Štedna žarulja

Tip štednje žarulje, koji se najčešće koristi u Europi.

Štedna žarulja ili kompaktna fluorescentna žarulja (engl.: compact fluorescent lamp (CFL)), vrsta je fluorescentne cijevi. Napravljene su s namjerom, da zamijene klasične žarulje s užarenom niti (engl. incandescent light bulb). Štedne žarulje "troše" manje električne energije, imaju duži vijek trajanja, ali su zato dosta skuplje, opasne po zdravlje ljudi i okoliš. Preporučuje se odlagati potrošene štedne žarulje u zatvorene staklenke, kako bi se spriječilo zagađivanje okoliša.

Spiralni tip štedne žarulje ima nešto niži stupanj iskorištenja od cjevastog tipa, zbog debelog sloja fosfora na donjoj strani.

Kao sve fluorescentne cijevi, tako i štedna žarulja sadrži živu, koja je vrlo toksična, i zbog toga su velike komplikacije s odlaganjem uporabljenih žarulja, koje nisu dobre za okoliš.

Štedne žarulje zrače drugačiji svjetlosni spektar od žarulja sa žarnom niti tj. klasičnih žarulja. Svjetlost od štedne žarulje "hladnije" je od svjetla klasičnih žarulja.[1]

Povijest

Stari tip štedne žarulje

Prethodnica današnje štedne žarulje je žarulja iz 1890-ih godina, koju je izumio Petar Cooper Hewitt[2] Ta je žarulja rabljena u fotografskim studijima i industriji. Edmund Germer, Friedrich Meyer i Hans Spanner patentirali su 1927. godine tzv. svjetiljku s parom pod visokim tlakom. George Inman u suradnji s General Electricom napravio je praktičnu fluorescentnu žarulju 1938. godine, inače patentiranu 1941. godine. Današnju štednu žarulju izumio je Ed Hammer, inženjer General Electrica, kao odgovor na naftnu krizu 1973. godine.

Štedna žarulja se postupno počela proizvoditi te primjenjivati za širu uporabu.

Konstrukcija

Tip štednje žarulje, koji se najčešće koristi u SAD-u.

Najvažniji tehnički napredak bila je zamjena elektromagnetskog balasta s elektronskim balastom, koji je odstranio većinu treperenja te sporog paljenja, svojstvenog za fluorescentne žarulje.

Glavna dva dijela žarulje su: plinom napunjena cijev te balast (elektromagnetni ili elektronski).

Električna struja iz balasta dolazi do plina, gdje prouzrokuje emitiranje ultraljubičastoga svjetla. Ultraljubičasto svjetlo zatim aktivira fosforni sloj unutar cijevi, koji počne emitirati vidljivu svjetlost. Elektronski balast sadrži mali elektronički krug (ispravljač, filtar, tranzistore), priključen na rezonantni visoko-frekventni (40 kHz) pretvarač (DC - AC). Kod standarnih štednih žarulja, pošto pretvarač nastoji stabilizirati struju žarulje, a samim time i proizvedenu svjetlost, za raspon ulaznog napona, ove žarulje nisu pogodne za kontinuiranu regulaciju jačine svjetlosti od nule pa do pune svjetlosti žarulje.

Proizvode se i za istosmjernu i izmjeničnu struju.

Integrirane štedne žarulje

Integrirane štedne žarulje sadrže oboje: balast i cijev u jednom dijelu (otuda ime), koja ima navojni ili bajunetni priključak. Ove žarulje se izravno mogu uvrnuti u žaruljna grla klasičnih žarulja.

Neintegrirane štedne žarulje

Neintegrirane žarulje imaju posebno zamjenljivu žarulju i permanentno instalirani balast. Starter je obično smješten u bazi same žarulje. Pošto je balast smješten u samom žaruljnom grlu (kućištu), on je veći i trajniji u usporedbi s balastom integriranih štednih žarulja. Samo je kućište zato skuplje, ali i naprednije izvedbe jer nudi manje treperenja, brže paljenje, regulaciju svjetlosti itd.[3]

Neintegrirane štedne žarulje popularnije su za profesionalne korisnike, kao što su hoteli, uredske zgrade itd.

Druga izvedba neintegriranih žarulja je ona, gdje početni sustav ima kućište baze te posebnu cijev. Kasnije se samo cijev mijenja. Primjeri takvih žarulja su npr.: "Thorn 2D" te neke "Philips PL" varijante. Rijetko se mogu naći, jer su ih zasjenile jeftinije, integrirane žarulje.

Usporedba s električnim žaruljama

Vijek trajanja

Štedna žarulja iznutra

Prosječni vijek trajanja štedne žarulje je 8-15 puta dulji od klasičnih. Tipično imaju naznačen vijek trajanja između 6000 i 15 000 sati, dok klasične imaju 750 ili 1000 sati, međutim, postoje i klasične žarulje s dugim vijekom trajanja.[4] Vijek trajanja ovisi o više čimbenika, uključujući: napon, tvorničke pogrješke, izloženost kratkotrajnim prenaponima, izloženost mehaničkim potresima, mrežnoj frekvenciji, temperaturi okoline itd.

Vijek trajanja štedne žarulje značajno je kraći ako se uključuju svjetliti samo nekoliko minuta. Npr., ako su razdoblja uključivanja i isključivanja dugi samo 5 minuta, vijek trajanja štedne žarulje može biti kraći i do 85%, tako da im se nulira prednost nad klasičnim žaruljama.[5]

Što su starije, štedne žarulje proizvode manje svjetlosti nego na početku, kad su nove. Pri kraju svog vijeka, može se očekivati da će štedne žarulje proizvoditi oko 70-80% originalne početne količine svjetlosti.

Stupanj iskorištenja

Za danu razinu osvjetljenja, štedne žarulje troše između jedne trećine do jedne petine električne energije ekvivalentne klasične žarulje.[6] Na električno osvjetljenje otpada oko 9% kućne potrošnje električne energije (podatak za SAD 2001. godine).

Tipična štedna žarulja uspije pretvoriti između 17 do 21% električne energije u radijacijsku - svjetlosnu. Pošto se osjetljivost oka mijenja s valnom dužinom, proizvodnja ili učinak žarulje mjeri se u lumenima (lm). Lumenski učinak štedne žarulje tipično je 60 do 72 lumena na wat (lm / W), dok je klasične žarulje 8 do 17 (lm / W).

Cijena

Početna investicija je dosta veća, jer je cijena štedne žarulje prosječno 3 do 10 puta veća od klasičnih žarulja. Ali duži vijek trajanja te niža potrošnja električne energije obično pokriju višu početnu cijenu.[7]

U komercijalnim zgradama štedne su žarulje vrlo učinkovite, jer se ogromni prostori osvjetljavaju skoro cijelo radno vrijeme.

Vrijeme paljenja

Dok se klasične žarulje pale praktično istovremeno kada se uključi prekidač, štednim je žaruljama potrebno neko vrijeme, dok ne dostignu puni sjaj. Pri niskim temperaturama, to traje još duže.

Nekim vrstama štednih žarulja potrebno je i do tri minute da dostignu puni sjaj. Uzimajući u obzir i kraći vijek trajanja zbog češćih uključenja i isključenja, štedne žarulje mogu biti manje privlačne od klasičnih za sva mjesta, gdje ne trebaju biti uključene duže vrijeme, kao npr. za automatsko uključivanje i isključivanje na ulazima kuća, garaža itd.

Druge tehnologije štednih žarulja

Druga vrsta štedne žarulje je tzv. radiofluorescentna štedna žarulja. Kod ovih žarulja, živina para aktivira se preko radiofrekvencijskog oscilatora.[8]] Trenutačno ovaj tip svjetiljke ima previsoku proizvodnu cijenu te probleme u vezi s elektromagnetskom kompatibilnosti i donošenju odgovarajućih međunarodnih standarda.

Neki proizvođači rade štedne žarulje s premazom titanovog dioksida na vanjskoj strani.[9] Smatra se da, titanov dioksid, može "uništiti" bakterije, viruse, spore plijesni te odstraniti neugodne mirise. Ipak ove tvrdnje treba uzeti sa zadrškom.

Hladno-katodna fluorescentna štedna žarulja, jedna je od novijih tipova štedne žarulje. Napon je kod njih pet puta veći nego kod drugih štednih žarulja, dok je struja deset puta manja. Imaju promjer oko 3 mm. Njihov je učinak (lm/W) oko 50% manji od učinka drugih štednih žarulja. Inače njihova prednost je, da su kao i klasične žarulje, kompatibilne s regulatorima osvjetljenja fotostanicama, te imaju dug vijek trajanja oko 50 tisuća sati. Pogodne su za mjesta, gdje se žarulje uključuju i isključuju često. Neki proizvođači daju luminentni premaz na štedne žarulje tako da neko vrijeme "svijetle" nakon što ih isključimo, što može biti korisno u izvanrednim situacijama.

Temperatura boje je kvantitativna mjera. Što je veća temperatura boje u kelvinima, "hladnija" je svjetlost. Kod današnjih štednih žarulja i drugih trifosfornih žarulja, imena boja nisu standardizirana za pojedine temperature boja, kao što su bile kod starijih holofosfatnih fluorescentnih žarulja. Između pojedinih proizvođača zapažene su nedoslijednosti i razlike. Npr.. "Sylvania 's Daylight CFL" ima temperaturu boje 3500 K, dok većina drugih žarulja tipa "dnevna svjetlost" (eng. ' daylight ') ima bar 5000 K. Štedne žarulje se proizvode i u drugim bojama, ali u manjoj mjeri.

Ekološki problemi

Ušteda energije

Neintegrirana štedna žarulja

Pošto fluorescentne štedne žarulje "troše" manje električne energije za istu količinu proizvedene svjetlosti, nego klasične žarulja s užarenom niti, štedne žarulje snižavaju neto potrošnju električne energije.

Međutim, dok štedne žarulje troše manje električne energije, na drugoj strani, više je električne energije potrebno za njihovu proizvodnju, nego za klasične žarulje. To je opet ublaženo s tim da štedne žarulje imaju duži vijek trajanja.[10]

Kao i sve fluorescentne žarulje tako i štedne žarulje, imaju određenu količinu žive.[11] oko 4,0 mg po žarulji[12], što predstavlja problem za tlo, zrak i vodu.[13] Neki proizvođači proizvode štedne žarulje s manjom količinom žive 1,0 mg do 1,5 mg po žarulji.

Odlaganje rabljenih štednih žarulja

Dosadašnja istraživanja u SAD-u od strane "Maine DEP-a"[14] te također Sveučilišta Brown 2008. godine, potvrđuju, da količina žive oslobođena iz razbijenih štednih žarulja uvelike premašuje sigurnosne standarde.[15] Fizičar Georg Steinhauser s Instituta za atomsku fiziku pri Tehničkom sveučilištu u Beču smatra "skandalom" i "velikom glupošću" postupak analize koji EU provodi da bi ustanovila udio žive u štednim žaruljama. Problem je, prema njemu, što se udio žive može ustanoviti tek nakon što je žarulja uništena, a njezinim uništenjem nestaju plinoviti sastojci. To ostaje nekomentirano u uredbi i radi se o pogrješci koja bi mogla dramatično falsificirati rezultate analize.[16] Uporabljene štedne žarulje trebalo bi reciklirati na pravilan način kao opasni otpad. Nažalost, procjenjuje se, da je samo oko 3% štednih žarulja pravilno odlagano ili reciklirano.

U Europskoj Uniji štedne žarulje podliježu direktivi sheme za otpadnu električnu i elektroničku opremu (engl. Waste Electrical and Electronic Equipment Directive (WEEE)). U maloprodajnu cijenu uključen je i iznos za reciklažu, s tim, da su proizvođači i uvoznici dužni zbrajati i reciklirati rabljene štedne žarulje. U većini zemalja, posebne upute za rukovanje za štedne žarulje trenutačno nisu ispisane na pakiranjima štednih žarulja za kućnu uporabu.

Živa je u štednim žaruljama opasna, jer jedna žarulja može uzrokovati kontaminaciju do 100 000 ng/m3 zraka - oko 300 puta više kronične granice od samo 300 ng/m3 zraka. Preporučivalo se zamatanje rabljenih štednih žarulja u dvostruke plastične vrećice prije odlaganja.[17] Studija "Maine DEP-a" iz 2008. godine usporedila je metode odlaganja štednih žarulja i upozorila, da su plastične vrećice najgore rješenje, jer živina para nastavlja "curiti" iz vrećice daleko preko dozvoljene razine. Maine DEP sada preporučuje hermetički zatvorene staklenke, kao najbolje rješenje za odbačene štedne žarulje.

Konstrukcijski problemi štednih žarulja

Štedna žarulja u boji

Veličina

Postoji nekoliko problema oko konstrukcije štednih žarulja. Količina svjetlosti emitirana od štedne žarulje proporcionalna je veličini fosforne površine, što znači da su žarulje s većom snagom veće od ekvivalentnih klasičnih žarulja. Zbog toga često štedne žarulje ne stanu u grlo u kojem je bila klasična žarulja.

Regulacija

Uglavnom se radi o nemogućnosti regulacije jačine svjetlosti. Samo mali broj posebnih štedne žarulje imaju mogućnost regulacije svjetlosti.

Hladna svjetlost

Hladna svjetlost, neugodna je za ljudsko oko i raspoloženje. Kod štednih žarulja i pri sniženoj jačini svjetlosti, hladna svjetlost ostaje. Ovo je u suprotnosti s drugim izvorima svjetlosti, kao što su Sunce ili klasične žarulje, gdje boja svjetlosti postaje toplija sa smanjenjem jačine svjetlosti. Testiranja emocionalnog reagiranja kod ljudi na prigušenu hladnu svjetlost pokazuju, da takva svjetlost djeluje odvratno hladno i čak zlokobno.

Negativan utjecaj na kvalitetu električne struje

Kvaliteta električne struje može biti narušena kod većih instalacija štednih žarulja. Radi se o izraženoj naponskoj distorziji.[18]

Sporo postizanje punog osvjetljenja

Puna jačina svjetlosti iz štedne žarulje postigne se tek nakon dužeg vremena (i do 3 minute).

Na samom početku kada se uključe štedne žarulje razina svjetlosti može biti čak i upola manja od normalne pune razine. Na drugoj strani, klasične žarulje trebaju samo oko 0,1 sekunde da zasvjetle.

Infracrveno zračenje

Emisija infracrvenih signala štednih žarulja može ometati naprave za daljinsko upravljanje, npr. kod radija, televizije, kao i utjecati na mobitele itd. To znači, da je uporaba štednih žarulja u takvim slučajevima dosta ograničena.[19]

Zujanje

Kao i većina fluorescentnih žarulja tako i štedne žarulje mogu emitirati zvuk u obliku zujanja, dok kod klasičnih žarulja toga nema. Posebno u mirnim sobama može biti vrlo neugodno i uznemiravajuće.

Iridescencija

Štedna žarulja izvan kuće

Kod fluorescentnih žarulja može doći do pojave iridescencije (prelijevanje boja). Razina može biti skoro neprimjetna, ali može biti i vrlo vidljiva.

Interferencija preklopnih satova

Elektronički preklopni satovi mogu izazvati smetnje (interferenciju) kod balasta te im skratiti vijek trajanja.

Rad na niskim temperaturama

Štedne žarulje koje nisu napravljene za rad na niskim temperaturama okoline, jednostavno ne će moći raditi.

Slabljenje intenziteta

Štedne žarulje s vremenom gube razinu svjetlosti koje mogu emitirati. Što su starije slabije svijetle.[20]

Ultraljubičasto zračenje

Štedne žarulje mogu pokvariti, oštetiti razne materijale poput: zidne boje, tekstilnih materijala i drugih stvari koje su osjetljive na ultraljubičastu svjetlost. Ultraljubičasto zračenje također je štetno za čovjeka, ako je redovito izložen na kroz duže vremensko razdoblje.

Pitanje masovnije uporabe štedne žarulje

Posebno zbog manje potrošnje električne energije i samim time "manje kontaminacije" okoline, razne organizacije nastoje na razne načine povećati uporabu štedne žarulje, te s druge strane smanjiti uporabu klasičnih žarulja. Vlade nekih država razmatraju čak rigorznije mjere, kao što su potpuno ukidanje klasičnih žarulja zbog uvođenja štednih žarulja. Mjere su u većini slučajeva financijske prirode, veće pristojbe na proizvodnju klasičnih žarulja pa čak i zabrana proizvodnje klasičnih žarulja. SAD, Kanada i Australija su već objavile uvođenje potpune zabrane uporabe klasičnih žarulja u bližoj budućnosti.[21] U Bruxellesu, u prosincu 2008, članice EU-a odobrile su prijedlog postupnog ukidanja klasičnih žarulja počevši od 2009. godine pa do 2012. godine.[22]

Kontroverze

David Icke tvrdi, da je uvođenje štednih žarulja s ciljem uvođenja SMART električne mreže u svakoj državi, koja se zasniva na WLAN mjeračima struje i mikroprocesorski kontroliranim kućanskim uređajima što omogućava daljinsku kontrolu potrošnje električne energije, nadzor kućanstva iz jednog središta, ali i slanje subliminalnih poruka preko raznih frekvencija, koje ti uređaji (uključujući i štedne žarulje) emitiraju tj. apsolutna kontrola svijesti i uma svakog pojedinca.[23]

Izvori

  1. http://www.popularmechanics.com/home/reviews/news/4215199 Preuzeto 15. svibnja 2012.
  2. http://inventors.about.com/library/inventors/bl_fluorescent.htm Preuzeto 15. svibnja 2012.
  3. http://www.huntdimming.com/elec_fluor.html Preuzeto 15. svibnja 2012.
  4. http://www.smarthome.com/903303/Aero-Tech-Light-Bulb-60A19-FR-60-Watt-Light-Bulb-20-000-Hours-Frosted-6-pack/p.aspx Preuzeto 15. svibnja 2012.
  5. http://www.firstlightdirect.com/Globe-Light-Bulbs_B24WTR.aspx Preuzeto 15. svibnja 2012.
  6. http://www.gelighting.com/na/business_lighting/faqs/cfl.htm#10 Preuzeto 15. svibnja 2012.
  7. http://money.usnews.com/money/business-economy/articles/2007/12/19/faq-the-end-of-the-light-bulb-as-we-know-it Preuzeto 15. svibnja 2012.
  8. http://ecmweb.com/mag/electric_rf_lighting_tunes/ Preuzeto 15. svibnja 2012.
  9. http://www.fresh2.com/ Preuzeto 15. svibnja 2012.
  10. http://thewatt.com/node/175 Preuzeto 15. svibnja 2012.
  11. [http://www.ccme.ca/assets/pdf/merc_lamp_standard_e.pdf Preuzeto 15. svibnja 2012.
  12. http://www.energystar.gov/ia/partners/promotions/change_light/downloads/Fact_Sheet_Mercury.pdf Preuzeto 15. svibnja 2012.
  13. http://www.nema.org/media/pr/20070313a.cfm Preuzeto 15. svibnja 2012.
  14. http://www.maine.gov/dep/homeowner/cflreport.html Preuzeto 15. svibnja 2012.
  15. http://www.thebriefingroom.com/archives/2008/08/mercury_in_cfls.html Preuzeto 15. svibnja 2012.
  16. http://www.civilnodrustvo.hr/index.php?id=133&tx_ttnews[tt_news]=1106&cHash=44f01e65c60a462662ac6ae2d8bdfa02 Preuzeto 15. svibnja 2012.
  17. http://www.epa.gov/mercury/spills/index.htm#flourescent Preuzeto 15. svibnja 2012.
  18. 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, br. 4., listopad 2004.
  19. http://news.consumerreports.org/home/2007/11/cfl-problems.html Preuzeto 15. svibnja 2012.
  20. http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/881039-K5YRuT/881039.pdf Preuzeto 15. svibnja 2012.
  21. http://www.reuters.com/article/2007/04/25/us-lightbulbs-env-idUSN2529253520070425 Preuzeto 15. svibnja 2012.
  22. http://europa.eu/rapid/pressReleasesAction.do?reference=IP/08/1909&format=HTML&aged=0&language=EN&guiLanguage=en Preuzeto 15. svibnja 2012.
  23. http://www.mandrilo.com/index.php/istina-o-zaruljama Preuzeto 15. svibnja 2012.