Что внутри люминесцентной лампы: устройство, праметры, схема, плюсы и минусы

Содержание

устройство, праметры, схема, плюсы и минусы

Современные люминесцентные лампы (ЛЛ) прекрасно справляются с освещением жилых, рабочих и технических помещений большой площади и позволяют снизить общее потребление электричества на 50-83%, уменьшив таким способом счета за коммунальные услуги.

В этой статье рассмотрим рабочие характеристики ЛЛ, их устройство, разберем основные преимущества и недостатки в сравнении с другими типами осветительных приборов. В дополнение приведем тематические фото и схемы, а также видеоролики о принципе работы лампочек люминесцентного типа и особенностях их применения.

Содержание статьи:

Принцип работы и устройство ЛЛ

Люминесцентный прибор представляет собой газозарядный источник света, где в ртутных парах электрический разряд создает интенсивное ультрафиолетовое излучение.

Компактные модули люминесцентного типа имеют стандартный цоколь, благодаря которому становятся удобной заменой ярких, но более энергозатратных ламп накаливания.

Как работает люминесцентная лампочка?

В видимый человеческому глазу свет его преображает специальный состав под названием люминофор, состоящий из галофосфата кальция, смешанного с дополнительными элементами.

После подключения к центральной электросети люминесцентной лампы, внутри стеклянной колбы требуется поддерживать так называемый тлеющий разряд.

Он дает возможность обеспечить свечение люминофорного слоя в постоянном режиме и даже в период кратковременного отключения центрального электропитания.

Люминесцентные лампы разных формЛюминесцентные лампы разных форм

Раньше классическая лампа люминесцентного типа имела вид запаянной с двух сторон трубки, внутри которой находятся пары ртути. Сейчас приборы выпускаются в более разнообразных формах и конфигурациях

Конструкционные особенности прибора

Традиционная лампа люминесцентного типа — это стеклянный цилиндр с внешним диаметром 12, 16, 26 и 38 мм, обычно представленный как:

  • прямая удлиненная трубка;
  • изогнутый U-образный модуль;
  • кольцо;
  • сложная фигура.

В торцевые края герметично впаяны ножки. На их внутренней стороне размещены вольфрамовые электроды, конструктивно напоминающие биспиральные тела накала, встроенные в лампочки «Ильича».

Ламповая триспиральЛамповая триспираль

В отдельных типах люминесцентных ламп используются более прогрессивные триспирали, представляющие собой закрученную биспираль. Оснащенные ими приборы имеют повышенный уровень КПД и более низкий порог теплопотери, существенно поднимающие общую эффективность светопотока

С наружной части электродные элементы подпаяны к металлическим штырькам металлического , на которые подается рабочее напряжение.

U-подобные и прямые приборы обычно оснащены цоколями G5 и G13, где буквенная кодировка означает штырьковый тип цокольного элемента, а цифровая показывает, на каком расстоянии друг от друга располагаются рабочие элементы.

Электропроводная среда, располагающаяся внутри стеклянной колбы, обладает отрицательным сопротивлением. Когда между двумя противоположными электродами возникает рост тока, требующий ограничения, оно проявляется и снижает рабочее напряжение.

В схему цепи включения обычной люминесцентной лампочки входит или балластник. Он отвечает за создание высокоуровневого импульсного напряжения, необходимого для корректной активации лампы.

Схема устройства люминесцентной лампыСхема устройства люминесцентной лампы

Рисунок показывает внутреннее обустройство лампы люминесцентного типа и наглядно объясняет базовый принцип работы ее основных составных элементов

Помимо этой детали, ЭмПРА комплектуется . Он представляет собой элемент тлеющего разряда, внутри которого располагаются два электрода, окруженные средой инертного газа.

Один из них состоит из биметаллической пластины. В спящем режиме оба электрода находятся в разомкнутом состоянии.

Распространенные виды таких лампочек

Первичная классификация изделий на люминесцентной основе производится по уровню базового давления. Приборы высокого давления используются для осветительных установок большой мощности и наружного уличного освещения.

Лампы низкого давления применяются в быту для подачи света в производственные, технические и жилые помещения различного назначения.

Вид #1 — модули высокого давления

Устройства высокого давления вырабатывают насыщенный светопоток хорошей плотности. Внутренняя поверхность колбового элемента имеет специальное люминофорное покрытие из фторогерманата или арсената магния.

Рабочая мощность таких люминесцентных ламп колеблется в диапазоне 50-2000 Вт.

Люминесцентная лампа высокого давленияЛюминесцентная лампа высокого давления

Ртутные модули высокого давления для корректной работы нуждаются в 220 ваттном номинальном сетевом напряжении. Коэффициент их пульсации обычно составляет от 61 до 74%

Полный розжиг осветительного модуля происходит в течение 3 секунд. Срок службы 80-125-ваттных изделий составляет около 6 000 ч, а лампы от 400 Вт и более могут проработать до 15 000 ч при беспрекословном соблюдении правил эксплуатации, установленных изготовителем.

Вид #2 — изделия низкого давления

ЛЛ низкого давления применяется для обеспечения светопотоком жилых, технических и производственных помещений.

Конструкционно прибор является трубкой из прочного стекла, содержащей внутри аргон под давлением 400 Па и в небольшом количестве ртуть либо амальгаму. На рынке предлагается в самых разнообразных модификациях и оснащается двумя электродными элементами.

Компактная люминесцентная лампа
Компактная люминесцентная лампа

Самая низкая температура, которую могут переносить ЛЛ низкого давления, составляет -15 °C. Поэтому для использования на открытых площадках эти источники света считаются неактуальными

Стеклянная колба может иметь самый разный диаметр. Уровень светоотдачи варьируется в зависимости от мощности самого устройства. Для его корректной работы требуется стартер дроссельного типа. Средний срок службы составляет 10 000 часов.

Особенности компактных ЛЛ

ЛЛ компактного типа – это изделия-гибриды, соединяющие в себе некоторые специфические отличительные черты ламп накаливания и характеристики люминесцентов.

Благодаря прогрессивным технологиям и расширившимся инновационным возможностям, имеют небольшой диаметр и некрупные габариты, свойственные лампочкам «Ильича», а также высокий уровень энергоэффективности, характерный для линейки приборов ЛЛ.

Разновидности компактных люминесцентных ламп
Разновидности компактных люминесцентных ламп

ЛЛ компактного типа выпускаются под традиционные цоколи E27, E14, E40 и очень активно вытесняют с рынка классические лампы накаливания за счет обеспечения качественного света при существенно меньшем потреблении электроэнергии

КЛЛ в большинстве случаев оснащаются электронным дросселем и могут использоваться в осветительных приборах специфического типа. Также применяются для замены в новых и раритетных светильниках простых и привычных ламп накаливания.

При всех достоинствах у компактных модулей есть такие специфические недостатки, как:

  • стробоскопический эффект или мерцание – основные противопоказания здесь касаются эпилептиков и людей с различными заболеваниями глаз;
  • выраженный шумовой эффект – в процессе пролонгированного применения появляется акустический фон, способный вызвать определенный дискомфорт у человека, находящегося в помещении;
  • запах – в некоторых случаях изделия издают едкие, неприятные ароматы, раздражающие обоняние.

Последняя позиция чаще наблюдается у безымянных поделок китайского происхождения, а первыми двумя часто страдают даже брендовые приборы, изготовленные согласно всем правилам и современным требованиям. Рейтинг лучших производителей КЛЛ мы привели .

Базовый спектр цветовых температур

Цвет свечения – один из самых важных параметров, напрямую зависящий от состава люминофора, преображающего ультрафиолетовое излучение в свет.

Сегодня к наиболее распространенным относятся 7 определений оттенков потока, вырабатываемого люминесцентными лампами:

  • ЛЕБ – естественный белый с заметным холодным оттенком;
  • ЛДЦ – натуральный дневной с улучшенным качеством цветопередачи;
  • ЛТБ – теплый белый;
  • ЛД – традиционный дневной белый;
  • ЛБ – классический белый;
  • ЛЕЦ – естественный с максимально качественной передачей оттенков;
  • ЛХБ
    – простой холодный белый.

Для жилых помещений, где человек проводит много времени, подходят оттенки теплой гаммы или натуральные дневные лампы с повышенным уровнем цветопередачи.

Белые и дневные тона, как правило, присутствуют в офисных, рабочих, промышленных помещениях, кабинетах и аудиториях. Они способствуют концентрации внимания, повышают мозговую активность и улучшают общую обучаемость и производительность труда.

Самые холодные оттенки применяются в медицинских учреждениях, лабораториях, больницах и технических помещениях. Они придают предметам дополнительную четкость и усиливают остроту зрения.

Цветные люминесцентные лампыЦветные люминесцентные лампы

Люминесценты для мясных витрин продовольственных магазинов отличаются специально подобранным спектром излучения розового цвета. Он подчеркивает естественные оттенки продукции, делая ее более привлекательной в глазах покупателей

Цветовые компоненты, добавленные в люминофор, позволяют получать розовый, голубой, зеленый и другие необычные ламповые оттенки.

Такие приборы используются в дизайнерских, рекламных и коммерческих целях. С их помощью создают оригинальное свечение, необходимое в конкретном отдельно взятом случае.

Больше информации о цветовой температуре света, особенностях восприятия цвета человеком и нюансах выбора мы писали .

Сильные и слабые стороны устройств

Как у любых технических приспособлений, предназначенных для освещения бытовых и рабочих помещений, у люминесцентных ламп имеются свои слабые и сильные стороны.

На основании этой информации можно определить, где разумнее их использовать, а в каких случаях стоит отдать предпочтение источникам света иного плана.

Положительные стороны ламп

Основным преимуществом люминесцентных изделий считается повышенная светоотдача и хороший уровень КПД. Они обеспечивают помещение освещением, не раздражающим глаз, и демонстрируют нормальную выносливость даже в условиях интенсивной эксплуатации.

Лампы накаливания и компактный люминесцентный модульЛампы накаливания и компактный люминесцентный модуль

Модуль примерно в 5 раз превышает базовую мощность обычной лампочки «Ильича». А 20-ваттный люминесцент дает световой поток, равный тому, что обеспечивает лампа накаливания в 100 Ватт

Разнообразные температуры световых оттенков, приближенные по гамме к естественному солнечному свету, позволяют подобрать подходящий осветительный прибор под различные цели и для помещений любого назначения.

Поток света, выдаваемый модулем, получается не направленным, а рассеянным. Спокойное, приятное глазу сияние исходит не только от вольфрамовой нити, располагающейся внутри, но и от всей наружной поверхности колбы.

Это позволяет использовать люминесцентные источники как для создания общего фонового освещения, так и для организации зонального света.

Люминесцентное освещениеЛюминесцентное освещение

Для применения в местах, где освещение включается автоматически, согласно сигналам датчиков движения, люминесценты не подходят. Они ограничены по допустимому количеству включений за определенный временной период и при слишком частой активации могут выйти из строя

Продолжительность службы люминесцентных изделий варьируется в зависимости от модели и доходит до 20 000 часов или до 5 лет.

Однако, покупателю следует знать, что этот ресурс лампа вырабатывает только при соблюдении таких условий, как:

  • наличие достаточного объема качественного электропитания без скачков и перепадов;
  • качественный ;
  • определенное количество активаций, обычно, не более 2000 за первые 2 года использования, что составляет всего 5 включений в день.

Нарушение этих базовых условий существенно ухудшит эффективность осветительного прибора, и значительно укоротит срок его жизни.

Люминесцентное освещение в теплицеЛюминесцентное освещение в теплице

Модули можно использовать для освещения теплиц. Они обеспечивают естественный свет, максимально приближенный к солнечному, не потребляют много электропитания и проявляют хорошую стойкость к перепадам напряжения, характерным для загородных энергоподающих сетей

Уровень энергопотребления у люминесцентов почти в 5 раз ниже, чем у традиционных изделий, поэтому их можно отнести к источникам света.

С их помощью удастся эффективно осветить большое помещение, не расходуя при этом больших денег на коммунальные платежи.

Рабочая температура на поверхности колбы не превышает 50 градусов. Это дает возможность эксплуатировать лампу в помещениях, где к пожарной безопасности предъявляются повышенные требования.

Основные недостатки модулей

Первым большим минусом изделий является излишняя чувствительность к температурным перепадам. Они сильно реагируют на движение ртутного столбика и могут перестать работать при похолодании ниже -20 °C.

Жара, превышающая +50 °C, далеко не лучшим образом сказывается на функционировании и серьезно ограничивает спектр использования этих источников света.

Влаговоспримчивость тоже не относится к плюсам и не позволяет широко применять изделия в ванных комнатах и санитарных помещениях.

Люминесцентные лампыЛюминесцентные лампы

Со временем люминофор в ламповых колбах деградирует и спектр излучения изменяется. Параллельно падает уровень светоотдачи прибора и заметно снижается КПД

Иногда к недостаткам причисляется и сам светопоток, имеющий линейчатый, неравномерный спектр, искажающий естественные оттенки находящихся в комнате предметов.

Не все ощущают это визуально, но для тех, кто улавливает этот минус слишком явственно, продаются лампы с люминофором, приближенным к сплошному, более натуральному спектральному цвету. Правда, их светоотдача существенно меньше.

Случаются ситуации, когда люминесценты мерцают с удвоенной частотой питающей сети. Проблема эта решаема некоторым усовершенствованием прибора, в частности, применением с подходящим уровнем емкости сглаживающего конденсатора выпрямленного тока на входе инвертора.

Но то, что производители пытаются сэкономить и не комплектуют приборы конденсаторами необходимой емкости, несколько огорчает.

Вкручивание люминесцентной лампы в патронВкручивание люминесцентной лампы в патрон

Бытовые ЛЛ модули лучше всего себя чувствуют, когда температура окружающего воздуха держится в диапазоне от +5 до +35 ˚С. Когда градусник демонстрирует меньшие показатели, пуск устройства существенно затрудняется, а время эксплуатации заметно сокращается

Потребность в дополнительном пусковом устройстве тоже немного снижает популярность ламп. Им обязательно требуется либо чрезмерно шумный и довольно громоздкий дроссель со стартером низкой надежности или более прогрессивный ЭПРА, имеющий функцию корректировки мощности, но при этом стоящий солидных денег.

Еще одно уязвимое место люминесцентов – высокая чувствительность к включению. Во время непосредственной активации лампы на электродах выгорает и осыпается особый состав, который обеспечивает стабильность разряда и защищает внутреннюю вольфрамовую нить от перегрева.

Постоянное включение существенно снижает срок службы прибора. Кроме того, появляется заметное глазу, раздражающее мерцание, а края ламповой колбы темнеют и теряют эстетичность.

Химическая угроза здоровью

Одним из основных недостатков люминесцентных источников света является химическая опасность. В ламповой колбе содержится высокотоксичная ртуть, причем ее количество колеблется от 1 до 70 мг.

Пары этого вещества могут нанести вред здоровью людей, постоянно находящихся в помещениях, освещаемых приборами ЛЛ типа.

Утилизация токсичных элементов люминесцентных лампУтилизация токсичных элементов люминесцентных ламп

Целостность отработавшей лампы нельзя нарушать, иначе токсичная ртуть попадет во внешнюю среду. За несанкционированную утилизацию предусмотрен штраф, поэтому лучше передать изделие в центр, занимающийся переработкой элементов, опасных для природы и человека

Когда модуль выходит из строя, его ни в коем случае нельзя разбивать или отправлять в обыкновенную урну. Его необходимо и правилам, четко описанным в действующем законодательстве.

Например, отвозить на полигоны, где от населения принимают токсичные материалы для их корректного уничтожения или переработки.

Сравнение с другими источниками света

Изделия ЛЛ-типа существенно отличаются как от устаревающих ламп накаливания, так и от прогрессивных светодиодных.

По сравнению с первыми они потребляют в 5 раз меньше электроэнергии, обеспечивая при этом такой же уровень насыщенности светопотока. Зато LED-приборам они несколько уступают по мощности в сочетании с энергопотреблением.

Сравнительная таблица ламп разных видовСравнительная таблица ламп разных видов

Таблица наглядно в цифрах показывает, насколько выгоднее использовать вместо традиционных лампочек Эдисона более современные источники качественного освещения

Правда, лампа накаливания весь период работы горит с одинаковой интенсивностью, тогда как люминесценты теряют часть насыщенности из-за выгорания внутреннего слоя, отражающего ультрафиолет.

LED-изделия в процессе эксплуатации приобретают некоторую тусклость благодаря деградации рабочих диодов. А в отдельных моделях есть возможность регулировки яркости освещения при помощи диммера.

В лампах накаливания или люминесцентах такая функция не предусмотрена. Но этот удобный режим в LED-приборах не бесплатен и за него придется отдать дополнительную сумму.

По уровню конструкционной хрупкости лампы накаливания и люминесценты схожи, так как имеют стеклянную колбу. Лед-модули в этом плане более устойчивы к ударам и механическим повреждениям. Да и отсутствие внутри каких-либо вредных и токсичных элементов делает их значительно привлекательнее для эксплуатации в домашних условиях.

Осветительные лампы разных видовОсветительные лампы разных видов

Самые высокие расходы за весь эксплуатационный период влечет за собой использование ламп накаливания. Люминесценты расходуют энергию в разумных пределах, а светодиоды дают возможность снизить затраты до самых минимальных показателей

Что касается финансовой стороны, то изначально меньше других стоит лампочка накаливания. Однако, учитывая ее рабочий ресурс всего в 1 000 часов, это вряд ли можно считать ярко выраженным достоинством.

Базовая цена люминесцентов выше, однако, и служат они значительно дольше. Как говорят солидные производители, их хватает на 10 000-15 000 часов в том случае, если количество ежедневных активаций не превышает 5-6 раз.

Светодиодные модули могут похвастаться еще лучшими показателями, но и заплатить за это удовольствие придется намного больше, а это не во всех случаях целесообразно. Хотя тенденция замены одних источников света другими, прослеживается повсеместно. О необходимости замены люминесцентных лампочек светодиодными и порядке выполнения этой работы .

Выводы и полезное видео по теме

По какому принципу работают люминесценты. Подробное объяснение всех нюансов функционирования экономичных и энергоэффективных приборов для освещения:

В чем заключаются основные отличия люминесцентных элементов от простых и традиционных ламп накаливания. Сравнение мощности, светопотока и энергопотребления двух современных осветительных изделий:

Что собой представляют компактные энергосберегающие лампочки люминесцентного типа. Как они работают, сколько ватт потребляют и для каких целей используются:

Прибор люминесцентного типа – это практичный аналог классической лампы накаливания. С его помощью можно обеспечить качественным светопотоком помещение любых габаритов, снизив при этом энергопотребление. Прослужит он долго и не доставит владельцам никаких существенных хлопот.

Потом, когда лампы отработают свой срок, их понадобится утилизировать, а взамен купить новые, более прогрессивные модули.

А какой тип лампочек предпочитаете вы и что думаете о лампочках-люминесцентах? Поделитесь с другими пользователями своим мнением, расскажите, в чем вы видите основные плюсы ЛЛ, а что, лично для вас, является существенным недостатком этих приборов.

Если вы владеете хорошими теоретическими знаниями по теме вышеизложенной статьи и хотите дополнить наш материал полезными нюансами, пишите, пожалуйста, свои комментарии в блоке ниже.

Принцип работы люминесцентной лампы

Категория: Источники освещения

Применение светильников дневного света позволяет экономить электроэнергию по сравнению с использованием обыкновенных осветительных приборов накаливания. О принципе работы люминесцентной лампы необходимо знать специалистам, занятым работой с электричеством.

Люминесцентные лампы

Историческая справка

Газоразрядная колба появилась еще в 1856 году и называлась трубкой Гейслера. Использование высоковольтной катушки позволило возбудить в ней свечение газа зеленого цвета. Через несколько лет предложено было покрыть внутреннюю поверхность колбы люминофором.

Изделия более яркого белого спектра появились лишь в 1926 году благодаря исследованиям Эдмунда Гермера. По своему устройству они уже стали похожи на те, которые можно видеть сегодня.

Устройство люминесцентной лампы

Для того чтобы понять принцип работы однолампового светильника, надо познакомиться с его схемой. Светильник состоит из следующих элементов:

  • стеклянная цилиндрическая трубка;
  • два цоколя с двойными электродами;
  • стартер, работающий на начальном этапе поджига;
  • электромагнитный дроссель;
  • конденсатор, подключенный параллельно питающей сети.

Колба изделия выполнена из кварцевого стекла. На начальном этапе ее изготовления из нее откачан воздух и создана среда, состоящая из смеси инертного газа и паров ртути. Последняя находится в газообразном состоянии за счет избыточного давления, созданного во внутренней полости изделия. Стенки покрыты изнутри фосфоресцирующим составом, он превращает энергию ультрафиолетового излучения в видимый человеческому глазу свет.

К выводам электродов на торцах устройства подводится переменное напряжение сети. Внутренние вольфрамовые нити покрыты металлом, который при разогреве испускает со своей поверхности большое количество свободных электронов. В качестве таких металлов могут применяться цезий, барий, кальций.

Движение электронов в лампе

Электромагнитный дроссель представляет собой катушку, намотанную для повышения индуктивности на сердечнике из электротехнической стали с большой величиной магнитной проницаемости.

Стартер работает на начальном этапе процесса тлеющего разряда, протекающего в газовой смеси. В его корпусе находятся два электрода, один из которых биметаллический, способный под действием температуры изгибаться и изменять свои размеры. Он выполняет роль замыкателя и размыкателя электрической цепи, в которую включен дроссель.

Принцип работы люминесцентного светильника

Как работает люминесцентная лампа? Сначала образуются свободно движущиеся электроны. Это происходит в момент включения питающего переменного напряжения в областях вокруг вольфрамовых нитей накаливания внутри стеклянного баллона.

Эти нити за счет покрытия их поверхности слоем из легких металлов по мере нагрева создают эмиссию электронов. Внешнего напряжения питания пока недостаточно для создания электронного потока. Во время движения эти свободные частицы выбивают электроны с внешних орбит атомов инертного газа, которым заполнена колба. Они включаются в общее движение.

На следующем этапе в результате совместной работы стартера и электромагнитного дросселя создаются условия для увеличения силы тока и образования тлеющего разряда газа. Теперь наступает время организации светового потока.

Движущиеся частицы обладают достаточной кинетической энергией, необходимой для перевода электронов атомов ртути, входящей в состав лампы в виде небольшой капли металла, на более высокую орбиту. При возвращении электрона на прежнюю орбиту высвобождается энергия в виде света ультрафиолетового спектра. Преобразование в видимый свет происходит в слое люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность колбы.

Преобразование в видимый свет

Для чего нужен дроссель в люминесцентной лампе

Это устройство работает с момента старта и на протяжении всего процесса свечения. На разных этапах задачи, выполняемые им, различны и могут быть разделены на:

  • включение светильника в работу;
  • поддержание нормального безопасного режима.

На первом этапе используется свойство катушки индуктивности создавать импульс напряжения большой амплитуды за счет электродвижущей силы (ЭДС) самоиндукции при прекращении протекания переменного тока через ее обмотку. Амплитуда этого импульса напрямую зависит от величины индуктивности. Он, суммируясь с переменным сетевым напряжением, позволяет кратковременно создать между электродами напряжение, достаточное для разряда в лампе.

При созданном постоянном свечении дроссель выполняет роль ограничивающего электромагнитного балласта для цепи дуги с низким сопротивлением. Его цель теперь – стабилизация работы для исключения дугового замыкания. При этом используется высокое индуктивное сопротивление обмотки для переменного тока.

Принцип работы стартера люминесцентной лампы

Устройство предназначено для управления процессом запуска светильника в работу. При первоначальном подключении сетевого напряжения оно полностью прикладывается к двум электродам стартера, между которыми существует небольшой промежуток. Между ними возникает тлеющий разряд, в котором температура увеличивается.

Один из контактов, выполненный из биметалла, имеет возможность под действием температуры изменять свои размеры, изгибаться. В этой паре он выполняет роль подвижного элемента. Возрастание температуры приводит к быстрому замыканию электродов между собой. По цепи начинает протекать ток, это приводит к понижению температуры.

Через небольшой промежуток времени происходит разрыв цепи, что является командой для вступления в работу ЭДС самоиндукции дросселя. Последующий процесс был описан выше. Стартер понадобится только на этапе следующего включения.

Стартер на схеме лампы

Варианты исполнения

Существует большое разнообразие электролюминесцентных ламп, но все они могут иметь различие по:

  • форме исполнения;
  • виду балласта;
  • внутреннему давлению.

Форма исполнения может быть как у обычных люминесцентных ламп – линейная трубка либо трубка в виде латинской буквы U. К ним добавились компактные варианты, выполненные под привычный цоколь с использованием различных спиральных колб.

Балласт является приспособлением, стабилизирующим работу изделия. Электронный и электромагнитный виды являются самыми распространенными схемами включения.

Внутреннее давление определяет область использования изделий. В бытовых целях или общественных местах нашли применение лампы низкого давления или энергосберегающие образцы. В промышленных помещениях или местах с пониженными требованиями к цветопередаче используют экземпляры высокого давления.

Для оценки способности освещения применяют показатель мощности лампы и ее светоотдачи. Можно привести еще много различных параметров классификации и вариантов исполнения, но их количество постоянно увеличивается.

устройство, принцип работы, виды, маркировка

Среди огромного разнообразия устройств искусственного освещения достаточно весомую нишу занимают люминесцентные лампы. Этот вид световых приборов был впервые представлен еще в 1938 году, бросив вызов единственным монополистам того времени, лампочкам накаливания. С того времени их конструктивные особенности претерпели значительные изменения и доработки за счет чего люминесцентные лампы перешли в разряд энергосберегающих. Но, чтобы разобраться во всех за и против, детально ознакомиться с особенностями их эксплуатации в быту и промышленности, мы детально изучим этот вид осветительных приборов.

Устройство и принцип работы

Конструктивно люминесцентные лампы представляют собой стеклянную колбу, внутренняя поверхность которой покрывается специальным составом – люминофором. Он состоит из галофосфата кальция и  других примесей, некоторые варианты содержат редкоземельные элементы – тербий, европий или церий, но такие комбинации являются довольно дорогими.

Из колбы на этапе изготовления откачивается весь воздух, а емкость заполняется смесью инертных газов, чаще всего аргона, и паров ртути. В зависимости от модели лампы химический состав, как инертных газов, так и люминофора будет отличаться. Внутри газовой смеси располагается вольфрамовая нить накала, которая покрывается эмитирующим покрытием.

Устройство и принцип действия люминесцентной лампыРис. 1. Устройство и принцип действия люминесцентной лампы

Принцип действия такой энергосберегающей лампы заключается в такой последовательности электрохимических процессов:

  • На контакты газоразрядной ртутной лампы подается напряжение питания, за счет чего в цепи нити накаливания начинает протекать электрический ток.
  • При протекании электрического тока с поверхности нити начинает распространяться тепловая энергия и частицы эмиттеры, которые активируют инертный газ и обуславливают выделение ультрафиолетового излучения.
  • Свечение газов имеет относительно низкий процент видимого спектра, так как большая часть приходится на ультрафиолетовые волны. Но при достижении ультрафиолетом стеклянной колбы газоразрядной лампы, происходит  активация и последующей свечение люминофора.

Спектр свечения люминесцентных лампочек может варьироваться в довольно широком диапазоне. Выбор оттенков свечения в осветительных устройствах осуществляется посредством изменения процентного соотношения магния и сурьмы в составе люминофора.

Также важным моментом является температурный показатель, поэтому величина подаваемого напряжения и протекающего электрического тока должны иметь постоянное значение для каждого диаметра колбы. Именно строгое соблюдение электрических характеристик по отношению к ее геометрическим параметрам в люминесцентной лампе позволяет выдавать нужный цвет и яркость свечения.

Разновидности

Все разнообразие люминесцентных ламп характеризуется достаточно большим спектром параметров. Но в рамках данной статьи мы рассмотрим наиболее отличительные из них.

По величине давления газа внутри колбы, на практике различают светильники высокого и низкого давления:

  • Высокого давления – такие люминесцентные приборы выдают плотный световой поток насыщенных цветовых оттенков. Применяются в достаточно мощных моделях с номиналом от 50 до 2000 Вт, характеризуются сроком службы от 6 тыс. до 15 тыс. часов.
  • Низкого давления – отличается относительно небольшой плотностью газа в емкости, применяется для освещения помещений в быту или на производстве.

По форме колбы энергосберегающей лампочки – колба может иметь классическую грушевидную  форму со стеклянной спиралью внутри, продолговатую вытянутую форму, вид спиралевидной трубки закрученной вокруг оси, кольцевидные и других форм.

Разновидности колбыРис. 2. Разновидности колбы

По конструкции цоколя различают люминесцентные лампы со стандартным цоколем E с числовым обозначением, указывающим диаметр самого цоколя газоразрядного источника. G – штыревой, в котором число после буквенной маркировки показывает расстояние между контактами, а перед на количество пар контактов. Также можно встретить модели с  цоколем типа W и F, но они используются довольно редко.

Разновидности цоколейРис. 3. Разновидности цоколей

По цветовой температуре свечения различают люминесцентные приборы с горячим желтым и холодным синим спектром. Также существуют варианты нейтрального цвета свечения. Цветовые температуры подбираются в соответствии с поставленными задачами: теплые для жилья, холодные для производственных объектов.

Цветовая температураРис. 4. Цветовая температура

Маркировка

Система обозначения люминесцентных лампочек определяет их основные параметры Однако, в зависимости от страны производителя будут отличаться и стандарты в обозначении. Для сравнения рассмотрим оба варианта маркировки на примере отечественных и зарубежных производителей.

Отечественная

Отечественная маркировка включает в себя буквенно-цифровое обозначение, которое включает в себя четыре позиции для букв и одну для чисел. К примеру: ЛБЦК-60.

Первая буква в маркировке Л означает лампа. Вторая позиция более сложная, она может выражаться как одной, так и парой буквосочетаний, обозначает индексы цветопередачи, в ней возможны такие варианты:

  • Д – дневного спектра;
  • ХБ – холодное белое свечение;
  • Б – белого цвета;
  • ТБ – белый теплых оттенков;
  • ЕБ – белый естественного спектра;
  • УФ – ультрафиолетового спектра;
  • Г – голубого цвета;
  • С – синего оттенка;
  • К – красный спектр излучения;
  • Ж – желтого оттенка
  • З – зеленого цвета.

Третья позиция определяет качество цветопередачи, но в наличии есть только два варианта Ц – улучшенного качества или ЦЦ – особенно повышенного, которое часто применяется в декоративном освещении.

В четвертой позиции указывается конструкция светильника. Имеются пять основных позиций:

  • А – амальгамного типа;
  • Б – с быстрым пуском;
  • К – кольцевого вида;
  • Р – рефлекторные лампы
  • У – U образные.

Зарубежная

Люминесцентные лампы зарубежного образца имеют идентичный принцип маркировки. В начале указывается мощность изделия в ваттах, ее легко узнать по латинской букве W.

Тип свечения определяется цифровым кодом с буквенным пояснением на английском:

  • 530 – это теплый тон люминесцентных ламп, но относительно плохой цветопередачи;
  • 640/740 – не совсем холодный, но близкий к нему с посредственным уровнем цветопередачи;
  • 765 – голубого оттенка с посредственным уровнем передачи цветов;
  • 827 – близкий к лампе накаливания, но с хорошей передачей цветов;
  • 830 – близкий к галогенной лампочке, с хорошим уровнем передачи цвета;
  • 840 – белого оттенка с хорошим уровнем передачи цветов;
  • 865 – дневного спектра с хорошей цветопередачей;
  • 880 – дневной спектр с отличной степенью передачи света;
  • 930 – теплый тон с отличными параметрами цвета и низким уровнем светоотдачи;
  • 940 – холодный тон с отличной передачей цвета и средним уровнем светоотдачи.
  • 954/965 – люминесцентные устройства с непрерывным спектром.

Технические характеристики

Важными техническими характеристиками для люминесцентных ламп являются:

  • Мощность лампы – может варьироваться в пределах от 10 до 80 Вт для классических бытовых нужд, промышленные модели могут достигать 2000 Вт;
  • Номинальное напряжение – в большинстве случаев применяется напряжение 220В;
  • Температура цветового свечения – варьируется в пределах от 2700 до 6500°К;
  • Светоотдача – количество выделяемого светового потока в перерасчете на 1Вт потребленной электроэнергии для люминесцентных устройств составляет от 40 до 60Лм/Вт, но существуют и более эффективные модели;
  • Габаритные параметры – зависят от конкретной модели люминесцентной лампы;
  • Тип цоколя – E14 (миньон), E27 (стандартный типоразмер), G10 и  G13 штырькового образца и другие.

Особенности подключения к сети

В виду сложностей, связанных с ионизацией газового промежутка, в люминесцентных лампах может использоваться несколько вариантов схемы включения, упрощающих зажигание разряда. Наиболее популярными являются электрические схемы электромагнитного и электронного балласта, которые мы и рассмотрим далее.

Электромагнитный балласт

Является наиболее старым вариантом, применяемым в пуске люминесцентных ламп с холодными катодами.

Схема подключения с электромагнитным балластомРис. 5. Схема подключения с электромагнитным балластом

Как видите, в этой схема лампа подключается через электромагнитный дроссель и стартер. В момент подачи напряжения стартер, состоящий из биметаллической пластины, представляет собой цепь с очень низким сопротивлением, поэтому ток в нем нарастает в значительной степени, но не доходит до величины КЗ благодаря дросселю. Этот процесс запускает электрический разряд в люминесцентной лампе, а при нагревании электроды стартера разомкнуться.

Электронный балласт

Такой способ подключения предусматривает использование специального автогенератора, собранного на трансформаторе и транзисторном блоке, способном выдавать напряжение повышенной частоты, что позволяет получить световой поток без мерцаний.

Использование электронного балластаРис. 6. Использование электронного балласта

Как видите, готовый блок электронного балласта для питания люминесцентных ламп, применяется в соответствии со схемой подключения, которая указывается прямо на корпусе изделия.

Причины выхода из строя

Достаточно часто потребители, столкнувшиеся с проблемой прекращения работы или ухудшением параметров свечения люминесцентных ламп, задаются вопросом поиска причин неисправности.

Наиболее частыми причинами выхода люминесцентных ламп со строя являются:

  • перегорание нити накала – характеризуется полным отсутствием свечения;
  • нарушение целостности контактов – также не дает лампе загореться;
  • разгерметизация колбы с последующим выходом инертного газа – характеризуется вспышками оранжевого цвета;
  • перегорание стартера, пробой его конденсатора – мерцание, неспособность долго запуститься, черное пятно возле контактов;
  • обрыв обмотки дросселя или пробой на корпус – не включается или дает попеременное включение/выключение в процессе работы люминесцентной лампы;
  • замыкание в патроне люминесцентной лампы или его контактах – характеризуется миганием, но без последующего пуска.

Плюсы и минусы

В связи с жесткой конкуренцией на рынке люминесцентные осветительные приборы принято сравнивать с параметрами работы ламп другого принципа действия.

К преимуществам люминесцентных устройств следует отнести:

  • Достаточно высокая эффективность, в сравнении с теми же лампами накаливания выдают на порядок больший световой поток на каждый ватт потребленной электроэнергии;
  • Имеет несколько вариантов цветового спектра, что делает обоснованным их применение для различных целей;
  • Срок эксплуатации до наработки на отказ в 10 – 15 раз превышает тот же показатель у ламп накаливания и галогенок;
  •  Достаточно большое разнообразие конструкций – компактные, большие, удлиненные и т.д.

Однако и недостатков у люминесцентных ламп существует немало:

  • Гораздо  более высокая стоимость;
  • Наличие ртути, которая при разрушении колбы попадает в окружающее пространство;
  • Даже уцелевшие отработанные лампы требуют специальной утилизации, которая также требует дополнительных затрат;
  • Стабильность работы во многом зависит от температуры и влажности окружающей среды;
  • Люминесцентные лампочки вызывают повышенную усталость глаз при длительном чтении или зрительном напряжении;
  • В сравнении со светодиодными светильниками, бояться механических повреждений;
  • Не поддаются классическим методам управления яркостью.

Область применения

Перечень сфер, в которых могут устанавливаться люминесцентные лампы, достаточно большой. Наиболее часто вы можете встретить их в бытовых помещениях или офисах как основное освещение. В магазинах или торговых центрах устанавливаются в качестве приборов подсветки витрин, стен и других элементов интерьера и могут легко заменить неоновую лампочку. Часто их можно встретить в подсветке коридоров и помещений большой площади удлиненными трубчатыми люминесцентными светильниками.

В промышленной сфере часто применяются как лампы для работы прожекторного освещения, которое охватывает большую площадь. Прожекторные люминесцентные приборы имеют отличную светопередачу, несмотря на удаленность по высоте от освещаемой поверхности.

Принцип работы люминесцентной лампы и ее устройство
люминесцентная лампа

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 электроприбора

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.

вариант подключения лампы

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.

чертеж подключения лампочки

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 Вуда

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.

принцип работы люминесцентной лампы

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.

люминесцентный источник света

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.

Видео на тему

Лампы люминесцентные – устройство и принцип работы

Люминесцентная лампа – это искусственный газоразрядный источник света, в котором электрический разряд в парах ртути вызывает свечение люминофора, которым покрыта внутренняя поверхность стеклянной трубки лампы. Первую газоразрядную лампу изобрел немецкий ученый Генрих Гейслер в 1856 году.

Люминесцентная лампа, при одинаковой потребляемой мощности светит в несколько раз ярче, чем лампа накаливания. Срок службы люминесцентных ламп составляет до 5 лет и напрямую зависит не от времени ее свечения, а от количества включений.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы выпускаются в двух исполнениях – линейные и компактные. Линейные имеют вид трубки с контактами на торцах. В компактных лампах, для уменьшения габаритных размеров трубка изогнута и вписана в форму цилиндра.

Линейные люминесцентные лампы

Линейные люминесцентные лампы из-за больших размеров в быту применяются редко. Они в основном используются для освещения производственных и складских помещений, залов, офисов, магазинов, общественных мест. Так как срок их службы на порядок больше, чем срок службы ламп накаливания, то существенно снижаются затраты на обслуживание.

На счет экономии электроэнергии могу сказать следующее. Я провел измерения, и оказалось, что мощность, потребляемая 38 ваттной люминесцентной лампой практически равна мощности, потребляемой 80 ваттной лампочкой накаливания. Это связано с тем, что половина мощности теряется на дросселе (электромагнитном балласте). В дополнение дроссель еще издает акустический шум частотой 50 Гц, а перед выходом из строя, лампы начинают мигать, что тоже не приносит радости.

Люминесцентная линейная лампа

В современных светильниках с линейными люминесцентными лампами электромагнитный балласт заменен электронным, что существенно повысило КПД светильников, исчез шум и мигание. Но главная проблема до сих пор до конца не решена. В каждой лампе находится до 70 мг ртути в жидком виде, а возможность сдать на утилизацию вышедшие из строя лампы в настоящее время во многих селениях отсутствует. Не один раз наблюдал случаи падения ламп из рук электриков при замене. Лампа разбивалась, и мелкие шарики ртути раскатывались по полу. Их как могли, собирали в пакетик и выбрасывали в урну. Иногда, понимая опасность ртути, место падения промывали водным раствором хлорного железа или хлорки.

Правительство России 3 сентября 2010 года выпустило Постановление №681 «Об утверждении Правил обращения с отходами производства и потребления в части осветительных устройств, электрических ламп, ненадлежащие сбор, накопление, использование, обезвреживание, транспортирование и размещение которых может повлечь причинение вреда жизни, здоровью граждан, вреда животным, растениям и окружающей среде», в котором подробно описана вся процедура обращения и утилизации отработанных ламп. Но в конечном итоге все зависит от человека, а наше общество еще не в полной мере осознает опасность для всего живого, которую несет в себе ртуть.

Схема подключения люминесцентной лампы
с электромагнитным балластом

Подключаются люминесцентные лампы с электромагнитным балластом в соответствии с ниже представленной электрической схемой.

Схема подключения люминесцентной лампы

При подаче питающего напряжения на схему, в первоначальный момент времени, полное напряжение питающей сети, пройдя через дроссель, нити накала лампы, прикладывается к выводам стартера. Стартер представляет собой неоновую лампочку с двумя контактами, на одном из которых приварена биметаллическая пластина. Напряжение ионизирует неон и через стартер начинает проходить значительный ток, который разогревает газ и биметаллическую пластину. Пластина изгибается и замыкает выводы стартера. По замкнутой цепи начинает проходить электрический ток и разогревает нити накала лампы.

Разогрев способствует возникновению в лампе свечения при более низком напряжении. Когда лампа засветила, напряжение на стартере падает до величины, неспособной ионизировать неон и стартер автоматически отключается, нити накала обесточиваются и больше не участвует в работе лампы до следующего ее включения. Стартер можно заменить обыкновенной кнопкой, например от электрического звонка. Тогда подав на лампу напряжение, достаточно нажать и удерживать кнопку до тех пор, пока она не зажжется.

Для того, чтобы лампа не вышла из строя, (при разряде в лампе, сопротивление газа в ней резко уменьшается) устанавливается дроссель, который ограничивает ток до требуемой, в зависимости от мощности лампы, величины и за счет самоиндукции обеспечивает надежный запуск лампы. Конденсатор (компенсирующий) служит для уменьшения величины cos φ (повышает КПД) и одновременно подавляет помехи, возникающие во время пуска. Внутри стартера тоже устанавливается конденсатор небольшой емкости, выполняющий функцию расширения импульса пробоя неона, подавления помех и искрогашения.

Достоинства и недостатки схемы подключения люминесцентной лампы
с электромагнитным балластом

Светильники с люминесцентными лампами, выполненные по электрической схеме с электромагнитным балластом имеют простую конструкцию, высокую надёжность и низкую стоимость. Но имеют следующие недостатки: - большое потребление электроэнергии, по мере старения дросселя возрастающий низкочастотный гул, большое время запуска, снижение яркости при температуре ниже 10°C, не гарантированный запуск при отрицательных температурах, мерцание с частотой 100 Гц (опасно при работе на оборудовании с вращающимися деталями из-за возникновения стробоскопического эффекта, при совпадении частот кажется, что деталь не вращается), мигание лампы при выработке ресурса, большие габариты и вес.

Подключение люминесцентной лампы через электронный балласт

В современных светильниках с люминесцентными лампами вместо дросселя и стартера используется электронный балласт.

Электронный балласт

Замена дросселя и стартера электронным балластом (пускорегулирующим устройством) позволила избавиться практически от всех выше перечисленных недостатков. Светильники стали намного меньше потреблять электроэнергии и исчезло мерцание света, срок службы ламп, за счет подачи стабильного питающего напряжения увеличился до 50%. У светильников с пускорегулирующим устройством исключена возможность появление акустического шума в виде низкочастотного гула и мигание ламп при неисправности электрической схемы. В дополнение появилась возможность управлять режимом пуска ламп, холодным пуском (лампа зажигается мгновенно), горячим (лампа загорается в течение 0,5-1 секунды) и плавным пуском (постепенное увеличение яркости свечения в течение заданного интервала времени). При этом цена светильников в целом увеличилась незначительно.

Как очевидно со всех точек зрения, замена светильников с электромагнитным балластом на светильники с электронным пускорегулирующим устройством вполне оправдана. Можно существенно сэкономить, если заменить только дроссель и стартер электронным пускорегулирующим устройством, а арматуру светильника оставить старую. Такая работа по силам электрику любой квалификации.

Замена люминесцентных ламп светодиодными лампами

В настоящее время на смену светильникам с линейными люминесцентными лампами появились светодиодные, которые практически не имеют перечисленных выше недостатков. Они отличаются малым потреблением электроэнергии, длительным сроком службы, и не требуют специальной утилизации. В светодиодных светильниках вместо люминесцентных линейных ламп устанавливают светодиодные. Пока такие светильники достаточно дорогие, но можно снизить стоимость замены, если старый светильник с люминесцентными лампами самостоятельно модернизировать, заменив в них люминесцентные лампы светодиодными.

Люминесцентный светильник с замененными лампами на светодиодные

В продаже есть светодиодные лампы, которые по геометрическим размерам и способу подключения полностью взаимозаменяемые с классическими люминесцентными лампами. Инструкция с примером выполнения подобной замены приведена в статье сайта «Как заменить люминесцентные линейные лампы в светильниках светодиодами».

Компактные люминесцентные лампы

Хотя современные линейные люминесцентные лампы имеют множество достоинств, однако для использования в быту они не подходят, так как имеют большие габариты и ограничивают возможности дизайна в квартире. Благодаря техническому прогрессу, появилась возможность трубки линейных ламп изгибать в любую форму и сделать электронный балласт малогабаритным. Запатентована компактная люминесцентная лапа была в 1984 году. Размер компактной лампочки стал соизмерим с лампочками накаливания, и появилась возможность заменять последние без переделки светильников. Совсем недавно компактные лампочки называли энергосберегающими лампами, но с появлением светодиодных ламп, это название стало не соответствовать действительности.

Компактная люминесцентная лампа

Принцип работы компактной лампы не отличается от принципа работы линейной люминесцентной лампы. Так же на концах трубки имеются две нити накала, между которыми при приложении напряжения возникает дуговой разряд, излучающий ультрафиолетовые волны, под действием которых люминофор начинает светиться.

Срок службы компактной лампы

Срок службы компактных ламп по данным производителей составляет 8000 часов и существенно сокращается от нестабильности питающего напряжения в сети, частотой включения-выключения лампы, работой в условиях пониженной или повышенной температуры окружающей среды. Как показала практика, чаще всего компактные лампы выходят из строя по причине перегорания нитей накала. Второе место занимает отказ радиоэлементов в схеме электронного балласта.

Конструкция компактной лампы

Конструкция компактной лампы представляет собой две чашки из термостойкой пластмассы, в одной закреплена трубка, а на другой установлен цоколь. Компактные лампы, как и лампы накаливания, выпускаются с цоколями Е14, Е27 и E40, это позволяет вкручивать их в существующие светильники вместо ламп накаливания. В полости чашек находится печатная плата, на которой размещена схема пускорегулирующего устройства. Такая конструкция позволяет разобрать лампу, проверить целостность нитей накала и в случае их исправности отремонтировать электронику. Если нить накала в обрыве, то лампа подлежит утилизации.

Люминесцентная лампа - подробно о главном

Люминесцентная лампа представляют группу газоразрядных источников света, но используется намного чаще в сравнении с более простыми аналогами. Их популярность обусловлена рядом достоинств. Поэтому, даже относительно высокая стоимость не является помехой приобретению источника света данного вида.

В каких областях применяются?

Раньше основное целевое назначение подобных осветительных приборов сводилось к организации систем освещения административных и общественных зданий (больниц, магазинов, школ, офисных помещений), что было связано с довольно массивной конструкцией. Сегодня люминесцентные лампы характеризуются более совершенным устройством (компактные размеры, электронное пускорегулирующее устройство в качестве замены устаревшего магнитного варианта).

Дополнительно к этому упрощает эксплуатацию и стандартный цоколь, который позволяет устанавливать такие источники света вместо аналога с нитью накаливания.

Люминесцентная лампа в современном исполнении широко применяется в быту (освещение частных домов, квартир), рекламе (вывески, щиты). Еще одно направление – фасадная подсветка. Больше прочих разновидностей источников света люминесцентные лампы также подходят для освещения крупных территорий и масштабных объектов.

Строение и принцип работы

Основные конструкционные элементы: трубка или колба (в зависимости от исполнения), один или два цоколя, что также определяется моделью изделия, внутри установлены электроды. Люминесцентная лампа с внутренней стороны покрыта люминофором, без которого было бы невозможно преобразовать затрачиваемую энергию в световое излучение. Внутри колбы/трубки находится инертный газ, ртутные пары.

При подаче электричества между электродами образуется тлеющий разряд. Идеальные условия для такого явления: невысокий уровень давления в колбе наряду с малым значением тока. В результате прохождения электрического тока через газообразную среду возникает ультрафиолетовое излучение.

Для того чтобы люминесцентная лампа обеспечивала видимый глазу свет, используется явление люминесценции. Как раз для этого внутренние стенки трубки или колбы источника света покрываются люминофором.

Принцип действия данного вида лампы описан не полностью, так как для полноценной работы необходимо обеспечить еще и нормальные условия эксплуатации. Речь идет о дополнительной аппаратуре, которая снижает значение тока до нужного уровня, чтобы осветительный прибор не вышел из строя. Раньше для этой цели применялись электромагнитные пускорегулирующие элементы (их еще называют балластом), сегодня более популярны электронные аналоги.

Если подключать люминесцентные лампы при помощи второго из вышеназванных вариантов балласта, в результате можно добиться значительного снижения шумового эффекта (гула) во время работы, а еще источники света в таких условиях перестают мерцать.

Какие бывают разновидности ламп

Существует несколько исполнений, которые отличаются по спектру излучения. Выделяют всего три вида:

  • стандартные;
  • специальные;
  • лампы люминесцентные с улучшенной светопередачей.

Излучение первого варианта характеризуется различными оттенками белого цвета. Это обусловлено тем, что конструкцией предусмотрено однослойное покрытие люминофора. В результате область применения таких источников света несколько сужается. Их обычно используют при организации осветительных систем производственных, административных и общественных объектов (офисы, магазины и прочее).

Различные формы исполнения

Исполнения специального типа характеризуются разным спектром излучения. Их главная задача – обеспечение максимально естественных условий для пребывания в различных помещениях. Например, существуют люминесцентные лампы дневного света, а также варианты конструкций, предназначенные для установки в аквариумах специально для растений или животных.

Существуют еще исполнения, которые используют в помещениях, где разводят птиц. Дополнительно к тому встречаются источники света декоративного целевого назначения. Их главное отличие от прочих вариантов – разноцветное свечение.

Лампы с улучшенной светопередачей имеют одно главное преимущество перед остальными видами, о нем довольно красноречиво говорит название таких источников света – более качественная передача цветов. Это достигается путем нанесения многослойного покрытия (3-5 слоев люминофора) на внутреннюю поверхность колбы/трубки.

Классификация по виду цоколя

Классификация данного вида осветительного прибора осуществляется еще и на основании отличий в конструкциях:

  1. Линейные исполнения.
  2. Компактные люминесцентные лампы.

Первый вариант называется еще трубчатым. А, кроме того, эта разновидность бывает прямой и U-образной конструкции. Линейные источники света подразделяются на группы еще и на основании отличий в размерах (длина и диаметр). Причем наблюдается прямая зависимость между габаритами изделия и его мощностью: чем длиннее лампа, тем выше значение данного параметра. Диаметр колбы также отличается: Т4, Т5, Т8, Т10, Т12. Из обозначения можно узнать размер изделия в дюймах. Тип цоколя для таких источников света – G13.

Подразделяются на исполнения по конструкции колбы

Люминесцентные лампы компактного типа подразделяются на исполнения по конструкции колбы (она может быть изогнута в разных вариантах) и цоколю: E14, E27, E40, а также 2D, G23, G27, G24, G53 и несколько подвидов (G24Q1, G24Q2, G24Q3). Первые три из вышеназванных конструктивных элементов дают возможность устанавливать осветительный прибор вместо исполнений с нитью накаливания.

Обзор плюсов и минусов

Если более подробно изучить характеристики основных вариантов источников света (галогенные, лампы накаливания, люминесцентные и светодиодные аналоги), то можно выделить их сильные и слабые стороны. Например, по интенсивности нагрева из всех существующих конструкций выигрывают лишь светодиодные исполнения, тогда как люминесцентные лампы все же греются, хоть и в несколько меньшей мере, чем источники света с нитью накаливания.

По степени хрупкости газоразрядные приборы уступают варианту на базе диодов. Зато уровень мощности у люминесцентных исполнений и светодиодных источников света находится почти на одном уровне. Для примера, оба исполнения обеспечивают примерно одинаковую интенсивность освещения (700-800 лм) при мощности с разницей всего в 5 Вт. Больше всех потребляют энергию лампы накаливания.

Еще один параметр для сравнения – срок функционирования. Безусловно, лидируют светодиодные исполнения (в среднем до 50 000 часов работы). Однако из всех остальных аналогов люминесцентные лампы выделяются довольно продолжительным периодом эксплуатации (от 4 000 до 20 000 часов), на что оказывают влияние условия работы.

Каким производителям отдать предпочтение?

Одни из наиболее известных марок на сегодняшний день: Philips, Osram, General Electric. Ассортимент осветительной техники очень широк и порой довольно трудно разобраться в том, какой производитель надежнее и ответственнее подходит к работе. Ведь стоимость люминесцентных источников света довольно большая, поэтому важно сразу сделать правильный выбор и купить лампу высокого качества.

Условные обозначения от производителей

Особого доверия заслуживают изделия первых двух из вышеназванных марок, так как они занимаются производством разнотипных источников света, включая и светильники с люминесцентными лампами, и по каждому направлению отмечается высокое качество продукции. Кроме того, все три завода-изготовителя на рынке уже довольно давно.

Эксплуатация

Значительные перепады напряжения в сети оказывают негативное воздействие на такие источники света. Особенно нежелательна перегрузка в большую сторону (выше 240 В). Рекомендуется также включать лампу лишь после ее полного остывания. Допустимые значения температуры окружающей среды для эксплуатации источника света лежат в пределах диапазона: от -15 до +40 градусов.

Маркировка российской продукции

Запрещено использовать люминесцентные лампы наряду со стандартными светорегуляторами (диммерами).

Еще одно ограничение в эксплуатации заключается в том, что данный вид источника света несовместим с электронными коммутирующими устройствами типа датчика движения, освещенности или таймера.

Степень безопасности, утилизация

В полностью исправном состоянии такие лампочки не представляют угрозы жизни и здоровью человека или животного. Но внутри колбы содержатся пары ртути, хоть и в небольших количествах. А, кроме того, встречаются более безопасные исполнения, содержащие амальгамы (ртуть растворяется в металлах), но данный вариант встречается реже.

Сегодня существуют специализированные организации, которые официально занимаются утилизацией токсичных отходов. Поэтому в случае нарушения целостности корпуса лампы в первую очередь необходимо покинуть помещение, затем вызвать соответствующее подразделение.

Таким образом, люминесцентные лампы во многом превосходят более простые аналоги (например, с нитью накаливания). В чем-то данный вид изделий уступает светодиодным источникам освещения. Но важно подбирать лампу на основании соответствия ее основных параметров условиям работы, а не подбирать наиболее популярный вариант.

Оценка статьи:

Загрузка...

Поделиться с друзьями:

Люминесцентные лампы - это что такое? Принцип работы :: SYL.ru

Люминесцентные лампы – это газоразрядные источники света. Их световой поток формируется за счет свечения люминофоров, на которые воздействует ультрафиолетовое излучение разряда. Его видимое свечение обычно не превышает 1-2%. Люминесцентные лампы (ЛЛ) получили широкое применение в освещении помещений разного типа. Их световая отдача в разы больше, чем у привычных ламп накаливания. При обеспечении ряда условий (качественное электропитание, использование балласта, соблюдение ограничений по числу коммутаций), такие лампы могут в десятки раз дольше служить, нежели лампы накаливания. Сегодня мы с вами познакомимся с историей люминесцентной лампы и принципом ее работы.

Люминесцентные лампы - это

Область использования

Линейные люминесцентные лампы давно зарекомендовали себя как наиболее удобный и экономичный способ освещения общественных помещений: офисов, учебных заведений, магазинов, больниц, предприятий и так далее. С появлением современных технологий, позволяющих создать компактную ЛЛ под обычные патроны марки Е14 или Е27, они быстро завоевали популярность в быту и стали вытеснять лампы накаливания. Чаще всего в обиходе используют экономные люминесцентные лампы на 18 или больше ватт.

Благодаря использованию электронных балластов вместо привычных электромагнитных удается значительно улучшить эксплуатационные характеристики ламп – избавиться от гула и мерцания, повысить экономичность и компактность.

Главными преимуществами люминесцентных ламп по сравнению с привычными всем лампами накаливания являются высокая светоотдача (превышает в несколько раз), и более длительный срок работы (превышает в несколько десятков раз). Их применение особенно актуально в случаях, когда освещение не выключается на протяжении длительного времени, так как именно включение является самым сложным режимом и от количества включений зависит срок работы. Таким образом, несмотря на более высокую стоимость, люминесцентные лампы позволяют значительно сэкономить.

История

Первое подобие светильника с люминесцентной лампой было разработано в далеком 1856 году Генрихом Гайсслером, который добился свечения от стеклянной трубки, заполненной газом и возбужденной с помощью соленоида. В 1893 году на выставке в Чикаго Томас Эдисон впервые продемонстрировал публике люминесцентное свечение. Через год, М.Ф. Моором была создана лампа, наполненная азотом и углекислым газом и испускающая розово-белый свет. Успех этого изобретения был весьма ограниченным. В 1901-м Питер Хьюитт создал ртутную лампу, испускающую сине-зеленый свет. Именно из-за цвета она была непригодна для практического применения. Тем не менее, изобретение Хьитта было близко к современным лампам и имело намного больший потенциал, чем лампы предшественников. В 1926-м Эдмунд Джермер вместе со своими сотрудниками предложил увеличить давление внутри колбы и покрыть ее флуоресцентным порошком, преобразующим ультрафиолетовое цветное излучение в однородное белое. Вскоре компания General Electric купила у изобретателя патент, и под его руководством, к 1938 году вывела ЛЛ на широкий рынок. Таким образом, именно с Джермером часто ассоциируют начало истории люминесцентных ламп.

Принцип работы

Когда люминесцентная лампа подключается к электросети, между двумя электродами, расположенными в ее противоположных концах, возникает электрический разряд. Благодаря прохождению тока через пары ртути, которыми заполнена внутренняя полость лампы, возникает УФ-излучение, которое незаметно для человеческого глаза. С помощью люминофора, нанесенного на стенки, это излучение превращается в видимый свет. Таким образом, люминофор призван поглощать УФ излучение и излучать видимый свет. Меняя его состав можно варьировать оттенок свечения лампы.

Светильники с люминесцентными лампами

Преимущества и недостатки люминесцентных ламп

ЛЛ имеют такие достоинства:

  1. Высокие показатели светоотдачи и КПД.
  2. Разнообразие оттенков свечения.
  3. Рассеянный свет.
  4. Длительный срок службы.

Недостатки люминесцентных ламп:

  1. Химическая опасность. Причина в токсичных парах ртути.
  2. Неравномерный, неприятный для некоторых свет, вызывающих искажение цвета освещенных поверхностей. Лампы, которые лишены этой проблемы, имеют меньшую светоотдачу.
  3. Люминофор со временем "срабатывается", в результате меняется спектр, уменьшается светоотдача и падает КПД.
  4. В случае удвоенной частоты питающей сети, может возникнуть мерцание некоторых ламп.
  5. Наличие пускорегулирующих аппаратов.
  6. Низкий коэффициент мощности.

Подключение

С электротехнической точки зрения, люминесцентная лампа – это устройство с отрицательным сопротивлением. Это значит, что чем более сильный ток через нее проходит, тем больше падает сопротивление. В этой связи при непосредственном подключении лампы к электросети она быстро выходит из строя из-за чересчур сильного тока. Эта проблема решается путем подключения лампы через так называемый балласт.

В простейшем варианте в качестве балласта выступает простой резистор. Его недостаток состоит в потере значительного количества энергии. Избежать потерь можно путем использования в качестве балласта конденсатора или катушки индуктивности, создающих реактивное сопротивление. Наибольшей популярностью в настоящее время пользуются электромагнитные и электронные балласты.

Утилизация люминесцентных ламп

Электромагнитный балласт

Балласты люминесцентных ламп – это пускорегулирующие устройства. Устройства данного типа представляют собой дроссель (индуктивное сопротивление) подключаемый последовательно с лампой. Чтобы запустить лампу с таким балластом, потребуется также стартер. Преимуществом такого подключения является его простота и дешевизна. Главный недостаток – мерцание ламп при удвоенной частоте сетевого напряжения. Из-за этого у людей, находящихся в помещении, повышается утомляемость глаз, что может негативно сказаться на их здоровье. Кроме того, лампы с электромагнитным балластом относительно долго запускаются (от одной до нескольких секунд, в зависимости от их срока службы), издают гул, и потребляют больше энергии, чем аналоги с электронным балластом.

Кроме вышеперечисленных недостатков, стоит также отметить эффект стробирования, возникающий из-за мерцания ламп. Его суть состоит в том, что при наблюдении за вращающимся или колеблющимся предметом, частота движения которого равна частоте мерцания люминесцентной лампы, этот предмет может казаться неподвижным. Подобный эффект может возникнуть, к примеру, при наблюдении за шпинделем токарного или сверлильного станка, мешалкой кухонного миксера, циркуляционной пилой и прочими движущимися приборами. Поэтому, во избежание травмирования, на производстве использование люминесцентных ламп для подсвечивания движущихся механизмов разрешается лишь при условии дополнительной установки ламп накаливания.

Электронный балласт

Этот тип балласта представлен электронной схемой, преобразующей сетевое напряжение в высокочастотный переменный ток, питающий лампу. Достоинством этого балласта является отсутствие мерцания и гула. Кроме того, по сравнению с электромагнитным аналогом, он имеет меньшую массу и размеры.

При использовании такого типа подключения можно добиться так называемого холодного старта – мгновенного запуск лампы. Однако из-за того, что этот режим неблагоприятно сказывается на сроке службы ламп, применяется горячий старт, предполагающий предварительный подогрев электродов. Стоит признать, что на подогрев уходит не более одной секунды, поэтому эта особенность подключения не несет каких-либо неудобств.

Люминесцентные лампы свет

Запуск электромагнитного балласта

В классической схеме пуска лампы с электромагнитным балластом используется стартер (пускатель), который представляет собой миниатюрную газоразрядную неоновую лампочку с парой металлических электродов. Один из электродов жесткий и неподвижный, а другой – биметаллический, изгибающийся. Следовательно, в исходном состоянии электроды разомкнуты.

Стартер активируется параллельно с лампой. В момент включения, к электродам стартера и лампы поступает полное напряжение. Это связано с тем, что ток через лампу не идет, а падение напряжения на пускателе равно нулю.

Так как электроды лампы холодные, напряжения сети не хватает для ее зажигания. Благодаря возникновению разряда в пускателе через него и лампу проходит ток, которого достаточно для электродов пускателя, но недостаточно для разогрева лампы. В результате ток в общей цепи растет и разогревает электроды лампы. Когда это происходит, электроды пускателя охлаждаются и размыкаются. Благодаря мгновенному разрыву цепи возникает пик напряжения на дросселе, который и стимулирует зажигание лампы. Электроды тем временем уже достаточно разогреты.

Во время горения напряжение в лампе составляет примерно половину от сетевого, так же, как и в пускателе. Причина в том, что проходя через дроссель, оно падает, что позволяет устранить повторное срабатывание пускателя.

При зажигании, пускатель может срабатывать несколько раз. Это связано с отклонениями его характеристик от характеристик лампы. В некоторых случаях стартер начинает работать циклически. Если это происходит, то лампа постоянно гаснет и снова вспыхивает. При погасании можно созерцать свечение накаленных током катодов.

Запуск электронного балласта

При использовании электронного балласта, как правило, нет необходимости в отдельном специальном стартере, так как этот балласт способен самостоятельно сформировать нужные последовательности напряжений.

Запуск люминесцентной лампы электронным балластом может производиться по разным технологиям. В наиболее типичной из них пускорегулирующее устройство подогревает катоды лампы и подает на них напряжение, которого достаточно для зажигания. Как правило, это переменное и высокочастотное напряжение. Такое подключение позволяет устранить мерцание ламп, которое является весомым недостатком электромагнитных балластов.

В зависимости от конструктивных особенностей и временных параметров последовательности пуска лампы, такие пускорегулирующие устройства могут обеспечивать как мгновенное включение света, так и плавное, с постепенным нарастанием яркости.

Часто используются комбинированные методы пуска, когда лампа активируется не только за счет подогрева катодов, но и благодаря тому, что цепь, подпитывающая ее, выступает в качестве колебательного контура. Характеристики колебательного контура подбираются таким образом, чтобы в случае отсутствия разряда в лампе, в нем возникало явление электрического резонанса, которое ведет к значительному повышению напряжениям между катодами лампы. Обычно это приводит также к возрастанию тока подогрева катодов. Причина заключается в том, что при использовании такой схемы пуска спирали накала катодов часто соединяются последовательным образом через конденсатор, и выступают частью колебательного контура. В результате из-за подогрева катодов и высокого напряжения между ними лампа быстро и легко зажигается.

Линейные люминесцентные лампы

После зажигания параметры колебательного контура меняются, резонанс прекращается, а напряжение в контуре значительно снижается, сокращая тем самым ток накала катодов.

Существуют разные вариации данной технологии. К примеру, в предельных случаях, балласт может не подогревать катоды вовсе, а лишь приложить к ним напряжение, достаточно высокое для зажигания за счет пробоя газа расположенного между катодами. Аналогичная технология используется для пуска ламп с холодным катодом. Она пользуется популярностью среди радиолюбителей, благодаря возможности осуществить запуск даже с перегоревшими нитями накала катодов. Обычными методами их запустить нельзя, так как катоды в таком случае не нагреваются. В частности, радиолюбители используют этот способ для восстановления компактных энергосберегающих ламп, представляющих собой обычные люминесцентные лампы с электронным балластом, встроенным в небольшой корпус. После переделки балласта, такая лампа долго работает, несмотря на перегорание спиралей подогрева. Срок ее службы ограничивается разве что временем полного распыления электродов.

Причина поломок

Электроды люминесцентных ламп – это вольфрамовые нити, покрытые активной массой (пастой) из щелочноземельных металлов. Именно эта паста обеспечивает тлеющий разряд. Без нее вольфрамовые нити перегорали бы гораздо быстрее. В процессе работы лампы паста постепенно осыпается, выгорает и испаряется. Процесс ускоряется в случае частых пусков, когда разряд на протяжении короткого промежутка времени проходит не по всей площади электрода, а на малом участке его поверхности. Это приводит к перегреву электрода и возникновению потемнений на концах лампы, которые обычно свидетельствуют о ее скором выходе из строя.

Когда паста полностью выгорает, ток лампы падает, а напряжение – возрастает. В результате стартер начинает срабатывать постоянно, вызывая мигания, которые также свидетельствуют о том, что дни работы лампы сочтены. Электроды находятся в постоянном разогреве и, в конце концов, один из них перегорает. Происходит это через несколько дней после появления мерцания.

История люминесцентной лампы

В последние минуты работы лампа горит без мерцаний. В этот момент разряд проходит через остатки электрода, на котором уже не осталось активной массы. Когда остатки вольфрама осыпаются или испаряются, разряд поступает на траверсы (крепления вольфрамовых нитей, выполненные из проволоки). После перегорания траверсов лампа вновь начинает мерцать. Если выключить ее и заново включить, она уже не будет светить.

Описанный выше механизм перегорания лампы справедлив для тех моделей, в которых используются электромагнитные балласты. В случае применения электронных балластов, все происходит несколько иначе. Так же, как и в предыдущем случае, все начинается с выгорания активной массы электродов, после которой следует их перегрев и перегорание одной из нитей. Отличие состоит в том, что сразу после перегорания, лампа гаснет без каких-либо мерцаний и миганий. Этим она обязана конструкции электронного балласта, которая предусматривает автоматическое отключение лампы в случае ее неисправности.

Люминофоры и спектр излучения

Многие пользователи считают, что свет люминесцентных ламп грубый и неприятный. Кроме того, цвет предметов, которые освещаются такими лампами, может искажаться. Виной тому синие и зеленые линии в спектре излучения разряда и тип применяемого люминофора.

В дешевых светильниках с люминесцентными лампами используют галофосфатный люминофор, излучающий главным образом желтый и синий свет, и в меньшей мере зеленый и красный свет. Глазу такая смесь цветов кажется белым светом, однако если свет отражается от предметов, его спектр меняется и возникает эффект искажения. Достоинством таких ламп является высокая световая отдача.

В более дорогих моделях применяет трех- или пятиполосный люминофор. Благодаря этому удается получить более равномерное распределение излучения по видимому спектру. Так свет воспроизводится более натурально. Недостатком этих ламп является не такая высокая светоотдача, как в предыдущем случае.

Существуют также специальные люминесцентные лампы, используемые в освещении помещений, в которых живут птицы. Их спектр содержит ближний ультрафиолет, позволяющий питомцам практически не чувствовать разницу между естественным и искусственным освещением. Необходимость применения таких технологий обусловлена тем, что в отличие от людей, птицы имеют четырехкомпонентное зрение.

Варианты исполнения

По стандарту, люминесцентные лампы подразделяют на колбные и компактные. Оба типа используются довольно широко.

Колбные лампы имеют в качестве оболочки стеклянную трубку. Они могут отличаться по типу и диметру цоколя. Такие лампы часто используются в крупных помещениях: магазины, офисы, цеха, склады и так далее.

Компактные люминесцентные лампы имеют оболочку в виде более тонкой (по сравнению с колбными) изогнутой трубки. Их различают по типу цоколя и размерам. Эти лампы производятся под стандартный патрон Е27 и Е14, поэтому их можно использовать вместо ламп накаливания в обычных светильниках. Их мощность, как правило, колеблется в пределах 16-36 Вт. Люминесцентная лампа такого типа имеет небольшие габариты и устойчивость к механическим воздействиям (умеренным, разумеется).

Преимущества люминесцентных ламп

Кроме типа цоколя, на коробке из-под лампы указываются такие данные:

  1. Цвет излучения: Д – дневной, Б – белый, ХБ – холодно-белый и т. д.
  2. Мощность в ватах: 16W, 18W и т. д.
  3. Длина корпуса (если это колбный вариант люминесцентной лампы): 765, 450 и т. д. Подразумевается длина в миллиметрах.

Возвращаясь к типу цоколей, стоит отметить, что они бывают резьбовыми (например, Е27) и штырьковыми (например, G13). Люминесцентная лампа может иметь и другие типы цоколей, но они слабо распространены.

Утилизация люминесцентных ламп

Все лампы такого типа содержат ртуть, которая, как известно, является ядовитым веществом. В разных моделях ламп ее доза может колебаться от 40 до 70 мг. Но даже небольшого количества ртути, находящегося в люминесцентной лампе на 18 Вт, достаточно, чтобы причинить вред здоровью. Ртуть представлена в виде пара, поэтому, если лампа разбилась, нужно сразу же проветрить помещение.

Когда срок службы ламп истекает, их обычно выбрасывают вместе с простым мусором, что совсем неправильно. Существуют фирмы, утилизирующие такие лампы, но к ним обращаются лишь крупные предприятия. Справедливости ради стоит отметить, что количество попадающей в воздух ртути из залежей на свалках не так велико, как количество этого вещества, выбрасываемое при выработке электроэнергии. А так как ЛЛ являются экономными, их использование даже положительно сказывается на экологическом состоянии планеты. Тем не менее утилизация люминесцентных ламп является открытой проблемой.

Запусти - Как работают люминесцентные лампы

Классическая конструкция люминесцентной лампы, которая в основном упала на обочину, использовала специальный механизм выключателя стартера для освещения трубки. Вы можете увидеть, как эта система работает на диаграмме ниже.

При первом включении лампы путь наименьшего сопротивления проходит через байпасную цепь и через пусковой выключатель . В этой цепи ток проходит через электроды на обоих концах трубки.Эти электроды представляют собой простые нитей , как в лампе накаливания. Когда ток проходит через байпасную цепь, электричество нагревает нити накала. Это испаряет электроны с поверхности металла, отправляя их в газовую трубку, ионизируя газ.

В то же время электрический ток вызывает интересную последовательность событий в переключателе стартера. Обычный выключатель стартера представляет собой небольшую газоразрядную лампу, содержащую неон или какой-либо другой газ.Лампа имеет два электрода, расположенных прямо рядом друг с другом. Когда электричество первоначально пропускается через байпасную цепь, электрическая дуга (по существу, поток заряженных частиц) прыгает между этими электродами, чтобы создать соединение. Эта дуга освещает лампу так же, как большая дуга освещает люминесцентную лампу.

Один из электродов представляет собой биметаллическую полосу , которая изгибается при нагревании. Небольшое количество тепла от освещенной колбы изгибает биметаллическую полосу, чтобы она соприкасалась с другим электродом.Поскольку два электрода касаются друг друга, ток больше не должен прыгать как дуга. Следовательно, в газе нет заряженных частиц, и свет гаснет. Без тепла от света биметаллическая полоса остывает, отгибаясь от другого электрода. Это открывает цепь.

К тому времени, когда это происходит, нити уже ионизировали газ во флуоресцентной трубке, создавая электропроводящую среду.Трубка просто нуждается в напряжении на электродах, чтобы создать электрическую дугу. Этот удар обеспечивается балластом лампы , специальным трансформатором, подключенным к цепи.

Когда ток протекает через байпасную цепь, он создает магнитное поле в части балласта. Это магнитное поле поддерживается текущим током. При размыкании пускового выключателя ток на короткое время отключается от балласта. Магнитное поле разрушается, что создает внезапный скачок тока - балласт высвобождает накопленную энергию.

Этот всплеск в токе помогает создать начальное напряжение, необходимое для установления электрической дуги в газе. Вместо того, чтобы течь через байпасную цепь и перепрыгивать через зазор в пусковом переключателе, электрический ток течет через трубку. Свободные электроны сталкиваются с атомами, сбивая другие электроны, в результате чего образуются ионы. В результате получается плазма , газ, состоящий в основном из ионов и свободных электронов, все они свободно движутся.Это создает путь для электрического тока.

Воздействие летящих электронов сохраняет две нити в тепле, поэтому они продолжают излучать новые электроны в плазму. Пока есть переменный ток, а нити не изношены, ток будет течь через трубку.

Проблема с лампами такого типа в том, что для их включения требуется несколько секунд. В наши дни большинство люминесцентных ламп предназначены для почти мгновенного включения. В следующем разделе мы увидим, как работают эти современные дизайны.

,

Как работает флуоресцентный стартер?

Флуоресцентный свет не имеет обычной светящейся нити накаливания, но вместо этого содержит паров ртути , который испускает ультрафиолетовый свет при ионизации. Ультрафиолетовый свет заставляет частицы, которые покрывают внутреннюю часть трубки, и эти частицы светятся или флуоресцируют (подробнее см. Как работают люминесцентные лампы).

Люминесцентные пускатели используются в нескольких типах люминесцентных ламп.Стартер поможет лампе зажечь. Когда на люминесцентную лампу подается напряжение, вот что происходит:

  1. Стартер (который является просто синхронизирующим переключателем) позволяет току течь через нити на концах трубки.
  2. Ток вызывает нагревание и размыкание контактов стартера, что прерывает протекание тока. Трубка горит.
  3. Поскольку освещенная люминесцентная лампа имеет низкое сопротивление, балласт теперь служит ограничителем тока.

При включении люминесцентной лампы стартером является замкнутого переключателя . Нити на концах трубки нагреваются электричеством, и они создают облако электронов внутри трубки. Флуоресцентный стартер - это переключатель задержки времени , который размыкается через секунду или две. Когда он открывается, напряжение на трубке позволяет потоку электронов течь через трубку и ионизировать пары ртути.

Без стартера постоянный поток электронов никогда не создается между двумя нитями, и лампа мигает.Без балласта дуга - это короткое замыкание между нитями, и это короткое замыкание содержит много тока. Ток либо испаряет нити, либо вызывает взрыв лампы.

В соответствии с часто задаваемыми вопросами F-лампы Сэма:


Наиболее распространенный люминесцентный стартер называется «стартер накаливания» (или просто стартер) и содержит небольшую заполненную газом (неон и т. Д.) Трубку и дополнительный конденсатор подавления радиочастотных помех (RFI) в цилиндрической алюминиевой банке с 2-контактная база.Хотя все пускатели являются физически взаимозаменяемыми, номинальная мощность пускового устройства должна соответствовать номинальной мощности люминесцентных ламп для надежной работы и длительного срока службы.

Трубка накаливания имеет выключатель, который нормально разомкнут. При подаче питания происходит тлеющий разряд, который нагревает биметаллический контакт. Примерно через секунду контакты замыкаются и подают ток на флуоресцентные нити. Поскольку свечение гаснет, биметалл больше не нагревается, и контакты размыкаются.Индуктивный удар, генерируемый в момент открытия, запускает основной разряд во флуоресцентной трубке. Если контакты открываются в неподходящее время, недостаточно индуктивного удара, и процесс повторяется.

Связанные Статьи HowStuffWorks

Больше замечательных ссылок

,

Down the Tubes - Как работают люминесцентные лампы

Центральным элементом люминесцентной лампы является герметичная стеклянная трубка . Трубка содержит небольшое количество ртути и инертный газ, обычно аргона , который поддерживается под очень низким давлением. Трубка также содержит люминофорный порошок , нанесенный вдоль внутренней части стекла. Трубка имеет два электрода , по одному на каждом конце, которые подключены к электрической цепи. Электрическая цепь, которую мы рассмотрим позже, подключена к источнику переменного тока (AC).

Когда вы включаете лампу, ток протекает через электрическую цепь к электродам. На электроды подается значительное напряжение, поэтому электроны будут мигрировать через газ от одного конца трубки к другому. Эта энергия меняет часть ртути в трубе с жидкости на газ. Когда электроны и заряженные атомы движутся через трубку, некоторые из них столкнутся с газообразными атомами ртути. Эти столкновения возбуждают атомы, поднимая электроны до более высоких энергетических уровней.Когда электроны возвращаются к своему первоначальному уровню энергии, они выпускают световые фотоны.

Как мы видели в последнем разделе, длина волны фотона определяется конкретным расположением электронов в атоме. Электроны в атомах ртути расположены таким образом, что они в основном испускают световые фотоны в диапазоне длин волн ультрафиолета . Наши глаза не регистрируют ультрафиолетовые фотоны, поэтому этот вид света должен быть преобразован в видимый свет для освещения лампы.

Это то место, где появляется порошковое покрытие люминофора. Люминофоры - это вещества, которые испускают свет при воздействии света. Когда фотон попадает в атом люминофора, один из электронов люминофора переходит на более высокий энергетический уровень, и атом нагревается. Когда электрон возвращается к своему нормальному уровню, он выделяет энергию в виде другого фотона. Этот фотон имеет меньше энергии, чем исходный фотон, потому что некоторая энергия была потеряна в виде тепла. В люминесцентной лампе излучаемый свет находится в видимом спектре - люминофор излучает белого света , который мы можем видеть.Производители могут варьировать цвет света, используя различные комбинации люминофоров.

Этот контент не совместим с этим устройством.

Обычные лампы накаливания также излучают много ультрафиолетового света, но они не преобразуют его в видимый свет. Следовательно, много энергии, используемой для питания лампы накаливания, тратится впустую. Люминесцентная лампа заставляет этот невидимый свет работать, и эффективнее .Лампы накаливания также теряют больше энергии за счет тепловыделения, чем люминесцентные лампы. В целом, обычная люминесцентная лампа в четыре-шесть раз эффективнее лампы накаливания. Люди обычно используют лампы накаливания в домашних условиях, так как они излучают более теплый свет - более красный и менее синий.

Как мы уже видели, вся система люминесцентных ламп зависит от электрического тока, протекающего через газ в стеклянной трубке. В следующем разделе мы увидим, что флуоресцентная лампа должна сделать, чтобы установить этот ток.

,Компактная люминесцентная лампа
- Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия
Компактная люминесцентная лампа типа Three-U, популярная среди потребителей в Северной Америке с середины 1990-х годов.

Компактная люминесцентная лампа ( CFL ) - это тип лампы (или лампочки), предназначенный для установки в то же пространство и, как правило, в то же гнездо, что и лампа накаливания, но с преимуществами люминесцентной лампы. Многие КЛЛ могут напрямую заменить существующую лампу накаливания.Они были изобретены в конце 20-го века и широко использовались после рубежа веков (после 2000 года).

Покупная цена за КЛЛ часто намного выше, чем у лампы накаливания с такой же мощностью, и свет от КЛЛ выглядит иначе, чем свет от ламп накаливания. [1] КЛЛ имеют более длительный срок службы и потребляют меньше энергии, чем лампы накаливания такой же яркости. КЛЛ может сэкономить более 30 долларов США на расходах на электроэнергию в течение срока службы лампы по сравнению с лампой накаливания. [2]

Как и в других люминесцентных лампах, электрифицированные пары ртути излучают ультрафиолетовый (УФ) свет. Люминофор превращает его в видимый свет. Балласт предотвращает прохождение слишком большого количества электричества через трубу. Обычно это пластиковое основание колбы. Если балласт находится в колбе, колба называется самобалластной лампой. Большинство из них электронные балласты.

Средний срок службы КЛЛ в 8-15 раз больше, чем у ламп накаливания. [3] КЛЛ обычно имеют номинальный срок службы от 6000 до 15000 часов, в то время как лампы накаливания обычно изготавливаются так, чтобы иметь срок службы 750 часов или 1000 часов. [4] [5] [6]

Срок службы любой лампы зависит от многих факторов, включая рабочее напряжение, производственные дефекты, подверженность скачкам напряжения, механическому удару, частоте включения и выключения, ориентации лампы и рабочей температуре окружающей среды. Срок службы КЛЛ значительно короче, если его часто включать и выключать. В случае 5-минутного цикла включения / выключения срок службы КЛЛ может быть уменьшен до «примерно такой же, как у ламп накаливания». [7] Программа Energy Star в США предлагает, чтобы люминесцентные лампы оставлялись включенными при выходе из комнаты менее чем на 15 минут, чтобы избежать этой проблемы. Если свет необходимо часто включать и выключать, можно использовать КЛЛ с холодным катодом. КЛЛ с холодным катодом рассчитаны на гораздо большее количество циклов включения / выключения, чем стандартные КЛЛ.

Ртуть внутри трубки токсична и делает эти лампы опасными отходами. Луковицы должны быть доставлены в центр утилизации после того, как они перестают работать. Большинство КЛЛ содержат количество ртути меньше, чем наконечник шариковой ручки.При нормальном использовании ртуть не может выйти, хотя она может выйти, если лампочка сломана. Если разбивается одна лампочка, это обычно не вызывает беспокойства. Рекомендуется открывать окна для проветривания помещения и очищать битое стекло с помощью клейкой ленты вместо пылесоса.

Газоразрядные лампы высокой интенсивности, такие как натриевые, ртутные и металлогалогенные лампы, используются для освещения больших площадей, хотя, как и люминесцентные лампы, содержат ртуть. Их главное преимущество - гораздо более высокая светоотдача.

Галогенные лампы с галогенной капсулой внутри стандартного корпуса лампы накаливания не содержат ртути. Они используют больше энергии, чем КЛЛ, но меньше, чем традиционные лампы накаливания.

светодиодные лампы также становятся популярной альтернативой. Они также не содержат ртути и потребляют примерно столько же энергии, сколько КЛЛ.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о