Как устроена люминесцентная лампа

Основные технические характеристики

Оценка эффективности работы осветительных элементов данного вида осуществляется на основании соответствия их параметров тем условиям, при которых планируется эксплуатация. Люминесцентные лампы отличаются такими характеристиками:

  1. Обозначение изделия. Дневной свет определяется буквой Д.
  2. Диаметр колбы. Данный параметр влияет на продолжительность работы: чем больше его значение, тем дольше будет функционировать изделие.
  3. Значение мощности, благодаря чему определяется возможность лампочки осветить требуемый участок. Если сравнить с лампой накаливания, то рассматриваемый аналог экономит до 80% энергии благодаря невысокому уровню мощности.
  4. Тип цоколя. В линейных исполнениях обычно применяется держатель G13.
  5. Напряжение источника питания. Различают люминесцентные лампы, которые рассчитаны на 220 или 127 В.
  6. Форма колбы.
  7. Цветовая температура. В зависимости от модели осветительный элемент может характеризоваться температурой в пределах от 5 000 К и выше.
  8. Индекс цветопередачи – показывает, насколько качественное освещение.
  9. Диаметр трубки.
  10. Световой поток изделия.

Как устроена люминесцентная лампа

Классификация и характеристики различных производителей

Как видно, характеристик довольно много, но зато все они в совокупности позволяют более точно подобрать осветительный элемент в соответствии с условиями эксплуатации.

Люминесцентная лампа

Люминесцентные лампы относятся к разрядным, обсуждение начнём с процесса ионизации. Иначе окажется неинтересно из-за незнания базиса. До появления светодиодов разрядные лампы обнаруживали высокую светоотдачу. Они до 80% экономнее, нежели приборы с нитями накала. В среде газа, пара или смеси образуется тлеющий разряд. Когда среда уже ионизирована, сложностей нет, но на старте приходится использовать крайне высокие напряжения, достигающие единиц кВ.

Разрядная лампа за малым исключением – в отвёртках-индикаторах – работает в паре со стартером. Иногда эту часть неправильно называют балластом. Это разные вещи:

  1. Стартером (пускорегулирующим аппаратом) называется часть схемы, где формируется высокое напряжение для розжига дуги. В результате резкого скачка толща газа или пара пробивается, ионизируется и проводит ток. Потом необходимость в поддержании на электродах высокого напряжения пропадает. Пускорегулирующий аппарат работает исключительно на старте.
  2. Балластом именуется совокупность приспособлений, призванных скомпенсировать отрицательное сопротивление люминесцентной лампы. Когда ток растёт, проводимость между электродами увеличивается. Этот процесс не принимает лавинообразный характер, исключает выход оборудования из строя благодаря балласту, включённому последовательно в цепь. Он ограничивает рост тока до конкретного уровня.

Балласт и пускорегулирующее устройство сложно разделимы. К примеру, дроссель создаёт резкий скачок напряжения в нужный момент, его импеданс одновременно ограничивает и величину тока.

Как устроена люминесцентная лампа

Устройство лампы

Флуоресцентная лампа

Флуоресцентные лампы испускают очень небольшое инфракрасное излучение и обычно недостаточно ярки для того, чтобы создать потенциальную опасность для глаз. Вольфрамовые и вольфрамово-галогенные лампы накаливания испускают большую долю своего излучения в инфракрасном диапазоне. Кроме того, голубой свет, испускаемый вольфрамово-галогенными лампами, может создать опасность для сетчатки, если человек смотрит на нить накаливания. К счастью, реакция естественного отвращения глаза к яркому свету предотвращает возникновение острых повреждений, даже на близком расстоянии. Использование стеклянных фильтров тепла поверх таких ламп должно минимизировать / исключить подобную опасность.

Параллельно включенная цепь с применением дистанционного

Флуоресцентные лампы будут погашены подобно ртутным лампам, когда входное напряжение падает ниже критической величины. Однако флуоресцентная лампа вновь зажигается немедленно после восстановления нормального потенциала.

Флуоресцентные лампы широко распространены на рабочих местах и дома. Эти лампы испускают небольшие количества ультрафиолетового излучения и дают только несколько процентов от ежегодной экспозиции человека этому диапазону излучений. Вольфрамово-галогенные лампы чаще всего больше применяются дома и на рабочем месте для разнообразного освещения и демонстрационных целей. Неэкранированные галогенные лампы могут ихтучать UVR на уровнях, достаточных для того, чтобы на близком расстоянии вызвать острое поражение. Оснащение таких ламп надевающимися поверх стеклянными фильтрами должно устранить эту опасность.

Спектральное излучение ламп накаливания с вольфрамовой нитью и флуоресцентных ламп дневного света в сравнении со спектром достигающего земли солнечного света. Слабая спектральная линия ртути, испускаемая флуоресцентными лампами, не показана. На графике не приведено количественное сравнение энергии, излучаемой разными источниками.

Свечение флуоресцентных ламп основано на применении флуоресцирующего порошка и ртутных паров при низком давлении. Спектр их испускания состоит из спектрального состава флуоресцирующего вещества и линии спектра паров ртути. В свечении обычных флуоресцентных ламп ослаблена красная часть спектра и отсутствует дальняя красная, благодаря чему колба лампы сохраняется холодной. Следует подчеркнуть, что различные типы ламп и источники света значительно различаются по своему спектральному составу. Есть, например, флуоресцентные светильники, в излучении которых усилена красная часть спектра.

Стекло для флуоресцентных ламп не должно выделять веществ, вредных для работы флуоресцирующего покрытия; колбы же ртутных ламп не должны чернеть под влиянием чрезмерной соляризации. Нами перечислены, конечно, лишь немногие требования, предъявляемые к стеклам в различных областях их применения.

Поскольку мощность флуоресцентных ламп невелика, то для создания светового потока достаточной интенсивности одновременно используется несколько ламп. Американский стандарт рекомендует использовать для определения светостойкости пластмасс семь флуоресцентных ламп мощностью 20 Вт. Для восполнения дефицита излучения в длинноволновой части спектра рекомендуется совместно использовать флуоресцентную лампу солнечного света и флуоресцентную лампу черного света. На рис. 2.7 показано спектральное распределение в излучении от двух указанных ламп.

Читайте так же:  Установка люстры на натяжной потолок своими руками простая инструкция
Эскизы различных бра дл / i светильников. / — из металла. 2 — из дерева. 3 — двухконсольный металлический. 4 — металлического типа. 5 — для флуоресцентных. светильников.

С введением флуоресцентных ламп для уличного освещения появились показатели того, что бра и светильники составляют единое целое.

Препаративный изотахофорез компонентов гемоглобина человека в полиакриламидном геле ( по данным Свендсена.

Фотополимеризация ускоряется при облучении флуоресцентной лампой и лампой дневного света; трубку для разделения помещают между 14-ваттной лампой дневного света Daylight фирмы Canalco ( Canal IncL Corp.

Схематическое изображение флуорометр. а.

Наиболее популярными источниками для возбуждения флуоресценции являются специальные флуоресцентные лампы, а также ртутные лампы и ксеноновые дуговые лампы. Характеристические полосы излучения выделяют с помощью фильтров или монохроматоров. Это излучение направляют на образец, который обычно находится в растворе.

Распределение энергии различных источников света.

Принцип розжига дуги и конструкция разрядной лампы

Люминесцентная лампа состоит из длинной стеклянной колбы, на концах которой контактные площадки с электродами. Особенность конструкции такова, что параллельно с лампой приходится включать часть балласта. Электрод имеет два выхода наружу, напоминая вольфрамовую подкову. Отличие люминесцентных ламп: на стенки стеклянной колбы нанесено специальное вещество, светящееся под действием ультрафиолетового излучения. Напомним, внутри находятся пары ртути или вещество, способное при относительно низком напряжении старта поддерживать в объёме тлеющий разряд с нужной частотой волны.

Разберёмся, как работает зажигание. Параллельно люминесцентной лампе включается биметаллическое реле. Через него питается напряжением сети небольшой разрядник. Он представляет сильно уменьшенную копию главной лампы и для ионизации хватает 220 В. Тлеющий разрядник постепенно подогревает биметаллическое реле, производящее питание. По мере повышения температуры контакты размыкаются. В результате разрядник гаснет, а биметаллическое реле, спустя некий период, снова замыкается. Циклический процесс по времени занимает 1-2 сек.

Посмотрим, как при помощи описанного приспособления разжечь люминесцентную лампу. Действующего значения напряжения 220 В не хватает, чтобы ионизировать газ в колбе. Конструкторы пошли на оригинальный ход – использовали дроссель. Это катушка индуктивности с двумя обмотками на общем сердечнике. Намотаны так, чтобы при резком пропадании формировать скачок напряжения большой амплитуды. Описание работы в комплексе:

  • Люминесцентная лампа питается через дроссель, они включены последовательно. Стартер включён параллельно колбе через подковообразные электроды.
  • В результате при наличии напряжения в начальный момент времени зажигается разрядник и греет реле. Сопротивление контактов мало, 220 В прикладываются к дросселю. Там начинается процесс запасания реактивной мощности.
  • Когда разрядник сильно нагревает контакты биметаллического реле, оно разрывает цепь. Как следствие, питание на дросселе пропадает, в результате образуется резкий скачок напряжения. Это вызывает ответную реакцию, амплитуда импульса многократно возрастает (до единиц кВ).
  • Разница потенциалов на электродах люминесцентной лампы становится настолько большой, что ионизирует газ в колбе. Стартует процесс тлеющего разряда.
  • В результате напряжение на стартере падает, разрядник более не зажигается.

Так происходит розжиг дуги люминесцентной лампы в стандартном режиме.

Как устроена люминесцентная лампа

Схема люминесцентной лампы

Систему называют предварительным подогревом электродов. Ток по мере нагревания биметаллического реле проходит через вольфрамовые подковы, повышая температуру и облегчая процесс розжига. Если в помещении слишком холодно, с первого раза процесс терпит неудачу. Тогда цикл повторяется, температура вольфрамовых электродов становится чуть выше. Выглядит, как быстрое моргание света при замыкании выключателя.

Компактные люминесцентные лампы

Хотя современные линейные люминесцентные лампы имеют множество достоинств, однако для использования в быту они не подходят, так как имеют большие габариты и ограничивают возможности дизайна в квартире. Благодаря техническому прогрессу, появилась возможность трубки линейных ламп изгибать в любую форму и сделать электронный балласт малогабаритным. Запатентована компактная люминесцентная лапа была в 1984 году. Размер компактной лампочки стал соизмерим с лампочками накаливания, и появилась возможность заменять последние без переделки светильников. Совсем недавно компактные лампочки называли энергосберегающими лампами, но с появлением светодиодных ламп, это название стало не соответствовать действительности.

Как устроена люминесцентная лампа

Принцип работы компактной лампы не отличается от принципа работы линейной люминесцентной лампы. Так же на концах трубки имеются две нити накала, между которыми при приложении напряжения возникает дуговой разряд, излучающий ультрафиолетовые волны, под действием которых люминофор начинает светиться.

Срок службы компактной лампы

Срок службы компактных ламп по данным производителей составляет 8000 часов и существенно сокращается от нестабильности питающего напряжения в сети, частотой включения-выключения лампы, работой в условиях пониженной или повышенной температуры окружающей среды. Как показала практика, чаще всего компактные лампы выходят из строя по причине перегорания нитей накала. Второе место занимает отказ радиоэлементов в схеме электронного балласта.

Конструкция компактной лампы

Конструкция компактной лампы представляет собой две чашки из термостойкой пластмассы, в одной закреплена трубка, а на другой установлен цоколь. Компактные лампы, как и лампы накаливания, выпускаются с , это позволяет вкручивать их в существующие светильники вместо ламп накаливания. В полости чашек находится печатная плата, на которой размещена схема пускорегулирующего устройства. Такая конструкция позволяет разобрать лампу, проверить целостность нитей накала и в случае их исправности отремонтировать электронику. Если нить накала в обрыве, то лампа подлежит утилизации.

Читайте так же:  Уличное освещение дачного участка

Как устроена люминесцентная лампа

Часть потребляемой компактной лампочкой мощности теряется и выделяется в схеме пускорегулирующего устройства в виде тепла. Так как в чашках перфорация для циркуляции воздуха для охлаждения отсутствует, то радиоэлементам приходится работать в области предельной температуры. Эти условия существенно снижают срок службы радиоэлементов, особенно высоковольтного электролитического конденсатора. Таким образом, выход из строя радиоэлементов является одной из причин перегорания нитей накала лампы.

Как устроена люминесцентная лампа

Выше приведена типовая электрическая схема пускорегулирующего устройства. Качественное пускорегулирующее устройство должно зажигать лампу спустя 0,5-1 секунду после ее включения, то есть, когда нити накала уже разогрелись. Такой режим включения существенно продлевает срок службы нитей накала и как следствие, самой лампы.

Цветовая температура компактной лампы

В продаже представлены компактные люминесцентные лампы цветовых температур 2700°K, 3300°K, 4200°K, 5100°K, 6400°K. Чем выше число, тем белее излучаемый свет. Лампа с цветовой температурой 2700°K излучает свет, как лампа накаливания, 4200°K светит теплым белым цветом, а 6400°K холодным белым. Восприятие человеком света зависит от времени суток. В дневное время лучше воспринимается белый свет, а в вечернее и ночное – с желтым оттеком, как светит лампа накаливания. Этот факт надо учитывать при выборе компактной ламы.

В настоящее время компактные лампы, еще не успев вытеснить из эксплуатации лампы накаливания, уже морально устарели. На смену им пришли светодиодные лампы, многократно превосходящие по техническим характеристикам люминесцентные лампы.

История развития люминесцентных ламп

Явления флюоресценции начали изучать в 19 веке. Среди учёных мужей выделим Майкла Фарадея, Джеймса Максвелла и Джорджа Стокса. Самым примечательным изобретением называют колбу Гисслера. Этот учёный попытался откачать воздух при помощи ртутного насоса. Разряжение в колбе достигло высокого уровня – прежде не удавалось создать подобные условия. Одновременно освобождённый объем заполнился парами ртути. Гисслер обнаружил, что, располагая электроды по двум концам длинной колбы и прикладывая к ним напряжение, он лицезреет зелёное свечение.

Это тлеющий разряд, положенный сегодня в основу приборов. При низком давлении внутри образуется электронный луч между катодом и анодом. Местами элементарные частицы сталкиваются с малочисленными ионами газа, отдавая энергию. За счёт переходов электронов на новые уровни образуется свечение, цвет зависит от применяемого химического элемента и прочих условий. Трубки Гисслера с 80-х годов 19 века поставлены в массовое производство. Преимущественно для развлекательных и прочих сопутствующих целей. К примеру, известные неоновые вывески.

Причины флюоресценции различались. Часто эффект провоцировался электромагнитным излучением. Известный предприниматель Томас Эдисон экспериментировал с нитями из кальция, возбуждая их рентгеновскими лучами. Аналогичными работами занимался Никола Тесла.

Обзор плюсов и минусов

Если более подробно изучить характеристики основных вариантов источников света (галогенные, лампы накаливания, люминесцентные и светодиодные аналоги), то можно выделить их сильные и слабые стороны. Например, по интенсивности нагрева из всех существующих конструкций выигрывают лишь светодиодные исполнения, тогда как люминесцентные лампы все же греются, хоть и в несколько меньшей мере, чем источники света с нитью накаливания.

Как устроена люминесцентная лампаПо степени хрупкости газоразрядные приборы уступают варианту на базе диодов. Зато уровень мощности у люминесцентных исполнений и светодиодных источников света находится почти на одном уровне. Для примера, оба исполнения обеспечивают примерно одинаковую интенсивность освещения (700-800 лм) при мощности с разницей всего в 5 Вт. Больше всех потребляют энергию лампы накаливания.

Еще один параметр для сравнения – срок функционирования. Безусловно, лидируют светодиодные исполнения (в среднем до 50 000 часов работы). Однако из всех остальных аналогов люминесцентные лампы выделяются довольно продолжительным периодом эксплуатации (от 4 000 до 20 000 часов), на что оказывают влияние условия работы.

Каким производителям отдать предпочтение?

Одни из наиболее известных марок на сегодняшний день: Philips, Osram, General Electric. Ассортимент осветительной техники очень широк и порой довольно трудно разобраться в том, какой производитель надежнее и ответственнее подходит к работе

Ведь стоимость люминесцентных источников света довольно большая, поэтому важно сразу сделать правильный выбор и купить лампу высокого качества

Как устроена люминесцентная лампа

Условные обозначения от производителей

Особого доверия заслуживают изделия первых двух из вышеназванных марок, так как они занимаются производством разнотипных источников света, включая и светильники с люминесцентными лампами, и по каждому направлению отмечается высокое качество продукции. Кроме того, все три завода-изготовителя на рынке уже довольно давно.

Эксплуатация

Значительные перепады напряжения в сети оказывают негативное воздействие на такие источники света. Особенно нежелательна перегрузка в большую сторону (выше 240 В). Рекомендуется также включать лампу лишь после ее полного остывания. Допустимые значения температуры окружающей среды для эксплуатации источника света лежат в пределах диапазона: от -15 до +40 градусов.

Как устроена люминесцентная лампа

Маркировка российской продукции

Запрещено использовать люминесцентные лампы наряду со стандартными светорегуляторами (диммерами).

Степень безопасности, утилизация

В полностью исправном состоянии такие лампочки не представляют угрозы жизни и здоровью человека или животного. Но внутри колбы содержатся пары ртути, хоть и в небольших количествах. А, кроме того, встречаются более безопасные исполнения, содержащие амальгамы (ртуть растворяется в металлах), но данный вариант встречается реже.

Читайте так же:  Лампы

Сегодня существуют специализированные организации, которые официально занимаются утилизацией токсичных отходов. Поэтому в случае нарушения целостности корпуса лампы в первую очередь необходимо покинуть помещение, затем вызвать соответствующее подразделение.

Таким образом, люминесцентные лампы во многом превосходят более простые аналоги (например, с нитью накаливания). В чем-то данный вид изделий уступает светодиодным источникам освещения

Но важно подбирать лампу на основании соответствия ее основных параметров условиям работы, а не подбирать наиболее популярный вариант

Как зажечь сгоревшую люминесцентную лампу

Чаще у люминесцентной лампы сгорает вольфрамовый электродов в форме подковы. Тогда через него уже нельзя подать питание на стартер, включённый параллельно колбе. Используется схема, приведённая на рисунке ниже. На электродах лампы постоянно поддерживается высокое напряжение (выше 600 В). Этим обеспечивается тлеющий разряд. Режим работы люминесцентной лампы становится напряжённым, и долго устройство функционировать не сможет.

Как устроена люминесцентная лампа

Схема сгоревшей лампы

Обратите внимание, снаружи оба выхода каждого электрода замыкаются накоротко. Этим обеспечивается работа оставшихся внутри огрызков вольфрамового электрода

Диоды служат для правильной коммутации каждой полуволны питающего напряжения, конденсаторы доводят уровень разницы потенциалов до заданного.

Правильное хранение

Эти правила оформлены на законодательном уровне как ГСанПин 2.3.7.029-99, а также регулируются прочими государственными федеральными и региональными законами. Например, хранение ламп, содержащих ртуть, для г. Москвы и области нормируется распоряжением от 19.05.2010 № 949-РП.

Как устроена люминесцентная лампаПредупреждающий плакат

  • Отработанные трубчатые люминесцентные лампы не выбрасываются, а временно сохраняются с целью их дальнейшей специальной утилизации.
  • Хранение при этом должно быть в картонном кожухе – таре, которая соответствует конкретной модели.

Как устроена люминесцентная лампаЛампы в картонных кожухах

  • Лампы должны быть отсортированы по длине, диаметру и модели.
  • Они должны быть плотно уложены в вертикальном положении в маркированные прочные ящики или контейнеры. Маркировка подробно описывает содержимое тары.

Как устроена люминесцентная лампаТара для хранения б/у ламп

Тара с отработанными лампами хранится в помещении, которое специально отведено для этих целей и соответствует следующим условиям:

  • достаточно удалено от жилых, офисных и производственных помещений;
  • внутреннее пространство организуется так, чтобы на расстоянии вытянутой руки не было каких-либо препятствий;
  • кровля при размещении в одноэтажном строении не должна протекать в той части здания, где помещение расположено;
  • обязательно наличие вентиляции приточно-вытяжного действия;
  • должны быть приняты меры от проникновения в помещение детей и других посторонних лиц;
  • пол в помещении должен быть гладким, ровным, непроницаемым для воды и не содержать трещин;
  • необходимо наличие химических и физических средств оперативного удаления ртути (демеркуризации);
  • лампы с поврежденными колбами хранятся в отдельной таре, которая обеспечивает необходимый уровень безопасности;
  • способ складирования ламп должен исключать повреждение колб;
  • содержимое помещения-склада обязательно отражается в специальном журнале учета или его компьютерном аналоге;
  • предусматривается либо административное, либо уголовное наказание в случае любого нарушения установленной технологии обращения с содержимым тары.

Все перечисленное можно эффективно организовать и выполнять в условиях предприятий. Но для населения утилизация ртутных ламп, к сожалению, проблематична, в первую очередь из-за человеческого фактора. В каждом дворе хватает подростков, которые с удовольствием разобьют люминесцентную лампу в качестве развлечения. Но и мест для сбора и временного хранения этих лампочек еще очень мало даже в крупных населенных пунктах. На самом деле утилизация трубчатых, и особенно энергосберегающих ламп – это потенциальный бизнес, который может приносить доход.

Помимо ртути, которая может поступать во вторичную переработку, в балластах отработавших свое КЛЛ сохраняется много работоспособных электронных компонентов. Можно повторно использовать перечисленные составляющие. При правильной постановке дела хранение и утилизация люминесцентных источников света может приносить доход. Тогда за каждую сданную лампу можно выплачивать вознаграждение населению, так же как это делается при сдаче стеклотары. А пока что рекомендуем читателям бережно обращаться со своими светильниками. Хранение люминесцентных ламп для замены должно происходить в надежном месте. Также надо добиться от своих местных властей установки в удобном для всех месте вот такого специального контейнера.

Контейнер для приемки отработанных экологически опасных изделий

Как устроена люминесцентная лампа

Как устроена люминесцентная лампаКонтейнер для приемки отработанных экологически опасных изделий

Строение и принцип работы

Основные конструкционные элементы: трубка или колба (в зависимости от исполнения), один или два цоколя, что также определяется моделью изделия, внутри установлены электроды. Люминесцентная лампа с внутренней стороны покрыта люминофором, без которого было бы невозможно преобразовать затрачиваемую энергию в световое излучение. Внутри колбы/трубки находится инертный газ, ртутные пары.

Как устроена люминесцентная лампаПри подаче электричества между электродами образуется тлеющий разряд. Идеальные условия для такого явления: невысокий уровень давления в колбе наряду с малым значением тока. В результате прохождения электрического тока через газообразную среду возникает ультрафиолетовое излучение.

Для того чтобы люминесцентная лампа обеспечивала видимый глазу свет, используется явление люминесценции. Как раз для этого внутренние стенки трубки или колбы источника света покрываются люминофором.

https://youtube.com/watch?v=DP1Nb_bmTtY

Принцип действия данного вида лампы описан не полностью, так как для полноценной работы необходимо обеспечить еще и нормальные условия эксплуатации. Речь идет о дополнительной аппаратуре, которая снижает значение тока до нужного уровня, чтобы осветительный прибор не вышел из строя. Раньше для этой цели применялись электромагнитные пускорегулирующие элементы (их еще называют балластом), сегодня более популярны электронные аналоги.

Список источников

  • ProOsveschenie.ru
  • YDoma.info
  • LampaGid.ru
  • VashTehnik.ru
  • www.ngpedia.ru
Ссылка на основную публикацию