Энергосберегающие лампы или потребитель на распутье. Часть 1 - Статьи :: Международный Электротехнический Журнал Электрик
Рубрика

Инженерные решения

704
Энергосберегающие лампы или потребитель на распутье. Часть 1

(Окончание. Начало см. Эл 1-2/17)

 

Итоги проекта PremiumLight

В рамках проекта PremiumLight отобранные с прилавков лампы были протестированы по всем вышеуказанным критериям качества, а полученные результаты сравнили с заявленными их изготовителями. Для каждой модели были протестированы от трех до пяти образцов ламп. Если говорить по каждой марке ламп, то размер выборки можно рассматривать как относительно небольшой, но для таких продуктов, как лампы, которые производятся крупными партиями на промышленном автоматизированном оборудовании, такую выборку участники проекта решили рассматривать в качестве репрезентативной.

Так, по части эффективности, на рынке ЕС, были выявлены лампы, измеренный общий световой поток которых по сравнению с измеренной потребляемой мощностью, для ненаправленных ламп составил от 104 лм/Вт (максимум) до 47 лм/Вт (минимум) соответственно. При этом 15% образцов от всей партии отобранных светодиодных ненаправленных ламп имели эффективность ниже 60 лм/Вт. По потребляемой мощности цифры, приведенные изготовителями, в целом находятся в пределах ± 10% общепринятого доверительного интервала. Что касается направленных светодиодных источников, то 33% из них находились за пределами доверительного интервала.

В части общего светового потока. Так лишь у 63% ненаправленных светодиодных ламп и только у 39% светодиодных направленных источников света измеренный уровень светового потока оказался в пределах ±10% доверительного интервала от значений светового потока заявленных производителем.

Большинство исследованных ламп соответствовали классу A+ (70,8%), продукты с низкой энергоэффективностью, относящиеся к классу B, в выбранной для исследования партии не были обнаружены. Однако 29,2% моделей оказались соответствующие классу А, что не отвечает требованиям ЕС по качеству.

Что касается цветовых характеристик света, все протестированные типы ламп, кроме одной, относились к теплому белому (CCT <3100K). При этом наблюдались лишь незначительные отклонения между заявленными и измеренными значениями. Цветовая температура варьировала в пределах ± 5% доверительного интервала. Однако были выявлены лампы, заявленные с CCT=2700К, а по факту они оказались с ССТ=4100К, а заявленные с CCT=3000К, по факту оказались с ССТ=2700К.

В части отклонения от декларированных изготовителем колориметрических характеристик (ССТ и CRI) для направленных светодиодных источников света, то отклонения выше, чем на ± 5% не являются приемлемыми. Очевидно, что выполнить эти требование для производителей оказалось сложно, так были обнаружены отклонения по CRI с максимумом в 25,4%, а вот выполнить требования в части коррелированной цветовой температуры CCT изготовителям не составило особого труда – максимальное замеченное отклонение составило 10,5%.

Что касается индекса цветопередачи, то большинство испытанных лампы показали, что их измеренное значение CRI составляет около 80. Таким образом, индекс цветопередачи большинства протестированных светодиодных источников остается на стандартном уровне, хотя он пока и не особенно высок. Тем не менее, в исследуемых образцах нашлись модели ламп, которые имели CRI около или даже выше 90, что явно положительная тенденция.

Полные данные по распределению выявленных отклонений приведены в кратком отчете, опубликованном в [1].

 

Выводы по результатам проекта PremiumLight

В целом, обширное тестирование ламп в ходе выполнения проекта PremiumLight показало, что по состоянию на сегодня доступны эффективные, высококачественные светодиодные лампы с уровнями эффективности до 104 лм/Вт (для всенаправленных светодиодных ламп) и с CRI до 95. Для многих светодиодных ламп был подтвержден класс энергоэффективности А+ и установлено, что можно приобрести лампы с коэффициентом мощности превышающим 0,5.

Измерения показали, что многие тестируемые лампы имели индекс цветопередачи 90 и даже выше. Таким образом, по качеству света, который обеспечивают протестированные нами лампы, по крайней мере, с точки зрения цветопередачи, новые источники света уже приближается к уровням близким к галогенным лампам и стандартным лампам накаливания. Технические характеристики протестированных светодиодных ламп в значительной мере соответствуют данным, заявленными их производителями, но были найдены и экземпляры с характеристиками, имеющие существенные отклонения, от задекларированных их производителями. Хотя большинство протестированных ламп показали высокое качество и эффективность, результаты также показали, что некоторые торговые марки не обеспечивают, заявленные их производителями характеристики. Было обнаружены несоответствия в отношении эффективности, уровня светового потока, цветопередачи и ряда других аспектов качества. Так что потребителей обманывают и в Европе.

В настоящем обзоре были затронуты и описаны электрические и фотометрические характеристики энергосберегающих ламп, понимание которых поможет потребителю определиться с выбором лампы и не допустить ошибок. Но есть еще одна сторона вопроса, которая не была нами затронута, но которую необходимо учитывать – источники света могут повлиять не только на самочувствие, но оказать непосредственное влияние на здоровье человека. Особую роль здесь играет так называемая опасность синего света и мерцание. Эти два момента также необходимо учитывать при выборе и приобретении ламп общего применения. Однако этот вопрос требует отельного анализа и ему будет посвящена специальная статья. Пока же ограничимся общими указаниями, без глубокого анализа причин их возникновения.

По степени опасности синего света лампы делятся на 4 группы риска (определяются яркостью источника света, расстоянию до него и временем непрерывного облучения), минимальная из которых нулевая (RG0 – без риска), а максимальная – третья (RG3 – высокий риск). Для целей домашнего освещения применение ламп групп 2 и 3 недопустимо.

В ретрофитных светодиодных лампах, в еврокомиссии решительно поддерживается принятие соответствующего постановления, чтобы ограничить их группой риска на уровне первой группы (RG1 – низкий риск) и ввести соответствующую обязательную маркировку осветительных ламп. Кроме того, требуется изменить методику оценки рисков.

Пока такой маркировки нет, поэтому для потребителей можно воспользоваться полученной в рамках выполнения проекта PremiumLightследующей информацией. В ходе исследования было выяснено, что если вы ограниваете свой выбор лампами с теплым ли нейтральным белым светом, то, например, большинство светодиодных ламп и светильников, предназначенных для применения в жилых помещениях, уже соответствует этому требованию. Для близкорасположенных к глазам ярким лампам холодного белого света группа риска может оказаться на уровне RG2. Так что эта проблема для обычных систем освещения не является столь критической, но требует особого отношения и внимательного подхода при разработке систем светодиодного освещения и, особенно, при организации декоративного освещения с использованием ярких направленных ламп синего или близкого к синему спектра.

Что касается мерцаний, то опасность от них нельзя преуменьшать. Наилучшими здесь выступают лампы накаливания, так для лампы накаливания мощностью 100 Вт индекс мерцания равен 0,1. Что касается энергосберегающих ламп, то входе упомянутого выше исследования было установлено, что наибольшее значение индекса мерцаний при испытаниях КЛЛ было равно 0,14, что соответствует рекомендациям, действующим в США. А вот для светодиодных ламп тут картина просто плачевная. Хотя некоторые лампы показали очень низкий уровень пульсаций настолько близкий к нулевому, что он не поддавался измерению. Другие лампы, наоборот, имели уровень пульсаций до 100%. В этом случае световой поток такой лампы падает до нуля каждые 10 мс.

В части уровня мерцаний ответственные изготовители уже стали маркировать свои продукты и даже придумывают свои маркировки. Так что потребители, когда речь идет об этом факторе, должны проявить особую бдительность и обращать внимание на наличие соответствующей маркировки. Уровень мерцаний выше 14% (индекс мерцаний – 0,14) – совершенно недопустим. Не мешает проявить в этом вопросе и здоровый скепсис, так как дурят нашего брата, ой как дурят. Если такое следует из отчета по проекту PremiumLight в ЕС, то можно представить, что происходит на рынке Украины.

Потребитель может легко провести оценочную сравнительную проверку лампы на мерцания с помощью камеры смартфона и выбрать лучшее предложение, повергнув их продавца в шок. Для этого в настройке камеры смартфона необходимо отключить опцию подавления мерцаний, поднести смартфон в режиме «камера» к лампе, если есть мерцания – вы увидите темные полосы, чем выше индекс мерцания, тем четче будут видны полосы. Проверить ваш телефон на предмет возможности обнаружения мерцаний можно, направив его на белый экран ноутбука, если вы увидите ярко выраженные полосы – ваш телефон сможет обнаруживать мерцания и у лампы.

Сравнение качественной и некачественной с точки зрения наличия мерцаний светодиодной лампы приведено на рис.3. Качественная LED, через объектив смартфона, показана на рис.3, а у некачественной LED (рис.3,б) с повышенным уровнем мерцания будут видны вертикальные темные полосы (на экране камеры смартфона они будут подвижные).

 

Вопросы экономики

Что касается экономического аспекта, то давайте оценим окупаемость энергосберегающих ламп, на примере трех видов упомянутых в данной статье ламп. Проявим, так сказать, недоверие и здоровый скепсис продвинутого потребителя к маркетинговым уловкам и проведем операцию, которая называется функционально-стоимостной анализ (ФСА). То есть, определим, за что мы платим деньги, что мы за это получаем и в чем заключаются максимальные затраты. Итак, за основу возьмем стоимость 1 кВт•ч при месячном потреблении до 200 кВт·час для города, она на текущий момент равна (0,714 грн + 1,29 грн.)/2=1 грн. (1 USD = 28 грн.).

Если рассчитать абсолютную стоимость 1 часа работы этих ламп, то мы получаем вот такие более интересные цифры, получить которые не сложно по простой формуле:

 

цена лампы/ рессурс + потребляемая мощность • стоимость 1 кВт*час:

 

1. Для светодиодной лампы A60e, стоимость 52 грн., потребляемой мощностью 9 Вт, ресурсом 40 тыс. часов мы имеем те же:

 

(52 грн./ 40000 час + 0,009 кВт*1 грн.) = 0,0103 грн./час.

 

2. Для КЛЛ MAXUS стоимость 56 грн, потребляемой мощностью 13 Вт, ресурсом 12 тыс. часов, мы имеем уже:

 

(56 грн./ 6000 час + 0,013 кВт*1 грн) = 0,023 грн/час.

 

3. Для самой дешевой лампы накаливания Искра, стоимость 5 грн, потребляемая мощность 75 Вт, ресурс 1 тыс. часов:

 

(5 грн./ 1000 час + 0,075 кВт*1 грн)/ = 0,08 грн/час.

 

Если же брать для сравнения относительные затраты по сравнению с наиболее надежной лампой (в нашем случае это светодиодная лампа A60e с ресурсом в 40 тыс. часов.), то мы имеем такие результаты:

 

1. Для базовой светодиодной лампы A60e за 40 тыс. часов мы потратим:

52 грн. + 0,009 кВт*40000 час*1 грн=412 грн.

 

2. Для КЛЛ MAXUS за 40 тыс. часовработы нескольких таких ламп мы потратим:

56 грн*40000 час/6000 час+0,013 кВт*40000 час*1 грн=878 грн.

 

3. Для лампы накаливания Искра, за 40 тыс. часовработы нескольких таких таких ламп мы потратим:

 

5 грн*40000 час/1000 час+0,075 кВт*40000 час*1 грн=3200 грн.

 

Используя методику ФСА не трудно увидеть, что определяющим является не начальная цена лампы, а ее ресурс и собственное энергопотребление. Если взять время работы лампы в среднем 6 часов в сутки (годовое 2200 часов, т.е. 0,055 от 40 тыс. часов), затраты в первый год эксплуатации наши ламп составят, соответственно: 22,66 грн., 46,64 грн. и 175 грн. (на год ламп накаливания потребуется минимум 2 штуки). Комментарии, как говорится, тут излишни.

И если рекламщики, относительно сравнения КЛЛ и ламп накаливания, как водится, ситуацию приукрасили, сведя ее только к отношению сроков службы, то мы поступили честно и оценили общий экономический эффект. Мы выяснили, что экономический выигрыш КЛЛ по окупаемости в сравнении с лампой накаливания составил не рекламируемые 10, а 3,7 раза, а светодиодной лампы в сравнении с лампой накаливания – в 7,77 раз. Для сравнения выигрыш светодиодной лампы по отношению к КЛЛ составил 2,06 раза. Кроме того, купив лампу с большим ресурсом, вы избавляете себя от регулярный походов в магазин электротоваров. Так, упомянутые в статье лампы MAXUS, работают у автора статьи уже почти пять лет, это же касается и ламп OSRAM, а вот дешевые китайские вышли из строя достаточно быстро, хотя и они окупились.

Еще один важный аспект – это вопрос безопасности использования. Отметим, что КЛЛ содержат от 2 до 5 мг ртути, а колбы таких ламп (они очень хрупкие) можно нечаянно разбить или раздавить при вкручивании/выкручивании, взявшись за колбу, а не за основание лампы и пары ртути окажутся в вашей спальне, детской комнате или на кухне.

Если вы разбили энергосберегающую лампу, то необходимо аккуратно собрать осколки колбы (не пылесосом!) и обработать место раствором 0,2 % марганцево-кислого калия и проветрить помещение.

С этой точки зрения наиболее безопасны светодиодные лампы. О них нельзя обжечься, их трудно разбить, от них нет ни паров ртути, ни осколков стекла, как от ламп накаливания, их трудно разбить, а, следовательно, получить поражение электрическим током от оголившихся токопроводящих элементов, поэтому для детских комнат они, можно сказать, – идеальны.

 

Выводы

Итак, что же делать потребителю, стоящему на распутье? Для выбора ламп нет одного общего рецепта, здесь много субъективного. Так при близких значениях ССТ КЛЛ и светодиодных ламп (2700К и 3000К), для части потребителей кажется, что светодиодные светят более белым светом и это их не устраивает, а найти в широкой продаже светодиодные лампы с ССТ=2700К и ниже, кроме филаментных LED, проблематично. В данной статье указаны критерии качества, показаны возможные подводные камни, все это позволит потребителям сделать осознанный выбор, основываясь на приемлемых для них рисках и решения конкретной задачи. Совет же автора – не экономить и покупать изделия зарекомендовавших себя брендов, имеющих максимально полную информацию на упаковках, а как ей пользоваться вы теперь в курсе. Удачных вам покупок!

И напоследок – изготовители КЛЛ столкнулись с одной интересной проблемой, а именно, неприятием рядом потребителей самого конструктивного исполнения таких ламп. Причем не только по причине их несоответствия дизайну люстр, а вот просто – они не нравятся, они не такие, к которым мы привыкли. Изготовители светодиодных ламп смогли решить эту проблему, предложив потребителям имитацию привычных «старых» ламп, так называемые филаментные лампы с «нитью накаливания» из тонких планок со светодиодами (рис.4,а). Так что если у вас ностальгия о прошлом, вам хочется иметь лампу, как в детстве, – они вам в самый раз, можно даже установить себе лампу Эдисона (рис.4,б).

 

От редакции

Производители КЛЛ заявляют срок службы своих изделий 6-8 тыс. часов. Фактически многие из них не работают и 2 тыс. часов (см. таблицу). Все лампы, указанные в таблице, эксплуатировались во внутренних помещениях квартиры многоквартирного дома. При расчете ориентировочного количества часов, которые проработала та или иная лампа, учитывалось, что лампы мощностью 24 Вт и 25 Вт использовались гораздо дольше (в среднем 5 часов в сути), а лампы меньшей мощности – 4 часа в сутки. Что касается лампы UES U-3V2720, то она эксплуатировалась в туалете и работала около 2 часов в сутки. Учитывалось также то, что в течение месячного отпуска лампы не включались вообще.

Как видно из таблицы средний срок службы лампы (19 ламп от 9 производителей) составил 4251 час, что не соответствует заявляемому производителями сроку службы КЛЛ 6-8 тыс. часов. Только 5 ламп работали более 6 тыс. часов. Качество ламп также оставляет желать лучшего. Лампы из одной партии, одновременно введенные в эксплуатацию в один и тот же светильник, отличаются по сроку службы вдвое. Также со временем падет качество ламп. Лампы одного и того же типа и производителя, но выпушенные позднее служат меньше. Практически все лампы вышли из строя по причине обрыва нити накала, только лампа типа Искра КЛС15/840-3V, выполненная по безсвинцовой технологии вышли из строя из-за нарушения контакта у неё внутри.

Таким образом, заявленные в [3]12 тыс. часов работы лампы MAXUS 13W 220-240V 50/60Hz 113mA не более чем рекламный трюк. В экономических расчетах в этой статье используется срок службы этой лампы 6 тыс. часов, что гораздо ближе к реальности.

Обращаем Ваше внимание, что в статье автор использовал выкладки, которые наверно справедливы для ламп предоставленных на рынке ЕС, но они мало относятся к реалиям стран СНГ. В частности, некорректно, как это сделал автор статьи, сравнивать LED с мощностью 9 Вт, КЛЛ с мощностью 13 Вт и лампу накаливания с мощностью 75 Вт. Дело в том, что по реальной яркости свечения LED 9 Вт соответствует лампе накаливания 40-50 Вт, а КЛЛ (13 Вт) -- лампе накаливания 50-60 Вт. Таким образом, приведенные в статье экономические расчёты следует уточнить.

Важно отметить, что в погоне за прибылью, с середины 2016 г., в ряд стран СНГ, в частности на Украину, прекратился завоз КЛЛ, а также практически прекращено их производство. Вместо них в магазинах можно найти только или очень дорогие LED, или очень дешевые лампы накаливания. Таким образом, торговые сети сами сделали выбор за потребителя – купить КЛЛ теперь просто негде.

Проблема заключается также и в том, что, в настоящее время, в странах СНГ лампы накаливания производят с колбой значительно уменьшенного размера и со спиралью меньшей длины, а значит более тонкой, к тому же выполненной из низкокачественного металла. Служат такие лампы накаливания гораздо меньше полноразмерных ламп накаливания. Для сравнения на рис.5 показана лампа накаливания производства Малайзии (нормального размера, матовая) и производства СНГ (уменьшенная, прозрачная).

В редакции имеется люстра с установленными в неё 2 КЛЛ и одной лампой накаливания советского производства. Так вот, КЛЛ уже пришлось в неё заменить, а лампа накаливания всё работает. Таким образом, утверждение о том, что лампа накаливания работает только 1000 часов, относится только к современным удешевленным образцам таких ламп.

Проблема заключается и в том, что в СНГ, преимущественно, завозят LED очень низкого качества, которые не дорабатывают даже до гарантийного срока (не выбрасывайте чек, паспорт и упаковку LED лампы). Связано это с тем, что в дешевых китайских лампах используется упрощенный электронный балласт (например, источник постоянного напряжения, а не тока), либо лампа вообще питается переменным током с частотой 50 или 100 Гц.

Важно отметить и то, что КПД LED пока не превышает 30-40%, т.е. из 9 Вт потребляемой ею мощностью надо рассеять в виде тепла более 5 Вт. А для этого нужен высокоэффективный радиатор. В тоже время, большинство LED, которые завозят в страны СНГ, не оборудованы металлическим радиатором или он у них недостаточного размера, в итоге из-за перегрева в такой лампе происходит быстрая деградация светодиодов. Разумеется, срок службы таких ламп не превышает даже 1000 часов.

Ещё одна причина частого выхода из строя LEDламп это то, что электронные балласты дешевых китайских ламп не рассчитаны для работы в широком диапазоне напряжения питающей сети (160-250 В), который типичен для электросетей стран СНГ.

В свете всего вышесказанного, декларируемые производителями срок службы LED в 40-60 тыс. часов не более чем рекламный трюк. Реально эти лампы деградируют (уменьшают по величине свой световой поток и искажают его спектр) гораздо раньше, зачастую через 500-700 часов работы. Да и нет ещё светодиодных ламп, которые бы реально проработали заявленные 40 тыс. часов (около 5 лет). Недаром европейский проект PremiumLight, предполагает, что срок службы лампы премиум класса, должен быть всего лишь 20 тыс. часов. А когда это в СНГ завозили лампы премиум класса по цене 2 USDза штуку?

 

Литература:

1. Quality and Health Aspects of LED Lamps for the European Residential Lighting Market, Research, LED professional, Aug 29, 2016.

2. www.premiumlight.eu.

3. http://maxus.com.ua/ru/esl-223-1-t2-sfs-13w-2700k-e27.html.

Понравилась статья? Расскажите друзьям!
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ
comments powered by Disqus