Энергоэффективность современных источников света, что это такое и почему такая разница

Лампы накаливания

На невысокую энергоэффективность источников света в виде ламп накаливания обращали внимание еще в 20 веке. Уже тогда начали работы по поиску более выгодных способов преобразования электричества в свет.

Под энергоэффективностью понимают полезное расходование энергии. Она в источниках света искусственного происхождения в первую очередь зависит от физического явления, положенного в основу его работы. Лучше всего её описывает понятие «светоотдача», которая показывает сколько видимого света дает электрический источник света, потребив определенное количество электроэнергии. Измеряется в люменах на ватт или Лм/Вт.

В лампах накаливания свет получают от раскаленной до температуры свечения нити накаливания. Ее делают из тугоплавкого вольфрама. Нагревают нить пропусканием через нее электрического тока. В свет преобразуется от 1,6 до 2,6 - 3% всей энергии. В высокотемпературных лампах – до 5,1% со светоотдачей до 25 – 35 Лм/Вт. Всё остальное – это тепло.

Галогенные лампы накаливания. Высокая температура нити ускоряет испарение металла, может создать локальный перегрев и перегорание. Для уменьшения испарения в колбу добавляют галогенные газы – йод, бром и пр. Срок службы увеличивается до 3 – 5 тыс. часов. Светоотдача растет на 20 – 50%.  В лучших моделях светоотдача достигает 15 – 25 Лм/Вт.

Люминесцентные лампы

В этих лампах свет излучается при электрическом разряде в газе. При этом образуется невидимое ультрафиолетовое излучение, которое преобразуется в видимый свет трех или пятикомпонентным люминофором, нанесенным изнутри газоразрядной трубки. Ее изготавливают из стекла. Длина трубки определяется мощностью лампы. Она бывает от 0,3 до 1,5 м.

Повышают светоотдачу добавками в зону разряда паров металла – ртути, натрия и пр.

Светоотдача растет до 25 – 80 Лм/Вт. Лучшие модели имеют до 90 - 95 Лм/Вт. У натриевых ламп низкого давления она составляет 100 – 200 Лм/Вт в зависимости от мощности.

Самой современной разновидностью люминесцентных ламп стали КЛЛ – компактные люминесцентные лампы. В них диаметр трубки уменьшен до 8 – 10 мм, свернули трубку в спираль и добавили электронное пусковое устройство. При уменьшении размеров инженерам удалось сохранить энергетические показатели «больших» ламп.

Светодиодные источники света

Световой поток в искусственных источниках этой категории получают, пропуская постоянный ток через полупроводниковый p-n переход. Источник света назвали светодиодом. Его энергетические характеристики у лабораторных моделей приблизились к теоретическому пределу и составили 250 - 275 Лм/Вт. В свет преобразуется 35 - 36% электроэнергии. Такое положение уже в нашем веке позволило резко повысить энергоэффективность светодиодных светильников. Серийные и массовые диоды имеют показатели ниже, но они в любом случае значительно выше большинства других источников света. А это позволило довести класс энергоэффективности светодиодных светильников до самого высокого уровня «А».

Разница в параметрах искусственных источниках света заключается в разных принципах получения потока видимой световой энергии. Для излучения нагретого тела требуется гораздо больше энергии, чем для получения такого же количества света при рекомбинации «дырок» и электронов в p-n переходе.