Hogyan működik? Mik az előnyei és a hátrányai? Milyen kockázatai vannak? Valóban ez a jövő?
A hagyományos izzóban az elektródák közt futó szálat a benne átrobogó elektromos áram felizzítja -a szó szoros értelmében, mivel itt a hő hozza létre a fehér izzást, így a fénykibocsátást. Ez az elektromosság melléktermékének is tekinthető, így a nagy veszteség abból adódik, hogy a fény megjelenéséhez rengeteg hőt kell termelnie az ilyen izzónak.
Az izzó wolframszála 2500-3000°C hőmérsékletűre melegedve sugározza a fényt!
Az energiatakarékos izzót viszont nem is szabadna izzónak hívni, mivel ez esetben szó sincs izzásról - teljesen más úton jutunk a fényhez! A kompakt fénycsövek és az energiatakarékos izzók működési elve az atomok gerjeszthetőségén alapul. Ha egy atomba kellő mennyiségű energiát pumpálunk - jelen esetben az áramforrásból származó elektronok képében - akkor az adott atom saját elektronjai magasabb elektronpályára állnak, mint a természetes állapotuk megkívánná. Ebben a helyzetben azonban instabillá válik a részecske, s az "energiafelesleg" foton (fény) formájában távozik belőle. (Hasonlóképpen keletkezik a sarki fény is, vagy a fluoreszkáló óramutatók fénye. )
Különféle elektronpályák, mindhez más-más energiaszint tartozik.
Ahhoz, hogy egy lámpában ki tudjuk használni ezt a lehetőséget, irányítani kell az atomok gerjesztését és az ezt követő fényleadást. Az energiatakarékos izzók ezt a következő módon teszik: a fénycsőben elhelyezett elektródák közt kell áramoljon a villanyvezetékből beérkező áram, az elektródák közti közeget olyan anyaggal kell kitölteni, ami egyenletesen gerjeszthető, ez a higanygőz és argon. Azonban a higany nem az emberek által is látható fény hullámhosszában sugározza ki a fotont, hanem ibolyántúli, vagyis a szemünk számára érzékelhetetlen tartományban. (Ez az ultraibolya az egyik veszélyforrás, ugyanis egy része természetesen kijut az izzóból, s elsősorban az arra érzékenyek bőrét, illetve a lámpához túl közel lévők retináját is károsíthatja. Nem jó tehát olvasólámpaként használni az energiatakarékos égőt.) A kompakt izzó fényét úgy tehetjük láthatóvá mégis, hogy az izzó belső falára egy másik anyagot viszünk fel. A higanygőzből származó ultraibolya fény fotonjai nekiütközve e rétegnek - egyszerűség kedvéért most hívjuk foszfornak - gerjesztik a rétegben található részecskéket, s ezt követően ezen újonan gerjesztett részecskék már látható fényt fognak kibocsátani, amely megvilágíthatja a lakásunkat. Hasonló gerjesztést más hullámhosszú sugárzással is elérhetünk, egy fénycsövet bemikrózva az anélkül is világítani fog, hogy áramot vezetnénk belé - pusztán a bevonóréteg atomjainak gerjesztése által. (Erről szemléletes kis videót lehet megnézni: http://www.youtube.com/watch?v=KQ86FCX4tRQ Senkinek ! ! ! ne jusson eszébe otthon (se vendégségben) kipróbálni, mivel a fénycső felrobbanhat, a beépített fémrészek ívet húzhatnak, nemcsak a mikrosütőt téve tönkre, hanem tüzet is okozva, az előbbi kísérletben csak azért volt ilyen rövid a szemléltetés ideje, hogy ne alakulhasson ki a tűz, a készüléket pedig az áramforrást lekapcsolva állították le.)
Az ultraibolya fény energiája nagyobb a látható fénynél, ezt bárki ellenőrizheti, aki egy UV fényforrás közelébe jut, elegendő a foszforeszkáló óraszámlapot az UV fénybe tartani egy kis időre, majd megnézni, hogy mennyivel erősebben világít, mintha ugyanennyi időre sima napfénybe tartanánk.
Miért nem azonnal kezd világítani az energiatakarékos égő? Az előbbiekben leírtak szerint először a lámpatest (fénycső) belsejében lévő higanynak kell gerjesztődnie az elektronáramlattól. Kellő mennyiségű higany-eredetű ultraibolya foton kibocsátása után tud csak a lámpatest belső falán lévő foszforréteg is látható fényt kibocsátani. Kis idő után eléri a maximumát a gerjesztett higany, vagyis az adott elektronáramlat és az adott mennyiségű higanygőz mellett lehetséges legtöbb atom kerül gerjesztett állapotba, ekkor adja le elvileg azt a fényt, amit az égő dobozára írtak alapján elvárhatunk. Amikor lekapcsoljuk a lámpánkat, láthatjuk, hogy bár a lekapcsolástól "elalszik", nem azonnal válik sötétté az izzónk, hanem 1-2 másodpercig még halványan világít. Az energiatakarékos égő a túl gyakori fel-le kapcsolgatástól hamarabb tönkre is megy, így pl. WC-be, ahol csak 1-2 percet ég, nem érdemes ilyet tenni.
Az elektromágneses sugárzás teljessége - középütt külön kinagyítva az egészen kicsiny rész a látható fény...
Tökéletesen hatékony világításról akkor beszélhetnénk, ha minden egyes beérkező elektront látható fényt adó fotonná "alakítana" a lámpánk, azonban ez nem így van. A fény, amit mi annak érzékelünk, pusztán egy csekély szelete az elektromágneses sugárzásnak, egyszerűen szemléltetve egy méterrúd középső néhány milliméteres szakasza a látható fény a teljes tartományhoz képest, ha a méterrúd maga az elektromágneses sugárzás, amely a gammasugárzástól a rádiósugárzásig terjed. A beérkező elektronok egy része nem a nekünk megfelelő hullámhosszú sugárzásra fogja késztetni a higanygőzt, illetve a higanygőzből származó ultraibolya fotonok sem mind fogják a megfelelő hullámhosszú fény kibocsátására bírni a foszforos réteget. Aki régóta használ energiatakarékos izzókat, az tudja, hogy a közelükben lévő rádió- vagy tévékészülék sisteregni kezd, ha felkapcsolják a régi energiatakarékos izzóval működő lámpát. Ennek az oka az a zavaró elektromágneses sugárzás - ez esetben rádiósugárzás - amelyet a lámpa kibocsát és a készülékeink érzékelési tartományába esik. Olyan ez, mintha a hírek mellé az adótoronyból eleve némi zajt is sugároznának, ám a zaj nem a távoli adótól, hanem a közeli lámpától ered. Szerencsére a korai energiatakarékos izzókhoz képest sokat finomodott a helyzet, kevesebb az így keletkező zaj, így ma már villanyfénynél is hallgathatunk rádiót. Teljesen kiszűrni azonban jelen technikánkkal nem lehet, mégis, e módszer mintegy hatszor hatékonyabban használja fel fény előállítására az elektromos energiát, mint a hagyományos, izzószálas lámpáink. Az, hogy e kompakt izzók fénye távolról sem egyezik meg a megszokott, meleg, napfényhez hasonló színű fénnyel, amelyet a hagyományos izzókból kapunk, annak köszönhető, hogy a bevonat, amely a fényt kibocsátja, fizikai-kémiai tulajdonságai révén legnagyobb részben a kékesfehér tartományban sugároz. A hagyományos izzó fénye pedig ennél sokkal inkább a sárgásvörös felé tolódik el, ugye a felhasznált energia egy része is eleve hő (infravörös) formájában távozik.
Valóban annyira hasznos a világnak az energiatakarékos lámpa? Ha azt nézzük, hogy az általuk világítás közben használt elektromos energia hatoda a normál izzókénak, úgy tűnik, a válasz igen. Azonban egy termék nem csak a világításra felhasznált energiából áll! Az előállítástól a szemétté vált égők semlegesítéséig kell vizsgálni a helyzetet. Az energiatakarékos izzó előállítása sokkal bonyolultabb a hagyományosénál, összetettebb már az anyagokat tekintve is, amelyek szükségesek az összeállításhoz. Míg a hagyományos izzóba a két elektróda, a köztük kifeszített izzószál, a foglalat és az izzó külső üvegburkolata szükséges, az energiatakarékos égők foglalata felett látható nehéz, kiszélesedő rész belsejében valóságos kis elektronikus dzsungel nőtt, a cső nem puszta üveg, hanem a belsejében nemesgáz és nehézfém található, valamint a foszforos réteg is ott figyel a falán…
Ez van az energiatakarékos égők foglalata és fénycsöve közti dudorban...
Ezen anyagok bejuttatása sem lehet szennyezésmentes folyamat, az iparág dolgozói minden bizonnyal többet tudnának erről mesélni. Nem véletlen, hogy az energiatakarékos izzók nagyon nagy része Ázsiában készül… A higany, mint nehézfém, felhalmozódik az élő szervezetekben, így inkább kerülni kellene a használatát (ugye emlékszünk még az amalgám fogtömés és a higanyos hőmérő betiltására…). Egy energiatakarékos izzó 4-6mg higanyt tartalmaz, ez nem tűnik soknak, de aki a gyártásával foglalkozik, az kevésnek sem mondaná.
Az egykori kémiaórák kedvence: a cseppekbe összeálló higany
Míg a hagyományos izzónak pusztán a gyártásához 0.11kWh energia szükséges, addig az energiatakarékoséhoz 1.8kWh, vagyis egy energiatakarékos előállítása 16-szor többet igényel. Az energiatakarékos jóval nehezebb, így a szállítása is több energiát emészt fel. Veszélyesebb volta miatt több elővigyázatosságra, bizonságosabb csomagolásra is van hozzá szükség. Azután persze az ázsiai gyártás során elhasznált többletenergia az amúgy is egyre nagyobb környezeti terhet viselő országokat sújtja, míg a felhasználásból eredő takarékosság a világ boldogabbik felén pozitívumként jelentkezik, elhitetve a felhasználókkal, hogy szuper tiszta dolog, amivel világítanak. Nem ugyanazon a bolygón élünk???
Vajon mennyi higany halmozódik fel ezeknek a kínai asszonyoknak a szervezetében?
Az energiatakarékos izzót veszélyes hulladékként kellene kezelni a benne lévő elektronika, foszfor és nehézfém miatt, így különleges technológiát igényel a kezelése. Mivel a csőben higany van, ha hulladékként megsérül, a benne lévő nehézfém kiszabadulhat. Ha sikerült is begyűjteni és kivonni belőle a veszélyes anyagokat, az milyen egyéb problémákat vetett fel, mennyi plusz energiába került?
Nincs szabályozva a hulladékkezelés az energiatakarékos izzónál, a vásárlóknak fogalmuk sincs arról, hogy nem szabad a kukába dobni, hanem hasonlóan az akkumulátorhoz, elemekhez, külön gyűjtőkbe kellene elhelyezni az elhasznált izzót. Ki látott már ilyen gyűjtőt? Milyen módon történik az energiatakarékos égők megsemmisítése? Hova lesz a bennük lévő higany és foszfor? Mivel a háztartási szemétbe dobáljuk, így a talajba, vizekbe kerül…
A hidegebb színhőmérsékletű fényforrás mellett élők hőérzete rosszabb, vagyis egy sárgás fényű hagyományos izzó fényénél melegebbnek érezzük a 20 fokos szobát, mint a fehéres, hideg fényű energiatakarékos mellett, így a fűtést meg fogjuk emelni a hőérzetünk alapján, ha energiatakarékossal világítunk. Ezt ugyan ellensúlyozhatjuk, ha a lakásunk falait meleg sárgásvörösre festjük, de szemben a fehér falakkal, ez a világítás további emelését igényli azonos fényhatás elérése végett… Biztos, hogy összességében kevesebb energiát használunk fel a takarékos égők révén? Kanadai és holland adatot olvastam: az országok össz energiafelhasználásának 0,8%-a a világításra használt energia. Sok különbség nem lehet más fejlett országokban sem, így még egy tényezőt figyelembe kell venni a hatékonyság tekintetében végzett számításokhoz. Sokkal nagyobb volumenű energiafogyasztókat kell először is kiváltani, hiszen a világítás igen kicsike szeletke csupán - nem jelenti azt, hogy nem kell ezzel is foglalkozni, de vannak sokkal fontosabb ügyeink is…
Valóban a fluoreszcens fényforrású energiatakarékos égőé a jövő? Erősen kétlem. Már most rendelkezésünkre áll a LED tecnológia, amelynek az energiafelvétele a takarékosénak is csak a töredéke: az íróasztalom felett világító LED-es égő, amely kb. 40 Wattos hagyományos izzó fényét adja, 2 kWh energiát fogyaszt. A modern LED élettartama 50.000-100.000 óra közt van (a hagyományos izzó 1000 óra, a takarékos 10-15.000 óra), a fényük színhőmérséklete tökéletesen szabályozható, mivel a LED a kívánt hullámhossz(ak) kibocsátására képes (kis tartományon belül, vagyis nem szórja a teljes spektrumot, hanem csak zöldet, csak kéket, csak sárgát, stb. illetve ezek megfelelő kombinációjával a természeteshez közeli színhőmérsékletű fényt kaphatunk pusztán fizikai úton, veszélyes vegyi anyagok alkalmazása nélkül.).
Napelemmel működő utcai LED-es lámpa
Bár egy-egy LED fényereje kicsi, megfelelő mennyiség egyberakása esetén nagy fényerő is elérhető, ezen felül növekvőben van az egyenkénti fényerő is a LED technológia fejlesztéseinek köszönhetően. A LED fényszennyező hatása (kivéve a kékes fényű LED-ét) is elhanyagolható a többi világításhoz képest, mivel a fénye jóval kevéssé szóródik és sokkal inkább koncentrálható egy adott megvilágítandó felületre, nem feleslegesen bevilágított tereket kapunk, hanem célirányos fényeket oda, ahova kell.
Egyelőre nem olcsó a LED-es világítás, egy 50-60 Wattos hagyományos izzó fényének megfelelő LED-es égő 6-7000 ft körül van, elősorban azért, mert az égőkbe transzformátort kell építeni, ugyanis kisfeszültségű áramforrást igényelnek. A jövőben, ha elterjedése megugrik, bizonyára lesz majd az egész lakást ellátó egyetlen transzformátorral működtethető világításrendszer is. A LED hasznosításra alkalmas olyan területeken, ahol nincs vezetékes áram, vagy inkább úgy fogalmazok, hogy LED mellett nincs szükség nagy költségen távoli területekre kiépített elektromos vezetékekre, hiszen a kis energiafelvétele miatt könnyen megoldható (közutak jelzőlámpái, táblái pl.) akár napelemről, akár akkumulátorról a működtetésük.
Bőrvizsgálat LED-es fényforrású diagnosztikai eszközzel (amelyet akár fényképezőgére is szerelhetnek)
A LED a pontosan beállítható hullámhossz miatt sokféle egyéb, nem lakossági felhasználást is lehetővé tesz, hatékonnyá változtat. Új területeken is lehet használni, pl. az orvosi diagnosztikában LED-es műszerrel vizsgálják a melanoma-gyanús bőrfelületet, olcsó, gyors és megbízható eredményt ad. Ez a technológia még nagyon sok fejlesztési lehetőséget rejt magában, így a jelen ismereteink szerint én azt gondolom, a LED-é a jövő. New York-ban már folyik a kísérlet az utcai lámpák LED-esre cserélésével, amelyet a tervek szerint az egész város LED-es közvilágítása követ hamarosan. Sokhelyütt már jelenleg is alkalmaznak LED-es lámpatesteket kültéri, utcai világításra, hatékonyan, s hosszú távon nagyon olcsón. Természetesen a LED sem maga a messiás, ám számos területen válthatja ki a hagyományos technológiát, míg máshol technikai okokból sosem lesz lehetőség az alkalmazására.
Csupa LED!
A cikkben szándékosan nem beszéltem az energiatakarékos égők által kibocsátott elektromágneses sugárzásról, amivel a napokban teli van a sajtó. Ennek oka az, hogy ugye maga a fény is elektromágneses sugárzás, így eleve bődületes marhaság erre hivatkozni az égők veszélyességét illetően. Lehetne persze szólni az általa keltett elektroszmogról, természetesen, amint ezt érintettem is a cikk elején. Azt gondolom azonban, hogy a mindent elektromos és kémiai úton megoldó világunkban ez csak csepp a tengerben, amelyet teljesen felesleges, bár talán divatos dolog kiragadva szemlélni. Nekem nem ez a legnagyobb bajom az energiatakarékos égőkkel, hanem a szemlélet torzítása, mivel a felhasználóban azt az érzetet kelti, mintha ő mindent megtenne a környezete védelméért. Pedig ez édeskevés…
