Ученые нашли способ увеличить КПД лампы накаливания

Новый тип лампы накаливания конвертирует инфракрасные фотоны в видимый свет.

Фотография: MIT

Исследователи из Массачусетского технологического института во главе с физиком Огненом Иличем придумали способ увеличить КПД лампы накаливания. Результаты работы были опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.

Идея ученых заключалась в том, чтобы ограничить испускание лампой тепла во внешнюю среду и использовать это тепло для нагревания самой лампы.

Ключевым для этого было получить материал, который бы отражал инфракрасное излучение, но при этом был бы прозрачен в видимой области спектра. Ученые воспользовались фотонными кристаллами — классом материалов сложной слоистой структуры, которые за счет своей периодичности могут пропускать или отражать свет разной длины волны.

Для создания фотонных кристаллов физики использовали лист стекла толщиной в 1 мм и нанесли на него 90 чередующихся слоев оксида тантала и диоксида кремния. Эти слои, толщина которых подбиралась с помощью компьютерного моделирования, придают кристаллу полупроводниковые свойства: он способен пропускать свет и отражать ИК-излучение. Кроме того, вместо нити в лампе была использована вольфрамовая лента, которая может поглотить большую часть ИК-излучения, отраженного нанозеркалами. Как сообщается в статье, использование фотонных кристаллов помогло повысить КПД лампы накаливания с обычных 5 до 6,6 процентов .

Новые лампы накаливания еще далеки от коммерческого продукта, однако физики отмечают, что использование дополнительных наноматериалов сложной структуры потенциально может увеличить КПД до 40 процентов. Лампа накаливания испускает свет за счет прохождения электрического тока по витой вольфрамовой проволоке. Благодаря электрическому сопротивлению проводник нагревается до 2000—2800 градусов Кельвина.  

Александр Еникеев

Сравнение энергосберегающих ламп, ламп накаливание и светодиодных ламп

Общая информация об лампах накаливания и энергосберегающих лампах

Современный человек уже не может жить без наличия в его жилище искусственного освещения. Интерьер жилых помещений, офисов и других построек изначально проектируются под дальнейшую установку искусственного света. Человеку в повседневной жизни требуется искусственный свет, которые дают ему различные лампы освещения.
Обычные лампы накаливания применяются в квартирах уже очень давно. Исходя из требуемого качества освещения, подбираются лампочки с различными мощностями – 40 Вт, 60 Вт и 95 Вт. Лампочки в 100 Вт и выше несколько лет назад были запрещены к выпуску т.

к. были отнесены к энергоемким осветительным приборам. Обычно лампы накаливания имеют желтый (теплый) цвет при свечении, равный 2200К-3000К.
Тест ламп накаливания дает не очень хорошие результаты. Характеристики КПД в них составляет меньше 30%. Отсюда напрашивается вывод, что большая половина электроэнергии просто расходуется в пустую, в тепловую энергию. Срок работы таких ламп составляет около 1000 часов.
Галогенные лампы имеют КПД меньше 20%. Цветовые характеристики колеблются в пределах 3000К-4500К. Срок службы галогенок несколько больше ламп накаливания. К недостаткам можно отнести высокую температуру разогрева галогенных ламп, чувствительность к скачкам напряжения и непримеримость к загрязнениям. Даже касание стеклянной колбы лампы руками приведет к выходу ее из строя. По этому при монтаже лампы необходимо работать в чистых перчатках или брать лампу в руки, используя чистую тряпочку или другой материал. Чаще всего этот тип ламп используется в быту в точечных светильниках, настольных лампах и в автомобильных осветительных приборах.
Наибольшее распространение на сегодняшний день имеют лампы дневного света. Неоднократный обзор и тест ламп дневного света позволил ученым извлечь максимальную пользу и создать более современные хорошие комплексные люминесцентные лампы (КХЛ), также называемые энергосберегающими. КПД ламп дневного света больше 60%, что является хорошим показателем. Энергопотребление таких ламп в 5 раз меньше, чем ламп накаливания. По цветовой гамме трубочные лампы дневного света делились на ЛБ (лампы белые) и ЛД (лампы дневного) цвета. Долговечность таких ламп составляет около 10000 часов.
На сегодняшний день в нашу жизнь прочно входят светодиодные лампы. КПД таких ламп составляет больше 90%. Потери происходят из за защитной колбы, которая поглащает часть световой энергии. Энергопотребление таких ламп в 7 раз ниже ламп накаливания. Срок службы светодиодных ламп составляет 30000-50000 часов. Такие характеристики позволяют занять светодиодным лампам лидирующее положение.

К недостаткам можно отнести их цену.
Большую нишу в линейке осветительных приборов занимают лампы ДРЛ и натриевые лампы. В основном эти лампы применяются в мощных осветительных системах, как прожектора, фонари уличного освещения, освещение промышленных объектов. Много на этих лампах мы останавливаться не будем. По этим лампам можно почитать в статьях «Принцип действия и использование ламп ДРЛ» и «Натриевые лампы«.

Виды цоколей ламп

На сегодняшний день широкое распространение получили следующие виды цоколей:

Е14 — или мини цоколь. Лампы устанавливаются в БРА, люстры и т.п.

Е27 — самый распространенный вид цоколя. Соответственно и применяются во всех видах светильников.

Е40 — Лампы с таким цоколем устанавливаются в прожекторы, осветительные приборы больших размеров, в уличных светильниках. Это лампы ДРЛ, натриевые лампы.

G23 — Такие цоколи применяются для настольных ламп, переносок и т.п.

G9 — То же, что и G23 и в всевозможных подсветках.

GU10 — Точечные светильники — вот основное применение таких цоколей.

GX53 — Точечные светильники.

MR16 — Точечные светильники.

Цветовая характеристика ламп

Для определения цвета излучения лампы был использован способ сравнивания с цветом излучения расплавленного металла. Вспомните, что по мере того, как расплавляется металл, цвет его изменяется от темно-красного до красного, потом до желтого, далее до белого и т.д. В нашем случае температура цветового излучения указывается в Кельвинах (К). Так, например, цветовая температура ламп накаливания 2800К-3000К. Это желтоватый цвет или как мы говорим, теплый цвет. Цветовая температура бытовой восковой свечи меньше, соответственно и цвет от свечи имеет более красный оттенок.

Ниже на рисунке показаны разные виды ламп и их цветовое излучение.

Принципиальные различия между лампами накаливания и энергосберегающими

Неоднократный тест энергосберегающих ламп показал большие плюсы в плане расходования электроэнергии, по сравнению с устаревшими лампочками «Ильича». Принцип работы ламп накаливания известен каждому человеку. Электрический ток нагревает вольфрамовую нить внутри лампы и раскаляет ее до яркого свечения. Это свечение имеет желтый оттенок. А как выглядит изнутри лапочка с энергосберегающими свойствами?

Внутри такой лампы находится специальная колба, которая наполнена парами аргона и ртути. Параллельно размещено пускорегулирующее устройство (ПРУ). Внутренняя поверхность колбы покрыта специальным веществом люминофором. При контакте с ультрафиолетом люминофор излучает энергию в виде света.
Электрический ток, попадая в энергосберегающую лампу, создает электромагнитное излучение, а ртутные пары начинают образовывать излучение ультрафиолета. Далее он проходит сквозь люминофор и создает ощутимое свечение.
Люминофорное покрытие может быть выполнено в различных оттенках, что позволяет получать самый разнообразный цветовой спектр.
Различные типы обоих разновидностей ламп накаливания и энергосберегающих имеют аналогичные конструктивные характеристики.

Диаметры цоколей у них бывают под маркировками – Е27 и Е14 в миллиметрах. Это является преимуществом из-за возможности взаимозаменяемости с другими типами ламп.

Все плюсы и минусы энергосберегающих ламп

Обзор положительных сторон данных лампочек:

1. Экономия электрической энергии. В этом плане энергосберегающие лампы имеют световую отдачу в 5 раз выше по сравнению с лампами накаливания и имеют только положительные отзывы. Световые характеристики лампочки «Ильича» в 100 Вт не отличаются от аналога, в виде энергосберегающей лампы в 20 Вт. Последняя, позволяет сократить расход электроэнергии на 80%, не создавая дискомфорта для человека у него дома. Разница между лампами накаливания и энергосберегающими лампами еще состоит в том, что со временем световой поток у первых значительно ухудшается.
2. Долговечность. В отличие от традиционных ламп накаливания, энергосберегающие лампы прослужат в разы дольше. Они не имеют, перегорающей со временем, вольфрамовой нити и способны прослужить до 11 раз дольше. Эти виды ламп отлично подходят для использования в труднодоступных местах и в светильниках закрытого типа.
3. Низкий уровень теплоотдачи. Преимуществом энергосберегающих лампочек перед лампами накаливания является тот факт, что большая часть мощности от электрической энергии преобразуется в световой поток и лампы практически не нагреваются.
4. Высокая степень светоотдачи. Лампы накаливания способны преобразовывать световой поток исключительно из вольфрамового элемента. Энергосберегающие, в свою очередь преобразовывают мощность в свечение по всей площади. Преимущества такого действия ощутимы для глаза человека, так как поток света и цветопередача в данном случае более комфортны и равномерны на всей площади помещения.
5. Выбор подходящего цветового решения. Люминофор может иметь самые разные оттенки, поэтому разница в выборе цветов освещения огромна. Стоит отметить, что свет в любом случае будет максимально теплый и комфортный.

Дома рекомендуют использовать более теплые тона для более комфортного состояния человека.

Отрицательные стороны энергосберегающих ламп:

1. Цена. Самым большим минусом данных ламп по сравнению с лампами накаливания является их более дорогой ценник. Он может быть до 10 раз выше, чем цена на традиционные лампы. Но если правильно рассчитать КПД и срок службы данных ламп, то станет очевидным более выгодное использование с экономической точки зрения этих ламп в течение долгого периода времени.
2. Опасность для экологии и здоровья человека. Внутри энергосберегающих ламп находится определенная концентрация ртути, что в свою очередь несет опасность для здоровья человека и использовании дома. Также данные лампы очень вредны с точки зрения загрязнения экологии окружающей среды в случае их неправильной утилизации.

Основные показатели энергосберегающих ламп

1. Показатели мощности. Данные лампы могут иметь различный мощностной диапазон. Он может находиться в пределах – от 3 до 90 Вт. Различие КПД между лампами накаливания и энергосберегающими лампами составляет – 5 раз. Исходя из этого показателя, выбирать данные лампы следует по следующему правилу: разделить мощностные характеристики на цифру 5. Традиционная лампа на 100 Вт аналогична по своим характеристикам современной лампе на 20 Вт.
2. Цветовые характеристики. Типы и параметры работы современных ламп позволяют получать различную цветовую температуру. По данной характеристике можно выбрать следующие виды теплого цвета, влияющие на эмоциональное настроение человека: теплый белый (2700К), дневной (4200К) и холодный белый (6400К). Что несет в себе это обозначение? Чем ниже тип маркировки, тем цветовая температура и цветопередача стремятся к красному цвету, чем выше – к синему цвету. Перед покупкой данных лапочек, рекомендуется сделать обзор на всю таблицу параметров и провести эксперимент дома. Для каждого человека световой поток и спектр цветов может быть индивидуальными показателями, поэтому выбрать, проанализировав все виды ламп, нужно более соответствующую помещению.
3. Сравнение по размерам. Современные энергосберегающие лампы производятся в соответствие со всеми нормами и правилами. Они могут иметь U – образную или спиральную форму. Их обзор в сравнение дает следующий результат: они различаются только формой. Спиралевидные лампы незначительно дороже, но и меньше по своим размерам. Какую лампу выбрать для использования дома? Ту, которая подойдет к светильнику или люстре по эстетическим соображениям. Энергосберегающие лампы могут иметь цоколи, аналогичные лампам накаливания и, по этому, могут их заменить без переделки светильников в части патронов.
4. Разновидности цоколей. Стандартные световые приборы рассчитаны на цоколь с размером Е27, также встречаются и цоколи типа Е14. Зачастую размером Е27 обладают большие лампы и это легко определить визуально. Размером Е14, соответственно лампы среднего и маленького размера.

Весь спектр технических характеристик энергосберегающих ламп наносятся производителем на упаковку.

Светодиодные лампы

Тест светодиодных ламп показывает, что данная разновидность лампочек на сегодняшний день является самой совершенной в области осуществления искусственного освещения. В последнее время развитие технологий сильно возросло и это очень сильно повлияло на снижение цены для производства светодиодной продукции. Эти лампы являются самыми экономичными и имеют самый долгий срок эксплуатации.
Лампы со светодиодами имеют аналогичные технические характеристики, что и лампы накаливания. Отличительной особенностью этих ламп является способность работать от разного напряжения, в пределах – от 12 Вольт до 220 В.

Полезно знать! Сокращенная аббревиатура LED расшифровывается, как «диод со светоизлучением».

Технические данные светодиодных ламп:

1. Мощностной диапазон (Ватты,W,Watt).
2. Типы цоколей (Е27,Е14 и другие, указанные выше).
3. Световые оттенки (теплый (2700К) – холодный (4500К)).
4. Рабочее напряжение (постоянный ток (12 Вольт) и переменный (220 Вольт).
5. Сроки эксплуатации (30000-50000 часов и зависят от качества самих светодиодных элементов).

Основные преимущества светодиодов:

1. Повышенная эффективность. Более высокий уровень светоотдачи относительно потребляемой мощности (130 – 160 лм / вт). Примерно половина современной продукции еще производят по уже устаревшим стандартам и уровень светоотдачи у них равен всего 100 лм / вт.
2. Способность работать при разной температуре. Диапазон допустимой температуры окружающего воздуха варьируется в пределах – от -60 до +40 градусов Цельсия.
3. Различное направление светового потока. Равномерный световой поток для стандартных приборов освещения и узконаправленные световые приборы с индивидуальными показателями светового потока, такие как настольные и настенные осветительные приборы.
4. Большая концентрация светодиодов. Одна лампа может содержать в себе от одного до нескольких десятков светодиодных элементов для более высокого светового потока.
5. У некоторых ламп присутствует возможность регулировать уровень яркости.

Недостатки светодиодных ламп:

1. Высокая цена.
2. Вред светодиодных ламп при расположении лампы ближе 15 см от человека и в некоторых случаях неприятный спектр свечения. Психологи утверждают, что в 80% случаев данные лампы оказывают негативное влияние на человека.
3. Для стабильной работы и продолжительного срока службы требуется применение дорогих источников питания и систем охлаждения.
4. Не существует реальных льгот от государства в сфере энергообеспечения.

Заключение

Стоит отметить, что светодиодные лампы являются оптимальным выбором для современного человека, они имеют ряд неоспоримых преимуществ и позволяют значительно сократить денежные траты за электроэнергию. Хотя их цена и выше остальных аналогов, но также и срок службы значительно дольше и энергопотребление меньше. В итоге при длительной эксплуатации светодиодных ламп вы останетесь в плюсе.

КПД люминесцентных и ЛДЦ ламп для теплиц

При оценке эффективности лампы, прежде всего надо узнать, какая часть потребляемой электроэнергии превращается в видимый свет.

Обычно учитывается не все видимое излучение (380-780 нм), а излучение в диапазоне длин волн от 400 нм. до 700 нм. Область 400-700 нм. называется областью ФАР, т.е. областью фотосинтетически активной радиации. Излучение в области ФАР, как и потребляемая лампой электроэнергия, измеряется в ваттах.

Доля потребляемой электроэнергии, которая переходит в видимый свет в области ФАР, у разных ламп отличается в несколько раз, но даже у самых экономичных она составляет не более 30% (таблица, 4 столбец). Остальное — тепловые потери и инфракрасное излучение ламп.

По этой характеристике меньше всего для освещения рассады подходят обычные лампочки накаливания с вольфрамовой нитью. Видимый свет составляет незначительную часть их спектра, а остальное — это инфракрасное, т. е. тепловое излучение.

Львиная доля потребляемой электроэнергии в лампочках накаливания расходуется на ненужное, более того, на вредное для растений излучение. Особенно неблагоприятное физиологическое воздействие на рассаду имеет излучение с длинами волн 700-1000 нм. Эти лучи вызывают вытягивание стебля.

Значительно выше доля электроэнергии, переходящей в видимый свет, у разрядных ламп. Для освещения растений применяют разрядные лампы различного типа. В рассадных теплицах часто применяют ртутные лампы высокого давления ДРЛФ 250 и ДРЛФ 400. Эти лампы имеют самый низкий КПД ФАР из всех разрядных ламп (10-12%).

Лампы применяемые для освещения растений

Источник излучения	Тип лампы	Мощность (Вт)	Доля потребляемой электроэнергии переходящая в свет в области ФАР* (КПД** лампы)	КПД оптики	Итоговый КПД лампы, доля потребляемой энергии, достигающая растения в виде света в области (ФАР)
Лампы накаливания	ЛОН	Любая	3%	70%	2%
Ртутные лампы высокого давления	ДРЛ, ДРЛФ	250-400	10-12%	60%	6-7%
Люминесцентные лампы	ЛБ, ЛД, ЛДЦ	40-80	20-22%	60%	12-13%
Натриевые лампы высокого давления	ДНаТ	70-400	25-30%	70-75%	18-22%
	Рефлакс	70-400	25-30%	100%	25-30%

* ФАР — видимый свет в области от 400 до 700 нм (фотосинтетически активная радиация).
** КПД — коэффициент полезного действия.
*** КПД оптики — доля общего светового потока, направленная на растения. Зависит от конструкции лампы, светильника и отражателя.

В квартирах обычно используют лампы холодного свечения (люминесцентные). Трубчатые люминесцентные лампы мощностью 40-80 Вт имеют КПД ФАР 20-22%. Кроме трубчатых промышленность производит компактные люминесцентные лампы, напоминающие по своим габаритам обычную лампочку накаливания. Отечественные компактные лампы выпускаются мощностью 12 и 16 Вт. Они имеют КПД ФАР в 1,5 раза ниже, чем указанный в таблице для трубчатых люминесцентных ламп.

Наиболее экономичными являются натриевые лампы высокого давления: до 25-30% потребляемой ими электроэнергии переходит в видимый свет в области ФАР.

Доля потребляемой энергии, которая переходит в видимый свет, зависит не только от типа лампы, но и от ее мощности. Чем слабее лампа, тем выше «непроизводительные потери» и тем меньше электроэнергии переходит в видимый свет. Некоторые технические характеристики выпускаемых отечественной промышленностью трубчатых люминесцентных ламп приведены в таблице.

Технические характеристики отечественных трубчатых люминесцентных ламп

Тип лампы	Цветность	Мощность (Вт)	Световой поток * (люмен**)	Полная длина (мм)	Средний срок службы (час)
ЛБ 40	Белая	40	2800	1213,6	1200
ЛБ 65		65	4600	1514,2
ЛБ 65-2		65	4600	1213,6
ЛБ 80		80	5200	1514,2
ЛБ 80-2		80	5200	1213,6
ЛД 65-2	Дневного цвета	65	2300	1213,6	1200
ЛД 80		80	3750	1213,6
ЛД 80-2		80	4250	1514,2
ЛДЦ 40	Дневного цвета с улучшеной цветностью	40	4250	1213,6	1200
ЛДЦ 65		65	2200 и 2100	1213,6
ЛДЦ 80		80	3160	1514,2
ЛТБ 40	Тёпло-белая	40	3800	1514,2	1000
ЛТБЦ 40	Тёпло-белая с улучшеной цветностью	40	2000	1213,6	1000

* Указан световой поток новых ламп. Со временем происходит снижение светового потока. За период, составляющий 40% от срока службы, световой поток снижается на 20%; за 70% срока службы — на 30%; к концу срока службы — на 40%.
** Люмен — единица световой мощности, основанная на чувствительности глаза человека.

Понравился материал? Поделитесь ссылкой с друзьями в социальной сети:

Если вы нашли ошибку в тексте, пожалуйста, сообщите нам: выделите ее и нажмите: Ctrl + Enter!

Предыдущая статья:Характеристики ламп, применяемых для освещения растений Следующая статья:Характеристики ламп, применяемых для освещения растений

КПД светодиодных ламп

КПД СВЕТОДИОДНЫХ ЛАМП. Коэффициент полезного действия современных Светодиодных ламп составляет 22%. Кроме высокого КПД, светодиодные лампы могут похвастаться и большой долговечностью, в плоть, до 50000 часов, что в свою очередь эквивалентно 17-ти годам работы, по 8-мь часов в день. Современные Светодиоды обладают достаточной яркостью, что нельзя было сказать о светодиодах прошлого поколения, у которых небольшая яркость существенно ограничивала их применение. В настоящее время, после того, как был решен вопрос о яркости Светодиодов, их популярность резко возросла. Несмотря на высокую стоимость Светодиодных ламп, но благодаря высокому КПД, сроку эксплуатации и существенной экономии на электроэнергии и монтажных работах светодиоды завоевывают все большую и большую популярность. Кроме того, большой эксплуатационный ресурс светодиодных ламп позволяет устанавливать их в труднодоступных местах, особенно это актуально при использовании Светодиодов в ИНТЕРЬЕРНОМ ОСВЕЩЕНИИ.  За более чем 130-ти летнюю историю, лампы накаливания, доминирующие все это время в мире светотехники, обладали большим количеством недостатков: это и хрупкая нить, способная выйти из строя во время встряски, и большим процентов выхода тепла, что значительно снижает соотношение полезной мощности к световому потоку. КПД обычных ламп накаливания составляет всего, 2.6%. Более продвинутая, в технологическом смысле, люминесцентная лампа обладает несколько большим КПД, составляющим 8.7%, так же внесла существенную лепту в экономию электроэнергии. Применение люминесцентных ламп выявило несколько существенных недостатков: это и короткий срок эксплуатации в реальных условиях, возможное мерцание, и возможный отказ во включении при низких температурах, а также мигание при недостатке напряжения. Кроме того, перегоревшие люминесцентные лампы нуждаются в специальной утилизации. Люминесцентные лампы крайне негативно относятся к прерывистому циклу эксплуатации, включение-выключение.

Фото: Светодиодные лампы

Светодиодные лампы обладают высоким КПД, низким потреблением электроэнергии и большим сроком эксплуатации, ярким светом, отличной освещенностью и отсутствием мерцания. Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам Светодиодные лампы получают все большее и большее распространение, особенно часто их используют во Встраиваемых светильниках. Компания Professional Light and Sound предлагает вашему вниманию большой ассортимент современных Светодиодных светильников и СВЕТОДИОДНЫХ ПРОЖЕКТОРОВ ДЛЯ НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ высокого качества по приемлемой цене, на базе качественных светодиодных ламп (См: СВЕТОДИОДНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ).

Также на нашем сайте вы можете посмотреть и другую информацию, которая может вас заинтересовать, а наши специалисты в свою очередь, окажут вам любую техническую поддержку: ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ЗВУКОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ КАРАОКЕ-СИСТЕМЫ, СИСТЕМЫ ОПОВЕЩЕНИЯ PUBLIC ADDRESS, DJ ОБОРУДОВАНИЕ, HI-FI АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, HI-FI КОМПОНЕНТЫ, АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ДИСКОТЕК, ЗВУКОУСИЛИТЕЛЬНЫЕ КОМПЛЕКТЫ, КОМПЛЕКТЫ ДОМАШНИХ КИНОТЕАТРОВ, МИКРОФОНЫ, МИКШЕРНЫЕ ПУЛЬТЫ, ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИБОРЫ ОБРАБОТКИ ЗВУКА, РАДИОСИСТЕМЫ, СВЕТОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ.

Позвоните нам, и мы предложим комплексное решение: +74956698624, E-mail: [email protected].

Лампы накаливания могут получить вторую жизнь, теперь их эффективность сравнима со светодиодами

Хотя и традиционные лампы накаливания постепенно отходят в прошлое благодаря развитию технологий и научным достижениям, последнее открытие ученых, возможно, вернет им былую популярность и заставит сиять по-новому.

Лампы накаливания, которые одновременно со светом выделяют и много тепла, известны человечеству уже больше столетия и за это время не претерпели практически никаких изменений. Однако со временем, в борьбе за высокую энергоэффективность, эти устройства стали уступать более продуктивным аналогам – флуоресцентным (КФЛ) лампам и светодиодам (LED).

Принцип работы ламп накаливания основан на нагреве электричеством тонкой вольфрамовой (чаще всего) нити до температуры около 2700 градусов Цельсия, которая располагается в вакуумированной колбе с инертными газами. Раскаленный вольфрам излучает оптимальный для зрения человека свет, спектральный состав которого соответствует излучению абсолютно черного тела, что позволяет получать самые разнообразные цвета.

Но такие лампы имеют один существенный недостаток: более 95% используемой ими энергии тратится напрасно, большая часть которой рассеивается в виде тепла. Именно поэтому многие страны уже начали полностью отказываться от такого неэффективного решения. Однако теперь, благодаря изобретению ученых Массачусетского технологического института и Университета Пердью, положение вещей может серьезно измениться.

Свою научную работу исследователи опубликовали в журнале Nature Nanotechnology. В ней описывается разработанный ими двухступенчатый процесс, первая часть которого состоит в создании обычной металлической нити накаливания с такой же склонностью к теплопотерям. Однако рассеиванию тепла в виде инфракрасного излучения препятствует нанофотонный поверхностный слой нити, который отражает это излучение обратно на тело накаливания и, таким образом, вызывает повторное выделение света нитью, но уже в видимом спектре.

Поверхностный слой представляет собой структуру из фотонных кристаллов, а материалами для ее создания могут служить дешевые и распространенные в природе элементы, причем получить нужные свойства можно путем традиционного осаждения. В результате эффективность таких «нано-лампочек» может достигать 7-13%, что в несколько раз превышает КПД обычных ламп накаливания (2-3%) и сопоставимо с эффективностью светодиодов и люминесцентных устройств. В тоже время, по заявлению ученых, теоритически КПД новых ламп может достигать 40%.

Главным фактором, увеличивающим продуктивность новых ламп, является их рабочий элемент, который, в отличие от тонких спиралей накаливания, представляет собой плоскую изогнутую пластину, которая заключена в оболочку из специального метаматериала со свойствами фотонного кристалла, образованного из тончайших слоев оксида кремния и оксида тантала. Путем модификации этих слоев можно изменять форму электромагнитного излучения и, соответственно длину волн.

«Мы создали только первый прототип, служащий подтверждением нашей теории, а его КПД еще не достаточно высок и его можно значительно улучшить. Главный результат технологии – нам удалось достичь практически идеального отражения всех цветов окружающего мира», — отмечает один из авторов исследования Марин Сольячич (Marin Soljacic).

Ученые заявляют, что стоимость «нано-ламп» будет невысокой, так как для их производства не потребуются дорогие материалы и оборудование. К тому же, сфера их применения может выходить далеко за пределы осветительных приборов – они могут увеличить эффективность солнечных панелей, нагревательных устройств, повлиять на химическую промышленность и даже посодействовать развитию космических технологий.

Читайте также: Светодиодные, люминесцентные или накаливания: какие лампы лучше?

Источник: phys.org

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Полная линейка ламп накаливания отечественного производства

Наименование	Артикул	Минимальная норма отгрузки, шт.	Количество в транспортной упаковке, шт.
Лампа накаливания Б 230-40, 40 Вт, Е27	SQ0343-0017	154	154
Лампа накаливания Б 230-60, 60 Вт, Е27	SQ0343-0014	154	154
Лампа накаливания Б 230-75, 75 Вт, Е27	SQ0343-0015	154	154
Лампа накаливания Б 230-95, 95 Вт, Е27	SQ0343-0016	154	154
Лампа Т240-150 150 Вт, цоколь Е27	SQ0343-0021	100	100
Лампа Т240-200 200 Вт, цоколь Е27	SQ0343-0022	100	100
Лампа Т220-230-300-2 300 Вт, цоколь Е27	SQ0343-0024	84	84
Лампа Т230-240-300 300 Вт, цоколь Е40	SQ0343-0023	84	84
Лампа Т220-500 500 Вт, цоколь Е40	SQ0343-0026	48	48
Лампа МО 12 В 40 Вт	SQ0343-0027	100	100
Лампа МО 12 В 60 Вт	SQ0343-0028	100	100
Лампа МО 24 В 40 Вт	SQ0343-0029	100	100
Лампа МО 24 В 60 Вт	SQ0343-0030	100	100
Лампа МО 36 В 40 Вт	SQ0343-0031	100	100
Лампа МО 36 В 60 Вт	SQ0343-0032	100	100
Лампа МО 36 В 100 Вт	SQ0343-0008	100	100
Лампа РН 230-240-15	SQ0343-0007	300	300
Лампа ИКЗ 220 В 250 Вт R127 E27	SQ0343-0033	15	15
Лампа ИКЗК 220 В 250 Вт R127 E27	SQ0343-0034	15	15

100 ballov.

kz образовательный портал для подготовки к ЕНТ и КТА

В 2021 году казахстанские школьники будут сдавать по-новому Единое национальное тестирование. Помимо того, что главный школьный экзамен будет проходить электронно, выпускникам предоставят возможность испытать свою удачу дважды. Корреспондент zakon.kz побеседовал с вице-министром образования и науки Мирасом Дауленовым и узнал, к чему готовиться будущим абитуриентам.

— О переводе ЕНТ на электронный формат говорилось не раз. И вот, с 2021 года тестирование начнут проводить по-новому. Мирас Мухтарович, расскажите, как это будет?

— По содержанию все остается по-прежнему, но меняется формат. Если раньше школьник садился за парту и ему выдавали бумажный вариант книжки и лист ответа, то теперь тест будут сдавать за компьютером в электронном формате. У каждого выпускника будет свое место, огороженное оргстеклом.

Зарегистрироваться можно будет электронно на сайте Национального центра тестирования. Но, удобство в том, что школьник сам сможет выбрать дату, время и место сдачи тестирования.

Кроме того, в этом году ЕНТ для претендующих на грант будет длиться три месяца, и в течение 100 дней сдать его можно будет два раза.

— Расскажите поподробнее?

— В марте пройдет тестирование для желающих поступить на платной основе, а для претендующих на грант мы ввели новые правила. Школьник, чтобы поступить на грант, по желанию может сдать ЕНТ два раза в апреле, мае или в июне, а наилучший результат отправить на конкурс. Но есть ограничение — два раза в один день сдавать тест нельзя. К примеру, если ты сдал ЕНТ в апреле, то потом повторно можно пересдать его через несколько дней или в мае, июне. Мы рекомендуем все-таки брать небольшой перерыв, чтобы еще лучше подготовиться. Но в любом случае это выбор школьника.

— Система оценивания останется прежней?

— Количество предметов остается прежним — три обязательных предмета и два на выбор. Если в бумажном формате закрашенный вариант ответа уже нельзя было исправить, то в электронном формате школьник сможет вернуться к вопросу и поменять ответ, но до того, как завершил тест.

Самое главное — результаты теста можно будет получить сразу же после нажатия кнопки «завершить тестирование». Раньше уходило очень много времени на проверку ответов, дети и родители переживали, ждали вечера, чтобы узнать результат. Сейчас мы все автоматизировали и набранное количество баллов будет выведено на экран сразу же после завершения тестирования.
Максимальное количество баллов остается прежним — 140.

— А апелляция?

— Если сдающий не будет согласен с какими-то вопросами, посчитает их некорректными, то он сразу же на месте сможет подать заявку на апелляцию. Не нужно будет ждать следующего дня, идти в центр тестирования, вуз или школу, все это будет электронно.

— С учетом того, что школьникам не придется вручную закрашивать листы ответов, будет ли изменено время сдачи тестирования?

— Мы решили оставить прежнее время — 240 минут. Но теперь, как вы отметили, школьникам не нужно будет тратить час на то, чтобы правильно закрасить лист ответов, они спокойно смогут использовать это время на решение задач.

— Не секрет, что в некоторых селах и отдаленных населенных пунктах не хватает компьютеров. Как сельские школьники будут сдавать ЕНТ по новому формату?

— Задача в том, чтобы правильно выбрать время и дату тестирования. Центры тестирования есть во всех регионах, в Нур-Султане, Алматы и Шымкенте их несколько. Школьники, проживающие в отдаленных населенных пунктах, как и раньше смогут приехать в город, где есть эти центры, и сдать тестирование.

— На сколько процентов будет обновлена база вопросов?

— База вопросов ежегодно обновляется как минимум на 30%. В этом году мы добавили контекстные задания, то что школьники всегда просили. Мы уделили большое внимание истории Казахстана и всемирной истории — исключили практически все даты. Для нас главное не зазубривание дат, а понимание значения исторических событий. Но по каждому предмету будут контекстные вопросы.

— По вашему мнению система справится с возможными хакерскими атаками, взломами?

— Информационная безопасность — это первостепенный и приоритетный вопрос. Центральный аппарат всей системы находится в Нур-Султане. Связь с региональными центрами сдачи ЕНТ проводится по закрытому VPN-каналу. Коды правильных ответов только в Национальном центре тестирования.

Кроме того, дополнительно через ГТС КНБ (Государственная техническая служба) все тесты проходят проверку на предмет возможного вмешательства. Здесь все не просто, это специальные защищенные каналы связи.

— А что с санитарными требованиями? Нужно ли будет школьникам сдавать ПЦР-тест перед ЕНТ?

— ПЦР-тест сдавать не нужно будет. Требование по маскам будет. При необходимости Центр национального тестирования будет выдавать маски школьникам во время сдачи ЕНТ. И, конечно же, будем измерять температуру. Социальная дистанция будет соблюдаться в каждой аудитории.

— Сколько человек будет сидеть в одной аудитории?

— Участники ЕНТ не за семь дней будут сдавать тестирование, как это было раньше, а в течение трех месяцев. Поэтому по заполняемости аудитории вопросов не будет.

— Будут ли ужесточены требования по дисциплине, запрещенным предметам?

— Мы уделяем большое внимание академической честности. На входе в центры тестирования, как и в предыдущие годы, будут стоять металлоискатели. Перечень запрещенных предметов остается прежним — телефоны, шпаргалки и прочее. Но, помимо фронтальной камеры, которая будет транслировать происходящее в аудитории, над каждым столом будет установлена еще одна камера. Она же будет использоваться в качестве идентификации школьника — как Face ID. Сел, зарегистрировался и приступил к заданиям. Мы применеям систему прокторинга.

Понятно, что каждое движение абитуриента нам будет видно. Если во время сдачи ЕНТ обнаружим, что сдающий использовал телефон или шпаргалку, то тестирование автоматически будет прекращено, система отключится.

— А наблюдатели будут присутствовать во время сдачи тестирования?

— Когда в бумажном формате проводили ЕНТ, мы привлекали очень много дежурных. В одной аудитории было по 3-4 человека. При электронной сдаче такого не будет, максимум один наблюдатель, потому что все будет видно по камерам.

— По вашим наблюдениям школьники стали меньше использовать запрещенные предметы, к примеру, пользоваться телефонами?

— Практика показывает, что школьники стали ответственнее относиться к ЕНТ. Если в 2019 году на 120 тыс. школьников мы изъяли 120 тыс. запрещенных предметов, по сути у каждого сдающего был телефон. То в прошлом году мы на 120 тыс. школьников обнаружили всего 2,5 тыс. телефонов, и у всех были аннулированы результаты.

Напомню, что в 2020 году мы также начали использовать систему искусственного интеллекта. Это анализ видеозаписей, который проводится после тестирования. Так, в прошлом году 100 абитуриентов лишились грантов за то, что во время сдачи ЕНТ использовали запрещенные предметы.

— Сколько средств выделено на проведение ЕНТ в этом году?

Если раньше на ЕНТ требовалось 1,5 млрд тенге из-за распечатки книжек и листов ответов, то сейчас расходы значительно сокращены за счет перехода на электронный формат. Они будут, но несущественные.

— Все-таки почему именно в 2021 году было принято решение проводить ЕНТ в электронном формате. Это как-то связано с пандемией?

— Это не связано с пандемией. Просто нужно переходить на качественно новый уровень. Мы апробировали данный формат на педагогах школ, вы знаете, что они сдают квалификационный тест, на магистрантах, так почему бы не использовать этот же формат при сдаче ЕНТ. Тем более, что это удобно, и для школьников теперь будет много плюсов.

Сравнение освещения: светодиоды и лампы накаливания

Вы когда-нибудь задумывались, как сравниваются лампы накаливания и светодиоды (светодиоды)? Что ж, вот прямое сравнение этих двух с последующим подробным обсуждением каждой технологии по очереди.

Лампы накаливания:

Что такое лампа накаливания?

Лампа накаливания — это ваша классическая лампочка. Он излучает свет, нагревая проволочную нить до температуры, которая приводит к генерации света.Металлический провод окружен прозрачной стеклянной колбой, которая либо заполнена инертным газом, либо откачана (вакуум).

В чем преимущество ламп накаливания?

Они действительно дешевы в производстве и, соответственно, очень дешевы в приобретении (обычно доллар или два). Лампы накаливания широко доступны и адаптируются к большому диапазону напряжений, световых выходов и силы тока (хорошо работают как с переменным, так и с постоянным током). Это самый дешевый свет на рынке.

Кроме того, лампы накаливания обладают хорошей способностью передавать цвет. Индекс цветопередачи (CRI) лампы накаливания с цветовой температурой 2700K равен 100 (высший балл). При повышении цветовой температуры рейтинг CRI незначительно снижается, но обычно остается выше 95 (считается отличным рейтингом).

Каковы основные недостатки ламп накаливания?

Из недостатков ламп накаливания можно выделить следующие:

1. Лампы накаливания имеют худшую энергоэффективность на рынке.Лампы накаливания имеют рейтинг эффективности около 10 люмен / ватт. К сожалению, большая часть потребляемой ими энергии (~ 90%) идет на выработку тепла.
2. Лампы накаливания имеют худший срок службы на рынке . В среднем лампочка длится около 1200 часов работы. Это означает, что, хотя лампы накаливания дешевы, вам придется покупать их много (50–100), чтобы обеспечить срок службы одного светодиода. В целом это означает высокие затраты на техническое обслуживание.

Каковы незначительные недостатки ламп накаливания?

Среди незначительных недостатков ламп накаливания можно выделить следующие:

1. Лампы накаливания всенаправленные. Всенаправленные огни излучают свет на 360 градусов. Это большая неэффективность системы, потому что по крайней мере половина света должна отражаться и перенаправляться в желаемую освещаемую область. Необходимость отражения и перенаправления света означает, что выходная мощность для всенаправленных огней намного менее эффективна из-за потерь, чем для того же света, если бы он был направленным по своей природе.

Где обычно используются лампы накаливания?

Обычно лампы накаливания используются для освещения жилых и внутренних помещений.Обычно он не используется на открытом воздухе или в крупных организациях из-за его короткого срока службы и низкой энергоэффективности.

Светодиод:

Что такое светоизлучающий диод (светодиод)?

LED — светодиод. Диод — это электрическое устройство или компонент с двумя электродами (анодом и катодом), через которые протекает электричество — обычно только в одном направлении (внутрь через анод и через катод).Диоды обычно изготавливаются из полупроводниковых материалов, таких как кремний или селен — твердые вещества, которые проводят электричество в одних обстоятельствах и не проводят в других (например, при определенных напряжениях, уровнях тока или интенсивности света). Когда ток проходит через полупроводниковый материал, устройство излучает видимый свет. Это полная противоположность фотоэлементу (устройству, преобразующему видимый свет в электрический ток).

Если вас интересуют технические подробности работы светодиода, вы можете прочитать об этом здесь.

Каковы основные преимущества светодиодных фонарей?

У светодиодного освещения есть четыре основных преимущества:

1. Светодиоды имеют чрезвычайно долгий срок службы по сравнению со всеми остальными технологиями освещения (включая LPS и люминесцентные лампы, но особенно по сравнению с лампами накаливания). Срок службы новых светодиодов составляет от 50 000 до 100 000 часов и более. Для сравнения, типичный срок службы лампы накаливания составляет в лучшем случае 1-5% (примерно 1200 часов).
Светодиоды
2. чрезвычайно энергоэффективны по сравнению с любой другой коммерчески доступной осветительной техникой.Для этого есть несколько причин, включая тот факт, что они тратят очень мало энергии в виде инфракрасного излучения (тепла) и излучают свет направленно (более 180 градусов по сравнению с 360 градусами, что означает гораздо меньшие потери из-за необходимости перенаправления или отражать свет).
3. Очень высокое качество света
4. Очень низкие затраты на обслуживание и хлопоты

Какие незначительные преимущества у светодиодных фонарей?

Помимо основных преимуществ, светодиодные фонари предлагают несколько небольших преимуществ.К ним относятся следующие:

1. Принадлежности: Для светодиодов требуется гораздо меньше дополнительных деталей лампы.
2. Цвет: Светодиоды могут быть разработаны для генерации всего спектра цветов видимого света без использования традиционных цветных фильтров, необходимых для традиционных световых решений.
3. Направленность: Светодиоды имеют естественную направленность (по умолчанию они излучают свет на 180 градусов).
4. Размер: Светодиоды могут быть намного меньше других ламп (даже ламп накаливания).
5. Прогрев: светодиодов имеют более быстрое переключение (без периода прогрева или охлаждения).

В чем обратная сторона светодиодного освещения?

Принимая во внимание преимущества, можно подумать, что светодиодные фонари — это простая задача. Хотя это становится все более актуальным, при выборе светодиода все же необходимо пойти на несколько компромиссов:

В частности, светодиодные фонари относительно дороги. Первоначальные затраты на проект светодиодного освещения обычно выше, чем у большинства альтернатив.Это, безусловно, самый большой недостаток, который необходимо учитывать. Тем не менее, цена на светодиоды быстро снижается, и, поскольку они продолжают массово применяться, цена будет продолжать падать.

Если вы получили предложение по светодиодным светильникам, которое слишком дорого (или вам нужно предложение), наша служба оптимизации стоимости может вам помочь.

Где обычно используются светодиоды?

Первое практическое использование светодиодов было в печатных платах для компьютеров. С тех пор они постепенно расширили свои сферы применения, включив светофоры, световые указатели, а с недавних пор — внутреннее и внешнее освещение.Светодиодные фонари — прекрасное решение для спортзалов, складов, школ и коммерческих зданий. Они также могут быть адаптированы для больших общественных зон (которые требуют мощного и эффективного освещения на большой площади), дорожного освещения (которое дает значительные преимущества в цвете по сравнению с натриевыми лампами высокого и низкого давления) и парковок. Чтобы узнать больше об истории уличного освещения в Соединенных Штатах, читайте здесь.

Дальнейшее качественное сравнение:

В чем разница между натриевыми парами и светодиодными лампами?

Две разные технологии — это совершенно разные методы получения света.Лампы на парах натрия содержат металлы, которые испаряются в инертный газ внутри стеклянного корпуса, в то время как светодиоды являются твердотельной технологией. Обе технологии очень эффективны. Разница в том, что натриевые лампы были самой эффективной технологией 1970-х годов, а светодиоды — их эквивалентом в наши дни. Хотя натриевое освещение превосходит практически все другие технологии с точки зрения энергоэффективности (именно поэтому оно было выбрано для освещения улиц во многих городах), оно проигрывает светодиодам.И светодиоды, и лампы на парах натрия излучают электромагнитное излучение в небольшой части видимого светового спектра, однако светодиоды тратят гораздо меньше энергии, производя отходящее тепло, и они также предоставляют пользователю невероятно лучший выбор вариантов с высоким индексом цветопередачи (что устраняет необходимость в монохромный черный вид объектов, освещенных лампами LPS и HPS).

Почему светодиоды вытесняют лампы накаливания?

Лампы накаливания — очень неэффективные потребители энергии.Они преобразуют менее 1/20 потребляемой энергии в видимый свет. Подавляющее большинство (примерно 90%) теряется в виде тепла.

Все это означает стоимость. Хотя цена на этикетке невысока, лампы накаливания со временем будут стоить вам денег из-за неэффективности их работы и частоты, с которой их необходимо заменять. В крупномасштабном здании (например, в школах, больницах или коммерческих зданиях) эта неэффективность действительно возрастет.

Прочтите все сообщения о сравнении освещения!

Лампы накаливания и светоизлучающие диоды (LED) Сравнение:

Тема	Светодиодные примечания	Ноты накаливания	Победитель
Коррелированная цветовая температура (подробнее здесь)	Светодиоды доступны в широком диапазоне цветовых температур, который обычно составляет от 2200K до 6000K (от «теплого» желтого до светлого или «холодного» синего).	Лампы накаливания также доступны в диапазоне цветовых температур. Три основных варианта для потребителей включают Мягкий белый (примерно 2700–3000 К), Холодный белый (3500–4100 К) и Дневной свет (5000–6500 К).	–
CRI (подробнее здесь)	CRI для светодиодов сильно зависит от конкретного источника света. При этом доступен очень широкий спектр значений CRI, как правило, от 65 до 95.	Лампы накаливания обычно имеют превосходный индекс цветопередачи (CRI). «Теплая» лампа накаливания (с цветовой температурой около 2700K) имеет идеальный индекс цветопередачи 100. Значения немного снижаются по мере увеличения цветовой температуры, но, как правило, остаются выше 95 (все еще выдающиеся).	Лампа накаливания
Цикл (включение / выключение)	Светодиоды идеально подходят для преднамеренного включения и выключения, потому что они реагируют довольно мгновенно (нет периода нагрева или охлаждения).Они излучают ровный свет без мерцания.	Лампы накаливания (похожие на светодиоды) обычно не мигают и / или не включаются и не выключаются, когда срок службы лампы подходит к концу. Скорее, лампы накаливания (опять же, как и светодиоды), как правило, излучают меньше света до полного отказа в конце своего срока службы. Лампы накаливания также включаются довольно быстро и, как правило, излучают ровный свет без мерцания.	–
Затемнение	Светодиоды очень легко приглушить, и доступны опции для использования от 100% до 0.5%. Регулировка яркости светодиодов осуществляется путем снижения прямого тока или модуляции длительности импульса. Светодиодные фонари несовместимы с традиционными диммерами накаливания (которые снижают напряжение, подаваемое на свет), поэтому вам также необходимо приобрести светодиодные диммеры, если вы хотите затемнить.	Лампы накаливания также очень легко приглушить. Лампа накаливания чрезвычайно чувствительна к входному напряжению, и диммирование работает за счет экспоненциального излучения меньшего количества света при понижении напряжения.К лучшему или худшему (и отличается от светодиодов) диммирование лампами накаливания оказывает большее влияние на другие характеристики света, такие как энергопотребление, срок службы и цветовая температура.	–
Направленность	Светодиоды излучают свет на 180 градусов. Как правило, это преимущество, потому что свет обычно желателен над целевой областью (а не со всеми 360 градусами вокруг лампы). Вы можете узнать больше о влиянии направленного освещения, узнав об измерении под названием «полезный световой поток » или «эффективность системы».”	Все лампы накаливания излучают свет во всех направлениях. Это означает, что они излучают свет на 360 градусов, требуя, чтобы корпуса светильников или отражатели направляли большую часть излучения в желаемую целевую область или иным образом расходовали энергию, необходимую для получения света.	светодиод
КПД	Светодиоды очень эффективны по сравнению со всеми типами освещения на рынке и чрезвычайно эффективны по сравнению с лампами накаливания.Типичная эффективность источника составляет от 37 до 120 люмен / ватт. Однако светодиоды действительно сияют в эффективности их системы (количество света, которое фактически достигает целевой области после учета всех потерь). Большинство значений эффективности светодиодной системы превышают 50 люмен / ватт.	Лампы накаливания — худшие из всех современных ламп с точки зрения эффективности, потому что большая часть энергии (90%) уходит на выработку тепла, а не света. Их эффективность источника (количество света, излучаемого лампой в целом) составляет около 10 люмен / ватт, а эффективность их системы (количество света, которое фактически достигает целевой области после учета всех потерь) еще ниже.	светодиод
Падение эффективности	Эффективность светодиода падает с увеличением тока. Тепловая мощность также увеличивается с дополнительным током, что сокращает срок службы устройства. Общее падение производительности с течением времени относительно невелико, около 80% выходного сигнала является нормальным ближе к концу срока службы. Недавние достижения исследователей, которые определили причины спада светодиодов, позволяют еще больше снизить потери.	Хотя срок службы ламп накаливания очень короткий (около 1200 часов), лампы действительно хорошо сохраняют свое свечение.	Лампа накаливания Примечание: последние достижения в области светодиода, вероятно, улучшат их характеристики спада.
Выбросы (в видимом спектре)	Светодиоды излучают очень узкий спектр видимого света без потерь из-за несущественных типов излучения (ИК, УФ) или тепла, связанных с обычным освещением, что означает, что большая часть энергии, потребляемой источником света, преобразуется непосредственно в видимый свет.	Лампы накаливания излучают очень небольшой процент своего излучения в виде видимого света. Гораздо большая часть излучается в инфракрасном диапазоне (по сути, тепло). Если вы не пытаетесь обогреть комнату лампочками, это, как правило, отрицательная черта лампы накаливания.	светодиод
— Инфракрасный	Нет	Большая часть излучения лампы накаливания находится в инфракрасном спектре (по сути, представляя потери в виде тепла).	светодиод
— Ультрафиолет	Нет	Нет	–
— Выбросы тепла	Светодиоды излучают очень мало тепла. Единственный реальный потенциальный недостаток в том, что светодиоды используются для наружного освещения в зимних условиях. Снег, падающий на традиционные источники света, такие как HID, тает при контакте с источником света.Обычно это преодолевается с помощью светодиодов, закрывая свет козырьком или направляя свет вниз к земле.	Лампы накаливания выделяют около 90% своих выбросов в виде тепла. В некоторых случаях тепловыделение может быть полезным, однако, как правило, выделять тепло — это плохо, так как это означает неэффективность использования энергии. Конечная цель устройства — излучать свет, а не тепло.	светодиод
Характеристики отказа	Светодиоды выходят из строя, постепенно тускнея с течением времени.Поскольку светодиодные светильники обычно работают с несколькими излучателями света в одном светильнике, потеря одного или двух диодов не означает отказ всего светильника.	Лампы накаливания обычно сильно выходят из строя, что означает, что они перестают работать полностью и сразу. Лампы накаливания хорошо горят в течение всего срока службы, но чрезвычайно ограниченный срок службы (примерно 1200 часов против 100000+ со светодиодами) заставляет их по-настоящему нести расходы на техническое обслуживание и замену.	светодиод
Ножные свечи (подробнее здесь)	Футовая свеча — это мера, которая описывает количество света, достигающего определенной площади поверхности, в отличие от общего количества света, исходящего от источника (световой поток). Светодиоды очень эффективны по сравнению со всеми типами освещения на рынке. Типичная эффективность источника составляет от 37 до 120 люмен / ватт. Однако светодиоды действительно сияют в эффективности их системы (количество света, которое фактически достигает целевой области после учета всех потерь).Большинство значений эффективности светодиодной системы превышают 50 люмен / ватт.	Футовая свеча — это мера, которая описывает количество света, достигающего определенной площади поверхности, в отличие от общего количества света, исходящего от источника (световой поток). Лампы накаливания обычно очень неэффективны по двум основным причинам: во-первых, большая часть электроэнергии идет на выработку тепла. Во-вторых, лампочка является всенаправленной, что означает, что большая часть выбросов теряется в несущественные области, кроме намеченной цели.	светодиод Примечание. Рейтинги Foot Candle очень зависят от конкретного приложения и различаются от случая к случаю, поэтому в целом количественно оценить относительную производительность сложно.
Срок службы	Светодиоды служат дольше, чем любые имеющиеся на рынке источники света. Срок службы варьируется, но типичные значения колеблются от 25 000 до 200 000 часов или более, прежде чем лампа или приспособление потребуют замены.	Лампы накаливания имеют худший срок службы среди ламп на рынке (около 1200 часов). Типичный срок службы ламп HID, таких как HPS или CFL, составляет около 10 000–24 000 часов (в 10–20 раз больше). Светодиоды служат в 2-10 раз дольше, чем лампы HID, что означает, что они служат примерно в 50-100 раз дольше, чем лампы накаливания.	светодиод
Срок службы	Светодиодное освещение имеет относительно высокие начальные затраты и низкие эксплуатационные расходы.Технология окупает инвестора с течением времени (срок окупаемости). Основная окупаемость достигается, прежде всего, за счет снижения затрат на техническое обслуживание с течением времени (в зависимости от затрат на рабочую силу) и, во вторую очередь, за счет повышения энергоэффективности (в зависимости от затрат на электроэнергию).	Лампы накаливания — это, безусловно, самый дешевый свет на рынке, но их сложно поддерживать в течение долгого времени, потому что их срок службы очень короткий. Лампы накаливания, вероятно, придется покупать 20-50 раз, а связанные с этим затраты на рабочую силу должны быть оплачены, чтобы достичь эквивалентного срока службы одиночной светодиодной лампы.Кроме того, у ламп накаливания самые высокие затраты на электроэнергию на рынке.	светодиод
— Затраты на обслуживание	Благодаря длительному сроку службы светодиодов и частоте замены ламп, светодиоды на сегодняшний день являются лучшими на рынке с точки зрения затрат на срок службы.	Лампы накаливания, вероятно, придется покупать 20-50 раз, а связанные с этим затраты на рабочую силу должны быть оплачены, чтобы достичь срока службы, эквивалентного одной светодиодной лампе.	светодиод
— Первоначальные затраты	Стоимость светодиодных ламп высока, но варьируется в зависимости от технических характеристик. Типичный светодиодный светильник мощностью 100 Вт стоит от 10 до 20 долларов.	Стоимость ламп накаливания зависит от типа освещения. Они дешевы по сравнению со светодиодами (1-7 долларов за лампочку на 100 Вт).	Лампа накаливания
Ударопрочность	Светодиоды — это твердотельные лампы (SSL), которые трудно повредить физическими ударами.	Лампы накаливания хрупки по сравнению со светодиодами, поскольку они работают с нитью накаливания, заключенной в стеклянную колбу.	светодиод
Размер	Светодиоды могут быть очень маленькими (в некоторых случаях менее 2 мм), и их можно масштабировать до гораздо большего размера. В целом это делает области применения светодиодов чрезвычайно разнообразными.	Лампы накаливания бывают всех форм и размеров, но обычно используются в помещениях и жилых помещениях, где размер не является решающим фактором.Они могут быть маленькими, но не такими маленькими, как светодиод, и они не идут ни в какое сравнение с маленьким размером и прочной конструкцией твердотельных ламп, таких как светодиод.	светодиод
Температурный допуск
— холодостойкость	Минус 40 градусов по Цельсию (и включатся мгновенно).	Могут возникать небольшие задержки при очень низких температурах, поскольку лампе требуется немного больше времени, чтобы нагреться до температуры, при которой излучается свет.	светодиод
— Допуск тепла	100 градусов Цельсия. Светодиоды подходят для всех нормальных рабочих температур как в помещении, так и на улице. Однако они демонстрируют снижение производительности при значительно высоких температурах и требуют значительного теплоотвода, особенно в непосредственной близости от других чувствительных компонентов.	Нам не удалось найти никаких объективных данных о работе лампы накаливания в условиях высоких температур.Если у вас есть информация, свяжитесь с нами.	–
Время прогрева	Светодиоды практически не имеют времени на прогрев. Они почти мгновенно достигают максимальной яркости.	Лампы накаливания обычно не требуют времени для прогрева, но может быть небольшая задержка, поскольку нить накаливания нагревается при работе при очень низких температурах.	светодиод
Гарантия	Часто от 5 до 10 лет.	Обычно отсутствует из-за короткого срока службы и низкой закупочной цены ламп накаливания.	светодиод

All Hail Новая лампа накаливания, эффективная как светодиодная лампа

Несмотря на множество технических достижений, лампы накаливания по-прежнему доминируют, когда дело касается цвета и качества света. Проблема в том, что они не всегда работают так долго и тратят почти всю свою энергию, выделяя ее в виде тепла.

Но что, если бы вы могли получить цвет лампы накаливания с эффективностью светодиода? Это обещание нового исследования Массачусетского технологического института. Новая лампа работает путем размещения нанозеркал вокруг обычного элемента накаливания, отражая потерянное тепло обратно в элемент. Благодаря этому лампы накаливания попадают в диапазон эффективности светодиодных и люминесцентных ламп.

Лампы накаливания выглядят так хорошо, потому что они излучают все цвета света, тогда как светодиоды и другие более эффективные источники света управляют только подмножеством всех цветов видимого света.Если вы посмотрите на цветовую гамму, излучаемую некоторыми энергосберегающими лампочками, то увидите, что щели в спектре отсутствуют. Наш глаз приспосабливается, но, как оцифрованная музыка по сравнению с лентой или винилом, мозг может подсознательно замечать эти пробелы. Этот «полный спектр» света также означает, что лампы накаливания лучше, чем что-либо другое, точно воспроизводят цветные объекты. Они похожи на крошечные солнышки, только более желтые (хотя желтый оттенок не имеет ничего общего с аспектом «полного спектра»).

В статье, опубликованной на этой неделе в журнале « Nature », подробно описан метод.Элемент лампы окружен «системой нанофотонной интерференции с холодной стороны», по сути, зеркалом, которое пропускает видимый свет, но отражает инфракрасное тепло. Затем это тепло повторно поглощается элементом, заставляя его излучать больше света. Уловка хитрая и в принципе очень простая. При изготовлении лампы был изменен и сам вольфрамовый элемент — в лампе MIT вместо жгута используется лента, которая лучше поглощает отраженное тепло.

Эксперимент, проведенный физиками Огненом Иличем, Марином Солячичем и Джоном Иоаннопулосом, позволил утроить эффективность лампы накаливания до 6.6%. Команда считает, что это может улучшить настройку, чтобы достичь эффективности 40%, что является максимальным пределом для любого источника света. Максимальный КПД светодиода составляет 15%.

Если процесс наслоения нанозеркал можно сделать достаточно эффективным для дешевого производства, мы могли бы вернуться в бизнес. Вы сможете расслабиться у себя дома, слушая аналоговые виниловые пластинки и наслаждаясь снимками, сделанными с вашей пленочной камеры, в полном спектре, идеально переданный по цвету свет лампы накаливания, и все это без разрушения планеты.Это похоже на рай для хипстеров.

Революция лампочек в Америке — The New York Times

Базовые лампочки, установленные в домах в США

Традиционные лампы накаливания

Традиционные лампы накаливания

Традиционные лампы накаливания

Традиционные лампы накаливания

Сумма процентов не может достигать 100 из-за округления.| Источник: Министерство энергетики.

Солнечные панели и ветряные турбины привлекают много внимания, но более незаметный инструмент прямо сейчас помогает изменить энергетическую экономику Америки: скромная лампочка.

За последнее десятилетие традиционные лампы накаливания — отличительные стеклянные шары со светящимися центрами проводов — были быстро заменены более энергоэффективным освещением. Этот сдвиг привел к снижению спроса на электроэнергию в американских домах, что позволило сэкономить деньги потребителей и сократить выбросы парниковых газов.

Ожидается, что экономия энергии будет расти, поскольку высокоэффективные и все более дешевые светодиодные лампы продолжают заменять старые лампы. Но сторонники энергоэффективности опасаются, что администрация Трампа может замедлить темпы этой революции в области освещения.

В прошлом месяце Министерство энергетики заявило, что отменит постановление времен Обамы, которое почти удвоило количество лампочек, подпадающих под требования энергоэффективности.(В приведенной выше таблице показаны изменения для основных грушевидных ламп, которые регулируются действующими правилами. Другие стили ламп, включая глобус, канделябры и лампы с отражателем, а также лампы для наружного освещения, не включены.)

Отраслевые группы также отодвигают новые требования к эффективности освещения, которые должны вступить в силу в следующем году.

Энергопотребление в американских домах снижается. Освещение — большая часть истории.

Спрос на электроэнергию в жилых домах

12 тыс. Киловатт-часов

12 тыс. Киловатт-часов

12 тыс. Киловатт-часов

Источник: Управление энергетической информации США, США.Бюро переписи населения

После десятилетий роста потребление электроэнергии американскими домохозяйствами снизилось за последние восемь лет.

«Это ошеломляющее изменение», — сказал Лукас Дэвис, экономист по энергетике из Школы бизнеса Хааса Калифорнийского университета в Беркли.

Экономический спад в конце 2000-х годов способствовал первоначальному падению спроса на электроэнергию, но по мере улучшения экономики освещение и другие меры по повышению энергоэффективности продолжали снижать потребление электроэнергии в домашних хозяйствах.

Конгресс установил первые национальные стандарты эффективности ламп в 2007 году, которые были подписаны президентом Джорджем Бушем. Начиная с 2012 года, закон требовал, чтобы новые лампочки потребляли на 28 процентов меньше энергии, чем существующие лампы накаливания, что, по сути, положило конец продаже старых, неэффективных ламп.

Новое поколение галогенных ламп первоначально пришло на смену традиционным лампам накаливания, но в последнее время продажи высокоэффективных светодиодов выросли из-за падения цен на них.

По словам доктора Дэвиса, переход на более эффективное освещение был относительно быстрым из-за короткого срока службы традиционных лампочек. В то время как потребители могут заменять старый холодильник или посудомоечную машину энергосберегающей моделью раз в десять лет, лампы накаливания служат всего около года, прежде чем их потребуется заменить.

И эта замена дает огромную относительную экономию.

«Когда вы вынимаете лампы накаливания и заменяете их светодиодами, количество потребляемой вами электроэнергии снижается более чем на 80 процентов», — сказал доктор.- сказал Дэвис. «Нет ничего подобного».

Традиционные лампы накаливания расходуют много энергии в виде тепла на создание света. В среднем они длятся около года.

Улучшенные галогенные лампы накаливания потребляют на 30 процентов меньше энергии, чем традиционные лампы накаливания, и могут служить в три раза дольше.

Компактные люминесцентные лампы Curly потребляют на 75 процентов меньше энергии, чем традиционные лампы, и могут прослужить 10 лет.Но они могут медленно светиться и иметь более холодное качество света.

Светодиодные лампы , или светоизлучающие диоды, потребляют на 85 процентов меньше энергии, чем традиционные лампы, и могут служить в течение 25 лет без некоторых недостатков компактных люминесцентных ламп.

Источник: Министерство энергетики.

[Wirecutter, сайт обзора продукции, принадлежащий The New York Times, имеет руководство по энергосберегающим светодиодным лампам здесь .]

Эффективное освещение будущего

В следующем году вступит в силу второй этап правил 2007 года об эффективности освещения, запрещающих продажу лампочек с яркостью менее 45 люмен на ватт. В настоящее время этому требованию могут соответствовать только компактные люминесцентные и светодиодные лампы. Это означает, что все основные лампы накаливания, включая галогены последнего поколения, будут сняты с полок магазинов 1 января.1.

Промышленные группы оспорили этот стандарт вместе с постановлением эпохи Обамы, которое расширило перечень лампочек, к которым он будет применяться. В прошлом месяце Министерство энергетики заявило, что оно допустило ошибку, когда определило в 2017 году, что определенные декоративные и неосновные стили ламп будут подпадать под стандарты 2020 года.

Кларк Силкокс, юрист Национальной ассоциации производителей электрооборудования, торговой группы, которая представляет крупных производителей освещения, таких как General Electric и Signify (ранее Philips Lighting), сказал, что потребители уже самостоятельно переходят на высокоэффективные светодиодные лампы, указывая на промышленность. данные, которые показывают, что в 2017 году продажи светодиодов впервые превысили продажи всех других типов ламп.

«Теперь вопрос в том, ускорит ли это Министерство энергетики, введя запрет», — сказал г-н Силкокс, даже если это «серьезно подорвет розничную торговлю».

Но Ноа Горовиц, старший научный сотрудник Совета по защите природных ресурсов, сказал, что «нет причин отступать», добавив, что у индустрии освещения есть годы, чтобы подготовиться к следующему этапу правил эффективности.

«Светодиоды уже на полке», — сказал он.«Они отлично работают, служат дольше и используют одну шестую мощности».

Нанофотонное возвращение ламп накаливания? | MIT News

Традиционные лампочки, которые, как считается, уже давно уже давно забыты, могут получить отсрочку благодаря технологическому прорыву.

Лампа накаливания и ее теплое, знакомое свечение существует уже более века назад, но практически без изменений сохраняется в домах по всему миру. Однако это быстро меняется, поскольку правила, направленные на повышение энергоэффективности, постепенно заменяют старые лампочки более эффективными компактными люминесцентными лампами (КЛЛ) и новыми светодиодными лампами (СИД).

Лампы накаливания, коммерчески разработанные Томасом Эдисоном (и до сих пор используемые художниками-карикатуристами как символ изобретательской проницательности), работают путем нагрева тонкой вольфрамовой проволоки до температур около 2700 градусов Цельсия. Этот горячий провод излучает так называемое излучение черного тела, очень широкий спектр света, который обеспечивает теплый вид и точную передачу всех цветов в сцене.

Но эти лампочки всегда страдали от одной серьезной проблемы: более 95 процентов энергии, которая идет в них, тратится впустую, в основном в виде тепла.Вот почему страна за страной запрещали или постепенно отказываются от неэффективных технологий. Теперь исследователи из Массачусетского технологического института и Университета Пердью, возможно, нашли способ все это изменить.

Новые открытия опубликованы в журнале Nature Nanotechnology тремя профессорами Массачусетского технологического института — Марином Солячичем, профессором физики; Джон Джоаннопулос, профессор физики Фрэнсиса Райта Дэвиса; и Ганг Чен, профессор энергетики Карла Ричарда Содерберга, а также главный научный сотрудник Массачусетского технологического института Иван Целанович, постдок Огнен Илич и профессор физики Purdue (и выпускник Массачусетского технологического института) Питер Бермел, доктор философии ’07.

Переработка света

Ключевым моментом является создание двухэтапного процесса, сообщают исследователи. На первом этапе используется обычная нагретая металлическая нить со всеми вытекающими отсюда потерями. Но вместо того, чтобы позволить отходящему теплу рассеиваться в виде инфракрасного излучения, вторичные структуры, окружающие нить накала, улавливают это излучение и отражают его обратно в нить, чтобы повторно поглотить и переизлучить в виде видимого света. Эти структуры, представляющие собой форму фотонного кристалла, сделаны из элементов, которыми много на Земле, и могут быть изготовлены с использованием традиционной технологии осаждения материалов.

Этот второй шаг существенно влияет на то, насколько эффективно система преобразует электричество в свет. Одна величина, которая характеризует источник освещения, — это так называемая световая отдача, которая учитывает реакцию человеческого глаза. В то время как световая отдача обычных ламп накаливания составляет от 2 до 3 процентов, люминесцентных ламп (включая КЛЛ) — от 7 до 15 процентов, а у большинства коммерческих светодиодов — от 5 до 20 процентов, новые двухступенчатые лампы накаливания могут достичь эффективности. команда заявляет, что достигает 40 процентов.

Первые испытательные блоки, созданные командой, еще не достигли этого уровня, достигая эффективности около 6,6%. Но даже этот предварительный результат соответствует эффективности некоторых современных КЛЛ и светодиодов, отмечают они. И это уже трехкратное повышение эффективности по сравнению с современными лампами накаливания.

Команда называет свой подход «рециркуляцией света», — говорит Илич, поскольку их материал принимает нежелательные, бесполезные длины волн энергии и преобразует их в желаемые длины волн видимого света.«Он перерабатывает энергию, которая в противном случае была бы потрачена впустую», — говорит Солячич.

Лампы и не только

Одним из ключей к их успеху была разработка фотонного кристалла, который работает в очень широком диапазоне длин волн и углов. Сам фотонный кристалл представляет собой стопку тонких слоев, нанесенных на подложку. «Когда вы складываете слои с правильной толщиной и последовательностью», — объясняет Илич, вы можете получить очень эффективную настройку того, как материал взаимодействует со светом. В их системе желаемые видимые длины волн проходят прямо через материал и выходят из лампы, но инфракрасные волны отражаются, как будто от зеркала.Затем они возвращаются к нити, добавляя больше тепла, которое затем преобразуется в больше света. Поскольку выходит только видимое, тепло продолжает возвращаться к нити накала, пока в конечном итоге не превратится в видимый свет.

«Результаты впечатляют, демонстрируя яркость и энергоэффективность, сопоставимые с показателями традиционных источников, включая люминесцентные и светодиодные лампы», — говорит Алехандро Родригес, доцент кафедры электротехники Принстонского университета, который не принимал участия в этой работе.По его словам, полученные данные «предоставляют дополнительные доказательства того, что применение новых фотонных конструкций для решения старых проблем может привести к созданию потенциально новых устройств. Я верю, что эта работа придаст новый импульс и подготовит почву для дальнейших исследований излучателей накаливания, проложив путь для будущего дизайна коммерчески масштабируемых структур ».

У этой технологии есть потенциал для многих других применений, помимо ламп накаливания, — говорит Солячич. Тот же подход может «иметь драматические последствия» для работы схем преобразования энергии, таких как термофотовольтаика.В термофотовольтаическом устройстве тепло от внешнего источника (химического, солнечного и т. Д.) Заставляет материал светиться, заставляя его излучать свет, который преобразуется в электричество с помощью фотоэлектрического поглотителя.

«Светодиоды — замечательная вещь, и люди должны их покупать», — говорит Солячич. «Но понимание этих основных свойств» о том, как свет, тепло и материя взаимодействуют и как можно более эффективно использовать энергию света, «очень важно для самых разных вещей».

Он добавляет, что «способность контролировать тепловые выбросы очень важна.Это реальный вклад этой работы ». Что касается того, в каких именно практических приложениях с наибольшей вероятностью будет использоваться эта базовая новая технология, по его словам, «пока рано говорить».

Работа была поддержана Исследовательским офисом армии через Институт солдатских нанотехнологий Массачусетского технологического института и исследовательский центр S3TEC Energy Frontier, финансируемый Министерством энергетики США.

Раздел D: Энергоэффективность и второй закон термодинамики — Энергетическое образование: концепции и практика

Первый закон термодинамики гласит, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, ее можно только преобразовать из одной формы в другую.Это может означать, что мы всегда можем преобразовывать энергию в любую нужную нам форму, даже не беспокоясь об использовании наших энергетических ресурсов.

Однако не вся энергия преобразуется в желаемую форму энергии (например, в свет). Хотя количество энергии одинаково до и после преобразования, качество отличается. Внутри лампы накаливания закреплена тонкая проволочная нить.Когда лампочка включена, электрический ток проходит через нить накала, нагревая ее настолько, что она излучает свет. Тепловую энергию, производимую лампочкой, часто называют потраченным впустую теплом, потому что эту форму энергии трудно использовать для выполнения работы.

Энергия, которая тратится впустую, когда светит лампочка, иллюстрирует второй закон термодинамики, который гласит, что при каждом преобразовании энергии из одной формы в другую часть энергии становится недоступной для дальнейшего использования.Применительно к лампочке второй закон термодинамики гласит, что 100 единиц электрической энергии не могут быть преобразованы в 100 единиц световой энергии. Вместо 100 единиц, которые используются для генерации света, 95 необходимы для нагрева нити. ПРИМЕЧАНИЕ: Существуют и другие соображения при разработке и использовании эффективных устройств преобразования, такие как затраты и государственные субсидии.

Энергоэффективность

С точки зрения энергии, эффективность означает, какая часть заданного количества энергии может быть преобразована из одной формы в другую полезную форму.То есть, сколько энергии используется для того, что предназначено (например, для получения света), по сравнению с тем, сколько теряется или «тратится впустую» в виде тепла. Формула энергоэффективности — это количество полезной энергии, полученной в результате преобразования, деленное на энергию, которая ушла на преобразование (эффективность = полезная выходная энергия / входная энергия). Например, большинство ламп накаливания имеют КПД только 5 процентов (КПД 0,05 = f единиц света / 100 единиц электроэнергии).

Из-за неизбежного соблюдения второго закона термодинамики ни одно устройство преобразования энергии не является эффективным на 100 процентов.Даже природные системы должны соответствовать этому закону (см. «Энергия через нашу жизнь» — Раздел D. Поток энергии в экосистемах )

Большинство современных устройств преобразования, таких как лампочки и двигатели, неэффективны. Количество полезной энергии, получаемой в результате процесса преобразования (выработка электроэнергии, освещение, обогрев, движение и т. Д.), Значительно меньше первоначального количества энергии. Фактически, из всей энергии, которая используется в таких технологиях, как электростанции, печи и двигатели, в среднем только около 16 процентов преобразуется в практические формы энергии или используется для создания продуктов.Куда подевались остальные 84 процента? Большая часть этой энергии теряется в виде тепла в окружающую атмосферу.

Вам может быть интересно, почему не произошло улучшений, если есть много возможностей для повышения эффективности?

Одна из причин заключалась в том, что, когда впервые были изобретены лампочки и другие преобразовательные устройства, запасы энергии казались обильными, и не было особой озабоченности по поводу отработанного тепла, которое они производили, пока их основная цель (свет , движение и электричество).Однако, поскольку становится очевидным, что источники энергии — в первую очередь ископаемое топливо — которые мы используем, действительно ограничены, одной из целей технологии было повышение эффективности устройств и систем преобразования.

Лампочка — это один из примеров преобразователя, для которого были разработаны более эффективные альтернативы. Одна альтернатива, компактная люминесцентная лампа (КЛЛ), была коммерчески представлена ​​в 1980-х годах. Вместо использования электрического тока для нагрева тонких нитей в КЛЛ используются трубки, покрытые флуоресцентными материалами (называемыми люминофорами), которые излучают свет при электрическом возбуждении.Несмотря на то, что они излучают одинаковое количество света, 20-ваттная лампа CFL кажется более прохладной, чем 75-ваттная лампа накаливания. КЛЛ преобразует больше электроэнергии в свет и меньше — в отходящее тепло. Типичные лампы накаливания имеют КПД от 55 до 70 процентов, что делает их в три-четыре раза более эффективными, чем обычные лампы накаливания с КПД менее 20 процентов. Другая альтернатива, светоизлучающий диод (LED), стала более распространенной и доступной в последние годы. Светодиоды объединяют токи с положительным и отрицательным зарядом, создавая энергию, выделяемую в виде света.Светодиоды имеют КПД от 75 до 95 процентов, что делает их в четыре-пять раз более эффективными, чем лампы накаливания. Светодиодные лампы также могут прослужить от 20 000 до 50 000 часов, что в пять раз дольше, чем у любой сопоставимой лампочки.

Одна компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) мощностью 20 Вт по сравнению с лампой накаливания мощностью 75 Вт экономит около 550 кВтч электроэнергии в течение всего срока службы. Если электричество производится на угольной электростанции, эта экономия составляет около 500 фунтов угля.Если каждое домашнее хозяйство в Висконсине заменит одну 75-ваттную лампу накаливания на 20-ваттную компактную люминесцентную лампу, будет сэкономлено достаточно электроэнергии, чтобы электростанция, работающая на угле, мощностью 500 мегаватт могла быть выведена из эксплуатации. Представьте, что сэкономит, заменив их все на светодиоды!

Установка эффективных лампочек — это всего лишь одно действие, которое люди могут предпринять для повышения эффективности системы. Другие эффективные электрические приборы, такие как водонагреватели, кондиционеры и холодильники, доступны и становятся все более доступными.Вы можете легко распознать энергоэффективные приборы по этикетке EnergyStar ^® . Выключение света и других устройств, когда они не используются, также снижает нагрузку на систему. Таким образом, люди — будь то инженеры, улучшающие устройство преобразования энергии, или дети, выключающие свет в доме, — могут внести значительный вклад в энергосбережение. (Взято из KEEP Руководство по энергетическому образованию «Уменьшение прибыли».)

Тепло передается в окружающую среду во время всех преобразований энергии.

Примеры включают:

При каждом преобразовании энергии передаваемое тепло приводит к небольшому увеличению тепловой энергии в окружающей среде. Другими словами, эта тепловая энергия «теряется» в окружающей среде (в конечном итоге теряется в космосе!) И непригодна для использования.

Второй закон термодинамики

Во время передачи энергии может показаться, что энергия уходит или уменьшается. Например, прыгающий мяч перестает подпрыгивать, батарея умирает или в машине заканчивается топливо.Энергия все еще существует, но она настолько разрослась, что практически недоступна. При сжигании куска дерева высвобождается световая и тепловая энергия (обычно называемая теплом). Свет и тепло рассеиваются и становятся менее полезными. Другой способ описать этот процесс — сказать, что энергия концентрируется в древесине (химическая энергия) и становится менее концентрированной в формах тепловой и световой энергии.

Вернемся к обезумевшему коту в комнате с загадкой. Хотя вы можете найти все части головоломки после действий кошки, вы не сможете собрать ее полностью.Некоторые части были согнуты, другие порваны, а некоторые — кошки, ну, дайте волю своему воображению. Другими словами, хотя количество головоломки осталось прежним, ее качество было скомпрометировано. Эта история о кошке — грубая аналогия второму закону термодинамики.

Следующий набор утверждений представляет собой различные способы выражения второго начала термодинамики:

Намного легче проиллюстрировать примеры второго начала термодинамики. Простое включение лампочки показывает, что помимо света выделяется тепло.Также попробуйте уловить свет или тепло, чтобы проделать дополнительную работу. Тяжело, не правда ли?

Рассмотрим цитату Пола и Энн Эрлих:

«Энергия наиболее пригодна для использования там, где она наиболее сконцентрирована — например, в сильно структурированных химических связях (бензин, сахар) или при высокой температуре (пар, падающий солнечный свет [sic] ). Поскольку второй закон термодинамики гласит, что Общая тенденция во всех процессах — это уход от концентрации, от высокой температуры, это говорит о том, что в целом все больше и больше энергии становится все менее и менее пригодным для использования.»

Ученые и изобретатели на протяжении многих лет осознавали эту тенденцию к «потере энергии» и стремились ее преодолеть. Они всегда терпели поражение. Распространенное изобретение, которое пытаются противостоять законам термодинамики, называется вечным двигателем. Идея, лежащая в основе этой машины, заключается в том, что движение машины обеспечивает энергию для продолжения движения машины. (А?) Другими словами, как только машина начинает работать, никакой дополнительной энергии не требуется (машина вырабатывает свою собственную энергию).Думаешь, это сработает? Следующий раздел, Энергетических правил! В разделе E. Действия и эксперименты будут рассмотрены вечные двигатели.

Последние мысли об энергетических правилах

Энергию часто называют валютой жизни. Он проходит через процессы Земли, создавая ветер, обеспечивая свет и позволяя растениям создавать пищу из воды и воздуха (углекислый газ). Люди подключились к этому потоку, чтобы производить электричество, заправлять наши автомобили и обогревать наши дома.Солнце обеспечивает Землю большей частью своей энергии. Студентам важно распознавать и ценить этот источник энергии и исследовать преобразования, которые приносят солнечный свет в их дом в форме света, тепла, пищи и топлива. Нам повезло, что у нас много «концентрированных» источников энергии. Помимо солнца, химическая энергия содержится в ископаемых видах топлива, таких как уголь и нефть, а также в ядерных ресурсах.

В то время как количество энергии в нашем мире остается постоянным, по мере того, как мы ее используем (передаем ее из одной формы в другую), она становится все менее полезной.Энергия также дает нам возможность работать. Благодаря образованию и осознанию того, что такое энергия и как мы ее используем, мы можем научиться (т. Е. Работать) более разумно использовать наши сконцентрированные ресурсы и гарантировать, что они будут доступны для будущих поколений.

Сравнение энергоэффективных лампочек с лампами накаливания | 888-331-8871

Лампы накаливания стали стандартом в электрическом освещении с момента их изобретения. Но по мере роста цен на электроэнергию в Соединенных Штатах конкуренция за этот простой продукт достигла своего пика, и новый урожай энергоэффективных лампочек постепенно вытесняет лампы накаливания.Переход на люминесцентные, светодиодные или галогенные лампы может помочь вам сократить расходы на электроэнергию, а также сэкономить время и энергию за счет сокращения частоты замены.

Ниже мы собрали дополнительную информацию об энергоэффективном освещении, поэтому продолжайте читать, чтобы узнать о лучших вариантах на рынке.

Типы энергоэффективных лампочек

Есть несколько типов энергосберегающих лампочек. Выбор подходящего зависит от вашего бюджета и ваших потребностей в освещении.Имейте в виду, что стоимость энергоэффективных лампочек существенно упала за последнее десятилетие благодаря новым разработкам и расширенным производственным возможностям.

Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ): КЛЛ, одна из первых энергосберегающих ламп на рынке, потребляют примерно на 75% меньше энергии, чем традиционные лампы накаливания, и служат до пятнадцати раз дольше.1 КЛЛ содержат трубку, заполненную инертным веществом. газообразный аргон и небольшое количество паров ртути. Когда электричество проходит через лампу, эти газы возбуждаются и производят ультрафиолетовый свет, который активирует люминофорное покрытие внутри трубки, производя видимый свет.КЛЛ бывают нескольких разновидностей и стоят немного дороже, чем лампы накаливания, но экономия электроэнергии может помочь частично компенсировать разницу в начальной цене.

Светодиодные лампы: Как и КЛЛ, светодиодные лампы потребляют примерно на 75% меньше энергии, чем лампы накаливания; однако они превосходят КЛЛ по сроку службы — светодиодная лампа может прослужить более чем в 25 раз дольше, чем традиционная лампа накаливания2. В малоиспользуемых сферах светодиодные лампы могут прослужить более десяти лет.Эти луковицы быстро развивались за последние пятьдесят лет. Они излучают свет, когда возбужденные электроны проходят через полупроводниковый материал, производя фотоны. Эти удивительно эффективные лампы также очень долговечны, но могут стоить дороже, чем традиционные лампы накаливания. Однако со временем они компенсируют возросшую стоимость. Фактически, если бы использование светодиодных ламп было более распространенным, экономия затрат в США могла бы составить более 30 миллиардов долларов в течение следующего десятилетия3.

Галогенные лампы накаливания (энергосберегающие лампы накаливания): Галогенные лампы накаливания представляют собой усовершенствованную форму лампы накаливания.Эти лампы потребляют примерно на 25% меньше энергии и служат до трех раз дольше, чем традиционные лампы накаливания, поэтому их называют «энергосберегающими лампами накаливания». 4 Галогенные лампы накаливания работают во многом так же, как и обычные лампы накаливания: в лампе есть нить и нить накала светится, производя свет, когда через нее проходит ток. «Галогенный» элемент в энергосберегающих лампах накаливания относится к газообразному галогену, содержащемуся внутри колбы, чтобы продлить срок службы нити накала. Благодаря схожей технологии галогенные лампы накаливания излучают такой же свет, как и традиционные лампы накаливания.

Скидки на энергосберегающие лампочки

В нескольких городах и штатах по всей стране есть программы, которые могут помочь снизить стоимость перехода на энергосберегающие лампочки. Некоторые программы предоставляют скидки домовладельцам, которые модернизируют свое домашнее освещение, в то время как другие предлагают финансовую помощь строительным проектам, которые включают энергоэффективное освещение. Независимо от масштаба, эти программы помогают сделать стоимость энергоэффективных ламп сопоставимой с лампами накаливания.Ознакомьтесь с программой поиска скидок ENERGY STAR, чтобы узнать, какие варианты доступны вам.

Рекомендации по выбору энергоэффективных лампочек

Если вы начинаете постепенно отказываться от использования некоторых ламп накаливания или надеетесь обновить освещение во всем доме, вот несколько советов, которые помогут подобрать освещение в соответствии с вашими потребностями.

• Посмотрите на люмены. Свет, производимый энергоэффективными лампами, измеряется в люменах, а не в ваттах. Традиционная лампа накаливания мощностью 60 Вт может производить около 800 люмен, в то время как лампа LED или CFL может производить 800 люмен при минимальном потреблении энергии.

• Подберите лампу, подходящую для ситуации. Лампочки предназначены для различных применений. Информацию о том, как использовать каждый тип лампочки, смотрите на упаковке.

• Учитывайте цвет. Лампочки излучают теплый или холодный свет. Теплый свет очень похож на традиционные лампы накаливания, создавая уютное пространство. Холодный свет может быть предпочтительным для рабочего освещения, кухонь и ламп для чтения.

• Не забывайте о умном элементе. Многие лампочки сегодня работают с системами домашней автоматизации. Подумайте о покупке совместимых лампочек, чтобы использовать автоматические беспроводные таймеры и диммеры, чтобы еще больше сократить потери энергии.

Так что в следующий раз, когда перегорит лампочка, не беритесь за стандартную лампу накаливания, которую вы всегда использовали. Ознакомьтесь с некоторыми из наиболее энергоэффективных вариантов на рынке, чтобы начать экономить электроэнергию — и деньги — уже сегодня.

* Информация в этой статье предназначена только для информационных и образовательных целей.
Это не гарантия. При выборе продуктов следует учитывать индивидуальные потребности каждого человека.

1. Energy.gov, «Флуоресцентное освещение»

2. Energy.gov, «Светодиодное освещение»

3. Energy.gov, «Светодиодное освещение»

4. Energy.gov, «Сравнение энергоэффективных лампочек с традиционными лампами накаливания»

Принесено вам amigoenergy.com

Почему люди все еще используют лампы накаливания

В последние годы на рынке появилось множество более эффективных альтернатив традиционным лампам накаливания мощностью 60 и 40 Вт.Некоторые из них — галогены, другие — КЛЛ (компактные люминесцентные лампы) и светодиоды (светоизлучающие диоды). (Фото: Венди Кох, США СЕГОДНЯ)

Основные моменты истории

• С 1 января США больше не будут производить и импортировать лампы накаливания
• Стоимость и цвет являются одной из причин, по которым потребители продолжают покупать эти типы ламп.
• КЛЛ и светодиоды — гораздо более энергоэффективные альтернативы

В 2014 году вы можете попрощаться со стандартной лампой накаливания.

С 1 января Соединенные Штаты больше не будут производить или импортировать лампы накаливания, хотя магазины по-прежнему могут продавать то, что у них есть на складе. Поэтапный отказ является результатом федеральных правил перехода на более энергоэффективные лампы.

Энергоэффективные лампы стоят дороже, чем лампы накаливания, но служат намного дольше и позволяют экономить на расходах на электроэнергию в долгосрочной перспективе. Так почему люди все еще покупают лампы накаливания и что для вас будет означать отказ от них?

БОЛЬШЕ: Большинство американцев не знают о прекращении эксплуатации ламп

Стоимость

Лампы накаливания стоят намного меньше, чем их энергоэффективные альтернативы — в основном КЛЛ (компактные люминесцентные лампы) и светодиоды (светодиоды).

Лампа накаливания может стоить всего 70 центов. Между тем, лампа CFL продается по крайней мере за несколько долларов, а светодиодная — от 10 долларов, но обычно стоит около 20 долларов.

Проблема с лампами накаливания в том, что вы в конечном итоге платите больше за электроэнергию. Лампы накаливания неэффективны — 90% энергии уходит на тепло и только 10% на свет.

Лампы накаливания служат не так долго, как КЛЛ и светодиоды. Обычная лампа накаливания работает около 1000 часов, 15-ваттная лампа CFL — 10 000 часов, а светодиодная лампа мощностью 12 Вт — 25 000 часов.Другими словами, лампы накаливания служат около года, в то время как КЛЛ могут служить 10 лет, а светодиоды — до 25.

В общем, ваши затраты на электроэнергию могут быть на 25-80% меньше, если перейти на энергоэффективные лампы, согласно Energy.gov. .

Несмотря на экономию, многие по-прежнему придерживаются ламп накаливания, потому что обычно не тратят так много на освещение в своих домах.

«Не было большого стимула для повышения эффективности, потому что это не повлияет на их счета за электроэнергию», — сказал Джо Рей-Барро, профессор светового дизайна в Университете Кентукки и консультант Американская ассоциация освещения о том, почему некоторые люди не переходят на более энергоэффективные лампы.

По данным Управления энергетической информации США, в то время как офисное здание может использовать 21% электроэнергии для освещения, дом использует всего 13%.

Магазин товаров для дома Lowe’s провела исследование, в котором сравнила затраты на электроэнергию светодиода и лампы накаливания. Затраты на электроэнергию для светодиода увеличились до 30 долларов в течение 22-летнего срока службы лампы. Затраты на электроэнергию для использования лампы накаливания за тот же период составили 165 долларов — конечно, экономия, но, возможно, недостаточно значительная для многих домовладельцев за два десятилетия, чтобы изменить свои покупательские привычки.

Цвет

Лампы накаливания известны своим теплым светом, который особенно хорошо смотрится на телесных тонах, сказал Рей-Барро. С другой стороны, люминесцентные лампы получили репутацию излучающих резкий голубоватый свет.

Рей-Барро сказал, что вера — это «пережиток» того, как свет сначала выглядел.

«Сегодня у вас могут быть люминесцентные лампы, точно соответствующие лампам накаливания», — сказал он. Производители лампочек должны указывать на своей этикетке цветовую температуру своих ламп, чтобы потребители могли точно знать, что они покупают.

Срок службы

Некоторые потребители жалуются, что КЛЛ служат не так долго, как рекламируется. По словам Терри Макгоуэна, технического директора Американской ассоциации освещения, одной из характеристик ламп CFL является то, что они «довольно хрупкие» и подвержены перегреву.

«Эти показатели жизнеспособности устанавливаются в испытательной лаборатории, а не в чьей-либо приспособлении в гостиной», — сказал Макгоуэн. «Когда вы помещаете их в приспособление и разливаете в стеклянную тенту, они становятся слишком горячими, и срок их службы сокращается.«Светодиодные лампы

также могут перегреваться. Макгоуэн рекомендует использовать эти лампы в осветительных приборах с хорошей вентиляцией. Лампы

CFL также имеют более короткий срок службы, когда их часто включают и выключают. Ванная комната может быть не лучшим местом. Например, для КЛЛ. Настольная лампа, торшер или свет в коридоре с большей вероятностью продлит срок службы КЛЛ-лампы, сказал Макгоуэн.

Странный вид

Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) (фото) : Роберт Ф.Букаты, АП)

Еще одна претензия к лампам накаливания — внешний вид. КЛЛ, в частности, имеют фигурную форму.

«Форма штопора КЛЛ вызывала беспокойство у некоторых потребителей», — заявила представитель Lowe Карен Кобб.

«Мы слышали от клиентов, которые сказали, что это просто необычная форма, и она выглядит не так красиво, как лампы накаливания в их осветительных приборах», — сказал Кобб.

Рей-Барро сказал, что если вы не видите форму колбы, свет от КЛЛ ничем не отличается от света лампы накаливания.

Привычки

Отчасти то, что движет использованием дешевых, неэффективных ламп накаливания, заключается в том, что они просто знакомы.

«Это все, что люди знали на протяжении большей части своей жизни, и только последние пять, шесть лет эта проблема энергоэффективности стала более приоритетной», — сказал Рей-Барро.

Но светодиоды становятся все более популярными. По словам Кобба, за последний год в магазинах Lowe’s количество проданных светодиодных ламп увеличилось вдвое.По ее словам, в настоящее время каждая третья лампочка, приобретаемая в Lowe’s, представляет собой CFL или светодиодную лампу. По словам Кобба, популярность

LED отчасти объясняется тем, что потребители знакомы со светодиодами в других продуктах, таких как телевизоры и компьютеры.

Существенно подешевели и светодиодные лампы. Первые светодиодные лампы, появившиеся на рынке, стоили 30 долларов каждая. По словам Рей-Барро, сейчас некоторые производители предлагают светодиодные лампы всего за 10 долларов.

No related posts.