Люминесцентные лампы по принципу действия относятся к газоразрядным. Внутри колбы, из которой выкачан воздух, помещен инертный газ с небольшим количеством ртути. По краям в стекло впаяны электроды, к ним подключается питание. Газ в колбе ионизируется и излучает ультрафиолетовый свет. Чтобы преобразовать ультрафиолет в световой поток необходимого оттенка, поверхность колбы изнутри покрыта слоем люминофора.
Для запуска лампы служит устройство, состоящее из стартера и дросселя. При подаче напряжения сначала прогреваются электроды, из них выделяются свободные электроны. Затем стартер размыкает цепь прогрева, при этом дроссель формирует импульс напряжения, достаточный для пробоя газового промежутка лампы. В процессе работы дроссель выполняет функцию балластного сопротивления.
Тот же самый принцип действия имеют и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) , в обиходе называемые энергосберегающими.
Достоинством люминесцентных ламп является их экономичность: для создания того же светового потока им необходима меньшая мощность, чем у ламп накаливания. Служат они дольше и обладают большей устойчивостью к вибрациям. Но по прочности они не отличаются от своих предшественников.
Недостатков в люминесцентных ламп довольно много:
- из-за наличия внутри ртути лампы подлежат утилизации на специализированных предприятиях, а разбитая в квартире лампа опасна для здоровья ее обитателей.
- изменение яркости свечения возможно только у некоторых моделей КЛЛ, но на практике оно неэффективно.
- при низких температурах запуск затруднен , а для некоторых моделей – невозможен.
- КЛЛ не рекомендуется использовать в герметичных светильниках , так как для работы им необходимо охлаждение.
- КЛЛ не переносят частых коммутаций , при несоблюдении этого условия срок их службы сокращается.
- при использовании с выключателями, имеющими встроенную подсветку , лампы ведут себя неадекватно: мерцают или периодически вспыхивают.
Маркировка и технические характеристики люминесцентных ламп
Маркировка люминесцентных ламп начинается с буквы «Л ». Следующие за ней буквы означают:
|
Оттенок свечения: |
|
| Д | Дневной |
| Б | Белый |
| Е | Естественно-белый |
| ТБ | Тепло-белый |
| ХБ | Холодно-белый |
| К (З,Ж,Г,С) | Красный (зеленый, желтый, голубой, синий) |
| УФ | Ультрафиолетовый |
| Ц (ЦЦ) | Цветопередача высокого качества |
|
Конструктивное исполнение: |
|
| У | U-образная |
| К | Кольцевая |
| Р | Рефлекторная |
| Б | Быстрого пуска |
Для КЛЛ иногда указываются данные о цвете свечения в виде цветовой температуры (единица измерения – Кельвин). Температура в 2700К соответствует цвету, аналогичного свечению лампе накаливания, а 6500К – холодному белому.
Люминесцентные лампы имеют мощность 18, 36, 40 или 80 Вт а также различаются по длине, диметру колбы и конструкции цоколя.
Диаметр колбы обозначается буквой «Т» с цифрой, соответствующей:
| Маркировка | Диаметр колбы, мм |
| Т4 | 12 |
| Т5 | 16 |
| Т8 | 26 |
| Т12 | 38 |
Цоколи энергосберегающих и люминесцентных ламп обозначаются буквами «Е» или «G» с цифрами
Основные данные энергосберегающих ламп указаны на их упаковках. К ним относятся:
- фирма-производитель;
- потребляемая мощность;
- мощность лампы накаливания, создающей такой же световой поток;
- оттенок свечения;
- тип цоколя;
- срок службы.
Лампа люминесцентная прочно вошла в современную жизнь. Разнообразие форм, цветовой гаммы, интенсивности освещения, её энергосберегающие свойства позволяют использовать изделие в самых разных областях. Сфера применения настолько обширна, что трудно назвать область, где бы она не была востребована.
Устройство и принцип работы
Сама лампа люминесцентная выглядит как стеклянная трубка. Внутренняя поверхность покрыта тонким слоем люминофора, в основном используют ортофосфаты кальция-цинка и галофосфаты кальция. Спиральные электроды установлены с каждой торцевой стороны прибора. Сама колба наполнена разряженными ртутными парами и инертным газом.
Под воздействием электрического поля возникает газовый разряд. Проходя через ртутные пары, ток стимулирует ультрафиолетовое излучение. Оно, в свою очередь, воздействует на люминофор, вызывая его свечение. Происходит процесс преобразования ультрафиолетового излучения в видимый свет.
Ещё одной важной деталью является стартер для люминесцентных ламп, представляет собой пусковой механизм. Во время работы он смыкает и разъединяет цепь, тем самым прогревает рабочий электрод. Это съемный механизм, который легко можно заменить.
Стартеры могут быть:
Специальное стекло, из которого изготовлена лампа люминесцентная, не допускает выхода ультрафиолетового излучения, предохраняя глаза человека.
Виды ламп
К самым распространенным видам можно отнести лампы высокого давления, их используют для уличного освещения и в приборах большой мощности. Вторая группа - лампы низкого давления для бытовых и производственных нужд.
Промышленность способна удовлетворить спрос на люминесцентные лампы. Цена существенно отличается от цен на обычные лампы накаливания. А с учетом энергосберегающих характеристик она может увеличиваться в разы и колебаться от доллара до нескольких десятков.
Для сравнения:
- люминесцентная линейная 18 Вт - 0,78$;
- люминесцентная энергосберегающая спиральная 15 Вт - 5,39$;
- люминесцентная энергосберегающая спиральная с цветной колбой 26 Вт - 4,71$;
- люминесцентная энергосберегающая спиральная 105 Вт - 26,78$;
- люминесцентная энергосберегающая спиральная 20 Вт - 78,94$;
- сервисная люминесцентная 24 Вт - 133,31$.
К стандартным вариантам исполнения относят:
- Линейные. Стеклянные трубки, различаются между собой по диаметру, длине и типу цоколя. Используют в основном на промышленных предприятиях.
- Компактные выпускаются в виде согнутой трубки или закрученной спирали. В последнее время выпускают много разных модификаций - U-образные, «груши», «свечи», «шары» и прочие. Цоколь может быть как обычный вкручивающийся, так и штырькового типа. Используются и в быту, и на производстве.
Отдельно следует отметить энергосберегающие качества ламп. Все виды и типы трудно перечислить. Самое главное их достоинство - возможность экономить до 80% потребления электроэнергии.
Техническая характеристика
Общие характеристики люминесцентных ламп следующие:
- срок службы - до 20 000 часов;
- КПД светильника - 40-75%;
- индекс цветопередачи - 80;
- световая эффективность - 80 Лм/Вт;
- средний вес - до 200 грамм;
- нагревание при горении - небольшое;
- устойчивость к вибрациям - средняя;
- электромагнитный шум - есть;
- работают при температуре - от +5 0 С до + 55 0 С;
- пульсация излучения - отсутствует;
- цветовая температура - в границах 2500-6500К;
- специальная утилизация - обязательна.
Вся информация есть на упаковке или на корпусе прибора. Обязательно указывается срок службы, мощность в ваттах, тип цоколя, параметр цветопередачи в Кельвинах.
Самый ходовой цоколь диаметром 27 мм. На упаковке имеет обозначение Е27, есть размер Е12 - в быту встречается очень редко, Е14 - используют для компактных лампочек в осветительных приборах или в холодильниках, Е40 - практически не используется обычными потребителями. Такие применяют в уличном освещении или для больших площадей в промышленных масштабах.
Люминесцентные лампы и их характеристики. Справочные данные. Часть 1
Классификация люминесцентных ламп, характеристики обычных люминесцентных ламп, зависимость параметров ламп от напряжения сети, зависимость характеристик от окружающей температуры и условий охлаждения, изменение характеристик люминесцентных ламп в процессе горения, энергоэкономичные люминесцентные лампы, зарубежные люминесцентные лампы, компактные люминесцентные лампы, безэлектродные люминесцентные лампы.
Классификация люминесцентных ламп
Люминесцентные лампы (ЛЛ) делятся на осветительные общего назначения и специальные. К ЛЛ общего назначения относят лампы мощностью от 15 до 80 Вт с цветовыми и спектральными характеристиками, имитирующими естественный свет различных оттенков. Для классификации ЛЛ специального назначения используют различные параметры. По мощности их разделяют на маломощные (до 15 Вт) и мощные (свыше 80 Вт); по типу разряда на дуговые, тлеющего разряда и тлеющего свечения; по излучению на лампы естественного света, цветные лампы, лампы со специальными спектрами излучения, лампы ультрафиолетового излучения; по форме колбы на трубчатые и фигурные; по светораспределению с ненаправленным светоизлучением и с направленным (рефлекторные, щелевые, панельные и др.).
Маркировка обычно состоит из 2-3 букв. Первая буква Л означает люминесцентная. Следующие буквы означают цвет излучения: Д - дневной; ХБ - холодно-белый; Б - белый; ТБ - теплобелый; Е - естественно-белый; К, Ж, 3, Г, С - соответственно красный, желтый, зеленый, голубой, синий; УФ - ультрафиолетовый. У ламп с улучшенным качеством цветопередачи после букв, обозначающих цвет, стоит буква Ц, а при цветопередаче особо высокого качества - буквы ЦЦ. В конце ставят буквы, характеризующие конструктивные особенности: Р - рефлекторная, У - U-образная, К - кольцевая, А - амальгамная, Б - быстрого пуска. Цифры обозначают мощность в ваттах. Маркировка ламп тлеющего разрада начинается с букв ТЛ.
Характеристики обычных ЛЛ
В табл.1 приведены характеристики наиболее распространенных ЛЛ дневного света. Обозначения: Р - мощность; U -напряжение на лампе; I - ток лампы; R -световой поток; S - световая отдача.
Зависимость параметров ламп от напряжения сети
При изменении напряжении сети в пределах + 10% изменение параметров лампы можно определить из соотношения dX/X = Nx dUc/Uc, где X - соответствующий параметр лампы; dX - его изменение; Nx - коэффициент для соответствующего параметра. Для схемы с дросселем коэффициенты имеют следующие значения: для силы света Ni = 2,2; для мощности Np = 2,0; для светового потока Nф = 1,5. В схеме с емкостно-индуктивным балластом величины Nx несколько меньше.
При падении напряжения сети ниже допустимого ухудшаются условия перезажигания. Повышение напряжения выше допустимого вызывает перекал катодов и перегрев пускорегулирующих устройств. И в том, и в другом случае происходит значительное сокращение срока службы ламп.
Таблица 1
|
S, лм/Вт |
Размеры, мм (рис. 1) L1 L2 D |
|||||
|
1199,4 1214,4 38 |
||||||
|
1199,4 1214,4 38 |
||||||
|
1199,4 1214,4 38 |
||||||
|
1199,4 1214,4 38 |
||||||
|
1199,4 1214,4 38 |
||||||
Зависимость характеристик от окружающей температуры и условий охлаждения
Изменение температуры трубки по сравнению с оптимальной как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения, вызывает снижение светового потока, ухудшение условий зажигания и сокращение срока службы. Надежность зажигания стандартных ламп при работе со стартерами начинает особенно заметно падать при температурах ниже -5°С и при понижении напряжения сети. Например, при -10°С и напряжении сети 180 В вместо 220 В число незажигающихся ламп может доходить до 60-80%. Такая сильная зависимость делает применение ЛЛ в помещениях с низкими температурами неэффективным.
Повышение температуры относительно оптимальной может происходить при повышении температуры окружающей среды и при работе ламп в закрытой арматуре. Перегрев ЛЛ кроме уменьшения светового потока сопровождается некоторым изменении их цвета. На рис. 2 показана зависимость параметров ЛЛ от температуры окружающей среды.
Изменение характеристик ЛЛ в процессе горения
В первые часы горения происходит некоторое изменение электрических характеристик ламп, связанное с доактивиров-кой катодов, выделением и поглощением различных примесей. Эти процессы обычно заканчиваются на первой сотне часов. В течение остального срока службы электрические характеристики изменяются очень незначительно. Происходит постепенное уменьшение яркости свечения люминофора и светового потока лампы (рис. 3: кривая 1 для ЛЛ 40 Вт, кривая 2 для ЛЛ 15 и 30 Вт). В некоторых лампах уже спустя несколько сотен часов горения начинают появляться темные налеты и пятна у концов трубки, связанные с распылением катодов. Они свидетельствуют о плохом качестве ламп.
Энергоэкономичные люминесцентные лампы (ЭЛЛ)
ЭЛЛ предназначены для общего освещения и полностью взаимозаменяемы со стандартными ЛЛ мощностью 20, 40 и 65 Вт в существующих осветительных установках без замены светильников и пускорегулирующей аппаратуры. Они имеют стандартную длину, стандартные значения рабочих токов и напряжений на лампах и те же или близкие значения световых потоков, что и у стандартных ламп соответствующей цветности при пониженной на 10% мощности (18, 36 и 58 Вт). Внешне ЭЛЛ отличаются от стандартных ламп только меньшим диаметром (26 мм вместо 38 мм). За счет уменьшения диаметра снижается расход основных материалов (стекло, люминофор, газы, ртуть и др.).
Для обеспечения того же падения напряжения на лампах при уменьшении их диаметра пришлось применить для наполнения смесь аргона с криптоном и снизить давление до 200-330 Па (вместо обычных 400 Па в стандартных лампах). В ЭЛЛ возрастает температура трубки до 50°С, но создавать специальные условия для охлаждения не требуется. Люмино-форный слой в ЭЛЛ находится в более тяжелых рабочих условиях, поэтому наиболее подходящими для этих ламп являются редкоземельные люминофоры. Однако такие люминофоры примерно в 40 раз дороже стандартного галофосфата кальция (ГФК), поэтому и лампы с такими люминофорами в несколько раз дороже обычных. Для снижения стоимости ламп применяют двухслойное покрытие. Сначала на стекло наносят ГФК, а поверх него редкоземельный люминофор небольшой толщины.
Промышленность выпускает ЭЛЛ мощностью 18, 36 и 58 Вт цветностей ЛБ, ЛДЦ и ЛЕЦ со световыми параметрами, совпадающими с параметрами обычных ЛЛ тех же цветностей мощностью 20, 40 и 65 Вт. Под маркой ЛБЦТ выпускаются ЭЛЛ с трехком-понентной смесью редкоземельных люминофоров со сроком службы 15000 ч.
Зарубежные ЭЛЛ
Зарубежные фирмы выпускают ЭЛЛ трех-четырех стандартизованных цветовых тонов и с двух-трехкомпо-нентной смесью редкоземельных люминофоров. В табл.2 приведены параметры некоторых типов ЭЛЛ в колбах диаметром 26 мм фирмы OSRAM (Германия).
Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)
В начале 80-х годов стали появляться многочисленные типы компактных ЛЛ мощностью от 5 до 25 Вт со световыми отдачами от 30 до 60 лм/Вт и сроками службы от 5 до 10000 ч. Часть типов КЛЛ предназначена для непосредственной замены ламп накаливания. Они имеют встроенную пускорегулирующую аппаратуру и снабжены стандартным резьбовым цоколем Е27.
Разработка КЛЛ стала возможной только в результате создания высокостабильных узкополосных люминофоров, активированных редкоземельными элементами, которые могут работать при более высоких поверхностных плотностях облучения, чем в стандартных ЛЛ. За счет этого удалось значительно уменьшить диаметр разрядной трубки. Что касается сокращения габаритов ламп в длину, то эта задача была решена путем разделения трубок на несколько более коротких участков, расположенных параллельно и соединенных между собой либо изогнутыми участками трубки, либо вваренными стеклянными патрубками.
|
Марка лампы |
Тип лампы |
Световой поток, лм, |
||
|
для |
лампы мощностью, Вт |
|||
|
Люмилюкс |
||||
|
Дневного цвета |
||||
|
"Интерна" |
||||
|
Люмилюкс делюкс |
||||
|
Белого цвета |
||||
|
Тепло-белого цвета |
||||
|
Стандартные |
||||
|
Универсально белый |
||||
|
Ярко-белого цвета |
||||
| Тепло-белого цвета | 4800 | |||
Таблица 3
|
Тип лампы |
Мощность, Вт |
Напряжение, В |
Ток, А |
Световой поток, лм |
Габариты, мм |
Цоколь |
|
Первая группа КЛ7/ТБЦ КЛ9/ТБЦ КЛ11/ТБЦ |
27x13x135 27x13x167 27x13x235 |
Специальный G23 |
||||
|
Вторая группа КЛС9/ТБЦ КЛС13/ТБЦ КЛС18/ТБЦ КЛС25/ТБЦ |
0,093 0,125 0,18 0,27 |
425 600 900 1200 |
Ж85х150 Ж85х160 Ж85х170 Ж85х180 |
Резьбовой Е27 |
||
|
Третья группа CIRCOLUX CIRCOLUX CIRCOLUX |
Ж165х100 Ж165хЮ0 Ж216хЮ0 |
Резьбовой Е27 |
Все многообразие выпускаемых в настоящее время КЛЛ можно разделить на четыре основные группы.
1. Без внешней оболочки, с разрядной трубкой Н- или П-образной формы, специальным цоколем, выносной пус-корегулирующей аппаратурой (ПРА) и встроенным стартером (рис. 4,а), где 1 -разрядная трубка; 2 - специальный цоколь G23 с вмонтированным внутри его стартером и конденсатором).
2. С призматической или опаловой внешней оболочкой, сложно изогнутой разрядной трубкой, стандартным резьбовым (или штифтовым) цоколем и встроенным стартером и ПРА (рис. 4,б), где 1 - разрядная трубка; 3 -дроссель; 4 - внешняя колба; 5 - полая часть корпуса, внутри которой смонтированы дроссель, стартер, конденсатор, тепловой выключатель).
3. Кольцевые, без внешней оболочки, со стандартным резьбовым (или штифтовым) цоколем и встроенным стартером и ПРА (рис. 4,в).
4. Со стеклянной внешней оболочкой, сложно изогнутой разрядной трубкой, специальным цоколем, выносным стартером и ПРА.
В первую группу входят КЛЛ, получившие наибольшее распространение. Лампы имеют разрядную трубку с диаметром 12,5 мм и снабжены специальным двухштыревым цоколем G23. Они выпускаются отечественной промышленностью (под маркой КЛ/ТБЦ) и рядом зарубежных фирм. Лампы наполнены аргоном при давлении 400 Па, что обеспечивает нормальную работу катодов и условия разряда. Лампы легко зажигаются даже при температурах до -20°С, время зажигания не превышает 10 с. Основные параметры таких ламп приведены в табл.3.
Серия КЛЛ повышенной мощности состоит из трех ламп мощностью 18, 24 и 35 Вт длиной 251, 362 и 443 мм, с номинальным световым потоком соответственно 1250, 2000 и 2500 лм и сроком службы 5000 ч. Лампы изготавливают в трубках увеличенного до 15 мм диаметра и монтируют на специальном 4-штыревом цоколе.
Во вторую группу входят довольно распространенные за рубежом КЛЛ со стеклянной или пластмассовой внешней оболочкой и стандартным резьбовым цоколем Е27 (см. рис. 4,б). Внутри оболочки смонтированы ПРА, стартер и дважды U-образно изогнутая разрядная трубка. Основные параметры КЛЛ этого типа (отечественные КЛС.../ТБЦ и выпускаемые за рубежом (SL) приведены в табл. 3 (РЭ2/2001) (вторая группа).
Ввиду того что разрядные трубки в этом виде ламп работают в закрытой внешней оболочке при температурах, заметно превышающих оптимальную, и нет возможности искусственно создать холодную зону, разрядные трубки наполняют амальгамой ртути.
Лампы предназначены для непосредственной замены ламп накаливания и дают большую экономию электроэнергии. К их недостаткам относят сравнительно большие
габариты и особенно массу по сравнению с лампами накаливания, неразборность конструкции, в силу чего после выхода из строя разрядной трубки приходится заменять целиком всю лампу, включая дроссель. В связи с этим некоторые зарубежные фирмы выпускают такие лампы в разборном исполнении.
В третью группу входит семейство кольцевых КЛЛ с резьбовым цоколем и встроенным ПРА, смонтированным в пластмассовом корпусе, расположенном по диаметру кольцеобразной разрядной трубки (см. РЭ2/2001, рис. 4,в). Световая отдача кольцевых КЛЛ даже с полупроводниковыми ПРА уступает световой отдаче Н-образных КЛЛ соответствующих мощностей. Удобство кольцевых КЛЛ состоит в том, что ими можно непосредственно заменять лампы накаливания в осветительном приборе.
В четвертую группу входят лампы, имеющие цилиндрическую или грушевидную внешнюю оболочку, специальный 4-штыревой цоколь, выносные ПРА и стартер. Эти лампы имеют более низкие световые отдачи по сравнению с Н- и П-образными КЛЛ. Поэтому данные об этих лампах не приводятся.
Основные экономические преимущества КЛЛ - значительная экономия электроэнергии и уменьшение необходимого количества ламп для выработки одинакового количества люмен-часов по сравнению с лампами накаливания.
Современные КЛЛ сложны в производстве. Поэтому ведутся теоретические и экспериментальные исследования, направленные на усовершенствование таких ламп.
Безэлектродные КЛЛ
В этих лампах для возбуждения свечения люминофоров используется разряд в парах ртути низкого давления в смеси с
инертными газами (аргоном, криптоном). Поддержание заряда осуществляется за счет энергии электромагнитного поля, которое создается в непосредственной близости от разрядного объема. Создание безэлектродных КЛЛ стало возможным благодаря современной микроэлектронике, которая позволила создать малогабаритные и сравнительно дешевые источники высокочастотной энергии с высоким КПД.
Все возможные типы безэлектродных ламп состоят из трех основных узлов: малогабаритного источника ВЧ энергии, устройства для эффективной передачи ВЧ энергии в разряд, называемого индуктором, и разрядного объема. Различия в устройстве и конструкции узлов определяются выбранной для возбуждения разряда высокой частотой. В настоящее время известны три основных типа безэлектродных КЛЛ с примерно одинаковыми энергетическими параметрами: с тороидальным индуктором на ферромагнитном сердечнике (частоты от 25 до 1000 кГц), с соленоидальным индуктором (частоты от 3 до 300 МГц) и сверхвысокочастотные (с частотой свыше 100 МГц).
Анализ показал, что в настоящее время наиболее целесообразно использовать конструкцию с соленоидальным индуктором и внешним по отношению к нему расположением разрядного объема. Конструкция подобной лампы показана на рис. 5, где 1 - цоколь Е-27; 2 - блок автогенератора; 3 -наполнение, ртуть и инертный газ, 4 - соленоидальный индуктор; 5 - люминофорный слой; 6 - цилиндрическая полость в колбе; 7 - стеклянная колба. Экспериментальные образцы безэлектродных КЛЛ с соленоидальным индуктором (на частоте 18 МГц) мощностью 30 Вт на сетевое напряжение 220 В 50 Гц с диаметром внешней колбы 75-85 мм имеют световую отдачу 30-40 лм/Вт. При этом ферритовый сердечник разогревается до 300°С.
В настоящее время ни в одной стране нет промышленного выпуска безэлектродных КЛЛ и выпускают только экспериментальные образцы.
Читайте и пишите полезные
