Энергосберегающие люминесцентные лампы: принцип работы, отличия

Вредны ли энергосберегающие лампы?

Некоторые недальновидные «знатоки» подвергают критике так полюбившиеся потребителям люминесцентные лампочки. Но эти критические рассуждения не имеют под собой никакой почвы, и их сомнения легко опровергнуть.

Первый довод, говорящий не в пользу энергосберегающих ламп – излучение ультрафиолета, который якобы вреден для организма.

Ультрафиолетовое излучение от энергосберегающих ламп ничтожно мало, и тот объем, который способна выделить лампочка, не вреден, а в какой-то степени полезен для человеческого организма. Снимая усталость и депрессию, он повышает работоспособность.

Люминесцентные лампы вредны для глаз. Слух об этом порожден из-за ламп дневного света старого типа, которые подключаются к сети с помощью устройства, состоящего из дросселя, стартера и конденсатора. Пульсация светового потока в них – 100 раз в секунду. Она неуловима зрительными органами человека, но непрерывная работа при таком свете вызывает усталость и утомляет глаза.

Современные энергосберегающие лампы включаются от электронных встроенных устройств, которые увеличивают частоту напряжения питания. Эти устройства избавляют от отрицательного воздействия пульсирующих потоков света.

Люминофорные лампы не подходят для жилых помещений. Это ложное высказывание вызвано ассоциациями с лампами дневного света, которые тоже называются люминесцентными. Мертво-бледный свет таких ламп не создает ощущения уюта. На деле современные энергосберегающие лампочки могут изготавливаться в различных исполнениях, от теплого желтого до белого и холодного синего. Подобрать освещение в зависимости от цветовой температуры не составляет труда. Широкая палитра позволяет подобрать нужный цвет и создать комфорт.

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:

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.
Дневной свет – 4200К. Будет отличным решением для освещения детских комнат и гостиных. Это свечение более близко к естественному свету.
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.

Лампы накаливания

Данный вид ламп был изобретен первым. Свет в подобных лампах испускается источником накаливания, который раскаляется до высоких температур в процессе воздействия на него электрического тока. На территории России они начали широко распространяться еще во времена В.И. Ленина, за что в народе их стали называть «лампами Ильича».

Плюсы ламп накаливания

Несомненно, основной положительной стороной ламп накаливания является низкая стоимость. В настоящее время они являются наиболее доступным видом электрических ламп.
Еще данный тип ламп может характеризоваться сплошным спектром излучения, видимая часть которого насыщена оранжевыми и красными лучами света. Поэтому неудивительно, что использование таких ламп для освещения выделяет так называемые «теплые» цветовые тона и в то же время ослабляет «холодные». Лампы этого типа могут сделать домашнюю обстановку более теплой и уютной.

Минусы ламп накаливания

Данный вид ламп не может обеспечить достаточно высокий уровень цветопередачи. Из-за этого они совершенно не походят для освещения магазинов, по крайне мере тех, где покупатель должен видеть реальный цвет товара.
Лампы накаливания могут характеризоваться достаточно высоким уровнем расхода электроэнергии. Уже достаточно давно многие производители наносят на производимые лампы специальное напыление, которое делает энергопотребление более приемлемым.
Не стоит также забывать и о высоком показателе теплоотдачи у ламп накаливания. Создавая интерьер в помещении, данные лампы следует размещать на безопасном расстоянии от пожароопасных и легко плавящихся материалов.

Принцип действия

Принцип действия люминесцентной лампы заключается в создании светового излучения в результате попадания на поверхность люминофора незаметных глазу ультрафиолетовых волн.

В свою очередь, ультрафиолет вырабатывается в момент, когда электрический разряд между двумя контактами проходит сквозь пары ртути, находящиеся внутри колбы.

Следовательно, поскольку прибор содержит в себе некоторое количество этого опасного жидкого металла, обращаться с ним нужно предельно осторожно, не допуская нарушения целостности стеклянных стенок. Если лампочка случайно разбилась, производится самостоятельная очистка места происшествия с помощью слабого раствора марганцовки с последующим тщательным проветриванием помещения

Если лампочка случайно разбилась, производится самостоятельная очистка места происшествия с помощью слабого раствора марганцовки с последующим тщательным проветриванием помещения.

Запрещается утилизация вышедших из строя или разбитых ламп с бытовыми отходами.

Ремонт и схемотехника энергосберегающих ламп.

Энергосберегающие лампы, или компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), можно условно разделить на две части:
1) – сама люминесцентная лампа
2) – электронный пуско-регулирующий аппарат (ЭПРА, электронный балласт), встроенный в цоколь лампы.
Рассмотрим поближе, что там есть в электронном балласте:

– Диоды – 6 шт. Высоковольтные (220 Вольт) обычно маломощные (не больше 0,5 Ампер).
– Дроссель. (убирает помехи по сети).
– Транзисторы средней мощности (обычно MJE13003).
– Высоковольтный электролит. (как правило 4,7 мкФ на 400 вольт).
– Обычные конденсаторы на разной емкости, но все на 250 вольт.
– Два высокочастотных трансформатора.
– Несколько резисторов.
Разберём работу энергосберегающей лампы на примере наиболее распространённой схемы
(лампа мощностью 11Вт).

Схема состоит из цепей питания, которые включают помехо-защищающий дроссель L2, предохранитель F1, диодный мост, состоящий из четырёх диодов 1N4007 и фильтрующий конденсатор C4. Схема запуска состоит из элементов D1, C2, R6 и динистора. D2, D3, R1 и R3 выполняют защитные функции. Иногда эти диоды не устанавливают в целях экономии.
При включении лампы, R6, C2 и динистор формируют импульс, подающийся на базу транзистора Q2, приводящий к его открытию. После запуска эта часть схемы блокируется диодом D1. После каждого открытия транзистора Q2, конденсатор C2 разряжен. Это предотвращает повторное открытие динистора.Транзисторы возбуждают трансформатор TR1, который состоит из ферритового колечка с тремя обмотками в несколько витков. На нити поступает напряжение через конденсатор C3 с повышающего резонансного контура L1, TR1, C3 и C6. Трубка загорается на резонансной частоте,определяемой конденсатором C3, потому что его ёмкость намного меньше,чем ёмкость C6. В этот момент напряжение на конденсаторе C3 достигает порядка 600В. Во время запуска пиковые значения токов превышают нормальные в 3-5 раз, поэтому если колба лампы повреждена, существует риск повреждения транзисторов.
Когда газ в трубке ионизирован, C3 практически шунтируется, благодаря чему частота понижается и генератор управляется только конденсатором C6и генерирует меньшее напряжение, но, тем не менее, достаточное для поддержания свечения лампы.
Когда лампа зажглась, первый транзистор открывается, что приводит к насыщению сердечника TR1. Обратная связь на базу приводит к закрытию транзистора. Затем открывается второй транзистор, возбуждаемый противоположно подключенной обмоткой TR1 и процесс повторяется.

Неисправности энергосберегающих ламп

Наиболее частые причины поломки энергосберегающих ламп – обрыв нити накала или выход из строя ЭПРА. Как правило, причиной выхода из строя последнего бывает пробой резонансного конденсатора или транзисторов. Конденсатор C3, часто выходит из строя в лампах, в которых используются дешёвые компоненты, рассчитанные на низкое напряжение. Когда лампа перестаёт зажигаться, появляется риск выхода из строя транзисторов Q1 и Q2 и вследствие этого – R1, R2, R3 и R5. При запуске лампы генератор оказывается,перегружен и транзисторы не выдерживают перегрева. Если колба лампы выходит из строя, электроника обычно тоже ломается, в основном перегорают силовые транзисторы. Если колба уже старая, одна из спиралей может перегореть и лампа перестанет работать. Электроника в таких случаях, как правило, остаётся целой.
Чаще всего лампы перегорают в момент включения.

Как правило лампа собрана на защелках.

Необходимо её разобрать:

Отключаем колбу:

Проверяем Омметром нити накала колбы.

Основные технические характеристики

Чтобы ориентироваться в многообразии ламп, которые можно встретить в магазине и выбрать лампу наиболее подходящую для конкретного помещения или осветительного прибора, необходимо знать, какие характеристики определяют их потребительские качества.

Мощность энергосберегающих ламп и световой поток

Мощность, измеряемая в ватах (Вт), характеризует, сколько электрической энергии потребуется, чтобы обеспечить требуемую норму освещенности, измеряемую в люксах (лк). Санитарными нормами установлены различные нормы освещенности жилых, офисных и производственных помещений.

Чтобы ориентироваться в выборе эконом лампы по мощности следует ознакомиться с документами:

СНиП 23-05-95;
СанПин 2.2.1/2.1.1.1278-03.

И составленной на их основе таблицей:

ТАБЛИЦА 1

Норма освещенности жилых и бытовых помещений

Наименование помещения	Освещенность поверхности искусственными источниками света (лк)
Жилые комнаты, спальни, гостиные	150
Столовые, кухни	150
Детские комнаты	200
Кабинеты, мастерские, библиотеки	300
Холлы, коридоры	50
Ванные комнаты, туалеты	50
Кладовые, подсобные помещения	30

Цветовая температура

Человеческий глаз различает цвета благодаря тому, что способен улавливать световые волны различной длины. В видимой части спектра они распределяются от фиолетового до красного цветов. Соответственно оттенку, который дает электрическая лампа, определяется ее цветовая температура, измеряемая в градусах Кельвина (К°).

холодный голубоватый свет дают лампы с цветовой температурой от 6 600 до 5 400 К°;
привычный дневной свет имеет световую температуру 5 400 – 4 600 К°;
свет свечи или камина имеют световую температуру 2 200 – 1 800 К°.

Большинство бытовых энергосберегающих ламп имеют три градации цветовой температуры:

Индекс цветопередачи

Большинство бытовых энергосберегающих ламп имеют три градации цветовой температуры:

холодный белый свет (резкое голубоватое освещение, искажающее цветопередачу, придающее коже бледный, болезненный оттенок);
дневной свет (максимально приближенный к свету Солнца, находящегося в зените);
теплый белый свет (самый комфортный, не раздражающий сетчатку глаза свет).

Соответственно им человек воспринимает окружающий его мир и окраску предметов. Холодный свет преимущественно используют в производственных и офисных помещениях.

Форма цоколя и регулировка яркости

Большинство энергосберегающих ламп адаптированы к стандартным цоколям, которые используются для галогенных и ламп накаливания.

Самыми распространенными разновидностями лампочек являются с резьбовым цоколем E27 и Е14, Патронами с таким диаметром оснащено большинство бытовых осветительных приборов. В точечных источниках света, используемых в натяжных и подвесных потолках популяре штырьковый цоколь, обозначаемый в миллиметрах между контактами, а также, в зависимости от напряжения лампы:

ТАБЛИЦА 2

Размеры и обозначения штырьковых цоколей галогенных и светодиодных ламп

Регулировка мощности лампочки энергосберегающей представляет сложности. В отличие от ламп накаливания, для работы этих устройств используются электронные схемы, чувствительные к перепаду напряжения. При падении напряжения на 10% люминесцентные лампы перестают работать, а светодиодные работают нестабильно.

В настоящее время разработаны устройства – регуляторы мощности (диммеры), которые могут работать совместно со светодиодными лампами. Однако, они сильно удорожают и без того недешевые лампы.

Срок службы энергосберегающих ламп

Рекордсменом в рейтинге энергосберегающих ламп по продолжительности работы являются лампы LED энергосберегающие лампы с качественными светодиодами: Cree, Osram, Philips. Они имеют срок службы 50 000-100 000 часов. Китайские производители заявляют на свои лампы срок эксплуатации 25 000 – 30 000 часов.

Ориентироваться на эти данные, размещаемые на упаковке, не следует. Светодиоды имеют свойство «выгорать» прогрессивно снижая светоотдачу. При падении светового потока на 15-20% лампу приходится менять. Поэтому надо ориентироваться на то, что эффективный срок службы лампы будет составлять не более 20% срока, заявленного на упаковке.

Таким образом, выбирайте лампочку для дома, ориентируясь на реальный срок службы китайской светодиодной лампы стоимостью 80 – 250 рублей — около 5 000 часов, что сопоставимо со сроком службы лампы накаливания, стоимостью от 9 до 20 рублей.

Светодиодные лампы

На сегодняшний день светодиодные лампы и светильники по праву можно считать наиболее востребованными. Источником света в них являются светодиоды, работающие при прохождении тока через полупроводниковые материалы. В настоящее время светодиодные устройства используются во всех направлениях светотехники, а область их применения практически не имеет границ.

Плюсы светодиодных ламп

Светодиоды способны функционировать до 100 000 часов, а значит в долговечности они более чем в 100 раз превосходят лампы накаливания.
Кроме того, светодиодные лампы можно отнести к низковольтному оборудованию, а значит они достаточно безопасны для пользователей и не потребляют большого количества электроэнергии.

Причины неисправности лампочки

Чтобы выполнить ремонт энергосберегающий лампы, прежде всего нужно установить своими руками истинную причину ее неисправности. Для этого нужно разобрать ее, следуя особому алгоритму действий, а также заранее подготовив следующий набор необходимого инструмента:

Отвертка с плоским наконечником или небольшой нож с тонким лезвием.
Мультиметр.
Паяльник с компонентами для пайки, мощностью не более 30 ватт.

Выявить причину поломки можно только при полном демонтаже лампы, следуя инструкции:

Разъединить колбу от корпуса с цоколем В ходе выполнения этой процедуры крайне важно сохранять предельную осторожность – так как и колба, и цоколь должны остаться в целостности. Для этого необходимо в техническую щель между этими двумя элементами вставить отвертку или нож и повернуть его, перемещая по всей окружности Система закрыта на защелки – наподобие тех, которые используются в сотовых телефонах. Демонтировать проводники, идущие на нить канала

Демонтировать проводники, идущие на нить канала

Когда корпус вскрыт, взору представится пара тонких жил, идущих от платы к колбе для питания спирали внутри ее. Их требуется отсоединить, для этого отмотав их от специальных штырьков. Убедиться в работоспособности нити накала. В стеклянной части лампы всегда имеется пара спералеобразных элементов для свечения, сопротивлением не более 15 Ом. Их следует проверить на целостность с помощью мультиметра. Если они исправны, значит причиной поломки является балласт, а если наоборот, то, скорее всего, последний компонент работоспособен.

В ходе демонтажа колбы от цоколя энергосберегающей лампы необходимо действовать своими руками так, чтобы не оторвать тончайшие проводники, идущие на питание спиралей.

Ремонт компонентов системы

Восстановление лампы после выхода из строя электронного балласта подразумевает определение всех перегоревших элементов, а также тех, которые ещё пригодны. После разборки лампочки осмотрите плату на наличие внешних видимых дефектов со всех сторон. Также осмотрите каждый из её компонентов. Если при осмотре вы не обнаружили никаких видимых дефектов, тогда переходите к тестированию её главных модулей, а именно:

ограничительный резистор;
диодный мост;
конденсатор фильтра;
высоковольтный конденсатор.

Предохранитель устанавливается в лампочку с помощью припайки к контакту на цоколе. Он крепится уже в термоусаживающем материале. Чаще всего он страдает после короткого замыкания, после чего разрывается вся цепь. При прозвоне предохранителя нормальным считается сопротивление в 10 Ом, ненормальным — бесконечность. Учтите, что при обрезании проводов после перегорания предохранителя делайте это как можно ближе к нему. Так вы обеспечите себе запас провода, чтобы припаивать новый резистор.

Основной функцией диодного моста является выпрямление напряжения 220 В. В его основе лежат четыре диода. Вы сможете прозвонить их на месте, для этого не требуется их выпаивать.

Конденсатор фильтра в первую очередь ломается в лампах, которые произведены в Китае. Он служит для выпрямления напряжения. Перегорание этого элемента вначале сопровождается нестабильной работой энергосберегающей лампочки — она издаёт посторонние звуки, не сразу включается, постоянно мигает и так далее. После выхода из строя вы можете заметить внешние дефекты: вздутие, затемнение, потёки и так далее.

Высоковольтный конденсатор предназначен для создания импульса, который, в свою очередь, и создаёт разряд в самой колбе. Выход из строя именно этого элемента и становится причиной большинства поломок энергосберегающих ламп. Вы сможете определить неисправность и без прозвона. Лампа не будет загораться, а нити накаливания будут создавать свечение возле электродов.

Когда вы проверите основные модули платы, переходите к дополнительным: транзисторам, резисторам и диодам. Следует отметить, что при припаянных транзисторах вы получите неправильные показания мультиметра, поэтому их необходимо предварительно выпаять. Также учтите, что одна обнаруженная поломка не исключает возможность возникновения другой, так что вам придётся проверять все элементы.

Но существует метод, который позволит вам избежать выпаивания транзисторов. Вам нужно просто измерять сопротивление элементов на рабочей плате и сравнить их с показателями нерабочей.

В заключение

Согласно закону «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности…» довольно скоро (планировалось с 1 января 2014 года) с прилавков начнут исчезать не только мощные лампы с нитью накала, но и их маломощные собратья. Этот закон призван сделать постепенный переход на энергосбережение в домах по европейскому подобию. На сайтах сторонников такого перехода приводится множество доводов «за». В противопоставление распространению ртути со свалок даже ставят снижение аналогичного выброса при уменьшении выработки энергии угольными электростанциями. Причем это снижение не только рассчитано, но и по некоторым данным превзойдет на порядок распространение неутилизированной ртути из ламп. Такое заявление не отражает реальной ситуации. На каждый сэкономленный энергосберегающей лампой киловатт электричества найдется коммерческий потребитель, и реальная нагрузка на источник не снизится.

Посмотрев на проблему с другой стороны и оценив затраты энергии, приходящиеся на промышленный сектор, можно с легкостью выявить, что проведя перевооружение или дооснащение предприятий, можно сэкономить гораздо больше энергии. Установив частотно-регулируемый электропривод на все насосы городских инженерных сетей можно сэкономить до 80% от потребляемой ими энергии. Однако в нашей стране такие меры не очень популярны.

Тем не менее есть выход из ситуации и с домашним энергосбережением. В Европе для этих целей все чаще используются светодиодные источники света. Они не требуют затрат на утилизацию, а реальное энергопотребление действительно невелико. Есть надежда и на светлое будущее. Развитие нано технологий уже предлагает безопасный заменитель люминесцентных ламп, не требующий ни утилизации, ни отказа от привычного света по ночам. Осталось лишь дождаться, когда новинку доведут до возможности промышленного выпуска и сделают приемлемой ее стоимость.

Устимкина Ольга, рмнт.ру

18.12.13

Особенности энергосберегающих люминесцентных ламп

Вредны ли энергосберегающие лампы?

Рекомендации по выбору люминесцентной лампы