здравствуйте,сегодня я расскажу отличия между лампочками накаливания и светодиоными ламппочками.
Введение
В настоящее время проблема энергосбережения принимает всё большую актуальность, так как значительная часть электроэнергии, потребляемая предприятиями и организациями, расходуется на освещение производственных помещений и уличное освещение. Поэтому, возникает задача производства модернизации в области освещения путём применения энергосберегающих источников света. Решением данной проблемы может статьиспользование светодиодного освещения. В процессе работы необходимо проанализировать преимущества светодиодного освещения относительно других видов искусственного освещения.
Цель работы: Проследить историю лампы накаливания и выяснить насколько эффективна замена обычных ламп накаливания на светодиодные.
Задачи:
• Систематизация и анализ собранной информации по исследуемому вопросу;
• Проведение сравнительного анализа технических параметров светодиодных светильников и осветительных приборов с альтернативными источниками света;
• Проведение анализа затрат электроэнергии при использовании ламп разного вида;
• Изложение вывода на основе полученных результатов исследований.
Гипотеза: Замена ламп накаливания на светодиодные приведёт к меньшей энергозатрате.
В данной исследовательской работе, объектомявляются светодиодные светильники и осветительные приборы на основе других источников света, предметом исследования являются технические показатели рассматриваемых осветительных приборов.
ГЛАВА 1. Теоретическая часть
1.1. История возникновения лампы накаливания
В 1802 г русский ученый В.В. Петров зажег первый электрический источник света – электрическую дугу с "огромной наипаче батареей" из 2100 медно-цинковых элементов, названную в честь одного из создателей электричества Вольты, "вольтовой".
В августе 1873 года А.Н. Лодыгин продемонстрировал образцы изобретённой им электрической лампы накаливания в физической аудитории Петербургского технологического института, а в 1874 Петербургская Академия Наук присудила ему Ломоносовскую премию.
Эдисон зарегистрировал патент на свою систему освещения и продавал права на ее изготовление в США и Европе.
1.2. Достоинства и недостатки ламп накаливания
К достоинствам данных ламп можно отнести: практически мгновенное включение, маленький размер и невысокую стоимость. Самая первая цена начинается от 19 рублей.
В свою очередь в качестве недостатков можно перечислить следующее:
Так как лампы обладают слепящей яркостью, отрицательно отражающейся на зрении человека, требуется применять соответствующую аппаратуру, ограничивающую ослепление. Также они обладают сравнительно небольшим сроком службы (около 1000 часов). Ко всему перечисленному можно добавить, то что в местах нестабильной электросети лампа прослужит гораздо меньше своего заявленного срока службы.
Световой КПД ламп накаливания, определяемый как отношение мощности лучей видимого спектра к мощности, потребляемой от электрической сети, весьма мал и не превышает 4%.
Таким образом, основной недостаток ламп накаливания — это низкая светоотдача. Ведь лишь незначительная часть потребляемой ими электрической энергии превращается в энергию видимых излучений, остальная часть энергии переходит в тепло, излучаемое лампой.
1.3. Принцип действия
Принцип действия ламп накаливания основан на преобразовании электрической энергии, проходящей через нить, в световую. Температура разогретой нити достигает 2600-3000 °С. Но нить лампы не плавится, потому что температура плавления вольфрама (3200-3400 °С) превышает температуру накала нити. Спектр ламп накаливания отличается от спектра дневного света преобладанием желтого и красного спектра лучей.
На рисунке 1 представлены лампы накаливания.
1.4. Устройство и включение
Полезные советы:
Если вам приходится менять электрические лампы чаще одного раза в год, значит у вас в квартире повышенное или нестабильное напряжение. Если же лампы служат более двух лет, значит, они горят с недостаточным накалом и их эксплуатация неэффективна. В этом случае применяйте лампы, рассчитанные на более низкое рабочее напряжение.
Чтобы лампы и ярко светили, и не перегорали преждевременно, нужно правильно выбрать диапазон напряжений приобретаемых ламп. В пределах каждого диапазона лампа накаливания дает хороший световой поток и достаточно долговечна. Наличие нескольких диапазонов объясняется тем, что рабочее напряжение в сети отличается от номинального, то есть у источника питания (подстанции) оно выше, а вдали от источника питания ниже.
Лампы накаливания являются очень чувствительными к повышению напряжения лампами. Так если поднять напряжение всего на 6% их срок службы уменьшиться вдвое. По этой причине лампы накаливания, освещающие лестничные клетки, довольно часто перегорают, так как ночью электросеть мало нагружена и напряжение повышено.
1.5. Светодиодные лампы
Олег Лосев, в 1920г стал создателем одного из первых светодиодов. Хотя люминесценцию в карбиде кремния в первый раз, наблюдал Раунд в 1907 г., Олег Владимирович Лосев в Нижегородской радиолаборатории в 1923 г. показал, что она возникает вблизи p-n-перехода. О. В. Лосев вполне оценил практическую значимость своего открытия, позволявшего создавать малогабаритные твёрдотельные (безвакуумные) источники света с довольно таки низким напряжением питания и довольно таки высоким быстрᴏдействием. Полученные им два авторских свидетельства на «Световое реле» (первое заявлено в феврале 1927 г.) формально закрепили за Россией приоритет в области светодиодов, утраченный в 1960-гг. в пользу США после изобретения современных светодиодов, пригодных к практическому применению.
Светодиодные лампы или светодиодные светильники в качестве источника света используют светодиоды, применяются для бытового, промышленного и уличного освещений. Светодиодная лампа является одним из самых экологически чистых источников света. Принцип свечения светодиодов позволяет применять в производстве и работе самой лампы безопасные компоненты. Светодиодные лампы не используют веществ, содержащих ртуть, поэтому они не представляют опасности в случае выхода из строя или разрушения. Различают законченные устройства — светильники и элементы для светильников — сменные лампы.
1.6. Преимущества
Преимущество светодиодного светильника по сравнению с лампами накаливания — низкое энергопотребление, заявленный долгий срок службы от 30’000 до 50’000 и более часов, простота установки, более низкая температура корпуса по сравнению с лампой накаливания, имеющей сравнимую яркость, высокая механическая прочность, зачастую — небольшие габариты.
На рисунке 2 представлена светодиодная лампа.
Полная экологическая безопасность позволяет сохранять окружающую среду, не требуя специальных условий по утилизации: не содержит ртути, её производных и других ядовитых, вредных или опасных составляющих материалов и веществ. Иногда производители не соблюдают экологические нормы. Лампы таких производителей содержат токсичные пластики, электролиты, свинец-содержащие пайки и т. п., а также печатные платы драйвера пропитывают связующими компонентами (фенол и формальдегидными смолами)
1.7. Недостатки
Основные недостатки — высокая цена, многие светодиодные лампы светят только в одном направлении (что может быть и достоинством). В дешёвых лампах за счёт экономии на конденсаторах возникает не видимое невооружённому глазу высокочастотное мерцание. Кроме того, при выходе из строя любого из элементов светильник чаще всего подлежит замене на аналогичный. Эти недостатки чаще всего компенсируются экономией электроэнергии, экономией на обслуживании (замене ламп, что особенно актуально для уличного освещения). Лампы получаются дорогими. Падение яркости со временем из-за выгорания светодиодов.
Светодиоды излучают не только уникальный по своим характеристикам свет, но и завидный оптимизм по поводу своего места на рынке светотехники.
Особенно активно экспансия LED разворачивается в области интерьерного оформления и светодизайна.
Интерес к светодиодам растет быстрее, чем территория их применения в светотехнике. Говорят, за ними будущее!
Принцип работы светодиода заключается в следующем: свечение возникает при рекомбинации ϶лектрᴏнов и дырок в области p-n-перехода. Значит, прежде всего нужен p-n-переход, то есть контакт двух полупроводников с разными типами проводимости. Для этого приконтактные слои полупроводникового кристалла легируют разными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую - донорскими.
Светодиод хорош тем, что в нём, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, ϶лектрический ток преобразуется конкретно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь. Наконец, светодиод - низковольтный ϶лектрᴏприбор, а стало быть, безопасный.
ГЛАВА 2. Практическая часть
В таблице 1 представлены сравнительные технические параметры светодиодных и ртутных уличных светильников. Исходя из нее, видно превосходство светодиодных ламп: нагрузка на электросети низкая, срок службы до 100 000 часов и экономия до 90%. Не чувствительны к перепадам напряжения, что немало важно.
В сравнительной таблице 2 показано соотношениесветового потока (люмен) к потребляемой мощности светильника (Вт) для светодиодных ламп, ламп накаливания и люминесцентных ламп.
Люмен – это единица измерения светового потока источника света.
В таблице 3 представлено освещение моего дома
Всего в моём доме насчитывается 34 лампы. Тариф – 1 кВт * ч – 3,37 руб. Среднее время работы ламп – 6 ч, 30 дней в месяц. Если стоимость одной лампы 130р, то 34 лампы будут стоить 4420р
Экономия: 50 892,56 руб. в год.
На рисунке 3 представлено расположение ламп в моем доме.
На рисунке видно, что в моем доме работают 34 лампы. Большинство ламп сосредоточено на 2 этаже. Меньше всего ламп на 1 этаже.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
После проведения сравнительного анализа различных источников света, направленного на выявление преимуществ светодиодных светильников, были выявлены следующие преимущества:
• низкое энергопотребление;
• экологическая безопасность и отсутствие необходимости специальной утилизации;
• мгновенность выхода на полную рабочую мощность;
Конечно, светодиодная лампа стоит дороже, чем обычная лампа накаливания (на 111 руб.), но в год выходит ощутимая экономия.
Что касается потребления электроэнергии, то она отличается в 6 раз.
Необходимо отметить, что в работе были затронуты лишь некоторые аспекты проблемы и данная тема требует дальнейших глубоких проработок и исследований.
Экономия средств в доме при замене ламп накаливания на светодиодной составляет 50892,56руб. в год. Замена ламп накаливания на светодиодные в обычном доме эффективна.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алфёров Ж.И.// Физика и техника полупроводников.1998. Т32. № С.3-18.
2. Берг А., Дин П.// Светодиоды (перевод с англ. под редакцией Юновича А.Э.). М.,1979.
3. Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.bibliofond.ru,
4. http://www.km.ru/referats/335526-ispolzovanie-svetodiodnykh-svetilnikov
спасибо за внимание!