Содержание
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.
Рис. 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.
Рис. 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.
Рис. 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.
Рис. 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.
Рис. 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.
Рис. 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.
Светильники с люминесцентными лампами: устройство
На фоне постоянного роста цен на электричество населению приходится экономить. Наиболее простой способ сделать это — установить люминесцентные лампы. Они потребляют в 3-4 раза меньше, чем классические, давая практически такой же световой поток. Давайте разберем, чем хорош светильник для люминесцентной лампы, есть ли смысл менять обычные лампочки накаливания на “энергосберегайки” и в чем их основные достоинства.
Содержание:
- 1 Введение
- 2 Устройство светильника
- 3 Типы ламп
- 4 Некоторые нюансы
Введение
Светильники, работающие по принципу люминесцента, были изобретены в середине 30-х годов прошлого века. Их придумали в США. Распространяться по стране они начали в 50-е годы, в 60-е они появились в Европе и СССР. Сегодня люминесцентные светильники находятся на втором месте по распространенности (первое занимают лампы накаливания), но их процентное соотношение постоянно растет. И даже светодиодные лампы не вытесняют люминесцентные с рынка — они занимают нишу обычных ламп накаливания.
Классические люминесцентные линейные лампы старого типа
Использование этих светильников долгое время было ограничено из-за их больших размеров. Если в общественных заведениях их еще можно было разместить, то для дома они не очень подходили. Но в 90-е годы ученым удалось усовершенствовать конструкцию, уменьшить ширину трубки до 12 мм и скрутить ее в спираль, создав аналог обычной лампочки. Это придало люминесцентным лампам новую жизнь.
Устройство светильника
Теперь давайте разберем, из чего состоит люминесцентная лампа (речь идет о компактных вариантах, или КЛЛ):
- Колба.
- Цоколь.
Колба представляет собой тонкую трубку, завитую в спираль. Внутри трубки расположены электроды из вольфрама, окрашенные оксидами стронция, бария и кальция. Трубка герметично закрыта, в ней находится инертный газ, смешанный с парами ртути. Именно эти пары ионизируются и испускают ультрафиолет. Принцип работы следующий: на вольфрамовые контакты подается напряжение, между ними возникает заряд и происходит запуск светильника. Пары ртути излучают свет в ультрафиолетовом спектре. Чтобы сделать его видимым, на стенки трубки наносят специальное вещество — люминофор. В результате облучения от ультрафиолета он тоже “зажигается” и светится в видимом спектре. При помощи толщины слоя люминофора и его состава можно менять цвет и насыщенность потока. По сути, именно от него зависит, насколько хорошо устройство будет светить.
Внимание: при производстве КЛЛ используются различные редкоземельные элементы, нанесенные в 3-5 слоев в качестве люминофора. Следите за тем, чтобы цоколь не разбился — в нем много вредных веществ. Именно за счет использования более дорогих люминофоров, нанесенных толстым слоем, ученым удалось добиться значительного сокращения длины трубки.
Современные люминесцентные лампы
Изучая устройство светильника с люминесцентными лампами, следует рассказать про вторую часть конструкции — цоколь. Он не только удерживает светильник в патроне, но и содержит внутри ЭПРА (пуско-регулирующую аппаратуру или, в просторечии, стартер/балласт). Они выдают токи с высокими частотами, из-за чего у комнатных ламп полностью отсутствует эффект мерцания, который хорошо заметен у обычных линейных ламп накаливания. Высокочастотные токи образуются в результате работы инвертора, выпрямляющего их и преобразующего в импульсы. Современные ЭПРА также способны усиливать мощностные коэффициенты, что позволяет создавать активные нагрузки и не компенсировать при работе косинус фи.
Внимание: по сути, срок службы лампы зависит от качества балласта. Расчетное время свечения люминофора около 20 тысяч часов, но устройство обычно работает меньше и выходит из строя в результате поломки ЭПРА.
При выборе старайтесь не экономить — дешевые лампы собираются из недорогих комплектующих, которые служат максимум полтора года. Также они крайне чувствительны к скачкам напряжения — при просадке на 10-20% балласт может выйти из строя.
Типы ламп
Все устройства можно разделить на два типа:
- Имеющие встроенный ЭПРА.
- Имеющие внешний дроссель.
Встроенные ЭПРА, входящие в состав люминесцентной лампы, обычно подключаются к классическому цоколю E27 или E14 — они могут использоваться в любых люстрах и светильниках. Лампы под внешние ЭПРА представляют собой обычную трубку с цоколем под штырьковые крепления. Обычно их используют в настольных светильниках — дроссель находится внутри корпуса, а лампа является расходным материалом.
Цоколь у них может быть рассчитан на подключение к 2 или 4 штырькам. При замене лампы нужно учитывать тип цоколя, чтобы не перепутать — промышленность выпускает более 10 видов подобных устройств.
Некоторые нюансы
Раньше люминесцентные лампы не очень любили, поскольку они давали “больничный” безжизненный белый свет. Сегодня ситуация изменилась — промышленность выпускает устройства с диапазоном работы от 2700 до 6500 градусов Кельвина, что практически полностью перекрывает возможные диапазоны от “лампового” желтого до практически голубого.
Сгоревший ЭПРА в люминесцентной лампе
Мощность подобных светильников варьируется от 5 до 23 ватт, для жилых помещений используют 9-15 ваттные варианты. Выбирая себе качественную лампу, обязательно спрашивайте у продавца про устройство люминесцентного светильника. Чем качественнее ЭПРА, тем дольше она прослужит. Стандартный срок службы сертифицированных ламп — 10 00 часов, тогда как дешевые китайские подделки служат 1000-3000 часов. Изделия от лидеров рынка, таких как PHILIPS или OSRAM, легко выхаживают по 15 тысяч часов, особенно если в сети нет провалов напряжения.
Внимание: люминесцентные светильники не работают вместе с диммерами. Если вам важен процесс регулировки уровня освещения, то приобретайте классические лампы накаливания.
И еще один совет напоследок. Не гонитесь за дешевыми устройствами — они служат очень мало. Если хотите сэкономить, то покупайте комплекты из 2, 4, 8 светильников — они обходятся значительно дешевле, чем одиночные. Выбирайте лампы от проверенных производителей — они гарантировано проработают весь положенный им срок.
Люди часто спрашивают, какой газ в люминесцентных лампах используют и не вреден ли он. В большинстве устройств используют аргон с парами ртути. Ничего страшного не произойдет, если вы разобьете ее в доме, но лучше все же не допускать подобного и сдавать их в пункты утилизации.
Что такое флуоресцентный свет?
Люминесцентные лампы существуют с 1901 , но профессионалам потребовалось более тридцати лет, чтобы усовершенствовать продукт и сделать его пригодным для общего коммерческого использования.
Q : Почему это был такой обидчивый продукт?
A : Старая добрая ртуть.
При неправильном обращении ртуть может быть опасна. К счастью, мы нашли способ использовать это уникальное вещество и использовать его в одном из самых известных методов промышленного освещения — люминесцентных лампах!
Из чего сделаны люминесцентные лампы?
Люминесцентные лампы используют функцию флуоресценции через ртуть для излучения света. Флуоресценция — это природное явление, при котором свет излучается веществом или живым существом, предварительно поглотившим его, или, иногда, излучением. Название «флуоресценция» происходит от минерала флюорита , который известен как самый красочный и яркий минерал в мире. (Слово 9На ум приходит 0009 психоделический .)
Люминесцентные лампы наполнены парами ртути и покрыты люминофором с внутренней стороны стенок лампы. Когда в эту ртуть вводят электрический ток, она излучает ультрафиолетовый свет, который заставляет люминофор светиться.
Как работают люминесцентные лампы?
Для работы традиционных люминесцентных ламп требуется балласт , что делает их более дорогой альтернативой обычным лампы накаливания , хотя и более энергоэффективные.
Люминесцентные лампы бывают разных форм и размеров, наиболее популярными из которых являются T5 , T8 и T12 . «T» означает «толщина», а число, следующее за T, относится к «восьмым дюймам», например: Стандартный T12 имеет толщину (или диаметр) двенадцати восьмых дюйма, также известный как полтора дюйма.
Балласты
В большинстве случаев один балласт используется совместно двумя или более лампами для повышения эффективности. Старые модели балластов обычно издают гудящий звук внутри лампы; с этим можно бороться с помощью заполненных смолой моделей балласта, которые снижают уровень шума. Новые модели балластов больше полагаются на высокочастотные операционные системы и не издают неприятного жужжания.
Светодиод
Несмотря на то, что технология светодиодов была открыта в середине 20-го века, до 2000-х гг.0005 Технология светодиодных трубок начинает появляться, служащая подходящей заменой традиционным люминесцентным лампам. Светодиодные лампы выпускаются в тех же моделях, что и люминесцентные, только с более эффективной и экономичной технологией.
Как утилизировать люминесцентные лампы?
Люминесцентные лампы широко используются в повседневных условиях, наиболее популярными из которых являются офисы, продовольственные магазины, магазины розничной торговли и склады. Их можно найти даже в некоторых домашних приложениях. Люминесцентные лампы полезны в местах, нуждающихся в долговечном энергосберегающем освещении.
Из-за использования ртути в конструкции люминесцентных ламп они повсеместно считаются опасными отходами. Утилизация люминесцентных ламп является обязательной для некоторых юридических организаций; в противном случае это универсально рекомендуемая форма утилизации, и любой другой метод утилизации крайне не одобряется.
Независимо от того, перегорела ли ваша лампочка , или она полностью разлетелась у вас в руке, важно соблюдать строгие процедуры при утилизации люминесцентных ламп, чтобы избежать наихудшего сценария, ну… смерть.
- Если трубка не повреждена, отключить все питание, подаваемое на люминесцентный светильник, снять корпус и выкрутить лампочку. Обращайтесь с ним осторожно и доставьте его в ближайший соответствующий центр утилизации. К сожалению, поскольку люминесцентные лампы считаются опасными отходами, они не могут быть переработаны с помощью каких-либо стандартных служб утилизации.
После того, как он окажется во владении службы утилизации по вашему выбору, большие машины используются для разрушения стекла и извлечения ртути из внутренней части трубки (которая может быть повторно использована в будущих трубках).
- Если трубка сломана, очень важно, чтобы все второстепенные обитатели помещения были немедленно эвакуированы, так как это может быть чрезвычайно токсичным и опасным. Найдите способ создать поток воздуха (например, открытое окно), чтобы токсины в воздухе могли выйти из помещения.
Эффективно очистите все остатки стекла и сметите порошок в герметичный контейнер, например пакет с застежкой-молнией. Храните останки в безопасном изолированном месте до тех пор, пока вы не сможете связаться со службой утилизации, если это необходимо. Если утилизация не является обязательной, вы можете выбрасывать ее вместе с бытовым мусором. Всегда полезно принять все меры предосторожности, такие как мытье рук и продолжение проветривания помещения, в котором произошел несчастный случай.
Перечисленные процедуры могут также применяться к обычным поломкам/утилизации компактных люминесцентных ламп .
Люминесцентные лампы настолько широко используются, что часто упускают из виду как их увлекательную операционную систему, так и опасные возможности. Надеюсь, этот блог смог пролить больше света на этот удивительный источник света и на то, почему важно оставаться в безопасности при обращении с люминесцентными лампами!
Вниз по трубам — Как работают люминесцентные лампы
Центральным элементом люминесцентной лампы является герметичная стеклянная трубка . Трубка содержит небольшое количество ртути и инертный газ, обычно аргон , находящийся под очень низким давлением. Трубка также содержит люминофорный порошок , нанесенный на внутреннюю часть стекла. Трубка имеет два электрода , по одному на каждом конце, которые подключены к электрической цепи. Электрическая цепь, которую мы рассмотрим позже, подключена к сети переменного тока.
Когда вы включаете лампу, ток течет по электрической цепи к электродам. На электродах имеется значительное напряжение, поэтому электроны будут мигрировать через газ от одного конца трубки к другому. Эта энергия превращает часть ртути в трубке из жидкости в газ. Когда электроны и заряженные атомы движутся по трубке, некоторые из них будут сталкиваться с газообразными атомами ртути. Эти столкновения возбуждают атомы, поднимая электроны на более высокие энергетические уровни. Когда электроны возвращаются на свой первоначальный энергетический уровень, они испускают световые фотоны.
Реклама
Как мы видели в предыдущем разделе, длина волны фотона определяется особым расположением электронов в атоме. Электроны в атомах ртути устроены таким образом, что испускают в основном световые фотоны в ультрафиолетовом диапазоне длин волн. Наши глаза не регистрируют ультрафиолетовые фотоны, поэтому этот вид света необходимо преобразовать в видимый свет, чтобы осветить лампу.
Здесь на помощь приходит люминофорное порошковое покрытие трубки. Люминофоры — это вещества, излучающие свет при воздействии на них света. Когда фотон попадает на атом люминофора, один из электронов люминофора перескакивает на более высокий энергетический уровень, и атом нагревается. Когда электрон возвращается к своему нормальному уровню, он высвобождает энергию в виде другого фотона. Этот фотон имеет меньше энергии, чем первоначальный фотон, потому что часть энергии была потеряна в виде тепла. В люминесцентной лампе излучаемый свет находится в видимом спектре — люминофор испускает белых лучей мы можем видеть. Производители могут варьировать цвет света, используя различные комбинации люминофоров.
Обычные лампы накаливания также излучают значительное количество ультрафиолетового света, но они не преобразуют его в видимый свет. Следовательно, много энергии, используемой для питания лампы накаливания, тратится впустую. Люминесцентная лампа приводит в действие этот невидимый свет, поэтому эффективнее .