مقایسه انواع مختلف لامپ کم مصرف و مقدار بازدهی آن ها

در حال حاضر یک ایده درخشان وجود دارد – یک لامپ کم مصرف که موجب صرفه جویی در هزینه شما می شود و به محیط زیست کمک می کند! طول عمر آن 10 برابر بیشتر از لامپ الکتریکی استاندارد است و 80 درصد انرژی کمتری مصرف می کند. اگر به مقابله با گرم شدن کره زمین اهمیت می دهید، این لامپ ها گامی بزرگ به سوی آن می باشد.

این لامپ در طول عمر خود، با صرفه جویی در مصرف انرژی از ورود حدود یک تن دی اکسید کربن به جو جلوگیری می کند و چندین برابر مبلغ خود را صرفه چویی می کند. بنابراین برای جیب شما و هم برای محیط زیست نیز مناسب است. دو نوع کاملاً متفاوت از این لامپ وجود دارد: CFL (لامپ کم مصرف یا فلورسنت فشرده) و لامپ های LED . چه تفاوتی بین آنها وجود دارد، چگونه کار می کنند و کدام یک بهتر است؟ اجازه بدهید نگاه دقیق تری داشته باشیم!

یک لامپ کم مصرف یا فلورسنت فشرده کم مصرف (CFL). نور از لوله‌های فلورسنت دوقلو در سمت چپ ناشی می شود. پایه لامپ مکعبی شکل شامل یک ترانسفورماتور و سایر لوازم الکترونیکی است، که در زیر توضیح داده شده است.

چرا اتلاف انرژی در لامپ های معمولی وجود دارد؟

قبل از بررسی مزایای لامپ های کم مصرف لازم است به معایب لامپ های معمولی بپردازیم.

لامپ رشته ای هنگام داغ شدن فیلامنت نور تولید می کند. به خاطر خطرات و آسیب و آسیب های احتمالی که برای چشم در پی دارد، نمی توان برای یک مدت طولانی به یک لامپ روشن نگاه کرد. در این تصویر فیلامنت داغ منتشر کننده ی نور به وضوح قابل مشاهده است.

در گذشته لامپ های مورد استفاده از نوع رشته ای  بودند. این بدان معنی است که آنها بدلیل اینکه داغ می شوند نور لیجاد می کنند. ساختار این لامپ ها از یک گوی شیشه ای و یک سیم بسیار نازک به نام فیلامنت تشکیل شده است.هنگامی که الکتریسیته در سراسر فیلامنت جریان می یابد افزایش دمای چشم گیری در آن رخ می دهد.

اغلب اجسام داغ نور منتشر می کنند، به عنوان مثال شعله آتش به دلیل دمای بالایی که دارد به رنگ های قرمز نارنجی زرد یا سفید دیده می شود. اگر قطعه ای آهن را در مجاورت شعله های آتش قرار دهیم بنا به افزایش دمایی که در آن رخ می دهد نور با رنگ های متفاوت منتشر می کند.

برای مثال در دمای 950درجه سانتیگراد (1750 درجه فارنهایت) نور قرمز منتشر می کند و اگر دما به حدود 1100 درجه سانتیگراد (2000 درجه فارنهایت) افزایش یابد نور زرد منتشر می کند. اگر داغ تر شود، حدود 2500 درجه سانتیگراد (4500 درجه فارنهایت) با یک نور روشن و سفید می درخشد. فیلامنت داخل حباب لامپ نیز به دلیل دمای زیادی که دارد سفید و درخشان به نظر می رسد.

نحوه کار لامپ رشته ای

آهن گرم به دلیل گرما، قرمز ، زرد یا سفید به نظر می رسد اما چرا به هیچ وجه روشنایی تولید نمی کند؟ زمانی که قطعه آهن را حرارت می دهیم اتم های آن انرژی گرمایی را جذب می کنند و الکترون های داخل آنها برای جذب این انرژی از هسته فاصله می گیرند و در تراز های بالاتری قرار می گیرند.ا ین امر باعث نا پایدار شدن آنها می شود؛ بنابراین این الکترون ها به سرعت با از دست دادن انرژی دریافتی به روش آزاد کردن نور به تراز پایدار خود بر می گردند.

آزاد کردن نور با آزاد کردن بسته های کوچک انرژی نورانی که فوتون نامیده می شود انجام می گیرد و بسته به مقدار انرژی ای که الکترون ها باید از دست بدهند فوتون ها در رنگ های خاصی ظاهر می شوند.

در همین خصوص ببینید: آموزش دیالوکس (نورپردازی داخلی و خارجی)

ممکن است فکر کنید داغ کردن سیم فیلامنت روش ناکارآمدی برای تولید نور است و حق با شماست. شعله های آتش، قطعات آهن داغ و سیم فیلامنت داخل لامپ همگی نور منتشر می کنند؛ اما همراه با نور گرمای زیادی نیز تولید می کنند. در صورتی که هدف ما تنها تولید نور باشد، هرگونه گرمای تولیدی هدر رفت انرژی محسوب می شود.

اگر تا به حال دست خود را نزدیک یک لامپ رشته ای معمولی قرار داده باشید خواهید دانست که گرمای بسیار زیادی تولید می کند و غیر قابل لمس است. بنابراین آن را امتحان نکنید! در حقیقت یک لامپ رشته ای حدود 90% از برق دریافتی خود را با ایجاد گرما هدر می دهد.

لامپ کم مصرف (CFL) چگونه کار می کند؟

به طور سنتی، لامپ های کم مصرف با ایجاد نور بدون گرما با استفاده از فرآیندی کاملاً متفاوت به نام فلورسانس، در مصرف انرژی صرفه جویی می کنند. این ترفندی شبیه به کاری است که توسط موجودات مانند کرم شب تاب و کرم های درخشان استفاده می شود، که بدن آنها حاوی مواد شیمیایی است که بدون هیچ گرما باعث ایجاد “نور سرد” می شوند. نام عمومی نوری که از این طریق ساخته شده است لومینس است.

احتمالاً سال ها در خانه یا محل کار خود لامپ های نواری فلورسنت داشته اید. فلورسنت های فشرده مدرن دقیقاً به همان روش کار می کنند فقط آنها را فشرده کرده اند تا تقریباً در همان حجم یک لامپ سنتی قرار بگیرند.

از بیرون، یک لامپ کم مصرف به اندازه کافی ساده، با دو قسمت اصلی به نظر می رسد: یک پایه مربع که دو یا چند لوله شیشه ای سفید از آن بیرون می آید. آنها را به برق وصل کنید و لوله ها روشن شوند. چه چیزی می تواند ساده تر باشد؟ ولی در داخل، کارها کمی پیچیده تر است! در اینجا نحوه کار همه این ها ذکر شده است:

مراحل کار لامپ کم مصرف

1. شما پایه را به پریز برق وصل می کنید.
2. درست در داخل پایه، جایی که محفظه از آن خارج می شود، یک مدار الکترونیکی کوچک، حاوی یک ترانسفورماتور وجود دارد که باعث افزایش ولتاژ برق ورودی می شود. (می توانید عکسی از مدار را در زیر مشاهده کنید.) این بدان معنی است که لامپ می تواند نور بیشتری را تولید کند و همچنین به کاهش سوسو زدن کمک می کند.
3. مدار به یک جفت اتصال الکتریکی به نام الکترود وصل می شود.
4. هنگامی که الکتریسیته به الکترودها جریان می یابد، الکترون ها (که در اینجا به صورت نقاط قرمز نشان داده شده اند) از سطح آنها خارج شده و لوله‌های سفید نازک که حاوی گاز جیوه است را خاموش می کند، که در اینجا به عنوان نقاط آبی بزرگتر نشان داده شده است.
5. وقتی الکترون ها در لوله ها به پایین پرت می شوند، با اتمهای جیوه برخورد می کنند. این برخورد انرژی را به اتمهای جیوه می دهد بنابراین الکترون های آنها به سطح انرژی بالاتر جهش می کنند. اما این باعث می شود اتم های جیوه ناپایدار شوند ، بنابراین الکترون ها به سرعت به حالت پایه خود باز می گردند. وقتی این کار را کردند، فوتونهایی از نور ماوراء بنفش نامرئی (فرکانس کمی بالاتر از نور آبی که می بینیم) را ساطع می کنند، که در اینجا به صورت یک خط بنفش نشان داده شده است.
6. اگر لامپ کم مصرف نور نامرئی ایجاد می کند، چگونه درخشش سفید دارد؟ این قسمت هوشمندانه کار است. لوله‌های شیشه‌ای نازک فلورسنت از مواد شیمیایی با رنگ سفید به نام فسفر پوشیده شده است. هنگامی که نور ماوراء بنفش به اتم فسفرها برخورد می کند (در اینجا به صورت نقاط خاکستری نشان داده می شود)، الکترون های آنها را به همان روشی که اتم های جیوه را برانگیخته می کند، برانگیخته می نماید. این امر باعث می شود که اتم های فسفر ناپایدار باشند، بنابراین انرژی اضافی خود را به صورت فوتون از دست می دهند – که بصورت نور سفید به نظر می رسد (که در اینجا با خطوط زرد نشان داده شده است).

مدار الکترونیکی داخل لامپ کم مصرف. ترانسفورماتور قطعه بزرگ نارنجی / طلایی در مرکز است. استوانه سیاه در سمت چپ خازن است. چهار کانکتور نقره ای رنگ در انتهای سمت راست جایی است که الکترودها به آن وصل می شوند.

خلاصه

بنابراین، به طور خلاصه، لامپ کم مصرف انرژی خود را در یک فرآیند سه مرحله ای ایجاد می کند:

1. الکترود ها انرژی الکتریکی را از منبع تغذیه می گیرند و الکترون های متحرک را تولید می کنند.
2. الکترون های متحرک با اتمهای جیوه در لوله ها برخورد می کنند تا نور ماوراء بنفش ایجاد کنند.
3. پوشش سفید فسفر لوله ها، نور ماوراء بنفش را به نور مرئی (که می بینیم) تبدیل می کند.

داخل لامپ کم مصرف (فلورسنت فشرده) چیست؟

اگر درباره ی ساختار این گونه لامپ ها کنجکاو هستید به هیچ عنوان اقدام به جدا کردن اجزای آن نکنید؛ زیرا هرگونه آسیب وارده بر لوله های شیشه ای سفید رنگ آن به دلیل وجود جیوه خطراتی در پی خواهد داشت.

ساختار لامپ فلوئورسنت فشرده؛ اعداد بیانگر اجزای آن هستند:

1) اتصال سوکت انرژی

2) مدار تبدیل کننده

3) الکترود ها

4) لوله های شیشه ای که سطح داخلی آنها با فسفر پوشانده شده است

معایب لامپ های کم مصرف

لامپ های فلورسنت کم مصرف نسبت به لامپ های رشته ای مزایایی دارند اما خالی از ضعف نیستند. همانطور که در عکس بالا مشاهده می کنید، مدارهای الکترونیکی زیادی در داخل آنها وجود دارد و به همین دلیل بازیافت آنها در انتهای عمر آنها کار بسیار سختی است؛ بنابراین بیشتر این لامپ ها پس از استفاده تبدیل به زباله می شوند. علاوه بر آن جیوه داخل لوله های شیشه ای آن بسیار سمی است و در صورت شکستن آنها در یک فضای بسته خطراتی برای سلامتی افراد حاضر خواهد داشت. همینطور جیوه موجود در آن نیز جزو زباله های بازیافت ناپذیر می باشد.

پس از انقراض لامپ های رشته ای همانند دایناسورها این لامپ ها نیز در حال طی کردن این مسیر هستند. در فوریه سال 2016 ، تولید کننده پیشرو شرکت جنرال الکتریک توقف تولید و فروش لامپ های فلوئورسنت فشرده در ایالات متحده آمریکا  را به نفع لامپ های LED اعلام کرد. اکنون لامپ های LED در شکل های مختلف که شامل لامپ های نواری نیز می شود قابل خریداری است؛

بنابراین دلیلی برای انتخاب نکردن آن باقی نمی ماند. مطمئناً بازار به این ترتیب پیش می رود: طبق آنچه اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده اعلام می کند، LED ها تا پایان سال 2018 حدود دو سوم کل محموله های لامپ را شامل می شوند.

لامپ های ال ای دی (LED)

میزان شباهت لامپ LED (چپ) به لامپ های رشته ای بیشتر از لامپ های کم مصرف یا فلوئورسنت فشرده (راست) است.

از زمانی که (اواسط دهه ی 1990) لامپ کم مصرف یا فلوئورسنت فشرده شروع به محبوب شدن کرد جایگزین های بهتری برای آن بوجود آمدند: لامپ های LED. که از نظر مصرف انرژی، طول عمر و از نظر داشتن اجزای درونی کمتر و بدون جیوه بودن نسبت به آنها برتری داشتند. هرچند حداقل در حال حاضر ، آن ها می توانند گران تر باشند. مزیت دیگری که این لامپ ها دارند، برخلاف لامپ های فلوئورسنت فشرده که دقایقی برای گرم شدن نیاز دارند به سرعت به روشنایی حداکثر می رسند.

توصیه می کنیم بخوانید: آموزش نقشه کشی برق ساختمان

لامپ های LED شامل 20-30 دیود منتشر کننده ی نور با توان و ولتاژ پایین و مقداری مدار برای کنترل ولتاژ های بالا در تجهیزات داخلی هستند. بسیاری از آنها یک محفظه ی پلاستیکی خارجی یا “دیفیوزر” برای پخش کردن نور برق آسا و خیره کننده ال ای دی های کوچک به یک درخشش گرم تر و فازی تر مناسب برای مصارف خانگی دارند.

لامپ LED چگونه کار می کند؟

یک LED معمولاً با یک باتری 1.5 ولت DC (جریان مستقیم) فعال می شوند: بسیاری از چراغ قوه های مدرن دقیقاً به این روش کار می کنند: با تعداد معدودی از لامپ های LED که توسط دو باتری کوچک کار می کنند.

یک لامپ خانگی دارای برخی از مشکلات اضافی است: ولتاژ بسیار بالاتر (110 – 250 ولت) و وجود جریان AC (جریان متناوب) به جای DC است. بنابراین، دقیقاً مانند CFL ها، ما به مدار هایی احتیاج داریم تا LED های به درستی کار کنند. در اینجا پنج قسمت اصلی یک لامپ LED معمولی آورده شده است:

1. دیفیوزر: LED های بصورت تکی دارای لنزهایی هستند که در بالا قرار دارند و به همین ترتیب نور خود را از یک جهت شلیک می کنند. وقتی 10-20 از آنها را در کنار هم قرار می گیرد و پرتوی کاملاً درخشان مانند یک چراغ قوه بزرگ را بدست می آید. به همین دلیل است که در بیشتر لامپ های LED دیفیوزر وجود دارند که به طور معمول گنبدهای پلاستیکی هستند که پرتوهای LED را به صورت فازی تر و درخشان تر پخش می کنند و نور مساوی را در همه جهت ارسال می کنند.
2. آرایه LED: یک یا دو دوجین LED در یک لامپ معمولی وجود دارد.
3. خنک کننده: اگرچه LED ها از نظر انرژی کارآمد هستند، آنها (و مدار زیر آنها) هنوز هم گرما کمی تولید می کنند. از آنجا که لامپ یک واحد کاملاً بسته شده است، به زودی تمام آن گرم می شود و باعث آسیب به اجزای داخل می شود. به همین دلیل است که لامپهای LED به طور معمول “حنک کننده” (مانند پره های رادیاتور) دارند تا آنها را خنک کنند.
4. مدار: یک ترانسفورماتور و چند مؤلفه دیگر، AC ولتاژ بالا خانگی را به برق DC برای آرایه LED تبدیل می کند.
5. پایه: معمولاً یا پیچ (پیچ ادیسون ، ES) متصل می شود.

چگونه می توان لامپ های مختلف را مقایسه کرد؟

بسیار آسان است که لامپ ها را بخاطر نوشته های روی جعبه شان مانند : 90% مصرف انرژی کمتر ،طول عمر 15 ساله و یا هر نوشته دیگر خریداری کنیم (مهم نیست که چقدر از آن استفاده می کنید؟). اما زمانی که بحث کارآمدی پیش بیاید نیاز به مقایسه های بیشتر و دقیق تری داریم.

به عنوان مثال، یک لامپ رشته ای می تواند از لامپ کم مصرف روشن تر باشد، بنابراین آیا مقایسه مستقیم مصرف انرژی واقعا منصفانه است؟ یک روش برای مقایسه ی لامپ ها توجه به میزان انرژی مورد استفاده (بر واحد وات) برای تولید همان میزان روشنایی (بر واحد لومن) است. با تقسیم کردن آن دو کمیت، مقدار روشنایی که هر لامپ در ازای مصرف هر وات تولید می کند قابل محاسبه است.

در نمودار زیر می توان دید که LED ها بهتر از لامپ های فلوئورسنت فشرده ای عمل می کنند که خود از لامپ های رشته ای بسیار بهتر هستند.

نمودار: لومن بر وات. برتری لامپ های LED در فاکتور روشنایی تقریبا 2 برابر لامپ های فلوئورسنت فشرده است و لامپ های فلوئورسنت فشرده 5 برابر لامپ های رشته ای برتری دارد، در صورتی که برتری لامپ های LED نسبت به لامپ های رشته ای 10 برابر است.

مقایسه رنگ نور لامپ ها با هم

احتمالا شنیده اید که گفته می شود لامپ های کم مصرف مدرن دارای نور زننده تر و سفید تری نسبت به لامپ های رشته ای قدیمی هستند. هرچند که لزوماً اینگونه نیست. اگر لامپ فلوئورسنت فشرده را از سوپرمارکت ها تهیه کنید انتخاب زیادی انتخابی فراتر از نوع پیچ و رتبه بندی وات نخواهید داشت و به احتمال زیاد هر لامپ موجودی را بدون فکر کردن درباره ی رنگ آن انتخاب خواهید کرد.

اما اگر به صورت حضوری و یا آنلاین به خرده فروشی های مخصوص لامپ مراجعه کنید خواهید دانست که این لامپ ها در رنگ های مختلفی قابل تهیه هستند. گاهی اوقات (بسته به سازنده) توسط یک کد سه رقمی روی جعبه نشان داده شده است. برای مثال شما می توانید یک لامپ فلوئورسنت فشرده فیلیپس 10 وات را با رنگ ها و کاربرد های مختلف تهیه کنید. شماره ی 827 رنگ سفید گرم و همراه با اندکی نور قرمز بوده و مناسب برای خانه، کافی شاپ، هتل و در کل مکان های دنج می باشد.

شماره ی 830 رنگ سفید گرم همراه با اندکی نور زرد است. 840 سفید معمولی و مناسب برای مطالعه در خانه بوده و شماره  940 رنگ سفید سرد که مناسب برای استفاده در محل کار است. ایجاد تغییر در رنگ نور لامپ ها باعث ایجاد تحول بزرگی در محیط اتاق شما خواهد بود.

شماره رنگ: لامپ های رومیزی با دو رنگ متفاوت، عکس در شرایط یکسان گرفته شده است. تفاوت رنگ های سفید گرم (827) و رنگ سفید نسبتا سرد تر(840) در واقعیت نسبت به تصویر بیشتر است.

لامپ کم مصرف واقعا چه میزان صرفه جویی می کند؟

شاید شنیده باشید که برخی می گویند که لامپ کم مصرف در مدت زمان کوتاهی مبلغی که برای خرید آنها هزینه شده را با صرفه جویی جبران می کند. اما آیا این حقیقت دارد؟ با بررسی اعداد و ارقام نتیجه گیری خواهیم کرد.

فرض کنید یک لامپ رشته ای 100 وات با طول عمر 1000 ساعت خریداری کرده اید. این لامپ در طول عمرش 0.1 کیلو وات برق مصرف خواهد کرد.

(100 وات * 1000 ساعت = 100 کیلووات ساعت که برابر است با 100 واحد الکتریسیته یا 360 مگا ژول).

اگر شما ساکن ایالات متحده باشید هزینه برق مصرفی شما به صورت 15 – 20 سنت به ازای هر کیلووات ساعت محاسبه می شود و هزینه کل برق مصرفی آن بین 15 تا 20 دلار است. اگر شما ساکن انگلستان باشید هزینه برق مصرفی شما در طول عمرش برابر با15-20 پوند خواهد بود.

نگاهی گذرا نشان می دهد که می توانید با این مبلغ یک بسته 10 عدد لامپ کم مصرف خریداری کنید. بنابراین هزینه ی مصرف برق لامپ رشته ای در 100 ساعت با قیمت یک لامپ کم مصرف برابر است. یک لامپ کم مصرف که نور تولیدی آن به اندازه یک لامپ رشته ای 100 وات است، حدود 20 وات برق مصرفی و 10000 ساعت طول عمر دارد. بنابراین این کار پنج برابر برق کمتری مصرف می کند و فقط یک پنجم آن هزینه دارد.

به ازای هر 1000 ساعتی که کار می کند 80 واحد الکتریسیته صرفه جویی می کند. این رقم برای 10 عدد لامپ کم مصرف 800 واحد الکتریسیته است که تقریباً 120 – 160 دلار را برای شما صرفه جویی می کند. بنابراین می توان گفت لامپ های کم مصرف هزینه ی خریداری خود را با بازده خوب جبران می کنند.

مقایسه لامپ LED و لامپ کم مصرف

آیا برای تغییر دادن نوع لامپ مورد استفاده از لامپ های رشته ای باید صبر کنیم تا طول عمر آنها به پایان برسد؟ جواب این سوال منفی است زیرا هیچ گونه مزیتی در نگهداری و استفاده از آنها وجود ندارد. در مورد تغییر دادن لامپ کم مصرف به لامپ های LED چطور؟

این مورد کمی متفاوت است. اگرچه لامپ های LED نسبت به فلوئورسنت فشرده برتری دارند، اما این اختلاف کمتر است. بنابراین بهتر است صبر کنیم تا طول عمر لامپ های فلوئورسنت فشرده تمام شود، مگر اینکه نیاز به روشن شدن سریع برایتان پراهمیت باشد!