VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Введение

Плата за электроэнергию составляет значительную часть расходов любой семьи на оплату жилищно-коммунальных услуг. Производители энергосберегающих ламп в один голос утверждают, что есть простой способ сэкономить деньги — заменить традиционные лампы энергосберегающими, но ведь они очень дорогие, не проще ли пользоваться традиционными лампами накаливания или обычными люминесцентными лампами?

С 1 января 2014 года правительство России обещает ввести запрет на все лампы накаливания. Это означает, что в ближайшем будущем мы должны приучиться использовать более дорогие энергосберегающие лампы вместо более дешевых, но менее экономичных лампочек накаливания. Тем не менее, даже, несмотря на запрет продажи 100-ваттных ламп во многих регионах с 2011 года, люди запасают впрок привычные и более дешевые лампочки накаливания. Пока ещё магазинам разрешено распродать остатки товара, однако новых поставок уже не будет. Так что резкого перехода населения на энергосберегающие лампы ожидать не стоит. Сознательные граждане еще протянут на «стоваттках», ведь от новинки потребителей отпугивают высокие цены и главное, они не знают, как их правильно выбирать.

В современном мире с каждым днем увеличивается потребность вэлектроэнергии, поэтому спрос на энергосберегающие технологии очень высок, необходимо научится выбирать энергосберегающие лампы (КЛЛ).

Внешний вид и форма трубок у такой лампы не обязательно спиральная или дугообразная. Компактные люминесцентные лампы могут быть представлены в традиционных формах груши, свечи, шара или цилиндра. Единственное, что выдаёт их – это увеличенный в размерах цоколь.

Несмотря, а скорее даже благодаря обилию различных моделей энергосберегающих ламп на прилавках наших магазинов, многие так и не разобрались до конца с параметрами таких КЛЛ. Раньше, с лампами накаливания, было гораздо проще и понятней. Есть мощность лампы и этим всё сказано. Теперь к этому добавилась и яркость, и цвет, и температура, и некоторые другие параметры. Как же всё это определить при покупке энергосберегающих ламп?

Цели:

1. изучить устройство, принцип действия энергосберегающих ламп;

2. исследовать основные характеристики бытовых люминесцентных ламп иламп накаливания и сделать вывод относительно более или менее выгодногоиспользования энергосберегающих ламп;

3. определить насколько изучаемые лампы лучше ламп накаливания;

4. научиться правильно выбирать энергосберегающую лампу накаливания;

Задачи:

1. подобрать люминесцентные лампы и лампы накаливания одинаковой потребляемой мощности;

2. измерить освещенность, даваемую различными лампами;

3. найти и проанализировать информацию заводов-производителей ламп накаливания и люминесцентных ламп о других характеристиках своей продукции;

4. научиться правильно выбирать энергосберегающие лампы;

5. на основании сравнения характеристик различных бытовых ламп сделать вывод о целесообразности использования тех или других;

6. выяснить насколько оправданно и выгодно использование в быту энергосберегающих ламп.

План исследования:

1)Изучить историю создания электрической лампочки. Выяснить, почему она называется « лампочкой Ильича»

2)Изучить устройство и характеристики КЛЛ.

3)Сравнить экономическую выгоду.

1-Изучив учебник по физике [4], [5] я впервые познакомилась с устройством и принципом действия ламп накаливания. Когда я получила задание по теме «история изобретения лампочки» за более подробной информацией об изобретении мне пришлось обратиться к энциклопедическому словарю юного техника [2]

2-Услышав разговор родителей о законе об энергосбережении, я прочитала статью

Алексея Денисова «Горсвет» [7] о планах правительства, о повышении энергетической эффективности и переходе на энергосберегающие лампы.

1.1.Из истории лампочки

Томас Эдисон американский изобретатель — разработал один из первых коммерчески успешных вариантов электрической лампы накаливания (рис № 2 см. Приложение). Во второй половине 1870-х годов он проводит исследовательскую работу, в которой пробует в качестве нити накаливания различные металлы.

В 1879 году он патентует лампу с платиновой нитью. В 1880 году он возвращается к угольному волокну и создаёт лампу со временем жизни 40 часов. Несмотря на столь непродолжительное время жизни, его лампы вытесняют использовавшееся до тех пор газовое освещение.

Одновременно с Томасом Эдисоном исследования в этой области проводил российский инженер Александр Николаевич Лодыгин и 11 июля 1874 года получил патент на нитевую лампу (рис № 1 см. Приложение). В качестве нити накала он использовал угольный стержень, помещённый в вакуумированный сосуд.

В 1890-х годах А. Н. Лодыгин изобретает несколько типов ламп с нитями накала из тугоплавких металлов. Лодыгин предложил применять в лампах нити из вольфрама (именно такие применяются во всех современных лампах) и молибдена и закручивать нить накаливания в форме спирали (рис № 3 см. Приложение). Он предпринял первые попытки откачивать из ламп воздух, что сохраняло нить от окисления и увеличивало их срок службы во много раз. Первая американская коммерческая лампа с вольфрамовой спиралью впоследствии производилась по патенту Лодыгина. Также им были изготовлены и газонаполненные лампы (с угольной нитью и заполнением азота)

1.2.«Лампочка Ильича»

Лампочка Ильича(рис.№4 см. Приложение) в СССР, изначально, устаревшее, патетическое название первых бытовых ламп накаливания в домах крестьян и колхозников. В современной языковой культуре данный фразеологизм, как и прочие советизмы сохранил популярность и приобрёл новые значения, так он стал разговорным синонимом лампы накаливания.

Лампочка Ильича — ментальное клише официальной пропаганды СССР. Так в издававшихся в советское время сборниках «пословиц советского народа» приводилось следующая фраза-противопоставление дореволюционного и советского периодов: «Была коптилка да свеча— теперь лампа Ильича». Словосочетание появилось после поездки В. И. Ленина в деревню Кашино в 1920 году по случаю запуска местной электростанции с разводной сетью, выполненной из старых телеграфных проводов. Первоначально понятие «лампочка Ильича» относилось к электрификации России, особенно сельской местности.

Классическая «лампочка Ильича» представляет собой бытовую лампу накаливания, патрон которой подвешен к потолку за провод (и свободно свисает). Плафон отсутствует. В России благодаря плану ГОЭЛРО за незамысловатым прибором закрепилось название "лампочка Ильича". ГОЭЛРО́ (Государственная комиссия по электрификации России) — орган, созданный 21 февраля 1920 года для разработки проекта электрификации России после Октябрьской революции 1917 года. Аббревиатура часто расшифровывается также, как Государственный план электрификации России, то есть продукт комиссии ГОЭЛРО, ставший первым перспективным планом развития экономики, принятым и реализованным в России после революции.

В 1920 году Россию посетил известный писатель-фантаст Герберт Уэллс. Он встречался с Лениным, ознакомился с планами широкой электрификации России, и счёл их неосуществимыми. В очерке «Россия во мгле», посвящённом этой поездке, он так отозвался об этих планах: «Дело в том, что Ленин, который, как подлинный марксист, отвергает всех «утопистов», в конце концов сам впал в утопию, утопию электрификации. Он делает все, от него зависящее, чтобы создать в России крупные электростанции, которые будут давать целым губерниям энергию для освещения, транспорта и промышленности. Он сказал, что в порядке опыта уже электрифицированы два района. Можно ли представить себе более дерзновенный проект в этой огромной равнинной, покрытой лесами стране, населенной неграмотными крестьянами, лишенной источников водной энергии, не имеющей технически грамотных людей, в которой почти угасла торговля и промышленность? Такие проекты электрификации осуществляются сейчас в Голландии, они обсуждаются в Англии, и можно легко представить себе, что в этих густонаселенных странах с высокоразвитой промышленностью электрификация окажется успешной, рентабельной и вообще благотворной. Но осуществление таких проектов в России можно представить себе только с помощью сверх фантазии. В какое бы волшебное зеркало я ни глядел, я не могу увидеть эту Россию будущего, но невысокий человек в Кремле обладает таким даром. Ленин пригласил Уэллса приехать через 10 лет и посмотреть как выполняется план, который был рассчитан на 10-15 лет. Уэллс приехал в 1934 году и был поражён тем, что, план был не просто выполнен, но и перевыполнен по ряду показателей».

2.1.Виды ламп

1. Лампа накаливания (ЛН) ( рис. № 5 см. Приложение)

Лампы накаливания - это традиционные лампочки, используемые повсеместно. Они дают теплый естественный свет. Срок службы такой лампы сравнительно небольшой, он составляет около 1000 часов. Обыкновенная лампа накаливания преобразует в свет лишь 5-10% потребляемой энергии т.е. потери составят 90-95%- Она больше греет , чем светит.

2. Лампа накаливания точечного освещения (ЛНТ) (рис. № 6 см. Приложение)

Для создания направленного освещения используется зеркальная лампа.

Галогенные лампочки служат в 2 раза дольше (до 2000 часов), чем лампы накаливания, и дают более белый и яркий свет. Но они сильно нагреваются, поэтому осветительный прибор с галогенной лампочкой должен находиться на расстоянии до 50 см от других предметов. По этой же причине такие лампы не используют в детской комнате или у кровати.

3. Люминесцентная лампа (ЛЛ) ( рис № 7 см. Приложение)

Люминесцентная лампа дает приятный ровный свет, который часто называют "дневным". Именно такой свет полезен для комнатных цветов и растений, а также он особенно приятен для глаз.

ЛЛ в свет преобразуют до 80% потребляемой электроэнергии. Срок службы этих ламп до 10000 часов.

Для использования ЛЛ необходимо приобретать специальный заводской светильник, что приводит к дополнительным затратам.

4. Энергосберегающие люминесцентные лампы (КЛЛ) ( рис № 8 см. Приложение)

Энергосберегающие люминесцентные лампы (КЛЛ) представляют собой электронный прибор, состоящий из колбы с рабочим газом и балласта — электронного пускорегулирующего устройства. Внутренние стенки колбы покрыты люминофором, который светится при прохождении тока через газ. В колбу вмонтировано два электрода, представляющие собой нити накала. На электроды подается напряжение. Через нити накала протекает пусковой ток. Это приводит к возникновению «тлеющего разряда в газе». При этом газ начинает выделять невидимое ультрафиолетовое излучение.

Нанесенный на внутренние стенки стекла люминофор преобразует это излучение в видимый свет. Оттенок света определяется видом люминофора КЛЛ, является усовершенствованным аналогом обычных ламп дневного света (ЛЛ). Миниатюрность достигается за счет применения новых технических разработок и новых технологий. Срок службы таких ламп порядка 8000-10000 часов.

3.1.Как правильно выбрать лампу

При покупке КЛЛ следует обязательно обратить внимание на четыре цифры, указанных на упаковке: 1) потребляемая мощность лампы (в ваттах), 2) срок службы (в часах непрерывного горения), 3) размер цоколя и 4) цветовая температура (в градусах Кельвина (К)).

Обычно, эквивалент мощностей лампы накаливания и люминесцентной лампы рассчитывается по формуле: WЛ/5 = W клл. Однако со временем мощность среднестатистической КЛЛ может снизиться примерно на 20%. Поэтому при замене лампы накаливания КЛЛ лучше прибегать к следующей формуле расчета; Wл/4 = Wклл. То есть заменять 60-ваттную лампу накаливания 15 ваттной КЛЛ.

Второй важный показатель - срок службы (правильнее говорить «ресурс» - гарантированное производителем время непрерывного горения). Как правило, у КЛЛ он составляет от 6000 до 10000 часов. Если учесть, что в году 8760 часов, то даже постоянно включённая КЛЛ, прослужит около года. Реально же, при работе 6-8 часов в сутки, срок службы составит 3-4 года.

И, наконец, самое сложное, для неискушённого в физике, потребителя - цветовая температура. Часто производители КЛЛ указывают этот показатель мелким шрифтом или забывают о нём вообще. Между тем, цветовая температура определяет важный для глаза показатель - цветовой тон света, излучаемого любой электрической лампочкой. Чем меньше цветовая температура, тем «теплее» цветовой тон света, а чем она больше, тем свет от лампочки «холоднее». Цветовая температура, привычной нам лампочки накаливания, составляет 2400-2700К (градусов Кельвина по абсолютной шкале температур), «холодный» белый свет т.н. «ксеноновых» фар автомобилей составляет 6000-8000К.

К счастью, в большинстве случаев энергосберегающие лампы бытового освещения в наших магазинах имеют только два варианта цветовой температуры: либо привычные глазу 2700К («тёплый» тон), либо 4200К («холодный», бело-жёлтый тон). Что кому больше нравится - это уже дело вкуса каждого.

4.1.Сравнение характеристик ламп

1.Исходные данные

В процессе исследования мне необходимо сравнить характеристики различных ламп такие как:

1-энергопотребление,

2-срок службы,

3-цена,

4-характер освещения и освещенность, даваемая лампами,

5-форма и размер лампочки.

Для моего исследования я использовала по две разновидности ламп накаливания и люминесцентных ламп:

1-обычную лампу накаливания (40 Вт)

2-лампу накаливания точечного освещения (40 Вт)

3- стандартную люминесцентную лампу в форме трубки (40 Вт)

4-две энергосберегающих люминесцентных лампы под обычный патрон ( по 20 Вт)

Стоимость приобретенных ламп составила:

1-Лампа накаливания (ЛН) - 8 рублей

2-Лампа накаливания точечного освещения (ЛНТ) - 35 рублей

3-Люминесцентная лампа (ЛЛ) - 36 рублей

4-Энергосберегающие люминесцентные лампы (КЛЛ) -150 руб.

Освещенность:

1. ЛН- 28 лк;

2. ЛНТ-38 лк ;

3. ЛЛ-164 лк;

4. КЛЛ-146 лк

Таким образом, было установлено, что самую большую освещенность создает обычная люминесцентная лампа, чуть меньше освещенность от энергосберегающей лампы. Самая низкая освещенность создается лампой накаливания.

5.1.Анализ информации

Так как все лампы подобраны таким образом, что их потребляемая мощность одинакова, то отвечая на вопрос какие лампы выгоднее использовать, этот параметр можно не рассматривать. В таблице приведены данные позволяющие определить затраты при использовании тех или иных ламп. Время расчета - 10000 часов эксплуатации ламп. (таблица № 1 см. Приложение)

Рассчитаем затраты на 1 лампу мощностью по 40Вт при тарифе 3,85 р/кВтч:

1)ЛН: 40 Вт= 0,04 кВт ∙ 1000 час=40 кВтч ∙ 3,85р/ кВтч =154р (1 лампа)

Ламп на 10000 часов надо 10 шт 154р∙10шт + 8 р∙10шт=154р+80р=1620р

2)ЛНТ:40 Вт=0,04 кВт ∙ 2000час=80 кВтч ∙ 3,85р/ кВтч =308р(1 лампа)

Ламп на 2000часов надо 5 шт 308р∙5шт+35р∙5шт=1540р+175р=1715р

3)ЛЛ: 40Вт=0,04 кВт∙10000час=400Квтч∙3,85р/кВтч =1540р(1 лампа)

Ламп на 10000 часов надо 1 шт 1540р∙1шт+36р∙1шт=1576р

4) КЛЛ: : 40Вт=0,04 кВт∙10000час=400кВтч∙3,85р/ кВтч =1540р(1 лампа)

Ламп на 10000 часов надо 1 шт 1540р∙1шт+150р∙1шт=1690р

В следующей таблице приведены достоинства и недостатки исследуемых ламп, связанные с характером их освещения, формой и размерами.

(таблица № 2 см. Приложение)

Заключение

В результате моего исследования получены выводы:

1.Я доказала, что КЛЛ (компактная люминесцентная лампа) – экономически выгодна и научилась правильно выбирать КЛЛ по мощности и цветовой температуре.

2. Каждый из потребителей электроэнергии может внести посильный вклад в общее дело-экономию электроэнергии!

Список литературы

1.Большая Советская Энциклопедия. ( в 30 томах).Гл.ред.А.М.Прохоров.Изд.3-е.М: «Советская Энциклопедия» 1973.Т.14.Куна-Ломами.1973.644с. с ил.

2.Энциклопедический словарь юного техника / Сост. Э68 Б.В.Зубков, С.В.Чумаков .2-е изд., испр. и доп.-М : Педагогика, 1987.-464 с. ил.

3.Энциклопедический словарь юного физика/ Э61 Сост. В.А.Чуянов - Педагогика , 1984.-352

4. Физика 8,: учеб. Для общеобразоват.учреждений / А.В.Перышкин – 13-е изд.,стереотип.-М: Дрофа,2010- 191, ил.

5.Физика 10,: учеб. Для общеобразоват.учреждений / Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский – 17-е изд., М: Просвещение,2008.

6. «Еще раз про лампочки накаливания» // Журнал « Архивариус» 12.11.2012./http://arhivar-rus.livejournal.com/371001.html

7. «Лампы накаливания»/ http://svetila.ru/?action=article&id=1&page=1&rid=7

8. Алексей Денисов //статья «Горсвет»№ 1. 17.05.2010/http://www.edde.ru/images/gaz.pdf

9 . « Эволюция ламп накаливания»/ http://www.bugaga.ru/interesting/1146718244-yevolyuciya-lamp-nakalivaniya.html

Приложение № 1

Рис № 1. А.Н.Лодыгин Рис №2. Т.А.Эдисон

Рис №3. Лампа накаливания Рис №4. Лампочка Ильича

Рис № 5. Лампа накаливания Рис №6.Лампа точечного освещения.

Рис №7.Люминесцентная лампа. Рис №8.Компактная люминесцентная лампа

Приложение № 2 Таблица № 1.

№	Наименование лампы	Стоимость (руб)	Освещенность Е лк	Ресурс (час)	Затраты ( руб )
1	Лампа накаливания (ЛН)	8,00	28	1000	1620,00
2	Лампа накаливания точечного освещения (ЛНТ)	35,00	38	2000	1715,00
3	Люминесцентная лампа (ЛЛ)	36,00	164	10000	1576,00
4	Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)	150,00	146	10000	1690,00

Таблица № 2.

№	Наименование лампы	Достоинства	Недостатки
1	Лампа накаливания ( ЛН)	Компактность, теплый естественный свет	Требует очень бережного отношения
2	Лампа накаливания точечного освещения (ЛНТ)	Компактность, направленное освещение, яркий белый свет	Сильно нагревается
3	Люминесцентная лампа (ЛЛ)	Приятный ровный свет	Дополнительные затраты на светильники. Громоздкие размеры, требует очень бережного отношения

Код для цитирования: Скопировать