Вся правда о компактных люминесцентных лампах

Почему свет люминесцентных ламп кажется нам «мертвым»? Насколько отличаются реальные параметры компактных люминесцентных ламп от заявленных производителем? Это и многое другое в обзорной статье Александра Архипова, технического директора компании «ЛИСТ»

Покупая компактные люминесцентные лампы, мы верим, что сможем сберечь электричество и деньги. Однако всегда интересно, какие параметры ламп заложены в стоимость?

Компании-производители в один голос твердят об экономии. Для современного практичного россиянина, и особенно в последнее время, это слово — не пустой звук. Но о чем они умалчивают, и как разобраться в том, какого качества товар ты все-таки приобрел? К тому же, сегодня большинство фирм, реализующих светотехнику и те же лампы, не всегда понимают, что продают. Достоверная информация заменяется красивыми упаковками и пространными рассуждениями о преимуществах тех или иных энергосберегающих светильников и ламп, в итоге же покупатель нередко получает весьма посредственный продукт.

К вопросу о качестве

В мире давно существуют системы сертификации, отражающие качество продукта, например, всем известная ISO. К сожалению, многие компании, даже имея все соответствующие, в том числе, международные документы, не особо утруждаются в соблюдении необходимых процедур.

За что должен отвечать производитель и поставщик ламп, какую информацию он обязан доводить до сведения потребителя, и на какие характеристики и свойства изделия очень желательно обращать внимание последнему? Вопрос далеко не риторический — все хотят получить продукт соответствующий заявленным параметрам.

Один из важнейших параметров лампы — «качество» света. Свет от компактной люминесцентной лампы может быть тепло-белым с цветовой температурой 2700 K и холодно-белым — 4000 K. Если сравнить свет КЛЛ и солнечный свет, к которому привык человеческий глаз, то можно увидеть, что солнце имеет цветовую температуру примерно равную 5000 K. При снижении солнечной активности в течение дня можно наблюдать небольшое снижение цветовой температуры. Используя КЛЛ, человек находится в среде, где жизненная активность снижается, это связанно с дневными циклами солнца.

Попытаемся, опираясь на факты, графики и цифры, понять, почему так происходит. Рассматривать источники света будем, в основном, с точки зрения их воздействия на организм человека, его подсознание, однако не оставим в стороне и финансовую составляющую.

Лампа накаливания. Безусловно, один из старейших источников света. Отживающий, по мнению некоторых лоббистов инновационных технологий, свой век. Но «хоронить» его пока преждевременно.

Компактная люминесцентная лампа. Известна как энергосберегающая. Сегодня эти лампы представлены, в основном, в двух видах: U-образные и спиралеобразные. Есть также спиралеобразные, помещенные в колбы привычных нам ЛН. Эти лампы были разработаны для использования в светильниках, предназначенных для ЛН или галогенных ламп. И хотя у них был изменен лишь форм-фактор, световые характеристики также поменялись.

Линейная люминесцентная лампа. Ее можно считать «прародительницей» КЛЛ, а посему во многих характеристиках и показателях она схожа с последней.

Что «за кадром»?

Спектральное распределение очень интересный показатель «качества» света. Но не ищите его на упаковке среди указанных характеристик, его там просто нет. В первую очередь потому, что этого никто не требует. С другой стороны, и исходя из «правил» маркетинга, никто не хочет «грузить» покупателя лишними светотехническими премудростями.

График спектрального распределения светового потока
обычной лампы накаливания мощностью 100 Вт

На графике, обратите внимание, спектр ровный, плавный, нет резких пиков. Он соответствует всем лампам накаливания, независимо от их мощности и устройства. Так, например, галогенные лампы имеют такую же «структуру» спектра. По принципу действия они ничем не отличаются, с той лишь разницей, что в них закачивают специальный галогенный газ. Он предотвращает испарение вольфрамовой спирали, что продлевает срок службы, и увеличивает яркость горения при той же потребляемой мощности.

Принято считать, что свет от «лампочки Ильича» воспринимается как наиболее комфортный. Дело в том, что горящая нить накала — это не что иное, как нагретое, практически до температуры плавления, светящееся тело, этакий миниатюрный аналог Солнца, с той лишь разницей, что свет от звезды проходит сквозь атмосферу и озоновый слой — своеобразные фильтры радиации и ультрафиолетового излучения. Кроме того, у ЛН спектр смещен в желто-красный диапазон, что в большей степени соответствует утреннему и вечернему, но не дневному солнечному свету.

Вряд ли кто станет отрицать тот факт, что любой «отход в сторону» от естественного света, к которому привык человеческий глаз, несомненно создаст определенный дискомфорт восприятия.

График спектрального распределения светового потока
компактной люминесцентной лампы

А вот на этом графике (КЛЛ) отражена ярко-выраженная линейчатость. Данный тип спектра представляет собой совокупность множества пиковых значений для разных цветов. К сожалению, увидеть это можно только на графике. Происходит обман зрения: видим белый свет, хотя лампа одновременно излучает большое количество цветов с разной интенсивностью. Конечно, человек может ко всему привыкнуть. Вопрос в другом: а стоит ли?

Кроме того, то, что изображено на графике, присуще с небольшой разницей в интенсивности и расположении пиков всем люминесцентным лампам любых размеров и цветовых температур: T4, T5, T8, компактным люминесцентным лампам всех форм. 

И все-таки вреден ли свет, излучаемый люминесцентными источниками? Официальных исследований влияния такого спектра на психику человека либо не существует, либо их просто никто не публикует. А производителям люминесцентных ламп это и вовсе ненужно: годовые обороты «энергосберегающей» светотехнической продукции огромны.

Стоит задуматься, а что происходит, когда какой-то спектр (пример — люминесцентная лампа) отсутствует? А происходит вот что: глаз этот цвет просто не увидит, и «дорисует» недостающую составляющую.

«Ни одному производителю КЛЛ не выгодны исследования влияния света их ламп на здоровье человека: годовые обороты «энергосберегающей» светотехнической продукции огромны.»

В светотехнике этому есть простое и понятное определение — коэффициент цветопередачи Ra. Несмотря на то, что маркетологи и производители говорят о высоком показателе этого коэффициента у люминесцентных ламп, со всей ответственностью можно утверждать, что это просто попытка выдать желаемое за действительное.

Обман глаза в следующем: линейчатый спектр — это отсутствие длины волны каких-то цветов. То есть, попадая на любую поверхность, свет отражается не во всем диапазоне. Так, например, человек может смотреть на вещь, освещенную ЛЛ и видеть, что она синяя. При другом освещении она будет несколько более зеленоватой или немного желтоватой. Подобное может происходить со всеми цветами во всем видимом диапазоне, если они попадают под свет люминесцентной лампы.

Завершая критику люминесцентных ламп, вполне определенно можно сказать, что воздействие их света вредно в том случае, когда человек занимается скрупулезной работой с высокой зрительной нагрузкой. Именно в подобных ситуациях нередко возникает ощущение дискомфорта, усталости.

Форм-фактор КЛЛ: война за место под абажуром

Зачем вообще нужны лампы различных форм, в том числе и спиралеобразные? Изначально существовала большая проблема: любая ЛЛ, помещенная в обычную домашнюю люстру или, например, в офисный светильник, должна была строго соответствовать его габаритным размерам. Все это связано с понятными любому человеку физическими и фотометрическими особенностями светильника, когда лампа имеет высокую габаритную яркость. Другими словами, краешек, выходящий за габариты плафона, будет слепить.

Так, в расчетах любого офиса применяется много различных показателей. Один из них связан непосредственно с коэффициентом ослепленности. Отметим, что это очень важный показатель: если лампа, купленная для дома или офиса, будет выходить за пределы, например, люстры, абажура, торшера или настольной лампы — повышенная утомляемость находящимся в освещаемом таким способом помещении обеспечена.

Поэтому такой параметр как форм-фактор лампы — ее размер и длина — очень важен. Лампа и светильник должны соответствовать друг другу.

Удобную в использовании U-образную лампу по длине нельзя было уместить в те габаритные размеры, где раньше размещалась обычная лампа накаливания.

Отсюда возникла задача: уменьшить ее размеры при сохранении общей длины трубки. Чем меньше длина, тем меньше мощность при одинаковом диаметре. Единственное решение, реализованное в дальнейшем в массовом производстве, было закручивание трубки в спираль.

Спиралеобразная компактная люминесцентная лампа

Для уменьшения габаритов U-образной лампы витки ее трубки следовало бы расположить как можно ближе друг к другу. Однако это не представлялось возможным, поскольку каждый такой виток «затемнял бы» собой соседний, отчего падал бы и без того низкий по сравнению со спиралеобразной лампой световой поток и, соответственно, КПД. Но производство этих ламп не требовало больших затрат и это дало им некоторые преимущества. Значения КПД ламп разных форм можно сравнить в таблице, приведенной ниже.

Эффект затемнения присущ всем КЛЛ. Единственное исключение — U-образные лампы с одним витком, обратная сторона которого направлена к отражателю. Такие лампы имеют штырьковый цоколь и под них сделаны специальные, досконально рассчитанные светильники со специализированными отражателями. В люстру такую лампу не поставишь. Спиралеобразные и U-образные лампы в общей сложности за счет затемнения внутренней части теряют до 30 % светового потока, и выхода из этой ситуации пока еще не придумал ни один производитель.

Если сравнить обычную КЛЛ с линейной «офисной» люминесцентной, несложно сделать вывод, что по эффективности лм/Вт последняя выигрывает, поскольку не имеет затемненных сторон. И хотя обратная сторона лампы излучает в противоположную сторону, в любом случае, это единственная форма люминесцентной лампы, свет от которой нигде не теряется безвозвратно и который можно переотразить.

Кое-что о светодиодах

Стоит ознакомиться, учитывая популярность темы светодиодов, с еще одним графиком. На нем — спектральное распределение светодиодной лампы белого свечения. Видно, что оно приближено к спектру горящей вольфрамовой нити.

График спектрального распределения светового потока белого светодиода

Это обычный сверхъяркий светодиод, выполненный на синем чипе и покрытый желтым люминофором. Марка светодиода имеет значение. Поэтому график может изменяться, но у разных производителей отличаться принципиально не будет.

«Сердце» КЛЛ

Какие еще недостатки присущи люминесцентным лампам?

Разберемся подробнее с пускорегулирующими устройствами. Ими снабжены абсолютно все типы люминесцентных ламп. В светильниках, а-ля «офисный под армстронг», ПРА расположены в корпусе отдельно от ламп. В КЛЛ ПРА находятся в самих лампах. Пускорегуляторы бывают двух типов: электромагнитные (ЭМПРА) и электронные (ЭПРА). Первые — уже устаревшие технически и морально, да еще и создающие мерцание. Вот как это выглядит на графике, снятого с осциллографа (по вертикали освещенность 0.1 В/дел, по горизонтали время 2 мс/дел).

Пульсации лампы накаливания

Что на графике? Здесь, по идее, пульсации должны быть более сильными, однако нить в состоянии накала — это раскаленный металл, он просто не успевает так быстро остыть и вновь раскалиться, поэтому мерцание несколько сглаживается.

Пульсация люминесцентной лампы с ЭМПРА или бюджетным ЭПРА

Люминесцентные лампы и компактные люминесцентные с электромагнитными ПРА или с бюджетным ЭПРА — вот такие пульсации попадают на сетчатку глаза, потом они корректируются самим глазом и воспринимается нами как ровный свет, что создает дополнительную нагрузку на восприятие. Поэтому, покупая лампу в магазине, необходимо уделять особое внимание используемому в ней типу пускорегулятора.

Пульсации люминесцентной лампы с высококачественными ЭПРА

А вот у лампы с качественным ЭПРА, как видим, пульсации отсутствуют полностью, что аналогично дневному свету. Такую же равномерность в свечении дают и светодиоды.

Желание знать, какое пускорегулирующее устройство установлено в компактной люминесцентной лампе, купленной в магазине, будет она мерцать или нет?— закономерно. И порождает сплошные вопросы. Только вот ответ явно не порадует. А «звучит» он так: без специального оборудования обойтись сложно.

От редакции: к сожалению, действительно, проверить качество пускорегулятора не так легко, но мы нашли одно очень простое решение. Вам понадобится любой мобильный телефон со встроенной фотокамерой. Если навести объектив камеры в режиме «предварительного просмотра» (включенный режим «фотосъемка», когда на дисплее виден будущий снимок) на светящуюся люминесцентную лампу с некачественным ЭПРА или с устаревшим ЭМПРА, вы сможете заметить линии.

При покупке КЛЛ в магазине просто попросите включить лампочку и направьте объектив фотоаппарата, встроенного в телефон, на нее. Когда лампа загорится, либо просто посмотрите на монитор телефона, либо сделайте снимок. Сравнивая несколько ламп, по количеству линий можно определить качество электронной начинки: чем более интенсивное мерцание, тем более низкокачественное ПРА установлено в лампе. Если же линий нет, значит, разработчики позаботились даже о том, что ваш глаз не в состоянии воспринять. То же самое можно проделать с теми лампами, которые уже установлены в вашем офисе, в вашей квартире или в настольном светильнике.

Измеренные светотехнические параметры ламп накаливания

Тип лампы накаливания	Оптическая мощн. P(W)	Сумм. св. поток. Ф(lm)	Max сила света. Imax (cd)	Осевая сила света. lax (cd)	Потребл. мощность. Pin (W)	Эффект-сть. v(lm/W)	КПД. (%) СС эффект-сть. K(lm/W)	СС эффективность K (lm/W)	Координаты цветности:			Коррелированная. цвет.темп. Тс (К)
									X	Y	Z
E14 Spot R50 40W	4.195	224.504	271.012	255.783	41.977	5.348	9.994	53.512	0.469	0.411	0.12	2573
E14 Spot R50 40W	4.651	235.717	340.549	312.644	40.772	5.781	11.407	50.683	0.474	0.412	0.114	2518
E14 Spot R50 40W	5.665	258.04	288.333	285.891	39.605	6.515	14.303	45.553	0.482	0.413	0.105	2425

Измеренные светотехнические параметры компактных люминесцентных ламп

Тип модели КЛЛ	Оптическая мощн. P(W)	Сумм. св. поток. Ф(lm)	Max сила света. Imax (cd)	Осевая сила света. lax (cd)	Потребл. мощность. Pin (W)	Эффект-сть. v(lm/W)	КПД. (%) СС эффект-сть. K(lm/W)		Координаты цветности:			Коррелированная. цвет.темп. Тс (К)
									X	Y	Z
15W SP E27 4000K	2.834	912.857	96.278	61.23	14.733	61.96	19.238	322.072	0.379	0.377	0.244	4029
15W 3U E27 2700K	3.282	1026	95.906	28.31	15.478	66.279	21.205	312.565	0.454	0.406	0.14	2736
11W SP E27 2700K	1.943	653.13	67.889	42.307	11.533	56.633	16.849	336.123	0.458	0.407	0.135	2694
15W SP E27 2700K	2.816	944.281	93.865	61.2	15.03	62.827	18.738	335.303	0.462	0.409	0.129	2654
20W 3U E27 4000K	3.711	1099	107.132	26.624	23.801	46.172	15.593	296.105	0.37	0.358	0.272	4153
11W SP E27 4000K	2.311	725.122	71.661	42.288	14.986	48.386	15.421	313.76	0.382	0.372	0.246	3899
23W 3U E27 2700K	3.987	1349	137.73	40.419	29.73	45.39	13.41	338.471	0.465	0.408	0.127	2607
23W SP E27 2700K	4.28	1504	172.812	118.156	22.69	66.299	18.863	351.475	0.459	0.416	0.125	2739
9W SP E14 2700K	1.659	550.883	56.678	37.237	9.458	58.247	17.538	332.126	0.461	0.402	0.137	2613
9WSPE14 400OK	1.857	572.498	57.04	38.887	10.044	57	18.494	308.209	0.376	0.364	0.261	4022
15WSPE14 2700K	2.815	962.968	99.186	67.418	15.525	62.026	18.133	342.056	0.458	0.41	0.132	2702
11W SP E14 2700К	1.838	622.855	60.931	38.841	12.16	51.224	15.116	338.88	0.464	0.409	0.126	2623
15W SP E14 4000K	2.972	971.922	97.717	65.131	14.865	65.383	19.997	326.973	0.38	0.377	0.243	4014
20W SP E27 2700K	4.05	1395	182.1	116	18.78	74.29	21.58	344.3	0.4579	0.4087	0.1334	2699
23WSP E27 2700K	4.47	1535.5	190.6	106.6	20.95	73.3	21.32	343.77	0.456	0.4081	0.1359	2721

Расшифровка типа модели КЛЛ: «15W SP E27 4000K»

15W	SP	E27	4000K
Заявленная мощность	Форма: SP-спираль, 3U – 3-х витковая U-образная	Цоколь	Заявленная цветовая температура

На этих таблицах приведены, измеренные нашими экспертами светотехнические параметры компактных люминесцентных ламп и ламп накаливания. Сравнивая их, можно избежать многих проблем. Так, например, заявленная мощность может быть 15 Вт. А реально потребляемая мощность — 16,8 Вт. Разница в 10% — существенна

Коротко о замерах. Все тесты проводились в компании «Лаборатория исследования световых технологий». Это первая в России независимая светотехническая лаборатория (Aттестат Федерального Агентства по Техническому Регулированию и Метрологии № РОСС RU.0001.21.МЛ49 от 23 июля 2009, Аттестат Российской Корпорации Нанотехнологий РОСС RU.B503.04НЖ00.77.03.0002). Питание: стабилизированное, переменное, синусоидальное напряжение 220 В (±3%), 50 Гц.

Образцы, «принявшие участие» в испытаниях, не имели особого различия в качестве люминофора. Данные, приведенные ниже, напрямую зависят от электронной начинки лампы — пускорегулирующего аппарата. Все параметры, расходящиеся с заявленными — результат попытки получения большего светового потока, либо некачественной электронной начинки.

Исходя из практики исследования подобной продукции, можно вполне определенно утверждать, что единственным способом получить большую световую отдачу от лампы, является повышение напряжения, пропускаемого через трубку ЛЛ. В таком режиме стабильность работы лампы не изменится, но, как правило, это всегда приводит к значительному снижению срока службы лампы.

В таблице также приведена энергоэффективность ламп, обозначенная показателем лм/Вт. Здесь стоит отметить, что мы использовали модели ламп 2009 года выпуска. Обращаем ваше внимание на то, что некоторые лампы показали значение 60 — 75 лм/Вт, означающее высокую эффективность у всех испытуемых, а, следовательно, и высокий уровень технологий, реализованных в изделиях.

Названия компаний-производителей в таблице не приведены, однако указана разновидность (форма), мощность и цветовая температура. Заметим, что в одном ряду стоят как дешевые (до 120 рублей), общедоступные лампы, так и дорогие, стоимостью 200 — 400 рублей.

Очень интересен такой показатель, как цветовая температура. У любой лампы он должен быть указан на упаковке. Например, 2700 K (теплого свечения) или 4000 K (холодного свечения). Бесспорно, КЛЛ сейчас научились делать, но некоторые из них не укладываются в принятые стандарты и нормы, и не всегда соответствуют показателям, которые производители указывают на упаковке.

Что это означает? Если две лампы с разбросами (даже в 150 K) установить в люстру, они будут отличаться по цвету. Одна будет более желтой, другая — более синей. Вот такой можно получить световой раздражитель.

И хотя такие различия в цветности не вредны, но не хочется, чтобы покупатель относился к этому по принципу «и так сойдет».

Многоликий КПД

Многие путают такие понятия, как КПД (%) и эффективность (лм/Вт). КПД — это отнесенная электрическая мощность к оптической мощности. Так, лампа накаливания имеет КПД 7-10 %, а люминесцентные лампы — различные коэффициенты полезного действия. В нашей таблице четко измерены и предоставлены реальные данные для более четкого понимания эффективности преобразования электричества в свет.

Сроки службы еще впереди

Если вам говорят, что заявленное время работы конкретной компактной люминесцентной лампочки соответствует 10 годам, то можно быть уверенным, что эта информация на 100 % не соответствует действительности. Максимальный срок службы внутреннего ЭПРА составляет 3 — 4 года, и то, при условии, что пускорегулирующее устройство имеет оптимальные для мощности этой лампы параметры и высокое качество сборки.

При покупке КЛЛ нужно понимать одно: ни одна лампа не продержится более 3 — 4 лет, поскольку никакая внутренняя электроника столько не прослужит, а если и прослужит (правда, где гарантия?), то и стоить будет соответствующе.

«Максимальный срок службы внутреннего ЭПРА может составить 3 — 4 года, и то, при условии, что пускорегулирующее устройство имеет оптимальные для мощности этой лампы параметры и высокое качество сборки»

Производители и профессионалы рынка электронных компонентов понимают, что у любой радиоэлектронной детали (из которых собирается ЭПРА) средней стоимости есть свой срок службы, и он никогда не превысит 4 лет.

И, добавим, что себестоимость компактной люминесцентной лампы складывается в основном из затрат на ЭПРА, поскольку стеклянная трубка стоит не более 10 центов при массовом производстве. Вывод: чем дороже лампа, тем дороже и качественнее начинка и не более того.

Недорогие лампы могут проработать и 4 года. Покупка дешевого продукта похожа на лотерею — счастливый номер выпадает крайне редко.

Вместо резюме

Что можно сказать о том, насколько комфортны или некомфортны современные КЛЛ? Если исходить из субъективного восприятия, то ответ будет, безусловно, не в пользу КЛЛ. Объективная техническая причина знаку «минус»: дискомфорт по спектру — он линейчатый. 
К тому же, если люминофор некачественный, он будет деградировать, и лампа со временем изменит цветность. 

Понятно, что пускорегулирующие устройства по исполнению бывают разными. Однако даже если внутри лампы установлено качественное ЭПРА, мерцания, но уже с большей частотой, не избежать. Единственно, что утомляемость от такого источника света может быть меньше., Как ни крути, негативное, имеющее неприятное свойство аккумулироваться воздействие ни глаз, ни фотокамера не фиксируют, все происходит на уровне подсознания. А пока очевидно одно — проблема существует, только вот исследования не проводятся.

Авторы: В.Манушкин, А.Архипов
Источник: Журнал "Магазин Свет"
Статья размещается с разрешения редакции журнала "Магазин Свет"