Búcsú az izzólámpától. Mi lesz utána?

Halogén izzó, kompakt fénycső, LED - a jövő fényforrásai

Szakmai körökben viszonylag régóta ismeretes, de lassan a fogyasztóközönség számára is ismertté válik az Európai Uniónak az a határozata, melynek következményeképpen – fokozatosan és több évet felölelően – búcsút mondhatunk a legnépszerűbb világítási eszközünknek, az izzólámpának. Talán mindjárt az elején pontosítanunk kell a megfogalmazáson. Izzólámpából több száz fajta van, de a gyártásból és alkalmazásból történő kivonás a háztartásokban széleskörűen használt, 230V-os hálózatról üzemeltetett (nem helyesen, de elterjedten, „villanykörtének” vagy „égőnek” nevezett) normál izzólámpát érinti. A fokozatos kivonás ütemezésére és az érintett típusokra a cikk végén visszatérünk.

A fogyasztóban a hír hallatára két kérdés merül fel:

1. Mi indokolja ezt a határozatot?
2. Mivel világítunk az izzólámpa helyett?

Vizsgáljuk meg ezt a két kérdést és a rájuk adható válaszokat részletesebben! Ehhez viszont elengedhetetlen bizonyos világítástechnikai alapfogalmak ismerete.

A fényforrások gazdaságosságának két fő kifejezője, hogy mennyi fényt bocsátanak ki mennyi villamos energia felhasználásával, és hogy mennyi ideig képesek üzemelni (mennyi az átlagos élettartamuk). A „mennyi fényt” kissé laikus megfogalmazás; helyesen fényáramot mondunk, amely az időegység alatt kisugárzott fényenergiát jelenti, tehát teljesítményjellegű mennyiség. Mértékegysége a lumen.

Szembetűnik az izzólámpa igen kicsi fényhasznosítása. Mi ennek az oka?

Az izzólámpa hőmérsékleti sugárzó, sugárzásának tulajdonságait és mértékét egzakt fizikai törvények írják le. A 100 W-os izzólámpába szerelt kb. 2800 K (kb. 2530°C) hőmérsékletű volfrámspirál által kibocsátott sugárzásnak alig 4-5%-a fény, a többi a fénynél nagyobb hullámhosszú infravörös (hő) sugárzás formájában keletkezik, és fűti – általában haszontalanul – a környezetét. Az erőműveknek ezt a kárba veszett villamos energiát is elő kell állítaniuk és itt lép be a manapság sokat hangoztatott környezetvédelmi szempont. Az előállított villamos energiát szokás átszámolni a fosszilis tüzelőanyagok elégetésekor keletkezett szén-dioxid (CO₂) mennyiségre, mely a Föld légkörének drasztikus megváltozását vonja maga után. Gondolnánk, hogy pusztán a háztartásokban jelenleg alkalmazott világításból adódóan kb. 37 millió tonna szén-dioxid távozik a légtérbe a hőerőművekben feleslegesen termelt villamos energia miatt?

A halogén izzólámpa fizikai-kémiai működése még szélsőségesebb értékeket tesz lehetővé. (Egyes típusok 4-5000 órán át is képesek üzemelni.) A volfrámpárolgást csökkentő, az elpárolgott volfrám-atomokat „visszakormányzó” hatás a lámpában kismennyiségben alkalmazott halogén elem (jód vagy bróm) és a volfrám kémiai reakciójának köszönhető. A halogén izzóban a szál emiatt nagyobb hőmérsékleten izzik, jobb a fényhasznosítás. Ez főként a törpefeszültségen (12, 24 V) üzemelő lámpákra vonatkozik; a 230 V-os halogénizzók konstrukciós és termikus okok miatt kisebb fényhasznosításúak, így a 2010-es évek második felében néhány típusuktól szintén el kell búcsúznunk.

A kompakt (egyik végén fejelt) fénycsövek a 80-as évek elején terjedtek el. Már az akkori energiaválság is késztette a fejlesztőket és gyártókat az izzólámpa kiváltására. Ezek a fényforrások nem hőmérsékleti sugárzók, hanem elektromos ívkisülés alapján működnek, tehát helytelen „energiatakarékos izzóknak” nevezni őket. A fénykeltés alapelve megegyezik a 70 éve ismert hagyományos fénycsőével, a fő különbségek méretben, konstrukcióban és egy-két fénytechnikai jellemzőben nyilvánulnak meg. Az ívkisülés a felmelegedett elektródokból kilépő, s a villamos tér által felgyorsított elektronok és a csőben levő elpárolgott higanyatomok ütközésével valósul meg. Ez utóbbiak az ütközésből energiát nyerve UV-sugárzást bocsátanak ki, melyet a cső falára vitt fluoreszkáló anyag (fénypor) fénnyé alakít. A kisüléses fényforrásoknál nincs az a hatalmas, hősugárzásból adódó veszteség, mint az izzólámpáknál, így a kompakt fénycsövek ugyanakkora villamos teljesítmény árán ötször, sőt egyes típusoknál hatszor annyi fényt bocsátanak ki, mint az izzók. Tehát mind az élettartam, mind a fényhasznosítás az izzólámpák elsőszámú utódjává teszi őket.

Néhány megjegyzés: az egyvégen történő fejelés legalább egy hajlítást tesz szükségessé, mely két, egymás mellett elhelyezett csőnek a látszatát kelti, de természetesen egyetlen kisülő csatornáról van szó. A nagyobb teljesítményű lámpák hosszabb kisülő-csővel valósíthatók meg, ezért születtek meg a többszörös hajlítások és áthidalások, és így a „négycsöves” és „hatcsöves” típusok. Minden kisülő-lámpában a bekapcsoláskor nagy áramerősség lép fel, mely tönkretehetné a lámpát, ha nem gondoskodnánk áramkorlátozásról. Ez általában tekercs, melyet több elektronikus alkatrésszel együtt a gyártáskor beépítenek a lámpába (elektronikus előtét). Lényeges megemlíteni, hogy az előtét nagyfrekvenciás árammal (25-50 kHz) táplálja a lámpát, melynek eredményeképpen kicsiny súlyú és méretű az áramkorlátozó tekercs, nem lép fel kellemetlen villogás, kb. 10%-kal több a leadott fényáram az 50 Hz-es tápláláshoz képest, ugyanakkor az előtét miatti veszteség kb. harmadannyi. Az itt írottak az izzólámpák helyére közvetlenül becsavarható kompakt fénycsövekre vonatkoznak.

Ellenvetések természetesen vannak. A következőkben néhány olyan megjegyzés olvasható, mely egyben választ is ad a szokásos aggályokra.

1. A fényporfejlesztésnek köszönhetően a kompakt fénycsövek fényszínben és színvisszaadásban is csaknem az izzólámpák megszokott tulajdonságaival rendelkeznek. („Melegfehér” fény, ezt a típusmegjelölésben 827-es számmal jellemzik, utalva a 2700 K színhőmérsékletre.) Ezen kívül semleges fehér és hideg fehér fényszínben is kaphatók.
2. Az egyenes fénycsőhöz hasonlóan a kompakt fénycsövek is emittálnak igen kis mennyiségű UV-sugárzást. Ez bőven a megengedett határérték alatt van, és több nagyságrenddel kisebb, mint ami a természetes napsugárzásból származik egy nyári napon. Ennek ellenére gyártanak külső burával ellátott kompakt fénycsövet is, mely gyakorlatilag teljesen elnyeli az UV-hányadot.
3. A lámpában levő 5 mg higanytól semmiféle egészségkárosodás nem származik. Az egyenes fénycsövekhez és a többi kisülő-lámpához hasonlóan a már működésképtelen kompakt fénycsövek is veszélyes hulladéknak minősülnek, a háztartási hulladékkal együtt nem kezelhetők, begyűjtésükre nemzetközi előírás vonatkozik és a fényforrásgyárakban kb. 80%-os újrafelhasználásukra van lehetőség.
4. A nagyfrekvenciás működtetés kizárja a fénycsővilágítás eddig sokszor tapasztalt kellemetlen velejáróit, a villogást, a stroboszkóp-hatást, előtétzúgást. A lámpa „felfutása” szinte észrevétlen, a bekapcsolástól számítva néhány perc elteltével a teljes fényáramát sugározza. Az tény, hogy az élettartamot a gyakori ki-bekapcsolás csökkenti, de ha napi nyolcnál nem több a ki-bekapcsolások száma (3-órás ciklusok), a katalógusban közölt élettartam (pl. 6000 óra) az érvényes. Ennél kisebb bekapcsolási gyakoriság viszont megnöveli az élettartamot.
   A kompakt izzók folyamatos üzemelésre vannak tervezve. Ezért például a lépcsőházakban, ahol a világítás időzített, és nem tart tovább 1-2 percnél célszerű más világító eszközt alkalmazni. A legtöbb kompakt izzó ennyi idő alatt el sem éri a teljes fényerőt. A sok ki-be kapcsolástól pedig sokkal rövidebb lesz az élettartamuk, mint a hagyományos izzóké. Az ilyen helyeken a megoldás a halogén izzók vagy a led fényforrások lehetnek.
   A kompakt izzók gyártói is megmondják, hogy éppen a fentebb említett tulajdonság miatt a kompakt izzók csak olyan helyre alkalmasak, ahol legalább 1 óra folyamatos világításra van szükség.
5. A kompakt fénycsövek formai kialakításukat tekintve igen sokfélék lehetnek. (Méret, a belső térhez esztétikailag alkalmazkodó dizájn, a külső búra alakja, fejtípus stb.) A vásárló a megvilágítás-igény és a formai kivitel alapján megtalálhatja a számára megfelelő típust. Azoknak a kompakt fénycsöveknek, melyek az izzólámpáéval egyező, E27-es és E14-es fejjel készültek és beépítve tartalmazzák az előtétet és a begyújtáshoz szolgáló áramkört, fényáramuk nem szabályozható. A 2-csapos fejűek csak a gyújtóegységet tartalmazzák, a 4-csaposokhoz külön gyújtó és előtét szükséges olyan adapterrel, mely lehetővé teszi a becsavarást az izzólámpa helyére.
6. A legkomolyabb ellenvetést bizonyára a beszerzési ár idézi elő. Igaz, hogy egy megbízható gyártótól származó kompakt fénycső ára egy normál izzó árának a 20-szorosa is lehet, de ez a költség a villanyszámla kifizetésekor bőven megtérül, és átlagosan legalább hatszor ritkábban kell új lámpát vásárolni a „kiégett” helyébe.

Az Európai Fényforrásgyártók Szövetségének ajánlása alapján pl.:

alkalmazható hasonló nagyságú fényáram kibocsátásához.

Az átállást természetesen nem lehet egyszerre megvalósítani. Az Európai Bizottság az izzólámpák fokozatos kivonására vonatkozóan az alábbi ütemezést írta elő:

A kivonás 2016-tól a hálózati feszültségen működő halogénlámpákra is kiterjed. A törpefeszültségű spotlámpák továbbra is alternatívaként szerepelhetnek, a kompakt fénycsövek és a LED-ek mellett az otthonok világításában.

Dr. Borsányi János
fényforrás szakmérnök
ny. főiskolai docens

Köszönet Nagy Jánosnak és Dr. Borsányi Jánosnak, a Világítástechnikai Társaság elnökének és alelnökének, a cikk megírásában nyújtott segítségükért!