Исследовательская работа по теме "СВЕТОДИОДНЫЕ ЛАМПЫ"

Министерство Образования Российской Федерации

МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «КАМЫШЕНСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА ЗАВЬЯЛОВСКОГО РАЙОНА» АЛТАЙСКОГО КРАЯ

СВЕТОДИОДНЫЕ ЛАМПЫ

Конкурсная работа «Будущее Алтая»

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.                  Введение ………………………………………………………………………………..3

2.                  Основная часть работы ………………………………………………………………5

2.1. Теоретическая часть …………………………………………………………………….5

2.1.1. Светодиодные лампы. Основные характеристики….……………………………..5

2.1.2. Плюсы и минусы светодиодной лампы……………………………………………..6

2.1.3. Использование светодиодных ламп………………………...…..……………………7

2.1.4. Основные характеристики, по которым необходимо выбирать светодиодные       лампы…………………………………………………………………………………………... 7

2.1.5.Влияние ламп на здоровье.  …………………………………………………….……….10

2.2.  Практическая часть …………………………………………………………………….15

2.2.1. Анкетирование ……………………………………………………………..…………..15

2.2. 2 Определение световой отдачи энергосберегающих ламп и ламп накаливания……17

2.2. 3 Экономический расчет электроэнергии на освещение квартиры и классных комнат  за 2015 год ……………………………………………………………………………………...17

3.                  Заключение ……………………………………………………………………………20

4.                 Использованная литература……………………………………………………………21

5.                 Приложения……………………………………………………………………………22

1.Введение

Энергосбережение  в настоящее время принимает всё большую актуальность. Огромная часть электроэнергии, потребляемая предприятиями и организациями, расходуется на освещение производственных помещений и уличное освещение. Значит, возникает задача производства модернизации в области освещения путём применения энергосберегающих источников света. Один из путей решения: использование светодиодного освещения. На сегодняшний день светодиодные лампочки – это самый экологически чистый источник домашнего освещения. Такие лампочки не содержат в своем составе опасные токсичные вещества (к примеру, ртуть) и именно поэтому они не несут опасности в случае неисправности для здоровья человека. Но, несмотря на это, выбрать хорошую, а самое главное качественную лампу -  дело не простое.

 В процессе работы нам необходимо проанализировать преимущества светодиодного освещения относительно других видов искусственного освещения.[1]

·         обоснование актуальности темы определяется не только необходимостью сбережения электроэнергии в масштабе страны и отдельно взятого дома, школы,  но и улучшением экологии в природе и борьбой за здоровье человека. Энергосбережение нынче в моде: о нем говорят все, о нем говорят везде. Производители бытовой техники повышают класс энергоэффективности своей продукции, рекламные щиты призывают нас экономить электроэнергию, и постепенно уходят в прошлое неэкономичные «лампы Ильича». В то же время переход на новые технологии вызвал бурные дискуссии: при внедрении новых технологий взамен морально устаревших приходится сначала вложить немалые средства, а экономия наступает значительно позднее.[2]

         Альтернативой лампочкам накаливания являются энергосберегающие и  светодиодные или LED-лампы. Аббревиатура LED собственно и переводится на русский язык, как светодиод. Что такое свет всем ясно, ну  а диод - это твердотельный полупроводниковый прибор, в данном случае служащий для генерации света.[4]

Производители энергосберегающих ламп дружно  утверждают, что самый  простой способ сэкономить деньги — заменить энергосберегающие лампы светодиодными лампами, но ведь они очень дорогие, не проще ли пользоваться традиционными лампами накаливания или энергосберегающими лампами?

·                постановка проблемы: Каждый из нас  является потребителем электроэнергии. Можем ли мы внести вклад в решение проблемы. Можно ли снизить потребление электроэнергии, не снижая уровня комфорта?

·                объект исследования: энергетическое состояние дома учащегося и его школы.

·                    предмет исследования: здоровьесбережение, энергопотребление, срок службы, цена, характер освещения, форма и размер лампочки. 

·           цель исследования: определение наиболее эффективных источников искусственного освещения и разработка практических рекомендаций по их выбору.

·           гипотеза: основана на предположении о том, что энергосбережение в жизни человека способствует улучшению экономики, экологии и энергетики страны.

·           задачи исследования:

1. Провести анкетирование среди школьников  и определить, насколько популярны в использовании  светодиодные лампы.

2. Проанализировать принципы работы основных источников искусственного света, их достоинства и недостатки.

3. Выявить и обосновать наиболее эффективные с точки зрения экономии, источники искусственного света на примере освещения дома, школы.

4. Выработать практические рекомендации для школьников по выбору источников освещения в своих домах.

5. Ознакомиться с  материалами  энергоэкспертизы МКОУ «Камышенская  СОШ», убедиться в актуальности проблемы энергосбережения на уровне учреждения.

·                    В работе применялись следующие методы исследования: изучение и анализ литературы по рассматриваемой теме, наблюдение и описание проводимых опытов, опрос школьников, анализ и синтез, сравнение и обобщение полученных результатов исследования.

·                    новизна: Впервые  проведена оценка мнения учащихся с. Камышенки о светодиодных лампах и необходимости информации об светодиодных лампах, проведена  энергоэкспертиза дома и  МКОУ «Камышенская  СОШ».

·         теоретическая значимость работы: На основе расчетов показана энергетическая, экономическая и экологическая выгода при использовании светодиодных ламп.

·           практическая значимость работы: Изучены характеристики трех видов ламп. Получены доказательства, подтверждающие невозможность нанесения вреда здоровью человека в результате применения светодиодных ламп в жилом помещении.

2.Основная часть работы

2.1. Теоретическая часть

2.1.1. Светодиодные лампы, основные характеристики

Почему все же лучше  покупать именно лампы со светодиодами? В мире существует множество аналогов, как по характеристикам, так и по цене. Давайте разберёмся со всем по порядку (Приложение 1).

Сегодня остро стоит вопрос экономии на коммунальных услугах, а, как известно больше всего мы тратим денег на свет. И именно поэтому остро стоит вопрос об экономии и как не странно одним из таких способов является покупка светодиодной лампы (Приложение 2) [3].

Преимущества светодиодных ламп:

1. Высокая энергоэффективность - высокая светоотдача на единицу потребляемой электрической мощности.
2. Безвредность при эксплуатации - отсутствие каких-либо вредных для человека излучений. Светодиоды не излучают ни ультрафиолета, ни инфракрасного излучения. Отсутствие пульсаций света.
3. Высокая надежность. Светодиодные осветительные приборы не содержат потенциально ненадежных узлов и деталей, подверженных старению или расходующих свой ресурс, нет там и высоковольтных пусковых устройств.
4. Индифферентность к процессам включения-выключения.
5. Устойчивость к повышению, понижению и скачкам напряжения. Многие светодиодные лампы рассчитаны на питание переменным током с напряжением, меняющимся в широких пределах, например: 85-265 вольт.
7. Механическая прочность и устойчивость к вибрациям и ударам.
8. Отсутствие ядовитых веществ в конструкции и каких-либо особых требований к утилизации (Приложение 3) [4].

Описание светодиодных ламп и принцип их работы

При покупке любого товара мы задаемся вопросами: насколько он безопасен, и какие гарантии качества этого товара? Качеством светодиодной лампы является её уникальная конструкция, которая включает в себе три основных и надежных элемента работы и именно от их качества зависит срок работы лампы (Приложение 4).

В конструкцию лампы входят:

-Основной светодиод – источник света. Сразу хочется заметить, что лучше всего покупать лампы с несколькими светодиодами, так вы будете уверены, что лампочка прослужит вам довольно длительное время.

-Небольшой трансформатор. Необходим он для точного и безопасного перераспределения напряжения. Выяснено, что это самая так сказать нежная деталь во всей конструкции светодиодной лампы и в отдельности она продается по далеко не демократичной цене.Если трансформатор ненадлежащего качества, то такая лампа послужит максимум неделю и это будут на ветер выброшенные деньги.

-Радиатор для охлаждения лампы. Он должен постоянно охлаждать светодиод и радиатор для избегания перегрева лампы. Этот элемент в конструкции больше вспомогательный и обязательно должен иметь хорошую систему вентиляции (как для своих небольших размеров).

2.1.2. Плюсы и минусы светодиодной лампы.

Тема этой работы была бы не полностью раскрыта, если бы я не сказал о плюсах и минусах светодиодных ламп.

Достоинства:

Экономия. Как уже было упомянуто выше светодиодная лампа использует электроэнергии в десять (в некоторых случаях в двадцать) раз меньше чем обычная лампочка. Это подтверждают отзывы покупателей и практические эксперименты. Так как светодиод - очень прочный и надежный источник света, он может прослужить непрерывно более ста тысяч часов. Если брать во внимание, что в обычном использовании лампа работает на протяжении всего дня не больше пяти часов, можно смело утверждать, что аналогичная по цене светодиодная лампа может прослужить более восьмидесяти лет.

Особенность ламп со встроенными светодиодами – это их устойчивость к воздействию внешней среды, а это значит, что их можно смело использовать для освещения двора вашего дома даже в самую лютую зиму. Утилизировать такие лампы экологически безопасно (так как они не содержат вредных токсинов). Такие лампы не выделяют ультрафиолет. Это значит, что их можно использовать в специальных помещениях (к примеру, в картинной галерее, где от обычных лампочек краска на картинах может выгореть)[8].

Недостатки:

Безусловно, минусов у таких ламп немного. Светодиодные лампы нет возможности устанавливать в закрытые светильники (так как свет может приглушаться). [2]

К минусам можно отнести стоимость. Она намного выше, чем у обычной лампочки.

           Другим недостатком LED-ламп является, то, что мощные светодиоды греются в процессе работы. Этот нагрев конечно несравним с нагревом ламп накаливания, но полупроводники и светодиоды, в частности, не любят высоких температур - даже 70 градусов Цельсия для них проблема. При перегреве у светодиода снижается интенсивность излучения света. Поэтому некоторые мощные светодиодные лампы имеют специальные пассивные охладители в виде набора металлических пластин - радиатор, что увеличивает габариты лампы в целом [4].

2.1.3. Использование светодиодных ламп.

Благодаря очень ярким светодиодам такие лампы можно использовать практически где угодно. Например, густо разместив их на потолке, можно получить достаточно яркое освещение, которое можно регулировать в большом световом диапазоне. Также светодиод можно использовать не только в качестве основного, а и вспомогательного освещения (подсветка внутри шкафа или ящика). В общем, использовать светодиодную лампу можно практически где угодно. В перспективе светодиоды, по-видимому, в основном будут не заменять другие источники света, а дополнять их. Само собой разумеется, что, пока не появятся новые области применения, определяемые свойствами светодиодов, они будут использоваться аналогично обычным источникам света. (Приложение 6) [1].

2.1.4. Основные характеристики, по которым необходимо выбирать светодиодные лампы.

Мощность (Приложение 7).

По правде говоря, этот показатель является одним из самых главным при покупке любой лампы. Ведь очень важно знать, сколько она потребляет и какая мощность её свечения. Но, для того чтобы понять насколько экономичная та или иная лампа можно исключительно в прямом сравнении. Провести подобный эксперимент может каждый, так как это не составит особого труда.

Итак, приступим. Для начала выясним, какая средняя мощность у лампы, предположим, что 100 Вт. У такой лампы световой поток равен 1600 Люмен (интенсивность потока света), а для того чтобы добиться аналогичного эффекта, светодиодная лампа потратит всего лишь шестнадцать – двадцать Люмен. И вправду - разница очень ощутима. В среднем, при использовании ламп со встроенными светодиодами, потребление электричества в вашем дома сократится в пять раз [8].

Ну а мощность таких лампочек в разы больше, чем у прямых аналогов. Как же правильно подобрать мощность светодиодной лампы?  При выборе светодиодной лампы очень важно определить, какая мощность вам необходима. Также показатели мощности светодиодов значительно отличаются от обычных ламп (мощность светодиода начинается от 5 Вт и заканчивается 25 Вт). Как показывает практика, для того, чтобы осветить большое помещение, нужно установить сразу несколько светодиодных ламп (Приложение 8).

Тип цоколя.

Цоколей для светодиодных ламп существует очень много, самые популярные: Е 27 – стандартный цоколь. Лампочка с таким цоколем просто вкручивается в плафон. Е 14 – в народе он носит название маленький цоколь. Он, как и его старший брат вкручивается в стандартный плафон, но сама лампочка имеет меньший диаметр. GU десять – его используют в точечных источниках освещения. Сам по себе данный цоколь представляет два небольших шнурка с толстыми расширениями на кончиках. Такая лампа устанавливается в плафон путем поворота и обеспечивает очень надежное крепление. (Приложение 9).

Ресурс работы светодиодной лампы.

При покупке лампы со встроенными светодиодами очень важно обращать внимание на такую не особо заметную вещь, как ресурс работы. Дело в том, что в среднем производитель лампы обещает более пятидесяти тысяч часов (в самых дешевых моделях), а в некоторых более дорогих до пятнадцати лет непрерывной эксплуатации. Но, по истечении нескольких лет светодиоды начинают портиться и мощность освещения, а также его качество значительно ухудшается.

Гарантийный срок. Во время покупки лампы нужно отталкиваться не от её рабочего ресурса, а от гарантийного срока использования (это время составляет от трёх до пяти лет). Каждый добросовестный производитель светодиодных ламп гарантирует, что если за это время лампа выйдет из строя, вам её абсолютно бесплатно заменят на такую же новую. Но загвоздка заключается в том, что за это время случаи поломки единичны (в основном проблемы со светодиодными лампами начинают, появляется через семь лет непрерывной эксплуатации) (Приложение 10).

Цветовая температура.

С умом и особенной внимательностью необходимо выбирать цветовую температуру диодной лампы. Важно знать: чем больше температура накаливания, тем холоднее будет свечение лампы. Лучше всего для комфортного и приятного глазу освещения выбирайте лампы, чья температура накаливания колеблется от двух тысяч до трёх тысяч Кельвин (Приложение 11).

Внимание: практически всегда на упаковке указано, какое именно освещение дает лампа. Лучше покупать светодиоды, на товарной упаковке которых написано: мягкий белый либо теплый белый (Приложение 12).

Угол рассеивания.

От этого параметра будет завесить характер освещения от лампы. Необходимо всегда обращать внимание, насколько качественным люминофором покрыта линза лампы. Также внимательно нужно присматриваться, насколько близко светодиоды расположены друг к другу, так как если они будут находиться почти вплотную, то угол рассеивания света будет небольшим, а если светодиоды находятся на определенном расстоянии, то одной лампочкой можно будет осветить всю комнату (Приложение 13).

Коэффициент передачи света.

Зачастую многие при выборе лампы не обращают внимание на такой показатель, но от этого его важность не теряется. К примеру, для яркого освещения в комнате коэффициент передачи света должен быть не меньше девяноста градусов (Приложение 14).

Наличие радиатора.

Как уже было написано ранее, радиатор в светодиодной лампе необходим для её охлаждения и предотвращения её перегрева. Какой размер и тип радиатора установлен в той или иной лампе, указывает производитель на лицевой части товарной упаковки (Приложение 15).

Совместимость с диммером.

Более простыми словами диммер – это пульт управления для светодиодных ламп. Его основная задача – дистанционно изменять цвет лампы. Важно знать: не все лампы совместимы с данным устройством. Для того чтобы опробовать подобную функцию, необходимо приобрести специальные LED лампы, которые на порядок дороже обычных светодиодных.

Производители, сравнение предложений.

Как уже стало понятно, все вышеперечисленные параметры зависят исключительно от производителя. Ну а что касается сравнения конкурентов и аналогов можно с уверенностью утверждать, что, как и отечественные, так и зарубежные производители светодиодов выпускают очень качественную продукцию. (Приложение 16).

Итак, на что в первую очередь нужно обращать внимание при покупке LED лампочек:

Итак, при покупке светодиодов нужно обязательно обратить внимание на:

•         Мощность;

•         Производителя и предоставляемый гарантийный срок;

•         Наличие радиатора;

•         На коэффициент передачи цвета и его угол рассеивания;

•         Совместима ли лампочка с диммером;

•         Какая цветовая температура у диода;

•       Какая мощность и тип цоколя у светодиодной лампы.  (Приложение 17).Нужно помнить, что при покупке светодиодов нужно очень ответственно отнестись к этому дело и выбирать исключительно качественную продукцию. [2]

2.1.5.  Влияние ламп на здоровье

Сравним некоторые свойства исследуемых ламп.

Главной проблемой люминесцентных ламп, которую даже производители не скрывают, является наличие ртути, которая обеспечивает свечение в этой лампе. 

Если разбить лампу дома, то, чтобы не получить отравления парами ртути, надо предпринять меры по демеркуризации помещения: необходимо провести механическую очистку от соединений ртути и устроить проветривание помещения на несколько часов.        Также неправильная утилизация люминесцентных ламп может нанести масштабный урон окружающей среде и здоровью населения: массовое скопление лампочек на городских свалках приведет к попаданию ртути в почву и воду. 
          Но только ли ртуть в люминесцентных лампах может нанести вред здоровью человека? Секрет свечения КЛЛ представляет собой скрученную трубку, наполненную смесью инертного газа и паров ртути. При прохождении электричества соединение начинает светиться почти невидимым для глаза ультрафиолетовым излучением. Зримым оно становится при прохождении через флюоресцирующий состав – люминофор, нанесенный на стенки трубки.

Но не все УФ-излучение преобразуется, часть его проходит через слой люминофора в неизмененном виде, а при старении и разрушении люминофорного слоя процент проходящего сквозь него УФ-излучения увеличивается. Вредное воздействие солнечного ультрафиолета на кожу широко известно: разрушение коллагена и эластина, преждевременное старение и огрубение кожи, вероятность активного роста раковых клеток. К сожалению, стекло люминесцентной лампы задерживает не все типы ультрафиолетовых лучей, и, попадая на кожу человека, они оказывают не менее негативное влияние, чем солнечные. Британские ученые провели исследование, которое показало, что свет люминесцентных ламп может стать причиной мигреней и даже приступов эпилепсии. Из-за ультрафиолетового излучения люминесцентных ламп у людей с чувствительной кожей могут появиться сыпь, экземы, псориаз и отеки. Особую опасность УФ-лучи представляют для нежной кожи младенцев.

Почему мерцает?

Вторая опасность, которую таит в себе люминесцентная лампа – это пульсация. Это невидимые невооруженным глазом мерцания света, которые возникают из-за колебаний в подаваемом напряжении. Коварность пульсации заключается в том, что, попадая на сетчатку глаза, она корректируется и воспринимается человеком как ровный свет. Однако отрицательное влияние световых колебаний на организм человека установлено в многочисленных исследованиях российских и международных экспертов и ученых.

Пульсация крайне отрицательно влияет на мозг и, как следствие, вызывает повышенную утомляемость и плохое самочувствие.

В исследовании лаборатории промышленного освещения «Научно-исследовательского института охраны труда в г. Иваново» под руководством Ильиной Е.И. и Частухиной Т.Н. говорится, что «неблагоприятное действие пульсации на организм человека возрастает с увеличением ее глубины. Появляется напряжение в глазах, усталость, трудность сосредоточения на сложной работе, головная боль». Большинство исследователей отмечает отрицательное воздействие пульсации света на работоспособность человека как при длительном пребывании в условиях пульсирующего освещения, так и при кратковременном, в течение 15-30 минут.
     «Освещение пульсирующим светом опасно при наличии в поле зрения движущихся и вращающихся объектов возникновением стробоскопического эффекта – зрительной иллюзией неподвижности или мнимого движения предмета. Стробоскопический эффект может возникать при освещении разрядными источниками света: люминесцентными лампами, в том числе компактными, дуговыми ртутными лампами (ДРЛ), натриевыми лампами высокого давления (НЛВД), металлогалогенными лампами (МГЛ), – комментирует заведующий лабораторией строительной светотехники Научно-исследовательского института строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) Шмаров И.А. – Следствием стробоскопического эффекта могут быть травмы, например, если этот эффект затронет шпиндель токарного или сверлильного станка и циркулярную пилу, мешалку кухонного миксера и блок ножей вибрационной электробритвы или инструменты на уроках труда в школе».
         Многие международные и российские исследования доказали, что пульсация люминесцентного освещения оказывает негативное воздействие также и на центральную нервную систему, причем в большей степени – непосредственно на нервные элементы коры головного мозга и фоторецепторные элементы сетчатки. 
        Заведующая отделением гигиены труда и врач по общей гигиене «Центра гигиены и эпидемиологии в Республике Марий Эл» Белянина А.В. отмечает опасность люминесцентного освещения для зрительной работоспособности человека, особенно у учащихся, в первую очередь у школьников до 13-14 лет, когда их зрительная система еще формируется. После проведения ряда исследований английские специалисты настойчиво рекомендуют отказаться от использования люминесцентных ламп в детских комнатах. Развитие технологий и ужесточение норм СНиП и СанПиН повлекли за собой появление электронных пускорегулирующих средств (ЭПРА), снижающих пульсацию. Эти устройства сглаживают колебания, но сделать свет максимально постоянным и ровным под силу лишь самым дорогим и качественным ЭПРА, которые не выдерживают конкуренции с дешевыми китайскими лампами, которыми перенасыщен рынок.

Практически полностью проблема пульсации решена в уверенно завоевывающих рынок светодиодных лампах – качественные светильники имеют коэффициент пульсации до 1%. Неоспоримым преимуществом светодиодов является и отсутствие ртути, свинца и других вредных соединений, а значит, не требуются специальные меры по утилизации. Текшева Л.М., заведующая отделом нормирования и гигиенической экспертизы НИИ гигиены и охраны здоровья детей и подростков НЦЗД РАМН, проводила экспериментальное исследование с участием добровольцев-волонтеров от 20 до 35 лет по сравнению влияния люминесцентных и светодиодных светильников на психофизические показатели человека. Результаты эксперимента выявили преимущество работы в условиях светодиодного освещения по сравнению с люминесцентным [3].

Классификация освещения по степени риска по вредному воздействию на зрение человека в жилых и общественных помещениях

Для оценки безопасности светового излучения видимого спектра был принят международный стандарт EN 62471 дата введения в действие 31.03.2009, который называется «Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем». В соответствии с этим стандартом, выделяются четыре группы риска, в которых указывается максимальное время воздействия освещения от исследуемого источника света:

0. Нулевая группа риска (отсутствие риска). Лампы накаливания и галогенные лампы накаливания. Воздействие излучения от таких источников света может производиться 10000 секунд и более.

1.      Первая группа риска (низкий риск). Все типы ламп, кроме ламп накаливания. Максимальное время воздействия может быть от 100 до 10000 секунд.

2.      Вторая группа риска (умеренный риск). Все типы ламп, кроме ламп накаливания. Максимальное время воздействия светильников этой группы возможно от 0,25 до 100 секунд.

3.      Третья группа риска (высокий риск). Все типы ламп, кроме ламп накаливания. Время воздействия не должно превышать 0,25 секунды [5].

Исследования по вредному воздействию светодиодных ламп на зрение человека

     Французское национальное агентство санитарной безопасности питания, окружающей среды и труда (Anses) пришло к выводу, что светодиодные лампы вредны для глаз, в первую очередь, детских, сообщает агентство Франс Пресс.

Anses опубликовало первую часть результатов своей экспертизы воздействия таких лампочек, становящихся все более популярными благодаря высокой энергоемкости и возможности их длительного использования.

"Всего за несколько месяцев количество используемых населением светодиодных ламп возросло молниеносными темпами", – заявил Доминик Гомбер (Dominique Gombert), руководитель отдела оценки рисков Anses.

       Для получения белого света в светодиодных лампах используются голубой диод со световыми волнами, схожими по своим свойствам с ультрафиолетовыми, и желтый диод.

"Это – наиболее простая и наименее дорогая технология, применяемая в 90% случаев", – отмечает Гомбер.

          Именно голубой свет несет риск для глаз, в первую очередь, для сетчатки, очень чувствительной к ультрафиолетовому свету. Разные пигменты, присутствующие в фотоэлементах такого света, могут вызвать реакцию, лежащую в основе окислительного стресса.

          Как правило, подобный фотохимический риск возникает после интенсивного повторяющегося воздействия светодиодного излучения в течение длительного времени.

"Дети особенно подвержены подобному риску, так как их кристаллики еще находятся в стадии развития и пока не способны эффективно справляться со своей ролью, заключающейся, в частности, в фильтрации света", – отмечает Anses.

          Голубой свет, используемый в светодиодных лампах, может обострить протекание часто возникающей с возрастом макулодистрофии, а также ухудшить зрение людей, повышенно чувствительных к свету в связи с наличием у них кожных болезней, проходящих медикаментозное лечение или подверженных алкоголизму.

           Кроме того, излучение светодиодных ламп более сильное, чем излучение ламп других типов.

            "Подобное излучение нового типа может привести к тому, что глаз будет подвергаться воздействию света, почти в 1000 раз превышающему классическое излучение, и возникнет риск слепоты", – полагают специалисты агентства.

Anses призывает производителей светодиодных ламп снабдить свою продукцию инструкциями с правилами безопасности и направлять на рынок лампочки только малой мощности [5].

Почему светодиодный свет вреден для зрения?

Ученые выяснили, что вредное воздействие на органы зрения оказывает не все излучение светодиода в целом, а только синяя и фиолетовая составляющая спектра, имеющее наименьшую длину волны и соответственно большую частоту и большую энергию. Испанские ученые, проводившие такие исследования, опубликовали свои отзывы в журнале Seguridad y Medio Ambiente. Основными результатами этой исследовательской работы являются следующие утверждения:

Светодиодные источники света могут нанести непоправимый вред здоровью человека и животных, воздействуя на сетчатку глаза.

Вред наносит коротковолновый синий и фиолетовый свет светодиода

Излучение наносит сетчатке глаза травмы трех типов:

1. Фотомеханические (ударная энергия волны световой энергии),
2. Фототермические (при облучении происходит нагревание ткани клетчатки)
3. Фотохимические (фотоны света могут вызывать химические изменения в макромолекулах)

Зеленый и белый свет имеет гораздо меньшую фототоксичность, а при воздействии на сетчатку красным светом каких-либо негативных изменений не обнаружено [6].

Защита глаз очками. Из чего сделаны линзы защитных очков?

Хорошие линзы очков изготавливаются как из стекла, так и из пластмассы и имеют разный цвет и степень затемнения. По материалу их можно разделить на три группы - минеральное стекло, органическое стекло (пластик) и ламинатное стекло (комбинация первого и второго для совмещения их достоинств).

Пластик уменьшают естественную яркость света, что приводит к расширению зрачков, и, в свою очередь, к проникновению в глаз ещё большего количества вредоносных ультрафиолетовых лучей, для которых такие линзы совершенно не служат преградой.

Пластиковые линзы с затемнением создают иллюзию защиты от ультрафиолетового излучения и могут нанести глазам больший вред, чем если не носить очков вообще.

Только очки со стеклянными линзами полноценно защищают глаза от вредных излучений, фильтруя и значительно снижая ультрафиолетовый поток, в чистом виде, даже без применения затемняющих технологий, что отсутствует в обычном пластике и в пластике с пониженным светопропусканием[7].

2.2.  Практическая часть

2.2.1. Анкетирование

В средствах информации закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» кратко называют законом «Об энергосбережении».

      Я уже выяснял, что знают об этом законе и проблеме энергосбережения ученики нашей школы. В виде вопросов я продолжаю обращать внимание на эту проблему. В анкетировании приняли участие 30 человек

Среди своих одноклассников и знакомых мы провели следующий опрос.

1.                      Владеете ли вы информацией об светодиодных лампах?

А. Да                 Б. Нет

2.                      Нужно ли менять обычные лампочки на светодиодные?

А. Да.                Б. Нет.                   В. Не знаю.

3.                      Какие лампочки используются у вас дома?

А. Энергосберегающие;                    Б. Обычные;  В. Светодиодные

Г. Все виды.                               Д. Не знаю, какие.                                   

4.                      Как долго Вы пользуетесь светодиодными лампами?

А. Не пользуюсь.                    Б. Около месяца.

В. Около полугода.                 Г. Около года.            Д. Больше двух лет.

5.                      Заметили ли Вы экономию электроэнергии при пользовании светодиодными лампами по сравнению с лампами накаливания и энергосберегающими?

А. Да, большая экономия;                 Б. Да, но не очень большая экономия;

В. Нет никакой экономии;     Г.Не заметили различия в потреблении электроэнергии.

6.                      Какие преимущества светодиодных ламп Вы можете назвать?

А. Экономия энергии и финансов.               Б. Долгий срок службы.

В. Свой ответ _________________________________________________

7.                      Узнали вы о новых  способах энергосбережения, ваши  предложения?

А. Да.                Б. Нет.

В. Способы _________________________________________________

8.                      Какие недостатки светодиодных ламп Вы можете назвать?

А. Высокая стоимость. Б. Невозможность установки в закрытые светильники. В. Воздействие на зрение, особенно детей. Г. Свой ответ ___________________________

9.                      Как относитесь к закону «Об энергосбережении»?

А. Одобряю.      Б. Не одобряю.           В. Мне всё равно.

10.                  Как относитесь к тому, что светодиодные лампы стоят очень дорого?

А. Одобряю.      Б. Не одобряю.         В. Первый раз слышу.         Г. Мне всё равно.

(Приложение 7).

      Вывод. Из опроса видно, что владеют информацией об светодиодных лампочках всего 16 из 30 опрошенных респондентов (53%), не владеют – 12 учеников (20%),  считают, что нужно менять обычные лампочки на светодиодные 15 учеников, 50 %, не нужно 10 учеников , 33%, не знают – 5 учеников, 17%.  Лампочки которые используются дома – все виды 8 учеников , 27% , энергосберегающие - 6 учеников , 20% , обычные лампочки - 8 учеников , 27%, светодиодные – 5, 15%, не знают, какие – 3 учеников, 11 %. На вопрос «Как долго вы пользуетесь светодиодными лампочками?» из 30 опрошенных ответили, что не используют - 14 учеников (46%), около месяца - 5 учеников(17%), около полугода 4 ученика (13%), около года 5 учеников(17%), больше двух лет дали ответ 2 ученика (7%). На вопрос: «Заметили ли Вы экономию электроэнергии при пользовании светодиодными лампами по сравнению с энергосберегающими лампами?» получили такие ответы - да, большая экономия 2 ученика (7%), да, но не очень большая экономия - 13 учеников(43%), нет никакой экономии – 12 учеников, 40%, не заметили различия в потреблении электроэнергии – 3 ученика, 10%. На вопрос: «Какие преимущества светодиодных ламп Вы можете назвать?» - экономия энергии и финансов - 2 ученика (7%) , долгий срок службы 25 учеников(83%), свой ответ- 3 ученика (11%).   По вопросу о способах энергосбережения были получены следующие результаты: на ответ «да» - ответили 25 учеников , 83% , на ответ «нет» - ответили 5 учеников , 17%. О недостатках светодиодных ламп - высокая стоимость, 18 учеников, 60%; невозможность установки в закрытые светильники, 9 учеников, 29%; воздействие на зрение, 3 ученика, 11%. Как относитесь к распоряжению  президента о замене ламп накаливания на энергосберегающие дали такие ответы - одобряю 10 учеников(33,3%),не одобряю 10 учеников(33,3%), мне все равно 10 учеников(33,3%). И на вопрос: как относитесь к тому, что светодиодные лампы стоят очень дорого - одобряю 6 учеников(20%), не одобряю 9 учеников(30%), первый раз слышу 10 учеников(33%) , мне все равно 5 учеников(17%).

2.2.2. Определение световой отдачи энергосберегающих и светодиодных ламп

Цель эксперимента: убедиться, действительно ли светодиодная лампочка,  при меньшей мощности,  излучает больше света, чем энергосберегающая лампа.

Описание эксперимента: в качестве исследуемых лампочек мы взяли энергосберегающую лампочку мощностью 20 Вт. и светодиодную лампу мощностью 7 Вт.

Для измерения светового потока лампочки  я  взял фотоэлемент – это устройство, которое преобразует световую энергию в электрическую, чем больше света падает на фотоэлемент, тем больше можно получить электрической энергии. Фотоэлемент я соединил с миллиамперметром, т.е. устройством, которое позволяет обнаружить наличие электрического тока в цепи, а по углу отклонения стрелки судил о величине тока, а значит и о мощности светового потока, который создаёт лампочка. В ходе эксперимента я  располагал сначала энергосберегающую лампочку, а затем  светодиодную лампочку на расстоянии 1м. от фотоэлемента. Показания миллиамперметра были одинаковые. Результаты занес в таблицу 2 . Измерения светового потока. (Приложение 8).

Вывод. В ходе эксперимента я убедился, что применяя светодиодную лампочку меньшей мощности можно получить столько же света, как от энергосберегающей лампочки большей мощности. В нашем случае можно говорить о том, что если вы для освещения используете, например энергосберегающую лампу накаливания мощностью 20 Вт, то её можно заменить на светодиодную лампу мощностью  7 Вт, она будет потреблять меньше электроэнергии, но создавать такой же световой поток, как энергосберегающая лампа мощностью 20 Вт.

2.2.3. Экономический расчет электроэнергии на освещение

квартиры и классных комнат за 2015 год

Результаты в таблице 2. Расчет электроэнергии на освещение квартиры и классных комнат за 2015 год при использовании энергосберегающих ламп. (Приложение 9).

Цель: Рассчитать стоимость электроэнергии при использовании энергосберегающих ламп за 2015 год.

II.3. Расчет потребления электроэнергии ламп в своем доме и в классных комнатах в школе

Исходные данные:

- Стоимость электроэнергии 2,5 рубля за 1 кВт∙ч;

- Стоимость энергосберегающей лампы 150 рублей;

- Стоимость светодиодной лампы 350 рублей;

- Среднее время работы энергосберегающей лампы 6000 часов;

- Среднее время работы светодиодной лампы 20000 часов;

- Мощность энергосберегающей лампы 20 Вт;

- Мощность светодиодной лампы 7  Вт;

- Время горения ламп 8 часов в день;

- Количество ламп в квартире 8 штук; в классных комнатах – 105 штук.

Найти:

· стоимость электроэнергии за год работы энергосберегающей лампы и светодиодной лампы в доме и в классных комнатах;

· сравнить получившиеся стоимости с учетом стоимостей ламп;

· сделать вывод об экономии электроэнергии при замене ламп.

Решение:

1.      8ч ∙ 365 дн = 2920 ч – в год работает одна лампа.

2.      2920ч ∙ 8 = 23360 ч – в год работают 8 ламп.

3.      20 Вт ∙ 23360 ч = 467200 Вт∙ч = 467,2 кВт∙ч – потребляют энергосберегающие лампы в год в квартире

4.      467,2 кВт∙ч ∙ 2,5 рубля/1 кВт∙ч = 1168 рублей в год плата за энергию при эксплуатации энергосберегающих ламп

5.      7 Вт ∙ 23360 ч =163520 Вт∙ч = 163,52 кВт∙ч – потребляют светодиодные лампы в год

6.      163,52  2 кВт∙ч ∙ 2,5 рубля/1 кВт∙ч = 408,8 рублей ≈ 410 рублей в год плата за энергию при эксплуатации светодиодных ламп.

7.      1168 руб. – 408,8 руб. = 759,2 рублей – экономия в доме.

Произведем те же расчеты для классных комнат в школе:

1.        8ч ∙ 365 дн = 2920 ч – в год работает одна лампа.

2.        2920ч ∙ 105 = 306600 ч – в год работают 105 ламп.

3.        20 Вт ∙ 306600 ч =6132000 Вт∙ч = 6132 кВт∙ч – потребляют энергосберегающие лампы в год в школе

4.        6132 кВт∙ч ∙ 2,5 рубля/1 кВт∙ч = 15330 рублей  в год плата за энергию при эксплуатации энергосберегающих ламп

5.        7 Вт ∙ 306600ч =2146200 Вт∙ч = 2146,2 кВт∙ч – потребляют светодиодные лампы в год

6.        2146,2  кВт∙ч ∙ 2,5 рубля/1 кВт∙ч = 5365,5 рублей ≈ 5400  рублей в год плата за энергию при эксплуатации светодиодных ламп.

7.        15330 руб. – 5400 руб. = 9900 рублей – экономия в школе.

Таким образом, экономия денежных средств при эксплуатации светодиодных ламп очевидна, и составляет 760 рублей в год в квартире и более 9900 в школе.  Эти расчеты выполнены без учета стоимости ламп.

Найдем стоимость ламп на год и итоговые затраты для квартиры.

1.      8∙150руб. = 1200 рублей стоимость 8 энергосберегающих ламп.

2.      3∙150руб. = 450 рублей стоимость 3-х запасных энергосберегающих ламп.

3.      1200 +450 = 1650 рублей годовые затраты на приобретение энергосберегающих ламп для квартиры.

4.      1168 + 1650 = 2818 рублей (≈3000руб.) итоговые затраты на энергосберегающие лампы (то есть стоимость ламп и плата за электроэнергию на год в квартире).

5.      8∙350 руб. = 2800 рублей стоимость 8 светодиодных ламп (практически не перегорают).

6.      2800 + 410 = 3210 рублей итоговые затраты на светодиодные лампы.

Найдем стоимость ламп на год и итоговые затраты для классных комнат.

1.      105∙150руб. = 15750 рублей стоимость 105 энергосберегающих ламп.

2.      10∙150руб. = 1500 рублей стоимость 10-и запасных энергосберегающих ламп.

3.      15750 +1500 = 17250 рублей годовые затраты на приобретение энергосберегающих ламп для классных комнат.

4.      15330 + 17250 = 32580 рублей итоговые затраты на энергосберегающие лампы (то есть стоимость ламп и плата за электроэнергию на год в классных комнатах).

5.      105∙350 руб. = 36750 рублей стоимость 105 светодиодных ламп

6.      36750  + 5365,5 = 42115,5 рублей - итоговые затраты на светодиодные лампы.

Мы получили, что при покупке 8-ти энергосберегающих ламп и их эксплуатации в течение года потребуется 2818 рублей, тогда как на светодиодные лампы пришлось бы потратить примерно 3210 рублей, а для покупки 105 энергосберегающих ламп в классные комнаты и их эксплуатации в течение года потребуется 32580 рублей, в то время как светодиодные лампы съедят из бюджета 42115,5  рублей. За год экономии не  наблюдается. Проверим за 7 лет работы ламп.

Проверим эффективность работы ламп:

6000:2920=2,055 – энергосберегающие лампы (будут работать ≈ 2 года)

20000: 2920=6,85 – светодиодные лампы (будут работать ≈7 лет)

Посчитаем расходы на электроэнергию в доме  за 7 лет:

Энергосберегающие лампы: 1168*7+2818 *7/2=8176 +9863=18039 руб.

Светодиодные лампы: 408,8*7+ 2800=2861,6+2800= 5661,6 руб.

Экономия составит: 18039 руб.- 5661,6 руб.= 12377,4 руб.

Вывод: Таким образом, светодиодные лампы, несмотря на высокую стоимость, действительно экономичнее энергосберегающих ламп  в 3 раза (!), но экономия наблюдается не сразу, а через несколько лет работы ламп.

3.Заключение

Изучив литературу, рассмотрев устройство и  принцип действия светодиодных и энергосберегающих ламп, мы выяснили   достоинства и недостатки светодиодных и энергосберегающих ламп. В результате анкетирования выяснилось, что учащихся нашей школы  интересует  проблема энергосбережения, они нуждаются в информации о светодиодных лампах.

Выполняя практическую часть работы, мы провели эксперименты по вычислению потребления электроэнергии, узнали мнение своих знакомых о новых светодиодных лампах и рассчитали материальные затраты при замене энергосберегающих ламп на светодиодные.

       Проведя исследования, мы пришли к таким выводам:

1. Главным недостатком светодиодных ламп является цена, она в 45 раз превышает цену ламп накаливания, а цену энергосберегающих ламп в 3,3 раза. Но этот недостаток можно оспорить, ведь со временем такая лампа себя окупит. По заявлению производителя срок службы светодиодных ламп превышает срок службы энергосберегающих ламп в 4 раза, а ламп накаливания в 40 и более раз. Судя по заявленным 40000 часам работы, при использовании светодиодной лампы по 24 часа в сутки она прогорит 4,6 года, при 8 часах – 14 лет, при 4 часах – почти 28 лет [12].

2. В настоящее время светодиоды широко используются в различных системах общего освещения. По мнению Департамента энергетики и Ассоциации развития оптоэлектронной промышленности, к 2025 г. светодиоды станут самым распространенным источником света в жилых домах и офисах. Светодиоды - основа освещения будущего [10].

3. Научно-исследовательским институтом строительной физики Российской Академии Архитектуры и строительных наук были проведены исследования психофизиологического воздействия светодиодного освещения и светодиодных светильников на организм человека, которые показали возможность применения светодиодного освещения и светодиодных светильников в жилых и общественных зданиях, в учреждениях общего и начального профессионального образования, а также в детских оздоровительных организациях [11].

4.Использованная литература и Интернет-ресурсы

1. 

1.Детская энциклопедия РОСМЭН « Открытия и изобретения». Москва, 2008 г.

2. http://med-premium.ru/index.php/poleznaya-informatsiya/13-vliyanie-svetodiodnykh-lamp-na-zdorove-cheloveka

3. http://globalscience.ru/article/read/26931/

4. http://nikitich.livejournal.com/32199.html

5. http://electro-site.ru/vred-svetodiodnyh-lamp-i-lyuminscentnogo-osvescheniya.htm

6. http://cyberleninka.ru/article/n/gigienicheskie-aspekty-svetodiodnyh-lamp

7. http://electrik.info/main/praktika/299-kak-ustroeny-svetodiodnye-lampy.html

8. Федеральный закон № 261-ФЗ от 23 ноября 2009 г. «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

9. А.Полищук, А.Туркин. Перспективы применения светильников со светодиодами для энергосберегающего освещения. Энергосбережение, №2.

10. Постановление Правительства РФ № 681 от 03.09.2010 г « Об утверждении правил обращения с отходами производства и потребления в части осветительных устройств».

11. Мухитдинов М. М. Светодиоды и их применение для промышленного контроля и измерения. – Ташкент: ФАН, 1976. – 217 с.

12. Миллс Э. Потенциальные возможности всемирного энергосбережения в освещении. Светотехника. 2002. № 6.

5. Приложения.

Приложение 1

Рис. 1. Экономия очевидна.

Приложение 2

Рис. 2. Сравнительные характеристики ламп.

Приложение 3

                            Рис.3 Экономия при замене  ламп в различных регионах России.

Приложение 4

Рис. 4  Внутренне устройство  светодиодной лампы.

Приложение 5

Рис. 5 Различные виды светодиодных ламп.

Приложение 6

Рис. 6. Применение светодиодных ламп.

Приложение 7

Рис. 7. Мощность различных ламп.

Приложение 8

Рис. 8. Сравнение мощности и светового потока ламп.

Приложение 9

Рис. 9. Типы цоколей ламп.

Приложение 10

Рис. 10. Ресурс работы различных ламп.

Приложение 11

Рис. 11. Цветовые температуры ламп.

Приложение 12

Рис. 12. Соответствие температуры цвету свечения..

Приложение 13

Рис. 13. Углы рассеивания света различных ламп.

Приложение 14

Рис. 14. Коэффициент передачи света.

Приложение 15

Рис. 15. Наличие радиатора.

Приложение 16

Рис. 16. Сравнение LED ламп.

Приложение 17

Рис. 17. Различные виды LED ламп.

Приложение 18.

Таблица 1:

Приложение 19.

Таблица 2

Приложение 20.

Таблица 3

Приложение 21

План энергосбережения  в нашей школе.

•                     Поэтапная замена ламп в прожекторах и светильниках на светодиодные.

•                     Выключение компьютеров от источника питания по мере ненадобности.

•                     Выключение света днём на переменах и во внеурочное время.

           Полезные советы  на каждый день

Не забывайте всегда выключать за собой свет!

Содержите в чистоте лампы и плафоны!

Ваши окна должны быть чистыми!

Старайтесь обеспечивать более низкий уровень общего освещения!

 Не мешайте проникновению естественного света в   помещение!

Полезные советы по выбору энергоэкономичной бытовой техники

•                     Осуществляйте покупку товаров электротехнического назначения в зарекомендовавших себя специализированных магазинах!

•                     Приобретая бытовую технику, обращайте внимание на класс ее энергоэффективности. Получить данную информацию можно, найдя на приборе этикетку энергоэффективности или проконсультировавшись со специалистом торговой сети. Наиболее энергоэффективным является класс- А++, А+, А; далее по убыванию –B, C, D, E, F, G.

Компьютерная техника

•                     Все выпускаемые на сегодняшний день компьютеры поддерживают режим энергосбережения.

•                     При правильной настройке этого режима можно достичь до 50% экономии электроэнергии.

Мобильные устройства

Не оставляйте зарядное устройство для мобильного телефона, фотоаппарата, плеера, ноутбука и т.п. включенным в розетку, когда там нет заряжаемого аппарата, ведь до 95% энергии используется впустую.

 Пылесос

Не забывайте менять или чистить пылесборник и фильтры очистки выбрасываемого воздуха, которые увеличивают энергопотребление пылесоса

Электроплиты

•                     При не соответствии размеров посуды и  конфорки электроплиты, теряется 5-10% энергии.

•                     Не закрывая кастрюлю крышкой удлиняется время готовки на 20–30%, следовательно, увеличивается расход электроэнергии на приготовление.

•                     Переключаясь на низкотемпературный режим готовки, электроэнергии на приготовление будет затрачено меньше.

 Электрочайник

Своевременно удаляйте из электрочайника накипь, т.к. вода в посуде с накипью нагревается медленно, а электроэнергии расходуется больше.

Стиральная машина

•                     Главное условие рациональной эксплуатации стиральных машин – не превышать нормы максимальной загрузки белья.

•                     Следует избегать  неполной загрузки стиральной машины: перерасход электроэнергии в этом случае может составить 10–15%.

•                     При неправильной программе стирки перерасход электроэнергии – до 30%.

Холодильник, морозильная камера

•              Холодильник ставьте в прохладное место, если температура в комнате, достигает 30ºC, то потребление  электроэнергии удваивается.

•              Не кладите теплые продукты в холодильник, дайте остыть им до комнатной температуры.

•              Своевременно размораживайте морозильную камеру, при образовании в ней льда ухудшается охлаждение замороженных продуктов и увеличивается потребление электроэнергии.

Еще один способ экономии электроэнергии – использование энергосберегающих лампочек.

Полезный совет: посмотрите, где в вашем доме можно заменить простую лампу накаливания на компактную люминесцентную лампу (КЛЛ) или светодиодную!   

Экономьте электроэнергию!

Сэкономите свои средства и средства школы!

Скачано с www.znanio.ru