Внеклассная работа по физике и экономике "Светодиоды - преимущества и недостатки в эксплуатаци

Внеклассная работа

«Светодиоды –

преимущества и недостатки

в эксплуатации»

физика и экономика

11 класс

учитель физики

МБУ СОШ №49

Г.о. Тольятти

Шаронова Селена Михайловна

2014 год

Оглавление:

Введение

Глава I. Теоретические особенности полупроводниковой светотехники

1. История развития светодиодных источников света

2. Принцип работы современного светодиода

Глава II. Сравнительный анализ различных источников света

2.1 Обзор искусственных источников света

2.2 Сравнительный анализ осветительных приборов

2.3 Результаты сравнительного анализа

Глава III. Экономическое обоснование
3.1 Эффективность использования светодиодных ламп
Заключение
Список литературы

Введение:

Проблема энергосбережения в настоящее время принимает всё большую актуальность. Значительная часть электроэнергии, потребляемая предприятиями и организациями, расходуется на освещение производственных помещений и уличное освещение. Следовательно, возникает задача модернизации в области освещения путём применения энергосберегающих источников света. Одним из путей решения данной проблемы может являться использование светодиодного освещения. В процессе работы рассмотрены преимущества светодиодного освещения относительно других видов источников света.

Актуальность: энергия, расходуемая на освещение производственных помещений и уличное освещение, расходуется неэффективно из-за устаревших источников света.

Проблема: выявить преимущества эффективных источников освещения, провести сравнительный анализ светодиодных и люминесцентных ламп.

Цель: выявить преимущества и экономическую эффективность светодиодного освещения

Объектом являются светодиодные светильники и осветительные приборы на основе других источников света.

Предметом исследования являются технические показатели рассматриваемых осветительных приборов.

В ходе работы были рассмотрены следующие задачи:

1. изучить литературу по данной теме;

2. сравнить технические параметры светодиодных светильников и осветительных приборов с альтернативными источниками света;

3) провести расчет экономической эффективности применения светодиодных ламп

ГЛАВА 1 ТЕОРИТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СВЕТОТЕХНИКИ

1.1 История развития светодиодных источников света

В. Лосев в ходе радиотехнических экспериментов с детекторным приемником, обнаружил малозаметный, но странный побочный эффект – при приложении небольшого прямого напряжения к детектору (фактически детектором был кристалл карбида кремния, один из первых полупроводников) некоторые области кристалла начинали излучать слабый голубоватый свет. При обратном напряжении эффект не повторялся, интенсивность свечения немного зависела от проходящего через детектор (диод) тока, но была все же весьма низкой, едва фиксируемой глазом. При этом кристалл-диод нисколько не нагревался, было очевидно, что свечение является результатом каких-то неведомых доселе процессов, рождающихся при взаимодействии полупроводника и электрического тока.

Открытие этого таинственного явления прошло практически незамеченным, ведь практической ценности оно, как казалось, не имело. Лишь в начале шестидесятых годов двадцатого века ученые вплотную занялись исследованиями странной способности некоторых полупроводников испускать свет при прохождении электрического тока. Начинался рассвет новой эпохи в области искусственного освещения - эпохи твердотельных источников света – светодиодов.

Рисунок 1.Устройство светодиода

Современный светодиод представляет собой двухвыводной прибор в прозрачном или полупрозрачном пластиковом литом корпусе различных цветов. В глубине пластика запаян непосредственно кристалл светодиода, корпус совмещает роли линзы и защитного покрытия (рис.1). Размеры светодиодов, в зависимости от назначения и мощности, колеблются от десятых долей миллиметра до нескольких сантиметров. Питается светодиод постоянным или пульсирующим стабилизированным током, управляя которым, можно в широких пределах менять яркость свечения светодиода. Современная электроника создала целое направление устройств – источников питания для светодиодных ламп и одиночных светодиодов. Таким образом, питать светодиодную лампу можно практически от любого источника электроэнергии, необходим только дешевый электронный преобразователь нужного типа, дающий стабильный ток необходимой величины. Как правило, такой преобразователь встроен в цоколь наиболее распространённых ламп для сети напряжением 220В.

1.2 Принцип работы современного светодиода

Сегодня физика работы светодиода кажется весьма простой: при подаче «прямого» напряжения на две разные области кристалла полупроводника, через общий переход носителями положительных и отрицательных зарядов начинает создаваться электрический ток. В процессе передачи тока происходит так называемая рекомбинация – слияние и взаимная компенсация электронов (отрицательных зарядов) и (положительных зарядов). В обычных полупроводниках высвобожденная энергия рекомбинации превращается в тепло. Но изменяя состав полупроводникового кристалла, возможно достичь эффекта, когда «свободным» квантом рекомбинации будет фотон. А фотон, как известно – квант света. Таким образом, свечение светодиода есть следствие рекомбинации зарядов в общем переходе полупроводника специального состава. Очевидно, что если практически вся энергия рекомбинации переходит в световую, на тепловую ничего не остается. Этим объясняется отсутствие нагрева работающего светодиода. Точнее, небольшой нагрев рабочего тела имеет совсем другую природу, нежели рождение света. В последнее время ученые научились создавать инфракрасное и ультрафиолетовое свечение. Эта особенность светодиодов сильно расширила горизонты применения приборов, от медицинских до научно-исследовательских лабораторий

Есть три способа получения белого свечения у светодиодов.

• Белый свет можно получить смешением красного, зеленого и голубого, излучаемого светодиодами разного типа, размещенными на одной матрице. Данный принцип используется в телевидении при передаче цветного сигнала.

• Второй способ похож на реализуемый в люминесцентных лампах, когда свет излучает белый люминофор под воздействием ультрафиолетового излучения. Источником ультрафиолетового излучения может быть светодиод.

• По третьей технологии светодиод голубого света покрывают смесью зеленого и красного люминофора. В результате сложения излучения диода и люминофоров получается белый свет.

В последние несколько лет ученые создали новое поколение светодиодов, вплотную подошедших к спектральным параметрам самых лучших ламп освещения, а по многим другим критериям – далеко обогнавшим своих газонаполненных собратьев. Сверхяркие, всех возможных цветов и мощностей, экономичные, легкие и миниатюрные источники засияли как маленькие звезды, грозя полностью вытеснить лампы накаливания и прочие обыденные электрические источники света.

Управление яркостью светодиода.

Яркость светодиодов очень хорошо поддается регулированию, но не за счет снижения напряжения питания – этого-то как раз делать нельзя, – а так называемым методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Метод ШИМ заключается в том, что на светодиод подается не постоянный, а импульсно-модулированный ток, причем частота сигнала должна составлять сотни или тысячи герц, а ширина импульсов и пауз между ними может изменяться. Средняя яркость светодиода становится управляемой, в то же время светодиод не гаснет. Небольшое изменение цветовой температуры светодиода несравнимо с аналогичным смещением для ламп накаливания.

Влияние температуры.

Говоря о температуре светодиода, необходимо различать температуру на поверхности кристалла и в области общего перехода. От первой зависит срок службы, от второй – световой выход. В целом с повышением температуры общего перехода яркость светодиода падает, потому что уменьшается внутренний квантовый выход из-за влияния колебаний кристаллической решетки. Поэтому так важен хороший теплоотвод. Падение яркости с повышением температуры не одинаково у светодиодов разных цветов.

Светодиоды находят применение практически во всех областях светотехники, за исключением освещения производственных площадей, да и там могут использоваться в аварийном освещении. Светодиоды оказываются незаменимы в дизайнерском освещении благодаря их чистому цвету, а также в светодинамических системах. Выгодно же их применять там, где дорого обходится частое обслуживание, где необходимо жестко экономить электроэнергию и где высоки требования по электробезопасности.

ГЛАВА 2 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РАЗЛИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА

2.1 Обзор искусственных источников света

До изобретения сверхъярких светодиодов белого цвета (то есть с широким спектром излучения), человечество располагало широчайшим арсеналом электрических источников света. Существует множество специальных типов ламп. Это индукционные, ртутные, дуговые лампы, неоновые источники света, ксеноновая дуговая лампа, различные виды газоразрядных ламп. Для полноты исследования необходимо провести краткий обзор устройства и принципа работы рассматриваемых типов источников света:

1. Люминесцентная лампа состоит из баллона или трубки, наполненной парами ртути и инертным газом, подогреваемых катодов. На внутренние стенки трубки нанесено люминофорное покрытие, преобразующее ультрафиолетовое излучение газового разряда в видимый свет.

2. Лампа накаливания состоит из следующих частей: нити накала в виде спирали из вольфрамовой проволочки, стеклянного баллона (который откачивается и заполняется инертным газом) и цоколя, который является объединяющей и силовой деталью лампы и имеет контакты для подключения нити накала к электропитанию.

3. Галогенные лампы - это усовершенствованные лампы накаливания. Тело накала галогенных ламп накаливания изготавливают из специальных марок вольфрамовой проволоки, преимущественно в виде спирали, которой в лампе с помощью электродов и держателей придается необходимая форма.

Принцип действия галогенных ламп накаливания заключается в образовании на стенке колбы летучих соединений — галогенидов вольфрама, которые испаряются со стенки, разлагаются на теле накала и возвращают ему, таким образом, испарившиеся атомы вольфрама.

4. Натриевая лампа. Устройство натриевой лампы высокого давления следующее: газоразрядная трубка (цилиндрическая), располагается в вакуумированной внешней колбе.

5. Представляет собой безэлектродную лампу (отсутствие нитей накала, электродов), состоящую из колбы, наполненной газом, внутренняя поверхность которой покрыта люминофором. Электронный блок, магнитное кольцо вокруг трубки и индукционная катушка создают газовый разряд в высокочастотном электромагнитном поле, благодаря чему лампа начинает светиться. Возможна конструкция, когда электромагнит находится внутри колбы. Электронный блок, вырабатывающий высокочастотный ток, может находиться в одном корпусе с колбой или выполняться как отдельное устройство. Отсутствие нитей накала и электродов позволяет повысить долговечность и мощность лампы.

2.2 Сравнительный анализ осветительных приборов

Для подробного анализа необходимо провести обзор технических показателей искусственных источников света, что позволит определить степень эффективности применения светодиодных светильников:

А) Люминесцентная лампа

Достоинства люминесцентных ламп:

- по сравнению с лампами накаливания обеспечивает такой же световой поток, но потребляют в 4-5 раз меньше энергии;

- имеют низкую температуру колбы;

- повышенный срок службы (8000 ч);

Недостатки люминесцентных ламп:

- снижает световой поток при повышенных температурах;

- содержание ртути;

- имеют большой пусковой ток;

- люминесцентные лампы не работаю при температуре воздуха ниже

15-20° С.

Компактные (энергосберегающие) люминесцентные лампы вырабатывают свет по тому же принципу, что и обычные люминесцентные, только на гораздо меньшей площади, и являются компактной альтернативой люминесцентным лампам-трубкам.

Преимущества компактных ламп по сравнению с лампами накаливания:

- до 80% меньшее потребление тока при том же количестве света;

- срок службы в 6-15 раз больше по сравнению с обычными лампами накаливания и

составляет, соответственно, 6000-15000 ч. в зависимости от типа;

- меньшие потери на обслуживании за счет длительного времени службы;

- возможность выбора цвета свечения.

Б) Лампа накаливания

Достоинства лампы накаливания:

- низкая начальная стоимость лампы и необходимого для нее оборудования

- компактность, благодаря которой она хорошо подходит для регулирования светового потока

- надежная работа при низких температурах и довольно высокий при ее размерах световой выход

Недостатки лампы накаливания:

- низкий световой КПД, только 5% энергии преобразуется в свет, остальные 95% - в тепло

- высокая рабочая температура

- заметные колебания светового выхода при изменениях напряжения питания

- недолговечность

В) Галогенные лампы

Достоинства галогенных ламп:

- высокая светоотдача;

- стабильно яркий свет на протяжении срока службы;

- долгий срок службы (5000 ч);

- миниатюрная конструкция;

- возможность регулирования светового потока;

- высокий уровень безопасности, особенно в условиях повышенной влажности (низковольтные лампы).

Недостатки галогенных ламп:

- до стеклянной поверхности лампы нельзя дотрагиваться голыми руками, так как на ней остаются жирные пятна, что может привести к оплавлению в этом месте стекла колбы.

- чувствительность к перепадам напряжения в питающей сети;

- температура колбы может достигать 500° С, поэтому при установке ламп следует соблюдать нормы противопожарной безопасности;

Г) Натриевые лампы

Достоинства натриевых ламп:

- высокий уровень светоотдачи (до 130 лм/Вт);

- длительный срок службы (до 12 000 ч.);

- энергетическая экономичность;

Недостатки натриевых ламп:

- плохая цветопередача (Ra = 20);

- имеют большой пусковой ток;

- долгое зажигание и перезажигание (до 10 мин.).

Д) Ртутная лампа высокого давления

Преимущества ртутных газоразрядных ламп:

- широкий диапазон мощностей;

- достаточный уровень световой отдачи (30-60 лм/Вт);

- большой срок службы (до 12000 ч.);

- ртутно-вольфрамовые лампы не требуют пускорегулирующего аппарата;

- компактные размеры;

Недостатки ртутных газоразрядных ламп:

- плохая цветопередача;

- имеют большой пусковой ток;

- долгое зажигание и перезажигание (до 5 -10 мин.).

Ж) Светодиодная лампа

Достоинства светодиодных ламп

- высокий уровень светоотдачи (от 80-120 лм/Вт);

- длительный срок службы;

- мгновенное включение, отсутствие мерцаний;

- высокий индекс цветопередачи Ra80;

- широкий диапазон цветовых температур (2700-10000К);

- отсутствует ультрафиолетовое излучение;

- высокая виброустойчивость и ударопрочность;

- низкое энергопотребление.

Недостатки светодиодных ламп:

- высокая стоимость;

- низкая предельная температура;

- направленность свечения (для получения привычной для человека освещенности в помещении необходимо больше светильников, чем при использовании ламп накаливания и люминесцентных ламп);

- для питания светодиодов от сети необходим низковольтный источник питания постоянного тока, что дополнительно увеличивает объём светильника, а его наличие дополнительно снижает общую надёжность и требует дополнительной защиты;

Помимо перечисленных выше недостатков светодиодного освещения можно ещё одно замечание: наличие небольшого свечения светодиодной лампы (цоколь Е27) в отключенном состоянии выключателя, оснащённого подсветкой неоновой лампы, имеющей небольшой ток утечки (около 2-ух миллиампер).

2.3 Результаты сравнительного анализа

Анализируя данные, представленные в таблицах 1, рис. 2, можно сказать о том, что светильники на основе светодиодов имеют преимущества перед другими сравниваемыми осветительными приборами, но не являются достойной альтернативой для модернизации систем освещения.

В таблице 1 приведены примеры параметров источников света для общего обзора и сравнения с другими видами источников света для сравнительного экономического анализа.
Таблица 1. Сравнение технических параметров светодиодных и ртутных уличных светильников

Технические показатели	Ламповый (ртутный) уличный светильник	Светодиодный уличный светильник
Срок службы источника света	до 6 000 часов	до 100 000 часов
Экономия электроэнергии	-	до 90%
Затраты на обслуживание	ежегодные	только мытье струей воды
Пусковой ток	4,5 А	нет
Потребляемый ток	2,1-2,2 А	0,4-0,6 А
Нагрузка на электросети	высокая	низкая
Специальная утилизация источников света	требуется	не требуется
Виброустойчивость	слабая	высокая
Устойчивость к перепадам напряжения	слабая	не чувствителен
Стабильность работы при низких температурах	низкая	высокая
Наличие стробоскопического эффекта	есть	нет
Контрастность и цветопередача	низкая	высокая
Экологическая безопасность	нет	полная
Недостатки	- мерцание от сети 50Гц - низкий коэффициент мощности - отсутствие возможности управления светом	высокая цена

Рис. 2. Зависимость светового потока светодиода от времени наработки

Из графика, изображённого на рисунке 2, видно, что в процессе эксплуатации световой поток светодиода снижается на половину после 50 тысяч часов, а за первые 10 тысяч часов он падает на 10 единиц. Можно сделать вывод, что большой срок службы не подразумевает под собой качественное освещение в период эксплуатации.

Применение светодиодного освещения целесообразно лишь в тех областях освещения, где действительно присутствует большое потребление электроэнергии (уличное освещение).

ГЛАВА 3 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СВЕТОДИОДНЫХ ЛАМП

Эксплуатация линий освещения требует постоянных расходов, расходы на освещение ежегодно увеличиваются из-за роста тарифов на электроэнергию и повышения стоимости светотехнических комплектующих. Однократная модернизация линии освещения позволит вашему предприятию или организации уже с первых часов эксплуатации устройств значительно экономить на оплате за электроэнергию, далее постоянно экономить средства и расходы, затрачиваемые на обслуживание и содержание системы освещения.

Процесс модернизации линий освещения достаточно прост и не требует высокой квалификации персонала, при установке достаточно следовать инструкциям: установить и подключить в схему светильников светодиодные LED-лампы.

Монтаж светодиодных LED-ламп, можно производить в процессе текущего обслуживания линий освещения или замены ламп. Сроки окупаемости устройств составляют от 10 месяцев до двух лет! Устройства надежны, практичны и рассчитаны на долговременную работу в линиях освещения с нестабильной характеристикой питания, поэтому будут служить Вам долго и исправно, их сроки службы составляют не менее 15лет.
Использование светодиодных LED-ламп в светильниках линий освещения, сэкономит до 40% денежных средств.

Эти средства затрачиваются ежечасно на оплату электроэнергии. Также экономится до 80% денежных средств, затрачиваемых ежедневно на ремонт и обслуживание светильников, а также на замену вышедших из строя ламп и комплектующих.

Согласно официальным данным РАО ЕЭС России тарифы на электроэнергию за период 2007-2010 гг. выросли на 55% и в последующие годы могут вырасти в разы. При этом - в предоставляемом финансовом расчёте мы учитываем только официальную инфляцию. Но при реальных расчётах роста тарифов на электроэнергию для вашего предприятия.

Вы можете ввести реальный (фактический) поправочный коэффициент, основанный на статистических данных за последние три года (55%!).

Расcчет эффективности использования энергосберегающих LED ламп в светильниках
п.А	Тариф на электроэнергию составляет, руб./кВтч																														3.20
п.Б	Тариф на электроэнергию с учетом инфляции за год (14%), руб./кВтч, п.А+14%																														3.65
Тип LED и LUM ламп			LED 600  mm											LUM 600  mm												LED 1500  mm					LUM 1500  mm
														Philips					Osram
Мощность LED и применяемой LUM лампы			8							10				21					22							22					63
Количество ламп в стандартном светильнике			4							4				4					4							2					2
Затраты по внедрению LED и эксплуатации LUM ламп
п.1	Цена LED - LUM.							763			839					166					166						1 610					197
п.2	Стоимость монтажа (ремонта) светильника LED - LUM							250			250					250					250						250					250
п.3	Общие расходы на внедрение LED:  п.1 + п.2							3 301			3 606					915					915						3 470					644
п.4	Затраты на внедрение LED ламп в линии освещени  п.3 * п.23							3 300 847			3 605 932					914 927					914 927						3 470 339					644 328
Расходы на обслуживание одного стандартного светильника
п.5	Время работы светильника,  в часах в год						5 431.00					5 431.00			5 431.00					5 431.00					5 431.00								5 431.00
п.6	Стоимость лампы						762.71					838.98			50.00					50.00					1 610.17								86.00
п.7	Стоимость утилизации лампы						-					-			40.00					40.00					-								40.00
п.8	Расходы на замену лампы						150.00					150.00			89.00					89.00					150.00								89.00
п.9	Частота замены ламп (год)						0.24					0.24			4.00					4.00					0.12								1.00
п.10	Стоимость индуктивного балласта						-					-			136.20					136.20					-								136.20
п.11	Расходы на замену индуктивного балласта						-					-			104.00					104.00					-								104.00
п.12	Частота замены индуктивного балласта						-					-			0.50					0.50					-								1.00
п.13	Стоимость стартера						-					-			10.50					10.50					-								10.50
п.14	Расходы на замену стартера						-					-			23.00					23.00					-								23.00
п.15	Частота замены стартера						-					-			2.00					2.00					-								2.00
п.16	Стоимость защитного стекла						-					-			-					-					-								86.30
п.17	Расходы на замену защитного стекла						-					-			-					-					-								41.60
п.18	Частота замены защитного стекла						-					-			-					-					-								0.40
п.19	Стоимость конденсатора						-					-			61.00					61.00					-								84.00
п.20	Расходы на замену конденсатора						-					-			156.00					156.00					-								156.00
п.21	Частота замены конденсатора						-					-			0.30					0.30					-								0.30
п.22	Затраты на обслуживание одного светильника в год с учётом инфляции:  ((п.6 + п.7 + п.8) * п.9 + (п.10 + п.11) * п.12 + (п.13 + п.14) * п.15 + (п.16 + п.17) * п.18 + (п.19 + п.20) * п.21) * 1,14						249.72					270.59			1 103.75					1 103.75					240.79								735.71
Затраты на обслуживание линии освещения
п.23	Количество светильников в линии освещения				1 000				1 000			1 000					1 000						1 000					1 000
п.24	Затраты на обслуживание линии освещения:  п.22 * п.23				249 718				270 586			1 103 748					1 103 748						240 791					735 710
Расходы на электроэнергию, потребляемую LUM светильниками и светильниками с LED лампами за год
п.25		Средняя потребляемая мощность одним светильником, кВт				0.033			0.039			0.089					0.096					0.04							0.13
п.26		Стоимость потребляемой светильником электроэнергии за год п.Б * п.5 * п.25				653.81			772.68			1 763.29					1 901.98					871.74							2 496.35
п.27		Стоимость потребляемой электроэнергии за год, всеми светильниками:  п.23 * п.26				653 806			772 679			1 763 294					1 901 980					871 741							2 496 348
Экономические показатели внедрения LED лампами
п.28	Ежегодная экономия при эксплуатации LED светильников,  руб. LUM (п.24 + п.27) - LED (п.24 + п.27)			1 963 518					1 962 463				-					-						2 119 527						-
п.29	Срок окупаемости LED:  п.4/п.28, лет			1.7					1.8				-					-						1.6						-

В ниже приведенной таблице приводятся примерные расчеты на 5 лет трех видов ламп, благодаря которой можно будет произвести любой расчет эксплуатации ламп, затрат на покупку, окупаемость, при этом учитывая некоторые технические параметры.

Параметры	Лампа накаливания	Люминисцентная лампа	Светодиодная лампа
Количество ламп	10	10	10
Мощность каждой лампы	100Вт	20Вт	9Вт
Суммарная мощность ламп	1000Вт	200Вт	90Вт
Суммарное количество работы часов в день/год	100/36500ч	100/36500ч	100/36500ч
Общее потребление энергии в день/год	10/3650Квт	2/730Квт	0,9/329Квт
Расход на электроэнергию за год (3руб за 1Квт)	10.950 руб.	2.190 руб.	987 руб.
Затраты на покупку ламп (за 10 штук)	100 руб.	1500 руб.	9.000 руб.
Срок службы ламп	2.000 часов	7.000 часов	50.000 часов
Затраты на покупку новых ламп, вместо перегоревших за год	100 руб.	-	-
Итого, расходов за год	11.050 руб.	3.690 руб.	9.987 руб.
Затраты на покупку новых ламп, вместо перегоревших за 5 лет	900 руб.	3000 руб.	-
Итого расходов за 5 лет	55.750 руб.	16.950 руб.	13.935 руб.

Ссылка на данную таблицу (19)

Энергосберегайка - P= 23Вт, стоимость ~150руб, срок службы 8000 часов, сила света ~ 100кд.

Светодиодная лампа - P= 2.1 Вт, стоимость ~260руб, срок службы 50000 часов (доходит до 100000 часов), сила света 250 кд

Затраты на электроэнергию на 1 час работы (при стоимости эл-ва 2 руб/кВт*ч)
ЛН - 0.1кВт * 2р/кВт*ч = 0.2 руб
ЭНС - 0.023кВт * 2р/кВт*ч = 0.046 руб
LED - 0.0021кВт * 2р/кВт*ч = 0.0042 руб

Затраты на амортизацию в час
ЛН - 17руб / 1000час = 0.017 руб
ЭНС - 150руб / 8000час = 0.01875 руб
LED - 260руб / 50000час = 0.0052 руб

Общие затраты в час:
ЛН - 0.2 руб + 0.017 руб = 0.217 руб
ЭНС - 0.046 руб + 0.01875 руб = 0.06475 руб
LED - 0.0042 + 0.0052 руб = 0.0094 руб

Экономия, руб/час:
ЭНС vs ЛН = 0.15225
LED vs ЛН = 0.2076

Окупаемость замены, при 24 часовой работе (при 6 часовой работе):
ЭНС: 150руб / 0.15225 руб/час = 985 часов = 41 сутки (~5.2мес при работе 6 час/сут)
LED: 260 руб / 0.2076 руб/час = 1252 часов = 52 суток (~6.7мес при работе 6 час/сут)

Прибыль, после срока окупаемости до окончания срока эксплуатации:
ЭНС: (8000-985)*0.15225 = 1068 руб.
LED: (50000-1252)*0.2076 = 10120 руб.

Ссылка на расчеты (20, 21)

Расчет окупаемости светодиодного оборудования:

Количество ламп	300 шт.
Стоимость 1 кВт/ч	4,02 руб.
Цена светодиодной лампы Т8	950 руб.
Цена люминесцентной лампы Т8	70 руб.
Стоимость замены люминесцентной лампы с учетом работ по ее замене	100 руб.
Количество лет для расчета	1 год

Параметры		Люминесцентная лампа 600*30, 20W		Светодиодная лампа T8-160SMD-600mm (CW/WW)
Расходы на электроэнергию, руб.
Потребляемая мощность лампы, Вт.	20W		8,5W
Время работы ламп, ч./год (исходя из 12-ти часов работы в день)	365 дн.*12 ч. = 4 380 ч.		365 дн.*12 ч. = 4 380 ч.
Потребление одной лампы в год (Вт/час)	4380 ч.* 20W = 87 600 Вт/ч.		4380 ч.*8,5W = 37 230 Вт/ч.
Потребление всех 300 ламп в год (Вт/час)	87 600 Вт/ч.* 300 шт. = 26 280 000 Вт/ч.= 26 280 кВт/ч.		37 230 Вт/ч.* 300 шт. = 11 169 000 Вт/ч.= 11 169 кВт/ч.
Цена (кВт/ч.)	4,02 руб.		4,02 руб.
Расход на электроэнергию на все лампы за год (руб.)	26 280 * 4,02 = 105 645,6 руб.		11 169 * 4,02 = 44 899,4 руб.
Расходы на замену старых ламп, руб.
Стоимость замены неработающей лампы, руб.		100 руб.		0 руб.
Расходы на замену всех неработающих ламп в течение рассчетного года		300 шт.* 100 руб.=30 000 руб.		0 руб.
Расходы на приобретение ламп, руб.
Стоимость 1 лампы		70 руб.		950 руб.
Стоимость всех ламп		300 шт.* 70 руб. = 21 000 руб.		300 шт.* 950 руб. = 285 000 руб.
Итого расходов, руб.
Электроэнергия, руб.		105 645,6 руб.		44 899,4 руб.
Замена ламп, вышедших из строя, руб.		30 000 руб.		0 руб.
Приобретение ламп, руб.		21 000 руб.		285 000 руб.
Ваша Экономия за год
Электроэнергия, руб.		105 645,6 – 44 899,4 = 60 746,2 руб.		90 746,2 руб.
Замена ламп, вышедших из строя, руб.		30 000 – 0 = 30 000 руб.
Приобретение ламп, руб.		285 000 – 21 000 = 264 000 руб.		264 000 руб.

Срок окупаемости: Как его рассчитать? Очень просто!

Делите Разницу в стоимости приобретения ламп на суммарную ежегодную экономию, то есть 264 000 / 90 746,2 = 2,9 года.

Таким образом, делаем следующие выводы:

Срок службы светодиодной лампы порядка 10 лет. А уже через 2,9 года Ваши затраты на светодиодные лампы окупятся и Вы ежегодно будете получать реальную прибыль в размере 90 746,2 руб. Более того, учитывая тот факт, что ежегодно растут цены на электроэнергию, очевидно, что потратившись 1 раз на лампы, Вы не один раз сэкономите на своих расходах.

Заключение:

В результате проведения сравнительного анализа различных источников света, направленного на выявление преимуществ светодиодных светильников, были выявлены следующие преимущества:

- низкое энергопотребление;

- экологическая безопасность и отсутствие необходимости специальной утилизации;

- высокий коэффициент полезного действия.

Следовательно, факт преимущества светодиодных светильников перед другими осветительными приборами в полном объёме не нашёл своё подтверждение в процессе данной исследовательской работы.
Исходя из экономических расчетов, по данным последней статистики после срока окупаемости через 2,9 года сумма экономии будет составлять 90 746,2 руб.

Список используемой литературы:

1. С.И.Лишик, А.А.Паутино, В.С.Поседько и др. "О светодиодных лампах прямой замены". Ж. "Светотехника", № 1, 2010 г., с.48-54.

2. Справочная книга по светотехнике. Под ред. Ю.Б.Айзенберга, 3-е изд., М.: 3нак. 2006 г., с.111, 240-241.

3. Патент на ПМ РФ № 96702, кл. Н01R 33/22. Опубл. Бюл. № 22, 10.08.2010.

4. www.svetotronica/ru. Источник питания для светодиодов компании Eaglerise Electric and Electronic (Foshan) Co., Ltd. "Светотроника", 2010, с.51.

5. Сильвестро Фимиани. "Замена традиционной лампы накаливания". Ж. "Современная светотехника", № 1/01/, 2009, с.30.

6. Каталог компании "Prosoft", 2010, с.24-31. Мощные светодиоды GRЕЕ XLаmр.

7. Архипов А., Беспалько А., Коростылев И. и др. "Источники питания светодиодов". Ж. "Полупроводниковая светотехника", № 5, 2010, с.52.

8. Косенко С. Микросхема HVLЕD805для импульсных   сетевых   блоков   питания   — Радио, 2012, № 11, с. 40—42.
9. Косенко С. Расчёт ИИП на микросхемах серии VIPer-plus. — Радио, 2012, № 12, с. 19, 20.
10. SPECIFICATION MODEL SPHCWTHDD803 WHR0JC. —   www.simpex.ch/fileadmin/bereiche/systemkomponenten/News/24082011/SPHCWTHDD803WHROJC.pdf   
11. Off-line LED driver with primary-sensing HVLED805. —   www.st.com/internet/com/TECHNICAL_RESOURCES/TECHNICAL_LITERATURE/DATASHEET/CD00287280.pdf   
12. Сайт «Инженерные сети. ЖКХ», ссылка:  «http://www.promvest.info»

13. Сайт «lightingnews», ссылка: «http://lightingnews.info»

14. Сайт «wikipedia», ссылка:  «http://ru.wikipedia.org»

15. Сайт «РадиоКот», ссылка: «http://www.radiokot.ru»

16. Сайт «Игра света», ссылка:  «http://www.igrasveta.ru»

17. Сайт «Караван», ссылка: «http://caravan.hobby.ru»

18. Сайт «Ватра Киев», ссылка:  «http://www.kilev.com.ua»

19.http://www.led7.ru/articles/home_light/raschet_ekonomicheskoi_effektivnosti_led_lamp.htm
20.http://www.proton-impuls.ru/apindex.php?&mod=main&task=view&taskid=40

21.http://220blog.ru/pro-raschet/raschet-ekonomicheskoj-effektivnosti-zameny-lyuminescentnyx-lamp-na-svetodiodnye.html

31