Здравствуйте, Vladimir.
Вы писали 20 июля 2011 г., 9:29:31:
> Судя по документациям, 15 ватная энергосберегающая лампочка дает
> 800 люменов, а 75 ватная лампа накаливания -- 900 люменов.
Вопрос в том, что под этим понимается :-). Число без методики
измерения остаётся просто числом :-).
Прим.
КЛЛ -- компактная люминесцентная лампа aka "энергосберегающая"
ЛН -- лампа накаливания
ГЛ -- галогеновая лампа накаливания
CFL -- люминесцентная лампа
CCFL -- люминесцентная лампа с холодным катодом
Если говорить о новых лампах, то да. Но и у КЛЛ, и ЛН при старении
светоотдача уменьшается. Поэтому правомочно сравнивать не
максимальные, а средние значения.
ЛН в конце срока службы светит на 15% меньше, чем новая. Уменьшение
светоотдачи обусловлено тем, что вольфрамовая спираль испаряется, и
эти пары оседают на внутренней поверхности колбы, поглощая при этом
свет. Таким образом, если считать, что пары оседают линейно, и
зависимость поглощения от толщины плёнки тоже линейная, можно сказать,
что ЛН _в_среднем_ светит на 92,5% относительно новой ЛН.
Отдельно уделим внимание тому, что понимается под сроком службы ЛН.
Ну, грубо говоря, это то количество часов, через которое ЛН перегорит
:-). Конечно, каждое включение уменьшает срок службы, но обычно срок
службы рассчитывается в 1000 часов при условии горения лампы по 2,7
часа в день. Т.е. лампа рассчитана на 1000/2,7~=370 включений. В конце
срока службы ЛН перегорает. Если обеспечить плавный старт (т.е.
плавное включение) ЛН, она прослужит дольше (до двух раз).
Откуда берётся 1000 часов? Тут просто производители ламп договорились
ещё в 30-е годы прошлого века, чтобы проще было конкурировать друг с
другом :-).
Также, на срок жизни ЛН влияет подаваемое напряжение. Эмпирический
закон таков: при увеличении подаваемого на лампу напряжения на 5%
относительно номинального срок службы лампы уменьшается вдвое и
световой поток возрастает на 20%. При уменьшении напряжения на 5% срок
службы увеличивается вдвое, световой поток уменьшается на 20%.
Срок службы люминесцентных ламп определяется иначе. Люминофор имеет
свойство выгорать, тем самым уменьшается светоотдача. Срок службы
определяется тем временем, за которое светоотдача уменьшается вдвое
(обычно это 20000 часов). Выгорание люминофора имеет экспоненциальную
зависимость (подобно закону полураспада радиоактивных элементов).
Однако после окончания срока службы лампа может светить ещё долго, и
даже её можно заставить светить и после перегорания электродов, но
только светоотдача становится меньше и кпд, соответственно, тоже.
У КЛЛ уменьшение светоотдачи на 50% неприемлемо, поэтому нормируется
падение светоотдачи на уровне 20-30% (каждый производитель, вообще
говоря, приводит свои числа, поэтому тут нужно уточнять), что
соответствует сроку службы 6000-8000 часов. Эти 30% очень заметны,
если рядом поставить новую и старую лампы. Таким образом, _в_среднем_
КЛЛ светит на уровне около 80% светимости новой лампы (помните про
нелинейность!). Т.е. при сравнении ЛН и КЛЛ нужно числа в люменах
домножить на эти коэффициенты и потом сравнивать.
Кроме того, у ЛН зависимость светоотдачи от мощности нелинейная.
Например, при увеличении мощности от 20 Вт до 200 Вт (в 10 раз)
световой поток увеличивается в 21 раз. Т.е. нельзя сравнивать, как это
делают маркетологи, абстрактные КЛЛ и ЛН, говоря, что КЛЛ в 5 раз
эффективнее. На самом деле, маркетологи тут берут величины не с
потолка, а ориентируются на некий стандарт -- ЛН мощностью 60 Вт. Но в
любом случае правильнее сравнивать световые потоки.
При сравнении кпд обычно обращают внимание только на световую энергию
:-). Лн имеет кпд около 2,5%, остальное излучается в виде тепла. В
жарких странах и у нас летом это, действительно, прямая потеря
энергии. Но зимой, особенно, если центральное отопление греет
недостаточно сильно, многие включают электрообогреватель. В этом
случае тепло, которое даёт ЛН, утилизируется полностью. Причём, ЛН
здесь работает как инфракрасный обогреватель (в противовес
конвекционному), а эффективность ИК обогревателя выше конвекционного.
Это было лирическое отступление, но не следует об этом забывать :-).
Теперь рассмотрим как влияет количество включений на срок службы КЛЛ.
Как мы уже говорили, срок службы КЛЛ определяется уменьшением
светоотдачи ниже определённого порога. Но и все прочие детали КЛЛ
изготавливаются с учётом её срока службы. Нет смысла делать
электронный балласт вечным, если лампу выбросят через 6000 часов.
Равно как и нет смысла делать более долговечные катоды.
Есть два типа старта КЛЛ -- "быстрый" и "медленный". Второй --
традиционный для люминесцентных ламп, когда сначала прогревается
катод, чтобы увеличить эмиссию, а потом уже зажигается разряд. Такие
лампы характеризуются задержкой включения в 1-2 секунды. При быстром
старте катоды предварительно не прогреваются, а на них подаётся
повышенное напряжение, приводящее к пробою, а потом катод
разогревается в процессе работы. Такие лампы зажигаются мгновенно (как
CCFL).
Работа лампы при непрогретом катоде ведёт к быстрому старению катода.
Во всех КЛЛ используется активированный катод, имеющий относительно
небольшую температуру испарения (относительно вольфрама). При
непрогретом катоде возникают катодные пятна, ведущие к локальному
перегреву и "выгоранию" катода.
Кроме того, светоотдача КЛЛ зависит от температуры. Сразу после
включения КЛЛ светит довольно тускло, и только через минуту-две
начинает светить в полную силу. Чем ниже температура окружающей среды,
тем тусклее сразу после включения светит КЛЛ и тем больше времени ей
надо на прогрев. Это особенно относится к включению КЛЛ на морозе.
Таким образом, например, в сортире или в кладовке, куда заглядываешь
на непродолжительное время, КЛЛ нужна более мощная (раза в два), т.к.
непрогретая КЛЛ светит меньше.
Отдельно стоит заострить внимание на цветовой температуре.
Эмпирическое правило -- чем теплее свет КЛЛ, тем меньше световой поток
(в люменах) при той же электрической мощности. Разница относительно
небольшая, примерно в 50-100 лм для КЛЛ на 1000 лм и цветовой
температурой от 2200 К до 8000 К.
Сюда же следует добавить на зависимость светового потока от формы
лампы. Лампы U-формы дают больше света, чем закрученные в спираль
(лампа затеняет сама себя больше).
Таким образом, маркетинговое соотношение "КЛЛ в 5 раз эффективнее ЛН"
превращается в реальное соотношение "в 3,5 раза". И то это за
исключением особых случаев.
Кстати, КЛЛ весьма эффективна. Давайте посчитаем. Пусть КЛЛ светит
8000 часов, потребляет 30 Вт и даёт 1600 лм (в среднем 1280 лм). У
обычной 100 Вт ЛН светоотдача равна 1360 лм (для новой лампы). КЛЛ за
8000 часов потребит 240 кВт*ч электроэнергии. ЛН за 8000 часов
потребит 800 кВт*ч, при этом понадобится 8 ламп. Пусть КЛЛ стоит 100
руб., ЛН стоит 10 руб., а кВт*ч стоит 3 руб. Для КЛЛ: 100+240*3=820
руб., для ЛН: 10*8+800*3=2480. КЛЛ в 3 раза выгоднее по деньгам.
Диммер. Есть диммируемые КЛЛ. Обычно они управляются быстрым
включением и выключением. Например, если просто её включить -- светит
на 100%. Если быстро включить-выключить два раза -- на 50%, три раза
-- 25%. Стоят такие КЛЛ дороже обычных. Есть и КЛЛ, которые возможно
подключать к обычному диммеру.
Спектр КЛЛ обычно пятиполосный. По поводу содержащейся ртути можно
сказать, что она находится в амальгамированном состоянии, таким
образом, при разбивании КЛЛ не так опасна, как обычная люминесцентная
лампа.
Отличие ГЛ от ЛН в том, что спираль накаливается до более высокой
температуры, повышается кпд. Кроме того, ГЛ бывают низковольтными, с
более толстой спиралью, и их кпд ещё выше, срок службы больше,
стробоскопический эффект меньше. Падение светоотдачи к концу срока
службы у ГЛ меньше, чем у ЛН.
Светодиодные лампы. Сразу следует сказать про два вида белых
светодиодов -- компонентные и люминофорные. Компонентные состоят из
нескольких типов светодиодов, каждый из которых излучает свою длину
волны (например, RGB светодиоды). Индекс цветопередачи у таких
светодиодов обычно низок (из-за линейчатого спектра), т.к. сделать
4-5-компонентные светодиоды сложно. Люминофорные белые светодиоды
представляют из себя УФ (примерно 400 нм) светодиод с люминофорным
покрытием. Такие светодиоды имеют непрерывный спектр.
Лучшие светодиоды имеют эффективность 160-180 лм/Вт. Но они достаточно
дороги, кроме того, мощным светодиодам нужно обеспечивать хорошее
питание и теплоотвод. Для 10-Вт светодиода при пассивном охлаждении
нужен радиатор по размерам как кулер у процессора Pentium 4. Поэтому
светодиодный светильник сложно сделать маленького размера. Кроме того,
проблема выгорания люминофора никуда не девается, и срок службы белого
светодиода такой же, как у люминесцентной лампы.
Имеющиеся в продаже светодиодные лампы сделаны обычно из кучи 20-мА
белых светодиодов с непонятной (потому как разброс большой) цветовой
температурой и эффективностью. Кроме того, такие лампочки имеют весьма
посредственный кпд, который даже ниже, чем кпд КЛЛ.
Поэтому светодиоды эффективны в походных фонарях, но для домашнего
освещения они пока слишком дороги и не являются альтернативой КЛЛ. В
качестве backlight для мониторов и телевизоров их эффективность равна
лампам CCFL.
Светодиодная (LED) подсветка против ламповой (CCFL): тесты девяти 23-24" мониторов
http://cheklab.ru/archives/959
