Люминесцентная лампа


Люминесцентная лампа
Различные виды люминесцентных ламп

Люминесце́нтная лампа — газоразрядный источник света, в котором видимый свет излучается в основном люминофором, который, в свою очередь, светится под воздействием ультрафиолетового излучения 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 при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу включений и выключений.

Содержание

Разновидности

Наиболее распространены газоразрядные ртутные лампы высокого и низкого давления.

  • лампы высокого давления применяют в основном в уличном освещении и в осветительных установках большой мощности;
  • лампы низкого давления применяют для освещения жилых и производственных помещений.

Газоразрядная ртутная лампа низкого давления (ГРЛНД) — представляет собой стеклянную трубку с нанесённым на внутреннюю поверхность слоем люминофора, заполненную аргоном под давлением 400 Па и ртутью (или амальгамой).

Плазменные дисплеи также являются разновидностью люминесцентной лампы.

Область применения

Коридор, освещённый люминесцентными лампами

Люминесцентные лампы нашли широкое применение в освещении общественных зданий: школ, больниц, офисов и т. д. С появлением компактных люминесцентных ламп с электронными балластами, которые можно включать в патроны E27 и E14 вместо ламп накаливания, люминесцентные лампы завоёвывают популярность и в быту.

Люминесцентные лампы наиболее целесообразно применять для общего освещения, прежде всего помещений большой площади (в особенности совместно с системами DALI), позволяющими улучшить условия освещения и при этом снизить потребление энергии на 50-83 % и увеличить срок службы ламп. Люминесцентные лампы широко применяются также и в местном освещении рабочих мест, в световой рекламе, подсветке фасадов.

До начала применения светодиодов являлись единственным источником для подсветки жидкокристаллических экранов.

Преимущества и недостатки

Популярность люминесцентных ламп обусловлена их преимуществами (над лампами накаливания):

  • значительно большая светоотдача (люминесцентная лампа 20 Вт даёт освещенность как лампа накаливания на 100 Вт) и более высокий КПД;
  • приближенный к естественному спектр излучения лампы;
  • разнообразие оттенков света;
  • рассеянный свет;
  • длительный срок службы (2000[1]-20000 часов в отличие от 1000 у ламп накаливания), при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу включений и выключений.

К недостаткам относят:

  • наличие дополнительного приспособления для пуска лампы — пускорегулирующего аппарата (громоздкий шумный дроссель с ненадёжным стартером или же ЭПРА);
  • мерцание лампы с частотой питающей сети (нивелируется применением ЭПРА);
  • вышедший из строя стартёр вызывает фальстарт лампы (визуально определяется несколько вспышек перед стабильным зажиганием), сокращая срок службы нитей накала;
  • очень низкий коэффициент мощности ламп — такие лампы являются неудачной для электросети нагрузкой;
Существуют и более мелкие недостатки[2].

История

Первым предком лампы дневного света были газоразрядные лампы. Впервые свечение газов под воздействием электрического тока наблюдал Михаил Ломоносов, пропуская ток через заполненный водородом стеклянный шар. Считается что первая газоразрядная лампа изобретена в 1856 году. Генрих Гайсслер получил синее свечение от заполненной газом трубки, которая была возбуждена при помощи соленоида. 23 июня 1891 года Никола Тесла запатентовал систему электрического освещения газоразрядными лампами (патент № 454,622), которая состояла из источника высокого напряжения высокой частоты и газоразрядных аргоновых ламп запатентованных им ранее (патент № 335,787 от 9 февраля 1886 г. выдан United States Patent Office). Аргоновые лампы используются и в настоящее время. В 1893 году на всемирной выставке в Чикаго, штат Иллинойс, 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. В 1901, Питер Купер Хьюитт демонстрировал ртутную лампу, которая испускала свет сине-зелёного цвета, и таким образом была непригодна в практических целях. Однако, её конструкция была очень близка к современной, и имела намного более высокую эффективность, чем лампы Гайсслера и Эдисона. В 1926 году Эдмунд Гермер (Edmund Germer) и его сотрудники предложили увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбуждённой плазмой в более однородно бело-цветной свет. Э.Гермер в настоящее время признан как изобретатель лампы дневного света. General Electric позже купила патент Гермера, и под руководством Джорджа Э. Инмана довела лампы дневного света до широкого коммерческого использования к 1938 году. В СССР первые люминесцентные лампы были разработаны под руководством академика С. И. Вавилова В. А. Фабрикантом, Ф. А. Бутаевой и др[3].

Принцип работы

Принцип запуска ЛДС с электромагнитным балластом

При работе люминесцентной лампы между двумя электродами, находящимися в противоположных концах лампы, возникает тлеющий разряд. Лампа заполнена инертным газом и парами ртути, проходящий ток приводит к появлению УФ излучения. Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом — люминофором, которое поглощает УФ излучение и излучает видимый свет. Изменяя состав люминофора, можно менять оттенок свечения лампы. В качестве люминофора используют в основном галофосфаты кальция и ортофосфаты кальция-цинка.

Маркировка

Color temperature.svg

Трёхцифровой код на упаковке лампы содержит как правило информацию относительно качества света (индекс цветопередачи и цветовой температуры).

Первая цифра — индекс цветопередачи в 1х10 Ra (компактные люминесцентные лампы имеют 60-98 Ra, таким образом чем выше индекс, тем достоверней цветопередача)

Вторая и третья цифры — указывают на цветовую температуру лампы.

Таким образом маркировка «827» указывает на индекс цветопередачи в 80 Ra, и цветовую температуру в 2700 К (что соответствует цветовой температуре лампы накаливания)

Кроме того, индекс цветопередачи может обозначаться в соответствии с DIN 5035, где диапазон цветопередачи 20-100 Ra поделён на 6 частей— от 4 до 1А.[4] (нем.)

Особенности восприятия

Цветовосприятие человека сильно изменяется в зависимости от яркости. При небольшой яркости мы лучше видим синий и хуже красный. Поэтому цветовая температура дневного света (5000-6500K) в условия низкой освещённости будет казаться чрезмерно синей. Средняя освещённость жилых помещений - 75 люкс, в то время как в офисах и других рабочих помещениях - 400 люкс. При небольшой яркости (50-75 люкс) наиболее естественным выглядит свет с температурой 3000K. При яркости в 400 люкс такой свет уже кажется жёлтым, а наиболее естественным кажется свет с температурой 4000-6000K.

Международная маркировка по цветопередаче и цветовой температуре

Код Определение Особенности Применение
530 Basic warmweiß / warm white Свет тёплых тонов с плохой цветопередачей. Объекты кажутся коричневатыми и малоконтрастными. Посредственная светоотдача. Гаражи, кухни. В последнее время встречается всё реже.
640/740 Basic neutralweiß / cool white «Прохладный» свет с посредственной цветопередачей и светоотдачей Весьма распространён, должен быть заменён на 840
765 Basic Tageslicht / daylight Голубоватый «дневной» свет с посредственной цветопередачей и светоотдачей Встречается в офисных помещениях и для подсветки рекламных конструкций (ситилайтов)
827 Lumilux interna Похожий на свет лампы накаливания с хорошей цветопередачей и светоотдачей Жильё
830 Lumilux warmweiß / warm white Похожий на свет галогеновой лампы с хорошей цветопередачей и светоотдачей Жильё
840 Lumilux neutralweiß / cool white Белый свет для рабочих поверхностей с очень хорошей цветопередачей и светоотдачей Общественные места, офисы, ванные комнаты, кухни. Внешнее освещение
865 Lumilux Tageslicht / daylight «Дневной» свет с хорошей цветопередачей и посредственной светоотдачей Общественные места, офисы. Внешнее освещение
880 Lumilux skywhite «Дневной» свет с хорошей цветопередачей Внешнее освещение
930 Lumilux Deluxe warmweiß / warm white «Тёплый» свет с отличной цветопередачей и плохой светоотдачей Жильё
940 Lumilux Deluxe neutralweiß / cool white «Холодный» свет с отличной цветопередачей и посредственной светоотдачей. Музеи, выставочные залы
954, 965 Lumilux Deluxe Tageslicht / daylight «Дневной» свет с непрерывным спектром цветопередачи и посредственной светоотдачей Выставочные залы, освещение аквариумов

Маркировка цветопередачи по ГОСТ 6825-91*

Люминесцентная лампа производства СССР мощностью 20 Вт(«ЛД-20»). Зарубежный аналог этой лампы — TLD 20W

В соответствии с ГОСТ 6825-91* (МЭК 81-84) «Лампы люминесцентные трубчатые для общего освещения», действующий, лампы люминесцентные линейные общего назначения маркируются, как:

  • ЛБ (белый свет)
  • ЛД (дневной свет)
  • ЛЕ (естественный свет)
  • ЛХБ (холодный свет)
  • ЛТБ (тёплый свет)

Добавление буквы Ц в конце означает применение люминофора «де-люкс» с улучшенной цветопередачей, а ЦЦ — люминофора «супер де-люкс» с высококачественной цветопередачей.

Лампы специального назначения маркируются, как:

  • ЛГ, ЛК, ЛЗ, ЛЖ, ЛР, ЛГР (лампы цветного свечения)
  • ЛУФ (лампы ультрафиолетового света)
  • ДБ (лампа ультрафиолетового света типа С)
  • ЛСР (синего света рефлекторные)[5]

Параметры выпускавшихся в СССР ламп по цветопередаче приведены в таблице:

Аббревиатура Расшифровка Оттенок Цветовая т-ра, К Назначение Цветопередача Примерный эквивалент по международной маркировке
Лампы дневного света
ЛДЦ, ЛДЦЦ Лампы дневного света, с улучшенной цветопередачей; ЛДЦ — де-люкс, ЛДЦЦ — супер-де-люкс Белый с лёгким голубоватым оттенком и относительно низкой светоотдачей 6500 Для музеев, выставок, в фотографии, в производственных и административных помещениях с повышенными требованиями к цветопередаче, образовательных учреждениях, жилых помещениях Хорошая (ЛДЦ), отличная (ЛДЦЦ) 865 (ЛДЦ),
965 (ЛДЦЦ)
ЛД Лампы дневного света Белый с лёгким голубоватым оттенком и высокой светоотдачей 6500 В производственных и административных помещениях без высоких требований к цветопередаче Приемлемая 765
Лампы естественного света
ЛЕЦ, ЛЕЦЦ Лампы естественного света, с улучшенной цветопередачей; ЛЕЦ — де-люкс, ЛЕЦЦ — супер-де-люкс Солнечно-белый с относительно низкой светоотдачей 4000 Для музеев, выставок, в фотографии, в образовательных учреждениях, жилых помещениях Приемлемая (ЛЕЦ), хорошая (ЛЕЦЦ) 754 (ЛЕЦ),
854 (ЛЕЦЦ)
ЛЕ Лампы естественного света Белый без оттенка и высокой светоотдачей 4000 Неудовлетворительная 640
Другие осветительные лампы
ЛБ Лампы белого света Белый с лиловатым оттенком, плохой цветопередачей и высокой светоотдачей 3500 В помещениях, где нужен яркий свет и не требуется цветопередача: производственных и административных помещениях, в метрополитене Неудовлетворительная 635
ЛХБ Лампы холодно-белого света Белый с заметным голубым оттенком 4850 Неудовлетворительная 685
ЛТБ Лампы тёпло-белого света Белый с «тёплым» розовым оттенком, для освещения помещений, богатых бело-розовыми тонами 2700 В продовольственных магазинах, предприятиях общественного питания Относительно приемлемая для тёплых тонов, неудовлетворительная для холодных 530, 630
ЛТБЦ Лампы тёпло-белого света с улучшенной цветопередачей Белый с «тёплым» розовым оттенком 2700 Такое же, как и для ЛТБ, а также для жилых помещений. Приемлемая для тёплых тонов, менее удовлетворительная для холодных 730
Лампы специального назначения
ЛГ, ЛК, ЛЗ, ЛЖ, ЛР, ЛГР Лампы с цветным люминофором ЛГ — голубой,
ЛК — красный,
ЛЗ — зелёный,
ЛЖ — жёлтый,
ЛР — розовый,
ЛГР — лиловый
Для светового дизайна, художественной подсветки зданий, вывесок, витрин ЛГ: 67, 18, BLUE
ЛК: 60, 15, RED
ЛЗ: 66, 17, GREEN
ЛЖ: 62, 16, YELLOW[6]
ЛСР Лампы синие рефлекторные Лампы ярко-синего света В электрофотографических копировально-множительных аппаратах
ЛУФ Ультрафиолетовые лампы Лампы тёмно-синего света с выраженной ультрафиолетовой компонентой Для ночной подсветки и дезинфекции в медицинских учреждениях, казармах и т. д., а также в качестве «чёрного света» для светового дизайна в ночных клубах, на дискотеках и т. п. 08

Особенности подключения

Дешёвый вариант электронного подключения

Люминесцентная лампа, в отличие от лампы накаливания, не может быть включена напрямую в электрическую сеть. Причин для этого две:

  • Для зажигания дуги в люминесцентной лампе требуется импульс высокого напряжения.
  • Люминесцентная лампа имеет отрицательное дифференциальное сопротивление, после зажигания лампы ток в ней многократно возрастает. Если его не ограничить, лампа выйдет из строя.

Для решения этих проблем применяют специальные устройства — балласты. Наиболее распространённые на сегодняшний день схемы: электромагнитный балласт с неоновым стартером и различные разновидности электронных балластов.

Электромагнитный балласт

Электромагнитный балласт «1УБИ20» серии 110 завода ВАТРА, СССР.
Современный Электромагнитный балласт «L36A-T» завода Helvar, Финляндия.

Электромагнитный балласт представляет собой электромагнитный дроссель, подключаемый последовательно с лампой. Последовательно нитям лампы подключается стартер, представляющий собой неоновую лампу с биметаллическими электродами и конденсатор. Дроссель формирует за счёт самоиндукции запускающий импульс, а также ограничивает ток через лампу. В настоящее время преимуществами электромагнитного балласта являются простота конструкции, надёжность и низкая стоимость. Недостатков же такой схемы достаточно много:

  • Долгий запуск (1-3 сек в зависимости от степени износа лампы);
  • Большее потребление энергии, чем у электронной схемы — при напряжении 220 Вольт светильник 2 по 58 Ватт = 116 Ватт потребляет 130 Ватт;
  • Малый cos φ=0.5 (без компенсирующих конденсаторов);
  • Низкочастотный гул (100Гц), исходящий от дросселя, возрастающий со старением дросселя;
  • Мерцание лампы с удвоенной частотой сети, которое может повредить зрение, а иногда бывает опасным (из-за стробоскопического эффекта вращающиеся синхронно с частотой сети предметы могут казаться неподвижными. Поэтому люминесцентные лампы с электромагнитным балластом не рекомендуется применять для освещения подвижных частей станков и механизмов);
  • Большие габариты и масса;
  • При температуре ниже 10 °C яркость лампы значительно снижается ввиду уменьшения давления газа в лампе;
  • При отрицательных температурах лампы по классической схеме могут не зажигаться вообще, при этих условиях применяются автотрансформаторы.

Электронный балласт

Электронный балласт подаёт на электроды лампы напряжение не с частотой сети, а высокочастотное (25—133 кГц), в результате чего заметное для глаз мигание ламп исключено. Однако высокочастотные колебания, проходя через лампу, как антенну, создают электромагнитные помехи в широком спектре, поэтому радиодиапазон ДВ — длинные волны, начинающийся с 150 кГц, стал не пригоден для использования[источник не указан 31 день], но аргументировали это тем, что невыгодно строить антенны большого размера и перешли на диапазон УКВ, волны которого распространяются только в пределах прямой видимости и нужны повторители-репитеры.

Может использоваться один из двух вариантов запуска ламп:

  • Холодный запуск — при этом лампа зажигается сразу после включения. Такую схему лучше использовать в случае, если лампа включается и выключается редко, так как режим холодного пуска более вреден для электродов лампы.
  • Горячий запуск — с предварительным прогревом электродов. Лампа зажигается не сразу, а спустя 0,5-1 сек, зато срок службы увеличивается, особенно при частых включениях и выключениях.

Потребление электроэнергии люминесцентными светильниками при использовании электронного балласта обычно на 20-25 % ниже. Материальные затраты (медь, железо) на изготовление и утилизацию меньше в несколько раз. Использование централизованных систем освещения с автоматической регулировкой позволяет сэкономить до 85 % электроэнергии. Существуют электронные балласты с возможностью диммирования (регулировки яркости) путём изменения скважности тока питания лампы.

Механизм запуска лампы с электромагнитным балластом

При включении стартер срабатывает несколько раз подряд
стартер

В классической схеме включения с электромагнитным балластом для автоматического регулирования процесса зажигания лампы применяется пускатель (стартер), представляющий собой миниатюрную газоразрядную лампу, обычно неоновую. Один электрод стартера неподвижный жёсткий, другой — биметаллический, изгибающийся при нагреве. Есть также стартеры и с двумя гибкими электродами (симметричные). В исходном состоянии электроды стартера разомкнуты. Стартер подключен параллельно лампе так, чтобы при замыкании его электродов ток проходил через спирали лампы.

В момент включения к электродам лампы и стартера прикладывается полное напряжение сети, так как ток через лампу отсутствует и падение напряжения на дросселе равно нулю. Электроды лампы холодные, разряд отсутствует, и напряжения сети недостаточно для её зажигания. Но в стартере от приложенного напряжения возникает тлеющий разряд, и ток проходит через электроды лампы и стартера. Ток разряда мал для разогрева электродов лампы, но достаточен для разогрева электродов стартера, отчего биметаллическая пластинка, изгибается и замыкается с жёстким электродом. Ток течет через электроды лампы и разогревает их. Когда электроды стартера остывают, цепь размыкается, и благодаря самоиндукции происходит бросок напряжения на дросселе, необходимый для зажигания разряда. Параллельно стартеру подключен миниатюрный конденсатор небольшой емкости, служащий для обеспечения условия возникновения резонанса тока совместно с индуктивностью дросселя и, вследствие, зажигания лампы. При отсутствии конденсатора этот импульс будет слишком коротким, а амплитуда слишком большой, и энергия, накопленная в дросселе, израсходуется на разряд в стартере. К моменту размыкания стартера электроды лампы уже достаточно разогреты, но в лампе ещё не вся ртуть испарилась и разряд проходит в атмосфере аргона, из-за чего разряд в лампе неустойчивый и процесс запуска может повториться неоднократно. Как только вся ртуть в колбе лампы испаряется в достаточном количестве, лампа выходит на рабочий режим.

Рабочее напряжение лампы ниже сетевого за счёт падения напряжения на дросселе, поэтому повторного срабатывания стартера не происходит. В процессе зажигания лампы стартер иногда срабатывает несколько раз подряд, если он размыкается в момент, когда мгновенное значение тока дросселя равно нулю, либо электроды лампы ещё недостаточно разогреты. По мере износа рабочее напряжение растёт, количество циклов срабатывания стартера увеличивается, и в конце концов лампа уже не может выйти на рабочий режим. Это вызывает характерное мигание вышедшей из строя лампы. Когда лампа гаснет, можно видеть свечение катодов, разогретых током, протекающим через стартер.

Механизм запуска лампы с электронным балластом

Мерцание лампы

В отличие от электромагнитного балласта для работы электронного балласта обычно не требуется отдельный специальный стартер, так как такой балласт в общем случае способен сформировать необходимые последовательности напряжений сам. Существуют различные способы запуска люминесцентных ламп. Чаще всего электронный балласт подогревает катоды ламп и прикладывает к катодам напряжение, достаточное для зажигания лампы, обычно — переменное и более высокой частоты, чем сетевое (что заодно устраняет мерцание лампы, характерное для электромагнитных балластов). В зависимости от конструкции балласта и временных параметров последовательности запуска лампы такие балласты могут обеспечивать, например, плавный запуск лампы с постепенным нарастанием яркости до полной за несколько секунд или же мгновенное включение лампы. Часто встречаются комбинированные методы запуска, когда лампа запускается не только за счет факта подогрева катодов лампы, но и за счет того, что цепь, в которую включена лампа, является колебательным контуром. Параметры колебательного контура подбираются так, что при отсутствии разряда в лампе в контуре возникает явление электрического резонанса, ведущее к значительному повышению напряжения между катодами лампы. Как правило, это ведет и к росту тока подогрева катодов, поскольку при такой схеме запуска спирали накала катодов нередко соединены последовательно через конденсатор, являясь частью колебательного контура. В результате за счет подогрева катодов и относительно высокого напряжения между катодами лампа легко зажигается. После зажигания лампы параметры колебательного контура изменяются, добротность уменьшается и ток в контуре значительно падает, уменьшая нагрев катодов. Существуют вариации данной технологии. Например, в предельном случае балласт может вообще не подогревать катоды, вместо этого приложив достаточно высокое напряжение к катодам, что неизбежно приведет к почти мгновенному зажиганию лампы за счет пробоя газа между катодами. По сути этот метод аналогичен технологиям, применяемым для запуска ламп с холодным катодом (CCFL). Данный метод достаточно популярен у радиолюбителей, поскольку позволяет запускать даже лампы с перегоревшими нитями накала катодов, которые не могут быть запущены обычными методами из-за невозможности подогрева катодов. В частности, этот метод нередко используется радиолюбителями для ремонта компактных энергосберегающих ламп, которые являются обычными люминесцентными лампами со встроенным электронным балластом в компактном корпусе. После небольшой переделки балласта такая лампа может ещё долго служить невзирая на перегорание спиралей подогрева, и её срок службы будет ограничен только временем до полного распыления электродов.

Причины выхода из строя

Проверка электродов одной стороны на целостность. Сопротивление 9,9Ω говорит о том, что нить электрода на этой стороне цела.
Проверка электродов одной стороны на целостность. Бесконечно большое сопротивление говорит о том, что нить электродов разорвана. Вторым признаком является потемнение вблизи электрода.

Электроды люминесцентной лампы представляют собой вольфрамовые нити, покрытые пастой (активной массой) из щелочноземельных металлов. Эта паста и обеспечивает стабильный разряд и предохраняет вольфрамовые нити от перегрева. В процессе работы она постепенно осыпается с электродов, выгорает и испаряется. Особенно интенсивно она осыпается во время запуска, когда некоторое время разряд происходит не по всей площади электрода, а на небольшом участке его поверхности, что приводит к локальным перепадам температур. Поэтому люминесцентные лампы всё же имеют конечный срок службы (он зависит главным образом от качества изготовления электродов, скорости зажигания), хотя он и больший, чем у обычных ламп накаливания, у которых спираль с постоянной скоростью испаряется. Отсюда потемнение на концах лампы, которое усиливается ближе к окончанию срока службы. Когда паста выгорит полностью, ток лампы начинает падать, а напряжение, соответственно, возрастать.

Выход из строя ламп с электромагнитным балластом

Повышение напряжения на лампе в процессе её старения приводит к тому, что начинает постоянно срабатывать стартер — отсюда всем известное мигание вышедших из строя ламп. При этом электроды лампы постоянно разогреваются, и в конце концов (примерно через 2 — 3 дня мигания) одна из нитей перегорает. Затем минуту-две лампа горит без мерцания, разряд исходит от остатков перегоревшего электрода, на котором уже нет пасты из щелочноземельных металлов, остался только вольфрам. Эти остатки вольфрамовой нити очень сильно разогреваются, из-за чего частично испаряются, либо осыпаются, после этого разряд переходит на траверсу (проволоку, к которой крепится вольфрамовая нить с активной массой), она частично оплавляется и лампа вновь начинает мерцать. Если её выключить, она больше не загорится. При этом из-за длительной работы в непрерывном режиме часто выходит из строя и стартер, так что при замене лампы приходится менять и его тоже. При выходе из строя стартера из-за плохого качества (замыкание биметаллических контактов или пробой конденсатора) электроды лампы разогреваются и через несколько дней перегорают. При пробое дросселя лампа сгорает мгновенно.

Выход из строя ламп с электронным балластом

Низкокачественный ЭПРА

В процессе старения лампы постепенно выгорает активная масса электродов, после чего нити разогреваются и перегорают. В качественных балластах предусмотрена схема автоматического отключения перегоревшей лампы. В некачественных ЭПРА подобная защита отсутствует, и после повышения напряжения лампа погаснет, а в цепи наступит резонанс, приводящий к значительному возрастанию тока и перегоранию транзисторов балласта.

Также нередко в балласты низкого качества (обычно на компактных люминесцентных лампах со встроенным балластом) на выходе устанавливается конденсатор, рассчитанный на напряжение, близкое к рабочему напряжению новой лампы. По мере старения лампы напряжение повышается и в конденсаторе возникает пробой, также выводящий из строя транзисторы балласта[7].

При выходе из строя лампы с электронным балластом мерцание, как в случае с электромагнитным балластом, отсутствует, лампа гаснет сразу. Установить причину выхода из строя можно, проверив целостность нитей лампы любым омметром, мультиметром или специализированным прибором для проверки ламп. Если нити лампы имеют низкое сопротивление (порядка 10 Ом, то есть не перегорели), то причина выхода из строя в низком качестве балласта, если одна либо обе из нитей имеют высокое (бесконечное) сопротивление, то лампа перегорела от старости либо от перенапряжения. В последнем случае имеет смысл попробовать заменить саму лампу, однако, если новая лампа также не светится и питание схемы балласта присутствует, то это также говорит о низком качестве балласта (при этом есть риск испортить и новую лампу).

Люминофоры и спектр излучаемого света

Типичный спектр люминесцентной лампы.
Спектральная характеристика люминесцентной лампы видимая в отражении от поверхности компакт-диска.
Спектр излучения: непрерывный 60-ватной лампы накаливания (вверху) и линейчатый 11-ватной компактной люминесцентной лампы (внизу), линейчатый спектр излучения может вызвать искажения в цветопередаче

Многие люди считают свет, излучаемый люминесцентными лампами, грубым и неприятным. Цвет предметов, освещенных такими лампами, может быть несколько искажён. Отчасти это происходит из-за синих и зелёных линий в спектре излучения газового разряда в парах ртути, отчасти — из-за типа применяемого люминофора, отчасти от неправильно выбранной лампы, предназначенной для складов и нежилых помещений.

Во многих дешевых лампах применяется галофосфатный люминофор, который излучает в основном жёлтый и синий свет, в то время как красного и зелёного излучается меньше. Такая смесь цветов глазу кажется белым, но при отражении от предметов свет может содержать неполный спектр, что воспринимается как искажение цвета. Однако такие лампы, как правило, имеют очень высокую световую отдачу.

Если учесть, что в человеческом глазе три типа цветовых рецепторов, и восприятие сплошного спектра — лишь результат работы мозга, то стремиться воссоздавать сплошной солнечный спектр нет необходимости, достаточно воссоздать такое же воздействие на эти три рецептора. Этот принцип давно используется в цветном телевидении и цветной фотографии. Поэтому в более дорогих лампах используется «трёхполосный» и «пятиполосный» люминофор. Это позволяет добиться более равномерного распределения излучения по видимому спектру, что приводит к более натуральному воспроизведению света. Однако такие лампы, как правило, имеют меньшую световую отдачу.

Колбы специальных ламп изготавливаются из увиолевого стекла, пропускающего лучи в ультрафиолетовом диапазоне волн.[8]

В домашних условиях оценить спектр лампы можно с помощью компакт-диска. Для этого нужно посмотреть на отражение света лампы от рабочей поверхности диска — в дифракционной картине будут видны спектральные линии люминофора. Если лампа расположена близко, между лампой и диском лучше поместить экран с маленьким отверстием.

Специальные люминесцентные лампы

Также существуют специальные люминесцентные лампы с различными спектральными характеристиками:

  • Лампы дневного света, отвечающие самым высоким требованиям к цветопередаче естественного цвета при дневном освещении 5400К, служат для устранения эффекта цветовой мимикрии. Она незаменима в случаях, когда нужна атмосфера живого дневного света, например, в типографиях, картинных галереях, музеях, зубоврачебных кабинетах, и лабораториях, при просмотре диапозитивов и в специализированных магазинах текстильных товаров.
Спектр лампы «натурального» дневного света
  • Лампы дневного света, которые излучают свет, который по своей спектральной характеристике схож с солнечным светом. Данные лампы рекомендуется для помещений с недостатком дневного света, например для офисов, банков и магазинов. Благодаря своей очень хорошей цветопередаче и высокой температуре цвета (6500К) она идеально подходит для сравнения красок и медицинской светотерапии.
  • Лампы дневного света для растений и аквариумов с усиленным излучением в спектральном диапазоне синего и красного света. Идеально воздействует на фотобиологические процессы. Данные лампы с обозначениями излучают свет с минимальным содержанием ультрафиолетовой составляющей типа А (при абсолютном отсутствии ультрафиолетовых составляющих типа В и С). Обычно комбинируются с лампами дневного света (5400K — 6700K), для придания естественности фонового освещения.
Спектр «жёлтой» лампы для фотолитографии
  • Декоративные лампы красного, жёлтого, зелёного, синего и малинового цветов. Цветные люминесцентные лампы особенно пригодны для декоративного освещения и создания специальных световых эффектов. Цвет лампы получают применением специального люминофора или окрашиванием колбы.Помимо прочего, люминесцентная лампа жёлтого цвета не содержит в своем спектре ультрафиолетовую составляющую. Поэтому эта лампа рекомендована для стерильных производств, например, для цехов по изготовлению микросхем (в подобном производстве используют фоторезисты — вещества, реагирующие с УФ), а также для общего освещения без УФ-излучения.
  • Люминесцентные лампы, предназначенные для освещения помещений, в которых содержатся птицы. Спектр этих ламп содержит ближний ультрафиолет, что позволяет создать более комфортное для них освещение, приблизив его к естественному, так как птицы, в отличие от людей, имеют четырёхкомпонентное зрение.
  • Лампы, предназначенные для освещения мясных прилавков в супермаркетах. Свет этих ламп имеет розовый оттенок, в результате такого освещения, мясо приобретает более аппетитный вид, что привлекает покупателей[9].
  • Люминесцентные лампы для соляриев и косметических салонов бывают трех исполнений[10]:
    • Лампы с практически чистым ультрафиолетовым излучением типа А выше 350 нм. При облучении в этом диапазоне для нормальной кожи опасности получения ожога практически не существует. При достаточно продолжительном облучении вследствие прямой пигментации кожи эффект загара появляется уже вскоре после первого сеанса облучения.
    • Лампы с высокой мощностью ультрафиолетового излучения типа А для прямой пигментации и с небольшой составляющей ультрафиолетового излучения типа В для нового образования пигмента. Благодаря минимальному значению ультрафиолетовой составляющей типа В риск получения солнечного ожога минимален.
    • Лампы с действием, аналогичным действию солнечного света благодаря значительной составляющей ультрафиолетового излучения типа А и гармоничной составляющей биологически эффективного излучения типа В. После регулярного принятия процедур облучения в результате длительной пигментации кожи образуется свежий и стойкий «отпускной» загар при высокой степени защиты кожи от облучения. Лампа позволяет проводить облучение с целью создания эффекта натурального загара в кратчайшие сроки и поэтому рекомендуется для профессионального применения.
Спектр лампы из «чёрного» стекла
Светильники из ламп «чёрного» света
  • Ультрафиолетовые люминесцентные лампы с колбами из «чёрного» стекла: Различные материалы обладают способностью преобразовывать невидимое ультрафиолетовое излучение в световое (создавать эффект флуоресценции). Такие лампы представляют собой облучатели с длинноволновым ультрафиолетовым излучением, создавая данный эффект. Поэтому они являются незаменимыми источниками излучения для любых видов исследований с применением люминесцентного анализа. Эти лампы представляют собой ртутный газоразрядный излучатель, окружённый светофильтром, и светят только в длинноволновом ультрафиолетовом диапазоне от 350 до 410 нм, которое не видно для глаза и совершенно безвредно (линии 365.0153 нм и 404.6563 нм, хорошо видимые в спектре, а также линии 398.3931 нм и 407.783 нм[11][12]). Видимое излучение, а также более коротковолновый ультрафиолет почти полностью поглощаются стеклом светофильтра. Области применения:
    • Материаловедение: Исследования материалов с помощью люминесценции, например, выявление тончайших трещин вала двигателя.
    • Текстильная промышленность: Анализ материалов, например, химического состава и видов примесей в шерстяных материалах. Распознавание невидимых загрязнений и возможных пятен после чистки
    • Пищевая промышленность: Обнаружение фальсификаций в продуктах питания, мест гниения во фруктах (особенно в апельсинах), мясе, рыбе и т. д.
    • Криминалистика: Выявление фальшивок среди банкнот, чеков и документов, а также внесенных в них изменений, удаленных пятен крови, подделок картин и т. д.
    • Почта: Рациональная обработка корреспонденции с помощью автоматических штемпельных машин для конвертов, проверка подлинности почтовых марок
    • Создание световых эффектов на сценах драматических и музыкальных театров, в кабаре, варьете, дискотеках, барах, кафе
    • Прочие области применения: реклама и оформление витрин, сельское хозяйство (например, проверка посевного материала), минералогия, проверка драгоценных камней, искусствоведение…
  • Облучатели для стерилизации и озонирования, типично с длиной волны 253,7 нм[12]. Данные облучатели имеют благодаря своему коротковолновому УФ-излучению типа С бактерицидное воздействие и поэтому применяются для стерилизации. Рациональное применение этих облучателей гарантируется только в специальных, предназначенных для них установках. Поэтому монтаж облучателей в установки должен проводиться только изготовителем установок. Области применения:
  • Лампы со специальными цветовыми характеристиками:
    • для полимеризации пластмасс, клеев, лаков, красок на глубину не более 1 мм; лечение гипербилирубинемии.
    • для полимеризации пластмасс, клеев, лаков, красок на глубину более 1 мм; лечение псориаза; привлечения насекомых в инсектоловушки; для распознавания подделок.

Варианты исполнения

Люминесцентные лампы — газоразрядные лампы низкого давления — разделяются на линейные и компактные.

Линейные лампы

Fluorescent light bulbs 09.JPG

Линейная люминесцентная лампа — ртутная лампа низкого давления прямой, кольцевой или U-образной формы, в которой большая часть света излучается люминесцентным покрытием, возбуждаемым ультрафиолетовым излучением разряда. Часто такие лампы совершенно неправильно называют — колбчатыми или трубчатыми, такое определение является устаревшим, хотя не противоречит ГОСТ 6825-91, в котором принято обозначение «трубчатые».

Двухцокольная прямолинейная люминесцентная лампа представляет собой стеклянную трубку, по концам которой вварены стеклянные ножки с укрепленными на них электродами (спиральными нитями подогрева). На внутреннюю поверхность трубки наносится тонкий слой кристаллического порошка — люминофора. Трубка заполнена инертным газом или смесью инертных газов (Ar, Ne, Kr) и герметически запаяна. Внутрь вводится дозированное количество ртути, которая при работе лампы переходит в парообразное состояние. На концах лампы имеются цоколи с контактными штырьками для подключения лампы в цепь.

Линейные лампы различаются по:

  • Длине трубки (обычно длина трубки пропорциональна потребляемой мощности):
Мощность лампы (тип.) Длина колбы с цоколем G13 в мм
15 Вт 450
18 Вт 600
30 Вт 900
36 Вт 1200
40 Вт 1200
58 Вт 1500
80 Вт 1500
  • Диаметру трубки и имеют следующие обозначения:
Обозначение Диаметр в дюймах Диаметр в мм
T4 4/8 12,7
T5 5/8 15,9
T8 8/8 25,4
T10 10/8 31,7
T12 12/8 38,0
  • Тип цоколя G13 — расстояние между штырьками 13 мм.

Лампы такого типа часто можно увидеть в производственных помещениях, офисах, магазинах, на транспорте и т. д.

В практике производителей светодиодных светильников и ламп часто также встречается обозначение ламп типа «Т8» или «Т10», а также цоколя «G13». Светодиодные лампы могут быть установлены в стандартный светильник (после его незначительной доработки) для люминесцентных ламп. Но принцип действия отличается и кроме внешнего сходства они ничего общего с люминесцентными лампами не имеют.

Компактные лампы

Компактные люминесцентные лампы

Представляют собой лампы с изогнутой трубкой. Различаются по типу цоколя на:

  • 2D
  • G23
  • G27
  • G24
    • G24Q1
    • G24Q2
    • G24Q3
  • G53

Выпускаются также лампы под стандартные патроны E27, E14 и Е40 что позволяет использовать их во многих светильниках вместо ламп накаливания.

Безопасность и утилизация

Все люминесцентные лампы содержат ртуть (в дозах от 1 до 70 мг), ядовитое вещество 1-го класса опасности. Эта доза может причинить вред здоровью, если лампа разбилась, и если постоянно подвергаться пагубному воздействию паров ртути, то они будут накапливаться в организме человека, нанося вред здоровью. По истечении срока службы лампу, как правило, выбрасывают куда попало. На проблемы утилизации этой продукции в России индивидуальные потребители не обращают внимания, а производители стремятся отстраниться от проблемы.

Законодательство по RoHS (сокращение с англ. Restriction of use of Hazardous Substances — Ограничение Использования Опасных Веществ) регламентирует применение ртути, а также других потенциально опасных элементов в электротехническом и электронном оборудовании. 1 июля 2006 года Директива RoHS, вступила в действие на всей территории Европейского Сообщества. Цель Директивы очевидна — ограничить применение шести основных опасных веществ в электрическом и электронном оборудовании, тем самым обеспечивая требуемый уровень защиты здоровья людей и окружающей среды[13]. Прямой ссылки нет, поэтому для просмотра надо нажать на ссылку «Exemption List».

Существует несколько фирм по утилизации ламп, и юридические лица, а также индивидуальные предприниматели обязаны сдавать лампы на переработку и разрабатывать паспорт опасного отхода. Кроме того в ряде городов существуют полигоны по утилизации токсичных отходов, принимающие отходы от частных лиц бесплатно. В Москве перегоревшие люминесцентные лампы бесплатно принимаются для дальнейшей переработки в районных ЖЭКах, где установлены специальные контейнеры.[14][15] Если лампы не принимают в ДЕЗ и РЭУ, необходимо жаловаться в управу или префектуру.[16] В магазинах IKEA в отделе «Обмен или возврат покупок» принимают на переработку любые энергосберегающие лампы любого производителя.[17]

В России 3 сентября 2010 г. Председатель Правительства Владимир Путин подписал Постановление № 681 «Об утверждении Правил обращения с отходами производства и потребления в части осветительных устройств, электрических ламп, ненадлежащие сбор, накопление, использование, обезвреживание, транспортирование и размещение которых может повлечь причинение вреда жизни, здоровью граждан, вреда животным, растениям и окружающей среде».

Согласно этим правилам,

V. Правила ликвидации аварийных ситуаций при обращении с ртутьсодержащими отходами. 27. В случае боя ртутьсодержащей лампы (ламп) физическим лицом в бытовых условиях, либо в случае сложного ртутного загрязнения в организации, загрязненное помещение должно быть людьми покинуто и, одновременно, должен быть организован вызов соответствующих подразделений (специализированных организаций) через Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий. 28. После эвакуации людей должны быть приняты достаточные меры к исключению доступа на загрязненный участок посторонних лиц, а также возможные меры по локализации границ распространения ртути и её паров. 29. В случае единичного разрушения ртутьсодержащих ламп в организации устранение ртутного загрязнения может быть выполнено персоналом самостоятельно с помощью созданного для этих целей демеркуризационного комплекта (состав демеркуризационного комплекта утверждается Правительством Российской Федерации по представлению Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий совместно с Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору и Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека).

Энергосберегающая лампа финского производства

Источники

  1. Александр Гореславец Анализ рынка электронных балластов. Компания "Додэка Электрик" (20 сентября 2005). Проверено 11 ноября 2008.
  2. Б. Ю. Семенов. Силовая электроника для любителей и профессионалов. — 1-е изд. — М.: «СОЛОН-Р», 2001. — С. 291. — 327 с. — 10 000 экз. — ISBN 5-93455-089-6
  3. БСЭ
  4. http://www.ecotopten.de/download/EcoTopTen_Endbericht_Lampen.pdf Energiesparlampe als EcoTopTen-Produkt
  5. http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00044/12300.htm Люминесцентная лампа. БСЭ
  6. Параметры люминесцентных ламп для аквариума
  7. http://www.pavouk.org/hw/lamp/en_index.html (англ.) Compact Fluorescent Lamp (CFL)
  8. [Денисов В. П., Мельников Ю. Ф. Технология и производство электрических источников света — М., Энергоатомиздат, 1983]
  9. Освещение, которое продает
  10. Каталог Osram: Источники света, стр. 6.06
  11. В.П.Гладышев, С.А.Левицкая, Л.М.Филиппова Табл. 18 // Аналитическая химия ртути. — С. 50.
  12. 1 2 Зайдель, Прокофьев, Райский, Славный, Шрейдер Таблицы спектральных линий. — 4-е. — М.: Hаука, 1977.
  13. RoHS 
  14. http://businesspravo.ru/Docum/DocumShow_DocumID_61031.html%20 Распоряжение правительства Москвы «Об организации работ по сбору, транспортировке и переработке отработанных люминесцентных ламп» от 20 декабря 1999 г. № 1010-РЗП
  15. Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) http://greenpeace.org/russia/ru/643172/647372/1827524
  16. Лампа сгорела — выбросить некуда // KP.RU — Москва
  17. IKEA | Освещение будущего

Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Люминесцентная лампа" в других словарях:

  • Лампа - получить на Академике рабочий купон на скидку Технопарк или выгодно лампа купить с бесплатной доставкой на распродаже в Технопарк

  • Люминесцентная лампа — Люминесцентная лампа. Внешний вид и схема ее включения: 1 Стеклянная трубка; 2 электроды; Е1 стартер; С1 и С2 конденсаторы; LL1 дроссель; SA1 вылючатель. ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА, газоразрядный источник света низкого давления, световой поток которого …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • люминесцентная лампа — Разрядная лампа, в которой свет излучается в основном слоем люминесцирующего вещества, возбуждаемого ультрафиолетовым излучением электрического разряда. [ГОСТ 15049 81] [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя… …   Справочник технического переводчика

  • ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА — особый вид электрической лампы. Это ртутная лампа низкого давления в виде стеклянной трубки. Возникающие в ней в результате разряда в парах ртути невидимые ультрафиолетовые излучения преобразуются в видимый свет люминофором (порошкообразным… …   Краткая энциклопедия домашнего хозяйства

  • ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА — газоразрядный источник света низкого давления, световой поток которого определяется в основном свечением люминофоров под воздействием ультрафиолетового излучения электрического разряда. Световая отдача до 85 лм/Вт, срок службы более 104 ч.… …   Большой Энциклопедический словарь

  • люминесцентная лампа — 105 люминесцентная лампа: Разрядная ртутная лампа низкого давления, в которой большая часть света излучается одним или несколькими слоями люминофора, возбуждаемого ультрафиолетовым излучением разряда. Источник: ГОСТ Р 53905 2010: Энергосбережение …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Люминесцентная лампа —         газоразрядный источник света, световой поток которого определяется в основном свечением люминофоров под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; видимое свечение разряда не превышает нескольких %. Л. л. широко применяются для… …   Большая советская энциклопедия

  • люминесцентная лампа — газоразрядный источник света низкого давления, световой поток которого определяется в основном свечением люминофоров под воздействием УФ излучения электрического разряда. Световая отдача до 85 лм/Вт, срок службы более 104 ч. Применяются главным… …   Энциклопедический словарь

  • люминесцентная лампа — [fluorescent lamp] газоразрядный источник света, световой поток которого определяется в основном свечением люминофоров под действием ультрафиолетового излучения разряда; видимое свечение разряда не превышает нескольких %. Люминесцентная лампа… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • люминесцентная лампа — liuminescencinė lempa statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Lempa, kurioje šviečia dujinio išlydžio sužadintas švytalas. atitikmenys: angl. luminescence lamp; luminescent lamp vok. Leuchstofflampe, f; Leuchtstoffröhre, f rus …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • люминесцентная лампа — liuminescencinė lempa statusas T sritis chemija apibrėžtis Lempa, kurioje šviečia dujinio išlydžio sužadintas liuminoforas. atitikmenys: angl. fluorescent lamp; luminescence lamp; luminescent lamp rus. люминесцентная лампа …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.