Первые люминесцентные лампы появились в США в начале 30-х годов прошлого столетия. Однако их активное внедрение началось лишь 20 лет спустя.
Этот процесс продолжается до сих пор – по распространенности люминесцентные лампы все еще уступают классическим лампам накаливания.
И это несмотря на то, что производителям удалось существенно уменьшить их размеры. В 80-х годах разработка качественных люминофоров позволила уменьшить диаметр трубки до 12 мм. После многократного сгибания она превращалась в достаточно компактную конструкцию. Со временем масса и размеры были уменьшены еще больше, что позволило полностью заменить лампы накаливания.
Компактная люминесцентная лампа включает два основных элемента: колбу и цоколь. В колбе размещены вольфрамовые электроды, покрытые специальным активирующим соединением – смесью окислов стронция, кальция и бария. Внутри изогнутой несколько раз колбы — инертный газ с парами ртути, который обеспечивает ионизацию и свечение после включения лампы.
Поскольку компактные люминесцентные лампы не работают напрямую от электросети, в конструкции предусмотрено специальное вспомогательное приспособление — электронная пускорегулирующая аппаратура (ЭПРА) или “электронный балласт”. Она питается высокочастотным напряжением до 50 кГц, что позволяет устранить неприятное мерцание, усилить световой поток и световую отдачу лампы. Специальный инвертор преобразует ток высокой частоты в высокочастотные импульсы.
Электронный балласт также увеличивает коэффициент мощности (практически до 1), благодаря чему лампа фактически превращается в активную нагрузку. При запуске он подогревает электроды и поддерживает номинальную мощность в случае колебания питающего напряжения. От надежности работы ЭПРА во многом зависит срок эксплуатации всей компактной люминесцентной лампы.
После подачи напряжения между электродами возникает электрический заряд и лампа зажигается. Поскольку основная часть света после генерации находится в ультрафиолетовом диапазоне (порядка 98%), внутренние стенки колбы покрывают люминофором. При облучении ультрафиолетовым излучением он начинает светиться. Поэтому эффективность, цветность и другие светотехнические параметры освещения зависят от качества и состава люминофора.
В настоящее время производители используют 3-х и 5-слойные люминофоры на основе редкоземельных элементов. Такой состав в несколько десятков раз дороже аналога, который используется при изготовлении обычных люминесцентных ламп. Использование редкоземельных элементов позволяет люминофору светиться при более высокой поверхностной плотности облучения в разрядной трубке существенно меньшего диаметра.
Какие бывают компактные люминесцентные лампы
- Лампы с внешней ЭПРА . Выпускаются в двух вариантах: с 2-х штыковым цоколем со стартером и подавляющим помехи конденсатором, для включения требуется дросссель, обычно используются в светильниках; с 4-х штыковым цоколем – включаются как с дросселем, так и с ЭПРА, выпускаются в разнообразных разновидностях.
- Лампы со встроенной в цоколь ЭПРА . Выпускаются с резьбовыми соединениями Е14 (миньон) и Е27 (стандарт). Служат для прямой замены ламп накаливания в существующих приборах освещения.
Мощность компактных люминесцентных ламп может быть от 5 до 55 Вт. Самыми распространенными являются мощности от 5 до 23 Вт. С большей мощностью увеличивается размер лампы и её трудно использовать в качестве альтернативы лампам накаливания.
Цветность некоторых компактных люминесцентных ламп максимально приближена к цветовой температуре обычных ламп накаливания (около 2700ºK). Это поможет справиться с дискомфортом противникам белого цвета, которые считают, что он “ режет глаза, неуютный и холодный”.
Обычный срок службы компактной люминесцентной лампы составляет 10 тыс. часов. Некоторые производители качественной и надежной продукции обещают потребителям 15 тыс. часов. К таким брендам относятся PHILIPS, General Electric, Sylvania и OSRAM.
Компактные люминесцентные лампы не поддерживают совместную работу со светорегуляторами (диммерами). Для этого необходимо приобрести лампу со специальной ЭПРА, которая поддерживает возможность изменения светового потока. Однако стоят такие лампы дороже и найти их в продаже непросто. Это необходимо учитывать, если вы решили заменить лампу накаливания с диммером на компактную люминесцентную лампу.
Как выбрать компактную люминесцентную лампу
В любом случае не стоит гнаться за дешевым продуктом. Если лампа стоит недорого, значит, в чем-то производитель на ней сэкономил. Качественные компактные люминесцентные лампы – это сложные электронно-технические устройства, которые не могут стоить дешево. В стремлении сэкономить вы рискуете приобрести некачественную лампу с ненадежной электроникой. Лучше отдавать предпочтение надежным и проверенным производителям.
Люминесценция - излучение, которое не требует нагрева тел и может возникать в газообразных, жидких и твердых телах под действием, например, ударов электронов, движущихся со скоростями, достаточными для возбуждения.
Люминофоры - твердые или жидкие вещества, способные излучать свет под действием различного рода возбудителей.
В люминесцентных и ряде других типов газоразрядных ламп используют фотолюминесценцию - оптическое излучение, возникающее в результате поглощения телами оптического излучения, но с другой длиной волны.
Электрические лампы, в которых электроэнергия превращается в световую непосредственно, независимо от теплового состояния вещества, за счет люминесценции, называются люминесцентными.
В зависимости от давления газа в лампе бывают люминесцентные лампы низкого давления (ЛНД) и высокого давления.
Люминесцентные лампы - это газоразрядные лампы низкого давления, в которых возникающее в результате газового разряда невидимое для человеческого глаза ультрафиолетовое излучение преобразуется люминофорным покрытием в видимый свет (принцип работы люминесцентной лампы).
Устройство люминесцентных ламп.
Люминесцентная лампа представляет собой стеклянную герметически закрытую трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора. Из трубки удален воздух и в нее введены небольшое количество газа (аргона) и дозированная капля ртути.
Внутри трубки на ее концах, в стеклянных ножках, укреплены биспиральные электроды из вольфрама, соединенные с двухштырьковыми цоколями, служащими для присоединения лампы к электрической сети посредством специальных патронов. При подаче электрического тока к лампе между электродами возникает электрический разряд в парах ртути, в результате электролюминесценции паров лампа излучает свет.
И если раньше люминесцентные лампы выглядели в основном как длинные белые трубочки различной длины, то теперь повсеместно встречаются люминесцентные лампы с обычными цоколями для использования в стандартных светильниках и люстрах. Это так называемые энергосберегающие лампы, приобретающие все более широкое использование наряду с галогенными лампами и светодиодными светильниками.
Основным преимуществом люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания являются:
- более высокий коэффициент полезного действия (15 - 20%);
- высокая световая отдача и в несколько раз больший срок службы ламп (при затрате той же мощности достигается значительно большая освещенность по сравнению с лампами накаливания);
- правильный выбор ламп по цветности может создать освещение, близкое к естественному;
- благоприятные спектры излучения, обеспечивающие высокое качество цветопередачи;
- люминесцентные лампы значительно менее чувствительны к повышениям напряжения, поэтому их экономично применять на лестничных клетках и в помещениях, освещаемых ночью, когда в сети напряжение повышено (очень чувствительные к повышениям напряжения лампы накаливания быстро перегорают);
- малая себестоимость;
- низкая яркость поверхности и ее низкая температура (до 50 °С).
Недостатки люминесцентных ламп
Основным недостатками люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания являются:
- сложность схемы включения;
- ограниченная единичная мощность (до 150 Вт);
- зависимость от температуры окружающей среды (при снижении температуры лампы могут гаснуть или не зажигаться);
- значительное снижение светового потока к концу срока службы;
- вредные для зрения пульсации светового потока;
- акустические помехи и повышенная шумность работы;
- при снижении напряжения в сети более чем на 10% от номинального значения лампа не зажигается;
- дополнительные потери энергии в пускорегулирующей аппаратуре, достигающие 25 - 35% мощности ламп;
- наличие радиопомех;
- лампы содержат вредные для здоровья вещества, поэтому вышедшие из строя газоразрядные лампы требуют тщательной утилизации.
Принцип действия люминесцентных ламп.
Принцип действия люминесцентной лампы низкого давления основан на дуговом разряде в парах ртути низкого давления. Получающееся при этом ультрафиолетовое излучение преобразуется в видимое в слое люминофора, покрывающего внутренние стенки лампы. Лампы представляют собой длинные стеклянные трубки, в торцы которых впаяны ножки, несущие по два электрода, между которыми находится катод в виде спирали.
В трубку лампы введены пары ртути и инертный газ, главным образом аргон. Назначением инертных газов является обеспечение надежного загорания лампы и уменьшение распыления катодов. На внутреннюю поверхность трубки нанесен слой люминофора.
Если к электродам, вставленным в концы стеклянной трубки, которая заполнена разряженным инертным газом или парами металла, приложить напряжение из расчета не менее 500 - 2000в на 1 м длины трубки, то свободные электроны в полости трубки начинают лететь в сторону электрода с положительным зарядом. Когда к электродам приложено переменное напряжение, направление движения электронов изменяется с частотой приложенного напряжения. В своем движении электроны встречаются с нейтральными атомами газа, заполнителя полости трубки, и ионизируют их, выбивая электроны с верхней орбиты в пространство. Возбужденные таким образом атомы, вновь сталкиваясь с электронами, снова превращаются в нейтральные атомы. Это обратное превращение сопровождается излучением кванта световой энергии.
Цвета люминесцентных ламп.
Каждому инертному газу и парам металла соответствует свой спектральный состав излучаемого света:
- трубки с гелием светятся светло-желтым или бледно-розовым светом;
- трубки с неоном - красным светом;
- трубки с аргоном - голубым светом.
Смешивая инертные газы или нанося люминофоры на поверхность разрядной трубки, получают различные оттенки свечения.
Люминесцентные лампы дневного и белого света выполняют в виде прямой или дугообразной трубки из обычного стекла, не пропускающего короткие ультрафиолетовые лучи. Электроды изготавливают из вольфрамовой проволоки. Трубку заполняют смесью аргона и паров ртути. Внутри поверхность трубки покрыта люминофором - специальным составом, который светится под воздействием ультрафиолетовых лучей, возникающих при электрическом разряде в парах ртути. Аргон способствует надежному горению разряда в трубке.
В свете современных тенденций мы стремимся экономить электроэнергию. Для этого мы покупаем энергосберегающие лампочки, которые, как правило, являются люминесцентными. При покупке люминесцентных энергосберегающих ламп надо ответственно подходить к вопросу их утилизации, так как они в своем составе содержать вещества, очень вредные для окружающей среды, в частности, ртуть.
Надо знать, понимать и помнить, что эти лампочки нельзя просто так выкинуть в мусорное ведро и вместе с остальным мусором отправить на мусорную свалку. Это преступное отравление экологической среды Вашего района. Такие лампы необходимо сдавать в специальные пункты утилизации.
Вы можете отнести энергосберегающие лампочки на утилизацию в свою управляющую компанию и сдать их туда совершенно бесплатно. Закон обязывает управляющие компании ставить у себя специальные контейнеры для сбора у населения токсичных ламп.
Явившаяся результатом целого ряда открытий и исследований (подробнее об этом в статье история люминесцентной лампы), сегодня стала одним из основных источников искусственного света, как в офисных помещениях, так и в частных домах и квартирах. Ряд выгодных отличий от популярной еще пару десятков лет назад лампы накаливания, позволили люминесцентной лампе достаточно успешно конкурировать с «фаворитными» источниками света, а также привело к созданию ее боле совершенных и компактных модификаций. Но речь в этой статье пойдет не о ее достоинствах или недостатках, а о том, как она работает.
Все виды люминесцентных ламп, будь то популярные сейчас «экономки» или старые длинные лампы дневного света, построены и работают примерно по одному и тому же принципу. Отличие может быть лишь в электронной схеме подключения к источнику питания.
Конструкция люминесцентной лампы
Лампа состоит из стеклянной колбы (может быть самой разнообразной формы и размеров), двух (иногда четырех) электродов, инертного газа, ртути (паров), люминофора и схемы запуска (в экономках она находится внутри корпуса лампы).
Электрод представляет собой два проводящих электрических контакта (обычно из проволоки), к которым подводится электрический ток и нить накала, покрытую специальным эмиссионным веществом для более эффективного испускания электронов в процессе работы и большей продолжительности службы самой лампы.
Принцип работы люминесцентной лампы
Когда электрическая цепь лампы подает на электроды ток, они начинают постепенно разогреваться и испускать электроны. Но этих электронов недостаточно, чтобы зажечь между электродами, так называемый тлеющий разряд – поток ионизированных частиц газа. Тогда в работу вступает та часть схемы управления, которая отвечает за запуск лампы. Кратковременный импульс напряжения зажигает инертный газ в лампе, а затем и пары ртути. Симбиоз этих веществ, ионизированных электрическим током, приводит к возникновению свечения в невидимой для нас ультрафиолетовой области спектра.
Чтобы преобразовать ультрафиолетовый свет в видимый свет, используется люминофор, нанесенный на стенки стеклянной колбы. Получается двойное преобразование. Сначала электроны, испускаемые электродами лампы, ионизируют газ и пары ртути, а затем ионизированные частицы возбуждают люминофор, заставляя его испускать видимый для нашего глаза свет.
Разница в принципе работы обычной длинной лампы дневного света и «экономки» лишь в том, что в первом случае схема запуска состоит из дросселя (индуктивности), конденсатора и стартера. Во втором же эти функции выполняет более сложная электрическая схема, в состав которой входят другие
Доброго времени суток, дорогой читатель! Приветствую вас снова на страницах моего сайта . Недавно я написал статью про , сейчас хочу рассказать о другом виде ламп — люминесцентных.
Когда разговор заходит о люминесцентных лампах,сразу вспоминается детство. Мы тогда не знали, что разбивать лампы это вредно, потому что внутри присутствует ртуть. Разбив лампу, мы брали белый порошок и натирали им желтые советские копейки. И о чудо, копейки из желтых превращались в белые. Так вот, этот порошок называется — люминофор. Люминофором покрывают изнутри стеклянные трубки, а не колбы, как у ламп накаливания. Почему трубки? — спросите вы. Чтобы узнать, надо познакомиться с конструкцией люминесцентной лампы.
Конструкция люминесцентной лампы
В колбе один выход. Чтобы работала люминесцентная лампа, нужно два выхода. В эти выходы с двух сторон впаиваются вольфрамовые спирали. На спирали наносится специальная оксидная паста, дающая электронам покидать спирали. Как выше говорилось, трубка заполнена парами ртути и аргона. Длина и диаметр лампы зависят от мощности и напряжения лампы.
Принцип работы люминесцентной лампы
В лампе имеется стартер, представляющий собой ионное реле, выполненное в виде двух электродов, запаянных наполненную неоном колбу. Один из электродов стартера — биметаллическая пластина.
Как только мы включаем лампу, между электродами возникает разряд. Пластинка нагревается, изгибается и замыкает второй контакт.
Ток, проходящий по цепи, нагревает электроды лампы до температуры в 1000 градусов С. Биметаллическая пластина в этот момент остывает, выпрямляется, и цепь размыкается.
Люминесцентная лампа также не может работать без дросселя. Дроссель используется для того, чтобы в момент размыкания цепи между электродами возникла большая ЭДС самоиндукции, создающая электрический разряд в парах аргона и ртути.
В конструкции лампы так же присутствует конденсатор. Честно признаться, для чего он нужен, я знаю примерно. Скорей всего, чтобы дроссель не понижал КПД лампы.
Люминесцентные лампы рассчитаны на напряжение 220 В мощностью 30, 40, 80, 125 Вт.
Маленькая хитрость: при перегорании спирали на одном из электродов лампы, я брал маленькую в диаметре медную проволоку и ей закорачивал концы электродов. Какое-то время лампа еще проработает. Так же, если из строя вышел стартер, люминесцентную лампу можно зажечь вставив в гнездо стартера перемычку. Но только на момент, чтобы разжечь лампу.
Ну вот и все, что я хотел рассказать про люминесцентную лампу. Пишите комментарии, буду рад прислушаться к вашему мнению. Посмотрите другие статьи и разделы на . Также есть статья про технические характеристики люминесцентных ламп . Всего доброго!
