В каком году изобрели энергосберегающую лампу

В этой статье: история создания компактной люминесцентной лампы; ее устройство и принцип работы; спектр энергосберегающей лампы зависит от состава люминофора; плюсы и минусы энергосберегающих люминесцентных ламп; как выбрать энергосберегающую лампу.

Запрет на продажу и производство в России привычных нам ламп накаливания породил ряд устойчивых слухов вокруг энергосберегающих ламп. Для рядового потребителя, какими мы с вами и являемся, главной задачей осветительных приборов было и остается само качество освещения. И, разумеется, не хочется нести лишние расходы на приобретение этих «новомодных» ламп, ведь стоят они гораздо дороже «лампочек Ильича». Рассмотрим характеристики энергосберегающих ламп в этой статье.

История создания

Официально первая люминесцентная или, как ее еще называют, флуоресцентная лампа была создана в начале прошлого века инженером-изобретателем из США Питером Купером Хьюиттом, получившим на нее патент 17 сентября 1901 года. Хотя некоторые исследователи оспаривают его первенство в изобретении, называя «отцом» люминесцентной лампы малоизвестного немецкого физика Мартина Аронса, экспериментировавшего с ртутными лампами в конце XIX века.

Изобретенная и запатентованная Хьюиттом люминесцентная лампа содержала ртуть, пары которой нагревались проведенным через нее электротоком. Лампа Хьюитта была шарообразной формы и слегка изогнута, она давала больше света, чем лампы Лодыгина-Эдисона, но свет этот был голубовато-зеленым, неприятным для глаза. По этой причине первые ртутные лампы использовали только фотографы и они не получили широкого распространения.

Питер Купер Хьюитт. 1861-1921

Люминесцентная лампа в ее практически современном виде была создана группой немецких изобретателей во главе с Эдмундом Гермером, запатентовавшими свое изобретение 10 декабря 1926 года. Именно Гермеру пришла идея нанести флуоресцирующее покрытие на стеклянную поверхность лампы изнутри, которое преобразовывало ультрафиолетовое свечение ртутной лампы в белый свет, не режущий глаз. Альберт Халл, инженер компании «General Electric», разработал люминесцентную лампу с аналогичным покрытием к началу 1927 года, но компания была вынуждена приобрести патент Эдмунда Гермера, как оформившего его раньше.

С момента приобретения патента Гермера инженеры «General Electric» активно принялись за совершенствование люминесцентных ламп, стараясь довести их до серийного производства. Для сокращения размеров колбы были созданы лампы круглой и U-образной формы, продемонстрированные на стенде «GE» на всемирной нью-йоркской выставке 1939 года, лампы с компактной спиралевидной колбой разработаны инженером «General Electric» Эдвардом Хаммером в 1976 году. Впрочем, спиралевидные люминесцентные лампы в 80-х так и не были запущены в производство, поскольку руководители компании сочли расходы на строительство новых заводов чрезмерными. В 1995-м медлительностью «General Electric» воспользовались китайские производители, наладив выпуск энергосберегающих ламп со спиралевидными колбами.

Эдвард Хаммер со своим изобретением — лампой с компактной спиралевидной колбой

Ввинчивающаяся лампа с магнитным балластом (SL) была создана компанией «Philips» в 1980 году — она стала первой люминесцентной лампой такого рода, способной конкурировать с лампами накаливания. Энергосберегающую лампу с электронным балластом (CFL) в 1985 году впервые продемонстрировал немецкий концерн «Osram».

Как устроена и работает энергосберегающая лампа

Основные конструкционные элементы люминесцентной лампы — колба, электронный балласт и цоколь. Цоколь с резьбой для вкручивания в патрон лампы и с контактами для ее питания практически не отличается от цоколя обычной лампы накаливания.

Изогнутая колба люминесцентной лампы покрыта слоями люминофора, наполнена инертным газом и, в небольшом количестве, парами ртути — их ионизация и вызывает свечение лампы при подключении питания. Содержание ртути в люминесцентных лампах составляет от 1-го до 70 мг. Внутри колбы расположены вольфрамовые электроды, покрытые смесью окислов бария, кальция, цинка и стронция. Люминофор, нанесенный на внутреннюю поверхность стеклянной колбы в компактных люминесцентных лампах, содержит щелочноземельные металлы, и поэтому на 40% дороже люминофоров, применяемых в продолговатых люминесцентных лампах для потолочных светильников. Щелочноземельные металлы в составе люминофора компактных ламп обеспечивают работу при высокой интенсивности облучения, благодаря им стало возможным уменьшение диаметра ламповой колбы. Причудливо изогнутая форма колбы в люминесцентных лампах позволяет уменьшить ее длину за счет разделения на несколько коротких, сообщающихся друг с другом секций.

Сами по себе лампы, покрытые люминофором и содержащие пары ртути, при подключении питания работать не будут — требуется пускатель-балласт, встроенный в лампу между цоколем и колбой. Потребляя высокочастотный ток порядка 50 кГц, электронный балласт (CFL) устраняет эффект мерцания энергосберегающих ламп, одновременно повышая выработку света. Высокочастотный ток электронный балласт повышает для себя сам — содержит в своей схеме инвертор. Также в задачи балласта входят подогрев электродов и поддержание мощности люминесцентной лампы на номинальном уровне, вне зависимости от перепадов напряжения в сети. От того, насколько качественно выполнен электронный балласт, зависит срок службы энергосберегающей лампы.

Как работает люминесцентная лампа? Подача питания вызывает разряд между электродами, ток проходит через смесь инертного газа и паров ртути, быстрые электроны наталкиваются на медлительные атомы ртути — лампа зажигается. Однако 98% светового излучения, производимого энергосберегающей лампой — ультрафиолет, невидимый для человеческого зрения. А видимый свет, идущий от нее, обеспечивают слои люминофора, светящиеся под воздействием ультрафиолетового облучения. Цветность освещения, вырабатываемого люминесцентными лампами, зависит от химического состава люминофора, нанесенного на стеклянную колбу с внутренней стороны.

Зависимость видимого спектра люминесцентной лампы от люминофора

Свет, генерируемый дешевыми энергосберегающими лампами, чаще всего неприятен для зрения — в его спектре преобладают синий и желтый цвета, в результате цвет предметов в освещаемом помещении неестественен. Причины кроятся в типе люминофора, содержащем недорогой галофосфат кальция. Такие лампы, обладая высокой светоотдачей, предназначены для освещения нежилых помещений (складов и т.п.) — внешне вырабатывают белый свет, но его отражение от предметов выявляет неполный спектр (отсутствие красного и зеленого цветов).

Энергосберегающие лампы для домашнего освещения имеют более высокую цену, т.к. люминофор в них создает 3-5 цветных полос (к примеру красную, зеленую и голубую) из видимого для человеческого глаза спектра и имитирует эффект естественного света, но уменьшает при этом светоотдачу.

Характеристики энергосберегающей лампы

Сразу стоит оговориться, что приведенные ниже положительные характеристики зависят от производителя данной лампы — его желание сэкономить на сырье и комплектующих серьезно снижает качество и срок работы люминесцентных ламп.

Плюсы энергосберегающих ламп:

• значительно меньшее, по сравнению с лампами накаливания, потребление электроэнергии при большей светоотдаче. Если лампа накаливания мощностью 100 Вт имеет светоотдачу 100-150 люмен, то светоотдача люминесцентной лампы мощностью 20 Вт составит 1 100-2 000 люмен — разница очевидна. Низкое потребление электропитания энергосберегающих ламп, помимо прочего, существенно понижает нагрузку на электропроводку;
• значительный срок службы, в 8-10 раз превышающий срок службы ламп накаливания. При работе в среднем 2,5-3 часа в сутки люминесцентная лампа будет освещать помещение 8 000-11 000 часов и прослужит несколько лет (зависит от модели и производителя), примерно в 6-8 раз дольше, чем обычная «лампа Ильича»;
• в течение всего срока работы интенсивность освещения компактными люминесцентными лампами не изменяется;
• наибольшая температура работающей энергосберегающей лампы не превысит 60 оС. 95% энергии в лампах накаливания идет на нагрев, т.е. при мощности в 100 Вт лампа накаливания нагреется до 95 оС;
• производятся лампы нескольких световых оттенков освещенности, основные — теплый дневной свет (аналогичен цвету освещения от ламп накаливания), дневной свет и холодный дневной свет;
• в производимом световом потоке полностью отсутствует мерцание (стробоскопический эффект), стабильность освещения обеспечивается электронным балластом лампы;
• заводская гарантия от производителя на каждую энергосберегающую лампу. На «лампы Ильича» гарантий никогда не было.

Минусы энергосберегающих ламп:

• высокая цена. Если лампы накаливания стоят 10-25 руб., то люминесцентные лампы обойдутся в 80-400 руб. Китайские и отечественные энергосберегающие лампы стоят дешевле, европейские — дороже;
• выступ на цоколе, где находится балласт лампы, иногда мешает ее установить. Не смотрится лампа с электронным балластом и при установке ее в люстру, т.к. слишком заметен цоколь;
• на разогрев до полной яркости светоизлучения этим лампам требуется от 30 секунд до двух минут;
• срок исправной работы компактных люминесцентных ламп зависит от частоты включения и выключения питания — чем чаще это происходит, тем быстрее лампа выйдет из строя. Межу отключением и повторным включением необходимо выдерживать паузу не менее 5 минут;
• такие лампы нельзя использовать людям, имеющим кожные болезни и заболевание эпилепсией, т.к. интенсивность освещения энергосберегающих ламп выше обычных и может привести к негативным последствиям;
• нельзя разбивать стеклянную колбу лампы, т.к. пары ртути попадут в помещения и их придется в любое время года проветривать в течение несколько часов, причем жильцам на весь срок проветривания потребуется покинуть помещения дома (квартиры) — это важно. Если же разбито несколько ламп сразу — потребуется вызывать специалистов МЧС для проведения демеркуризации. Не разбивайте люминесцентные лампы;
• совершенно не ясно, как утилизировать вышедшие из строя люминесцентные лампы — выбрасывать в утиль их запрещается, а каких-то специализированных пунктов приема в большинстве населенных пунктов не имеется.

Как выбрать энергосберегающую лампу

Прежде всего, убедитесь в целостности предлагаемой продавцом лампы, надежном соединении колбы с цоколем — непрочным соединением обычно грешат лампы небольших китайских производителей, собираемые вручную.

Мощность новой лампы определяется по мощности ранее используемых в данном помещении ламп накаливания с уменьшением в 4-5 раз. Т.е. если использовались «лампы Ильича» в 100 Вт — понадобится люминесцентная лампа в 20-25 Вт (лучше брать с небольшим запасом мощности).

Интенсивность освещения данной лампы определяется в температуре по шкале Кельвина, указанной на ее упаковке: от 2 700 до 4 000 оК — теплый свет (аналог света от ламп накаливания), такие лампы подходят для освещения спальни и кухни; от 4 000 до 5 000 оК — теплый белый свет, подходит для гостиных и залов; от 6 000 до 6 500 оК — холодный белый свет, применяется для помещений кабинетов и в офисах. Лампы последнего типа для освещения домов приобретать не стоит — свет слишком насыщен, трудно переносится.

Размер лампы. Цоколь люминесцентных ламп, как отмечалось выше, имеет большую длину, чем цоколь ламп накаливания — для домашнего освещения оптимальным будет цоколь стандарта E27 (длина — 105 мм, диаметр — 60 мм), размеры которого схожи с патронами под «лампы Ильича».

Гарантийный и эксплуатационный срок службы. Они указывается производителями на упаковке: оптимальный эксплуатационный срок в диапазоне 6 000-12 000 часов; гарантийный — от года и выше. Учтите, что далеко не для всех марок люминесцентных ламп заявленные сроки будут действительными — китайские производители могут указать высокие сроки, но фактически лампы выйдут из строя гораздо раньше.

Производители и марки. На российском рынке представлены энергосберегающие лампы европейских марок — немецких «Osram» и «Wolta», нидерландской «Philips», датской «Comtech», польской «Ikea», американской «General Electric»; российских — «Ecola», «Космос», «Аладин», «Лисма», «Uniel»; китайских — «Camelion», «Navigator» и др. Разумеется, продукция крупнейших европейских производителей отличается высоким качеством и эксплуатационными характеристиками, но стоит отметить, что компактные люминесцентные лампы отечественного производства также имеют неплохое качество при меньшей стоимости.

В заключении

Как видно из этой статьи, люминесцентные лампы действительно экономят электроэнергию и исправно служат при условии, если соблюдаются требования к их эксплуатации. Высокая стоимость и некоторое содержание паров ртути, конечно, остаются проблемой для потребителей, но производители пытаются решить их — к примеру, в современных моделях энергосберегающих ламп ртуть связана амальгамой кальция и не испарится, как утверждают производители, при повреждении лампы.

Другим способом сэкономить электроэнергию и гарантированно исключить проникновение паров ртути в жилые помещения будет использование светодиодных ламп, но эта тема для отдельной статьи.

Энергосберегающие лампы, устройство, экономия.

На смену лампам накаливания приходят энергосберегающие, причем этот процесс регулируется государством. Мы выяснили, насколько полезны новые устройства и как с ними обращаться. Лампа накаливания, изобретенная в далеком 1838 году, вряд ли доживет до своего 200-летнего юбилея — по крайней мере, в качестве основного источника света в наших домах и квартирах. В сентябре 2009 года в странах Евросоюза вступил в силу запрет на продажу бытовых ламп накаливания мощностью свыше 100 Вт, с 2012 года он распространяется и на менее мощные модели.

Взамен ламп накаливания предлагается использовать так называемые энергосберегающие лампы. Они стоят в несколько раз дороже обычных, но, по заверениям производителей, с лихвой окупаются за счет экономичного потребления электроэнергии и длительного срока службы.

Мы разобрались, как устроены новые лампочки, как с ними следует обращаться и насколько они оправдывают громкие рекламные заявления производителей и продавцов.

Устройство экономичной лампы:

Источники света, призванные сменить лампы накаливания в наших домах, являются прямыми потомками люминесцентных ламп (ЛЛ) — длинных трубок, которые неприятно гудят и мигают под потолками в школах, офисах и на предприятиях. Даже официальное наименование новых устройств отличается всего на одну букву — КЛЛ (компактные люминесцентные лампы).

В обычной лампочке накаливания источником света является раскаленная спираль, изготовленная из вольфрама — металла, способного выдерживать очень высокие температуры.

Люминесцентная лампа устроена намного сложнее. В ее герметичной колбе находятся инертный газ аргон и пары ртути, которые под действием электрических разрядов испускают ультрафиолетовые волны. Внешние стенки колбы покрыты люминофором — веществом, поглощающим УФ-излучение и под его воздействием излучающим видимый свет.

КЛЛ окупаются за полгода. Массовое использование люминесцентных ламп началось еще в 1938 году, однако «одомашнить» их удалось только в конце восьмидесятых. К этому времени развитие технологий позволило окончательно избавиться от главных недостатков классических ЛЛ — низкочастотного гула и малозаметного, но утомительного для глаз мерцания. Их источником является не сама лампа, а так называемый балласт — деталь, обеспечивающая электрический разряд, под воздействием которого лампа излучает свет.

Теперь на смену громоздкому электромагнитному пришел компактный и бесшумный электронный балласт, а новая электронная схема дает на выходе напряжение высокой частоты (20–60 кГц), что избавляет от мерцания. При этом длинная трубка люминесцентной лампы была преобразована в изящную спираль или три-четыре довольно короткие изогнутые трубки. В итоге получилась современная КЛЛ, способная поместиться практически в любом бытовом светильнике.

Аппетиты и особенности.

Компактная люминесцентная лампа дает более ровный, рассеянный свет. При такой же яркости она потребляет примерно в четыре раза меньше электричества, чем лампа накаливания (последняя преобразует в видимый свет всего 2–2,5% потребляемой энергии). Кроме того, заявленный срок службы КЛЛ составляет семь лет. Энергосберегающие лампы могут принести немалую пользу экологии и сэкономить приличные суммы в вашем бюджете. Однако чтобы эти полезные устройства служили долго, следует соблюдать некоторые правила.

Во-первых, КЛЛ не любят частых включений и выключений. Лучше лишний раз оставить свет гореть — благо, энергии при этом потребляется немного.

Во-вторых, выключатели с подсветкой и регуляторы яркости освещения (диммеры) также существенно сокращают срок службы энергоэкономичных ламп.

Отдельным пунктом стоит проблема утилизации. Содержащаяся в люминесцентных лампах ртуть — чрезвычайно опасное ядовитое вещество, поэтому выбрасывать их вместе с бытовым мусором нельзя. Однако развернутой сети пунктов приема ртуть содержащих ламп в России на сегодняшний день не существует. Будем надеяться, что хотя бы к моменту окончания срока службы первых партий КЛЛ этот вопрос будет решен.

Энергосберегающие лампы — LED.

Еще более экономичными и долговечными, чем КЛЛ, являются светодиодные лампы (LED). При этом они обеспечивают лучшее качество освещения. Такие решения существуют с 2011 года, однако их стоимость слишком высока: LED-лампочка, эквивалентная по световому потоку 40-ваттной лампе накаливания, в 2012 году стоила более 2000 рублей, сейчас ее стоимость практически сравнялась со стоимостью компактных люминесцентных лампа, к сожалению в угоду качеству.

Свой заявленный срок эксплуатации как КЛМ так и LED-лампочки не выдерживают.

Впрочем, по мере роста их производства качество LED должно повыситься, так что вполне вероятно, что через несколько лет вы сможете заменить отслужившую свой срок КЛЛ на более надежную светодиодную лампу, купленную в ближайшем отделе электротоваров по вполне разумной цене.

Энергосберегающие лампы — экономия в цифрах.

Даже при щадящем режиме использования (3 ч в день) приобретение энергоэкономичной лампы окупается менее чем за год. В таблице указаны тарифы для Москвы. Подсчитать собственную выгоду исходя из ваших тарифных ставок, количества ламп и интенсивности их использования можно на сайте ОАО «Мосэнергосбыт» (www.mosenergosbyt.ru) в разделе «Энергосбережение».

Обычная лампа — накаливания	Люминесцентная лампа — КЛЛ
Потребляемая мощность, Вт	100	23
Энергопотребление в год (при 3 ч работы в день), кВт	109,5	25,185
Средняя розничная цена, руб.	20	190
Оплата электроэнергии (2,42 руб./кВт·ч, квартира с электроплитой), руб.	264,99	60,95
Оплата электроэнергии (3,45 руб./кВт·ч, квартира с газовой плитой), руб.	377,78	86,89

Советы по подбору энергосберегающих ламп.

Свет энергоэкономичной лампы может иметь различную цветовую температуру. Определить ее можно по трехзначному коду на упаковке. Первая цифра (от «6» до «9») указывает на качество цветопередачи (чем она больше, тем лучше), а оставшиеся две обозначают как раз цветовую температуру в кельвинах. Свет,визуально близкий к свету привычных ламп накаливания, имеет температуру 2700 К и обозначается числом «27» — например, в составе цифрового кода «827». Чем больше последние две цифры, тем более синий оттенок имеет свет.

Правила замены энергосберегающих ламп.

Вкручивая и выкручивая лампу, следует держать ее за цоколь: КЛЛ имеет довольно хрупкую конструкцию, к тому же внутри находится ртуть. Вывинчивать можно только полностью остывшую лампу, чтобы не поломать цоколь, который крепится на клее. Впервые включив лампу, не удивляйтесь тому, что она довольно долго (до двух-трех минут) набирает полную яркость. Это сделано специально, поскольку мгновенный старт отрицательно сказывается на сроке службы компактных люминесцентных ламп.

История изобретения

Самый первый вопрос, который приходит в голову – кто же изобретатель люминесцентной лампы? Изобрел ее Питер Купер Хьюитт – гражданин США. Патент на нее этот гениальный ученый получил 17 сентября 1901 года. Даже не верится, что прошло уже более ста лет с момента рождения первой энергосберегающей лампы! Тем не менее, многие историки не уверены в том, что именно Купер первым создал эту лампу и придерживаются мнения, что ее изобрел физик Мартин Аронс, житель Германии. По некоторым данным Аронс экспериментировал с ртутными лампами в конце XIX столетия.

Изобретенная Питером Купером люминесцентная лампа имела в своем составе ртуть. Пары ртути, как известно, были нагреты электротоком. Лампа Хьюитта была шаровидной формы и немного изогнутой. Новое изобретение давало большее количество света, в отличие от лампочки Эдисона. Проблема же была в том, что свет лампы известного американского изобретателя был голубовато-зеленым. Это вызывало неприятные ощущения для глаз человека, поэтому сначала такие лампы использовали только мастера фотографии того столетия.

Люминесцентную лампу в ее нынешнем виде изобрели физики из Германии. Главой их научной группы был Эдмунд Гремер. Патент на свое творение он получил в конце 1926 года. Современный вид лампе придала гениальная мысль этого изобретателя – он нанес флуоресцентный слой на внутреннюю поверхность лампы, который создавал белый свет, не раздражающий глаза, в отличие от голубого сияния.

В дальнейшем инженеры компании «General Electric» заняться модификацией такой энергосберегающей лампы. Такое решение было принято для того, чтобы сделать производство массовым и начать повсеместное использование таких ламп. Изобретатели решили создавать лампы круглого и U-образного вида. Была мысль производить лампочку со спиралевидной колбой, но такое производство так и не было запущено по той простой причине, что строительство новых заводов обошлось бы слишком дорого для компании. Китайцы же в конце 90-х годов XX века быстро переняли эту идею и стали производить спиралевидные лампы.

Как работает энергосберегающая люминесцентная лампа?

Из чего же непосредственно состоит энергосберегающая лампа? Главных элементов насчитывается три. Первый элемент — это колба, второй — электронный балласт, третий — цоколь. Стоит сказать, что цоколь не имеет отличий от стандартных привычных для нас лампочек.

Специфика колбы люминесцентной лампы заколючается в том, что она имеет покрытие люминофора. Кроме того, колба содержит инертный газ и ртуть (в небольшой количестве – масса ртутного вещества варьируется от 1 до 70 мг) — процесс их ионизации влечет за собой излучение света лампой при подключения электричества. Внутри колбы есть электроды, произведенные из вольфрама. Металлы щелочноземельной группы в составе люминофора (он находится внутри колбы) обеспечивают процесс работы. Именно из-за металлов проявилась возможность уменьшить радиус ламповой колбы.

Очень важным четвертым элементом лампы является пускатель-балласт. Найти его можно между колбой и цоколем. Функция пускателя-балласта – это уничтожение мерцания люминесцентных ламп, а кроме того, увеличение выработки света.

Надеемся, вы нашли много полезного для себя в этой статье и несколько расширили кругозор. Ознакомиться с ассортиментом люминесцентных ламп можно в каталоге нашей продукции.