节能灯灯泡的工作原理


由: 威廉·哈里斯

紧凑的荧光灯泡有望取代爱迪生最著名的发明,成为构思的标志。查看更多 绿色科学图片.
© ISTOCKPHOTO.COM/ 棱镜作为创新的象征,白炽灯泡并不是很创新。自托马斯·爱迪生(Thomas Edison)于1879年推出以来,它没有太大变化。即使在今天,它仍然通过加热钨丝直到达到4,172华氏度(2,300摄氏度)并发出白热光来发光。不幸的是,所有这些白光都不是很绿。大量的电力 - 来自负责向大气中排放温室气体的燃煤发电厂的电力 - 需要使白炽灯泡明亮燃烧。只有10%的果汁用于制造光。其余的作为热量浪费。
幸运的是我们的一氧化碳2-浸泡的星球,有一种新型灯泡有望取代爱迪生最著名的发明,成为构思的标志。它被称为紧凑型荧光灯泡或CFL,它的照明方式非常不同。节能灯不是发光的灯丝,而是含有安装在螺旋形管内的氩气和汞蒸气。它们还有一个集成的镇流器,产生电流通过蒸汽混合物,激发气体分子。在较旧的节能灯中,镇流器需要几秒钟才能产生足够的电力来增加励磁。较新的节能灯具有更高效的镇流器,并且需要更短的预热时间。无论哪种方式,当气体被激发时,它都会产生紫外线。反过来,紫外线, 刺激涂在管内侧的荧光涂层。当这种涂层吸收能量时,它会发出可见光。
信不信由你,CFL是光剑形荧光灯泡的后代,这些灯泡仍然在世界各地的车库和车间中闪烁。但这些不是你父亲的荧光灯。尽管它们的传统和与白炽灯泡的相似之处 - 它们都需要电力,它们有玻璃盖,它们有一个螺纹底座 - 自蜡烛以来,CFL正在成为室内照明中最大的东西。
本文将解释所有大惊小怪的内容。它将检查CFL的好,坏和丑陋,以便您可以放心使用它们。让我们从好处开始 - 使用紧凑型荧光灯带来的许多好处。
节能灯灯泡的优点
在过去的两到三年里,节能灯的好处一直占据着头条新闻。事实上,如果您只关注围绕节能灯的嗡嗡声,您可能会认为更换白炽灯泡以支持它们的螺旋表亲将是完全不费吹灰之力的。正如我们稍后将看到的,CFL确实存在一些挑战和担忧。但它们的好处远不止于此。
首先,节能灯使用的能源要少得多,比白炽灯泡少75%。这意味着节能灯需要更少的瓦数来产生等量的光。例如,您可以使用 20 瓦 CFL 并享受与 75 瓦白炽灯相同的光量。如果美国的每个家庭都进行一次这样的交换,那么一年内将节省足够的能源来照亮300多万户家庭[来源: 能源之星].
当然,如果您使用更少的能源,您的能源成本就会下降。用 60 瓦 CFL 替换标准的 13 瓦灯泡可以在灯泡的整个生命周期内为单个家庭节省 30 美元的能源成本 [来源: 通用电气].即使CFL的价格更高 - 您将为CFL支付2至4美元,而典型的白炽灯泡为30至40美分 - 它们仍然为您省钱。那是因为节能灯的使用寿命很长。在一些测试中,它们明亮地燃烧了10,000小时,而标准灯泡只燃烧了800到1,500小时[来源: 约翰生].
环境也走在了前面。来自燃煤发电厂的大量电力被引导到您房屋内的灯具和灯具。如果您通过使用节能灯来节省能源,那么您从电网中提取的电力就会减少。这减少了必须燃烧的煤炭量,从而减少了温室气体的排放。在一年内,在白炽灯泡上使用节能灯消除了相当于减少200万辆汽车上路的温室气体污染[来源: 能源之星].
如果节能灯表现不佳或不能在许多应用中使用,这些好处将是可疑的,但事实上,它们用途广泛。一些制造商生产紧凑型荧光灯泡,可与调光开关和三向灯一起使用。许多节能灯灯泡只要封闭在户外就可以使用。最重要的是,它们会发出良好的光线。在《大众机械》杂志2007年进行的一项研究中,节能灯燃烧的亮度几乎与75瓦白炽灯泡一样亮,产生的光质量更好[来源:Masamitsu]。
然而,节能灯并非无忧无虑。接下來,我們將看看最大的問題 - 對生物有毒的元素。
现在坏事:节能灯灯泡的缺点
紧凑型荧光灯泡可能是多功能的,但它们确实存在一些让人们望而却步的问题。首先,它们在放置 15 分钟或更长时间时可提供最佳效果。打开和关闭CFL会缩短其寿命并可能降低其效率,主要是因为气体和荧光涂层的激发需要暴露于电流以达到最佳水平。节能灯在封闭的嵌入式固定装置(太热)和车库门开启器的固定装置(振动太大)中效率低下。最后,在极少数情况下,节能灯会干扰电子设备。这种干扰是由红外(IR)光引起的,CFL产生红外(IR)光,红外阅读器可以将其解释为信号。
节能灯灯泡和汞
如果说节能灯灯泡有一个丑陋的真相,那就是它们在玻璃罩内含有的汞。汞是一种持久性和剧毒化学品。大多数人通过食用被甲基汞污染的鱼而接触毒药。然而,也可以吸入元素汞蒸气,就像紧凑型荧光灯泡中使用的那种。
那么为什么它在那里,为什么CFL制造商不使用其他东西呢?正如我们前面提到的,需要汞蒸气将电能转换为辐射能。当受到电流刺激时,CFL内的汞蒸气会产生紫外线,当它撞击荧光化合物时,紫外线会重新辐射为可见光,称为 磷,涂在灯泡内侧。在这个过程中,没有其他元素被证明是有效的,因此,即使灯泡中使用的汞量随着时间的推移而减少,节能灯仍然需要少量的汞才能正常工作。
重要的是要正确看待这一点。一个节能灯灯泡通常需要大约 0.000176 盎司(5 毫克)汞。较旧的家用温度计含有100倍的量(0.0176盎司或500毫克),许多手动恒温器含有600倍的量(0.106盎司或3,000毫克)[来源: GE消费与工业照明].因此,单个节能灯灯泡的汞含量非常低。只要灯泡保持完整,就不会释放任何化学物质。
然而,破碎的节能灯灯泡会使人暴露在汞蒸气中。也可以释放少量的固体汞粉。由于这些原因,清理损坏的 CFL 时应格外小心。美国环境保护署 (EPA) 建议执行以下四个简单步骤:
首先,关闭中央供暖或制冷系统,以免烟雾从一个房间移动到另一个房间。然后打开窗户,让房间通风15分钟。
接下来,是时候清理坏掉的灯泡了。戴上手套,确保不要接触任何汞粉。用一块纸板舀起大块玻璃。切换到胶带以拾取小碎片和碎片。不要使用真空吸尘器,并确保所有破碎的碎片、胶带和纸板都放在塑料袋中。
最后,用湿纸巾擦拭该区域,并将用过的毛巾也放入塑料袋中。
密封袋子并立即扔掉。
这应该处理坏掉的灯泡。接下来,我们将看看如何处理烧坏的CFL灯泡。
快银衬里
好消息是,节能灯虽然含有汞,但实际上有助于消除环境中的汞。这是因为煤中也含有汞。燃烧煤炭会将毒素释放到环境中。能源之星估计,燃煤发电厂产生13.6毫克汞来为一个60瓦的白炽灯泡供电,但为等效的CFL灯泡供电只能产生3.3毫克汞。
回收节能灯灯泡

宜家和家得宝都提供免费处理和回收用过的节能灯灯泡。
© ISTOCKPHOTO.COM/ 二十一点3D那么,如果烧坏的节能灯灯泡含有汞,你会怎么处理呢?首先,您应该意识到紧凑型荧光灯被认为是危险的家用物品,这一类别还包括油漆、电池和恒温器。您必须妥善处理此类物品,这意味着您不能简单地将它们扔进家庭垃圾中。
要找出您的选择,请先致电您当地的废物管理机构。您也可以致电 1-800-CLEANUP,这是 Earth911 提供的一项服务,允许任何有电话接入的人在该组织的数据库中搜索 100,000 个回收和危险废物收集地点,以查找 170 多种不同的材料。越来越多的零售商正在加紧帮助CFL灯泡回收。宜家是第一家免费处理和回收废旧节能灯的零售商。家得宝于2008年加入宜家,在其近2,000个地点启动了全国性的店内消费者CFL灯泡回收计划。一些Ace和True Value商店提供类似的计划。
随着回收变得更加容易,节能灯革命只会获得动力。许多人认为螺旋形灯泡将是朝着更高效的发光二极管(LED)灯泡迈出的短暂进化步骤。1.3瓦LED灯泡比9瓦CFL耗电量少,可持续使用长达11年[来源: 彼得森].更好的是,它不含汞原子。
但即使是LED灯泡也有其权衡取舍。它们不是很亮,而且价格昂贵。在制造商克服这两个问题之前,节能灯灯泡可能会成为人们关注的焦点。
责任编辑:David
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