Компактна флуоресцентна свјетиљка

Из Википедије, слободне енциклопедије
Иди на навигацију Иди на претрагу

Компактна флуоресцентна свјетиљка (КФС) (енг: compact fluorescent lamp (CFL)), такође позната под именом штедна сијалица (еко сијалица) је врста флуоресцентне свјетиљке. Направљене су са намјером да замијене класичне сијалице са ужареном нити (Incandescent light bulb), тако да директно могу да се уврну у сијалично грло класичне сијалице. КФС „троше“ мање електричне енергије, имају дужи вијек трајања, али су зато доста скупље.

Спирални тип компактне флуоресцентне свјетиљке има нешто нижи степен искоришћења од цевастог типа због дебелог слоја фосфора на доњој страни. Ипак је једна од најпопуларнијих у САД.[1]

Као све флуоресцентне свјетиљке, тако и компактна флуоресцентна свјетиљка или сијалица (КФС) садржи живу која је веома токсична, и због тога су велике компликације са одстрањивањем употребљених сијалица, једном ријечју, нису пријатне за околину.

КФЦ сијалице зраче другачији свјетлосни спектар од сијалица са жарном нити тј. класичних сијалица. Свјетло од КФЦ сијалице је „хладније“ од свјетла класичних сијалица.[2]


Историја[уреди]

Претходница данашње КФЦ је сијалица из 1890-их година коју је изумео Петар Купер Хевит (Peter Cooper Hewitt) [3] Хевитова сијалица је употребљавана у фотографским студијима и индустрији. [3] Едмунд Гермер (Edmund Germer), Фридрих Мејер (Friedrich Meyer), и Ханс Спанер (Hans Spanner) су патентирали 1927. године тзв. свјетиљку с паром под високим притиском.[3] Џорџ Инман (George Inman) у сарадњи са Џенерал Електриком (General Electric) направио је практичну флуоресцентну свјетиљку 1938. године, иначе патентована 1941.[3] Данашњу КФС изумео је Ед Хамер (Ed Hammer), инжењер Џенерал Електрика, као одговор на нафтну кризу 1973. године.

КФС је постепено почела да се производи те примјењује за ширу употребу.

Конструкција[уреди]

Најважнији технички напредак био је замјена електромагнетног баласта са електронским баластом, који је одстранио већину треперења те спорог паљења, карактеристично за флуоресцентне свјетиљке.

Глана два дијела свјетиљке су гасом напуњена цијев те баласт (електромагнетни или електронски).

Електрична струја из баласта долази до гаса гдје проузрокује емитовање ултраљубичасте свјетлости. Ултраљубичаста свјетлост затим побуди фосфорни слој унутар цијеви, који почне да емитује видљиву свјетлост. Електронски баласт садржи мали електронски круг (исправљач, филтер, транзисторе), прикључен на резонантни високо-фреквентни (40 kHz) инвертор (претварач) (DC - AC). Код стандарних КФС, пошто претварач настоји да стабилизује струју свјетиљке, а самим тим и произведену свјетлост, за распон улазног напона, ове свјетиљке нису погодне за континуисану регулацију јачине свјетлости од нуле па до пуне свјетлости свјетиљке.

Производе се и за једносмјерну и наизмјеничну струју.

Интегрисане КФС[уреди]

Интегрисане свјетиљке садрже обоје, баласт и цијев у једном дијелу (отуда име интегрисана КФС), који има навојни или бајонетни прикључак. Ове свјетиљке се директо могу уврнути у сијалична грла класичних сијалица.

Неинтегрисане КФС[уреди]

Неинтегрисане свјетиљке имају посебно замјенљиву сијалицу и перманентно инсталисани баласт. Стартер је обично смјештен у бази сијалице саме. Пошто је пригушница смјештена у самом сијаличном грлу (кућишту), он је већи и трајнији у поређењу са пригушницом интегрисаних КФС. Само кућиште је зато скупље али и напредније изведбе јер нуди мање треперења, брже паљење, регулацију свјетлости итд.[4][5]

Неинтегрисане свјетиљке су популарније за професионалне кориснике, као што су хотели, канцеларијске зграде итд.

Друга изведба неинтегрисаних свјетиљки је таква, гдје почетни систем има кућиште базе те посебно цијев. Касније се само цијев мијења. Примјери таквих свјетиљки су рецимо: „Thorn 2D“ те неке „Philips PL“ варијанте. Ријетко се већ могу наћи, јер су их засјениле јефтиније, интегрисане свјетиљке.

Поређење са класичним сијалицама[уреди]

Вијек трајања[уреди]

Просјечни вијек трајања КФС је од 8-15 пута дужи од класичних. [6] Типично имају назначен вијек трајања између 6000 и 15000 сати, док класичне имају 750 или 1000 сати.[7][8] међутим, постоје и класичне сијалице са дугим вијеком трајања. [9] Вијек трајања зависи од више фактора, укључујући: напон, фабричке грешке, испостављеност краткотрајним пренапонима, испостављеност механичким потресима, мрежној фреквенцији, температури околине итд.

Вијек трајања КФС је значајно краћи ако се укључују да раде само неколико минута. Напримјер, ако су периоди укључивања и искључивања дуги само 5 минута, вијек трајања КФС може да буде краћи и до 85%, тако да им се нулира предност над класичним сијалицама. [10][11][12]

Што су старије КФС производе мање свјетлости него на почетку, кад су нове. При крају свог вијека, може се очекивати да ће КФС да производе око 70-80% оригиналне почетне количине свјетлости. [13] Одговор човјечијег ока је логаритмична.[14]

Степен искоришћења[уреди]

Графикон показује „потрошњу“ електричне енергије за различите врсте сијалица при различитим свјетлосним нивојима. Тачке које су ниже на графикону одговарају мањој потрошњи електричне енергије.

За дани ниво освјетљења, КФС троше између једне трећине до једне петине електричне енергије еквивалентне класичне сијалице. [15] Пошто на електрично освјетљење отпада око 9% кућне потрошње електричне енергије (податак за САД 2001. године), значи прилична уштеда у потрошњи електричне енергије се може постићи употребљавајући КФС умјесто класичних сијалица.[16]

Типична КФС успије да претвори између 17 to 21% електричне енергије у радијацијску – свјетлосну. [17] Пошто се осјетљивост ока мијења са таласном дужином, је око, производња или учинак свјетиљке се мјери у луменима (lm). Луменски учинак (luminous efficacy) КФС је типично 60 до 72 лумена на ват (lm/W), против 8 to 17 (lm/W) за класичне сијалице.[18]

Цијена[уреди]

Почетна инвестиција је доста већа јер је цијена КФС типично 3 – 10 пута већа од класичних сијалица. Али дужи вијек трајања те нижа потрошња електричне енергије покрије вишу почетну цијену.[19]

У комерцијалним зградама КФС су веома ефикасне, јер се огромни простори освјетљавају скоро цијело радно вријеме. [20]

Вријеме паљења[уреди]

Док се класичне сијалице пале практично истовремено када се укључи прекидач, КФС је потребно неко вријеме док не достигну пуни сјај. При ниским температурама, то траје још дуже.

Неким врстама КФС потребно је и до три минута да достигну пуни сјај. Узимајући у обзир и краћи вијек трајања због чешћих укључења и искључења, КФС могу бити мање привлачне од класичних за сва мјеста гдје не треба да су укључене дуже времена, као нпр. за аутоматско укључивање и искључивање на улазима кућа, гаража итд.

Друге технологије КФС[уреди]

Друга врста флуоресцентних свјетиљки је тзв. радиофлуоресцентна свјетиљка или индукцијска свјетиљка. Код ових свјетиљки, живина пара се узбуђује преко радиофреквентног осцилатора.[21] Тренутно овај тип свјетиљке има високу производну цијену те проблеме у вези са електромагнетном компатибилности (Electromagnetic compatibility) и доношењу одговарајућих међународних стандарда.[22] and RFI.

Неки произвођачи праве КФС са титанијум диоксидним премазом на спољној страни.[23][24] Сматра се да, титанијум диоксид, када се испостави ултравиолентој свјетлости, може да „уништи“ бактерије, вирусе споре буђи те одстрани непријатне мирисе. Ипак ове тврдње треба узети са резервом.

Хладно-катодна флуоресцентна свјетиљка, ХКФС (енг: Cold Cathode Fluorescent Lamp, (CCFL)) је једна од новијих типова КФС. Напон код ХКФС је пет пута већи него код КФС, док је струја десет пута мања. Имају пречник око 3 mm. Њихов учинак (lm/W) је око 50% мањи од учинка КФС. Иначе њихова предност је да су тренутне као класичне сијалице, компатибилне су са регулаторима освјетљења (dimmer), фотоћелијама, те имају дуг вијек трајања, око 50 хиљада сати. Неки произвођачи дају луминентни премаз на КФС тако да неко вријеме „свијетле“ након што их искључимо, што може бити корисно у ванредним ситуацијама.

Свјетлосни спектар[уреди]

Color temperature.svg

Свјетлост је одашиљана (емитована) смјесом фосфора на унутрашњој страни цијеви, гдје сваки даје једну боју. Ради се о компромису између нијансе одашиљане свјетлости, енергетске учинковитости (степена искоришћења) те цијене. Три до четири фосфора су потребна да се постигне „бијела“ свјетлост. Сваки додатни фосфор премазу, значи снижење енергетске eфикасности и повећања цијене.

Температура боје може да се изрази у келвинима kelvin или мирдима (mired) (1 милион подијељено са температуром боје у келвинима).

Температура боје је квантитативна мјера. Што је већа температура боје у келвинима, „хладнија“ је свјетлост. Код данашњих КФС и других три фосфорних свјетиљки, имена боја нису стандардизована за поједине температуре боја, као што су биле код старијих холофосфатних флуоресцентних свјетиљки. Између појединих произвођача запажене су недослиједности и разлике. Нпр. „Sylvania's Daylight CFL“ има температуру боје 3.500 K, док већина других свјетиљки типа „дневна свјетлост“ ('daylight') има бар 5.000 K. КФС се производе и у другим бојама али у мањем обиму

.

Еколошки проблеми[уреди]

Уштеда енергије[уреди]

Пошто флуоресцентне свјетиљке „троше“ мање електричне енергије за исту количину произведене свјетлости, него класичне свјетиљке са ужареном нити, КФС снижавају нето потрошњу електричне енергије, значи доприносе околине у том погледу.

Међутим, док КФС троше мање електричне енергије, на другој страни, више електричне енергије је потребно за њихову производњу, него за класичне сијалице. То је опет ублажено с тим да КФС имају дужи вијек трајања.[25]

Живине (Mercury) емисије[уреди]

Као и све флуоресцентне свјетиљке тако и КФС, имају одређену количину живе.[26][27] око 4,0 mg на сијалицу [28] , представља проблем за земљу, ваздух и воду. [29] Једни произвођачи производе КФС са мањом количином живе 1,0 mg до 1,5 mg на сијалицу.[30] У подручјима гдје је пуно термоелектрана на угаљ (жива се ослобађа приликом ложења угља), КФС могу допринијети смањењу негативном утицају на околину.[31]

Овај ефекат је наравно неважан (ирелевантан) у подручјима гдје нема термоелектрана на угаљ. Наравно ту је проблем одлагања употребљених КФС.[32]

Одлагање употребљених КФС[уреди]

Досадашња истраживања у САД од стране „Maine DEP“[33] те такође Браун Универзитета (Brown University) из 2008. године, потврђују да количина живе ослобођена из поломљених КФС увелико премашује EPA (U.S. Environmental Protection Agency) сигурносне стандарде.[34] Употребљене свјетиљке би требало рециклирати на правилан начин. Нажалост, процјењује се, да је само око 3 % КФС правилно одлагано или рециклирано.

У Европској унији КФС подлијежу директиви шеме за отпадну електричну и електронску опрему (Waste Electrical and Electronic Equipment Directive (WEEE)). У малопродајну цијену укључен је и износ за рециклажу, с тим, да су произвођачи и увозници дужни да сабирају и рециклирају употребљене КФС. У већини земаља, посебне упуте за руковање са КФС тренутно нису исписане на паковањима КФС за кућну употребу.[35]

Жива у КФС је опасна јер једна сијалица може да проузрокује контаминацију до 100,000 ng/m3 ваздуха — неких 300 пута од „EPA“ (U.S. Environmental Protection Agency) хроничне границе од само 300 ng/m3 ваздуха. Иста агенција препоручује завијање употребљених КФС у двојне пластичне врећице прије одлагања.[36]

Студија од „Maine DEP“ из 2008. године је упоредила методе одлагања и упозорила да су пластичне врећице најгоре рјешење, јер живина пара наставља да „цури“ из врећице далеко преко дозвољеног нивоа. Maine DEP сада препоручује херметички затворене стаклене тегле, као најбоље рјешење за одслужену компактну флуоресцентну свјетиљку.

Конструкцијски проблеми КФС[уреди]

Величина
Постоји неколико проблема око конструкције КФС. Количина свјетлости емитована од КФС је пропорционална величини фосфорне површине, што значи да су сијалице са већом снагом веће од еквивалентних класичних сијалица. Због тога често сијалице типа КФС не могу да стану у елеменат (лустер) у којем смо имали класичну сијалицу.
Регулација
Немогућност регулације јачине свјетлости. Само мали број посебних КФС имају ту могућност.
Хладна свјетлост
Хладна свјетлост, непријатна за човјечије око и расположење. Код КФС и при сниженој јачини свјетлости, хладна свјетлост остаје. Ово је у супротности са другим изворима свјетлости, као што су Сунце или класичне сијалице, гдје боја свјетлости постаје топлија са смањењем јачине (интензитета) свјетлости. Тестирања емоционалног реаговања код људи на пригушену хладну свјетлост показују да таква свјетлост дјелује одвратно хладно и чак злокобно.
Негативан утицај на квалитет електричне струје
Квалитет електричне струје може да буде на удару код већих инсталација КФС. Ради се о израженој напонској дисторзији.

[37][38]

Споро постизање пуног освјетљења
Пуна јачина свјетлости из КФС постигнута тек након дуже времена (и до 3 минуте).

На самом почетку када се укључи КФС ниво свјетлости може да буде чак и упола мањи од нормалног пуног нивоа. На другој страни, класичним сијалицама је потребно само око 0,1 секунда.

Брујање
Као већина флуоресцентних свјетиљки тако и КФС може да емитује звук у облику брујања, док код класичних сијалица тога нема. Посебно у мирним собама то може да буде веома непријатно,али опет то се код многих КФС готово и не примети
Иридесценција
Код флуоресцентних свјетиљки може доћи до појаве иридесценције (преливање боја). Ниво може да буде скоро непримјетан али може да буде и веома видљив.
Интерференција преклопних сатова
Електронски преклопни сатови могу изазвати сметње (интерференцију) код баласта те им скратити вијек трајања.
Рад на ниским температурама
КФС које нису направљене за рад на ниским температурам околине, једноставно неће моћи да раде.[39]
Слабљење интензитета
КФС са временом губе ниво свјетлости које могу да емитују. Што су старије слабије свијетле.[40]

Питање масовније употребе КФС[уреди]

Посебно због мање потрошње електричне енергије и самим тим „мање контаминације“ околине, разне организације настоје да на разне начине повећају употребу КФС, те са друге стране смање употребу класичних сијалица. Владе неких држава разматрају чак ригорзније мјере, као што су потпуно укидање класичних сијалица на рачун увођења КФС. Мјере су као у већини случајева финансијске природе, веће таксе на производњу класичних сијалица па чак и забрана производње класичних сијалица. САД, Канада и Аустралија су већ објавиле увођење потпуне забране употребе класичних сијалица у ближој будућности.[41]

На састанку Екодизајн регулационог комитета (Ecodesign Regulatory Committee) у Бриселу, децембра 2008, чланице ЕУ су одобриле приједлог постепеног укидања класичних сијалица почевши одмах од 2009. године па до 2012. године.[42]

Извори[уреди]

  1. ^ „Philips Tornado Asian Compact Fluorescent”. Philips. Приступљено 24. 12. 2007. 
  2. ^ Masamitsu, Emily (мај 2007), „The Best Compact Fluorescent Light Bulbs: PM Lab Test”, Popular Mechanics, Архивирано из оригинала на датум 26. 04. 2007, Приступљено 15. 5. 2007 
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 Mary Bellis (2007), „The History of Fluorescent Lights”, About.com, Приступљено 13. 2. 2008 
  4. ^ „Electronic Fluorescent Dimmers”. Hunt Dimming. Приступљено 24. 12. 2007. 
  5. ^ „Electronic Dimmable Ballasts”. Advanced Buildings Technologies and Practices. Приступљено 24. 12. 2007. 
  6. ^ National Energy Foundation - redirection page, Приступљено 8. 4. 2013.
  7. ^ „Osram Dulux EL Energy-Saving Lamps” (PDF). Osram. Архивирано из оригинала (PDF) на датум 22. 7. 2006. Приступљено 24. 12. 2007. 
  8. ^ „IEC 60969 - Self-ballasted lamps for general lighting services - Performance requirements”. Collaborative Labeling and Appliance Standards Program. Архивирано из оригинала на датум 26. 02. 2008. Приступљено 24. 12. 2007. 
  9. ^ Light output of long-life incandescent lamps, Приступљено 8. 4. 2013.
  10. ^ Minnesota's Energy Challenge, Приступљено 8. 4. 2013.
  11. ^ Low Energy Long Life CFL Light Bulbs Globe Style- Bayonet Cap and Edison Screwed Cap, Приступљено 8. 4. 2013.
  12. ^ Get the Most Life out of your CFL « KitchAnn Style, Приступљено 8. 4. 2013.[непоуздан извор?]
  13. ^ Performance Standard and Inspection Methods of CFL, Приступљено 8. 4. 2013.
  14. ^ Halsted, Charles P. (1993). „Brightness, Luminance, and Confusion”. Information Display. Naval Air Warfare Center Warminster, PA. Архивирано из оригинала на датум 22. 09. 2007. Приступљено 7. 10. 2007. »Значи ако ниво лумена свјетлосног извора који гледамо, повећамо за 10 пута, наше око не региструје повећање за 10 пута. Однос је логаритмичан, тј. осјетљивост ока се веома брзо снижава са повећањем интензитета свјетлосног извора. На тај начин човјечије око може да ради у тако широком распону свјетлосне јачине.« 
  15. ^ FAQs: Compact Fluorescent: GE Commercial Lighting Products Archived 20070329191437 at www.gelighting.com Error: unknown archive URL, Приступљено 8. 4. 2013.
  16. ^ „US Household Electricity Report”. US Energy Information Administration. 2005. Архивирано из оригинала на датум 01. 08. 2012. Приступљено 24. 01. 2009. 
  17. ^ 17 – 21 % је базирано на 60 до 72 лумена (lm) на ват (w) учинка извора, и 347 лумена на радијацијски ват луминентног учинка радијације за тзв. „tri-phosphor spectrum“ из овог извора: Ohno, Yoshi (2004), „Color Rendering and Luminous Efficacy of White LED Spectra”, Proc. of SPIE (Fourth International Conference on Solid State Lighting) (PDF), 5530, SPIE, Bellingham, WA, doi:10.1117/12.565757, Архивирано из оригинала (PDF) на датум 20. 9. 2008 
  18. ^ „Conventional CFLs”. Energy Federation Incorporated. Приступљено 23. 12. 2008. 
  19. ^ FAQ: The End of the Light Bulb as We Know It. US News & World Report, 19 December 2007.
  20. ^ Chernoff, Harry (23. 1. 2008). „The Cost-Effectiveness of Compact Fluorescents in Commercial Buildings”. EnergyPulse. Архивирано из оригинала на датум 20. 02. 2008. Приступљено 21. 3. 2008. 
  21. ^ „RF Lighting Tunes in Improved Illumination”. 
  22. ^ How It Works (PDF). Miser Lighting Inc. Архивирано из оригинала (PDF) на датум 28. 11. 2007. 
  23. ^ "A better Lightbulb?", IEEE Spectrum, February 2005, retrieved June 15, 2008.
  24. ^ „A whole new atmosphere from one little light bulb”. Technical Consumer Products, Inc. Приступљено 11. 1. 2009. 
  25. ^ Compact Fluorescent Light Bulbs – A Tale From Dust to Dust retrieved June 15, 2008
  26. ^ „Садржина живе (енг: Mercury Content Information Available for Lamps on the 2003 New Jersey Contract T-0192”. Приступљено 15. 5. 2007. 
  27. ^ „Canada-Wide Standard for Mercury-Containing Lamps” (PDF). 2001. Архивирано из оригинала (PDF) на датум 30. 5. 2005. Приступљено 23. 3. 2007. 
  28. ^ „Frequently Asked Questions Information on Compact Fluorescent Light Bulbs (CFLs) and Mercury June 2008” (PDF). 2008. Приступљено 31. 8. 2008. 
  29. ^ „NEMA Lamp Companies Announce Commitment to Cap CFL Mercury Content”. Архивирано из оригинала на датум 15. 07. 2007. Приступљено 23. 3. 2007. 
  30. ^ „Low Mercury CFLs”. Energy Federation Incorporated. Приступљено 23. 12. 2008. 
  31. ^ Compact Fluorescent Bulbs and Mercury: Reality Check. Popular Mechanics, 11 June 2007.
  32. ^ „Frequently Asked Questions, Information on Proper Disposal of Compact Fluorescent Light Bulbs (CFLs)” (PDF). Приступљено 19. 3. 2007. 
  33. ^ Maine study on broken CFLs and mercury retrieved February 28, 2008.
  34. ^ INVESTIGATEMAGAZINE.TV: Mercury in CFLs – special investigation, Приступљено 8. 4. 2013.
  35. ^ Mercury leaks found as new bulbs break - The Boston Globe, Приступљено 8. 4. 2013.
  36. ^ „Mercury - spills, disposal and site cleanup - what to do if a fluorescent light bulb breaks”. U.S. Environmental Protection Agency. 25. 10. 2007. Приступљено 15. 1. 2008. 
  37. ^ Ph. N. Korovesis e.a., Influence of Large-Scale Installation of Energy Saving Lamps on the Line Voltage Distortion of a Weak Network Supplied by Photovoltaic Station, IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, Vol. 19, NO. 4, Oktober 2004
  38. ^ J. Cunill-Solà and M. Salichs, Study and Characterization of Waveforms From Low-Watt (<25 W) Compact Fluorescent Lamps With Electronic Ballasts, IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, Vol. 22, NO. 4, Oktober 2007
  39. ^ „{title}”. Архивирано из оригинала на датум 11. 10. 2007. Приступљено 24. 01. 2009. 
  40. ^ „Energy Star Lighting Verification Program (Program for the Evaluation and Analysis of Residential Lighting) Semi-annual report For the period of October 2003 to April 2004” (PDF). Приступљено 13. 4. 2007. 
  41. ^ Canada to ban incandescent light bulbs by 2012 - Reuters Wed Apr 25, 2007 Retrieved Tue September 16, 2008
  42. ^ Member States approve the phasing-out of incandescent bulbs by 2012 - Press releases RAPID Mon Dec 8, 2008 Retrieved Wed December 9, 2008

Спољашње везе[уреди]