Люмінесцентні лампи, які вибрати? Усі види люмінесцентних ламп Що знаходиться в люмінесцентних лампах.

З дня початку масового виробництва люмінесцентних ламп і досі вони залишаються в лідерах за поширеністю серед освітлювальних приладів. Можливо, колись за цим параметром їх обженуть світлодіодні, але поки що факт залишається фактом. І справа не тільки в їхній економічності в порівнянні з галогенними лампами або розжарювання. На сьогоднішній день це найдоступніший варіант освітлення для шкіл, дитячих садків, офісів, виробничих та складських приміщень.

Люмінесцентні, газорозрядні, лампи денного світла - як тільки не називають подібні освітлювальні прилади, часом навіть не замислюючись, звідки взялася назва. Все просто. Світильники з ЛДС працюють за допомогою дроселя та стартера. Стартер, створюючи короткочасне коротке замикання, сприяє появі іскри, а дросель за допомогою вироблення високовольтного розряду пробиває пари ртуті, що містяться в колбі, в результаті чого виникає ультрафіолетове світіння.

Класифікація люмінесцентних ламп

Для класифікації та виділення технічних характеристик ЛЛ необхідно визначити їхню працездатність, а так само зрозуміти, яка їх конструкція. Для цього доцільно:

• Визначити світло, яке випромінюється лампою. Він може бути звичайним білим чи денним. Удосконалені моделі можливі у універсальному виконанні.
• Дізнатися поперечну ширину трубки. Чим більший цей показник, тим потужнішим буде ЛДС, а також будуть вищими дані по температурі кольору, спектру та терміну служби. Найбільш поширені та ефективні колби на 18, 26 та 38 мм. Дані діаметра та довжини трубки зазвичай маркують поруч, наприклад, 26/406.
• Подивитися на такі показники як потужність ламп. На основі цих показників можливе визначення площі, що висвітлюється приладом. Також від цього параметра залежить і ККД.
• Дізнатися, скільки контактів має ЛЛ. Їх може бути чотири, може два при скрученій в кільце лампі.
• Визначити, чи потрібно для розпалювання люмінесцентної лампи стартер та дросель, чи ЛЛ є безстартерною. Деякі думають, що якщо стартер не потрібний, прилад буде економнішим. Але це помилка, ніякого зв'язку між наявністю чи відсутністю переривника та енергозберігання немає.
• Врахувати номінал необхідного харчування. Є лампи, що працюють не від 220, а від 127 В.
• Подивитися на форму лампи. Вона може бути у формі кільця, U-подібної, прямої, спіралеподібної, кулястої або дугової.
• Зверніть увагу на довговічність роботи. Вона залежить від того, де має бути використана дана лампа. Найбільш довговічні ЛЛ, призначені для дому.
• Візуально зрозуміти колір лампи. Є вона ЛДЦ чи ЛБ.

Маркування

Лампи денного світла можна розділити на дві групи – мають загальне та спеціальне призначення. Загальне призначення - прилади 15-80 Вт. Вони можуть бути як білими, так і кольоровими (червоний, жовтий, зелений, блакитний та синій).

За параметром потужності бувають малопотужними (менше 15 Вт) і потужними (понад 80 Вт).

Має значення і тип розряду, вони теж бувають різними – дуговий, тліючий та тліючий переріз.

Випромінювання – природне світло, кольорова лампа, зі спеціалізованим спектром та ультрафіолетова.

Форма трубки – трубчаста чи фігурна. Світлорозподіл - спрямоване випромінювання (рефлекторна, щілинна, панельна та ін.) та ненаправлене.

Вказівка ​​особливостей обов'язково в назві, тому, подивившись позначення люмінесцентних ламп, можна визначити всі показники цих освітлювальних приладів. У ЛЛ, що мають покращену якість по кольоропередачі, у маркуванні за літерою кольору буде проставлено букву Ц, а за умови особливої ​​якості – ЦЦ.

Наприклад, маркування лампи виглядає так – ЛКЦУ-80. Значить, це люмінесцентна червона U-подібна лампа потужністю 80 Вт. Маркування люмінесцентних ламп OSRAM трохи відрізняється, але все ж таки основні дані в ній ті ж.

Переваги і недоліки

При зменшенні розмірів (довжини) лампи зростає світлова віддача. Виходить, що зменшуються втрати, що сприяє покращенню якості світлового потоку. Тоді напрошується логічний висновок - краще освітлення дасть одна лампа потужністю 30 Вт, ніж дві по 15 Вт.

Які ж переваги у подібних світлових приладів? Звичайно, перше, що слід назвати – це пристойний рівень ККД, він становить приблизно 25%. Що стосується світловіддачі, то вона майже в десять разів вища, ніж у звичайної лампи з ниткою розжарювання.

Наступний плюс – це велика довговічність. Вона становить 20 000 год. До того ж такі лампи мають величезний колірний спектр. Звичайно, з багатобарвною світлодіодною стрічкою його не порівняти, але все ж таки можна підібрати освітлювальний прилад зі світловим потоком такого кольору, який потрібен.

Розподіл свічення по всій люмінесцентній лампі. Хоча, звичайно, ця перевага є сумнівною, швидше її можна віднести до недоліків. А їх і так вистачає.

Наприклад, такі лампи денного світла вимагають установки пускорегулюючого апарату, тому що необхідна стабілізація та підтримка нормального функціонування освітлювального приладу. Також ці лампи залежать від погодних умов (при установці на вулиці).

Оптимальний температурний режим подібних люмінесцентних трубок – це 20 градусів за Цельсієм.

Ще одна дуже важлива проблема - можливість отруїтися при дефекті колби та виділення парів ртуті. З тієї ж причини (випаровування важких металів) виникають і проблеми з утилізацією. Виробляють її тільки спеціалізовані центри, і це коштує чималих коштів.

Також при нестабільному напрузі можливе виникнення відчутного мерехтіння, що, природно, не додасть здоров'я зору і може викликати головний біль та дратівливість. Про останній недолік вже згадувалося – димувати пристрій дуже складно та трудомістко.

Як вибрати люмінесцентну лампу?

При виборі слід дотримуватися деяких правил, які можуть вплинути на якість люмінесцентної лампи, а також на тривалість її терміну служби. Звертати увагу слід на такі показники технічних характеристик:

1. погодні умови (якщо світильник на вулиці) та внутрішнє середовище у приміщенні, де передбачається використання;
2. температурний режим, у якому відбуватиметься функціонування освітлювального приладу;
3. напруга в мережі, що важливо для запобігання мерехтіння;
4. Розміри приладу. Необхідно передбачити, чи вміститься люмінесцентна лампа у світильник;
5. прийнятна та необхідна потужність приладу, його колір та сила світлопотоку.

Вибравши люмінесцентну лампу з відповідними характеристиками, можна надовго отримати якісний виріб. Його не доведеться міняти щомісяця.

Визначити якість подібних приладів, спираючись на марку фірми-виробника, не вийде, тому що певна частина люмінесцентних ламп у будь-якого постачальника буде шлюбом. І розмір такого неліквіду не залежить від ціни виробу чи розкрученості бренду.

При придбанні кольорової люмінесцентної лампи (ЛДЦ) або спеціалізованої доведеться переплатити близько 10-15% вартості звичайної ЛЛ. Це може бути антибактеріальна лампа, які встановлюються в лікарнях для кварцювання, тобто знезараження, або лампи для рослинництва.

Деякі дані для полегшення вибору

Від потужності лампи залежить її довговічність, а також сила світлового потоку, в тому числі і через деякий час роботи. Знаючи подібні параметри люмінесцентних ламп, можна підібрати оптимальний світловий прилад, який не зіпсує настрою під час встановлення.

Наприклад, при споживаній потужності такого світлового приладу в 30 Вт середній термін служби становитиме 15 000 годин. Середня сила світлового потоку після 100 годин горіння у білої (ЛБ) дорівнюватиме 140 лм, теплої та холодної білої – 100 лм. У денної – 180 лм, а у денної кольорової цей показник дорівнюватиме 80 лм. А от у ЛДЦ параметри вже будуть іншими.

Не варто забувати про те, що безстартерні лампи хоч і витрачають не менше електроенергії, ніж світильники зі стартером, але все ж таки довговічність їх роботи трохи більша. А тому найкращим варіантом буде придбання саме таких люмінесцентних ламп з наступним винятком зі схеми їхнього включення стартерів. Зробити це неважко, і багато часу така робота не займе.

Екзотика

Взагалі, нестандартна форма люмінесцентних ламп бере свій початок з часів неонових реклам. Тепер, коли у виробника з'явилася маса можливостей зробити трубку будь-якої конфігурації, фігурні лампи в основному стали використовуватися для сміливих дизайнерських рішень. Такі вироби не маркуються звичними символами. Для того щоб дізнатися про їхні технічні характеристики, необхідно подивитися в паспорт виробу.

Такі люмінесцентні лампи дуже добре вписуються в футуристичні інтер'єри. Цікаво, що подібного виду світильника і світла, що ним розповсюджується, неможливо домогтися за допомогою будь-якого іншого виду джерела освітлення.

Практично кожен із нас у виборі освітлення для будь-яких цілей стикався з труднощами вибору того чи іншого освітлювального приладу.

Зараз на ринку цієї сфери представлено безліч варіантів, кожен з яких відрізняється своїми позитивними якостями і, звичайно, деякими недоліками.

Проте є й ті продукти виробництва, які вже тривалий час зберігають визнання споживчого сегменту.

До таких виробів можна віднести люмінісцентні лампи, які знайшли широке застосування практично повсюдно. Їхні експлуатаційні характеристики відзначені на найвищому рівні, а недоліки можна вважати не надто значними.

Словом, для монтажу системи освітлення це досить оптимальний варіант, який також відрізняється своєю економічністю.

Люмінесцентна лампа – це досить поширене явище у житті.

Напевно, кожен з нас відвідував якісь громадські установи і помічав специфіку висвітлення в цих будинках. Однак про те, що саме являє собою цей виріб, мало хто знає.

Люміісцентні лампи відносяться до газозарядних пристроїв, що засновує свою роботу на дії з фізичного боку електричного розряду в газах

У такому пристрої міститься ртуть, що забезпечує ультрафіолетове випромінювання, яке в самій лампі перетворюється на світло.

Відбувається цей процес за допомогою дуже важливого елемента – люмінофора.

Люмінофор може бути сумішшю будь-яких хімічних елементів, наприклад, галофосфату кальцію з чим-небудь. Підбираючи люмінофор будь-якого типу, можна досягти найцікавіших ефектів, наприклад, зміни кольорового рішення світла лампи.

При виборі виробу варто звернути увагу на один із найважливіших показників – загальний індекс кольору. Позначається він поєднанням літер Ra, і чим більше значення вказано в супровідній документації до лампи, тим краще вона виконуватиме свою роботу.

Завдяки такій системі освітлення люмінісцентна лампа стала явним лідером перед тими ж лампами розжарювання.

А якщо врахувати, що експлуатаційні характеристики її забезпечують куди більший термін користування, то про правильність вибору, зверненого на користь люмінісцентної лампи, замислюватися не варто.

Переваги та недоліки люмінесцентних ламп

Як і всі навколо нас, люмінесцентні лампи мають свої позитивні та негативні сторони. На щастя, друге набагато менше.

Як було сказано раніше, люмінесцентні лампи є явним лідером серед засобів освітлення. Перевагу перед лампами розжарювання не важко помітити навіть не досвідченому в електриці людині.

Переваги

До переваг цього елемента ставляться такі:

• світловіддачу вона здійснює значно більшою мірою, та й якість світла дещо вища, ніж у інших освітлювальних елементів;
• тривалий термін експлуатації, що забезпечує відсутність перебоїв у роботі з лампами;
• ККД такого виробу значно вищий;
• Розсіяне світло, що надає меншу шкоду на стані сітківки ока, а значить, при експлуатації цієї лампи ви зможете значно зменшити ризик проблем із зором;
• широкий діапазон у плані кольорових рішень світла.

Недоліки

Звичайно, негативні якості у люмінесцентних ламп теж мають місце. До цього переліку входять такі пункти:

• Вміст ртуті у таких виробах становлять деяку хімічну небезпеку та потребують спеціальної утилізації;
• Стрічковий спектр розподіляється не рівномірно, а це може спричинити деяку незручність у плані сприйняття реального кольору предметів, що висвітлюються люмінесцентною лампою; однак, тут слід допустити деяке застереження: існують екземпляри, які представляють практично повноцінний суцільний спектр, але рівень світловіддачі в цьому випадку падає;
• Люмінофор, що міститься в цих лампах, з часом виконує свою роботу з меншою ефективністю, це зменшує коефіцієнт корисної дії лампи та знижує ступінь світловіддачі;
• В установці люмінесцентної лампи обов'язково потрібно купити додатковий , який або обійдеться споживачеві в досить велику суму, але відрізнятиметься оптимальними експлуатаційними якостями, або за ціною він буде дешевшим, зате забезпечить високий рівень шуму і ненадійність роботи;
• Низький показник потужності, отже, цей варіант не надто підходить для електромережі. Є місце і менш значні недоліки, проте, їх вплив відіграє не дуже значну роль у застосуванні люмінесцентних ламп.

Природно, що прогрес у виробництві таких виробів, як люмінесцентні лампи, не стоїть на місці, і якщо раніше застосовувалися переважно аналогічні екземпляри зі схожими технічними характеристиками, то сьогодні споживач може підібрати собі той варіант, який буде для нього найбільш оптимальним та ефективним.

Існує безліч ознак, за якими можна класифікувати ці лампи, але тим не менш, найголовнішим із все ж таки буде ознака показників тиску.

На даний момент на ринку представлені газозарядні ртутні екземпляри високого та низького тиску.

Лампи високого тискузнайшли своє застосування переважно у освітленні поза приміщеннями. Оскільки такі вироби мають високу потужність, то всередині будівлі їх світло буде досить неприємним для сприйняття його оком.

Також лампи високого тиску відмінно підходять для складання будь-яких освітлювальних установок.

Лампи низького тискумають порівняно меншу потужність, а значить, підходять для застосування всередині будівель.

Призначення приміщення може бути будь-яким: люмінесцентні лампи такого показника підійдуть і для цехових і виробничих будівель, і для житлових приміщень.

Крім поділу ламп за принципом тиску, існує ще й класифікація по діаметру трубки чи колби лампи, і навіть за схемою запалювання.

Для прикладу можна взяти продукти найвідоміших виробників, наприклад, Osram та Philips. Якщо уважно придивитися до даних на упаковці, можна побачити букву і цифру поруч. Це маркування типу виробу.

Отже, люмінесцентні лампи поділяються на:

• Т5 – лампи з таким показником є ​​досить рідкісним явищем, яке не знайшло визнання в купівельному сегменті. Вартість їх досить висока, проте ступінь світловіддачі показує чудові результати – до 110 лм/ват. Варто зазначити, що зараз виробники значно збільшили обсяги виробництва люмінесцентних ламп із таким показником.
• Т8 – новий продукт, що має досить високу ціну та розрахований на навантаження не більше 0,260 А.
• Т10 – аналог ламп маркування Т12, що відрізняється досить низькою якістю та рівнем ефективності.
• Т12 - лідер ринку люмінесцентних ламп. Включає широке розмаїття підтипів, що говорити, практично всі стандартні моделі відносяться до цієї групи. До них входять представники практично всіх виробників люмінесцентних ламп.

Згаданий вище принцип класифікації за схемою запалюваннямає під собою два типи: що вимагають стартера і не вимагають його.

Потужність теж є досить значною характеристикою люмінесцентних ламп, відповідно, це також стало фактором виділення окремої класифікації.

За показниками потужності лампи поділяються на:

• Стандартні – з маркуванням Т12;
• HO – лампи високої потужності, однак, відрізняються порівняно меншою світловіддачею;
• VHO – лампи, здатні витримати навантаження до 1,5 А;
• "Економ" - варіанти люмінесцентних ламп.

До критеріїв, якими можна розподілити лампи по групам, відносять і довжину.

Варіантів ця диференціація представляє безліч. Як правило, виробники обов'язково вказують ці дані в інструкції або на упаковці.

Класифікація з використання стартера

Варто відзначити і той факт, що люмінесцентні лампи можна розділити на види і за типом їх підключення.

Однак у цьому випадку виділити будь-які точні категорії досить складно, оскільки кожен тип, виділений, наприклад, за потужністю або потребою присутності стартера, вимагає дотримання своїх нюансів.

Де застосовуються люмінесцентні лампи

Як було сказано раніше, люмінесцентні лампи знаходять досить широке застосування майже повсюдно.

Незважаючи на деякі негативні сторони застосування цього виробу, переваги його, все ж таки переоцінити досить важко.

Кожен із нас навчався у школі, відвідував заклади охорони здоров'я, адміністративні будівлі тощо.

Так ось система освітлення в цих приміщеннях грунтується на використанні люмінесцентних ламп.

Як правило, це досить масштабні за своїми розмірами трубки, що забезпечують якісне освітлення у будинкахіз деякими архітектурними особливостями.

Але якщо громадські будівлі відрізняються своїми габаритами, наприклад, високими стелями, великими за площею залами і кімнатами, де освітлення потрібно досить потужне і постійне, то в домашніх умовах люмінесцентні лампи, які оптимально будуть експлуатуватися там, не підійдуть.

На щастя, рівень виробничих навичок значно зріс, отже, з'явилися адаптовані до домашніх умов люмінесцентні лампи.

Вони відрізняються куди меншими розмірами, мають у своєму складі електронні баласти, які можна підключати до патронів, що застосовуються в домашній електроніці.

І незважаючи на свіжість цієї нововведення, адаптовані лампи вже міцно завойовують цей сегмент ринку.

До речі, є досить цікавий факт. Вже звичні нам плазмові телевізори мають у своєму механізмі саме люмінесцентні лампи!

Звичайно, це теж адаптований відповідно до специфіки застосування варіант, але, проте, принцип його роботи полягає в тому самому явищі. Рідкокристалічні екрани, до речі, раніше виготовлялися тільки із застосуванням люмінесцентних ламп, проте пізніше вони були замінені на світлодіоди.

Хоча зараз конкуренцію в галузі світлової реклами люмінесцентним лампам становлять і екрани.

Також люмінесцентні лампи отримали широке застосування в галузі рослинництва для вирощування.

Якщо говорити загалом, виділяючи основну думку застосування люмінесцентної лампи, то можна зробити висновок: їх має сенс застосовувати в тих випадках, коли потрібно забезпечити світлом приміщення великих розмірних показників.

Спільна робота із системами цифрового інтерфейсу освітлення з можливістю адресації дозволяє забезпечити і високу світловіддачу, і водночас не витратити великих сум на оплату електроенергії, адже порівняно з лампами розжарювання люмінесцентні лампи дозволяють скоротити споживання енергії більш ніж у половину! Тим самим, будучи енергозберігаючими.

Крім цього, лампи скорочують витрати та тривалістю свого застосування.

Висновок

Отже, у цій статті ми розглянули найголовнішу інформацію про таке благо сучасних технологій як люмінесцентні лампи.

Для проведення робіт з підключення цього пристрою потрібно мати не тільки чіткі уявлення про основи електроніки та електротехніки, але і бути дуже уважним при виборі того чи іншого типу виробу.

Дотримання цих мінімальних, але дуже важливих вимог забезпечить абсолютно безпроблемну експлуатацію ламп і максимальну корисність від їх застосування.

Люмінесцентні лампи низького тиску з'явилися першими газорозрядними лампами, які завдяки високій світловій віддачі, гарному спектральному складу і великому терміну служби знайшли застосування для загального освітлення, незважаючи на деяку складність їх включення в електричну мережу. Висока світлова віддача люмінесцентних ламп досягнута завдяки поєднанню дугового розряду в парах ртуті низького тиску, що відрізняється високою ефективністю переходу електричної енергії в ультрафіолетове випромінювання, з перетворенням останнього на видиме в шарі люмінофора.

Люмінесцентні лампи є довгими скляними трубками, в торці яких впаяні ніжки, що несуть електроди (рисунок 1). Електроди являють собою вольфрамову біспіраль або триспіраль з нанесеним на неї шаром активної речовини, що володіє низькою роботою виходу при температурі нагрівання близько 1200 (оксидні катоди), або холодний оксидний катод зі збільшеною поверхнею, що виключає перевищення його температури під час горіння лампи.

Малюнок 1. Схема люмінесцентної лампи:
1 - Ніжка; 2 - електрод; 3 - катод; 4 - шар люмінофора; 5 - трубка колби; 6 - цоколь; 7 - ртутні пари

Оксидний катод покритий шаром емітуючої речовини, що складається з оксидів лужноземельних металів, одержуваних при нагріванні та розкладанні карбонідів (BaCO 3 CaCO 3 SrCO 3). Покриття активоване малими домішками лужноземельних елементів. В результаті зовнішня поверхня катода перетворюється на напівпровідниковий шар із малою роботою виходу. Оксидні катоди працюють при 1250 - 1300 К, забезпечуючи великий термін служби та малі катодні падіння напруги.

У трубку люмінесцентної лампи введено невелику кількість ртуті, що створює при 30 - 40 ° С тиск її пари, що насичують, і інертний газ з парціальним тиском в кілька сотень паскалів. Тиск парів ртуті визначає зниження напруги запалювання розряду, а також вихід ультрафіолетового випромінювання резонансних ліній ртуті 253, 65 та 184,95 нм. Як інертний газ у люмінесцентній лампі використовують головним чином аргон при тиску 330 Па. Останнім часом для наповнення ламп загального призначення застосовують суміш, що складається з 80-90% Ar і 20-10% Ne при тиску 200-400 Па. Додавання інертного газу до пар ртуті полегшує запалення розряду, знижує розпилення оксидного покриття катода, збільшує градієнт електричного потенціалу стовпа розряду і підвищує вихід випромінювання резонансних ліній ртуті. У люмінесцентних лампах 55% потужності посідає частку лінії 253,65 нм, 5,7% - лінії 184,95 нм, 1,5 - 2% - лінії 463,546 і 577 нм, на світлове випромінювання інших ліній - 1,8%. Решта потужності витрачається на нагрівання колби та електродів. На внутрішню поверхню трубки рівномірно по всій довжині наносять тонкий шар люмінофора. Завдяки цьому світлова віддача ртутного розряду, що дорівнює 5 – 7 лм/Вт, зростає до 70 – 80 лм/Вт у сучасних люмінесцентних лампах потужністю 40 Вт. При використанні люмінофорів на основі рідкісноземельних елементів світлова віддача люмінесцентної лампи діаметром 26 мм підвищується до 90 - 100 лм/Вт.

Низький тиск парів ртуті, що використовується в люмінесцентних лампах, що виходить при температурі колби, що мало відрізняється від температури зовнішнього середовища, робить її параметри залежать від зовнішніх умов. Експлуатаційні параметри ламп визначаються параметрами пускорегулюючої апаратури.

Зважаючи на різноманіття та складність зазначених вище залежностей розглянемо кожну з них окремо. При цьому матимемо на увазі, що у реальних умовах роботи ламп вони взаємопов'язані.

Основні властивості ртутного розряду низького тиску

Основна частина потужності випромінювання ртутного розряду низького тиску, який використовується в люмінесцентній лампі, зосереджена в резонансних лініях ртуті з довжинами хвиль 253,65 і 184,95 нм. Це випромінювання виникає у стовпі розряду при тиску парів ртуті 1 Па та щільності струму близько 10 А/мм². Тиск насиченої пари ртуті визначається, як відомо, температурою найбільш холодної частини колби лампи, що містить ртуть в рідкій фазі.

Випромінювання резонансних ліній залежить від тиску парів ртуті, роду та тиску використовуваного в лампах інертного газу. Така залежність для чистої ртуті та ртуті з аргоном наведена малюнку 2. Збільшення потоку випромінювання в лампах, наповнених парами ртуті (крива 2 на малюнку 2) при тиску до 5 Па, практично пропорційно тиску ртуті, при великих тисках настає насичення. Останнє пов'язано з тим, що при збільшенні тиску зростає концентрація атомів ртуті, що призводить до зростання кількості зіткнень атомів ртуті з електронами, збільшення числа збуджених атомів і як наслідок до зростання кількості фотонів, що випускаються.

Введення добавки інертного газу (крива 1 на малюнку 2) збільшує вихід резонансного випромінювання атомів ртуті, оскільки наявність інертного газу у невеликих концентраціях призводить до зростання тиску в лампі. У ртутному розряді також є значна концентрація нестабільних атомів, які зазвичай осідають на стінках трубки, підвищуючи її температуру. При збільшенні тиску в лампі, наповненій інертним газом, ймовірність досягнення метастабільних атомів стінок без зіткнення з іншими атомами газу або електронами різко знижується. У результаті більшість атомів ртуті перетворюється на збуджений стан із наступним випромінюванням енергії, що підвищує світлову віддачу.

На малюнку 3 показана залежність виходу резонансного випромінювання лінії ртуті 253,65 нм від щільності струму J. Так як основним джерелом резонансного випромінювання є стовп розряду, що займає лише частину простору між електродами, очевидно, що світлова віддача резонансного випромінювання залежатиме від довжини лампи, зі збільшенням якої вплив катодної області, що не бере участі в створенні резонансного випромінювання, буде зменшуватися. На малюнку 4 наведено залежність світлової віддачі люмінесцентної лампи від її довжини l.

Падіння напруги на лампі зменшується зі зростанням щільності струму. Це означає, що градієнт потенціалу на одиниці довжини стовпа розряду також зменшується зі зростанням густини струму. Значення падіння напруги на одиниці довжини стовпа залежно від струму необхідне розрахунків, що з визначенням параметрів лампи. На малюнку 5 дана залежність градієнта потенціалу Eна одиницю довжини стовпа від струму ламп різного діаметра, але в малюнку 6 - залежність падіння напруги в катодної області розряду Uдо від тиску і роду газу, що наповнює.
У люмінесцентної лампи з оксидними катодами, що самокаляться, катодне падіння напруги, отримане шляхом екстраполяції залежності напруги на лампі від довжини стовпа розряду становить від 12 до 20 В. Тому для більшості типів люмінесцентних ламп вважають, що на катодне падіння напруги припадає 10 - 15 В, а анодне 3 - 6 ст.

Рисунок 5. Залежність градієнта потенціалу на одиницю довжини позитивного стовпа від струму для ламп різного діаметра, мм: 1 - 19; 2 - 25; 3 - 38; 4 - 54	Рисунок 6. Залежність падіння напруги в катодній ділянці розряду від тиску та роду інертного газу (тиск парів ртуті близько 1 Па)

У сучасних люмінесцентних лампах застосовують, як правило, оксидні катоди, що працюють у режимі самопідігріву з катодною плямою та підвищеною термоелектронною емісією з усієї поверхні. Конструкції оксидних катодів показано малюнку 7.

Малюнок 7. Конструкції катодів люмінесцентних ламп:
а- холодний катод тліючого розряду; б- самокалюючий оксидний катод; 1 - катод; 2 - Анод; 3 - електроди

Кількість активуючої речовини, що міститься в оксидному шарі, визначає фактичний термін служби ламп, оскільки саме ця речовина витрачається в процесі горіння.

Кінці вольфрамового дроту, що становить основу самокалого оксидного катода, виводяться назовні лампи, що дозволяє пропускати через нього струм як для обробки та активування катода, так і для його попереднього прогріву з метою зниження напруги запалювання в умовах експлуатації. У процесі утворення оксидного шару на поверхні розділу вольфрамового дроту та оксидної пасти виникає проміжний шар завдяки дифузії іонів лужноземельних металів усередину поверхневого шару вольфраму. Це сприяє переходу електронів із вольфраму в оксид. Їхній вихід у газорозрядний проміжок забезпечується за рахунок малої роботи виходу нагрітого барію. Після утворення дугового розряду вихід електронів концентрується на катодній плямі, розташованій біля нової лампи поблизу кінця електрода, який безпосередньо приєднаний до джерела живлення. У міру збіднення барієм, що випаровується всередину лампи, катодна пляма переміщається по спіралі електрода протилежного кінця, що призводить до поступового незначного підвищення напруги на лампі. Наприкінці терміну служби лампи, коли барій витрачено вздовж усього оксидного катода, значно підвищується напруга запалювання лампи; лампа, що включається зі звичайною пускорегулюючою апаратурою, перестає запалюватися.

Нині відсутній повний метод розрахунку катодів. Тому їх розробка здійснюється на основі досвідчених даних і є одним з найбільш трудомістких процесів створення люмінесцентних лап.

Оптимальний вихід резонансного випромінювання залежить від тиску пари ртуті, що насичуються, яке визначається температурою найбільш холодної частини колби. Температура кінців колби, у яких розташовані катоди, досить висока, оскільки температура термоелектронної емісії оксидного катода перевищує 1200 К. Таким чином, за відсутності будь-яких спеціальних пристроїв у звичайних люмінесцентних лампах найбільш холодною буде область стовпа розряду в середині колби. Залежність температури колби tдо від потужності P 1ст, що виділяється в стовпі розряду, що припадає на одиницю зовнішньої поверхні і залежить від зовнішнього діаметра трубки колби, може бути отримана із співвідношення

P 1ст = π × d 2 × c × ( tдо - tв),

де c- Коефіцієнт, що слабо залежить від діаметра трубки d 2 ; tв – температура навколишнього середовища (повітря).

Зважаючи на те, що на потокових лініях виробництва важко вимірювати діаметр трубок, для виготовлення ламп різної потужності обраний певний ряд діаметрів - 16, 25, 38 і 54 мм. Залежність температури зовнішньої поверхні трубки ламп від струму та діаметра наведена на малюнку 8. З малюнка видно, що зі зростанням струму, тобто потужності ламп для отримання практично прийнятної довжини та забезпечення температури стінки, необхідно збільшувати діаметр трубки колби. Лампи однакової потужності можна, в принципі, створити в колбах різного діаметра, але при цьому вони будуть мати різну довжину. Для уніфікації ламп та можливості їх застосування у різних світильниках довжини люмінесцентних ламп стандартизовані та становлять 440, 544, 900, 1505 та 1200 мм.

Кольоровість та склад випромінювання ламп

Випромінювання люмінесцентних ламп створюється в основному за рахунок люмінофора, що трансформує ультрафіолетове випромінювання розряду в порох ртуті. Ефективність перетворення ультрафіолетового випромінювання на видиме залежить не тільки від параметрів вихідного люмінофора, але і від властивостей його шару. У люмінесцентних лампах шар люмінофора покриває практично повністю замкнуту поверхню трубки, причому свічення збуджується зсередини, а використовується зовні. Крім потоку люмінесценції, сумарний світловий потік люмінесцентних ламп містить видиме випромінювання ліній ртутного розряду, що просвічує крізь шар люмінофора. Світловий потік люмінесцентних ламп залежить таким чином, як від коефіцієнта поглинання люмінофора, так і від коефіцієнта відображення. Кольоровість випромінювання люмінесцентної лампи не точно відповідає кольоровості люмінофора, що використовується. Потік випромінювання ртутного розряду зсуває кольоровість лампи в синю область спектра. Це зміщення трохи, тому поправка на кольоровість знаходиться в межах допуску на кольоровість ламп.

Для люмінесцентних ламп, що використовуються в установках загального освітлення, з численних відтінків, які можна отримати за допомогою люмінофора галофосфату кальцію, вибрано чотири типи люмінесцентних ламп, що визначають: ЛД - денного світла, колірна температура 6500 К; ЛХБ – холодно-білого світла з колірною температурою 4800 К; ЛБ – білого світла з колірною температурою 4200 К; ЛТБ - тепло-білого світла з колірною температурою 2800 К. Серед ламп зазначених кольоровостей розрізняють також лампи з покращеним спектральним складом випромінювання, що забезпечує хорошу перенесення кольорів. До позначення таких ламп після літер, що характеризують колір випромінювання, додається буква Ц (наприклад ЛДЦ, ЛХБЦ, ЛБЦ, ЛТБЦ). Для виготовлення ламп з поліпшеною перенесення кольорів до галофосфату кальцію додають інші люмінофори, що випромінюють головним чином в червоній області спектру. Контроль відповідності ламп випромінювання заданої кольоровості здійснюють шляхом перевірки кольоровості випромінювання за допомогою колориметрів.

У люмінесцентних лампах випромінювання охоплює практично весь видимий діапазон з максимумом у жовтій, зеленій або блакитній його частині. Оцінити колір такого складного випромінювання лише за довжиною хвилі неможливо. У цих випадках колір визначають за координатами кольоровості xі y, кожній парі значень яких відповідає певний колір (крапка на колірному графіку).

Правильне сприйняття кольору навколишніх предметів залежить від спектрального складу випромінювання джерела світла. У цьому випадку прийнято говорити про колір передачі джерела світла і оцінювати її за значенням параметра R а, що називається загальним індексом кольору. Значення R ає показником сприйняття кольорового предмета за його освітленні даним джерелом штучного світла проти эталонным. Чим більше значення R а(максимальне значення 100), тим вища якість передачі кольору лампи. Для люмінесцентних ламп типу ЛДЦ R а= 90, ЛХЕ – 93, ЛЕЦ – 85. Загальний індекс кольору є усередненим параметром джерела світла. У ряді спеціальних випадків додатково до R авикористовують індекси кольору, що позначаються R i, які характеризують сприйняття кольору, наприклад, за його сильної насиченості, необхідності правильного сприйняття кольору людської шкіри тощо.

Процеси в газі, люмінофорі та на катоді ламп у процес горіння

Простежимо процеси, що відбуваються в часі, газі або парах металу при проходженні через них електричного струму, а також деякі специфічні процеси, властиві люмінесцентним лампам, зокрема їх люмінофорному шару.

У перші години горіння відбувається деяка зміна електричних параметрів, пов'язана із завершенням активування катода і з поглинанням та виділенням деяких домішок із матеріалів внутрішніх деталей ламп в умовах підвищеної хімічної активності, характерної для плазми. Протягом решти терміну служби електричні параметри залишаються незмінними до тих пір, поки не буде витрачено запас активуючої речовини в оксидному катоді, що призводить до значного підвищення напруги запалювання, тобто практично неможливості подальшої експлуатації ламп.

Скорочення терміну служби люмінесцентних ламп може відбуватися і внаслідок зменшення вмісту ртуті, що визначає тиск її насиченої пари. При охолодженні лампи ртуть частково осідає на люмінофорі, який при відповідній структурі шару може пов'язувати її так, що вона більше не бере участі в процесі випаровування.

Необоротні процеси протікають під час терміну служби шарі люмінофора, що призводить до поступового зменшення світлового потоку люмінесцентних ламп. Як видно з наведених на малюнку 9 кривих зміни світлового потоку люмінесцентних ламп протягом терміну служби, це зменшення відбувається особливо інтенсивно протягом перших 100 годин горіння, потім уповільнюється, стаючи після 1500 - 2000 годин приблизно пропорційним тривалості горіння. Такий характер зміни світлового потоку люмінесцентних ламп протягом терміну служби пояснюється так. Протягом 100 годин переважають зміни складу люмінофора, пов'язані з хімічними реакціями з домішками в газі, що наповнює; протягом всього процесу горіння має місце повільне руйнування люмінофора під дією квантів, які мають велику енергію, відповідають резонансному випромінюванню ртуті. До останнього процесу додається утворення поверхні люмінофора шару адсорбованої ртуті, непрозорого для збуджуючого ультрафіолетового випромінювання. Крім цих процесів, а також зміни в результаті взаємодії зі склом на шарі люмінофора осідають продукти розпаду катодів, що утворюють біля кінців лампи характерні темні, іноді зелені кільцеві зони.

Досвідами встановлено, що стійкість люмінофорного шару залежить від питомого електричного навантаження. Для люмінесцентних ламп з підвищеним електричним навантаженням застосовують люмінофори більш стійкі, ніж галофосфат кальцію.

Основні параметри ламп

Люмінесцентні лампи характеризуються такими основними параметрами.

Світлові параметри: 1) колір та спектральний склад випромінювання; 2) світловий потік; 3) яскравість; 4) пульсація світлового потоку.

Електричні параметри: 1) потужність; 2) робоча напруга; 3) рід живильного струму; 4) тип розряду та використовувана область світіння.

Експлуатаційні параметри: 1) світлова віддача; 2) термін служби; 3) залежність світлових та електричних параметрів від напруги живлення та умов зовнішнього середовища; 4) розміри та форма ламп.

Основною ознакою, що виділяє з усього різноманіття люмінесцентних ламп лампи масового застосування для цілей освітлення, є їх напруга горіння, пов'язане з видом розряду, що використовується. За цією ознакою лампи ділять на три основні типи.

1. Люмінесцентні лампи дугового розряду з напругою горіння до 220 В. Ці лампи набули найбільшого поширення в нашій країні та європейських країнах. Такі лампи мають оксидний самокатний катод і запалюються при його попередньому нагріванні, що зумовлює основні особливості їхньої конструкції.

2. Люмінесцентні лампи дугового розряду з напругою горіння до 750 В. Такі лампи (типу Slim line) набули поширення в США, вони працюють без попереднього нагріву катодів, мають потужність понад 60 Вт.

3. Люмінесцентні лампи розряду, що тліє, з холодними катодами. Цей тип ламп використовується для рекламного та сигнального освітлення. Вони працюють при малих струмах (від 20 до 200 мА) в установках високої напруги (до кількох кіловольт). Через малий діаметр застосовуваних трубок їм легко надається будь-яка форма.

В особливу групу виділяють високоінтенсивні лампи підвищеної потужності, що мають розміри ламп першої групи. У таких лампах виявилося необхідним застосовувати спеціальні способи підтримки тиску насиченої пари ртуті.

Розглянемо основні параметри люмінесцентних ламп першої групи. З перерахованих вище параметрів, що характеризують люмінесцентні лампи, нами вже розглянуті колір та спектральний склад випромінювання, світловий потік, потужність, тип розряду та область свічення. Значення інших параметрів люмінесцентних ламп наведено у таблиці 1. Середній термін служби ламп всіх типів потужністю від 15 до 80 Вт в даний час перевищує 12000 годин при мінімальній тривалості горіння кожної лампи 4800 – 6000 годин. За час середнього терміну служби стандартом допускається спад світлового потоку трохи більше 40% початкового, а й за час, що дорівнює 70% середнього терміну служби, - трохи більше 30%.

Таблиця 1

Характеристики люмінесцентних ламп загального призначення згідно з ГОСТ 6825-74

Яскравість люмінесцентних ламп різної кольоровості та потужності становить від 4×10³ до 8×10³ кд/м². Яскравість лампи пов'язана з її світловим потоком Ф л та геометричним розмірами співвідношенням

де L 0 - середня по діаметру яскравість середньої частини лампи в напрямку, перпендикулярному до осі, кд/м 2 ; Ф л – світловий потік, лм; k- Коефіцієнт, що враховує спад яскравості до кінців трубки, k= 0,92 для всіх ламп, крім ламп потужністю 15 Вт, у яких k = 0,87; d- Внутрішній діаметр трубки, м; lсв - довжина частини трубки, що світиться, м.

Нерівномірність яскравості по діаметру трубки пов'язана зі зміною коефіцієнта відбиття скла, який збільшується зі зростанням кута падіння. Необхідно відзначити, що всі зазначені електричні та світлові параметри люмінесцентних ламп визначені при включенні лампи з вимірювальним зразковим дроселем (ДОІ) на номінальну стабілізовану напругу.

Сила світла люмінесцентних ламп I vу напрямі, перпендикулярному їх осі, пов'язана зі світловим потоком співвідношенням

I v= 0,108 × Ф л.

Просторовий розподіл сили світла люмінесцентних ламп у поздовжній площині близький до дифузного.

При включенні люмінесцентних ламп у мережу змінного струму в кожен напівперіод відбувається згасання та перезапалювання розряду в лампі, що призводить до пульсації світлового потоку. Завдяки освітленню люмінофора пульсації світлового потоку лампи ослаблена в порівнянні з пульсацією розряду. Зниження стробоскопічного ефекту, створюваного пульсуючим світловим потоком люмінесцентних ламп, здійснюється завдяки відповідному приєднанню до мережі живлення груп люмінесцентних ламп, що одночасно включаються, наприклад, на дві або три різноїменні фази живильної мережі.

Електричні та світлові параметри люмінесцентних ламп визначаються параметрами схеми включення та напругою мережі. При зміні напруги мережі електричні параметри ламп і світлові та експлуатаційні параметри, які безпосередньо пов'язані з електричними, також змінюються. За будь-яких схем включення параметри люмінесцентних ламп значно менше залежать від напруги живлення, ніж .

Залежність параметрів люмінесцентних ламп від тиску насиченої пари ртуті визначає їх чутливість до зміни температури навколишнього середовища та умов охолодження. На малюнку 10 показано залежність світлового потоку від температури навколишнього повітря. Як відомо, повітря в залежності від швидкості його руху істотно змінює свою дію, що охолоджує. Тому залежність світлової віддачі ламп, як видно з малюнка 10, визначається як температурою, а й швидкістю руху повітря.

Лампи з оксидними катодами, що самокаляться.

Основна маса люмінесцентних ламп із самокальними оксидними катодами виготовляється у вигляді прямих трубок, що відрізняються діаметром і довжиною, тобто потужністю. Довжина ламп жорстко регламентується стандартом. Це забезпечує можливість встановлення ламп у світильники.

Для прямих люмінесцентних ламп використовують кілька конструкцій цоколів. Встановлена ​​ГОСТ 1710-79 конструкція з номінальними розмірами показана на малюнку 11. Цоколь до лампи приєднується за допомогою цоколювальної мастики аналогічно цоколюванню ламп розжарювання.

Велика довжина прямих люмінесцентних ламп обмежує часом їх застосування, особливо у побуті. Тому розроблені та випускаються люмінесцентні лампи різної форми: Uі W-подібні, кільцеві, а в останні кілька років компактні люмінесцентні лампи, конструкція яких наближена до лампи розжарювання загального освітлення, включаючи цоколь, що забезпечує їх успішне застосування. Фігурні Uі W-подібні лампи забезпечують можливість одностороннього кріплення та приєднання до мережі живлення. Фігурні лампи виготовляють згинанням заварених, але ще не відкачаних прямих ламп необхідної потужності. Світлова віддача зігнутих ламп менше, ніж прямих, через взаємне екранування частин колби. Кільцеві люмінесцентні лампи згинають практично суцільне кільце. Відстань між кінцями зігнутої лампи визначається можливістю приєднання зігнутої лампи до вакуумної установки для відкачування та вакуумної обробки. Цей невеликий проміжок заповнюється у готовій лампі спеціальним цоколем із чотирма штирьками. Параметри деяких люмінесцентних ламп наведено у таблиці 2.

Таблиця 2

Параметри люмінесцентних ламп спеціального призначення

* Сила світла в канделах

З метою використання колірних переваг люмінесцентних ламп та їх низької температури в установках місцевого освітлення розроблено серію малогабаритних ламп у колбі діаметром 16 мм. Лампи цієї серії, параметри яких наведені в таблиці 2, відрізняються від ламп основної серії меншими світловими віддачами та термінами служби. Для приєднання до мережі живлення вони забезпечуються цоколями циліндричними штирьковими типу G-5 за ГОСТ 17100-79 (рисунок 11).

Для роботи при високих навколишніх температурах, наприклад, у закритих світильниках, випускаються спеціальні амальгамні люмінесцентні лампи, в яких ртуть замінена амальгамою (таблиця 2). Амальгамою називається метал металу з ртуттю. Залежно від співвідношення ртуті та металу амальгами при кімнатній температурі можуть бути в рідкому, напіврідкому та твердому стані. При високих температурах амальгама розкладається з виділенням ртуті, яка, випаровуючись, бере участь у процесах створення газового розряду, як і у звичайній люмінесцентній лампі. Введення амальгами збільшує температуру, при якій досягається оптимальний тиск пари ртуті (до 60 - 90 ° С), що дозволило створити лампи з великою питомою потужністю на одиницю довжини, що працюють при підвищених до 70 - 95 ° С температурах навколишнього середовища. Однак введення ртуті у вигляді амальгами ускладнює запалення ламп. Крім того, поступове випаровування ртуті призводить до поступового підвищення світлового потоку ламп - їхнього розгоряння за певний час. Час розгорання амальгамних ламп при зазначених вище температурах довкілля становить 10 - 15 хвилин. Як амальгама у вітчизняних лампах використовують склад, що складається з 20% ртуті, 75% свинцю та 5% берилію в твердому стані.

Подальше збільшення потужності люмінесцентних ламп у прийнятних для їх практичного використання габаритних розмірах зажадало розробки прийомів та методів підтримки тиску насиченої пари ртуті в необхідних межах в умовах зростання температури середньої частини колби. Збереження тиску парів ртуті при високих питомих навантаженнях досягається створенням холоднішого місця на колбі лампи, ніж її середня частина. Основними способами такого роду є: приварювання всередині колби циліндричного відростка, як би відносить частину зовнішньої поверхні колби на більшу відстань від осі розряду (рисунок 12, а); збільшення довжини закатодной області з екрануванням кінця трубки від нагрівання випромінюванням катода (рисунок 12, б). Недолік цих способів у тому, що з охолодженні лампи вся ртуть збирається у холодному місці, у результаті сповільнюється розгоряння лампи. Збільшення довжини закатодной області призводить до зменшення довжини стовпа розряду. Тому світлова віддача таких амальгамних ламп нижче, ніж ламп із звичайною конструкцією катода. Області їх застосування визначаються параметрами довкілля. З додаткових недоліків ламп з відростком вкажемо на складність їх упаковки та транспортування.

Малюнок 12. Способи одержання холодних зон на колбі:
а- відросток на колбі; б- подовжена та екранована закатодна область; в- жолобкова колба

Найкращі результати дає застосування жолобкових трубок (рисунок 12, в). Подібна форма колби призводить до подовження каналу розряду, вісь якого як би згинається слідом за жолобками, що перемежуються, при цьому ряд ділянок поверхні трубки віддаляється від осі розряду. Однак збільшення довжини розрядного проміжку у таких конструкціях не призводить до відчутного зростання напруження запалювання. Довший розрядний проміжок дозволяє отримати ту ж потужність за рахунок трохи меншого струму. Розвиток таких люмінесцентних ламп останнім часом призупинився через успіхи, досягнуті у виробництві ламп високого тиску, насамперед натрієвих з покращеною перенесенням кольорів і високими світловими віддачами.

Зі спеціальних люмінесцентних ламп слід згадати також так звані опромінювальні лампи, випромінювання яких лежить за межами видимої області. До таких ламп відносять, зокрема, бактерицидні лампи, які не мають люмінофора. Бактерицидні лампи мають значний потік випромінювання в ультрафіолетовій ділянці спектру (домінуюча довжина хвилі 253,65 нм), що відрізняється бактерицидною дією, тобто здатністю знешкоджувати бактерії. Для колб таких ламп застосовують спеціальне увіолеве скло, що пропускає більше 50% потоку випромінювання з довжиною хвилі 253,65 нм.

Бактерицидні лампи типу ДБ потужністю 8, 15, 30 і 60 Вт випускають у колбах тих самих розмірів, що і люмінесцентні лампи аналогічної потужності. Випромінювання бактерицидних ламп оцінюють у спеціальних одиницях бактерицидного потоку – бактах (1бк – потік випромінювання потужністю 1 Вт з довжиною хвилі 253,65 нм). Лампи типу ДБР8 (рефлекторні) мають потік випромінювання 3 бк, ДБ15 – 2,5 бк, ДБ30-1 – 6,6 бк, ДБ60 – 8 бк.
Люмінесцентні лампи з колбами з увіолевого скла, але з гіршим пропусканням випромінювання з довжиною хвилі 253,65 нм через нанесення на внутрішню стінку люмінофора на основі фосфату кальцію створюють еритемний потік випромінювання, що використовується в ряді установок загарного та лікувального. Випромінювання еритемних ламп оцінюється в одиницях еритемного потоку – ерах (1 ер – потік випромінювання потужністю 1 Вт з довжиною хвилі 297 нм). Еритемні лампи випускаються типів ЛЕ, ЛЕР та ЛУФЩ потужністю від 4 до 40 Вт з еритемним потоком на відстані 1 м від 40 до 140 мер/м².

Крім розглянутих випускаються опромінювальні люмінесцентні лампи спеціальної конструкції, рекламні, сигнальні та декоративні. Так, серія декоративних ламп включає лампи різного кольору, що вказується в їх маркуванні (К - червоні, Ж - жовті, Р - рожеві, З - зелені, Г - блакитні).

Крім розглянутих люмінесцентних ламп з оксидними катодами, що самокаляться, використовуються в стартерних схемах включення, існують лампи, призначені для роботи в безстартерних схемах і схемах миттєвого запалювання. Лампи для роботи в безстартерних схемах - лампи швидкого запалення по конструкції не відрізняються від стартерних, але мають нормовані значення опору катодів і смугу на колбі, що полегшує запалювання.

Особливу групу люмінесцентних ламп складають рефлекторні лампи із спрямованим світлорозподілом. На внутрішню поверхню трубки (до 2/3 її кола) наносять шар порошку металу, що має дифузне відображення, а потім шар люмінофора. Відбиває шар концентрує потік випромінювання. Такі лампи мають меншу світлову віддачу через поглинання в шарі, що відбиває, але забезпечують більшу ефективність світильників. Лампи з таким покриттям називають щілинними. Щілинні лампи мають велику концентрацію випромінювання, що дозволяє застосовувати їх в електричних апаратах (лампи типу ЛЩ47) і для опромінення рослин у теплицях (типу ЛФР150).

У зв'язку з розробкою високостабільних вузькосмугових люмінофорів на основі рідкісноземельних елементів з'явилася можливість виробництва високоекономічних люмінесцентних ламп у колбі діаметром 26 мм замість 38 мм. Такі лампи мають знижену потужність - 18 замість 20 Вт, 36 замість 40 Вт, 58 замість 65 Вт і високу світлову віддачу (до 100 лм/Вт), завдяки чому їх світловий потік виявляється вищим, ніж у стандартних ламп більшої потужності.

Виробництво люмінесцентних ламп пов'язане із застосуванням токсичної ртуті. Тому технологія безртутних ламп давно привертала увагу. Вдалося створити лампи низького тиску в колбах діаметром 38 довжиною 1200 мм, наповнені неоном, з люмінофором на основі оксиду ітрію, зі світловою віддачею 23 - 25 лм/Вт. Завдяки більшому градієнту потенціалу стовпа розряду в неоні (приблизно в 2 рази вище, ніж у ртутних люмінесцентних лампах) можна створювати економічні лампи для певних цілей. Безртутні люмінесцентні лампи через полегшення умов запалення при знижених температурах застосовують, наприклад, в установках освітлення підводного лову риби.

Принцип роботи люмінесцентної лампи виходить з ефекту класичної люмінесценції.

Електричним розрядом у ртутних парах створюється ультрафіолетове випромінювання, що перетворюється за допомогою люмінофора на видиме світіння.

При самостійному підключенні та ремонті таких освітлювальних приладів враховуються особливості пристрою та принцип їхньої дії.

Люмінесцентна лампа відноситься до категорії класичних розрядних джерел низького тиску. Скляна колба такої лампи має циліндричну форму, а зовнішній діаметр може становити 1,2см, 1,6см, 2,6см або 3,8см.

Циліндричний корпус найчастіше прямий або U-вигнутий.До торцевих кінців скляної колби герметично припаюються ніжки з електродами, виконаними з вольфраму.

Влаштування лампочки

Зовнішньою стороною електроди підпаюються до цокольних штирей. З колби здійснюється ретельне відкачування всієї повітряної маси через спеціальний штенгель, розташований в одній з ніжок з електродами, після чого відбувається заповнення вільного простору інертним газом з парами ртутними.

На деякі типи електродів обов'язково проводиться нанесення спеціальних активуючих речовин, представлених оксидами барію, стронцием і кальцієм, а також незначною кількістю торію.

Схема

Стандартна схема підключення люмінесцентної лампи значно складніша, ніж процес включення традиційної лампи розжарювання.

Потрібно застосовувати спеціальні пускові пристрої, якісні та потужнісні характеристики яких безпосередньо впливають на терміни та зручність експлуатації освітлювального приладу.

Схема підключення люмінесцентних ламп без дроселя та стартера

В даний час практикується кілька схем підключення, які відрізняються не тільки за рівнем складності виконуваних робіт, але і набором пристроїв, що використовуються в схемі:

• підключення із застосуванням електромагнітного баласту та стартера;
• підключення з електронним пускорегулюючим апаратом.

Другий варіант підключення передбачає генерування високочастотного струму, а сам безпосередній запуск та процес роботи освітлювального приладу запрограмовані електронною схемою.

Схема підключення лампи з дроселем та стартером

Щоб правильно виконати підключення освітлювального приладу, потрібно знати пристрій дроселя та стартера, також враховувати правила підключення такого обладнання.

Як спалахує люмінесцентна лампа?

Як працює люмінесцентна лампа? Функціонування люмінесцентного освітлювального приладу забезпечується такими поетапними діями:

• на електроди, розташовані на цокольних штирях, подається напруга;
• високий опір газового середовища в лампі провокує надходження струму через стартер з утворенням розряду, що тліє;
• струм, що проходить через електродні спіралі, достатньо прогріває їх, а розігріті стартерні біметалічні контакти замикаються, що припиняє розряд;
• після остигання стартерних контактів відбувається їхнє повне розмикання;
• самоіндукція викликає виникнення імпульсної напруги дроселя, достатнього для включення освітлення;
• струм, що проходить через газове середовище, зменшується, а повне відключення стартера обумовлюється недостатністю напруги.

Лампи спецпризначення

Основним призначенням конденсаторів, що встановлюються, є ефективне зниження перешкод.Вхідні конденсатори забезпечують істотне зниження реактивного навантаження, що важливо за необхідності отримати якісне освітлення та продовжити термін служби приладу.

Для чого потрібний дросель у люмінесцентній лампі

Дросель дозволяє забезпечити необхідний повноцінного функціонування лампи електричний імпульс. Принцип такого додаткового пристрою заснований на зсув фази змінного струму, що сприяє отриманню необхідної кількості струму для горіння парів, якими наповнена внутрішня частина лампи.

Залежно від рівня потужності, робочі параметри дроселя та сфера його використання можуть змінюватись:

• 9 Вт – для стандартної енергозберігаючої лампи;
• 11 w та 15 w - для мініатюрних або компактних освітлювальних приладів та енергозберігаючих ламп;
• 18 w – для настільних освітлювальних приладів;
• 36 Вт – для люмінесцентного світильника з малими показниками потужності;
• 58 Вт – для стельових світильників;
• 65 Вт - для багатолампових приладів стельового типу;
• 80 Вт – для потужних освітлювальних приладів.

При виборі необхідно також орієнтуватися на індуктивний опір, що регулює показники потужності струму, що подається на контакти освітлювального люмінесцентного приладу.

Принцип роботи стартера люмінесцентної лампи

Конструкція пристрою представлена ​​компактною скляною колбою, наповненою інертним газом. Колба встановлена ​​всередині металевого або пластикового корпусу з парою електродів, один з яких відноситься до біметалічного типу.

Напруга на запалювання стартера не повинна бути вищою, ніж номінальна напруга мережі живлення.У процесі підключення схеми запуску до електромережі живлення, значна частина напруги переходить на розімкнені стартерні електроди. Під впливом напруги забезпечується утворення розряду, що тліє, невелика частина якого використовується для розігріву біметалічних електродів.

Схема роботи стартера

Результатом нагрівання стає вигин та замикання електроланцюга, з наступним припиненням тліючого розряду всередині стартера. Прохід струму ланцюгом послідовно з'єднаних дроселя і катодів викликає їх ефективний прогрів. Час замкнутого стану стартерних електродів визначається тривалість прогріву катодів будь-якої люмінесцентної лампи.

Середній термін експлуатації стартера дорівнює тривалості роботи освітлювального приладу, але з часом рівень інтенсивності напруги внутрішнього розряду, що тліє, помітно знижується.

Пристрій та принцип роботи люмінесцентного світильника

Сучасні люмінесцентні світильники відносяться до категорії найпоширеніших типів надійних та довговічних освітлювальних приладів. Якщо донедавна такі пристрої використовувалися переважно в облаштуванні освітлення адміністративних та офісних будівель, то останніми роками вони все частіше знаходять застосування у житлових приміщеннях.

Джерело світла в таких видах світильників представлене люмінесцентною або газорозрядною лампою, яка функціонує завдяки властивості деяких газоподібних і пароподібних речовин, досить потужно світитися в умовах електричного поля.

Світильник люмінесцентний

Люмінесцентні лампи, що встановлюються в малогабаритні та компактні світильники, можуть мати кільцеподібну, спіралеподібну або будь-яку іншу форму, що позитивно позначається на габаритах освітлювального приладу.

Випускаються лампи прийнято поділяти на лінійні та компактні моделі.Перший варіант має характерні відмінності по довжині, а також діаметр колби. Компактні моделі мають зазвичай вигнуту трубку, а основні відмінності представлені типом цоколя.

Незважаючи на простоту пристрою, що здається, і нескладний принцип роботи люмінесцентної лампи, щоб продовжити термін служби приладу і отримати якісне освітлення, важливо суворо дотримуватися схеми підключення і використовувати комплектуючі тільки від перевірених і виробників, що добре зарекомендували себе.

Відео на тему

Назву лампа отримала від спеціального покриття люмінофора, який наноситься на внутрішню поверхню трубки. До його складу входить фосфор. Завдяки люмінофору потужність світла набагато більша, ніж у звичних ламп розжарювання при однаковому споживанні електроенергії. Це забезпечує економний витрата електрики. До складу люмінофора додають різні добавки для створення ефектів кольору.

Лампи випускають у вигляді прямої трубки та кільця спіральної або прямої форми. Перший варіант складається з балона зі скла із цоколями, розташованими по краях.

Другий варіант складається з двох частин – патрона та скляної трубки прямої або спіралеподібної форми. Цей вид отримав назву - компактні люмінесцентні лампи, скорочено КЛЛ. За типом патрона вони бувають штиркові та з різьбленням.

Останній варіант підходить для звичайного патрона замість традиційної лампи розжарювання. Перший варіант використовується лише у приладах із спеціальним пристроєм. Усередині трубки знаходяться інертні гази та пари ртуті. Саме наявність ртуті унеможливлює застосування цього джерела світла.

Основний принцип роботи полягає у світінні люмінофора.При включенні починає нагрівається вольфрамовий елемент і утворюється електричний розряд суміші газів, що знаходяться всередині скляної трубки.

Внаслідок взаємодії з'являється світіння в ультрафіолетовому спектрі. Так як внутрішня поверхня колби покрита люмінофором, у складі якого є фосфор, в результаті взаємодії з ультрафіолетовим спектром колба починає світитися.

Види ламп та цоколя

Існує сім видів, що відрізняються за характеристиками світла:

1. Природний холодний колірз маркуванням ЛКБ.
2. Денне світлоз покращеною передачею кольору з маркуванням ЛДЦ.
3. Білий теплий колірЛТБ.
4. Денний колірт з маркуванням ЛД.
5. Білий колірЛБ.
6. Природний колірз покращеною передачею кольорів ЛЕЦ.
7. Холодний білий колірЛХБ.

Види цоколя

Люмінесцентні, на відміну від лампи розжарювання, не включаються безпосередньо до електричної мережі. Для підключення застосовують спеціальні пристрої – баласти, це пускорегулюючі апарати.

Вони поділяються на два види: із зовнішнім ПРА та вбудованим ЕПРА. ПРА – це пускорегулююча апаратура, ЕПРА-електронна пускорегулююча апаратура. Баласти можуть бути вбудовані в патрон або прилад.

Моделі із зовнішнім ПРА ділиться на 2-х та 4-х штиркові цоколі. Чотириштиркові цоколі підключаються за допомогою спеціального пристрою або .

А двоштирковий цоколь можна включити лише за допомогою дроселя. Лампи із зовнішнім ПРА часто використовуються для настільних світильників, люстр.

Також, є моделі, які випускаються з цоколем, в який вбудована ЕПРА. Цоколь випускають з різьбленням двох діаметрів – стандартним та маленьким.

Область застосування, переваги та недоліки

Застосовують у побутовому, громадському та промисловому освітленні.Для створення підсвічування будівель у нічний час, рекламних вивісок застосовують освітлювальні прилади з кольоровим люмінофором.

Лампи з рожевим кольором застосовують для підсвічування вітрин зі свіжим м'ясом. Таке підсвічування покращує зовнішній вигляд продукту. Випромінювання ультрафіолетового спектру використовують для дезінфекції приміщень у лікарнях, так як ця лампа на відміну від кварцової має дуже слабке зовнішні свічення.

Також, використовують з великою площею, таких як офісні, промислові та торгові зали.

Основні позитивні сторони:

1. Високий рівень ККД.
2. Великий термін служби.
3. Гарний рівень світловіддачі.
4. Низька температура скляної колби.
5. Колірні відтінки світла.

Основні недоліки:

1. Висока вартість.
2. У разі руйнування небезпека від хімічного зараження.
3. Збільшується мерехтіння зі зміною навантаження у мережі.
4. Вимогливі до температури навколишнього середовища. Не працюють при температурі нижче за нуль.
5. При перепадах навантаження в електромережі зменшується термін експлуатації.

КЛЛ не можна використовувати зі світлорегуляторами (димерами), це призведе до поломки. Для них підійдуть звичайні вимикачі. Вони мають тривалий термін придатності, але за умови правильної експлуатації.

Маркування

У вітчизняних виробників прийнято маркування, що складається з 4 або 5 великих букв і цифри:

1. Літера Л- Позначає люмінесцентна.
2. Друга- Це характеристика кольору випромінювання.
3. Третя букваставиться для ламп з покращеною якістю передачі кольору Ц та з підвищеним ЦЦ.
4. Четверта буквапозначає форму чи конструкцію.
5. Цифравказує потужність.

Лампа може відображати різні відтінки світла від теплих відтінків:денний, природний відтінок білого, теплий білий до холодної гами: холодно-білий, білий. Також є кольорові відтінки: синій, червоний, жовтий, зелений, блакитний, ультрафіолетовий. У маркуванні вони позначаються першою великою літерою.

Моделі від зарубіжних компаній випускаються з індивідуальним маркуванням.

Міжнародне маркування складається з трицифрового коду:

1. Спочатку пишуть індекс теплопередачі, що вище цифра, то більше природна передача кольору.
2. Друга та третя цифри характеризують температуру кольору випромінювання.

Код вказується на індивідуальну упаковку.

Характеристики

Виготовляються моделі з такими характеристиками:

1. З високою передачею відтінків кольорів, вони застосовуються у виставкових музеях, галереях, при друкуванні в друкарнях, лікарнях, лабораторіях та стоматології. Також їх використовують у торгових точках, що спеціалізуються на художніх товарах, тканинах, фарбах.
2. Зі світлом, За спектром схожим із сонячним світлом, вони застосовуються при недостатній природній освітленості.
3. З підвищеним випромінюванням синього та червоного спектру, використовують для підсвічування рослин та акваріумів. Вони сприятливо діють на біологічні процеси. Їх застосовують у теплицях, оранжереях, магазинах, які торгують рослинами.
4. Для акваріумів з морською водою та коралів підходить підсвічування з підвищеним випромінюванням синього та УФ спектру.Але вона комбінується із освітленням денного світла.
5. З кольоровими ефектами, які використовуються для декорування, використовуються в рекламі.

Випускають лампи з УФ-випромінюванням для косметичних салонів та соляріїв.

Вони бувають трьох видів:

1. З чистим УФ-випромінюванням, що не викликає опіки на шкірному покриві і дає гарну засмагу.
2. З випромінюванням високої потужності, при використанні яких можна отримати мінімальний ступінь опіку.
3. З випромінюванням, аналогічним до сонячного світла.Цей тип випромінювання викликає стійку пігментацію шкіри та застосовується в соляріях. При дозованому використанні не викликає опіків.

Люмінесцентні лампи випускають із потужністю від 5 до 55 Вт. Лампи з потужністю понад 23 Вт великі в розмірах і не застосовують у побутових цілях. Їх використовують для висвітлення великих приміщень.

Ціни

Найпопулярніші та найнадійніші виробники: OSRAM (Німеччина), Sylvania (Бельгія), Космос (Росія), PHILIPS (Голландія), General Electric (США). Ціна коливається від 1032 до 150 рублів.

На ринку представлені моделі вітчизняного та зарубіжного виробництва.

Вартість залежить від технічних характеристик та компанії-виробника.Низька вартість лампи в порівнянні з іншими моделями може говорити про неякісний товар, який прослужить недовго.

Ціни, представлені нижче, можуть відрізнятися в різних торгових точках, але в середньому складають за КЛЛ:

1. ЕКОНОМКА Космос SPC 105Вт E40 4000К Т5,вартістю 745 рублів.
2. OSRAM DULUX L 36W/830 2G11,вартістю 269 рублів.
3. OSRAM DULUX D 18W/830 G24d-2,вартістю 154 рублі.
4. OSRAM DULUX S/E 11W/827 2G7,вартість 127 рублів.

Середня вартість за трубчасту люмінесцентну лампу становить:

1. OSRAM L 36W/950 G 13,вартість-1032 рубля;
2. OSRAM L 58W/965 BIOLUX,вартість - 568 рублів;
3. PHILIPS TL-D 58W/865 G 13,вартість 156 рублів;
4. PHILIPS TL-D 18W/54-765,вартість – 49 рублів.