Принцип работы люминесцентной лампы

Первые люминесцентные лампы в том виде, в котором они дошли до наших дней, были созданы американской компанией General Electric в 1938 году. За прошедшие годы люминесцентные лампы проникли во многие сферы деятельности людей и сейчас используются практически в каждом магазине или офисе.

Применение трубчатых люминесцентных ламп позволяет изменить визуальную геометрию и дизайн освещаемых помещений.

Люминесцентные лампы являются вторым по распространенности источником света, а в некоторых странах (например, в Японии) они лидируют, оставив позади лампы накаливания. Каждый год в мире выпускается больше миллиарда этих ламп.

Первые люминесцентные лампы в том виде, в котором они дошли до наших дней, были созданы американской компанией General Electric в 1938 году. За прошедшие годы люминесцентные лампы проникли во многие сферы деятельности людей и сейчас используются практически в каждом магазине или офисе.

Принцип образования электромагнитного излучения в люминесцентных лампах

Люминесцентный источник — это газоразрядная лампа низкого давления, в которой электрический разряд образуется в смеси ртутных паров и инертного газа (обычно аргона). Колба лампы всегда выполняется в виде стеклянного цилиндра 12, 16, 26 или 38 миллиметров в диаметре. Цилиндр может выполняться изогнутым в форме окружности, буквы U или другой сложной фигуры. По обеим сторонам цилиндра к нему герметично припаяны ножки из стекла, с внутренней стороны которых расположены электроды.

По своей конструкции электроды напоминают биспиральное тело ламп накаливания и тоже изготавливаются в виде вольфрамовой нити. В некоторых лампах электроды выполнены в форме триспирали, в которых из биспирали образована новая спираль. С внешней стороны электроды припаяны к цоколю. В прямых и U-образных люминесцентных лампах применяется две разновидности цоколей — G5 и G13 (цифры обозначают расстояние между ножками в миллиметрах).

Подобно лампам накаливания, воздух из колб люминесцентных ламп полностью откачивается штенгелем, впаянным в ножку. После откачивания воздуха в колбу нагнетается инертный газ и вводится небольшая капля ртути (около 30 мг) или сплав ртути с другими металлами (висмут, индий и т.д.). На устанавливаемые в лампах электроды наносится слой из смеси оксидов стронция, кальция, бария, тория для повышения их активности.

Мы поможем подобрать светильники на ваш объект

Если на лампу подано напряжение, превышающее напряжение зажигания, то между электродами происходит разряд, ток которого должен ограничиваться дополнительными внешними компонентами. Колба лампы заполнена инертным газом, но в ней постоянно находятся ртутные пары, объем которых зависит от температуры самого холодного участка колбы. Частицы ртути ионизируются при разряде быстрее частиц инертного газа, поэтому свечение лампы и проходящий через нее ток определяются именно ртутью.

Меры, обеспечивающие увеличение доли видимого излучения

Корректировка цветопередачи

Лампы

Потребность в разноразмерных колбах

Укорачивание ламп и последующее достижение необходимых мощностей за счет повышения разрядного тока не оправдывает себя, так как при этом повышается температура колбы, что ведет к повышению давления ртутных паров и снижению светоотдачи ламп. Производители ламп уменьшают их общую длину с помощью изменения формы ламп, изготавливая U-образные или кольцевые лампы. Уже в 50-е годы ХХ века в СССР изготавливались U-образные лампы мощностью 30 Вт с диаметром колбы 26 мм и мощностью 8 Вт с диаметром колбы 14 мм.

Полностью устранить проблему снижения размеров ламп получилось лишь в 80-е годы с началом применения люминофоров, которые допускают использование высоких электрических нагрузок. Колбы люминесцентных ламп стали изготавливать из трубок с диаметром 12 мм и изгибать их, уменьшая этим общую длину ламп. Началось производство компактных люминесцентных ламп, по конструкции и принципу работы не отличающихся от линейных ламп.

Люминесцентные лампы прочно вошли в нашу жизнь как один из экономичных источников света. Благодаря не ослабевающему вниманию к ним со стороны изобретателей, они продолжают быть интересны и производителям светотехнической продукции.

В последнее время активно внедряются электронные балласты (электронные пуско-регулирующие аппараты – ЭПРА). Качественные ЭПРА не только существенно снижают уровень пульсаций лампы (Рис. 2), но и существенно продлевают срок её службы за счет реализации более оптимальных режимов работы люминесцентной лампы (пуск, прогрев, контроль тока и т.д.). Однако в продаже достаточно часто встречаются дешёвые подделки под качественные ЭПРА, с повышенным уровнем пульсаций (см.Рис.3).

Люминесцентные лампы представляют из себя разновидность газоразрядных ламп. Общий принцип действия всех газоразрядных ламп основан на возникновении электрического разряда в газовой среде. В люминесцентных лампах в качестве газовой среды используются пары ртути, в которых электрический разряд создает ультрафиолетовое излучение. Чтобы преобразовать ультрафиолетовое излучение в видимый свет, колбу люминесцентной лампы изнутри покрывают слоем люминофора.

В отличие от своих предшественниц – ламп накаливания – газоразрядные люминесцентные лампы имеют существенно более высокую светоотдачу на единицу потребляемой мощности. Кроме того, из-за гораздо меньшего нагрева, по сравнению с лампами накаливания, они имеют намного более длительный срок службы (при грамотном применении и хорошем качестве изготовления) и могут применяться в гораздо более широких областях.

Рис.1. Пульсации потолочной люминесцентной лампы ЛБ-40 с ЭмПРА (программа «ЭкоЛайт-АП»).

В последнее время активно внедряются электронные балласты (электронные пуско-регулирующие аппараты – ЭПРА). Качественные ЭПРА не только существенно снижают уровень пульсаций лампы (Рис. 2), но и существенно продлевают срок её службы за счет реализации более оптимальных режимов работы люминесцентной лампы (пуск, прогрев, контроль тока и т.д.). Однако в продаже достаточно часто встречаются дешёвые подделки под качественные ЭПРА, с повышенным уровнем пульсаций (см.Рис.3).

Рис.2. Пульсации люминесцентной лампы Camelion 20 ВТ с качественным ЭПРА. (программа «ЭкоЛайт-АП»)	Рис. 3. Пульсации люминесцентной лампы WalSun 9Вт с некачественным ЭПРА. (программа «ЭкоЛайт-АП»)

По приведенным скриншотам видно, что пульсации люминесцентных ламп могут достигать значительных величин. Напоминаем, что предельно допустимый уровень пульсаций освещенности при работе с компьютером составляет 5%.

Для определения пульсаций мы рекомендуем применять люксметры-пульсметры-яркомеры «Эколайт-01» и «Эколайт-02». Помимо измерения уровня освещенности, яркости и коэффициента пульсаций, Вы сможете использовать мощную, но бесплатную программу-анализатор пульсаций «Эколайт-АП», работающую с фотоголовками ФГ-01 из состава приборов семейства «Эколайт».

Понравился материал? Поделитесь им в соцсетях:

Есть два вида маркировки ламп, которые отличаются друг от друга: отечественная и зарубежная.

Основные виды люминесцентных ламп

Люминесцентные источники света можно разделить на следующие группы:

• Линейные. Применяются для подсветки офисов, складов, производств, спортивных площадок. Имеют повышенную мощность и светоотдачу. Экономят порядка 30% электричества.
• Компактные. Также в быту называются энергосберегающими. Выглядят как обычные лампочки. Используются для общего назначения в классических светильниках. Также нашли свое применение в подсветке рекламных витрин, больничных помещениях. Обладают повышенным сроком службы и высокой светоотдачей.

• Стандартные. Внутренняя часть колбы покрыта одним слоем люминофора. Используются в домашних светильниках, настольных осветительных устройствах.
• С повышенной светопередачей. Имеют трехслойный или пятислойный люминофор.
• Специальные. В люминофор могут добавляться различные составляющие. Применяются в шоу-бизнесе, соляриях, в бактерицидных лампах.

Самые распространенные типы – газоразрядные ртутные лампы высокого и низкого давления. Приборы высокого давления используются в уличной подсветке и светильниках повышенной мощности. Лампы низкого давления нашли применение в освещении жилых помещений и производственных предприятий.

Выбор типа лампы напрямую зависит от светильника, в котором она будет использоваться, и от ее предназначения.

В создании люминесцентной лампы большая заслуга принадлежит русским учёным во главе с академиком С.И. Вавиловым.

Работа таких ламп основана на использовании ультрафиолетового излучения наполняющих колбу паров ртути низкого давления при прохождении электрического тока (электролюминесценция) с последующим преобразованием посредством люминофоров невидимого ультрафиолетового излучения в видимое (фотолюминесценция).

В создании люминесцентной лампы большая заслуга принадлежит русским учёным во главе с академиком С.И. Вавиловым.

Конструкция люминесцентной лампы низкого давления включает колбу, наполненную парами ртути. На внутренней поверхности колбы нанесён слой люминофора. Для присоединения к электрической сети имеются контактные штырьки, расположенные на цоколе лампы. Внутри также располагает-

ся биспиральный электрод из вольфрама, присоединённый к штырькам.

Длина и диаметр трубки определяются мощностью лампы и напряжением, на которое она рассчитана. После откачки воздуха до давления 1-1,5 Па внутрь колбы вводится капля ртути (20-30 мг), испаряющаяся при работе лампы, и небольшое количество газа — аргона, служащего для снижения процесса испарения вольфрамовых электродов и облегчения зажигания лампы.

Основным люминофором является галофосфат кальция, дозированный марганцем и сурьмой. Изменяя пропорции входящих в люминофор компонентов, можно получить лампы с различной цветностью излучения светового потока.

Отечественная промышленность выпускает несколько видов люминесцентных ламп, отличающихся цветностью светового потока. Основными из них являются:

Для высококачественной цветопередачи выпускаются лампы с маркировкой дополнительной буквой «Ц» (ЛДЦ, ЛТБЦ, ЛХБЦ, ЛБЦ). Их применяют, когда требуется точное различение цветов и оттенков.

В светильниках без отражателей могут использоваться лампы ЛРБ — рефлекторные люминесцентные лампы с внутренним отражающим слоем.

Достаточно широкое распространение получают сегодня компактные энергосберегающие лампы мощностью 7, 9, 11 Вт.

Основные характеристики люминесцентных ламп:

Конструкция стартера для импульсного (стартерного) заэюигания и упрощённая схема включения люминесцентной лампы представлена на рис. 11.18 и 11.19.

Стартер служит для автоматического включения и выключения предварительного накала электродов и представляет собой тепловое реле, помещённое в баллон, наполненный инертным газом, чаще всего неоном (рис. 11.18). Реле имеет два электрода: один — биметаллический, другой — металлический. Между электродами имеется зазор 2-3 мм. Зазор зависит от напряжения сети и напряжения зажигания люминесцентной лампы с холодными электродами.

Puc.l 1.J8. Конструкция стартера: 1 — вывод; 2 — металлический электрод; 3 — баллон; 4 — биметаллический электрод; 5 — газ неон; 6 — цоколь.

Рис. 11.19. Принципиальная схема включения люминесцентной лампы в электрическую сеть: 1 — дроссель; 2 — стартер; 3 — лампа; С| и С₂ — конденсаторы

Дроссель 1 (рис. 11.19), представляющий собой обмотку, намотанную на сердечник, из листовой электротехнической стали, облегчает зажигание лампы, а также ограничивает ток и обеспечивает её устойчивую работу. Однако включённый в цепь люминесцентной лампы 3, он вызывает дополнительный расход электроэнергии порядка 20 % от потребляемой, а также снижает коэффициент мощности до 0,5-0,6.

Для повышения коэффициента мощности в схеме предусматривается конденсатор С. Схема включения лампы, где предусматривается этот конденсатор, называется компенсированной.

Конденсатор Сг служит для подавления радиопомех, вызываемых работой лампы.

Рассмотрим, как протекает процесс зажигания лампы. При стартерном зажигании (рис. 11.19) в момент включения лампы её электроды и стартер оказываются под полным напряжением сети. Однако его нс достаточно для зажигания лампы и к тому же в момент её включения электроды не могут быть нагреты, так как цепь разомкнута. Но подведённого полного напряжения сети к зазору между электродами стартера достаточно, чтобы вызвать в нём разряд.

Под действием тлеющего разряда биметаллическая пластинка нагревается и, изгибаясь, приходит в соприкосновение с другим электродом стартера. Цепь стартера замыкается, и начинается процесс нагрева электродов лампы, в результате которого возникает термоэлектронная эмиссия, создающая условия для зажигания лампы. Разряд в стартере прекращается и биметаллическая пластинка начинает остывать, затем выпрямляется и размыкает электрическую цепь.

Благодаря наличию в цепи дросселя с большой индуктивностью в момент размыкания возникает импульс повышенного напряжения, вызывающий мощный дуговой разряд и зажигание лампы. При этом напряжение на лампе становится меньше, чем напряжение сети. Стартер, включенный параллельно лампе, оказывается под тем же уменьшенным напряжением, которого недостаточно, чтобы вызвать в нём новый разряд. Поэтому во время нормальной работы лампы стартер бездействует.

Если лампа не зажглась, стартер снова оказывается под полным напряжением сети и процесс зажигания повторяется.

В настоящее время применяются также и схемы зажигания люминесцентных ламп, в которых отсутствует стартер — бесстартерные. Однако большинство выпускаемых светильников выполнены со стартерными схемами зажигания ламп.

Заводы-изготовители комплектуют элементы схем включения в блоки, называемые пускорегулирующими аппаратами (ПРА).

Отметим достоинства и недостатки люминесцентных ламп низкого давления.

К достоинствам можно отнести: высокую экономичность работы, обусловленную значительной светоотдачей; относительно большой срок службы.

Недостатками люминесцентных ламп являются: значительные пульсации светового потока, что может привести к стробоскопическому эффекту и утомляет зрение; необходимость использования пускорегулирующей аппаратуры (ПРА); зависимость работы от температуры окружающей среды.

Сегодня на отечественном рынке в большом количестве находятся люминесцентные лампы высокого качества отечественных и зарубежных фирм.

Поскольку люминесцентные источники слабо нагреваются, их можно применять во всех типах светильников. Выбирая соответствующий цоколь, мощность и размер, их устанавливают в бра, подвесные люстры, ночники. Применяют на кухне, ванне, гаражах, рабочих кабинетах.

Чтобы произошел разряд, к колбе с противоположных сторон подсоединены электроды. Напрямую подключать газоразрядные лампы к сети нельзя. Обязательно используется пусковые регулирующие устройства – балласты.

Если число включений не превышает 5 раз в день, то люминесцентный источник гарантированно прослужит 5 лет. Это почти в 20 раз больше, чем для ламп накаливания.

Среди недостатков люминесцентных ламп выделяют:

• Нестабильную работу при низкой температуре.
• Необходимость в правильной утилизации из-за паров ртути.
• Присутствие мерцания, для борьбы с которым требуется усложнять схему.
• Сравнительно большие размеры.

Однако люминесцентные лампы чрезвычайно экономичны, поскольку потребляют мало энергии, дают больше света и дольше работают. Не удивительно, что они заменили обычные лампочки почти во всех учреждениях и на предприятиях.

Разновидности люминесцентных ламп

Лампы бывают низкого и высокого давления. Трубки низкого давления устанавливают в помещениях, высокого давления – на улицах и в мощных осветительных приборах.

Ассортимент люминесцентных осветительных приборов довольно широк. Они отличаются размером и формой трубки, типом цоколя, мощностью, цветовой температурой, светоотдачей и другими характеристиками.

В зависимости от формы трубки люминесцентные лампы бывают:

• Трубчатыми (прямыми), обозначаются буквой Т или t, имеют прямую форму.
• U-образными.
• Кольцевыми.
• Компактными, применяются для светильников.

Прямые, U-образные и кольцевые типы объединят в один вид линейных ламп. Наиболее часто встречаются осветительные приборы в форме трубок. После буквы T или t стоит число. Оно указывает на диаметр трубки, выраженный в восьмой части дюйма. Т8 означает, что диаметр составляет 1 дюйм или 25,4 мм, Т4 – 0,5 дюйма или 12,7 мм, Т12 – 1,5 дюйма или 38,1 мм.

Чтобы сделать лампу более компактной, ее колбу изгибают. Для запуска таких ламп используют встроенный электронный дроссель. Цоколь делают либо под стандартные лампы, либо под специальные светильники.

Цоколь люминесцентной лампы может быть типа G (штырьковый с двумя контактами) или типа E (винтовой). Последний тип применяется в компактных моделях. Цифры после буквы G указывают на расстояние между контактами, а после буквы E – диаметр в миллиметрах.

Маркировка

Отечественная и международная маркировка отличается. Российская берет свое начало со времен Советского Союза, в ней используются буквы кириллицы. Значения букв следующие:

• Л лампа;
• Д дневной свет;
• Б белый;
• Т теплый;
• Е естественный;
• Х холодный.

Зная обозначение можно без проблем прочитать маркировку. Например, ЛХБ будет означать лампу с холодным белым светом.

Для компактных моделей впереди ставят букву К. Если в конце маркировки стоит Ц, то применяют люминофор с улучшенной цветопередачей. Две буквы Ц означают, что цветопередача самого высокого качества.

Если лампа дает цветной свет узкого спектра, то после Л стоит соответствующая буква. Например, ЛК означает источник красного свечения, ЛЖ – желтого, и так далее.

Согласно международной маркировке на лампе пишут мощность и через косую черту трехзначное число, которое определяет индекс цветопередачи и цветовую температуру.

Первая цифра числа указывает на цветопередачу, умноженную на 10. Чем больше цифра, тем точнее цветопередача. Последующие две цифры говорят о цветовой температуре, выраженной в кельвинах и деленной на 100. Для дневного света цветовая температура составляет 5-6,5 тысяч K, поэтому лампа с маркировкой 865 будет означать дневной свет с высокой цветопередачей.

Для жилья используют лампы с кодом 827, 830, 930, для внешнего освещения с кодом 880, для музеев с кодом 940. Подробнее о значении маркировки можно узнать в специальных таблицах.

Мощность традиционно обозначается буквой W. В источниках света общего назначения шкала мощности изменяется от 15 до 80 Вт. У ламп специального назначения мощность может быть менее 15 Вт (маломощные) и более 80 Вт (мощные).

Применение

Люминесцентные лампы с всевозможными оттенками белого цвета применяют для освещения помещений и улиц. С их помощью подсвечивают растения в оранжереях и теплицах, аквариумы, музейные экспонаты.

Наиболее распространенные трубки Т8 с цоколем G13 мощностью 18 и 36 Вт. Их применяют в учреждениях и на производстве. Они легко заменяют советские лампы типа ЛБ/ЛД-20 и ЛБ/ЛД-40.

Поскольку люминесцентные источники слабо нагреваются, их можно применять во всех типах светильников. Выбирая соответствующий цоколь, мощность и размер, их устанавливают в бра, подвесные люстры, ночники. Применяют на кухне, ванне, гаражах, рабочих кабинетах.

Выпускают люминесцентные лампы, излучающие ультрафиолетовый свет. Их устанавливают в лабораториях, исследовательских центрах, медицинских учреждениях – везде, где требуется этот тип излучения.

Люминофор может давать цветной свет (желтый, голубой, зеленый, красный и так далее). Такие источники применяют в дизайнерских целях для художественного оформления витрин, подсветки вывесок, фасадов зданий.

Чтобы люминесцентный прибор прослужил максимально долго, надо обеспечить ему стабильное напряжение и редкое включение/выключение. Поскольку в колбе люминесцентного источника света содержится ртуть, ее нельзя выбрасывать вместе с другим бытовым мусором. Люминесцентные лампы необходимо сдавать в специальные пункты приема. Это могут быть спасательные службы, магазины, продающие электротовары, или компании по утилизации опасного мусора.

Если Вы хотите заключить договор на оптовые поставки по индивидуальным условиям, Вам нужно связаться с менеджерами по телефонам, указанным для Вашего региона в разделе сайта КОНТАКТЫ.

Компания Электросистемы предлагает к продаже как светильники с КЛЛ, так и сами люминесцентные лампы торговых марок TDM, Световые технологии, LEDEL и др.

Если Вы хотите приобрести люминесцентные лампы в розницу по низкой цене, Вы можете сделать это в магазине Электромаркет г. Хабаровск или в магазинах Электросистемы в Комсомольске-на-Амуре, Благовещенске, Биробиджане. Адреса указаны в разделе сайта КОНТАКТЫ.

Если Вы хотите заключить договор на оптовые поставки по индивидуальным условиям, Вам нужно связаться с менеджерами по телефонам, указанным для Вашего региона в разделе сайта КОНТАКТЫ.

Принцип работы люминесцентной лампы

Люминесцентные лампы с термокатодом относятся к типу газоразрядных источников света. Наиболее распространены ртутные люминесцентные лампы, в которых в парах ртути происходит разряд, излучающий в ультрафиолетовом спектре.

Основное преимущество люминесцентных ламп перед лампами накаливания — большая световая отдача и более долгий срок службы (до 20 раз больше). Замена люминесцентными лампами традиционных ламп накаливания дает ощутимую выгоду за счет экономии электроэнергии.

Хотя есть у этих ламп и недостатки. Самые существенные:

• большие размеры,
• неустойчивая работа при низких температурах,
• сложность схемы включения, наличие стробоскопического эффекта,
• необходимость в утилизации установленным способом.

Параметры люминесцентных ламп

• Лампы люминесцентные типа лд, лб 18, 20, 36, 40 — относятся к типу ламп низкого давления, они работают в электрических сетях переменного тока напряжением 127 — 220 В, частотой 50 Гц.
• Мощность: — от 18 до 80 Вт.
• Световой поток: — от 880 до 5200 лм.
• Срок службы и кпд люминесцентных ламп во много раз выше, чем у ламп накаливания.

Для правильной утилизации люди иногда ищут в сети информацию о том, сколько весит люминесцентная лампа. По условиям утилизации отработанные лампы не должны попадать в контейнеры с бытовыми отходами. Они хранятся отдельно и вывозятся для уничтожения специальными организациями. Прием ламп у населения осуществляется по весу. Средний вес люминесцентной лампы — около 170 грамм.

На данный момент существует огромный выбор форм, длины и размеров люминесцентных ламп, который удовлетворит любым запросам к комплектации систем освещения самых разных помещений.

Виды и типы люминесцентных ламп

Производители люминесцентных ламп выпускают самые разные формы и виды своей продукции, рассчитанные на использование в различных сферах человеческой жизни. Наиболее распространены следующие:

Значительно меньшая температура нагрева позволяет использовать компактные люминесцентные лампы большой мощности даже в бра, светильниках и люстрах, где использование ламп накаливания соответствующей мощности просто невозможно из-за риска оплавления пластмассовых деталей патрона.

Маркировка люминесцентных ламп:

• Л — люминесцентная лампа;
• Б — белого цвета;
• Д — дневного цвета;
• У — универсальная.
• Буква G указывает на тип цоколя.
• Буква W — на напряжение, например, лампа люминесцентная 6w.

Так, например, люминесцентная лампа 8w g5 расшифровывается как лампа на 8 ватт, тип цоколя — G5. Буквой иногда может обозначаться и торговая марка. Например, люминесцентные лампы ge — в данном случае маркировка указывает на производителя GeneralElectrics.

Применение люминесцентных ламп охватывает многие сферы человеческой деятельности: освещение жилых и общественных помещений. Также используют люминесцентные лампы для растений, аквариума, подсветки рекламных конструкций, зданий, аварийное освещение, и т.д.

Для использования в быту длинные прямые лампы не очень удобны. Поэтому производители догадались скручивать трубку с люминофором в спираль и придавать ей форму, близкую к обычной лампе накаливания. Так и появились современные энергосберегающие лампочки.

Преимущества люминесцентных ламп

Если взять энергосберегающую лампу и лампу накаливания одинаковой мощности, то первая выиграет у второй по целому ряду параметров:

Увы, у люминесцентных ламп есть и недостатки. В первую очередь, речь о химической опасности. Ртуть, содержащаяся внутри лампы, является прямой угрозой здоровью человека. Именно поэтому люминесцентные лампы требуют специальной утилизации.

Некачественные люминесцентные лампочки могут давать неравномерный, мерцающий свет. Также со временем люминофор деградирует, что ведет к смене светового спектра и снижению яркости свечения. И если с химической опасностью ничего не поделаешь (она мотивирована конструктивными особенностями лампы), то других недостатков можно избежать, если покупать лампы проверенных производителей с качественной «начинкой».

Как и в лампах накаливания, из колб люминесцентных ламп воздух тщательно откачивается через штенгель 6, впаянный в одну из ножек. После откачки объем колбы заполняется инертным газом 7 и в него вводится ртуть в виде небольшой капли 8 (масса ртути в одной лампе обычно около 30 мг) или в виде так называемой амальгамы, то есть сплава ртути с висмутом, индием и другими металлами.

Люминесцентные лампы — второй в мире по распространенности источник света, а в Японии они занимают даже первое место. Ежегодно в мире производится более одного миллиарда люминесцентных ламп.

Схема питания люминесцентной лампы.

Первые образцы люминесцентных ламп современного типа были показаны американской фирмой General Electric на Всемирной выставке в Нью-Йорке в 1938 году.

За 70 лет существования они прочно вошли в нашу жизнь, и сейчас уже трудно представить какой-нибудь крупный магазин или офис, в котором не было бы ни одного светильника с люминесцентными лампами.

Люминесцентная лампа — это типичный разрядный источник света низкого давления, в котором разряд происходит в смеси паров ртути и инертного газа, чаще всего аргона. Устройство лампы показано на рис. 1.

Рисунок 1. Устройство лампы: 1- цилиндр из стекла, 2- стеклянные ножки, 3- электроды, 4- штыри, 5-цоколь, 6- штенгель, 7- инертный газ.

Как и в лампах накаливания, из колб люминесцентных ламп воздух тщательно откачивается через штенгель 6, впаянный в одну из ножек. После откачки объем колбы заполняется инертным газом 7 и в него вводится ртуть в виде небольшой капли 8 (масса ртути в одной лампе обычно около 30 мг) или в виде так называемой амальгамы, то есть сплава ртути с висмутом, индием и другими металлами.

На биспиральные или триспиральные электроды ламп всегда наносится слой активирующего вещества — это обычно смесь окислов бария, стронция, кальция, иногда с небольшой добавкой тория.

Если к лампе приложено напряжение большее, чем напряжение зажигания, то в ней между электродами возникает электрический разряд, ток которого обязательно ограничивается какими-либо внешними элементами. Хотя колба наполнена инертным газом, в ней всегда присутствуют пары ртути, количество которых определяется температурой самой холодной точки колбы. Атомы ртути возбуждаются и ионизируются в разряде гораздо легче, чем атомы инертного газа, поэтому и ток через лампу, и ее свечение определяются именно ртутью.

Рисунок 2. Спектр излучения люминофора.

Первый максимум определяется наличием сурьмы, второй — марганца. Меняя соотношение этих веществ (активаторов), можно получить белый свет разных цветовых оттенков, от теплого до дневного. Так как люминофоры превращают в видимый свет более половины мощности разряда, то именно их свечение определяет светотехнические параметры ламп.

Подключение люминесцентных ламп.

Люминесцентные лампы, особенно последнего поколения, в колбах диаметром 16 мм, значительно превосходят лампы накаливания по световой отдаче и сроку службы. Достигнутые сегодня значения этих параметров равны 104 лм/Вт и 40000 часов.

Однако люминесцентные лампы имеют и множество недостатков, которые необходимо знать и учитывать при выборе источников света:

Как было сказано выше, люминесцентные лампы, как и все газоразрядные приборы, требуют для включения в сеть использования дополнительных устройств.

В люминесцентных и ряде других типов газоразрядных ламп используют фотолюминесценцию — оптическое излучение, возникающее в результате поглощения телами оптического излучения, но с другой длиной волны.

Люминесценция — излучение, которое не требует нагрева тел и может возникать в газообразных, жидких и твердых телах под действием, например, ударов электронов, движущихся со скоростями, достаточными для возбуждения.

Люминофоры — твердые или жидкие вещества, способные излучать свет под действием различного рода возбудителей.

В люминесцентных и ряде других типов газоразрядных ламп используют фотолюминесценцию — оптическое излучение, возникающее в результате поглощения телами оптического излучения, но с другой длиной волны.

Электрические лампы, в которых электроэнергия превращается в световую непосредственно, независимо от теплового состояния вещества, за счет люминесценции, называются люминесцентными.

В зависимости от давления газа в лампе бывают люминесцентные лампы низкого давления (ЛНД) и высокого давления.

Люминесцентные лампы — это газоразрядные лампы низкого давления, в которых возникающее в результате газового разряда невидимое для человеческого глаза ультрафиолетовое излучение преобразуется люминофорным покрытием в видимый свет (принцип работы люминесцентной лампы).

Устройство люминесцентных ламп.

Люминесцентная лампа представляет собой стеклянную герметически закрытую трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора. Из трубки удален воздух и в нее введены небольшое количество газа (аргона) и дозированная капля ртути.

Внутри трубки на ее концах, в стеклянных ножках, укреплены биспиральные электроды из вольфрама, соединенные с двухштырьковыми цоколями, служащими для присоединения лампы к электрической сети посредством специальных патронов. При подаче электрического тока к лампе между электродами возникает электрический разряд в парах ртути, в результате электролюминесценции паров лампа излучает свет.

И если раньше люминесцентные лампы выглядели в основном как длинные белые трубочки различной длины, то теперь повсеместно встречаются люминесцентные лампы с обычными цоколями для использования в стандартных светильниках и люстрах. Это так называемые энергосберегающие лампы, приобретающие все более широкое использование наряду с галогенными лампами и светодиодными светильниками.

Достоинства и преимущества люминесцентных ламп.

Основным преимуществом люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания являются:

Принцип действия люминесцентных ламп.

Принцип действия люминесцентной лампы низкого давления основан на дуговом разряде в парах ртути низкого давления. Получающееся при этом ультрафиолетовое излучение преобразуется в видимое в слое люминофора, покрывающего внутренние стенки лампы. Лампы представляют собой длинные стеклянные трубки, в торцы которых впаяны ножки, несущие по два электрода, между которыми находится катод в виде спирали.

В трубку лампы введены пары ртути и инертный газ, главным образом аргон. Назначением инертных газов является обеспечение надежного загорания лампы и уменьшение распыления катодов. На внутреннюю поверхность трубки нанесен слой люминофора.

КЛЛ излучают видимый свет люминофором, который светится благодаря ультрафиолетовому излучению разряда; сам разряд тоже излучает видимый свет, но в значительно меньшей степени. Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Срок службы люминесцентных ламп может в 10 раз превышать срок службы ламп накаливания.

Компактно-люминесцентная лампа – более 150 лет исследований

Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) — люминесцентная лампа, имеющая изогнутую форму колбы, что позволяет разместить лампу в светильнике меньших размеров. Такие лампы нередко имеют встроенный электронный дроссель. Компактные люминесцентные лампы являются газоразрядными источниками света и разработаны для применения в обычных светильниках для замены ламп накаливания, либо используются в специальных светильниках конкретных типов.

КЛЛ излучают видимый свет люминофором, который светится благодаря ультрафиолетовому излучению разряда; сам разряд тоже излучает видимый свет, но в значительно меньшей степени. Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Срок службы люминесцентных ламп может в 10 раз превышать срок службы ламп накаливания.

Многие называют КЛЛ энергосберегающими лампами, но это не совсем точно, так как светодиодные лампы дают ощутимое энергосбережение, даже большее, чем КЛЛ. Еще существуют специальные линейные люминесцентные лампы с пониженным содержанием ртути и меньшим диаметром трубки, а для инициации разряда используется индуктор.

23 июня 1891 года Никола Тесла запатентовал систему электрического освещения газоразрядными лампами, которая состояла из источника высокого напряжения высокой частоты и газоразрядных аргоновых ламп запатентованных им ранее. Аргоновые лампы используются и в настоящее время.

В 1893 году на всемирной выставке в Чикаго Томас Эдисон показал люминесцентное свечение. В 1894 году М. Ф. Моор создал лампу, в которой использовал азот и углекислый газ, испускающий розово-белый свет. Эта лампа имела умеренный успех.

На данный момент в компактно-люминесцентных лампах используются такие газы как аргон и неон, которые не являются вредными для здоровья человека, однако в самом начале своей истории лампы заполнялись радиоактивным криптоном(криптон-85). Впоследствии это вещество было заменено на безопасные соединения.

Люминесцентные лампы, также известные как лампы дневного света, широко используются на производстве, в подсветке зданий, при создании комфортного освещения в офисах и торговых центрах. Но сделать из большой лампы маленькую, подходящую для домашнего использования, и оснащенную стандартным цоколем смогли только к 1980-ым годам, а на широкий международный рынок энергосберегающая люминесцентная новинка вышла только в самом 1980-х.

В связи с тем, что компактно-люминесцентные лампы часто выходят из строя раньше срока, заявленного производителем, покупатели стали требовать введения специальных гарантийных обязательств, соизмеримых с маркетинговым сроком эксплуатации. Однако не все фирмы-производители дают гарантию на свою продукцию.

В составе КЛЛ есть вредные для человека и животных вещества, в частности, свободная ртуть, а значит, эти лампы требуют специальной процедуры утилизации. Если вы разбили энергосберегающую лампу, то необходимо аккуратно собрать осколки колбы, обработать место раствором марганцовки(0,2% марганцево-кислого калия) и проветрить помещение.

На своем пути электроны встречают молекулы инертного газа и ионизируют их. В результате молекулы теряют свободные электроны и становятся положительными зарядами – ионами. Так в лампе поддерживается количество носителей электрического тока.

Схема для запуска неисправной люминесцентной лампы

Лампу с оборванными нитями накала можно заставить поработать еще. Для этого принципиально изменяется схема ее запуска: стартер и дроссель больше не помогут.

Схема для запуска перегоревшей люминесцентной лампы

Электронные компоненты в схеме для разных мощностей лампы выбираются из таблицы

Номинальная мощность, Вт	Конденсаторы С1,С2	Конденсаторы С3, С4	Диоды Д1-Д4
30	4 мкФ х 350 В	3300 пФ	Д226 Б
40	10 мкФ х 350 В	6800 пФ	Д226 Б
80	20 мкФ х 350 В	6800 пФ	Д 205

Конденсаторы С1 и С2 – бумажные, металлобумажные или им подобные, С3 и С4 – слюдяные, но выдерживать они должны рабочее напряжение не ниже 350 В, как и предыдущие. Указанные в таблице выпрямительные диоды устарели, вместо них можно использовать современные модели, выдерживающие прямой ток не менее 0,5 А и обратное напряжение – 400 – 600 В.

Схема представляет собой двухполупериодный выпрямитель с удвоением напряжения. Рассмотрим принцип ее работы, разделив его на три этапа.

1. В ходе положительной полуволны питающего напряжения (полярность указана на рисунке) через диод Д2 заряжается конденсатор С2. Заряд происходит до амплитудного значения напряжения питания, то есть, примерно до 300 В.

Заряд конденсатора С1
Полярность напряжения на входе схемы изменяется с приходом отрицательной полуволны. Конденсатор С2 сохраняет свой заряд, в то время, как конденсатор С1 начинает заряжаться через диод Д1.

Процесс повторяется с частотой питающей сети. Конденсаторы С3 и С4 предназначены для защиты от помех.

Нетрудно заметить, что работает лампа на постоянном токе (направление указано на последнем рисунке красной стрелкой). Поэтому пары ртути постепенно смещаются в сторону одного из электродов, из-за чего лампа светится неравномерно. Чтобы скомпенсировать этот недостаток, электроды лампы меняют местами, переворачивая ее в светильнике. Второй недостаток — частота пульсаций света лампы увеличивается в два раза.

Поэтому метод запуска перегоревших люминесцентных ламп рекомендуется выполнять в познавательных целях, либо для использования их в помещениях, в которых требования к качеству освещения невысоки и свет в них включается редко и на короткое время.