Как работает люминесцентная лампа низкого давления

Принцип работы люминесцентной лампы и устройство прибора

Принцип работы люминесцентной лампы базируется на эффекте классической люминесценции.

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

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

Устройство люминесцентной лампы

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

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

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.

Схема

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

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

Схема подключения люминесцентных ламп без дросселя и стартера

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

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

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

Схема подключения лампы с дросселем и стартером

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.

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.

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.

Принцип работы стартера люминесцентной лампы

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

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

Схема работы стартера

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

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.

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.

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

Что такое и какие бывают люминесцентные лампы дневного света

Что такое люминесцентные лампы

Вся планета давно уже обеспокоена вопросом экономии электроэнергии. Обычные лампы накаливания уже можно признать морально устаревшими. Низкий КПД, а об энергосбережении вопрос можно и не поднимать. При их работе экономии электроэнергии просто не существует. Поэтому одним из вариантом будут газоразрядные излучатели. Они созданы в России под руководством С.И. Вавилова в 1936 году.

Лампы люминесцентные (газоразрядные) — это колба с парой электродов. Им можно придать любую форму. При подаче напряжения между электродами начинается эмиссия электронов (тлеющий разряд), создающая излучение света. Свет этот мы не можем видеть. Спектр в ультрафиолетовом диапазоне. Чтобы мы могли получить видимый свет (длина волны должна быть в пределах видимого нами спектра) внутреннюю поверхность колбы покрывается веществом, которое может излучать видимый свет – люминофором. При разряде люминофор начинает светиться. Герметичная колба заполнена инертным газом и парами ртути. Ее наличие необходимо для тлеющего разряда. Жидкий металл его усиливает. Инертный газ безвреден для человека, так как он не вступает ни в какие химические реакции. Но, ртуть – метал опасный для человека. Поэтому возникают проблемы утилизации и вопросы о том, как избежать ртутного заражения.

Принцип работы и устойство ламп

Показатели спектральной цветопередачи существенно выше, чем у раскаленной вольфрамовой нити. Их свет дает натуральные оттенки, для глаз такое освещение более полезно, а глаза устают меньше.

Условно выделено три типа газоразрядных источников света – низкого (не более 0,01 МПа), высокого (0,1 МПа до 1 МПа) и сверхвысокого давления (более 1МПа). Они имеют значительные различия в конструкции.

При подаче напряжения электроды (катоды) разогреваются, между ними возникает тлеющий разряд, который вызывает свечение люминофорного покрытия.

Для создание ультрафиолетового излучения применяется газоразрядные источники . Их отличие состоит лишь в том, что применяется кварцевое стекло для изготовления колбы. Люминофорное покрытие отсутствует.

Обычное стекло его не пропускает. Такие приборы применяются часто в соляриях и для обеззараживания помещений.

Как подключить люминесцентную лампу

В традиционной схеме всего три элемента:

  1. Сам люминесцентный источник света,
  2. Стартер,
  3. Дроссель.

Дроссель представляет собой обычную катушку индуктивности с наборным сердечником из пластин. Стартер – устройство, состоящее из малогабаритной неоновой лампы и конденсатора. Внутри ее колбы находятся подвижные биметаллические контакты. В момент подачи напряжения между биметаллическими контактами стартера возникает разряд, его электроды изменяют свою геометрию и замыкают цепь. Дроссель играет роль балласта. Электроды источника света прогреваются, стартер отключается, возникает тлеющий разряд, вызывающий свечение люминофора, нанесенного на внутреннюю сторону колбы. Согласно ГОСТам, схема должна включиться в течение максимум 10 секунд.

Для включения двух ламп не нужно дублировать схему. Можно использовать только один дроссель.

Обе этих схемы можно дополнить конденсатором, включенным параллельно к источнику питания. Это улучшит режим. В первой схеме параметры мощности источника света, дросселя, стартера должны совпадать. Во второй схеме параметры дросселя должны быть равны сумме мощностей двух ламп, а параметры стартеров должны соответствовать мощности каждой из ламп.

Выбор конденсатора осуществляется исходя из номинала мощности ЛЛ. Конденсатор в таком источнике света служит для компенсации реактивной мощности, и при отсутствии её учёта как бы не обязателен. Есть — хорошо, нет — ничего страшного. Не редко, при перепадах напряжения или некачественном конденсаторе происходит его возгорание.

Люминесцентные лампы (ЛЛ)

Мощность лампы, Вт

Параллельно включенный конденсатор 250 В, мкФ

Существует и так называемая схема холодного старта. Она позволяет запустить даже лампу со сгоревшими электродами. Кроме того, схема с умножителем напряжения увеличивает период эксплуатации источника света.

Этот вариант несколько сложнее и применяется при мощностях не более 40 Вт. Здесь лампа питается постоянным током и включение происходит практически мгновенно, так как выпрямленное напряжение суммируется. Довольно быстро ртуть будет скапливаться в районе одного из электродов, при этом яркость падает. В этом случае достаточно поменять полярность. Конденсаторы С1 и С2 должны иметь напряжение порядка 900 В. А С3 и С4 – от 1000 В. Обычно применяют слюдяные конденсаторы. На электроды прикладывается напряжение порядка 900 Вольт. Со временем люминофор конечно же выгорит, и лампа будет подлежать замене и утилизации. Эта хороша тем, что позволят применять лампы с электродами, находящимися в обрыве.

Существуют и полностью готовые решения – ЭПРА. Это полностью полупроводниковое устройство, которое пришло на смену электромагнитной классике.

Собрать готовый светильник с ним очень просто.

На входные клеммы устройства подается напряжение питания. Выходные клеммы предназначены для непосредственного подключения лампы.

Достоинства электронного пуско-регулирующего аппарата:

  • Простота подключения.
  • Повышает срок эксплуатации лампы.
  • Снижает время включения лампы.
  • Отсутствует мерцание при запуске.
  • Долговечность.
Читайте также  Почему мигает лампочка при включенном свете

Подробнее о ЭПРА вы можите прочитать — тут

Осветители на лампах высокого давления имеют такую схему.

Дроссель выполняет роль балластного устройства. Предохранитель защищает лампу и дроссель от скачка напряжения.

Как проверить люминесцентную лампу

Неисправности могут визуально проявляться таким образом.

  • Лампа не зажигается совсем.
  • Наблюдается мерцание при работе.
  • Мерцание перед выходом на рабочий режим.
  • Гудение.
  • Мерцание при горении.

Во время эксплуатации газоразрядные лампы могу потерять работоспособность. При сборке осветительного прибора на основе люминесцентных ламп иногда источник света желательно проверить до установки.

Первоначально требуется провести осмотр на наличие повреждений. Если колба имеет повреждения, то использовать такую лампу нельзя. То же самое касается и сеточки трещин. Такая колба во время работы однозначно разрушится, а ртуть может привести к заражению помещения.

Вторым моментом следует осмотреть колбу в районе расположения электродов, там не должно быть потемнений на внутренней стороне.

Обратимся к устройству самой лампы. С двух сторон у нее размещены электроды, они делаются из вольфрама, так как это тугоплавкий металл. Для увеличения срока службы эти электроды покрываются щелочным соединением. Это способствует облегчению зажигания тлеющего разряда и защищает электроды. Часты включения и выключения влекут за собой частое нагревание и остывание защитного покрытия. Таким образом со временем оно просто отслаивается, образуются незащищенные участки на вольфрамовом электроде. В момент запуска вольфрамовая нить разогревается неравномерно. Открытые участки разогреваются сильнее происходит сначала точечное выгорание, со временем произойдёт разрушение электрода. О начале выгорания и свидетельствует такое потемнение. Это — щелочные соединения, которые осаждаются на люминофорном слое. Но даже если электрод находится в обрыве, а колба лампы цела и люминофор не обсыпался, то лампу еще возможно какое-то время использовать. При этом применяется схема умножителя.

Если на контактах электродной нити, либо по краям самой газоразрядной лампы видно оранжевое свечение, при этом освещение не включается, то это говорит о разгерметизации колбы, внутри уже присутствует воздух.

Довольно часто причина отсутствия освещения банальна: отсутствие контакта. Дело в том, что контактные пластины и контактные штырьки для подключения электродов окисляются. Иногда они могут просто быть ослаблены. Восстанавливается это достаточно быстро, их следует почистить при помощи мелкозернистой наждачки, либо жидкости на основе спирта. Отлично подходит для этих целей изопропиловый спирт (он же изопропанол). Также не произойдет розжига при низких температурах (менее минус 50 градусов Цельсия) и при скачках напряжения свыше семи процентов.

Целостность электродов можно проверить еще и мультиметром. Режим прозвонки (значок диода на приборе). В случае целостности контактов, Вы услышите писк, как при замыкании щупов. Можно воспользоваться режимом омметра, прибор должен показать сопротивление 3-16 Ом. В случае индикации бесконечного сопротивления электрод находится в обрыве и в традиционных схемах (также как и с ЭПРА) использование принципиально невозможно.

При использовании классической схемы со стартером и дросселем, лампу, у которой хотя бы один из электродов находится в обрыве зажечь не удастся. Если балластный дроссель находится в обрыве, то лампа также не загорится. Исправный дроссель должен обладать сопротивлением 60 Ом, плюс-минус 5 Ом. Вышедший из строя дроссель можно определить «на глаз» по косвенным признакам: характерный запах, пятна.

Типы цоколей ламп дневного света

Вне зависимости от конструкции лампы, она в любом случае будет оборудована цокольными элементами. Это обязательный элемент. Они служат для подключения и подачи электрического тока на электроды осветительного прибора. Цоколь предназначен для надежного крепления и обеспечения контакта. При покупке обязательно надо обратить внимание на тип цоколя, в противном случае просто не удастся установить лампу. Цоколь и патрон обязательно должны взаимно соответствовать.

Классифицировать их можно на две большие категории: резьбовые и штыревые. В последнее время резьбовые имеют более широкое распространение. Их можно назвать классикой. В быту они используются без каких-либо переделок патрона, т.е. люминесцентную лампу с цоколем Е14 и Е27 можно применить вместо обычных ламп накаливания. Основными техническими показателями являются диаметр и расстояние между витками.

Штыревые цоколи люминесцентных ламп расположены как правило у торцов источника света. Это могут быть и прямые, и U-образные лампы.

Маркировка и технические характеристики

Напряжение в сети питания переменного тока в разных странах различается. К примеру, в странах бывшего СССР принято значение 220 Вольт, в США, Японии и других странах – 110 Вольт.

У нас востребованы осветительные приборы с цоколями Е14, Е27, Е40. Обычно марк ировка осуществляется в формате Ехх. Буква «Е» — общепринятая, от фамилии изобрет ателя Эдисона (Edison). А хх – это цифры, означающие диаметр в мм.

Е14 – самый маленький из упомянутых. Обычно для небольших лампочек в виде свечи. Может применяться для подсветки и маленьких светильников.

Е27 – основной для нашей страны. Сейчас он применяется и для ламп накаливания, энергосберегающих и светодиодных.

Е40 – в быту практически не встречаются и предназначены для мощных осветителей. В основном он принят на производственных предприятиях, где света должно быть много. Или, например, уличное освещение.

Есть еще и Е10, но он применяется для низковольтных ламп накаливания, например может применяться в елочных гирляндах. Лампы с таким цоколем не применяются для освещения, только для декоративных целей.

На лампах со штыревым цоколем маркировка в обязательном порядке содержит латинскую букву G. После идут цифры, которые означают дистанцию между центрами штырьков в миллиметрах. Перед цифрами может дополнительно размещаться одна из букв U, X, Y, Z.

Существует российская и международная маркировка осветительных приборов.

Люминесцентные лампы низкого давления

Работа таких ламп основана на использовании ультрафиолетового излучения наполняющих колбу паров ртути низкого давления при прохождении электрического тока (электролюминесценция) с последующим преобразованием посредством люминофоров невидимого ультрафиолетового излучения в видимое (фотолюминесценция).

В создании люминесцентной лампы большая заслуга принадлежит русским учёным во главе с академиком С.И. Вавиловым.

Конструкция люминесцентной лампы низкого давления включает колбу, наполненную парами ртути. На внутренней поверхности колбы нанесён слой люминофора. Для присоединения к электрической сети имеются контактные штырьки, расположенные на цоколе лампы. Внутри также располагает-

ся биспиральный электрод из вольфрама, присоединённый к штырькам.

Длина и диаметр трубки определяются мощностью лампы и напряжением, на которое она рассчитана. После откачки воздуха до давления 1-1,5 Па внутрь колбы вводится капля ртути (20-30 мг), испаряющаяся при работе лампы, и небольшое количество газа — аргона, служащего для снижения процесса испарения вольфрамовых электродов и облегчения зажигания лампы.

Основным люминофором является галофосфат кальция, дозированный марганцем и сурьмой. Изменяя пропорции входящих в люминофор компонентов, можно получить лампы с различной цветностью излучения светового потока.

Отечественная промышленность выпускает несколько видов люминесцентных ламп, отличающихся цветностью светового потока. Основными из них являются:

  • — ЛД (лампы дневного света) — сине-голубая окраска при горении. Свет — близкий к дневному. Применяют, когда требуется точно различать цвета (окраска и отбраковка по цвету продукции, в магазинах, картинных галереях и т.д.).
  • — ЛБ (лампы белого цвета) — при горении приобретают белую окраску. Не обеспечивают точной цветопередачи, но более экономичны. По излучаемому спектру близки к лампам накаливания. Устанавливают в административных, учебных, лечебных и других помещениях.
  • — ЛХБ (лампы холодно-белого цвета) — при горении приобретают розовую окраску и излучают белый свет с розовым оттенком. Придают освещённым помещениям вид парадности и уюта.

Для высококачественной цветопередачи выпускаются лампы с маркировкой дополнительной буквой «Ц» (ЛДЦ, ЛТБЦ, ЛХБЦ, ЛБЦ). Их применяют, когда требуется точное различение цветов и оттенков.

В светильниках без отражателей могут использоваться лампы ЛРБ — рефлекторные люминесцентные лампы с внутренним отражающим слоем.

Достаточно широкое распространение получают сегодня компактные энергосберегающие лампы мощностью 7, 9, 11 Вт.

Основные характеристики люминесцентных ламп:

  • — номинальное напряжение лампы ?/„=220 В. При отклонении напряжения на 10-15% лампы могут вообще не зажигаться либо их зажигание может сопровождаться миганием, так как повышение напряжения увеличивает давление паров ртути в лампе;
  • — номинальная мощность / > „=15, 18, 20, 30, 36, 40, 58, 65, 80, 125 Вт;
  • — световая отдача И44-70 лм/Вт, что значительно больше, чем у ламп накаливания. Отсюда следует, что при равной освещённости затрачиваемая электрическая мощность на освещение люминесцентными лампами будет меньше, чем при лампах накаливания;
  • — коэффициент пульсаций светового потока Кп=35-55 % (значительно больше, чем в лампе накаливания, что может привести к стробоскопическому эффекту). Это значит, что при определённых скоростях вращения производственных механизмов можно получить искажённое зрительное восприятие. Так вращающееся колесо может казаться неподвижным или вращающимся в другую сторону. Такой обман зрения особенно опасен в цехах с вращающимися деталями станков. Колебания освещённости вызывают утомление зрения. Уменьшается работоспособность обслуживающего персонала;
  • — срок службы 10-12 тыс. часов;
  • — оптимальная температура окружающей среды 20-25°С. При её отклонении в обе стороны световой поток значительно снижается. При температуре ниже 0°С лампа может не включаться, поэтому при использовании люминесцентных ламп на улице в светильниках используют подогрев или используют специальные схемы зажигания.

Конструкция стартера для импульсного (стартерного) заэюигания и упрощённая схема включения люминесцентной лампы представлена на рис. 11.18 и 11.19.

Стартер служит для автоматического включения и выключения предварительного накала электродов и представляет собой тепловое реле, помещённое в баллон, наполненный инертным газом, чаще всего неоном (рис. 11.18). Реле имеет два электрода: один — биметаллический, другой — металлический. Между электродами имеется зазор 2-3 мм. Зазор зависит от напряжения сети и напряжения зажигания люминесцентной лампы с холодными электродами.

Puc.l 1.J8. Конструкция стартера: 1 — вывод; 2 — металлический электрод; 3 — баллон; 4 — биметаллический электрод; 5 — газ неон; 6 — цоколь.

Рис. 11.19. Принципиальная схема включения люминесцентной лампы в электрическую сеть: 1 — дроссель; 2 — стартер; 3 — лампа; С| и С2 — конденсаторы

Читайте также  Сколько киловатт в месяц берет лампочка

Дроссель 1 (рис. 11.19), представляющий собой обмотку, намотанную на сердечник, из листовой электротехнической стали, облегчает зажигание лампы, а также ограничивает ток и обеспечивает её устойчивую работу. Однако включённый в цепь люминесцентной лампы 3, он вызывает дополнительный расход электроэнергии порядка 20 % от потребляемой, а также снижает коэффициент мощности до 0,5-0,6.

Для повышения коэффициента мощности в схеме предусматривается конденсатор С. Схема включения лампы, где предусматривается этот конденсатор, называется компенсированной.

Конденсатор Сг служит для подавления радиопомех, вызываемых работой лампы.

Рассмотрим, как протекает процесс зажигания лампы. При стартерном зажигании (рис. 11.19) в момент включения лампы её электроды и стартер оказываются под полным напряжением сети. Однако его нс достаточно для зажигания лампы и к тому же в момент её включения электроды не могут быть нагреты, так как цепь разомкнута. Но подведённого полного напряжения сети к зазору между электродами стартера достаточно, чтобы вызвать в нём разряд.

Под действием тлеющего разряда биметаллическая пластинка нагревается и, изгибаясь, приходит в соприкосновение с другим электродом стартера. Цепь стартера замыкается, и начинается процесс нагрева электродов лампы, в результате которого возникает термоэлектронная эмиссия, создающая условия для зажигания лампы. Разряд в стартере прекращается и биметаллическая пластинка начинает остывать, затем выпрямляется и размыкает электрическую цепь.

Благодаря наличию в цепи дросселя с большой индуктивностью в момент размыкания возникает импульс повышенного напряжения, вызывающий мощный дуговой разряд и зажигание лампы. При этом напряжение на лампе становится меньше, чем напряжение сети. Стартер, включенный параллельно лампе, оказывается под тем же уменьшенным напряжением, которого недостаточно, чтобы вызвать в нём новый разряд. Поэтому во время нормальной работы лампы стартер бездействует.

Если лампа не зажглась, стартер снова оказывается под полным напряжением сети и процесс зажигания повторяется.

В настоящее время применяются также и схемы зажигания люминесцентных ламп, в которых отсутствует стартер — бесстартерные. Однако большинство выпускаемых светильников выполнены со стартерными схемами зажигания ламп.

Заводы-изготовители комплектуют элементы схем включения в блоки, называемые пускорегулирующими аппаратами (ПРА).

Отметим достоинства и недостатки люминесцентных ламп низкого давления.

К достоинствам можно отнести: высокую экономичность работы, обусловленную значительной светоотдачей; относительно большой срок службы.

Недостатками люминесцентных ламп являются: значительные пульсации светового потока, что может привести к стробоскопическому эффекту и утомляет зрение; необходимость использования пускорегулирующей аппаратуры (ПРА); зависимость работы от температуры окружающей среды.

Сегодня на отечественном рынке в большом количестве находятся люминесцентные лампы высокого качества отечественных и зарубежных фирм.

Как устроены и действуют люминесцентные лампы?

В сравнении с лампами накаливания люминесцентные экономят расходы на электроэнергию до 80% и служат в 13 раз дольше. Благодаря чему это происходит? Мы расскажем об устройстве и принципе работы ламп дневного света, которые обладают такими привлекательными для потребителей свойствами.

Содержание:

  1. 1. Люминесцентный свет: используем в офисе, дома и на улице
  2. 2. Что представляют собой люминесцентные лампы?
  3. 3. Разновидности моделей
  4. 4. От чего зависит свет люминесцентных ламп?

Доказано, что вид источника света влияет на работоспособность и эмоциональное состояние человека. Поэтому во всех общественных местах (офисах, разного рода учреждениях, на производстве) необходимо создавать комфортный свет, который не раздражает, не вызывает утомления и в целом сохраняет хорошее самочувствие человека. Требования к рабочему освещению в организациях прописаны в нормативных документах. Если не соблюдать их, возникает риск ухудшения здоровья сотрудников.

Люминесцентный свет: используем в офисе, дома и на улице

Каким же должно быть рабочее освещение, чтобы человек чувствовал себя комфортно? Санитарные правила и нормы рекомендуют люминесцентные лампы. Эти современные источники света мгновенно включаются, не мерцают, не гудят, излучают ровный, мягкий для глаз свет. Их используют даже в учреждениях с высокими требованиями к освещению: школах, детсадах, больницах, администрациях. Сегодня лампы дневного света активно применяют и в жилых домах – для создания как общего освещения, так и акцентной подсветки. Их устанавливают на потолках, а также в настольных лампах и других светильниках. Кроме того, люминесцентные лампы актуальны и на улице – в подсветке витрин и фасадов зданий, в рекламных вывесках. Они используются в специальных целях, например, при исследованиях в ультрафиолетовом свете различных веществ и в целях дезинфекции медицинских кабинетов.

Популярность этих ламп объясняется, в том числе, экономичностью и долговечностью. Все это обусловлено их устройством и принципом действия. Об этом, а также о видах изделий поговорим сейчас.

Что представляют собой люминесцентные лампы?

Колба изделий содержит пары ртути или амальгаму – соединения ртути с другими металлами. В ней же находятся инертные газы, в состав которых могут входить гелий, неон, аргон, криптон, ксенон. Изнутри на сосуд нанесено специальное напыление из кристаллического порошка – смеси галофосфатов кальция с ортофосфатами цинка-кальция. Это вещество получило название люминофор. При подаче электричества в лампе формируется дуговой разряд, и химические элементы начинают взаимодействовать. Создается УФ-излучение, которое не воспринимается глазом человека. Люминофор в зависимости от своего состава превращает его в световой поток определенного оттенка. Таким образом, вы можете выбрать комфортный для глаз свет: холодный белый, теплый белый или нейтральный.

Лампы подключаются к электрической сети с помощью дополнительных приспособлений, которые могут быть встроены в цоколь или приобретаются отдельно. Дело в том, что для их зажигания нужен большой электрический импульс, но сопротивление ламп отрицательное: при включении в сеть ток стремительно возрастает, и напряжение надо ограничить. Для разрешения данного противоречия используются, например, дроссели и электронные балласты. С этой современной пускорегулирующей аппаратурой работа лампы протекает стабильно, увеличивается ее световой поток, не возникает неприятного мерцания и шума.

Разновидности моделей

Колба обычно изготавливается из прозрачного или матового, а также цветного стекла. Лампы могут иметь разные формы и типы цоколей. Предлагаем классификации видов изделий и их сферу применения.

По форме колбы и типу цоколя

Линейные лампы имеют форму прямой трубки, поэтому их еще называют трубчатыми (такое обозначение принято и в ГОСТ). Колбы выпускаются строго заданного диаметра. Каждый вариант имеет свою маркировку в виде буквы Т с цифрой, обозначающей размер трубки в дюймах по международному стандарту мер длины. В России принято определять диаметр трубок люминесцентных ламп в миллиметрах. Эта величина показывает, к светильникам какого размера подойдет та или иная модель. Для того, чтобы вы могли разобраться в маркировке изделий, приводим ниже таблицу.

Маркировка колбы T4 T5 T8 T10 T12
Диаметр трубки, дюйм/мм 4/12,8 5/16 8/25 10/32 12/38

Линейные модели имеют штырьковые цоколи G13 с расстоянием между контактами 13 мм.

Компактные лампы выглядят как изогнутая в виде буквы U трубка или несколько соединенных вместе трубок. Лампа имеет небольшие размеры, поэтому ее называют компактной, и она подходит к настольным лампам и бра. Модели могут иметь штырьковые цоколи и тогда маркируются буквой G и цифрой, которая обозначает расстояние между контактами: G23, G27, G24. Лампы с ними применяются в специальных светильниках. Цоколь 2D имеет прямоугольную форму с размерами сторон 36х60 мм, а колба-трубка изогнута по форме плоского квадрата. А вот лампа с цоколем G53 имеет форму круга диаметром 73 мм; колба заключена в круглый диск, который выполняет функцию отражателя и рассеивателя, благодаря чему получается ровный, рассеянный свет.

Модели могут выпускаться с резьбовыми цоколями: Е14, Е27, Е40. Цифры после буквы обозначают диаметр резьбы в миллиметрах. Изделия применяются в любых светильниках, созданных под классические лампы накаливания с патронами соответствующего диаметра.

По назначению

Для общего освещения. Колба изготавливается из прозрачного или матового стекла. В последнем случае уменьшается образование бликов и теней. Изделия заменяют дневной свет. Применяются повсеместно.

Для специального освещения. Выпускаются для особых целей с колбами из цветного стекла (красного, синего, черного и др.). Применяются для дизайнерской подсветки элементов мебели, витрин, создания световых эффектов в ночных клубах, барах. Изделия из прозрачного увиолевого (кварцевого) стекла находят применение для дезинфекции помещений, воды в аквариумах, а также в исследованиях веществ и материалов в УФ-спектре, например: обнаружение трещин в металле, брака на ткани, фальшивых купюр. Кстати, кварцевое стекло изготовлено из чистого оксида кремния путем плавления с горным хрусталем, поэтому имеет особые свойства – пропускает УФ-лучи, в отличие от обычного стекла, которое их задерживает.

От чего зависит свет люминесцентных ламп?

Чем больше размеры лампы, тем выше ее мощность и насыщенность светового потока и, соответственно, тем интенсивнее излучаемый свет. Линейные лампы светят тем ярче, чем длиннее трубка их колбы. А компактные – чем больше изогнутых трубок соединены вместе в одном цоколе. Рассмотрим это подробнее.

Мощность влияет на яркость лампы. Приведем таблицу соответствия длины колбы и мощности линейных ламп.

Длина колбы, мм 450 600 900 1200 1200 1500 1500
Мощность, Вт 15 18 30 36 40 58 80

Например, модель на 15 Вт может применяться в настольной лампе, 30 Вт – для освещения рабочего кабинета, 58 Вт – на производственных площадях. Чем меньше размер колбы, тем меньше лампа потребляет электроэнергии, тем она экономичнее для потребителя.

Мощность компактных люминесцентных ламп связана с типом цоколя:

2D – обычно выпускаются на 16, 28, 36 Вт. Применяются, в основном, для декоративной подсветки или общего освещения небольших по площади комнат, например, их вставляют в светильники для ванной;

G23 и G27 – как правило, имеют мощность от 5 до 14 Вт, широко распространены в настольных лампах и настенных светильниках;

G24 – производятся с характеристиками от 10 до 36 Вт и используются в настольных и настенных светильниках;

G53 – имеют мощность от 6 до 11 Вт, их применяют для подсветки во встроенных нишах, гипсокартонных конструкциях интерьера, натяжных потолках.

Читайте также  Можно ли использовать противотуманные фары в светлое время суток

Компактные люминесцентные лампы – наиболее экономичный вариант: они потребляют впятеро меньше энергии, чем обычные лампы накаливания, и даже вдвое меньше, чем галогенные, также широко применяемые для точечной подсветки.

Световой поток определяет количество света: чем выше значение, тем ярче светит лампа. Этот параметр напрямую связан и с мощностью: чем она выше, тем насыщеннее будет свет. Для примера приведем таблицу соответствия некоторых значений мощности и интенсивности света люминесцентных ламп.

Мощность лампы, Вт 5 8 12 15 20 24 30
Количество света, лм 250 400 630 900 1200 1500 1900

К примеру, лампы на 250 – 400 лм популярны в акцентной подсветке и настольных лампах, на 1200 – 1900 лм – используются в общем освещении квартир и офисов.

Свет лампы зависит и от давления газов в колбе. Различают лампы низкого и высокого давления. В первых химическая реакция протекает медленно, поэтому источники излучают равномерный, мягкий свет и применяются в жилых, административных помещениях, так как создают комфортное, оптимальное для глаз человека освещение. В лампах высокого давления взаимодействие веществ протекает интенсивно, поэтому изделия дают яркий, насыщенный свет и используются для освещения заводских цехов и улиц.

Цветовая температура показывает оттенок света, который зависит от состава люминофора. Выбирайте модель люминесцентной лампы с комфортным для глаз светом в зависимости от того, где планируете ее применять: от 2700 до 3500 К – теплый свет с желтым оттенком; применяется в жилых помещениях; от 4000 до 4200 К – нейтральный, естественный, подходит для любого освещения; от 4500 до 6500 К – холодный, с голубоватым или белым оттенком, используется в учреждениях, на производствах, для наружного освещения.

Люминесцентные лампы помогут вам создать качественное освещение и сэкономить расходы! Заказывайте их в нашем интернет-магазине по доступной цене. Для этого перейдите в раздел «Купить в один клик» и оформите покупку.

Как устроена люминесцентная лампа?

Люминесцентные лампы (ЛЛ) находят свое применение в самых разных областях деятельности человека. Изобретение этого источника света и организация массового производства позволили значительно улучшить качественные характеристики искусственного освещения и повысить энергетическую эффективность (коэффициент полезного действия) светильников, укомплектованных ЛЛ.

Последовательная замена неэффективных ламп накаливания на люминесцентные ускорилась с началом производства компактных ЛЛ. Самые современные на сегодня светодиодные источники света, несмотря на постоянное улучшение своих характеристик, пока не достигли некоторых параметров ЛЛ, например, по такому важному показателю, как цена. Исследования физических процессов, возникающих в газах при пропускании через них электрического тока, позволили физикам и инженерам разработать источник света, в корне отличающийся от ламп накаливания, доминировавших долгое время.

Трубчатая люминесцентная лампа

  1. Историческая справка
  2. Как устроена современная ЛЛ
  3. Специфика подключения ЛЛ
  4. Типы ЛЛ
  5. Преимущества и недостатки

Историческая справка

История создания люминесцентной лампы интересна и поучительна сама по себе. В процессе ее разработки появились дополнительно полезные и для других областей технологии: вакуумная откачка, получение разных по составу люминофоров и другие.

Сначала была изобретена вакуумная стеклянная трубка. В 1856 году немецкий изобретатель Генрих Гайслер изобрел вакуумный насос, позволивший удалять (откачивать) воздушную среду из стеклянной колбы. Впоследствии колба в виде прямолинейной трубки стала именоваться трубкой Гайслера.

На концы трубки припаивались металлические электроды для проведения экспериментов по пропусканию электрического тока либо через вакуум (остаточный газ в трубке), либо через различные газы, которые напускались после откачки воздуха. При достижении напряжения пробоя от одного электрода к другому начинал течь ток и возникало свечение слабой интенсивности, цвет которого менялся в зависимости от того, какой именно газ напускался взамен удаленного воздуха: двуокись углерода (для белого свечения) или азот (для розового).

Экспериментальная лампа Гайслера

Далее французский физик Александр Беккерель в 1859 году предложил наносить на внутреннюю поверхность стеклянной трубки тонкий слой люминесцирующего слоя (люминофора), который начинал светиться в видимой области спектра при возбуждении атомов ультрафиолетовым (УФ) излучением.

В 1901 году американец Питер-Купер Хьюитт предложил добавлять ртуть, что существенно повысило яркость нового светового источника. ЛЛ была экономичней лампочек накаливания в 8 раз, но ее излучение имело сине-зеленый оттенок, придававший человеческим лицам жутковатый трупный цвет.

На основании этих результатов знаменитый американский изобретатель Томас Эдисон в 1907 году впервые запатентовал люминесцентную лампу с люминофором из вольфрамата кальция.

За год до Эдисона аналогичную лампу смог воспроизвести Даниэль Фарлан Мур, экспериментировавший с двуокисью углерода (СО2) и азотом (N2).

Ближе всего к современному варианту ЛЛ подошли в 1927 году немецкие изобретатели Эдмунд Джермер, Фридрих Мейер и Ганс Шпаннер. Первоначальной целью их исследований было получение источника УФ-излучения. После нанесения люминофора определенного состава лампа стала давать равномерный белый свет, что привело Э. Джермера к мысли о создании нового источника дневного света, комфортного для глаз человека.

Кроме этого инженеры значительно улучшили параметры ЛЛ, увеличив давление паров ртути. Получение соответствующего патента закрепило за Э. Джермером авторские права на базовые принципы устройства ЛЛ.

Люминесцентные лампы начали массово производиться и продаваться только в 1938 году, когда лампы четырех типоразмеров были обнародованы американской фирмой «General Electric», которая выкупила патенты и надолго получила почти монопольные права на освоение этого перспективного рынка.

Как устроена современная ЛЛ

Основной принцип действия современной люминесцентной лампы заключается в получении УФ-излучения с помощью пробоя газового промежутка между электродами и последующего преобразования этого излучения в видимый свет с помощью эффекта люминесценции в специальных фосфорсодержащих покрытиях, так называемых люминофорах. Варьируя состав люминофора, получают разные цвета видимого участка спектра, от синего до красного. На рисунке ниже схематично представлен разрез типичной ЛЛ.

Кроме указанных компонентов каждая лампа наполняется инертным газом (обычно это Ar) для увеличения ресурса вольфрамовых электродов. Наличие ртути (Hg) в небольшом количестве резко увеличивает светоотдачу из-за роста плотности тока, вызванного повышением концентрации электронов, появляющихся в результате ионизации атомом этого металла. Существуют версии ламп, в которых ртуть отсутствует, а УФ-излучение появляется только от ионизации атомов инертного газа. Световой поток таких светильников существенно меньше, но зато они безопасны при эксплуатации.

Принципиальная схема люминесцентной лампы

Специфика подключения ЛЛ

Для получения тока через лампу требуется произвести пробой промежутка газа, для чего подается напряжение порядка 1 000 вольт. Ток растет лавинообразно, сопротивление резко падает (отрицательное дифференциальное сопротивление), что может привести к разрушению (перегоранию) лампы. Чтобы предотвратить этот процесс, применяется устройство, называемое балластом (или балластником), с помощью которого ограничивают рост тока при достижении определенного уровня. Применяются два вида балластников:

  • электромагнитное пускорегулирующее устройство (ЭмПРА) – состоит из дросселя (активной нагрузки), последовательно подключенного в цепь лампы, и стартера, подключенного между нитями накала. Стартер представляет собой небольшую неоновую лампочку;
  • электронное пускорегулирующее устройство (ЭПРА) – это по сути плата с электронными деталями (диодами, транзисторами, динисторами, микросхемами).

В электронном варианте балластника отдельный стартер не нужен – его функции реализованы на общей плате. ЭПРА работает на высокой частоте (десятки кГц), что полностью устраняет эффект мерцания, присущий ЭмПРА.

Электромагнитный балласт

ЭПРА имеют ряд неоспоримых преимуществ:

  • небольшие геометрические размеры и вес;
  • отсутствие мерцания и шума от вибраций, поскольку устройства работают на высоких частотах;
  • быстрое включение ламп;
  • снижение тепловых потерь по сравнению с ЭмПРА;
  • значения коэффициента мощности – до 0,95 ;
  • наличие в устройствах нескольких вариантов защиты от короткого замыкания, что продлевает ресурс изделий и повышает безопасность.

Электронное пускорегулирующее устройство

Типы ЛЛ

  • Высокого давления – для использования в осветительных установках большой мощности и для применения вне помещений, для повышения устойчивости к низким внешним температурам, правда, колба лампы может нагреваться до 300 °С.

Для уличного освещения эти лампы имеют общее название ДРЛ (дуговая ртутная лампа). Они имеют большую мощность , но плохую цветопередачу. Поэтому сфера их применения ограничена. Основное отличие ДРЛ от трубчатой ЛЛ состоит в способе получения дугового разряда, требующего больших затрат электроэнергии.

ДРИ – это тоже дуговые ртутные лампы с добавками солей металлов (металлогалогеновые), имеют более высокую светоотдачу и могут давать цветовые оттенки. Этот тип светильников используется в архитектурной и рекламной подсветках.

Лампа ДРЛ

  • Низкого давления – для применения в быту и для освещения крупных общественных и производственных помещений. Значения давления инертного газа в диапазоне 300–400 Па. В маркировке этих люминесцентных ламп первые буквы означают следующее:
    • ЛБ – белый свет;
    • ЛД – дневной свет;
    • ЛХБ – холодный белый свет;
    • ЛТБ – теплый белый свет;
    • ЛДЦ – дневной свет с улучшенной цветопередачей.

Преимущества и недостатки

  • небольшая цена;
  • возможность получения различных оттенков белого цвета;
  • экономичное, по сравнению с лампами накаливания, энергопотребление;
  • незначительный нагрев поверхности лампы – не более 50 °С;
  • срок службы – до 8 000 часов. Лампы накаливания работают не более 2 000 часов;
  • световой поток – до 3 000 лм;
  • рассеянное, равномерное излучение по всей поверхности источника;
  • высокая световая отдача – до 85 лм/Вт;
  • большой выбор цветовых оттенков, не требующий применения дополнительных светофильтров.

  • большие габариты (особенно для линейных ЛЛ);
  • наличие ртути (до 5 мг на одну лампу), что требует обеспечения дополнительных мер безопасности при эксплуатации;
  • проведение дополнительных работ по утилизации по окончании срока службы;
  • неравномерный спектр у дешевых ламп;
  • медленное включение, вызванное требованием постепенного разогрева электродов;
  • повышенная чувствительность к влажности;
  • мерцание с удвоенной частотой питающего напряжения при использовании электромагнитных балластников;
  • медленный запуск (или его отсутствие) при пониженных температурах внешней среды. При повышенных температурах ( более 50 °С) также высока вероятность отказов.

Линейные ЛЛ

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: