Как долго прослужит светодиодная лампа
Различные производители говорят о сроке службы в 30 000-100 000 часов, т. е. в первом случае лампа прослужит более 8 лет, во втором — свыше 27 лет, при условии ежедневной эксплуатации лампы в течение 10 часов. Как уже упоминалось выше, срок службы светодиодных светильников зависит от аналогичных характеристик светодиода — рассмотрим их подробнее.
Первым критерием, влияющим на срок работы светодиода, является качество светодиодного кристалла, однородность его структуры. В процессе эксплуатации кристалл деградирует по двум причинам — в результате множественных нарушений кристаллической решётки и из-за миграции атомов металлов, образующих электроды.
а) конструкция обычного светодиода: 1 — анод; 2 — катод; 3 — проводник; 4 — кристалл; 5 — пластиковая линза
б) конструкция мощного светодиода: 1 — корпус; 2 — проводник; 3 — теплоотвод; 4 — кристалл; 5 — линза; 6 — катод
В тех участках кристалла, где кристаллическая решётка понесла наибольшие повреждения, электроэнергия потребляется только с выделением тепла, т. е. без светового излучения. Точные причины возникновения данного дефекта не установлены, предполагается, что их вызывает статическое электричество.
Атомы металлов, проникающие в структуру кристалла из электродов, вызывают токи утечки — движение тока в кристалле по металлическим включениям на атомном уровне, свет при этом не производится. При повышении силы тока и температуры процесс проникновения атомов металлов в кристалл светодиода резко возрастает, в то время как световое излучение и напряжение падают — такой светодиод быстро выйдет из строя. Этот недостаток свойственен недорогим «разогнанным» светодиодным лампам, имеющим большую яркость при недостаточно эффективном отводе тепла — недобросовестные производители предпочитают таким, наиболее дешёвым способом повысить световые характеристики своей продукции за счёт относительно короткого срока службы изделия.
Однако в повышении температуры внутри светодиодной лампы и, как следствие, в быстром износе, часто виноват не только производитель, но и пользователь. Радиатор, отводящий тепло от светодиодов, должен отдать его окружающему воздуху либо стене, к которой крепится светильник. Если же установить несколько светодиодных ламп в подвесной потолок или закрыть их колбу близко прилегающим материалом, то даже самая качественная лампа быстро перегреется ввиду недостатка пространства для отвода тепла. Кстати, в подвесной потолок правильным будет устанавливать светодиодные потолочные светильники Армстронг , выполненные в виде панелей.
Некачественный отвод тепла в процессе работы светодиодной лампы также влияет на покрывающий светодиодный кристалл люминофор и на оптическую систему, встроенную в светодиод. Признаком износа люминофора становится синеватый оттенок светового излучения, вызванный преобладанием непосредственного излучения кристалла. Оптическая система, выполняемая в основном из силикона либо пластмассы, утрачивает прозрачность, что понижает светоотдачу светодиодов.
Следует отметить, что светодиоды четырёх крупнейших мировых производителей в этой области, а именно японской компании Nichia, голландской Philips, американской Gree и немецкой Osram, обладают наиболее высокими эксплуатационными характеристиками и долгим сроком службы. В отношении срока службы светодиодных светильников необходимо отметить, что генерировать световое излучение они могут в течение нескольких десятилетий, однако интенсивность этого излучения по описанным выше причинам будет постепенно понижаться. По прошествии 25 000 часов (при работе 10 часов в сутки — 6,5 лет) эксплуатации, интенсивность светового потока понизится на 25-30%, что, впрочем, соответствует требованиям современных нормативов.
Особенности измерения
Данные для расчета показателя собирают вручную и делают это на ежедневной основе. Значение потенциальной величины мощности формируют на протяжении кого-либо периода и потом его используют для подстановки в формулу. А фактическую занятость засекают каждый раз или по возможности используют для этого приборы учета.
Важно! КИМ может рассчитываться как для одного станка или производственной линии, так и целого цеха или всего предприятия. Поэтому и данные необходимы за разные промежутки времени: для одной единицы техники можно их собирать каждый час, а для предприятия коэффициент находят за более длинные периоды (месяц, квартал, год). Для быстрого и точного получения информации необходимо настроить ее автоматический сбор
Затраты на ручное ведение статистики могут быть сильно высокими
Для быстрого и точного получения информации необходимо настроить ее автоматический сбор. Затраты на ручное ведение статистики могут быть сильно высокими.
Светодиодная лампа: конструкция и основные технические характеристики
Светодиодная лампа — источник света, излучение которого осуществляется за счет использования в конструкции нескольких светодиодов, соединенных в одну цепь. В отличие от других разновидностей ламп в ней не используется вольфрамовая нить накаливания, различные газы, ртуть и другие компоненты, опасные для жизни человека. Она экологически чистое устройство, не выделяющее вредных веществ во время работы и выхода из строя. По своим энергосберегающим показателям она самая экономная среди аналогов. Может использоваться для освещения улиц, промышленных или жилых объектов и помещений.
Конструкция данной лампочки состоит из следующих элементов: рассеивателя, светодиодов, монтажной платы, радиатора, блока питания, корпуса и цоколя. Последний элемент может иметь два типоразмера патрона: Е14 (маленький) и Е27 (большой).
При выборе необходимо руководствоваться значениями основных характеристик:
- Световой поток, измеряется в лм (люмены). Количество света, которое распространяется во всех направлениях от источника света.
- Мощность, единица измерения Вт. Количество потребляемой энергии за единицу времени.
- Цветовая температура свечения, единица измерения К. Определяет цвет светового потока, исходящего от источника излучения. У ламп накаливания в основном 3000К, это «теплый», желтоватый оттенок. Светодиодные источники света бывают разные, от 3000К до 6500К («холодный» цвет, с небольшой примесью синего).
- Светоотдача, измеряется в лм/Вт. Характеристика, определяющая эффективность и экономность источника света. У изделий разных производителей, она, конечно же, разная.
- Температура нагрева, единица измерения °C. Указывает на рабочую температуру нагрева стеклянной поверхности лампы.
- Срок службы, измеряется в часах. Определяет максимальный срок эксплуатации в оптимальных и заявленных производителем условиях.
- Индекс цветопередачи, CRI. Измеряется в пределах от 0 до 100 баллов. Для оптимального восприятия человеком цветопередачи от источника свет, чем больше баллов, тем выше. Нормальным считается значение 80 CRI.
Данная разновидность энергосберегающей лампочки может производиться двух типов: стандартное (грушевидная форма) и в виде «кукурузы». Этот фактор необходимо учитывать при замене источника света в светильнике. Последний вид не рекомендуется использовать, поскольку в такой конструкции светодиоды располагаются с наружной стороны.
Коэффициент мощности cos φ: определение, назначение, формула
Коэффициент мощности – это скалярная физическая величина, показывающая насколько рационально потребителями расходуется электрическая энергия. Другими словами, коэффициент мощности описывает электроприемники с точки зрения присутствия в потребляемом токе реактивной составляющей. В этой статье мы рассмотрим физическую сущность и основные методы определения cos φ.
Математически cos φ
Математически cos φ определяется как отношение активной мощности к полной или равен отношению косинуса этих величин (отсюда и название параметра).
Величина коэффициента мощности может изменяться в интервале 0 — 1 (либо в диапазоне 0 — 100%). Чем ближе его величина к 1, тем лучше, поскольку при величине cos φ = 1 – потребителем реактивная мощность не потребляется (равняется 0), следовательно, меньше потребляемая полная мощность в общем.
Когда токи / напряжения являются идеальными сигналами синусоидальной формы, то коэффициент мощности составляет 1.
В энергетике для коэффициента мощности используются следующие обозначения cos φ либо λ. В случае если для определения коэффициента мощности используется λ, его значение выражают в %.
Геометрически коэффициент мощности можно изобразить, как косинус угла на векторной диаграмме между током, напряжением между током, напряжением. В связи с чем при синусоидальной форме токов и напряжений величина cos φ совпадает с косинусом угла, от которого отстают эти фазы.
Короткое видео о кратким объяснением, что такое коэффициент мощности:
Повышение коэффициента мощности
Значение коэффициента мощности рассчитывают при проектировании сетей. Поскольку низкое его значение является следствием увеличения величины общих потерь электроэнергии. Для его увеличения в сетях используют различные способы коррекции, повышая его значение до 1.
Повышение cos φ преследует 3 основные задачи:
- снижение потерь электроэнергии;
- рациональное использование цветных металлов на создание электропроводящей аппаратуры;
- оптимальное использование установленной мощности трансформаторов, генератор и прочих машин переменного тока.
Технически коррекция реализуется в виде введения различных дополнительных схем на вход устройств. Эта техника требуется для равномерного использования мощности фазы, устранения перегрузок нулевого провода 3-х-фазной сети, и является обязательной для импульсных источников питания, установленной мощностью 100 Вт и более.
Основные способы коррекции cos φ
1. Коррекция реактивной составляющей мощности производится путём включения реактивного элемента, имеющего противоположное действие. К примеру, для компенсации работы асинхронной машины, обладающей высокой индуктивной реактивной составляющей мощности, в параллель включается конденсатор.
2. Корректировка нелинейности электропотребления. При потреблении тока нагрузкой непропорционально основной гармонике напряжения, для повышения коэффициента мощности в схему вводят пассивный (активный) корректор коэффициента мощности. Наиболее простым примером пассивного корректора cos φ является дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой. Дроссель производит сглаживание импульсного потребления нагрузки и создание низшей, основной гармоники тока.
3. Корректировка естественным способом, не предусматривающая установку дополнительных устройств, предполагает упорядочение технологического процесса, рациональное распределение нагрузок, ведущее к улучшению режима потребления электроэнергии оборудованием, повышению коэффициента мощности.
Подробное видео с объяснением, что такое cosφ :
Нечестные уловки некоторых производителей
В 2014 году самые современные лампы при потребляемой мощности, например, в 10 ватт могут обеспечить световой поток на уровне 1000 люмен , то есть 100 люмен “света” с одного ватта. При этом еще 2012-2013 годах лучшие светодиодные лампочки в 10 ватт светили только на 700-800 люмен.
Другими словами, если Вы выбираете светодиодную лампу и среди нескольких вариантов (фирм производителей) Вы видите на упаковке одинаковую мощность, то это НЕ значит, что они будут светить одинаково сильно. Лампы того производителя светят тем сильнее, чем большая цифра указана в характеристике “сила света” или “световой поток”, выраженный в люменах.
Однако, есть еще одна важная проблема: многие нечестные производители указывают на упаковках ламп завышенные характеристики как по мощности, так и по величине светового потока. Нередко можно встретить ситуацию, когда на лампе известного производителя указана мощность, например, 8 ватт и световой поток 650 люмен, а другая – от неизвестного китайского производителя с такой же мощностью в 8 ватт, но со значительно большим световым потоком 1000 люмен. Очевидно, что вторая лампочка просто обманывает покупателя завышенными характеристиками светоотдачи.
К сожалению, часто встречаются и другие ситуации, когда производитель на упаковке указывает, что лампа потребляет 5 ватт, а реально, после обычного бытового измерения выясняется, что она потребляет 7 или 8 ватт, т.е. расходует больше электричества, чем гарантировал производитель. Также, часто отмечаем ситуации, когда производители завышают относительные показатели – например, аналог мощности: на упаковке указано, что данная лампочка мощностью 10 ватт светит так же, как обычная лампа накаливания в 100 ватт, но это, как правило, оказывается обманом и на деле эта 10-ваттная лампочка светит только как обычная лампочка на 60 или 75 ватт в лучшем случае.
Таблица соответствия мощности и светового потока
В отличие от лампочек со спиралью, основным критерием выбора которых является мощность (Вт), покупать светодиодные лампы нужно по световому потоку (лм). Именно эта физическая величина указывает на то, сколько световой мощности излучает тот или иной источник света. Кстати, на упаковке всех ныне выпускаемых ламп накаливания также указывается значение светового потока. Покупателю нужно лишь научиться правильно сопоставлять ватты и люмены. А для облегчения этой задачи ниже приведена таблица соответствия мощности и светового потока для трёх основных видов ламп.
| Лампа накаливания | КЛЛ | Светодиодная лампа | Световой поток |
|---|---|---|---|
| 20 Вт | 5–7 Вт | 2–3 Вт | ~200 лм |
| 40 Вт | 10–13 Вт | 4–5 Вт | ~400 лм |
| 60 Вт | 15–16 Вт | 8–10 Вт | ~700 лм |
| 75 Вт | 18–20 Вт | 10–12 Вт | ~900 лм |
| 100 Вт | 20–25 Вт | 12–15 Вт | ~1200 лм |
| 150 Вт | 40–50 Вт | 18–20 Вт | ~1800 лм |
| 200 Вт | 60–80 Вт | 25–30 Вт | ~2500 лм |
Из таблицы сравнения следует, что лампочку накаливания мощностью в 100 Вт следует менять светодиодной на 12–15 Вт. Почему? Потому что их световые потоки примерно равны и составляют 1200–1400 лм. В то же время на лицевой стороне упаковки многих LED-ламп можно увидеть 10 Вт=100 Вт. Но стоит заглянуть в таблицу с техническими параметрами светодиодной лампочки, как тут же видно несоответствие по световому потоку.
Кроме этого покупатель должен учитывать ещё 2 важных нюанса:
- светоотдача светодиодных ламп тёплого свечения (2700°K) примерно на 20% ниже, чем у аналогичных ламп нейтрального свечения (4000°K);
- пластиковая колба-рассеиватель «съедает» до 10% излучаемого света. Исключение составляют филаментные LED-лампы со стеклянной прозрачной колбой, в которых нет потерь на рассеивании.
При желании можно самостоятельно рассчитать примерный световой поток светодиодной лампы. Для этого следует использовать эмпирическое соотношение: на каждый 1 ватт потреблённой мощности лампа излучает около 100 лм. Также необходимо вычесть потери электроэнергии на драйвере (примерно 1 ватт) и на рассеивателе (примерно 100 люмен). В результате получается, что лампочка мощностью 10 Вт создаёт световой поток порядка 800 лм.
Затраты электроэнергии меньше – света больше
При выборе лампочек для замены в системе освещения (люстрах, бра, фонарях, прожекторах и других видах светильников) нужно учитывать не просто мощность, но также и ее удельный коэффициент. Это особенно актуально при большом числе приборов освещения, а также в тех случаях, когда требуется снизить затраты на электроэнергию, при этом сохранив силу светового излучения, а в некоторых случаях и увеличив его. Для этого рассмотрим наглядное соотношение параметров для разных светоисточников.
Таблица соответствий показателя светового потока различных светоисточников
В таблице наглядно показано, сколько электроэнергии будет потребляться для обеспечения заданного светового излучения при использовании светильников различного типа, в том числе светодиодных.
Лампа накала, мощность, Вт | Люминесцентный, мощность, Вт | Лед-элемент, мощность, Вт | Световой поток, люмен |
27 | 17 | 5,5 | 255 |
45 | 23 | 8 | 420 |
65 | 32 | 10 | 650 |
80 | 40 | 16 | 930 |
При одинаковых параметрах лампочки разного типа будут излучать свой световой поток. Это правило касается в том числе светодиодных светильников различных линеек.
Потребляемая мощность
Еще одна таблица, показывающая реальную мощность потребления у различных источников света при заданном (эквивалентном) потоке света.
Лампочка накала, Вт | Люминесцентная, Вт | Лед-кристалл, Вт |
15 | 4 | 1 |
36 | 8 | 3 |
50 | 12 | 5 |
75 | 17 | 7 |
95 | 21 | 10 |
125 | 27 | 13 |
Лучшие решения по размещению светодиодных источников света
Для дачи
Дача, это место, где городские жители не только работают, но и отдыхают, поэтому к вопросам обустройства, как правило, подходят с особой тщательностью.
Кроме эстетических моментов, использование светодиодов, позволяет снизить затраты за потребленную электрическую энергию, что является не маловажным фактором, влияющим на выбор источников света.
Светодиодные светильники на даче можно использовать в различных вариантах конструкций, это:
Точечные светильники – для освещения комнаты и веранды.
Светодиодные ленты – для подсветки и декорирования.
Прожекторы на основе светодиодов и декоративные фонари – для освещения и ландшафтного дизайна придомовой территории.
Для квартиры
При устройстве освещения в квартире, светодиодные светильники могут быть использованы, как и на даче – для создания искусственного освещения, подсветки и декорирования, а также для подсветки архитектурных форм, элементов конструкций, зонирования внутреннего пространства комнат.
Для гаража
Гараж, это место где также должно быть предусмотрено зонирование пространства, т.к. в разных точках гаража, выполняются разные виды работ: хранение транспортного средства, зона общего ремонта, верстак или стол, где выполняются особо точные работы.
Для этих целей очень хорошо подходят именно светодиодные светильники.
В мансарде
В мансарде могут быть использованы все конструкции светильников и лент, на основе светодиодов. Основой для их выбора служат личные предпочтения пользователя и то, из каких материалов изготовлена мансарда.
На кухне
Кухня, это место, где многие из нас проводят много времени, это связано и с приготовлением пищи, и с тем, что обычно кухня совмещена со столовой, что соответственно требует зонирования и высокой точности выполнения работ в месте приготовления пищи.
Поэтому на кухне могут быть использованы все виды выпускаемых светодиодных светильников,за исключением моделей, устанавливаемых на улице.
Затраты электроэнергии меньше — света больше
В предыдущей статье о светодиодных лампах были вкратце рассмотрены их основные характеристики, в том числе и световая эффективность — изучим её пристальнее. Итак, любые электрические светильники преобразуют поступившую к ним электроэнергию в световое излучение, видимое человеческим глазом и измеряемое в люменах. Чем выше световая отдача, тем более эффективны данные светильники.
Сравним светодиодные лампы и «лампы Ильича». Двумя десятилетиями ранее для улучшения освещённости домочадцы заменяли, к примеру, 100 Вт лампу с нитью накаливания на более мощную 150-200 ваттную или же устанавливали светильники с несколькими патронами, в любом случае увеличивая потребление электроэнергии. Соотношение между потреблённой электроэнергией и световой отдачей у ламп накаливания составляет — 1 ватт порядка 12 люмен. Повысить светоотдачу таких ламп можно лишь путём повышения температуры нагрева вольфрамовой нити, однако это серьёзно понизит их и без того короткий срок службы — обычная 100 Вт лампа не может светить больше 1000 часов, т. к. нагрев разрушает нить накаливания. Единственный способ увеличить срок службы — понизить и без того низкий КПД, не превышающий 15%. К примеру, понизив значение КПД до 4% путём уменьшения потребляемого лампой напряжения, можно увеличить срок её службы тысячекратно — но светить такая лампа будет совсем тускло.
Современные светодиодные светильники на каждый потреблённый ватт электроэнергии выдают не менее 100 люмен, интенсивность генерируемого ими светового потока превышает аналогичные показатели ламп накаливания примерно в 10 раз. К примеру, светодиодные прожекторы более эффективны и менее энергозатратны, чем их аналоги с лампой накаливания. Световая отдача светодиодной лампы зависит от типа и температуры нагрева светодиодов, характеристик блока питания, а также от её конструкции — оптические и светорассеивающие элементы, расположенные на цоколе лампы.
Для достижения максимальной светоотдачи оснащения лампы только лишь высококачественными светодиодами недостаточно. Производитель должен выстроить наиболее эффективный тепловой режим внутри неё — если температура светодиодов в активной области (зона рекомбинации электронов на поверхности кристалла) возрастает на 10 °С, то световой поток такой лампы понизится на 2,5%. Другими словами, генерирующая световой поток в 100 люмен светодиодная лампа, с нагревом в зоне рекомбинации электронов около 25 °С, после установки в закрытый светильник может разогреться в активной зоне до 100 °С — интенсивность её светового излучения в этом случае снизится до 80 люмен.
Направленность светового излучения. Лампы накаливания и люминесцентные, будучи установленными в светильники, генерируют равномерный световой поток по всем направлениям — сфокусировать такое освещение в одном направлении можно лишь при помощи абажура или рефлектора. Световое излучение светодиодов всегда направлено лишь в одну сторону, поэтому светодиодные лампы оснащают оптическим элементом (вторичной оптикой), изменяющим линейное направление светового потока от каждого светодиода на требуемый угол, что позволяет получить некоторое рассеивание света.
Линейность светового потока, производимого светодиодной лампой, является одновременно достоинством и недостатком ламп такого типа — с одной стороны, люмены не растрачиваются попусту и освещают лишь необходимые зоны, что позволяет установить в светильники лампы меньшей мощности. С другой стороны, к построению освещения светодиодными лампами нужно отнестись особенно ответственно, ведь неверное размещение осветительных приборов приведёт к образованию излишне засвеченных и слишком тёмных участков в помещении.
Задача №1 – расчёт мощности светильника
Я столкнулся c первой задачей. То есть я решил, каким образом будут располагаться светильники и для осуществления моей задумки, я расположил девять светильников в виде буквы «П»:
Соответственно мне необходимо было определить, каким световым потоком должен обладать светильник, чтобы обеспечить требуемую освещённость на кухне, а по световому потоку выбрать марку и модель светильника.
Для расчёта требуемого количества светильников нам необходимо знать нормативную освещённость, которая устанавливается СНиП 23-05-95* – «Искусственное и естественное освещение». Согласно данного СНиПа для кухни Ен=150 лк
Площадь моей кухни равна 5 кв.м, S=5
Количество светильников: N=9
Теперь осталось разобраться с коэффициентами:
К – коэффициент запаса, также как и нормативная освещённость принимается по СНиП 23-05-95 (для жилых помещений 1,4 – 1,5), я принял К=1,4
Z – коэффициент неравномерности, принимается в зависимости от типа ламп и находится в пределах 1,0-1,2, для светодиодных светильников допускается принять Z=1,0
η – коэффициент использования светового потока, зависит от индекса помещения, отражающих поверхностей и типа ламп. Вообще данный коэффициент принимается по специальным таблицам, их можно найти на сайтах производителей ламп. На данный момент, я смог найти таблицы только для люминесцентных и ртутных ламп, всё-таки светодиодные лампы только набирают обороты, и информации для расчётов практически нет, но при всём этом, одну из таких таблиц активно используют сайты, продающие светодиодное оборудование: вот один из них – http://diode-system.com/kak-rasschitat-kolichestvo-svetilnikov.html А если используют профессионалы, то почему бы не воспользоваться и нам?
Таблица коэффициентов использования светового потока:
Теперь нужно понять, как ей пользоваться. Мы видим, что коэффициент использования светового потока зависит от индекса помещения и от коэффициентов отражения поверхностей потолка, стен и пола. Для коэффициентов отражения приведены наиболее распространённые варианты. Например: схема 0,7-0,5-0,3 (четвёртый столбик таблицы) соответствует помещению с белым потолком, светлыми обоями, и напольным покрытием, которое темнее обоев (это наиболее распространённый вариант)
Примерные коэффициенты отражения приведены в таблице ниже:
Согласно таблицы, для моей кухни подойдёт схема 0,7-0,5-0,3
Теперь рассчитаем индекс помещения – i. Этот параметр напрямую зависит от габаритов помещения и высоты рабочей поверхности. Если рабочей поверхностью считают стол, то обычно hраб=0,8 м. Для кухни рабочей поверхностью является: стол, плита, столешница, мойка, а они, как правило, имеют высоту 0,8-1,0 м, поэтому я принимаю hраб=0,8 м
Теперь рассчитаем расчётную высоту. Расчётная высота – это расстояние от светильника до рабочей поверхности, в моём случае светильники точечные встраиваемые, то есть расчётная высота будет измеряться от плоскости потолка до рабочей поверхности:
Сам индекс помещения рассчитывается по формуле:
a и b – соответственно ширина и длина помещения.
Округляем индекс помещения в большую сторону из ряда: 0,6; 0,8; 1,00; 1,25 и т.д. (смотрите второй столбец таблицы). Соответственно я принимаю 0,8
Теперь у нас есть все данные, чтобы определить коэффициент использования светового потока, пользуемся таблицей и получаем, что η = 0,39
И так, подставляем все данные в формулу для определения светового потока одного светильника:
То есть световой поток одного светильника будет равен 299 люмен. Это ориентировочно светодиодные светильники мощностью 3,5-4 Вт (см. таблицу ниже)
То есть для моей кухни подойдёт 9 светодиодных ламп мощностью 3,5 – 4 Вт (≈ 299 лм). Заходим в интернет и находим светильники соответствующей мощности, на всякий случай смотрим такой параметр, как световой поток (чтобы он был не менее нашего расчётного).
Вот, что удалось найти сразу:
Самое главное не ошибитесь с типом лампы, её цоколем и патроном. В своих точечных светильниках я использовал лампы с типоразмером MR16 и цоколем GU-5.3
Минусы и плюсы наличия реактивной составляющей
При питании нагрузки, имеющей только активный характер, сдвиг фаз между током и напряжений равен нулю. Этот случай можно назвать идеальным, при нем можно питающие сети используются полностью, поскольку нет потерь на бесполезную реактивную составляющую.
В реальной жизни нагрузка, как правило, имеет индуктивный характер (ток отстает от напряжения), и является активно-реактивной. Поэтому всегда, когда говорят о сдвиге фаз и о косинусе, имеют ввиду индуктивную нагрузку.
Основными источниками реактивной составляющей электроэнергии являются трансформаторы и асинхронные электродвигатели.
Реактивная составляющая мощности питания является негативным фактором, поскольку:
- Возникают дополнительные потери в линиях передачи электроэнергии,
- Снижается пропускная способность линий электропередачи,
- Происходит падение напряжения на линиях передачи из-за увеличения реактивной составляющей тока питающей сети,
- Происходит дополнительный нагрев и износ систем распределения и трансформации электроэнергии,
- Возможно появление резонансных эффектов на частотах гармоник, что может вызвать перегрев питающих сетей.
По приведенным причинам необходимо понижать долю реактивной мощности в сети (повышать косинус) – это выгодно и энергоснабжающим организациям, и потребителям с распределенными сетями.
Экономия на освещении
Итак, первое, на чем можно существенно сэкономить – освещение. Вначале нужно правильно научиться использовать природное и искусственное освещение.
Если в течение светового дня пользоваться только дневным светом, то это сократит затраты. Поэтому все окна в доме нужно содержать в чистоте и в меньшей степени днем закрывать свет шторами.
Но не всегда дневной свет способен в полной мере обеспечить освещение жилого помещения, даже в светлое время суток, поэтому без ламп не обойтись.
Самые распространенные и дешевы лампы накаливания являются и самыми затратными. Поэтому для экономии в дальнейшем нужно все их заменить на энергосберегающие.
Хорошим вариантом будут люминесцентные и светодиодные лампы, которые совместно с диммерами могут значительно уменьшить расход электричества.
Хоть они стоят значительно дороже, чем лампы накаливания, но за счет экономии потребления и длительного срока службы эти лампы быстро окупятся.
Еще один способ сэкономить на освещении – оснащение самых востребованных мест в жилье локальным освещением.
Светильники и бра, оснащенные энергосберегающими лампами небольшой мощности, а также светодиодные ленты снизят затраты энергии, хотя они тоже требуют начальных затрат на приобретение.
Периодически очищайте плафоны светильников и люстры от пыли, что обеспечит большую светоотдачу их, поэтому не потребуется включения дополнительных осветительных приборов.
Что касается частных домов, где иногда требуется освещение тех или иных участков двора, то можно воспользоваться лампами, оснащенными датчиками движения и таймерами работы.
Но здесь стоит учитывать, что в зоне контроля датчиков не должны находиться или попадать в эту зону животные, иначе датчик будет на них реагировать, так что никакой экономии не будет.
Последнее время появились фонари для освещения дорожек, использующих солнечную энергию.
Такие фонари могут оказаться полезными владельцам частных домов. Специального монтажа они не требуют, достаточно их разместить по бокам дорожки. Пусть ярко освещать дорожку они не смогут, зато отлично покажут направление, что часто бывает вполне достаточно.
Лампой с датчиком движения можно также оснастить прихожую в квартире. Зачастую небольшого установленного таймера работы такой лампы будет достаточно.
Световые величины и единицы
Световой поток — мощность светового излучения, т. е. видимого излучения, оцениваемого по световому ощущению, которое оно производит на глаз человека. Световой поток измеряется в люменах.
Например лампа накаливания (100 Вт) излучает световой поток, равный 1350 лм, а люминесцентная лампа ЛБ40 — 3200.
Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света равной одной канделе, в телесный угол, величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд·ср).
Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен 4π люменам.
Существует и другое определение: единицей светового потока является люмен (лм), равный потоку, излучаемому абсолютно черным телом с площади 0,5305 мм 2 при температуре затвердевания платины (1773° С), или 1 свеча·1 стерадиан.
Сила света — пространственная плотность светового потока, равная отношению светового потока к величине телесного угла, в котором равномерно распределено излучение. Единицей силы света является кандела.
Освещенность — поверхностная плотность светового потока, падающего на поверхность, равная отношению светового потока к величине освещаемой поверхности, по которой он равномерно распределен.
Единицей освещенности является люкс (лк), равный освещенности, создаваемой световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным на площади в 1 м 2 , т. е. равный 1 лм/1 м 2 .
Яркость — поверхностная плотность силы света в заданном направлении, равная отношению силы света к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную тому же направлению.
Единица яркости — кандела на квадратный метр (кд/м 2 ).
Светимость (светность) — поверхностная плотность светового потока, испускаемого поверхностью, равная отношению светового потока к площади светящейся поверхности.
Единицей светимости является 1 лм/м 2 .
Единицы световых величин в международной системе единиц СИ (SI)
| Наименование величины | Наименование единицы | Выражение через единицы СИ (SI) | Обозначение единицы | |
| русское | между- народное | |||
| Сила света | кандела | кд | кд | cd |
| Световой поток | люмен | кд·ср | лм | lm |
| Световая энергия | люмен-секунда | кд·ср·с | лм·с | lm·s |
| Освещенность | люкс | кд·ср/м 2 | лк | lx |
| Светимость | люмен на квадратный метр | кд·ср/м 2 | лм·м 2 | lm/m 2 |
| Яркость | кандела на квадратный метр | кд/м 2 | кд/м 2 | cd/m 2 |
| Световая экспозиция | люкс-секунда | кд·ср·с/м 2 | лк·с | lx·s |
| Энергия излучения | джоуль | кг·м 2 /с 2 | Дж | J |
| Поток излучения, мощность излучения | ватт | кг·м 2 /с 3 | Вт | W |
| Световой эквивалент потока излучения | люмен на ватт | кд·ср·с 3 | ||
| кг·м 2 |
лм/Вт
lm/W
Поверхностная плотность потока излучения
ватт на квадратный метр
кг/с 3
Вт/м 2
W/m 2
Энергетическая сила света (сила излучения)
ватт на стерадиан
кг·м2/(с 3 ·ср)
Вт/ср
W/sr
Энергетическая яркость
ватт на стерадиан-квадратный метр
кг/(с 3 ·ср)
Вт/(ср·м 2 )
W/(sr·m 2 )
Энергетическая освещенность (облученность)
ватт на квадратный метр
кг/с 3
Вт/м 2
W/m 2
Энергетическая светимость (излучаемость)
ватт на квадратный метр
кг/с 3
Вт/м 2
W/m 2
Примеры:
| Тип лампы | Мощность, Вт | Световой поток, лм | Примерная сила света, кд |
| Свеча | 1 | ||
| Лампа накаливания Б235-245-100 | 100 | 1380 | 100 |
| Лампа люминесцентная ЛБ 40 | 40 | 2800 | |
| Ртутная лампа высокого давления ДРЛ 250 | 250 | 13000 | |
| Обычный светодиод | 0,015 | 0,001 | |
| Сверхяркий светодиод | 5 | 3 |
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК» Под общей ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. М.: Издательство МЭИ, 1998
Источник
