Что находится в лампах дневного света. Виды люминесцентных ламп. Разновидности люминесцентных ламп

Что находится в лампах дневного света. Виды люминесцентных ламп. Разновидности люминесцентных ламп

Люминесцентная лампа представляет собой цилиндрическую стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем порошкообразного кристаллического вещества – люминофора. Последний обладает способностью испускать видимый свет под воздействием невидимых ультрафиолетовых лучей. Внутри трубки, из которой предварительно выкачан воздух, находится газ аргон и капелька ртути. На концах трубки, внутри ее расположены электроды из вольфрамовой проволоки, присоединенные к наружным штыревым контактам.

Если к электродам лампы приложить определенное по величине напряжение, то под действием образовавшегося электрического поля свободные электроны перемещаются к аноду, а положительные ионы – к катоду. В лампе возникает электрический разряд. В первый момент газовый разряд возникает в атмосфере аргона, а по истечении небольшого промежутка времени, достаточного для испарения ртути, электрический разряд распространяется на пары ртути. Под действием ультрафиолетовых излучений ртутных паров люминофор, нанесенный на стенках трубки, испускает видимый свет. Таким образом, в люминесцентной лампе имеет место двухступенчатый энергетический процесс: первая ступень – превращение электрической энергии, проводимой к лампе, в энергию невидимых ультрафиолетовых излучений паров ртути и вторая степень – преобразование ультрафиолетовых излучений в видимое свечение люминофора.

Принципиальная схема включения состоит из люминесцентной лампы, стартера, являющимся пусковым органом, дросселя и двух конденсаторов. Стартер представляет собой небольшой, наполненный неоном стеклянный баллон с двумя электродами, один из которых является биметаллической пластинкой. В нормальном состоянии между холодными электродами имеется зазор в 2-3 мм. Напряжение зажигания стартера ниже напряжения сети и ниже напряжения зажигания люминесцентной лампы с холодными электродами, но оно выше напряжения зажигания этой лампы с нагретыми электродами. При включении лампы в электрическую сеть между электродами стартера возникает тлеющий разряд, нагревающий биметаллическую пластинку. Последняя разгибается и соприкасается с неподвижным электродом. При этом замыкается цепь пускового тока, который, протекая через электроды люминесцентной лампы, нагревает их примерно до 800 град. При замыкании контактов неоновой лампы разряд в ней прекращается, биометрическая пластинка остывает и, приняв прежнюю форму, разрывает цепь тока. В этот момент все напряжение сети оказывается приложенным к нагретым электродам люминесцентной лампы и в ней возникает газовый разряд – лампа “зажигается”. Весь описанный процесс длится несколько секунд.

Дроссель представляет собой индуктивную катушку со стальным сердечником; его назначение – стабилизировать разряд, т.е. обеспечить постоянство величины тока в цепи лампы. Наличие индуктивности в схеме обуславливает, однако, низкий cosф цепи порядка 0,55. Для повышения cosф до 0,9-0,95 к выходным зажимам схемы включается конденсатор. Параллельно стартеру включается другой конденсатор, предназначенный для снижения радиопомех, возникающих при включении лампы.

Световая отдача люминесцентных ламп превышает в 4-5 раз световую отдачу ламп накаливания той же мощности. С учетом потерь энергии в дросселе экономичность работы люминесцентных ламп оказывается в 3-4 раза больше, чем ламп накаливания. Средний срок службы люминесцентных ламп – 3000 часов. Колебания напряжения в осветительной сети влияют на световой поток люминесцентных ламп меньше, чем у ламп накаливания. Однако при снижении напряжения затрудняется зажигание ламп; повышение напряжения приводит к преждевременному разрушению электродов. Люминесцентные лампы чувствительны к колебаниям температуры окружающей среды. Лампы рассчитаны для работы при внешней температуре от +18 до +25 град. При повышенной или пониженной температуре светоотдача ламп падает. При температуре воздуха ниже +10 град. лампа может не загореться.

Недостатком люминесцентных ламп так же является стробоскопический эффект: свет лампы пульсирует с частотой 100гц (при частоте питающего тока 50гц), т.к. в конце каждого полупериода переменного тока разряд в лампе временно прекращается и свечение люминофора ослабевает. Стробоскопический эффект вызывает утомление глаз. Поэтому рекомендуется включать отдельные люминесцентные лампы многоламповых светильников на различные фазы трех фазной сети.

Сегодня на рынке существую лампы различных видов и стоимости. Каждая из них обладает своими технологическими и потребительскими характеристиками, преимуществами и недостатками. Наиболее востребованными сегодня считаются люминесцентные лампы. Рассмотрим данную тему подробнее.

Различают следующие виды ламп:

  1. Приборы накаливания
  2. Галогенные.
  3. Светодиодные.
  4. Люминесцентные.

Рассмотрим немного подробнее каждый из них.

Приборы накаливания

Достаточно долгое время у этих ламп не было достойных конкурентов. Сегодня, конечно, ситуация уже другая. Что касается формы изделий, то она может быть различной. То же самое касается мощности, которая в зависимости от вида прибора колеблется от 15 до 270 ватт.

Лампы накаливания, которые производятся сегодня, являются криптоновыми или биспиральными. В первых используется инертный газ криптон. Минимальная мощность этих изделий 400, а максимальная 100 ватт. В отличие от обычных ламп, они имеют большую светоотдачу.

Немалая светоотдача и у биспиральных ламп, которые дают потоки света благодаря накаливанию сложной дугообразной вольфрамовой нити.

Лампы накаливания независимо от их вида могут иметь различную поверхность. Она бывает прозрачной, матовой или зеркальной.

Галогенные лампы


Они дают красивые насыщенные оттенки, благодаря чему часто используются при оформлении интерьеров в этно-стиле. Изделия могут иметь различную форму. Эти лампы используются не только для общего освещения, но и для подсветки отдельных участков.

Существует несколько видов таких светильников:

  1. Настенные.
  2. Подвесные.
  3. Точечные.
  4. Встраиваемые.
  5. Поворотные.
  6. Фиксированные.

Светодиодные лампы


К достоинствам этих ламп можно отнести:

  1. Низкое энергопотребление.
  2. Относительно невысокая стоимость.
  3. Высокая светоотдача.
  4. Большой срок службы.

Существуют варианты изделий, которым не требуется для работы электропроводка. Они функционируют на аккумуляторах или на солнечных батареях. Эти лампы могут работать при температуре от -30 до +50 градусов.

Люминесцентные лампы


Эти изделия в последнее время становятся все более популярными. Они дают мягкий и рассеянный свет. Мощность люминесцентных ламп может составлять от 8 до 80 ватт. Они функционируют благодаря воздействию ультрафиолетовых излучений газового разряда на люминофор. Такие изделия требуют меньше электричества для работы, благодаря чему позволяют сэкономить. Модели приборов, которые подходят под привычные патроны E14 и E27, широко используются для освещения частных и многоквартирных домов. Благодаря доступности и популярности лампы люминесцентные купить сегодня не составит труда.

Если сравнить прибор накаливания и люминесцентную лампу одной и той же мощности, то у последней световой поток будет в 7-8 раз больше. Кроме того, такие изделия могут прослужить гораздо дольше. Из недостатков следует отметить то, что такие приборы чувствительны к перепадам температур, и они иногда могут мерцать.

Виды люминесцентных ламп


Различается всего семь типов люминесцентных ламп:

  1. Естественного света с улучшенной цветопередачей (ЛЕЦ).
  2. Дневного света с улучшенной цветопередачей 1 (ЛДЦ).
  3. Холодного естественного света (ЛХБ).
  4. Холодного белого цвета (ЛХБ).
  5. Теплого белого цвета (ЛТБ).
  6. Дневного света (ЛД).
  7. Белого цвета (ЛБ).

Каждая из них различается используемой маркой люминофора.

По форме они могут быть:

  • прямые,
  • в виде кольца.

Прямые лампы являются газоразрядными. Давление у таких приборов очень низкое. Они состоят из стеклянной трубки (колбочки) и двух цоколей с контактами. Кроме того, имеется пара катодов, выполненных из вольфрамовой нити или стальной трубки. Полость лампы заполнена парами ртути и инертным газом. Светоотдача изделия непосредственно влияет на длину трубки. Такие лампы устанавливают в помещения общественного транспорта и жилые дома.

Приборы в виде кольца можно использовать практически в любых помещениях. Благодаря небольшим габаритам трубки, эту лампу удобно применять в светильниках плоской формы. Качество и долговечность – основные характеристики люминесцентных ламп. Цена на такие осветительные приборы, как правило, приемлемая. Чаще всего они применяются для освещения помещений большой площади.

Характеристики люминесцентных ламп


Из преимуществ этих ламп нужно отметить следующее:

  1. Температура колбы не такая горячая, как у ламп накаливания.
  2. Устойчивы к небольшим перепадам напряжения.
  3. Долгий срок службы, который гораздо больше, чем у приборов накаливания.
  4. Большой диапазон цвета. Позволяет их использовать практически в любых помещениях.
  5. Эти лампы обеспечивают такой же поток света, но при этом тратят почти в четыре раза меньше электроэнергии, чем приборы накаливания.

Основными их недостатками являются следующие факты:

  1. Плохая работа при температуре люминесцентной лампы 0 и ниже.
  2. При достижении высоких температур снижается поток света.
  3. В колбе содержится примерно 40-60 миллиметров ртути. Поэтому постоянное нахождение в помещении с такими приборами может навредить здоровью.
  4. Существуют энергосберегающие люминесцентные приборы. Принцип их работы схож с обычными люминесцентными лампами. Только они имеют гораздо меньшую площадь колбы.

По сравнению с лампами накаливания они имеют несколько преимуществ:

  1. Требуют на 80% меньше электроэнергии при том же количестве света.
  2. Есть возможность выбирать цвет свечения.
  3. Происходит экономия денежных средств за счет более долгого срока службы.
  4. Продолжительный срок службы. Его точное значение зависит от типа лампы.

Схема и порядок работы

Прежде всего, нужно сказать, что правильнее называть её не лампой, а электроприбором, который состоит из следующих компонентов:

  1. Лампа.
  2. Стартер.
  3. Дроссель.


Чтобы в приборе образовался разряд, недостаточно только напряжения 220 вольт. Дело в том, что в внутри колбы находится газ, который не является электрическим проводником. Для возникновения заряда необходимо, чтобы произошла ионизация данного газа. Для этой цели как раз и предназначен стартер. Именно он за пару секунд нагревает электроды, находящиеся в разных частях лампы. При нагреве электрода часть электронов с поверхности с него улетает. Затем благодаря наличию электрических полей электроны двигаются в направлении, противоположном электроду. При этом они периодически попадают в атомы газа.

В результате газ ионизируется, что приводит к увеличению количества свободных зарядов внутри лампы. В этот момент в колбе появляется электрозаряд. В результате чего столкновение электронов с атомами ртути вызывает ультрафиолетовое свечение, которое не видно нашему глазу. Затем оно при помощи нанесенного на внутреннюю поверхность прибора люминофора (смесь фосфора с другими частицами) преобразуется в видимый свет. После появления электрического разряда, созданный электрозаряд способен, как правило, самостоятельно поддерживать необходимый уровень ионизации. Поэтому нагрев электродов для этого уже не требуется.

Схема подключения с применением ЭмПРА

Схема люминесцентной лампы:


Электромагнитный Пускорегулирующий Аппарат или ЭмПРА часто называют просто дросселем. Эта схема активно применялась для подключения люминесцентных приборов еще в советское время. Важно, чтобы мощность этой схемы соответствовала общей мощности, подключаемых к нему ламп.

Принцип действия состоит в следующем. При включении электропитания в стартере происходит возникновение электрозаряда. При этом накоротко замыкаются биметаллические электроды. В результате этого образуется ток в цепи стартера и электродов, который ограничивается только внутренним сопротивлением дросселя. Благодаря чему в три раза увеличивается напряжение в рабочей лампе. Электроды при этом практически мгновенно разогреваются. Вместе с этим происходит остывание биметаллических контактов стартера и цепь размыкается. С помощью возникающей самоиндукции дроссель запускает специальный высоковольтный импульс. Вследствие чего возникает разряд в газовой среде, что и приводит к зажиганию лампы. Далее напряжения уже не хватит для повторного замыкания электродов стартера. Поэтому пока лампа горит, стартер с разомкнутыми контактами будет уже неактивным в работе.


Схема подключения с применением ЭПРА

Электронный Пускорегулирующий Аппарат или ЭПРА подает на прибор напряжение, отличное от сетевой частоты, а именно высокочастотный ток значением 25-125 кГц. Это позволяет избежать мигания ламп, которое может быть неприятно для глаз человека. Здесь используется автогенераторная схема, в состав которой включены выходной каскад на транзисторах и трансформатор. Схемы подключения обычно наносятся на переднюю сторону блока.

ЭПРА имеет несколько существенных преимуществ. Так, они увеличивают срок службы люминесцентных приборов. Это достигается благодаря специальному режиму запуска. В процессе работы не наблюдается неприятного шума и бликов. Если сравнивать эту схему с предыдущей, то она позволяет сэкономить до 20% электроэнергии. Кроме того, в ней нет стартера, а именно он чаще всего выходит из строя. Сегодня существуют специальные модели, позволяющие регулировать яркость свечения и имеющие возможность диммирования.


Изобретателем лампочки был вовсе не Ильич, как многие считают. Первым создателем искусственного дневного света стал Г. Гайсслер, который в середине 19 века получил синее мерцание в вакуумной трубке. Всемирно известный Томас Эдисон спустя почти 40 лет после этого события, в США представил вниманию посетителей выставки также свечение, но уже люминесцентное. Затем, в следующие несколько десятилетий разные изобретатели представляли лампы, которые использовали для получения свечения различные вещества, например смесь из азота и углекислого газа или ртуть. В итоге и свет получался с различными оттенками – нежно-розовый в первом случае и цвета морской волны во втором. Такие лампы были гораздо эффективнее, нежели лампы самых первых изобретателей, к тому же внешний вид напоминал современные изделия. Однако широкого распространения такие лампы тогда еще не получили. Лишь только в 26 году следующего столетия Эдмунд Джермер с коллегами представил лампу, которая давала равномерное свечение без сильной колоризации за счет преобразования ультрафиолета, который образовывался при возбуждении плазмы. Именно этот ученый считается создателем такой привычной нам люминесцентной лампы, заменяющей дневной свет в любом помещении. Первой компанией, которая поняла, какую выгоду могут принести лампы, стала

История люминесцентной лампы достаточно объемна как по времени, так и по количеству сопутствующих изобретений. До того момента, как в частных домах и офисах появились первые лампы дневного света в том виде, который мы наблюдаем и по сей день, ученым и инженерам пришлось изобрести вакуумную трубку, поэкспериментировать с различными инертными газами, создать долговечные электроды и разработать состав флуоресцентного покрытия.

Первой в 1856 году на свет появилась вакуумная стеклянная трубка. Этому изобретению мы обязаны немецкому стеклодуву и изобретателю Генриху Гейслеру. Именно он создал вакуумный насос, позволявший откачивать из закрытой колбы воздух. Стеклянная вакуумная колба в последствие получила имя изобретателя – трубка Гейслера. Когда ученый, а затем и его последователи пропускали через трубку электрический ток ,наблюдалсядостаточно интересный эффект – яркое свечение зеленоватого оттенка.

Основательные эксперименты с явлением электролюминесценции различных веществ проводил Александр Эдмон Беккерель. Именно он в 1859 году предложил покрыть трубку Гейслера тонким слоем люминесцирующих веществ. И хотя трубки ученого излучали недостаточно сильный свет и были недолговечны, именно он впервые заставил люминофор светиться под воздействием электрического тока. Хотя по большому счету Беккерель и не собирался практически использовать свои достижения – у него был чисто научный интерес в этой и других областях науки.

Первое практическое применение трубки Гейслера попытался осуществить Томас Эдисон . Именно он в 1896 году изобрел, а 1907 году запатентовал колбу с покрытием из вольфрамата кальция и рентгеновским излучением как люминесцентную лампу. Но и этому изобретению не удалось стать искусственным источником света в наших домах. Лампа имела малый срок службы, а Эдисон, добившись успеха с лампой накаливания , отказался от дальнейших изысканий по совершенствованию люминесцентной лампы.

Впервые практически использовать аналог сегодняшней лампы дневного света и изыскать из этого коммерческий интерес удалось Даниэлю Фарлану Муру. Первую модель своей лампы оно показал общественности в 1895 году (на год раньше Эдисона). В качестве инертного газа в колбе он использовал двуокись углерода (для белого свечения) или азот (для розового). Его лампа была невероятно сложна в конструкции, но уже тогда инженеры заметили ее большую эффективность по сравнению с разрабатываемой лампой накаливания. Почти 9 лет усовершенствований и испытаний привели к тому, что начиная с 1904 года, система освещения Мура стала устанавливаться в магазинах и офисных помещениях.

Использовать в люминесцентной лампе пары ртути впервые предложил Питер Купер Хьюитт в 1901 году. Его лампы были намного эффективнее, как ламп Мура, так и ламп накаливания. Однако сине-зеленый свет свечения ограничил их применение в то время. Хотя в последствие, много лет спустя, именно ртутные лампы стали основой уличного освещения, именно ими оснащались фонарные столбы .

Лишь в 1927 году свет увидела люминесцентная лампа – аналог той, что мы используем сейчас. И хотя ее изобретатель Эдмунд Джермер изначально ставил перед собой цель создать управляемый источник ультрафиолетового света – получилось так, что вместе с коллегами Фридрихом Мейером и Гансом Шпаннером он создал второй по популярности источник искусственного света, причем более близкий к естественному, чем популярная в то время лампа накаливания. Исследователи просто покрыли ультрафиолетовую лампу слоем люминофора, и оказалось, что она способна излучать естественный белый и достаточно яркий свет.

В 1934 году патент на изобретения выкупила General Electric (британская, а не американская), за достаточно кругленькую по тем временам сумму в 180 тыс. $. Первые продажи люминесцентных ламп начались лишь в 1938 году, так как на протяжении 4 лет до этого исследовательские бюро компании усиленно изобретали неразрушающийся под действием электрического тока электрод, а сама фирма выкупала патенты, на изобретения, хоть как-то относящиеся к этому виду лампы.

Люминесцентные лампы, иначе называемые газоразрядные, основаны на свечении электрического разряда в парах ртути. Такой разряд излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне. Для преобразования в видимый свет на внутреннюю поверхность колбы наносится специальное вещество – люминофор.

Существует два основных типа люминесцентных ламп – низкого и высокого давления. Эти типы имеют существенные конструктивные различия.

Наибольшее применение нашли лампы низкого давления. Они применяются во всех типах помещений, где требуется освещение как альтернатива устаревшим светильникам накаливания. Некоторые типы люминесцентов не имеют аналогов среди других источников освещения.

Основные преимущества перед лампами накаливания:

  • Высокая экономичность;
  • Низкая температура;
  • Большая светоотдача;
  • Рассеянное излучение по всей поверхности источника;
  • Разнообразие цветовых оттенков, не требующее применения светофильтров;
  • Большой срок службы.

Экономичность и светоотдача превосходят таковые у классических ламп накаливания в несколько раз. Для примера – люминесцент мощностью 20 Вт примерно эквивалентен лампе накаливания 100 Вт. Учитывая, что срок службы обычной лампы составляет 1000 ч против 20000 у люминесцентной, то разница очевидна.

Поскольку нити накаливания у газоразрядных светильников нагреваются только во время запуска, а сам разряд в газовой среде не сопровождается выделением тепла, то такие изделия практически не греются и не имеют ограничений по пожарной безопасности.

Недостатки также присутствуют;

  • Содержание в конструкции паров ртути – самый основной недостаток;
  • Неравномерный спектр у недорогих ламп;
  • Мерцание с частотой источника питания;
  • Необходимость в дополнительных элементах для запуска;
  • Низкий коэффициент мощности (cosφ), создающий дополнительную нагрузку на электрическую сеть;
  • Трудности с зажиганием при низкой температуре.

Светильники, которые используют для запуска дроссель и стартер, характеризуются мерцанием с двойной частотой сети (100 Гц), что особенно заметно на светильниках с большим сроком службы. Мерцание возникает из-за того, что выключение лампы в момент отсутствия тока происходит практически мгновенно, на уровне инерционности зрения.

Поэтому возникает «стробоскопический» эффект. Быстрые перемещения предметов становятся при этом дергаными, ступенчатыми. Особенно нежелателен такой эффект на производствах, где есть перемещающиеся механизмы. Для устранения мерцания светильники группируют в группы, отдельные лампы которых запитываются от разных фаз трехфазной сети.


Виды и типы

Как было сказано выше, люминесценты подразделяются на два типа, высокого и низкого давления.

Первые представлены широко распространенными лампами уличного освещения типа ДРЛ. Такие светильники имеют большую мощность и плохую цветопередачу. Применяются только для уличного освещения или в помещениях с большой площадью, в которых не предъявляются высокие требования к качеству освещения.

Лампы с добавками солей некоторых металлов ДРИ имеют более высокую светоотдачу и могут иметь различные оттенки цвета. Находят применение для декоративной подсветки архитектурных элементов зданий и в тех областях, где требуются мощные точечные источники освещения определенного цвета.

Ртутно-кварцевые лампы типов ДРТ и ПРК имеют корпус из кварцевого стекла и служат мощным источником ультрафиолетового излучения.

Наибольшее распространение получили лампы низкого давления трубчатого типа. Они выполнены в виде стеклянной трубки, заполненной аргоном с добавкой паров ртути. На противоположных концах светильника находятся по два электрода.

Каждая пара на торцах соединена со спиралью из нихрома. Спираль служит для первоначального запуска. Такие лампы требовали громоздкой пускорегулирующей аппаратуры, в которую входит дроссель и стартер.

Развитие современной электроники позволило заменить аппаратуру запуска миниатюрной электронной схемой, которая по своим габаритам позволяет использовать в качестве корпуса цоколь лампы.

Технические характеристики и маркировка

Основные характеристики — это мощность и цветопередача. Лампы отечественных предприятий имеют буквенное обозначение цветопередачи.

Первая буква Л – лампа, а следующие имеют непосредственное отношение к характеристикам света:

  • Д — дневной;
  • Б — белый;
  • ХБ — холодно-белый;
  • ТБ — тепло-белый;
  • Е — естественный;
  • ХЕ – холодно-естественный;
  • Г, К, З, Ж, Р, ГР – различные цвета;
  • УФ — ультрафиолетовый.

Буква Ц или комбинация ЦЦ обозначает использование люминофора с улучшенной характеристикой цветопередачи.

Международное обозначение состоит из трех цифр. Первая цифра характеризует качество цветопередачи, вторая и третья – цветовую температуру. Например, значение 530 говорит от том, что качество цветопередачи 50, а цветовая температура 3000 К.

Чем выше значение первого индекса, тем лучше цветопередача. Цветовая температура характеризует цветовой тон освещения. Чем выше цветовая температура, тем холоднее оттенок.

Все прочие маркировки не имеют единого стандарта. Каждая фирма-изготовитель маркирует продукцию по-своему.

Обычно на трубчатых лампах указывается ее диаметр:

  • T5 (диаметр лампы 5/8 дюйма ≈ 1.59 см);
  • T8 (диаметр лампы 8/8 дюйма ≈ 2.54 см);
  • T10 (диаметр лампы 10/8 дюйма ≈ 3.17 см);
  • T12 (диаметр лампы 12/8 дюйма ≈ 3.80 см).

Может также указываться тип цоколя лампы:

  • Штырьковые – 2D; G23; G24; G27; G53;
  • Резьбовые – E14; E27; E40.

В обязательном порядке должно указываться напряжение питания и тип запуска лампы.

Обозначения RS — rapid start, InS — instant start, US – universal start, говорят о том, что для запуска дополнительные элементы не требуются, вся пусковая аппаратура встроена в корпус. Лампы, для включения которых необходим стартер, имеют маркировку PHs — pre-heat start.


Маркировка отечественных люминесцентных самп

Утилизация

Утилизацией занимаются только специальные фирмы, с которыми предприятия обязаны заключать договора. Частные лица должны сдавать лампы в специальные пункты или контейнеры.

Использование обычных комнатных люминесцентов для уличного освещения нецелесообразно , поскольку зажигание будет происходить медленно и срок службы светильников сильно сократится.

Нежелательно использовать газоразрядные светильники в местах, где освещение подвержено частым включениям-выключениям , например, в помещениях, оборудованным датчиком присутствия. Хоть изделия и характеризуются длительным сроком службы, количество коммутаций у них ограничено до 2000 циклов.



top