1. Подготовительный этап

февраль 2025г:

• разработка проекта;
• актуализация проекта;
• сбор материала по теме проекта.

1. Практический этап реализации плана проекта

Март - апрель 2025 г.

• проектная деятельность (написание проекта);
• исследовательская деятельность (анкетирование, опрос, эксперимент);
• практическая деятельность ( создание буклета)
• проведение просветительской акции « Лампы освещения: за и против»

4. Обобщающий этап

Май 2025г:

• подведение итогов реализации проекта;
• подготовка отчета по результатам реализации проекта.

 

1.Введение.

Без электричества современная жизнь становится немыслимой. Наши дома полны разнообразной техники: от телевизоров и стиральных машин до компьютеров и микроволновых печей, непрерывно потребляющих электрическую энергию. Особенно значимой статьей расходов является освещение. Согласно статистике, средняя российская семья тратит на коммунальные услуги около 5294 рублей в месяц, из которых 30% (1584 рубля) приходится на отопление, 20% — на квартплату, еще 20% распределяется между холодной и горячей водой, включая канализацию, и 12% — на электричество. [1]

С течением времени потребность в электроэнергии растет, что привело к принятию в 2009 году Госдумой закона «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности». Основополагающие принципы этого закона включают:

1. Оптимизацию использования энергетических ресурсов.

2. Поддержку и стимулирование проектов, направленных на энергосбережение.

3. Повышение энергоэффективности, включая использование современных технологий, таких как люминесцентные и светодиодные лампы. [2]

Эксперты выделяют замену традиционных ламп накаливания на люминесцентные и светодиодные, как наиболее перспективное направление. Это обусловлено значительным преимуществом энергосберегающих и светодиодных ламп в плане экономии электроэнергии по сравнению с устаревшими лампами накаливания. Эффективное использование электроэнергии способствует сокращению негативного воздействия на окружающую среду, а также позволяет существенно снизить финансовые затраты на электричество.

Поскольку, отказаться от использования освещения и бытовых электроприборов в современном мире невозможно. то нужно использовать простые способы снижения потребления электроэнергии. Так, по оценкам специалистов около от 50 до 60% экономии электроэнергии в жилищно-бытовом секторе достигается за счет экономии на освещении Использование компактных люминесцентных и светодиодных ламп в быту – это увеличение эффективности освещения в доме, а значит, позволяет сэкономить энергию и собственные деньги.

Актуальность работы: принятый законопроект «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности» обязывает к переходу на энергосберегающие технологии, в том числе и на компактные люминесцентные и светодиодные лампы.

Мы провел опрос учащихся 8- 9 классов нашей школы. Участникам опроса было предложено ответить на следующие вопросы: ( Приложение 1)

1. Есть ли у Вас в доме энергосберегающие лампы?

1. Пользуетесь ли Вы настольными лампами при выполнении домашнего задания?

3.Какая лампочка стоит в настольной лампе? Лампа накаливания, светодиодная лампа или люминесцентная лампа? (нужное подчеркнуть)

4.Как вы избавляетесь от перегоревших ламп?

5. Знаете ли вы как нужно утилизировать энергосберегающие лампы?

6.Что знаете о вреде энергосберегающих ламп?

 

Результаты данного опроса: ( Приложение2.)

 

1. Есть ли у Вас в доме энергосберегающие лампы?
2. « Да» - 79% « Нет» - 21%

2.Пользуетесь ли Вы настольными лампами при выполнении домашнего задания?

 

«Да» - 80% «Нет» - 20%

 

3.Какая лампочка стоит в настольной лампе? Лампа накаливания, лампа дневного света или люминесцентная лампа? (нужное подчеркнуть)

Лампа накаливания – 39 %

Лампа дневного света - 24%

Энергосберегающая лампа – 37%

 

4.Как вы избавляетесь от перегоревших ламп?

Выбрасывают в мусорные контейнеры - 100%

 

5.Знаете ли вы как нужно утилизировать энергосберегающие лампы?

« Да» -12% « Нет» -88%

6.Что знаете о вреде энергосберегающих ламп?

Ничего не знают -90%

 

Вывод: по результатам опроса мы выяснили, что количество энергосберегающих ламп составляет 79%, почти все используют настольные лампы, в которых стоят энергосберегающие лампочки, выбрасывают перегоревшие (испорченные) лампочки в мусорные контейнеры – 100% и не знают, как правильно утилизировать энергосберегающие лампы — 90%.

Поэтому мы решили узнать действительно ли использование компактных люминесцентных энергосберегающих (КЛЛ) и светодиодных ламп в быту – это

-увеличение эффективности освещения в доме

- экономия электроэнергии и финансов.

Гипотеза: при прочих равных условиях использование в быту энергосберегающих ламп значительно выгодней, чем применение ламп накаливания

Цель работы: проанализировать значимость люминесцентных и светодиодных ламп для экономии электроэнергии и выяснить, насколько они безопасны для людей и для окружающей среды.

Задачи:

 

1. Изучить, на чем основан принцип действия люминесцентных и светодиодных ламп.
2. Выяснить в чем их преимущество и недостатки по сравнению с лампами накаливания.
3. Рассчитать КПД люминесцентных, светодиодных ламп и ламп накаливания.
4. Выяснить, как влияют эти лампы на окружающую среду.
5. Экспериментально доказать, что использовать данные лампы при сегодняшних тарифах на электроэнергию — выгодно.

 

6.Сделать выводы и дать рекомендации

 

Объект исследования: лампы освещения.

Методы, используемые для решения поставленных задач:

- теоретические: сбор и обработка информации, анализ, синтез, сравнение, обобщение;

- эмпирические: опрос, эксперимент.

2.Теоретическая часть

1. Немного истории.

 

Путешествие искусственного света через времена тесно сплетено с эволюцией: от первобытных инструментов до современного электричества. 400 000 лет назад древние предки открыли огонь, и первый портативный источник света – факел из ветвей. Затем пришли масляные светильники, за которыми технологий на протяжении тысячелетий доминировали свечи: их рождение датируется Китаем 200 года до н.э. Переломным моментом стал XVIII век – швейцарский учёный Ами Аргант представил «Аргандову лампу» с усовершенствованным фитилем. В 1792 году Уильям Мердок впервые подключил к освещению дома газ, добытый из каменного угля; в Лондоне зажглись первые улицы под светом газового фонаря. Врач и геолог Абрахам Геснер в 1846 году открыл керосин – горючее с невиданной яркостью. В том же году, но независимо друг от друга, Игнатий Лукасевич (Польша) и Эдвин Диетц (США) создали первые керосиновые лампы.

11 июля 1874 года на территории Российской империи Александр Николаевич Лодыгин зарегистрировал патент №1619, представляющий собой первый вариант нитевой лампы. Идея заключалась в использовании угольного стержня в сосуде для нити накала. К концу XIX века Лодыгин разработал несколько концепций ламп с использованием тугоплавких металлов: в 1890-х годах он предложил использовать нити из вольфрама и молибдена, закрученные в спираль, что стало прорывом в технологии. После внедрения этих технологий началась глобальная эра электрического освещения. Однако развитие не остановилось на достигнутом: ученые продолжили работу, стремясь не только повысить яркость источников света, но и значительно увеличить их долговечность.

В период между 1930-ми годами ХХ столетия произошли существенные инновации касательно натриевых газоразрядных источников света, принцип работы которых заключался в свечении паров натрия при прохождении разряда в газе. Со временем эти лампы уступили место ртутным аналогам за счет увеличенного срока службы, однако это привело к появлению другого экологического риска – наличия токсичной ртути Одновременно велись активные исследования направления, целью которых было создание долговечной лампы без применения вакуумной колбы

В 1961 году Роберт Байард и Гари Питтман, представляющие Texas Instruments, стали первыми, кто разработал и запатентовал инфракрасный светодиод. Однако массовое применение этой технологии началось лишь в 1962 году благодаря Нику Холоньяку, часто называемому "отцом современного светодиода. Важную роль сыграли и исследования Жака Панкова в RCA, которые привели к промышленному производству светодиодов. В период начала 1990-х годов японская компания Nichia Chemical Industries добилась значительного успеха, разработав недорогой синий светодиод. За это открытие в 2014 году Иссуму Акасаки, Хироси Амано и Шодзи Накамура были удостоены Нобелевской премии по физике. [3]

В годы войны на фронте зачастую не хватало обыденных вещей, в том числе ламп. Одним из узнаваемых символов войны была гильза-коптилка, изобретение, которое передает смекалку русского солдата. Он нашел применение в быту гильзам от использованных снарядов, сделав из них настольный светильник. Верхняя часть у гильзы сплющивалась, в гильзу заливалось горючее, а в получившуюся узкую щель вставляли плоский фитиль из ткани. Фитиль впитывал керосин, а затем его поджигали. Часто лампу из гильзы солдаты называли коптилкой, потому что во время горения она коптила и создавала много черного дыма.

Светильник из гильзы-коптилки был намного ярче свечи. Им одним можно было осветить целый окоп. Такие устройства помогали продлить световой день и давали военным возможность работать, читать или писать письма по вечерам и ночью. Кроме того, хоть землянки и были временным пристанищем, солдаты нуждались в отдыхе и в уюте, а самодельные лампы не только освещали помещение, но и украшали скромные жилища. Лампа-коптилка освещала землянку, блиндаж, и небольшие укрытия, где красноармеец мог писать письмо домой в царившей тьме, при тусклом свете «лампы», под треск фитиля заветные строчки с важными словами: «Я живой!». В самое тяжелое для солдата время, или же в минуты затишья перед боями под свет такой лампы была написана ни одна тысяча писем.

Подобные лампы были распространены на всех фронтах. Светильников промышленного производства у солдат практически не было: все заводы и фабрики с началом войны переориентировались на фронтовые нужды, выпускали боеприпасы и необходимую технику.

Гильзы — коптилки неоднократно воспевались в фронтовых стихах и песнях, стали практически неотъемлемой частью сюжетов художественных фильмов о войне.

Например, в повести Константина Симонова «Дни и ночи» и в стихотворении Михаила Матусовского «Махнём не глядя»:

«Прожектор шарит осторожно по пригорку,

И ночь от этого нам кажется темней.

Который месяц не снимал я гимнастерку,

Который месяц не расстёгивал ремней.

Есть у меня в запасе гильза от снаряда,

В кисете вышитом — душистый самосад.

Солдату лишнего имущества не надо.

Махнём, не глядя, как на фронте говорят.»

• такая «лампа» и во время войны и даже после, ведь в послевоенное время страна возрождалась из разрухи, и электричество было далеко не у всех и не везде. Есть у подобной лампы и недостаток, она пожароопасная, но при соблюдении правил, она справлялась со своим назначением блестяще. Такая лампа по праву может считаться символом Великой Отечественной войны. [7]

 

 

Устройство и принцип действия лампы накаливания и энергосберегающих ламп.

Лампа накаливания — это устройство, включающее в себя цоколь и вакуумную или газовую стеклянную колбу, внутри которой нагревается до высокой температуры вольфрамовая спираль при пропускании через неё электричества. Она испускает свет за счёт излучения накалённой нити.

Люминесцентная лампа функционирует по иному принципу: в изогнутой (для компактности) стеклянной трубке, наполненной ртутью и инертным газом, электрический ток инициирует нагревание электродов, которые начинают испускать электроны. Эти электроны, сталкиваясь с атомами ртути, возбуждают их, что приводит к излучению ультрафиолетовых лучей. Ультрафиолетовое излучение, в свою очередь, преобразуется в видимый белый свет благодаря покрытию внутренней поверхности трубки люминофором. Благодаря такой конструкции, люминесцентные лампы стали компактными и получили известность как энергосберегающие устройства.

В конструкции светодиодных ламп ключевыми компонентами являются полупроводниковые светодиоды, которые осуществляют преобразование электрического тока в световое свечение. Каждый светодиод состоит из неэлектропроводной подложки, на которой размещен полупроводниковый кристалл. Эти элементы помещены в корпус, где одна сторона оснащена выводами для контактов, а другая — пластиковой линзой. Пространство между линзой и кристаллом герметично заполнено бесцветным силиконом, обеспечивающим защиту от пыли и влаги. Сам светодиод крепится на алюминиевом радиаторе, который эффективно отводит тепло и повышает механическую прочность устройства.

Особенность свечения заключается в захвате электронов между двумя различными по проводимости участками полупроводникового кристалла. На границах этих зон происходит модификация материала - внедрение акцепторных примесей с недостатком электронов (p-тип) и донорских, богатых свободными зарядами (n-тип). При включении питания начинается активный процесс перемещения и соударения электронов между этими областями. В результате этого взаимодействия избыток энергии высвобождается в виде светового излучения. [4] ( Приложение 3,4)

2.3. Сравнительные характеристики ламп накаливания и энергосберегающих ламп

[5]

Характеристики	Лампа накаливания (100 Вт)	Компактная люминесцентная лампа (20 Вт)	Светодиодная лампа (15 Вт)
Цена	Низкая: 50-80 рублей за лампу	Высокая: 2000-300 рублей за лампу	Высокая: 250 – 500 рублей за лампу
Срок службы	Низкий. Около 1000 часов непрерывного горения	Высокий. 8000-15000 часов непрерывного горения	Высокий: 50000 часов непрерывного горения
Световая отдача	Крайне низкая (10-15 лм/Вт), 85-90 % электроэнергии превращается не в свет, а в тепло	Высокая, приближается к 100 лм/Вт	Высокая : 120 лм/Вт
Спектр	Существенно отличается от естественного (дневного) света	Возможность создавать свет разного спектрального состава: теплый, естественный, белый	Монохромный спектр, существенно отличающийся от естественного солнечного света.
Наличие вредных веществ	Пожароопасна	Есть. Используется ртуть, поэтому лампы требуют особой утилизации	Нет

 

( Приложение 5)

 

3.Практическая часть

3.1.Определение КПД лампы накаливания и энергосберегающих ламп.

Коэффициент полезного действия зависит от степени нагревания самой лампы и воздуха вокруг нее. Чем сильнее она нагревается, тем больше она потребляет энергии. Мы сравнили тепловые характеристики 3 ламп : лампы накаливания, люминесцентной и светодиодной ламп. Для этого мы использовали:

1. Лампа накаливания мощностью 75 Вт

1. Лампа Люминесцентна 15 Вт
2. Лампа светодиодная 20 Вт
3. Датчик температуры , датчик освещения цифровой лаборатории «Релеон» и ноутбук с программным обеспечением.

Соблюдая технику безопасности, помещала лампы по одной в закрытую коробку и в течение часа через 10 минут измеряли температуру.

Данные занесли в таблицу.

Время, мин.	0	15	30	45	60
Температура, °С
Лампа накаливания	24,7	31,6	39,7	49,6	52,3
Люминесцентная лампа	24,4	26,1	28,3	30,5	31,4
Светодиодная лампа	25,4	26,1	26,5	26,6	26,7

 

Вывод: Меньше всего нагревается сама и окружающий ее воздух светодиодная лампа. Немного уступает ей люминесцентная лампа. Лампа накаливания нагрелась в два раза сильнее светодиодной лампы. Таким образом, самый высокий КПД у светодиодной лампы, низкий у лампы накаливания. ( Приложение 6)

2.Определение световой отдачи данных ламп.

В ходе эксперимента мы располагали каждую из ламп на расстоянии 1м от датчика освещения.

Результаты:

1. Лампа накаливания: 576 Лк
2. Люминесцентная лампа: 783 Лк
3. Светодиодная лампа: 1370 Лк

Вывод: В ходе эксперимента, мы убедились, что самой большей световой отдачей обладает светодиодная лампа. (Приложение 7)

3.Расчет экономической эффективности.

Для того чтобы убедиться в экономии электроэнергии при использовании люминесцентных и светодиодных ламп, мы провели расчет потребления электроэнергии в трехкомнатной квартире, в которой 11 лампочек.

Лампы накаливания.

Комнаты – 7 штук по 60 Вт каждая, кухня – 1 шт. – 100 Вт, ванная, туалет и коридор – по 1 шт. по 60 Вт каждая. В среднем лампочки работают: комнаты и кухня – по 4 ч в день, ванная и туалет – по 2 ч в день, коридор – 1 ч в день.

За один день: комнаты – 7*60*4= 1680 Вт/ч,

кухня – 1*100*4 = 400 Вт/ч,

ванная и туалет – 2*60*2 = 240 Вт /ч,

коридор – 1*60*1 = 60 Вт/ч.

Всего за один день – 1680 + 400 + 240 + 60 = 2380 Вт/ч.

За месяц (30 дней) – 2380*30 = 71400 Вт*ч или 71,4 кВт/ч.

Тариф – 4,33 руб. за 1 кВт*ч. Следовательно, за месяц мы должны заплатить только за лампочки – 71,4* = 309,20 руб.

Люминесцентные лампы

Лампа в 100 Вт заменяется люминесцентной лампой 20 Вт, 60 Вт – на 12 Вт (по рекламе производителя).

Рассчитываем:

Комнаты – 7*12*4 = 336 Вт/ч

Кухня – 1*20*4 = 80 Вт/ч

Ванная и туалет – 2*12*2 = 48 Вт/ч

Коридор – 1*12*1 = 12 Вт/ч

Всего за один день – 336 + 80 + 48 + 12 = 476 Вт/ч.

За месяц (30 дней) – 476*30 = 14280 Вт/ч или 14,28 кВт/ч.

Тариф – 4,33 руб. за 1 кВт/ч. Следовательно, за месяц мы должны заплатить 14,28*4,33 = 61,83 руб.

Экономия денег – 309,10 – 61,83 = 247,27 руб.!

Экономия электроэнергии – 71/4 кВт*ч – 14,28 кВт*ч = 57,12 кВт/ч.

Светодиодные лампы

Лампа в 100 Вт заменяется светодиодной лампой 15 Вт, 60 Вт – на 9 Вт (по рекламе производителя).

Рассчитываем:

Комнаты – 7*9*4 = 252 Вт/ч

Кухня – 1*15*4 = 60 Вт/ч

Ванная и туалет – 2*9*2 = 36 Вт/ч

Коридор – 1*9*1 = 9 Вт/ч

Всего за один день – 252 + 60 + 36 + 9 = 357 Вт/ч.

За месяц (30 дней) – 357*30 = 10710 Вт/ч или 10,71 кВт/ч.

Тариф – 4,33 руб. за 1 кВт/ч. Следовательно, за месяц мы должны заплатить 10,71*4,33 = 46,37 руб.

Экономия денег – 57,12 – 46,37 = 10,75 руб.!

Экономия электроэнергии – 71/4 кВт*ч – 14,28 кВт*ч = 57,12 кВт/ч.

Вывод: используя в домах компактные люминесцентные и светодиодные лампы позволяет сократить объемы использования энергетических ресурсов, реальный способ снизить затраты на оплату счетов за электричество. ( Приложение 7)

Серьезный недостатоклюминесцентных ламп – это использование ртути в их производстве. Ртуть – токсичное вещество, поэтому содержащие ее приборы требуют специальной утилизации.

В России 3 сентября 2010 г. Председатель Правительства Владимир Путин подписал Постановление № 681 «Об утверждении Правил обращения с отходами производства и потребления в части осветительных устройств, электрических ламп, ненадлежащие сбор, накопление, использование, обезвреживание, транспортирование и размещение которых может повлечь причинение вреда жизни, здоровью граждан, вреда животным, растениям и окружающей среде». [6]

Что делать с использованной лампой? Из анкеты видно, что многие их просто выкидывают в мусорное ведро, предопределяя загрязнение почв и грунтовых вод ртутью. Тогда как граждане, заботящиеся об экологии своего региона, сдают использованные лампы и другие ртутьсодержащие приборы в специализированные организации, где осуществляется утилизация ртутьсодержащих приборов. Мы решили выяснить, как обстоит дело с утилизацией ламп в нашем регионе и конкретно в нашем сельском поселении.

Мы обратились к главе Шилекшинского сельского поселения и выяснили, что в нашем поселении использованные лампы можно сдать в специальные контейнеры, которые находятся в помещении Администрации поселения. Контейнеры « Эко» имеют сертификат и соответствуют требованиям нормативным документам. ( Приложение 8)

В практической части создали буклет – памятку « Лампы освещения : за и против» и провели просветительскую акцию среди учащихся школы и жителей Шилекшинского поселения.

( Приложение 9)

 

 

Заключение

Проведенное исследование позволило выяснить, что использование в быту люминесцентных и светодиодных ламп достаточно выгодно, в сравнении с лампами накаливания.. Самыми экономически эффективными и безопасными оказались светодиодные лампы. Эти лампы стоят дороже, потому что позволяют сохранять окружающую среду, не требуя специальных условий по утилизации: они не содержат ртути и других ядовитых, вредных или опасных составляющих материалов и веществ. Экономить электроэнергию — это разумная привычка современного человека. Мое исследование позволит любому потребителю сделать свой выбор относительно того, какими лампами ему пользоваться.

Мы экономим деньги и энергию, используя энергосберегающие лампы, но помогаем ли мы природе?

Экономное использование электроэнергии, используя в домах компактные люминесцентные лампы позволяет сократить объемы использования энергетических ресурсов, реальный способ снизить затраты на оплату счетов за электричество. Однако, не правильно утилизированные перегоревшие и разбившиеся КЛЛ представляют угрозу здоровью людей и экологии.

 

 

4.Список используемой литературы и интернет источников.

1. Федеральный закон № 261-ФЗ от 23 ноября 2009 г. «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

2.https://www.rbc.ru/finances/06/09/2022/6316a05d9a7947810936107c

3. https://www.mvideo.ru/blog/pomogaem-razobratsya/edison-ilich-i-alisa-istoriya-sozdaniya-i-razvitiya-lampochki

4.https://www.taps68.ru/articles/Kak_ustroena_i_rabotaet_svetodiodnaja_lampa.html

5.https://greenpole.su/sravnitelnaja-harakteristika-lampochek/

6. Постановление Правительства РФ № 681 от 03.09.2010 г « Об утверждении правил обращения с отходами производства и потребления в части осветительных устройств».

7. https://ar.culture.ru/ru/subject/gilza-fitil

Полный текст статьи см. приложение

Приложения: