Использование компактных люминесцентных ламп (КЛЛ)

С помощью зрения человек получает более 80% информации об окружающем мире. Поэтому такое большое значение придается качеству искусственного освещения, без которого невозможно обойтись в промышленности, сельском хозяйстве, в административных, культурных, учебных учреждениях и организациях, на транспорте, в быту, то есть там, где искусственное освещение помогает продлить активную трудовую деятельность человека, обеспечить его отдых и комфорт.

При этом качественное освещение должно быть еще и экономным. Выполнению этого требования способствует новое поколение люминесцентных ламп (ЛЛ), все больше и больше заменяющих электрические лампы накаливания (ЛН) в различных областях применения. Эти источники света являются важнейшим реальным средством энергосбережения и сохранения окружающей среды и играют главенствующую роль в государственных программах энергосбережения всех экономически развитых стран.

Появление в конце 70-х годов ЛЛ нового поколения, так называемых компактных ЛЛ, существенным образом повлияло на рост доли ЛЛ среди источников света, применяемых для освещения жилых и общественных зданий. Новые лампы объединили в себе преимущества ламп накаливания (небольшие габариты, возможность включения в электрическую сеть через обычный патрон для ламп накаливания, хорошая цветопередача) и стандартных ЛЛ (высокая световая отдача и длительный срок службы).

Преимущества этих новых энергоэкономичных источников света стимулировали быстрое наращивание объемов их производства в большинстве стран мира. По данным зарубежных источников информации темпы ежегодного прироста объемов производства КЛЛ составляют около 30%, при этом 35% КЛЛ имеют встроенный электронный балласт (ЭПРА) и резьбовой цоколь для прямой замены ЛН.

Рост рынка ЛЛ вызвал рост производства ЭПРА для них. Причина роста рынка ЭПРА заключается в том, что несмотря на то, что система «ЭПРА-лампа» является сложным и относительно дорогим электронным и светотехническим комплексом, она обнаруживает существенные преимущества перед лампами с обычными индуктивными балластами, работающими на промышленной частоте, а именно:

• меньшие потери мощности при повышенной светоотдаче;
• малые массы и габариты балласта и, следовательно, низкая материалоемкость, а также возможность встраивания балласта в стандартный цоколь;
• практическое отсутствие пульсаций светового потока лампы и, как следствие, повышенная комфортность освещения;
• высокое значение коэффициента мощности по выходу(Power Factor>0.95), что достигается использованием корректора коэффициента мощности;
• возможность регулирования яркости лампы в диапазоне от 100% до 1%;
• возможность работы от сети постоянного тока, что позволяет использовать лампы в системах аварийного освещения;
• повышенный срок службы лампы.

Использование КЛЛ в жилом секторе
КЛЛ являются сегодня основным типом источников света (ИС), с которым связываются надежды и планы энергосбережения в осветительных установках (ОУ), так как эти лампы имеют в 8-10 раз больший срок службы и в 5 раз большую световую отдачу, чем ЛН, т.е. генерируют за срок службы в 40-50 раз большую световую энергию. Кроме того, КЛЛ во многих случаях благодаря своим малым размерам и наличию резьбового цоколя (интегральные лампы) могут заменять напрямую ЛН в существующих светильниках. Таким образом, применение КЛЛ может быть наиболее эффективным именно в тех видах ОУ, где сегодня наиболее массовыми ИС являются ЛН. Такой областью применения, бесспорно, является жилой сектор.

Наряду с этим важно также отметить экологическое значение КЛЛ, так как одна КЛЛ мощностью 18 Вт за свой срок службы позволяет не только в 5 раз сократить расход электрической энергии (ЭЭ) по сравнению с ЛН мощностью 60 Вт (на сумму 33 доллара США), но и уменьшить в 2 раза выбросы в атмосферу диоксида углерода и на 7,5 кг – диоксида серы [12]. К тому же, собственное содержание ртути в КЛЛ является мизерным (меньше 3 мг) и практически не представляет угрозы для окружающей среды. Немаловажно также и то, что КЛЛ надо менять не каждые 8-10 месяцев, как ЛН, а один раз примерно в 9-10 лет.

Даже частичный перевод ОУ жилого сектора на КЛЛ – огромный резерв экономии энергетических ресурсов и сохранения окружающей среды. Именно поэтому наибольший объем исследований в мире посвящен этой проблеме.

Основным тормозом на пути широчайшего внедрения КЛЛ на настоящем этапе является их относительно высокая цена. Вместе с тем, как показали многовариантные расчеты, выполненные во многих странах, срок окупаемости затрат на КЛЛ составляет в зависимости от стоимости ЭЭ, числа часов использования ламп и их цены от 1,3 до 4 лет.

Психологические причины
Население, которое каждый следующий год за последний пятилетний период в среднем живет хуже, чем в предыдущем (и в этом наше отличие, например от Китая, где с каждым годом люди живут все лучше и поэтому более оптимистичны), не может и не желает думать о будущем (в частности об окупаемости КЛЛ через несколько лет) и живет минимизацией сегодняшнего дня.

Население не знакомо с новой группой ламп, ничего не знает об их преимуществах, с опаской относится к люминесцентному свету в своем доме, не подталкивается экономически и не готово к значительным инвестициям.

С целью изучения общественного мнения о структуре освещения жилых помещений, знании современных источников света и возможностях экономии электроэнергии, расходуемой в квартире, студенты кафедры Светотехники МЭИ организовали и провели опрос населения г. Москвы. В опросе принимали участие люди из разных социальных групп, в возрасте от 19 до 74 лет (всего 199 человек, средний возраст 37 лет), причём женщин и мужчин было примерно поровну. Всех опрошенных можно разделить на 7 социальных групп. Первая – 25 студентов технических ВУЗов в возрасте от 20 до 26 лет, причём будущих светотехников среди них не было. Вторая - 53 служащих небольших, в основном торговых организаций и фирм в возрасте от 19 до 56 лет, Третья – 23 служащих, названных руководящими работниками (они руководят разными группами подчинённых), в основном московского ткацко-отделочного комбината, в возрасте от 22 до 62 лет. Четвертая – 41 рабочий этого же комбината в возрасте от 21 до 49 лет. Пятая – 41 социальный работник, в основном, учителя и врачи в возрасте 23 до 63 лет. Шестая – 11 пенсионеров в возрасте от 64 до 77 лет. Седьмая – 5 безработных в возрасте от 25 до 35 лет.

Реальным средством энергосбережения в жилых помещениях является замена ЛН на КЛЛ с цоколем Е27. Но о них 43 % опрошенных даже не слышали и только 17% знают, что такие лампы вворачиваются в патрон для ламп накаливания, потребляют при том же световом потоке в 4-6 раз меньше электроэнергии, имеют примерно в 10 раз больший срок службы, хорошую цветопередачу.

Согласно опросу, в квартирах КЛЛ составляет лишь 1,5% от общего количества электрических ламп. Поэтому полная замена источников света на КЛЛ в настоящее время снизила бы потребление электроэнергии в 4-6 раз.

Из проведенного опроса ясно, что почти половина опрошенных вообще ничего не знает о КЛЛ. Это связано с малой информированностью людей о современных достижениях светотехники. Низкий же процент использования КЛЛ в квартирах даже у людей, которые о них знают, определяется, прежде всего, стоимостью таких ламп. Для многих КЛЛ является новинкой и для их использования нужна хорошая реклама, прежде всего телевизионная.
Следует отметить, что слышавшие о КЛЛ, не имеют представления о широкой номенклатуре таких источников света (по мощности, форме, цветовой температуре излучения), об особенностях использования КЛЛ. Опрошенным также не известно, что комфортность освещения во многом зависит от цветности излучения таких источников.

Технологические причины
Быстро получить экономию ЭЭ путем прямой замены ЛН на КЛЛ со встроенным ЭПРА довольно трудно. Основная трудность – несоответствие размеров КЛЛ и размеров рассеивателей (отражателей) существующих светильников с ЛН. Так, необходимая защита от слепящего действия (прежде всего создание требуемого защитного угла) может быть обеспечена лишь при использовании, в основном, шестиканальных КЛЛ (в некоторых случаях и четырехканальных ламп).

Как правило, двухканальные лампы имеют недопустимо большую длину и выходят за габариты рассеивателей (отражателей) светильников, создавая дискомфорт (светильники имеют отрицательные значения защитных углов).

КЛЛ с адаптерами со встроенными электромагнитными ПРА имеют большую массу, существенно превышающую значения, допустимые для надежной работы резьбовых пластмассовых патронов светильников, и приводящую к возникновению опасности выпадения ламп.

Большая часть светильников для жилого интерьера была сконструирована для работы с ЛН, имеющих, как правило, светораспределение существенно, отличающееся от кривой силы света (КСС) КЛЛ. В некоторых типах светильников преимущества замены ЛН на КЛЛ могут быть поставлены под сомнение. Поэтому соблазн просто заменить ЛН, ввернув вместо неё КЛЛ без изменения светильника, часто может привести к непредвиденным потерям светового потока, резкому ухудшению светораспределения в помещении и зрительному дискомфорту.

В частности, при использовании подвесных светильников с декоративными рассеивателями, перекрывающими верхнюю полусферу, и вертикально ориентированными четырехканальными КЛЛ 15 Вт освещенность на горизонтальной рабочей поверхности под светильниками может оказаться ниже, чем при использовании лампы накаливания мощностью 40 Вт. В этом отношении спиральные КЛЛ (СКЛЛ) могут считаться более универсальными.
Успех в применении КЛЛ в существенной мере зависит от стабильности ее светового потока в процессе эксплуатации. Световой поток лампы зависит от положения лампы и температуры окружающего воздуха. Низкие температуры и положение горения цоколем вверх приводят к значительному снижению светового потока.