У тока ватт у света

Как светят лампочки

Игорь Гладкобородов

Все современные лампы можно поделить на три типа в зависимости от того, каким светом они светят: излучение нагретым телом, свечение ионизированного газа под током и светодиоды.

Лампа накаливания

Свет от лампочки накаливания желтоватый. Чтобы получить белый свет, близкий к дневному, необходимо разогреть нить до температуры солнца 5500 °С, а это сделать невозможно — нить просто расплавится.

Лампа накаливания устроена просто: по вольфрамовой нити идет ток и нагревает ее до большой температуры, в результате чего она начинает светиться.

Из-за простоты устройства это до сих пор самый распространенный способ освещения. Но у лампы накаливания есть один очень серьезный недостаток: высокое энергопотребление. КПД лампы около 2%, то есть 98% энергии уходит в тепло. Хороший обогреватель, но плохой источник света.

Чтобы увеличить КПД лампы накаливания, в колбу под давлением закачивают пары брома или йода, который позволяет увеличить температуру нити. Такие лампы называются галогенными. Они меньше по размеру и имеют большую яркость и срок работы, меньшее энергопотребление.

Но у галогенной лампы тоже есть большой недостаток: она пожароопасна из за того, что очень сильно греется. Поэтому, например, ее нельзя трогать руками: отпечатки пальцев начинают сгорать из-за очень высокой температуры, а это портит поверхность колбы и она может треснуть. Галогенные лампы чаще всего используются в фарах автомобилей.

Лампа дневного света

Цвет получаемого света зависит от газа, которым заполнена трубка. Это позволяет делать разноцветные вывески из неоновых трубок.

• — Гелий: синий
• — Неон: красно-оранжевый
• — Аргон: сиреневый
• — Криптон: сине-белый
• — Пары ртути: голубовато-зелёный

Стеклянная трубка заполнена инертным газом и парами ртути. На концах электроды, на которые подается электрический ток. Ток проходит через газ. Электроны бегут по газу и сталкиваются с атомами ртути, выбивают электроны в атомах ртути с их привычной орбиты на более высокую. Сразу после столкновения электроны прыгают обратно на свою привычную орбиту, при этом возвращают полученную от тока энергию в виде света.

В лампах дневного света газ вырабатывает ультрафиолетовый свет, невидимый глазу. Но внутренние стенки колбы у таких ламп покрыты люминофором, веществом, испускающий видимый свет, когда на него попадает ультрафиолетовый.

Запустить такую лампу непросто, для этого есть специальное устройство — стартер. Чтобы ток пошел по газу, его надо ионизировать, то есть отделить электроны от атомов. Для этого оба электрода нагревают, с них испаряются электроны, сталкиваются с атомами газа и выбивают из них электроны. После этого резким скачком напряжения между катодами запускается электрическая дуга, по которой по газу идет ток. Лампа не всегда с первого раза загорается, именно поэтому она иногда несколько раз моргает, прежде чем загореться.

Лампы дневного света гораздо экономнее ламп накаливания и качество света у них лучше. Но из-за сложности их устройства они гораздо меньше распространены. Сейчас научились делать лампы дневного света, совместимые со стандартными цоколями, и существенно удешевили производство. Учитывая большой срок службы и низкое энергопотребление, причин не пользоваться такими лампами не осталось.

Светодиоды

Светодиод состоит из двух полупроводников. У одного из них избыток электронов, а у другого наоборот — недостаток. Когда ток идет по такому диоду, избыточные электроны с первого полупроводника падают в «дырки» от недостающих электронов во втором. Во время этого перехода высвобождается энергия в виде света.

Долгое время светодиоды использовались только как индикаторы в электрических устройствах, поскольку светили они очень тускло. Но с появлением сверхъярких светодиодов ситуация изменилась. Теперь они стоят в светофорах, автомобильных фарах, фонариках, рекламных экранах и в подсветке мониторов.

Светодиоды потребляют немыслимо мало энергии, при этом они очень яркие и долговечные. Единственный недостаток — сравнительно высокая цена, но и она падает за счет широкого распространения.

Невидимая война

Многие страны ведут войну с лампами накаливания, законодательно ограничивая их производство и продажу. Это стремление можно понять: если заменить лампы накаливания, на более экономичные лампы дневного света и светодиоды, то человечество сэкономит огромное количество энергии.

С 1 января и в России вступает запрет на продажу ламп накаливания мощностью 100 и более ватт, в 2013 и 2014 лимит опустится до 75 и 25 ватт. Так что запомните их, пока они еще живы: будете внукам рассказывать, как вы читали журналы под лампочкой Ильича.

Мощность энергосберегающих ламп (таблица). Сравнение энергосберегающих ламп и ламп накаливания

Повышение стоимости электроэнергии приводит к необходимости поиска путей снижения ее расхода. Значительная ее часть тратится на освещение, где в качестве источника света длительное время преобладала лампа накаливания. Сейчас появились более экономичные источники света. Здесь главным показателем является мощность энергосберегающих ламп. Таблица их сравнения с обычными лампами приводится в рекламах или в сравнительных характеристиках.

Лампа накаливания состоит из герметичной колбы, заполненной инертным газом, с вольфрамовой спиралью внутри. При прохождении через нее электрического тока образуется свечение. До 90% электроэнергии здесь уходит в тепло. При этом она недолго служит и имеет небольшую световую мощность.

Светоотдача и цветопередача лампы накаливания была увеличена путем добавления к инертным газам паров галогенов. При этом ее принцип действия остался прежним, а потребляемая мощность снизилась на 40%.

Люминесцентные лампы

В качестве альтернативного источника света уже с давних пор применяется люминесцентная лампа (ЛЛ), КПД которой составляет 70%. Она состоит из герметичной стеклянной трубки, заполненной инертным газом и парами ртути. Внутри на поверхность стекла нанесен слой люминофора, который начинает светиться при зажигании лампы от пускорегулирующего устройства. В быту применение ЛЛ не очень удобно, в результате чего их сделали более компактными, поместив пусковое устройство внутрь цоколя. За счет этого лампа может работать вместе со стандартными патронами. В результате ее можно установить вместо обычной лампы накаливания без переделки светильника, что является достоинством. Здесь важно правильно определить, на какое напряжение она рассчитана.

Компактную люминесцентную лампу называют энергосберегающей (ЭСЛ) и она стала широко применяться.

Характеристики энергосберегающих ламп

Эффективность всех типов ламп оценивается по следующим показателям.

1. Мощность — количество электроэнергии, потребляемой в течение одного часа, Вт.
2. Световая эффективность — количество света, приходящегося на 1 затраченный ватт, Лм/Вт. Мощность светового потока энергосберегающих ламп в 5 раз больше, чем у стандартных источников света.
3. Индекс цветопередачи — уровень соответствия между кажущимся и естественным цветами освещаемого тела %.

Энергосберегающие лампы: виды и мощность

Люминесцентные лампы на первых порах создавались без стандартов, поскольку их использовали преимущественно в качестве световых реклам, где каждое изделие отличалось от других. Их применение в качестве осветительных приборов привело к необходимости группировки по характеристикам, чтобы можно было подобрать к соответствующей электропроводке или светильнику. Основные свойства ламп можно определить по маркировке.

Первая буква отечественной маркировки отражает цвет: Б — белый, У — универсальный, Д — дневной, Ц — улучшенная цветопередача и др.

В международной маркировке указывается код цветности, где первая цифра отражает индекс цветопередачи (для дома он должен быть равным 8), а остальные две — цветовая температура в сотнях градусов (для дома применяются 827, 830, 836).

Цоколи обозначаются E40 (для мощных ламп), E27 (стандартный), E14. (меньшего диаметра — 14 мм). Энергосберегающие лампы E14 обозначают с диаметром цоколя 14 мм.

Для ЭСЛ часто применяют штырьковые цоколи: 2D, G23, 2G7, GU и др.

Мощность указывается в ваттах перед буквой W. Распространенной является лампа энергосберегающая 11w с винтовыми и штырьковыми цоколями.

ЭСЛ с плавным включением обозначаются RS.

Напряжение лампы указывается в вольтах: 12 В, 126 В, 220 В.

На маркировке ЭСЛ обычно указываются все основные параметры. У некоторых изготовителей может быть другое расположение, но разобраться здесь легко.

Светодиодные лампы

Еще одним новым энергосберегающим источником освещения стал светодиодный светильник, создавший настоящий прорыв в энергоэффективности. Он позволяет еще больше снизить энергопотребление, а также улучшить светоотдачу, повысить срок эксплуатации и улучшить пожаробезопасность. Все эти качества обеспечивает встроенная матрица, представляющая собой соединенные последовательно светодиоды. Интенсивность света зависит от их количества.

Сравнение энергосберегающих ламп и ламп накаливания

Традиционно лампы выбираются по мощности, но сейчас правильней будет их оценка по световому потоку, поскольку освещенность помещения зависит от него.

Потребитель привык оценивать освещенность по мощности ламп накаливания. Поэтому для него удобно оценивать мощность энергосберегающих ламп (таблица) по равной освещенности, создаваемой разными типами источников света.

В таблице наглядно представлена зависимость потребляемой мощности от типа источника света. Здесь очевидно, что ЭСЛ имеют значительно меньшую мощность при одинаковой яркости с лампой накаливания. Однако, у разных производителей яркость может существенно отличаться от заявленной. Кроме того, количество света зависит от объема колбы: чем он меньше, тем ниже световой поток. Выбирая в магазине ЭСЛ, ее следует оценивать по заявленной характеристике, размеру колбы и вносить поправку в сторону увеличения запаса. Кроме того, нужно учитывать то, что лампа накаливания создает равномерное освещение во все стороны, а у светодиодной направленный поток. Если на ней установлен рассеиватель, он забирает часть мощности.

Немаловажное значение имеет спектр лампы. С увеличением яркости снижается расход мощности на создание одинакового светового потока.

Выбор ЭСЛ

Энергосберегающие лампы выбираются по характеристикам. Проще всего оценить необходимую мощность энергосберегающих ламп. Таблица сравнения с другими типами ламп есть в любом магазине. Мощность ЭСЛ должна быть в 5 раз меньше, чем у лампы накаливания. Например, вместо 100-ваттной стандартной лампы может быть использована лампа энергосберегающая 20вт.

Световой спектр всех лампочек должен быть одного тона. В жилых комнатах предпочтительны мягкие тона (теплое свечение).

Размер и форма лампы зависит, прежде всего, от типа патрона и допустимых габаритов светильника. Самые дешевые лампочки имеют U-образную форму, а спиралевидные стоят дороже. Стандартные размеры обычно подходят для больших плафонов люстр или торшеров. Для маленьких колпаков бра выбираются компактные энергосберегающие лампы Е14.

Иногда новые ЭСЛ моргают, что может быть связано с наличием подсветки в выключателе. Тогда следует удалить из него индикатор или приобрести светодиодную или галогенную лампу. От некачественного товара нужно сразу отказаться, а приобрести изделие гарантированного качества, несмотря на более высокую цену.

Диммеры

Регулирование яркости стандартных ламп производится изменением мощности. При ее снижении до величины ПД (порога диммирования) происходит отключение лампочки. У всех типов ламп, кроме люминесцентных, ПД близок к нулю и проблем с регулированием освещенности нет.

Диммирование ЭСЛ

Для ЭСЛ горение поддерживается при мощности не ниже 10% от номинала, но для запуска диммер нужно установить на уровень не менее 30%, а после включения лампы его можно снижать.

Целесообразно применять регуляторы яркости на симисторах, без выпрямления тока, что дает возможность сэкономить на отсутствии потерь мощности от диодных мостов. Несмотря на это, диммер является дополнительной нагрузкой. Кроме того, от «холодных запусков» люминесцентные лампы быстрей выходят из строя. Глубина диммирования у обычных ламп очень низкая, а для ее расширения и обеспечения необходимого запаса прочности следует покупать специальные дорогие лампы, имеющие специальную электронную начинку.

Диммирование светодиодных ламп

Светодиодная лампа изменяет яркость в зависимости от величины проходящего тока. Для нее существует оптимальный режим, при котором светоотдача максимальная. Здесь нужно учитывать, что при изменении мощности соответственно меняется оттенок свечения. Чтобы он оставался прежним, применяются диммируемые LED-лампы и регуляторы яркости, поддерживающие постоянную амплитуду тока с изменением шага импульсного тока. Естественно, что это отражается на увеличении цены.

Производители стараются выпускать продукцию, максимально удовлетворяющую запросам потребителей. Компания Philips выпустила модели ламп, нормально работающие с обычными диммерами.

Заключение

Энергосберегающие лампы с гарантированным качеством соответствуют заявленным параметрам и обеспечивают экономию электричества при правильной эксплуатации. Можно легко выбрать мощность энергосберегающих ламп, таблица соответствия которых типовым лампам накаливания везде прилагается для сравнения. Для обеспечения возможности управления освещенностью помещений следует применять диммируемые лампы и совместимые с ними регуляторы яркости.

Сколько электричества потребляют разные виды лампочек

Существует 3 основных вида лампочек:

• Светодиодные,
• Люминесцентные(или их называют энергосберегающими),
• Накаливания.

Расчёты потребления

Ниже мы рассчитали потребления всех 3-х видов лампочек: люминесцентных, накаливания и светодиодных.

Светодиодные лампочки

Такая лампочка выгоднее почти в 10 раз чем лампа накаливания и в 2-4 раз чем энергосберегающая. В конце статьи вы сами это поймёте!

При покупке на упаковке пишут скольки ваттная лампочка(показано красным прямоугольником и стрелкой). Давайте рассмотрим и рассчитаем расход лампы как на фото – 10 Ватт.

Например у вас в доме 3 таких лампочки, каждая потребляет по 10 Вт в час: 3(кол-во ламп) * 10(потребление в час) = 30 Ватт или 0,03 кВт/в час.

Расход энергии в день(например они работают 4 часа в день): 4(часы работы) * 0,03 = 0,12 кВт/в день.

Расход электричества в месяц(если они работают каждый день по 4 часа и 30 дней): 0,12 * 30 = 3,6 кВт/в месяц.

Сумма расходов электроэнергии: 3,6 кВт * 3,5р(например, тариф за 1 кВт/час, в каждой области, районе, городе и деревне разные тарифы) = 12,6 руб. , столько вам придётся заплатить за электричество потраченное этими 3-мя лампами.

Не забывайте что в этом пример мы подсчитывали расход для 3-х лампочек, если у вас одна лампочка то потребление будет в 3 раза меньше!

Энергосберегающие лампочки

Эти лампы в 2-4 раз выгоднее чем накаливания, но они проигрывают светодиодным тоже в 2-4 раза.

В этом случае всё также как и в предыдущем на упаковке написано скольки ваттная лампочка(показано красным прямоугольником и стрелкой). Давайте рассмотрим и рассчитаем лампочку как на фото – 36 Ватт.

Допустим что у вас в доме 3 таких лампочки, каждая лампа потребляет 36 Вт в час: 3(кол-во ламп) * 36(потребление в час) = 108 Ватта или 0,108 кВт/в час.

Расход электричества в день(например они работают 4 часа в день): 4(часы работы) * 0,108 = 0,432 кВт/в день.

Расход электричества в месяц(если они работают каждый день по 4 часа и 30 дней): 0,432 * 30 = 12,96 кВт/в месяц.

Сумма расходов электроэнергии: 12,96 кВт * 3,5р(например, тариф за 1 кВт/час, в каждой области, районе, городе и деревне разные тарифы) = 46,36 руб. , столько вам придётся заплатить за электричество потраченное этими 3-мя лампами.

Не забывайте что в этом пример мы подсчитывали расход для 3-х лампочек, если у вас одна лампочка то потребление будет в 3 раза меньше!

Лампочки накаливания

В настоящее время выпускаются новые лампочки и новые упаковки на которых пишут скольки Вт лампа(показано красной стрелкой), но в старых выпусках такой упаковки нет поэтому можно посмотреть на самой лампе скольки Вт(показано чёрной стрелкой). Давайте рассмотрим и рассчитаем лампочку как на фото – 95 Ватт.

Например у вас в доме 1 такая лампочка, которая расходует 95 Вт/час или 0,095 кВт/в час.

Расход электричества в день(допустим она работает 4 часа в день): 4(часы работы) * 0,095 = 0,38 кВт/в день.

Расход электричества в месяц(если они работают каждый день по 4 часа и 30 дней): 0,38 * 30 = 11,4 кВт/в месяц.

Сумма расходов электроэнергии: 11,4 кВт * 3,5р(например, тариф за 1 кВт/час, в каждой области, районе, городе и деревне разные тарифы) = 39,9 руб., столько вам придётся заплатить за электричество потраченное этой лампочкой.

Если бы у вас было 3 таких лапочки, то электроэнергия потраченная за месяц составляла бы = 34,2 кВт, и сумма которую бы пришлось заплатить за неё равнялась бы = 119,7 руб.

Соотношение ламп накаливания с другими видами

В таблице показано соотношение ламп между собой по световому потоку, если у вас стояла 100 ваттная лампочка накаливания и вы хотите заменить её, но не потерять освещение, то вам нужно поставить люминесцентную в 25-30 Вт, а светодиодную в 12-15 Вт.

Выводы

Красным цветом выделены суммы оплаты за 3 лампочки работающие по 4 часа в день и 30 дней:

• Светодиодные(стоимость лапочки от 200 до 800р. ): 3,6 кВт = 12,6 руб.
• Энергосберегающие(стоимость от 100 до 400р.): 12,96 кВт = 46,36 руб.
• Накаливания(стоимость от 10 до 100р.): 34,2 кВт = 119,7 руб.

Из этого следует что самыми выгодными лампочками по оплате за энергию являются светодиодные.

Импульсный свет VS постоянный свет, или Как перевести Джоули в Ватты?

Импульсный или постоянный свет? Вот в чем вопрос

Очень немногие фотографы могут ответить на вопрос – как пересчитать импульсный свет в постоянный. Как пересчитать Ватты в Джоули? А если сюда добавить еще люминисцентный или светодиодный свет, то задача переходит в разряд неразрешимых.

Более того – решения этой задачи нет и в теории. Хотя кажется, что теоретически считается все просто: Дж – это Вт в секунду. То есть источник в 200 Вт за 1 секунду выдает энергию, равную 200 Дж. То есть, если снимать с выдержкой в 1 секунду, то нет разницы, чем снимаешь – вспышкой на 200 Дж или постоянным источником на 200 Вт. Вот тут и кроется сногсшибательная хитрость от производителей! Они указывают потребляемую мощность, а не ту, которая выдается в результате.

Лампочка в 200 Вт галогенная и 200 Вт люминисцентная – это разные лампы и при одинаковом потреблении электричества люминисцентная выдаст света в видимом диапазоне раз в 10 больше! Или не в десять, а только в 6?

Вот тут обычно и возникает неразрешимый вопрос – как сравнить мощность различных приборов? Этот узел невозможно развязать, слишком много всяких теоретических «если», но можно разрубить!

Давайте представим, что мы – фотографы, нас не волнует ни температура источников, ни потери, ни импульсный это свет или постоянный. У нас в наличии есть один прибор – флэшметр, который и покажет, а, собственно, что мы получим, как фотографы, используя тот или иной прибор?

Необходимо всего лишь поставить разное студийное оборудование в одинаковые условия. Сразу следует оговориться, что в силу различных размеров, совсем в одинаковые условия приборы поставить не получится, но для измерения хватит.

Нам известно, что флэшметр сконструирован так, чтобы измерять освещенность одной единственной точки, но приборы рассеивают свет по-разному. В зависимости от насадки освещенность будет разная. А насадку одну на светодиодную панель и галогеновый осветитель сложно надеть. Поэтому заставим все приборы светить рассеянным светом через один и тот же кусок ткани.

Это поставит все приборы в равное положение, мы укрепим кусок ткани так плотно, чтобы приборы весь свой свет пускали только через нее, и в метре от этого прибора измерим диафрагму.

Не так важно в принципе, что именно за приборы будут участвовать в гонке. Даже неважно, если на приборе написано 500 Дж, и все равно генератор это от Broncolor или моноблок Bowens. Галогенки вообще можно не обсуждать и не принимать во внимание.

Производители студийного оборудования не производят лампы, они используют лампы нескольких фирм – чаще всего галогенные лампы Osram, иногда Phillips. Импульсные лампы чаще всего Perkin Elmer. Но это так… лирика.

Чтобы быть объективными все-таки назовем участников, которые по счастливой случайности оказались в домашней фотостудии:

1) Hensel Expert Pro 500 – импульсный осветитель на 500 Дж потребляемой мощности

2) Hensel Expert Pro 500 – в нем есть пилотная лампа на 300 Вт, как нельзя лучше подходящая для нашей задачи, так как будет испытываться вместе с

3) YongNuo YN-600 LED – светодиодный осветитель на 600 светодиодов с потребляемой мощностью 36 Вт.

4) Canon 580 EX II – накамерная вспышка с ведущим числом 58. Тоже своего рода вещь в себе, с трудом пересчитываемая в Джоули или Ватты. Да еще и зависящая от фокусного расстояния.

Все замеры проводились в метре от рассеивающей ткани.

Если проанализировать цифры, то все становится на свои места! И уже можно делать выводы.

Вывод 1. Как и предполагалось, диафрагма при измерении вспышки, не зависит от выдержки, что в принципе понятно и вытекает из самой физики процесса. Вспышка – процесс быстрый и конечный во времени.

Вывод 2. 600 светодиодов на ступень больше, чем 300 Вт галогенка, а потому условно вполне можно приравнять 1Вт галогенки к светимости одного светодиода. Это очень грубо, но для прикидочных расчетов очень удобно.

Вывод 3. Если необходимо снимать с выдержкой 1/500, необходимо реально много постоянного света. Для объектива с диафрагмой 1,4 – минимум 2000 Вт, потому что вы не будете светить с расстояния всего 1 метр, а на 2 метрах вам понадобится уже в 3-4 раза больше света.

Вывод 4. Рассеивающий экран очень хорошо себя показал – получить разницу в 4/10 стопа на разных фокусных расстояниях у вспышки Canon – хороший показатель, и значит – расчеты верны до половины стопа. Что допустимо.

Вывод 5. Вспышка Canon 580 EX II – это 50-60 Дж мощности. Не буду утомлять расчетами!

Вывод 6. Главный вывод!

Как же все-таки перевести Вт в Дж? Естественно это можно сделать только на определенной выдержке. Если снимаете с рук в студии на полтинник (50 мм объектив), то 1 Дж = 150 Вт галогенового осветителя (если у вас получились другие расчеты – напишите), ну или осветителя на 150 светодиодов.

При выдержке 1/125 уже будет 300 Вт = 1 Джуоль.

Цифры выглядят фантастическими, но от эксперимента никуда не деться.

В скором времени по этой же шкале проведем испытания со светодиодным осветителем с плоским большим светодиодом Raylab LED-99. Следите за новостями Фотогоры.

Если статья оказалась полезной вам, то нажмите «мне нравится» и не забудьте поделиться с друзьями!

Григорий Васильев, фотограф, специалист направления «Студийное оборудование»

Видеоканал Фотогора