор — формирует мощный импульс, необходимый для запуска лампы;
• фильтры — нужны для устранения радиочастотных помех и электромагнитного излучения, которые попадают в схему вместе с током (снижают мерцание);
• емкостный фильтр — дополнительный элемент, сглаживающий оставшиеся пульсации;
• дроссель для ограничения тока — для защиты схемы от высокого тока (поддерживает силу тока на заданном уровне);
• биполярные транзисторы;
• драйвер — для ограничения тока;
• предохранитель — препятствует выходу лампы из строя, исключает воспламенение схемы при скачках напряжения.

Виды энергосберегающих ламп

Энергосберегающие устройства различают по двум основным признакам – цоколь и температура свечения.

Цоколь – элемент, который необходим для фиксации лампы в светильнике. При этом подключении соединяются электропроводящие контакты самой ЭСЛ и светильника. В зависимости от назначения цоколи делятся на два основных типа резьбовые и штырьковые.

• Резьбовые чаще всего используются в быту, они предназначены для обычных патронов. Такие цоколи маркируются цифрами и буквами: E14, E27 и E40, где числа означают диаметр резьбы. Ими оснащаются ДРЛ или натриевые модели для уличного освещения. Такой цоколь имеют бытовые лампы марок Camelion, Delux, Feron, Luxel, Maxus, Osram, Космос, Навигатор, Uniel и т. д.
• Штырьковые цоколи используются в специфических светильниках. Делятся на двухштырьковые и четырехштырьковые. Разъемы маркируются как 2D, G13, G23, G24, G27, G53. Применяются, чтобы подключить лампы в специализированных и высокомощных светильниках.

Теплота свечения определяет цвет, которым будет светить ЭСЛ. Производители выпускают три основных типа, которые обозначаются в градусах Кельвина:

• Теплый белый свет (2700 К) – желтый цвет, который очень похож на свечение нити вольфрама.
• Естественный белый свет (4200 К) – цвет окружающей среды при солнечном освещении, самый нейтральный и благоприятный для глаза человека.
• Холодный белый свет (6400 К) – цвет имеет уклон в синий спектр, отчего свечение принимает голубоватый оттенок. Обычно используется на предприятиях, устанавливается в лампочках на 65 и более Вт.

Некоторые производители подразделяют цвета на семь категорий, где маркировка выполняется кириллическими буквами, где Л – люминесцентная лампа (для отличия от С – светодиодной):

• ЛБ – обычный белый цвет;
• ЛТБ – белый теплый цвет;
• ЛКБ – природный белый цвет;
• ЛЕЦ – естественный свет, улучшенная передача цветов;
• ЛД – дневной свет;
• ЛДЦ – дневной свет, улучшенная передача цветов;
• ЛХБ – холодный белый свет.

Дополнительно существует разделение по форме выпуска самих ламп: трубчатые (Т 4, Т5, Т8, Т10 и Т12, где цифры означают диаметр 1.27, 1.59, 2.54, 3.17 и 3.80 см соответственно), спиральные, прямые (pl-u11w). Трубчатые варианты предназначены для установки в специальные светильники, т. к. не имеют некоторых защитных элементов в схеме.

Основные характеристики

Мощность

Важнейшей отличительной характеристикой энергосберегающих ламп от других – это небольшое потребление мощности. Вся мощность, которую они получают, преобразуется в свет. Мощность таких лампочек 3 – 85 Вт.

Таблица мощности энергосберегающих ламп

Нижеприведенная таблица показывает соотношения энергосберегающей лампы и лампы накаливания: цифры – средний показатель указывает на то, что одинаковый свет подают лампы, с разной мощностью (разница приблизительно в 5 раз). Так, например лампочка накаливания в 100 Ватт работает так же как энергосберегающая в 20 Ватт

Лампа накаливания	Энергосберегающая лампа
25	5
40	9
60	11
75	15
100	20
120	23

 Световой поток

Эффективность работы лампы кроме этого определяет еще одна важная характерная особенность энерголамп – световое движение, с единицей измерения лм (люмен). От него зависит, насколько ярко светит прибор. Глаза человека не воспринимают даже самого мощного ультрафиолетового или инфракрасного излучений.

Тип цоколя

Цоколь — важнейшая часть и особенность энергосберегающих ламп. При ее покупке следует рассмотреть цоколь, он должен соответствовать патрону.

На рынке представлены цоколи различных марок: штырьковые и резьбовые, с уплотненным контактом и нестандартные. Нижеприведенная таблица дает общие сведения о типах цоколей.

Световая температура

К качественным параметрам относится цветовая температура (измеряется с помощью шкалы температуры Кельвина (обозначается «К»)), которая определяет естественность (белизны) освещенности, исходящей от лампы.

Различают следующие цветовые температуры:

• тепло-белая (менее 3000 К),
• нейтрально-белая (от 3000 до 5000 К)
• дневная белую (более 5000 К).

Для жилых помещений лучше пользоваться лампами с теплыми оттенками. Они расслабляют и успокаивают. В офисных помещениях лучше подойдут холодные тона. Натуральной и наиболее приятной для человека считается температура цвета от 2800 до 3500 К.

Световая отдача

В вопросе экономии энергии основным параметром производительности электричества считается световая отдача, измеряющаяся в лм/Вт. Через этот показатель устанавливается количество света вырабатываемого устройством.

Максимальный уровень световой отдачи равен 683 лм/Вт. Ранее отдача равнялась 10-15 лм/Вт, а сейчас – 100 лм/Вт.

Уровень освещенности

Показатель, который определяет освещенность определенной поверхности, называется уровнем освещенности (измеряется в лк (люкс)). Нормой освещенности рабочей поверхности в России 200 лк, В Европе равняется 800 лк.

Индекс цветопередачи

Индексом цветопередачи определяется цифра естественной передачи тона освещаемых предметов. Цветопередача лампочек зависит от спектрального излучения. Лампе с абсолютно правильной передачей цветового спектра предметов присваивается индекс Ra. Уменьшение показателя Ra, указывает на ухудшение цветопередающих свойств.

 Срок работы

К эксплуатационным характеристикам относится  продолжительность работы лампы, быстрота включения и их количество (гарантированных), конструктивные параметры. Эти характерные особенности показывают затраты на использование, с помощью которых определяется выгода покупки лампы.

Схема работы энергосберегающей лампы

Основная часть энергосберегающих ламп это колба, внутри которой с обеих сторон впаяны спирали. Их покрывают слоем оксида, что бы создать термоэлектронную эмиссию (когда подается напряжение, начинается разогрев спиралей до нужной температуры, от чего происходит появление электронов). В колбе содержаться ртутные пары, которые вступают в столкновения с электронами, образовывая излучение ультрафиолетом. Оно приводит к яркому свечению люминофора и человек видит привычный для себя электрический свет.

Для большего срока работы ламп лучше пользоваться непостоянным напряжением. Двигающиеся в колбе электроны представляют собой катод и анод. При долгой работе лампы электроны будет перегреваться, за счет чего слой оксида быстро разрушится. После разрушения слоя оксида увеличится сопротивление электродов и снизится световой поток лампы. Когда электроды разрушены лампа перестает работать.

Типы энергосберегающих ламп

В продаже существует три вида ЭСЛ: галогенные (газонаполненные), светодиодные и люминесцентные лампы. Каждая из них имеет плюсы, минусы и рациональные способы применения для освещения дома.

Люминесцентные

Принцип работы этого светового прибора заключается в том, что в стеклянной колбе, заполненной инертным газом с парами ртути, зажигается газовый разряд. Так как он испускает излучение ультрафиолетового спектра, в видимый свет оно преобразуется с помощью слоя люминофора, которым покрывается изнутри стеклянная оболочка. Цветовая температура лампы зависит именно от состава люминофора. Мощные энергосберегающие люминесцентные лампы дневного света широко применяются для освещения общественных и промышленных помещений.

Преимущества

Средний срок службы люминесцентной лампы – 8 000 часов, при этом для обеспечения такого же светового потока, как у традиционной 60-ваттной лампы, потребуется всего 11 Вт.

Стоимость относительно невелика – от 100 до 200 рублей за качественную продукцию известных производителей (например, Osram).

Окупаемость при этих условиях – один год, притом, что уважающие себя фирмы предоставляют на них гарантию 3 года.

Недостатки

Особенности конструкции определяют недостатки люминесцентных ламп:

• форма колбы ограничивается необходимостью применения тонкой трубки;
• максимальное значение светового потока достигается не сразу после включения;
• стабильность работы сильно зависит от качества электроэнергии;
• возможные пульсации света могут причинить вред зрению;
• быстрый износ в результате частых включений и выключений.

Светодиодные

В этом типе ламп используется светодиод – полупроводниковый прибор. Для того чтобы подходить для замены традиционной лампы накаливания, они должны иметь в своем составе специальное устройство, называемое драйвер – источник тока, а также модуль с несколькими десятками светодиодов.

Преимущества

Срок службы светодиодных приборов составляет 30 000–50 000 часов. Энергопотребление самое низкое в классе ЭСЛ: 8 Вт соответствует 60 Вт традиционной лампочки.

Недостатки

Основной недостаток – высокая цена. Стоимость 9-ваттных ламп хорошего качества начинается со 150 рублей. Еще можно перечислить некоторые минусы, связанные с конструкцией прибора:

• узкий световой конус;
• большие размеры;
• падение яркости со временем;
• трудности с обеспечением нужного спектра света.

Этот тип – модификация лампы накаливания. В ее баллон добавляется специальный газ, состоящий из паров брома или йода. Это увеличивает срок службы до 2000 – 4000 часов, а также позволяет увеличить температуру спирали для большей яркости. В случае использования специальных схем для плавного включения, длительность работы повышается до 8000 часов.