АННОТАЦИЯ

Современные люди зависимы от технологий, которые облегчают и насыщают им жизнь. Сегодня нашу жизнь невозможно представить без электричества. В ночное время освещение является самой приоритетной потребностью человека. Известно, что для удовлетворения этой потребности в современном мире используются светоизлучатели, из которых самыми распространёнными являются электрические лампы. Но существует множество видов ламп, которые имеют различные характеристики, которыми необходимо руководствоваться при выборе. При этом руководствуются множеством критериев: мощность, тип, площадь помещения, вид светильника и даже возможность менять направление света. Для освещения жилых помещений мы выбираем разные электрические лампы.

Производители бытовой техники повышают класс энергоэффективности своей продукции, рекламные щиты призывают нас экономить электроэнергию, и постепенно уходят в прошлое неэкономичные лампы накаливания. В то же время переход на новые технологии вызвал бурные дискуссии: при внедрении новых технологий взамен морально устаревших приходится сначала вложить немалые средства, а экономия наступает значительно позднее. Реклама обещает, что данная лампа может заменить лампу накаливания такой же мощности, но при этом со значительно меньшим потреблением электроэнергии. В нашей исследовательской работе, на примере ламп накаливания и светодиодных ламп 3 видов мощности, мы постараемся проверить, насколько достоверна информация, указанная на упаковках светодиодных ламп.

Итак, наша гипотеза: достоверна ли информация производителей о девятикратной световой эффективности светодиодных ламп по отношению к лампам накаливания.

Цель работы: исследовать и сравнить световую эффективность ламп накаливания и светодиодных ламп.

В ходе выполнения работы для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• Используя различные литературные источники, сайты в Интернет и данные упаковки изучили физико-технические характеристики производимых ламп накаливания и светодиодных ламп.
• Измерили и сравнили световую эффективность ламп накаливания и светодиодных ламп.
• Изучили методики исследования характеристик ламп с помощью мульти датчиков лаборатории «Робиклаб».
• Проанализировали результаты и сделать выводы.

Объекты исследования: набор ламп накаливания мощностью 75, 100 и 150 Вт (производство РФ) и светодиодные лампы 8, 10 и 18 Вт (производство КНР).

Предмет исследования: уровень освещенности ламп создаваемый на расстоянии 5 см.

I. Литературный обзор

Давно прошли времена, когда в магазинах предлагали лампы накаливания с прозрачной колбой, которые отличались между собой только мощностью. На сегодняшний день производители значительно расширили ассортимент источников света, существует много видов лампочек: накаливания, галогенные, люминесцентные, энергосберегающие и светодиодные. У каждого типа ламп свои особенности конструкции. Это отражается на работе и стоимости источников света.

Лампы различаются друг от друга конструкцией и техническими характеристиками. Для потребителя важно знать свойства тех или иных источников света. Ознакомимся с ними подробнее [1].

Мощность. Измеряется в Вт. Мощность говорит о количестве электричества, которое потребляет источник света. Чем она больше, тем ярче светит лампочка. Одновременно большая мощность говорит о больших расходах на электроэнергию и размере счетов за нее.

Поскольку номинальная мощность напрямую зависит от конструкции, то для сравнения разных типов ламп удобнее использовать другую характеристику – световой поток.

Световой поток. Измеряется в лм. Световой поток показывает, насколько ярко светит лампочка. Новые модели источников света (люминесцентные и светодиодные) имеют большую яркость при меньшей мощности [2]. Именно за счет этого достигается энергосбережение.

Сравнительная характеристика мощностей самых популярных бытовых лампочек со световым потоком 1200 лм приведена в таблице.

Таким образом, при равном световом потоке мощность светодиодных ламп более чем в пять раз меньше, чем у ламп накаливания.

Светоотдача. Измеряется в лм/Вт. Светоотдача показывает световой поток в расчете на 1 Вт мощности. Также удобный параметр для сравнения разных типов осветительных приборов. Чем больше светоотдача, тем меньшая мощность обеспечивает максимальную яркость.

Коэффициент цветопередачи (Ra, CPI). Показывает, насколько искажаются реальные цвета при искусственном освещении. Обозначается цифрами от 1 до 100. Чем ниже значение коэффициента, тем сильнее искажаются оттенки. Индекс 100 означает, что цвета передаются максимально точно. Для зрения в помещении безопаснее использовать источники света с Ra не менее 80.

Цветовая температура. Измеряется в К. Определяет теплоту света, ведь разные цвета в зависимости от освещения воспринимаются глазом по-разному.

 

Цветовая температура

Различают несколько типов цветовых температур:

2700-3200 – теплый белый;

3300-4000 – нейтральный белый;

4000-5000 – холодный белый;

5000-6000 – дневной свет;

свыше 6000 – холодный дневной.

Цветовая температура заметно влияет на настроение и работоспособность человека. При выборе ламп, особенно для домашнего и рабочего использования, внимательно изучите маркировку. Помните, что теплый цвет способствуют расслаблению, а холодные – бодрости и работоспособности. Но в больших количествах холодный свет угнетает нервную и зрительную систему. Подробнее можно почитать в статье о цветовой температуре [3].

Срок службы. Это количество часов, которое прослужит источник света. На упаковке обычно указывается срок службы при работе в идеальных условиях. В реальных он может отличаться от заявляемого производителем. Сроки службы популярных бытовых лампочек приведены в таблице.

К тому же у многих моделей источников света со временем падает яркость. Это происходит из-за физических процессов, которые делают возможным само свечение. К таким лампам относятся светодиодные, газоразрядные.

1. Лампа накаливания.

Самый первый искусственный источник света, придуманный Т.Эдисоном в конце 19 века. Свечение основано на прохождении тока через вольфрамовую нить накаливания. Нить накаляется до 3000⁰С и начинает светиться.

Лампа накаливания - это самый распространенный источник света благодаря своей низкой цене и простоте производства. За 100 лет активного пользования лампой, её конструкция практически не изменилась. Л.н. состоит из вакуумированной или наполненной газом стеклянной колбы и металлического цоколя. В колбе находятся электроды и нить накаливания. Источником света является вольфрамовая нить, которая накаляется при прохождении электрического тока. Чтобы минимизировать окисление и разрушения нити, колбу заполняют инертным газом [4].

Среди преимуществ ЛН: низкая цена, высокая цветопередача – свет ЛН близок к спектральным характеристикам солнечного излучения, традиционный цоколь, широкий диапазон мощностей. Главный недостаток ЛН – низкая светоотдача. Цифры неумолимы: 95% производимой энергии превращается в тепло и только 5% в свет. Это очень энергозатратный источник света. Срок службы у него тоже небольшой – не более 1000 часов [5].

 

2.Светодиодные лампы.

Светодиодные лампы – самые современные и энергоэффективные. Они широко применяются для бытового, промышленного и уличного освещения. При их изготовлении не используют никаких вредных веществ. Конструкция включает в себя: рассеиватель света, плату со светодиодами, радиатор для отвода тепла, драйвер для стабильной работы и цоколь различного типа [6]. Рассеиватель изготавливают из пластика.

Светодиоды из полупроводниковых материалов выделяют при работе мало тепла, поэтому пластику не угрожает перегрев. Алюминиевая плата на теплопроводной пасте отводит тепло от светодиодов к радиатору. Драйвер обеспечивает стабильную работу при перепадах напряжения тока. Металлический цоколь имеет полимерное основание, оно защищает корпус от пробивания электротоком. Цоколь с антикоррозионным покрытием обеспечивает надежный контакт с патроном. Главное преимущество светодиодных лампочек – большой срок службы до 50000 ч. Также следует отметить высокие показатели энергоэффективности. Потребление электроэнергии в 8-9 раз меньше, чем у ЛН.  Источники при работе почти не нагреваются, их КПД – от 90%, поэтому сфера применения у них значительно шире. Такую лампочку можно установить в люстру с тканевым, пластиковым или бумажным абажуром, не боясь перегрева. Светильник с ней можно монтировать в любом месте

К положительным сторонам светодиодных источников света относят [7]:

• энергосбережение;
• длительный срок службы;
• отсутствие сильного нагрева во время работы;
• большой диапазон цветовых температур: от 2700 до 6500 К;
• механическая прочность; возможность работы с поврежденным рассеивателем;
• декоративность;
• экологичность.

К отрицательным сторонам относят:

• высокая цена;
• мерцание (особенно у дешевых моделей без драйвера);
• снижение яркости в течение эксплуатации из-за деградации светодиодов;
• высокий процент брака;
• световой поток узконаправленный.

Светодиодные источники света применяются практически везде: бытовое (общее и точечное) освещение, уличное, декоративное.

Работают от переменного (220) и постоянного напряжения (4, 12 В). Выпускаются с разными цоколями: штырьковыми и винтовыми.