Люминесцентными лампами

Принцип работы люминесцентной лампы и устройство прибора

Принцип работы люминесцентной лампы базируется на эффекте классической люминесценции.

Электрическим разрядом в ртутных парах создаётся ультрафиолетовое излучение, преобразуемое посредством люминофора в видимое свечение.

При самостоятельном подключении и ремонте таких осветительных приборов учитываются особенности устройства и принцип их действия.

Устройство люминесцентной лампы

Люминесцентная лампа относится к категории классических разрядных источников освещения низкого давления. Стеклянная колба такой лампы всегда имеет цилиндрическую форму, а наружный диаметр может составлять 1,2см, 1,6см, 2,6см или 3,8см.

Цилиндрический корпус чаще всего прямой или U-изогнутый. К торцевым концам стеклянной колбы герметично припаиваются ножки с электродами, выполненными из вольфрама.

Устройство лампочки

Внешней стороной электроды подпаиваются к цокольным штырям. Из колбы осуществляется тщательное откачивание всей воздушной массы через специальный штенгель, расположенный в одной из ножек с электродами, после чего происходит заполнение свободного пространства инертным газом с ртутными парами.

На некоторые типы электродов в обязательном порядке производится нанесение специальных активирующих веществ, представленных окислами бария, стронцием и кальцием, а также незначительным количеством тория.

Схема

Стандартная схема подключения люминесцентной лампы значительно сложнее, нежели процесс включения традиционной лампы накаливания.

Требуется применять особые пусковые устройства, качественные и мощностные характеристики которых оказывают непосредственное влияние на сроки и удобство эксплуатации осветительного прибора.

Схема подключения люминесцентных ламп без дросселя и стартера

В настоящее время практикуется несколько схем подключения, которые отличаются не только по уровню сложности выполняемых работ, но и набором используемых в схеме устройств:

  • подключение с применением электромагнитного балласта и стартера;
  • подключение с электронным пускорегулирующим аппаратом.

Второй вариант подключения предполагает генерирование высокочастотного тока, а сам непосредственный запуск и процесс работы осветительного прибора запрограммированы электронной схемой.

Схема подключения лампы с дросселем и стартером

Чтобы правильно выполнить подключение осветительного прибора, необходимо знать устройство дросселя и стартера, а также учитывать правила подключения такого оборудования.

Как загорается люминесцентная лампа?

Как работает люминесцентная лампа? Функционирование люминесцентного осветительного прибора обеспечивается следующими поэтапными действиями:

  • на электроды, расположенные на цокольных штырях, подаётся напряжение;
  • высокое сопротивление газовой среды в лампе провоцирует поступление тока через стартер с образованием тлеющего разряда;
  • ток, проходящий через электродные спирали, в достаточной степени прогревает их, а разогретые стартерные биметаллические контакты замыкаются, что прекращает разряд;
  • после остывания стартерных контактов происходит их полное размыкание;
  • самоиндукция вызывает возникновение импульсного напряжения дросселя, достаточного для включения освещения;
  • проходящий через газовую среду ток уменьшается, а полное отключение стартера обуславливается недостаточностью напряжения.

Лампы спецназначения

Основным назначением устанавливаемых конденсаторов является эффективное снижение помех. Входные конденсаторы обеспечивают существенное понижение реактивной нагрузки, что важно при необходимости получить качественное освещение и продлить срок службы прибора.

Блок 1

Для чего нужен дроссель в люминесцентной лампе

Дроссель позволяет обеспечить требуемый для полноценного функционирования лампы электрический импульс. Принцип такого дополнительного устройства основан на сдвиге фазы переменного тока, что способствует получению необходимого количества тока для горения паров, которыми наполнена внутренняя часть лампы.

В зависимости от уровня мощности, рабочие параметры дросселя и сфера его использования могут варьироваться:

  • 9 Вт — для стандартной энергосберегающей лампы;
  • 11 w и 15 w — для миниатюрных или компактных осветительных приборов и энергосберегающих ламп;
  • 18 w — для настольных осветительных приборов;
  • 36 Вт — для люминесцентного светильника с малыми показателями мощности;
  • 58 Вт — для потолочных светильников;
  • 65 Вт — для многоламповых приборов потолочного типа;
  • 80 Вт — для мощных осветительных приборов.

При выборе нужно также ориентироваться на индуктивное сопротивление, регулирующее показатели мощности тока, подающегося на контакты люминесцентного осветительного прибора.

Принцип работы стартера люминесцентной лампы

Конструкция устройства представлена компактной стеклянной колбой, заполненной инертным газом. Колба установлена внутри металлического или пластикового корпуса, с парой электродов, один из которых относится к биметаллическому типу.

Напряжение на зажигание стартера не должно быть выше, чем номинальное напряжение питающей сети. В процессе подключения схемы запуска к питающей электросети, значительная часть напряжения переходит на разомкнутые стартерные электроды. Под воздействием напряжения обеспечивается образование тлеющего разряда, небольшая часть которого используется для разогрева биметаллических электродов.

Схема работы стартера

Результатом нагревания становится изгиб и замыкание электроцепи, с последующим прекращением тлеющего разряда внутри стартера. Проход тока по цепи последовательно соединенных дросселя и катодов вызывает их эффективный прогрев. Временем замкнутого состояния стартерных электродов определяется продолжительность прогрева катодов любой люминесцентной лампы.

Средний срок эксплуатации стартера равен продолжительности работы осветительного прибора, но с течением времени уровень интенсивности напряжения тлеющего внутреннего разряда заметно понижается.

Устройство и принцип работы люминесцентного светильника

Современные люминесцентные светильники относятся к категории наиболее распространенных типов надежных и долговечных осветительных приборов. Если до недавнего времени такие устройства использовались преимущественно в обустройстве освещения административных и офисных зданий, то в последние годы они всё чаще находят применение в жилых помещениях.

Источник света в таких видах светильников представлен люминесцентной или газоразрядной лампой, функционирующей благодаря свойству некоторых газообразных и парообразных веществ достаточно мощно светиться в условиях электрического поля.

Светильник люминесцентный

Люминесцентные лампы, устанавливаемые в малогабаритные и компактные светильники, могут обладать кольцевидной, спиралевидной или любой другой формой, что положительно сказывается на габаритах осветительного прибора.

Выпускаемые лампы принято подразделять на линейные и компактные модели. Первый вариант имеет характерные отличия по длине, а также диаметру колбы. Компактные модели имеют, как правило, изогнутую трубку, а основные различия представлены типом цоколя.

Блок 2

Несмотря на кажущуюся простоту устройства, и несложный принцип работы люминесцентной лампы, чтобы продлить срок службы прибора и получить качественное освещение, важно строго соблюдать схему подключения и использовать комплектующие только от проверенных и хорошо зарекомендовавших себя производителей.

Люминесцентные лампы и все о них


Люминесцентные лампы энергоэкономичны. Их световая отдача зависит от мощности пускорегулирующей аппаратуры и достигает значений 50–90 лм/Вт – то есть раз в пять эффективнее ламп накаливания! (Впрочем, справедливости ради отметим, что люминесцентные лампы небольшой мощности и с высоким качеством цветопередачи менее экономичны.) Средний срок службы люминесцентных ламп 5000–8000 часов. Некоторые модели могут иметь данный показатель, доходящий и до 10 000 часов.
Перечисленные характеристики ламп вполне достаточны для большинства жилых помещений.
Лампы со специальными цветовыми характеристиками выпускают для улучшения вида некоторых предметов (например, продаваемых мясных продуктов); к ним также относятся специальные лампы для растений и аквариумов, а кроме того – цветные лампы для декоративного оформления интерьеров.
Лампы часто используются для освещения рабочих поверхностей (например, на кухне), освещения прихожей, ванной комнаты. Они, в принципе, не предназначены для помещений с высокими потолками, так как дают рассеянный свет, а не направленный, но существуют специальные светильники с внутренним отражателем, благодаря которому идет фокусировка пучка по всей длине лампы. Такой светильник можно устанавливать на высоте 4–5 метров.
Как варьируются и где применяются цветовые оттенки ламп:
– Лампы «дневного света» обеспечивают более естественное восприятие красок и точно передают цветовые контрасты;
– лампы ярко-белого цвета применяют там, где требуется совместить естественный свет с искусственным;
– лампы тепло-белого цвета используют в интерьерах для создания атмосферы уюта и тепла.
Особенность устройства компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) состоит в том, что разрядная трубка делается такой формы, которая позволяла бы уменьшить длину лампы. Следует отметить, что многие компактные люминесцентные лампы небольшой мощности (до 20 Вт) и предназначенные для замены ламп накаливания сконструированы таким образом, что могут ввертываться в резьбовой патрон непосредственно или через адаптер.
Компактные люминесцентные лампы можно распределить по назначению на следующие группы: лампы, представляющие собой альтернативу, с позиций энергосбережения, лампам накаливания; лампы для очень компактных светильников; малогабаритные источники света, заменяющие люминесцентные линейные лампы.
КЛЛ производятся разных форм. Они могут быть с электронным пускорегулирующим аппаратом (ЭПРА) и разной длины. Так, например, выпускаются даже энергоэкономичные декоративные лампы с шаровой колбой большого диаметра (до 300 мм).
Цоколи для них бывают резьбовые или многоштырьковые, то есть с двумя или четырьмя штырьками. Как правило, двухштырьковая лампа идет в комплекте со стартером, а четырехштырьковая – без него, и при этом используется электронный пускорегулирующий аппарат. Лампы с резьбовым цоколем E14 или Е27 и встроенным ЭПРА можно устанавливать почти во всех светильниках вместо обычных ламп накаливания.
Если сравнить КЛЛ с лампой накаливания одной и той же яркости, то следует отметить, что расходы на электроэнергию в случае с КЛЛ сокращаются на 80 %. Световая отдача компактных люминесцентных ламп находится на уровне от 40 до 80 лм/Вт, повышаясь с увеличением мощности и ухудшением качества цветопередачи. Лампы накаливания мощностью 25, 40, 60, 75 и 100 Вт можно заменить компактными люминесцентными лампами (не снижая уровень освещенности) мощностью 5, 7, 11, 15, 20 Вт.
Компактные люминесцентные лампы соединили в себе лучшие свойства, присущие лампам накаливания и обычным люминесцентным лампам. Говоря об экономичности, следует отметить, что расходы на электроэнергию, по сравнению с лампами накаливания такой же яркости, сокращаются до 80 %, а срок службы в 10–12 раз выше. КЛЛ, как малогабаритные источники света, заменяют некоторые линейные люминесцентные лампы. Производятся специальные виды КЛЛ для очень компактных светильников. Компактные люминесцентные лампы постепенно начинают вытеснять традиционные источники света, причем не только в жилых помещениях, но и при освещении придомовых территорий.
И наконец, особо хотелось бы упомянуть одно деликатное обстоятельство, напрочь замалчиваемое всеми продавцами. Дело в том, в лампе содержится от 40 до 70 мг ртути, а ртуть, как известно, ядовитое вещество. Эта доза не нанесет вам много вреда, если лампа разбилась, но если постоянно подвергаться пагубному воздействию паров ртути, то они будут «оседать» и «накапливаться» в организме, нанося вред здоровью. Особенно вредна ртуть для женщин, так как она изменяет генную структуру в организме. По истечении срока службы лампу, как правило, выбрасывают куда попало, не задумываясь о последствиях. В итоге мы и травим потихоньку друг друга.
К сожалению, в отличие от Запада, у нас проблема утилизации весьма эффективных люминесцентных ламп, используемых населением, далека от цивилизованного решения.
Полезные сведения:
– Температура поверхности колбы не превышает в среднем 50–60 °C, что явно недостаточно для воспламенения предметов. Поэтому к колбе можно прикасаться голыми руками, и лампа непожароопасна.
– КЛЛ удобнее в обслуживании, по сравнению с другими люминесцентными лампами.
– Существенный недостаток КЛЛ в том, что при непосредственном ее включении она несколько секунд «думает», то есть, загорается не сразу, а затем еще «набирает яркость» несколько минут.
– Потери мощности в дросселе составляют примерно 30 % от мощности лампы.
– Как и все разрядные источники, люминесцентные лампы требуют своего питания, зажигания, разгорания и работы специального устройства – пускорегулирующего аппарата (ПРА). Пока наиболее распространенными остаются дроссельные схемы ПРА (электронные ПРА намного дороже). Чтобы зажглась люминесцентная лампа, необходим стартер. Он вставляется в светильник в районе цоколя.
– Большинство зарубежных ламп могут работать как с обычными (с дросселем), так и с электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА). Но некоторые из них предназначены только для одного вида ПРА. Всегда уточняйте это обстоятельство при покупке.
Преимущество ЭПРА перед ПРА: при ЭПРА лампа не мерцает, лучше зажигается, не шумит (причина шума – дроссель, который находится в ПРА), намного легче по весу, экономит электроэнергию (так как потери мощности в ЭПРА значительно ниже, чем в дросселе). При этом цена ЭПРА существенно выше цены ПРА.
– Прямые трубчатые люминесцентные лампы хорошо работают в любом положении, однако, наиболее предпочтительна их горизонтальная ориентация.
– В отличие от обыкновенных ламп накаливания, люминесцентные лампы не приспособлены к работе при температуре воздуха ниже 5 °C: во-первых, «поджечь» ртутный разряд в минусовой температуре гораздо сложнее, а во-вторых, пары ртути будут излучать меньше ультрафиолета, и, значит, лампа станет гореть более тускло.
– Люминесцентные лампы имеют очень яркий свет. Чтобы сгладить их слепящее действие (из-за которого устают глаза), следует использовать светильники с матовым стеклом.
Долгое время считалось, что люминесцентные лампы годятся лишь для офисов. Их основные достоинства – яркость и экономичность – меркли по сравнению с многочисленными конструктивными недостатками. Современные поколения таких ламп отличаются гораздо более высокими характеристиками по сравнению со своими предшественницами.
Для загородного участка годятся лампы специальной конструкции, способные работать в широком температурном диапазоне. Это, например, амальгамные лампы, которые запускаются при -25 °C. Еще одно преимущество подобных устройств – небольшой (по сравнению с лампами накаливания и особенно галогенными) уровень выработки тепла. Люминесцентные лампы мало нагреваются во время работы. Это позволяет применять их в «проблемных» светильниках (например, снабженных плафонами из легкоплавких материалов).
Экономим!
С каждым годом электроэнергия дорожает, одновременно растет и ее потребление. А значит, достаточно быстро увеличиваются и ежемесячные платежи за электричество. Если расходовать несколько сотен киловатт-часов в месяц, в результате может набежать круглая сумма. Как уменьшить расход электричества без ущерба для комфорта?
Один из простых способов – использование энергосберегающих люминесцентных ламп. Их отличительной особенностью является высокая световая отдача, то есть величина светового потока (измеряется в люменах – лм), получаемого в расчете на 1 Вт мощности, потребляемой лампой. Если для ламп накаливания этот показатель составляет до 10–15 лм на 1 Вт, для галогенных – до 30, то для энергосберегающих – примерно 50–60 лм на 1 Вт.
Таким образом, требуемую освещенность можно получить, заменив, например, 100-ваттные лампы накаливания всего лишь 20-ваттными люминесцентными. Несложный расчет показывает: подобная 20-ваттная лампа на протяжении стандартного срока службы (6–8 тыс. ч) позволит сэкономить около 450–600 кВт-ч электроэнергии – выгода от их применения весьма ощутима.

Очень важный параметр – размеры лампы. Подбирая модель, например для люстры, необходимо учитывать, что наличие стандартного цоколя Е27 не является гарантией того, что она подойдет для светильника.
Люминесцентные лампы нельзя использовать в сочетании с диммерами (светорегуляторами, позволяющими упорядочивать подачу электроэнергии на светильник). Точнее, для люминесцентных ламп требуются диммеры специальной конструкции. Их выпускают далеко не все производители электроустановочных изделий – только компании Gira (Германия) и Legrand (Франция).
Обычно они рассчитаны на люминесцентные лампы со встроенным электронным ПРА и отличаются сравнительно высокой стоимостью. Поэтому, если вы пользуетесь диммером для изменения интенсивности света люстры, учтите, что при замене обычных ламп накаливания на люминесцентные вам придется менять и светорегулятор.
Существуют энергосберегающие лампы с предварительным прогревом (загораются примерно через 1 с после включения) и с холодным стартом (включаются почти мгновенно). Первые стоят дороже, но имеют практически неограниченное количество перезапусков, вторые же «не любят», чтобы их много раз включали и выключали. Например, компания General Electric устанавливает срок службы своих КЛЛ из расчета шесть включений в день. Кратковременный запуск устройства на период менее 20 минут вызывает сильный износ и значительно сокращает продолжительность его нормальной работы. В тех помещениях, где свет приходится включать и выключать слишком часто, рекомендуется устанавливать лампы с предварительным прогревом. Внешне они ничем не отличаются от моделей с холодным стартом, поэтому тип их конструкции следует обязательно уточнить у продавца.
При длительной эксплуатации у всех люминесцентных ламп падает световая отдача. Нормой считается снижение этого показателя на 20 % к концу расчетного срока службы, но при низкокачественном люминофоре уровень световой отдачи может составлять и 50 %. Увы, непрофессионал вряд ли сможет на глазок отличить качественный люминофор от некачественного. Поэтому, если вы хотите, чтобы яркость лампы не слишком сильно уменьшалась по мере выработки ресурса, можно только посоветовать приобретать продукцию известных и зарекомендовавших себя изготовителей.
Владимир Онищенко
В своем доме, если он приличных размеров и в нем много комнат, львиная доля электроэнергии тратится на освещение. Если в коридорах и вспомогательных помещениях можно поставить датчики движения и другую автоматику для выключения света в отсутствие людей, то в жилых комнатах обычно свет горит постоянно и на это уже не обращают внимания.
Поэтому в целях экономии электроэнергии и собственных средств стоит обратить на экономные электролампочки.
Будет совсем не лишним умение разбираться в ассортименте электрических ламп.
Обычные лампы накаливания
КПД таких ламп не превышает 30%. Для справки: КПД лампы – процент потребляемой мощности, преобразуемый в свет.
Остальная часть мощности превращается в тепловую энергию. Если КПД низкий, то лампа в основном будет греть, а не светить.
Потребляемая мощность обычно до 100 Вт при напряжении питания 220 В. Время службы ламп накаливания в среднем не превышает 6000 часов. Лампа излучает теплый желтоватый свет с параметрами цветовой температуры от 2200 до 2800 К. Эти лампы хоть и дешевые, но значительно проигрывают по экономичности.
Основной износ происходит, когда нить накаливания при включении резко раскаляется и также резко остывает при выключении лампы. Поэтому лампа тем дольше прослужит, чем меньше включать и выключать светильник.
Галогенные лампы накаливания
КПД не свыше 20%, потребляемая мощность от 5 до 500 Вт при напряжении питания одноцокольных ламп 12 В и 220 В и двухцокольных 220 В. При напряжении питания 12 В для подключения необходим преобразователь напряжения. Срок службы сопоставим со сроком службы обычных ламп накаливания. Лампа излучает яркий нейтральный свет цветовой температуры 3000 К.
Такие лампы даже менее экономичные, чем обычные лампы накаливания.
Из-за того, что колба раскаляется до 500 градусов, она становится сверхчувствительной к загрязнениям, и может при включении лопнуть даже от следов пальцев на ней.
Галогенную лампу нужно ввертывать, пользуясь салфеткой, а защитную пленку снимать уже после ввертывания. Для галогенных ламп очень опасны скачки напряжения в сети – это является одной из основных причин их перегорания. В точечных светильниках многоуровневых потолков нередко используются галогенные одноцокольные лампы на 12 В с отражателем.
Галогенные лампы в отличие от своих люминесцентных коллег лучше всего подходят для помещений, где свет постоянно включается и выключается (кухня, коридор и т.п.). Пусть экономичность у них и ниже, но зато в этом режиме галогеновые лампы работают гораздо дольше.
Люминесцентные лампы
Их КПД от 60% и выше. Эти лампы в 4-5 раз экономичнее обычных ламп накаливания. Заслуживает внимания, что люминесцентная компактная лампа мощностью 12 Вт соответствует 60-ваттной лампе накаливания. Напряжение их питания 220 В, а выпускаются лампы начиная с мощности 5 Вт. Срок службы достигает 20000 часов.
Цветовая температура указывается на корпусе лампы или на упаковке: 2700 К – белый теплый свет, 4200 К – нейтрально-белый яркий свет, 6400 К – белый холодный свет (дневной).
Эти лампы относительно дорогие, но при этом очень экономичные с высоким показателем светоотдачи и встроенным пускорегулирующим электронным аппаратом. Трубки достаточно хрупкие, поэтому при ввертывании лампы ее нужно держать за пластмассовую часть.

Особенностью таких ламп является то, что срок их службы зависит от количества циклов включения-выключения — всякий раз, когда вы включаете лампу, срок ее службы сокращается. Такие лампы нежелательно использовать в «проходных» местах дома – коридоре, ванной, туалете и т.п.
Светодиодные лампы
КПД близок к величине 100%, а экономия электроэнергии, по сравнению с лампами накаливания, достигает 90%. Лампы выпускаются с напряжением питания 220 В и 12 В. Последние, подобно галогенным, используются для точечных светильников, но при этом они намного более экономичные и безопасные.
Мощность светодиодных ламп варьируется от 0,7 до 12 Вт, при этом лампа мощностью 12 Вт соответствует по своей светоотдаче 100-ваттной лампе накаливания. Поражает срок работы светодиодных ламп – от 25000 часов и практически до бесконечности. Параметры цветовой температуры аналогичны параметрам люминесцентных ламп. Оттенки цвета с течением времени могут меняться.
Светодиодные лампы, безусловно, дорогие, но при этом чрезвычайно эффективные. Приобретая несколько ламп, желательно выбрать их из одной партии одного производителя – тогда они гарантированно будут совпадать по цветовому оттенку.
Поскольку лампы в процессе их эксплуатации практически не нагреваются, то они абсолютно безопасны.
Светодиодные лампы являются «долгожителями» — их срок службы может достигать 10 лет. Лампы этого типа также безопасны: для их работы не требуется высокой мощности и они не содержат ядовитые компоненты.
Термин «энергосберегающие лампы» в обиходе прочно приклеился к малогабаритным люминесцентным лампам с электронным пускорегулирующим устройством, хотя обычные люминесцентные трубки и светодиодные светильники тоже в принципе являются энергосберегающими.
Теперь некоторые минусы энергосберегающего освещения.
Результаты исследований показали, что в отличие от привычных ламп накаливания энергосберегающие лампы любой мощности являются источником электромагнитного радиочастотного излучения. Предельно допустимые нормы нарушаются в радиусе около 15 см от цоколя лампы.
Это означает, что, включая энергосберегающую лампу где-то под потолком, мы не рискуем попасть в зону ее высокого электромагнитного излучения. Но для ночников, настольных, прикроватных осветительных приборов, в непосредственной близости от которых человек проводит немало времени, подобное энергосбережение создает еще один фактор риска для здоровья.
Люминесцентные лампы не рассчитаны на частое включение-выключение. Потому и использовались они исторически в общественных местах, где и горели почти постоянно: их предшественником, по сути, являются так называемые «лампы дневного света».
При включении люминесцентные лампы вносят существенные высокочастотные помехи в сеть электропитания. А это еще больше «загрязняет» с точки зрения электромагнитной экологии наши и без того напичканные техникой жилища.
Следует помнить, что энергосберегающие малогабаритные люминесцентные лампы при применении выключателей с индикаторными лампочками будут постоянно подмаргивать. Такое явление может наблюдаться даже с обычным выключателем, если он включен в нулевой провод, а фаза постоянно присутствует на лампе.
Также люминесцентнтные и светодиодные лампы нельзя включать через диммер (тиристорный регулятор), он сильно искажает форму тока и лампы перегорают.
Еще одна опасность люминесцентных ламп – содержание ртути.
В отдельно взятой лампочке оно не настолько велико, чтобы кого-либо отравить. Но выбросить ее просто в мусорный бак нельзя, о чем и предупреждает потребителя соответствующий значок на упаковке. Принимать отработавшие свое лампы должны специальные службы. Однако на практике это работает далеко не во всех регионах страны.
Альтернативное энергосберегающее освещение только входит в нашу повседневную действительность, поэтому реальные влияния всех факторов любого из видов освещения на человека еще будут изучаться.
Поэтому лучшим критерием оценки освещения все равно будет «нравится-не нравится» и «комфортно-не комфортно».
Видимо, некоторых положительных качеств обычной «лампочки Ильича» не сможет дать никакая хитрая электроника, хотя у нас всегда есть выбор.

Люминесцентные лампы.

Люминесцентная лампа — это устройство, в котором электрический разряд в проходя через пары ртути создаёт ультрафиолетовое излучение, которое преобразуется в видимый свет с помощью люминофора — например, смеси галофосфата кальция с другими элементами.

Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности.

Раньше люминесцентные лампы называли так же лампами дневного света. Но теперь есть уже и другие лампы которые по спектру свечения близки к дневному свету.

История.

История ламп дневного света (люминесцентных ламп) начиналась с газоразрядных ламп.

Впервые свечение газов под воздействием электрического тока наблюдал Михаил Ломоносов, пропуская ток через заполненный водородом стеклянный шар.

Считается, что первая газоразрядная лампа была изобретена в 1856 году Генрихом Гейслером. Гейслер получил синее свечение от заполненной газом трубки, газ в трубке возбуждался при помощи соленоида.

23 июня 1891 года Никола Тесла запатентовал систему электрического освещения газоразрядными лампами (патент № 454,622), которая состояла из источника высокого напряжения высокой частоты и газоразрядных аргоновых ламп, запатентованных им ранее (патент № 335,787 от 9 февраля 1886 года). Аргоновые лампы используются и в настоящее время.

В 1893 году на всемирной выставке в Чикаго, штат Иллинойс, Томас Эдисон продемонстрировал публике люминесцентное свечение.

В 1894 году М. Ф. Моор создал лампу, в которой использовал азот и углекислый газ, испускающий розово-белый свет.

В 1901 году Питер Купер Хьюитт продемонстрировал ртутную лампу, которая испускала свет сине-зелёного цвета, и таким образом была непригодна в практических целях. Однако, её конструкция была очень близка к современной, и имела намного более высокую эффективность, чем лампы Гейслера и Эдисона.

В 1926 году Эдмунд Гермер и его сотрудники предложили увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбуждённой плазмой, в более однородный бело-цветной свет, близкий по спектру к дневному.

Эдмунд Гермер считается изобретателем люминесцентной лампы дневного света.

Компания General Electric выкупила у Гермера патент и, к 1938 году, довела лампы дневного света до широкого массового использования.

В СССР после Великой Отечественной Войны тоже начали активные работы по разработке собственных люминесцентных ламп. В 1951 году за разработку люминесцентных ламп коллектив советских ученых В. А. Фабрикант, С. И. Вавилов, В. Л. Лёвшин, Ф. А. Бутаева, М. А. Константинова-Шлезингер, В. И. Долгополов. был удостоен званий лауреатов Сталинской премии второй степени.

Принцип работы люминесцентных ламп.

При работе люминесцентной лампы между двумя электродами, находящимися в противоположных концах лампы, горит дуговой разряд. Стеклянная колба лампы заполнена инертным газом и парами ртути, проходящий через газ электрический ток приводит к появлению УФ-излучения. Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки стеклянной колбы покрыты специальным веществом — люминофором, которое поглощает УФ-излучение и излучает видимый свет. Изменяя состав люминофора, можно менять оттенок свечения лампы. В качестве люминофора используют в основном галофосфаты кальция и ортофосфаты кальция-цинка.

Дуговой разряд в лампе поддерживается за счёт термоэлектронной эмиссии заряженных частиц (электронов) с поверхности катода. Для запуска лампы катоды разогреваются либо пропусканием через них тока, либо ионной бомбардировкой в тлеющем разряде высокого напряжения («лампы с холодным катодом»).

Светильники дневного света.

Любая газоразрядная лампа (в том числе газоразрядная люминесцентная лампа низкого давления), в отличие от лампы накаливания, не может быть включена напрямую в электрическую сеть. Причин для этого две:

— в «холодном» состоянии люминесцентная лампа обладает высоким сопротивлением и для зажигания в ней разряда требуется импульс высокого напряжения;

— люминесцентная лампа после возникновения в ней разряда имеет отрицательное дифференциальное сопротивление, поэтому, если в цепь не будет включено сопротивление, то возникнет короткое замыкание и лампа выйдет из строя, либо возникнут проблемы с источником электрического тока.

Для решения этих проблем в светильниках, использующих люминесцентные лампы, применяют специальные устройства — балласты и пуско-регулирующие устройства.

Механизм запуска люминесцентной лампы с электромагнитным балластом и стартером.

В классической схеме включения с электромагнитным балластом для автоматического регулирования процесса зажигания люминесцентной лампы применяется пускатель (стартер), представляющий собой небольшую неоновую лампу с подключённым параллельно ей конденсатором, заключённую в корпус. Один внутренний электрод неоновой лампы стартера неподвижный жёсткий, другой — биметаллический, изгибающийся при нагреве (есть также стартеры и с двумя гибкими электродами (симметричные)).

Рис. Схема включения люминесцентной лампы.

В исходном состоянии электроды стартера разомкнуты. Стартер подключается параллельно лампе так, чтобы при замыкании его электродов ток проходил через спирали лампы.

В момент включения к электродам люминесцентной лампы и стартера прикладывается полное напряжение сети, так как ток через лампу отсутствует и падение напряжения на дросселе равно нулю. Спирали лампы холодные. Разряд в люминесцентной лампе отсутствует и не возникает, так как напряжения сети недостаточно для её зажигания. Но в лампе стартера от приложенного напряжения возникает тлеющий разряд, и ток проходит через спирали лампы и электроды стартера. Ток разряда мал для разогрева спиралей люминесцентной лампы, но достаточен для разогрева электродов стартера, отчего биметаллический электрод изгибается и замыкается с жёстким электродом. Так как напряжение сети может изменяться относительно номинальной величины, напряжение зажигания в лампе стартера подбирается таким, чтобы разряд в нём зажигался при самом низком напряжении сети. Ток, ограничиваемый индуктивным сопротивлением дросселя, течёт через спирали лампы и разогревает их. Когда замкнутые электроды стартера остывают (в замкнутом состоянии теплота на них не выделяется из-за малого сопротивления), цепь размыкается, и благодаря самоиндукции происходит бросок напряжения на дросселе, достаточный для зажигания разряда в люминесцентной лампе.

Параллельно неоновой лампе в стартере подключён конденсатор небольшой ёмкости, служащий для формирования резонансного контура совместно с индуктивностью дросселя. Контур формирует импульс достаточно большой длительности чтобы зажечь люминесцентную лампу (при отсутствии конденсатора этот импульс будет слишком коротким, а амплитуда слишком большой, и энергия, накопленная в дросселе, израсходуется на разряд в стартере). К моменту размыкания стартера спирали люминесцентной лампы уже достаточно разогреты, и если бросок напряжения, возникающий за счёт самоиндукции дросселя достаточен для пробоя, то происходит зажигание разряда в лампе. Рабочее напряжение лампы ниже сетевого за счёт падения напряжения на дросселе, поэтому напряжение погасания разряда в лампе стартера задают несколько больше, чем напряжение на люминесцентной лампе, поэтому повторного срабатывания стартера не происходит. В процессе зажигания люминесцентной лампы стартер иногда срабатывает несколько раз подряд, если он размыкается в момент, когда мгновенное значение тока дросселя равно нулю, либо электроды лампы ещё недостаточно разогреты.

По мере работы люминесцентной лампы её рабочее напряжение незначительно возрастает, и в конце срока службы, когда на одной из спиралей лампы израсходуется активирующая паста, напряжение на ней возрастает до величины большей, чем напряжение погасания разряда в лампе стартера. Это вызывает знакомое многим характерное непрерывное мигание вышедшей из строя люминесцентной лампы.

Особенности лампы дневного света

Освещение играет большую роль в обустройстве жилых домов и различных учреждений. На смену обычным лампам накаливания приходят лампы дневного света. Они имеют большую мощность и эффективность. Но в сравнении с обычными таят в себе большую опасность из-за наличия ртути в трубках. В продаже имеются различные виды осветительного оборудования данного типа, начиная от классических энергосберегающих и заканчивая беспроводными лампами дневного света.

Что это такое

Лампа ДВС — это источник света, в котором в результате прохождения разряда в ртутных парах происходит образование ультрафиолетового излучения. При помощи люминофора (соединения галофосфата кальция) излучение преобразовывается в видимый свет.

Эффективность ламп дневного света выше, чем у ламп с нитью накаливания, в несколько раз. Срок службы данных ламп составляет примерно 5 лет.

Лампа ЛДС

Важно! Для максимального срока эксплуатации количество пусков должно составлять не более 2000 раз, то есть не более 5 раз в день в течение двухлетнего гарантийного периода.

Преимущества и недостатки

Люминесцентные источники света имеют следующие преимущества перед галогенными и лампами накаливаниями:

  • Высокая эффективность.
  • Отличная светоотдача, позволяющая при небольшой мощности создавать достаточно яркий свет.
  • Качество освещения (рассеянный свет).
    Опять же, энергопотребление ниже по сравнению с лампами накаливания
  • Длительная эксплуатация (в среднем 6000-9000 часов), срок службы таких ламп может быть увеличен в несколько раз (до 20 000 часов), если соблюдаются идеальные условия работы.

У ртутьсодержащего источника света есть один главный недостаток — наличие вредных веществ в составе газовой заправки. Содержание ртути в колбе линейного осветительного элемента может достигать 1 грамма на единицу продукции. Поскольку габариты довольно большие, а стекло ламп очень тонкое, при использовании данного вида освещения следует соблюдать осторожность. Также лампы дневного света имеют и некоторые другие менее значительные недостатки:

  • Диапазон рабочих температур узок, поскольку этот тип осветительных элементов характеризуется пониженной эффективностью работы в условиях холода, а при отрицательных температурах и вовсе такие лампы могут перестать работать
  • Мигание при работе из-за конструктивных особенностей (решить эту проблему поможет использование специальных устройств, именуемых электронными балластами).
  • Через некоторое время испускаемый свет ухудшается из-за истончения слоя люминофора в процессе эксплуатации и изменения из-за этого цветовой температуры.

Важно! Несмотря на значительное количество проблем с такими осветительными элементами, они используются достаточно широко из-за своей высокой эффективности в сравнении с аналогами.

Принцип работы

Принцип работы такого устройства заключается в следующем:

  1. В начале оба электрода, включенные в конструкцию, находятся в разомкнутом положении.
  2. При подключении к электросети внутри устройства возникает тлеющий разряд, сила которого изменяется между 20 и 50 мА.
  3. Результирующий разряд воздействует на биметаллический электрод и вызывает его постепенный нагрев.
  4. Нагретый материал вызывает изгиб электрода привода. Из-за этого происходит исчезновение тлеющего разряда, что помогает затем замкнуть цепь.
  5. Ток начинает двигаться в замкнутом контуре, что помогает нагревать дросселя и катодов люминесцентной лампы.
  6. Из-за исчезновения тлеющего разряда биметаллический электрод через определенный промежуток времени начинает постепенно охлаждаться. В результате этих изменений электроды расходятся, что приводит к обрыву цепи.
  7. Данное действие помогает генерировать быстрый импульс высокого напряжения, который воздействует на дроссель.
  8. Дроссель имеет большую степень индуктивности, поэтому этот процесс способствует воспламенению лампы.
  9. Освещенность лампы постепенно увеличивается, и она начинает потреблять большее количество напряжения от источника питания.
  10. Стартер подключается параллельно с лампой, поэтому стартер начинает испытывать недостаток энергии и, следовательно, может генерировать новый тлеющий разряд. Поэтому электроды затем остаются в открытом состоянии.

Принцип работы ЛДС

Характеристики

Оценка эффективности этого типа осветительного элемента основана на соответствии его параметров запланированным условиям эксплуатации. Люминесцентные лампы имеют следующие характеристики, на которые стоит обратить внимание при покупке:

  • Обозначение продукта. Дневной свет определяется буквой D.
  • Диаметр колбы. Этот параметр влияет на рабочее время: чем больше значение, тем дольше срок полезного использования продукта.
  • Значение мощности, по которому можно определить способность лампы освещать нужную область. По сравнению с лампами накаливания рассматриваемый продукт может сэкономить до 80% энергии из-за низкого уровня мощности при равном количестве испускаемого света.
  • Вид цоколя. В линейных вариациях обычно используется тип G13.
  • Напряжение питания. Дифференцированные люминесцентные лампы рассчитаны на 220 или 127 В.
  • Форма колбы.
  • Цветовая температура. В зависимости от модели показатель температуры компонентов освещения может превышать 5000 К.
  • Индекс цветопередачи — показывает качество освещения.
  • Диаметр трубки.
  • Световой поток продукта.

Из чего состоит лампа дневного света

Основные конструктивные элементы:

  • Колба.
  • Внутри колбы располагаются электроды.
  • Один или два цоколя зависимости от конструкции светильника и управляющего устройства. Последний из этих элементов может быть встроенным или удаленным.
  • Электронные пусковые устройства являются новым решением, имеющим определенные преимущества. Однако современные линейные источники света в большинстве своем оснащены дистанционными электромагнитными ПРА.
  • Пусковое регулирующее устройство включает в себя дроссель и стартер. Задача первого элемента состоит в том, чтобы ограничить силу тока до требуемого значения, а стартер отвечает за быстроту нагрева электродов, тем самым ускоряя реакцию лампы.

Устройство лампы

Виды

Лампы различаются по нескольким факторам: форма колбы и давление внутри. Каждый вариант имеет свои сферы применения и конструкционные особенности.

Лампы высокого и низкого давления

По величине давления внутри колбы лампочки делятся на два типа:

  • Высокого давления. Применяются в основном на улице.
  • Низкого давление. Используются в жилых домах и различных учреждениях.

Линейные лампочки

Линейная лампа дневного света представляет собой трубку из стекла, к концам которой приварены ножки, в которых находятся электроды. На внутренней поверхности нанесен слой люминофора.

Круглые лампы

Являются разновидностью линейных ламп. Имеют замкнутую кольцевую форму.

Круглая ЛДС

Трубчатые

Наиболее распространенная вариация с прямой конструкцией трубки.

Трубчатая лампочка

U-образная лампа

Выгнутая конструкция лампы. Применяется чаще всего в различных светильниках.

U-образная лампа

Устройство

Само устройство представляет собой небольшую газоразрядную лампу, которая использует принцип тлеющего разряда во время работы. Состоит из следующих составных частей:

  • Колба чаще всего изготавливается из стекла, внутри которой содержится инертный газ. В современных вариантах это может быть гелий или смесь водорода и гелия.
  • Колба помещается в защитный внешний кожух. Его изготавливают ​​из металла или прочного пластика.
  • Верхняя крышка может быть оснащена смотровым окном, если позволяет конструкция.
  • Стартер оснащен двумя биметаллическими электродами, их устройство у разных моделей может отличаться.
  • Кроме того, в конструкции всегда имеется конденсатор, который не только сглаживает ток в момент контактов замыкающего и размыкающего устройства, но и подавляет дугу, образующуюся между контактами. Если конденсатор отсутствует, существует риск приваривания электрода к дуге, что значительно сокращает срок службы стартера.

Подключение прибора

Маркировка ламп

Маркировка разработана таким образом, чтобы покупатели могли легко выбрать необходимый элемент освещения. Наиболее распространенные обозначения по российским стандартам:

Видимый оттенок напрямую зависит от цветовой температуры. Цветовая температура LDS составляет 6400—6500K, что соответствует приблизительному цвету белого света.

В дополнение к типу лампы также указываются необходимые технические характеристики лампы: напряжение, форма, размер и тому подобное.

Трехзначный код на упаковке лампы обычно содержит информацию о качестве света (индекс цветопередачи и цветовая температура).

Первая цифра — индекс цветопередачи 1×10 Ra (компактная люминесцентная лампа имеет 60-98 Ra, поэтому чем выше индекс, тем надежнее цветопередача).

Вторая и третья цифры обозначают цветовую температуру лампы.

Поэтому метка «827» указывает индекс цветопередачи 80 Ra и цветовую температуру 2700 K (соответствующую цветовой температуре лампы накаливания).

Кроме того, индекс цветопередачи можно указывать согласно DIN 5035, где диапазон цветопередачи 20-100 Ra делится на 6 частей — от 4 до 1 A.

Соотношение градусов и цвета

Коды цветопередачи согласно международной системе:

Код Особенности Применение
530 Свет тёплых тонов с плохой цветопередачей. Объекты кажутся коричневатыми и малоконтрастными. Посредственная светоотдача. Гаражи, кухни. В последнее время встречается всё реже.
640/740 «Прохладный» свет с посредственной цветопередачей и светоотдачей. Весьма распространён, должен быть заменён на 840.
765 Голубоватый «дневной» свет с посредственной цветопередачей и светоотдачей. Встречается в офисных помещениях и для подсветки рекламных конструкций.
827 Похожий на свет лампы накаливания с хорошей цветопередачей и светоотдачей. Жильё.
830 Похожий на свет галогеновой лампы с хорошей цветопередачей и светоотдачей. Жильё.
840 Белый свет для рабочих поверхностей с очень хорошей цветопередачей и светоотдачей. Общественные места, офисы, ванные комнаты, кухни. Внешнее освещение.
865 «Дневной» свет с хорошей цветопередачей и посредственной светоотдачей. Общественные места, офисы. Внешнее освещение.
880 «Дневной» свет с хорошей цветопередачей. Внешнее освещение.
930 «Тёплый» свет с отличной цветопередачей и плохой светоотдачей. Жилые помещения
940 «Холодный» свет с отличной передачей цвета и удовлетворительной светоотдачей. выставочные залы, музеи.
954, 965 «Дневной» свет с непрерывным спектром цветопередачи и посредственной светоотдачей. освещение аквариумов, выставочные залы,

Принцип российской маркировки

Меры безопасности

В случае, если разбилась лампа дневного света, в воздух выделяются пары ртути, которые опасны для человека. Первоначальное отравление проявляется через 8-24 часа. Симптомами являются: общая слабость, головная боль, боль при глотании и жар. После этого наблюдаются боли в деснах, боли в животе, дискомфорт в желудке и пневмония. При сильном отравлении возможна смерть.

Удаление ртути включает три обязательных процедуры:

  1. Собрать ртуть механическим путем.
  2. Провести процесс демеркуризации.
  3. Провести работы по влажной очистке.

Данные действия необходимо совершать в промышленном противогазе марки G (на коробке с черным и желтым покрытием) или в респираторе РПГ-67-Г, РУ-60М-Г, У-2ГП, противогаз ППФМ-92.

Используйте амальгамедную медь или листья гвоздики для сбора пролитой ртути, чтобы предотвратить ее распространение и дробление либо используйте влажную щепу, песок. Иногда используется вакуумный метод — резиновые груши. Затем все места покрывают серой (мелкодисперсный порошок серы) или алюминиевой пудрой, и помещение хорошо проветривалось.

Утилизация ЛДС

Наиболее эффективным методом удаления (нейтрализации) ртути является:

  • 20% концентрированный раствор хлорида железа (200 г хлорида железа, растворенного в 1 л воды).
  • 0,2% водный раствор перманганата калия (перманганат калия подкисляют соляной кислотой (5 мл кислоты на литр).
  • 5% водный раствор дихлорамина или хлорамина.

Лампы дневного света — эффективное и надежное средство освещения. Из-за наличия ртути данный тип ламп является опасным и требует особых условий хранения, транспортировки и эксплуатации.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх