Люминесцентные лампы: устройство, праметры, схема, плюсы и минусы

Люминесцентная лампа — источник света, где свечение достигается за счет создания электрического разряда в среде инертного газа и ртутных паров.

В результате реакции возникает незаметное глазу ультрафиолетовое свечение, воздействующее на слой люминофора, имеющийся на внутренней поверхности стеклянной колбы.

Стандартная схема подключения люминесцентной лампы — прибор с электромагнитным балансом (ЭмПРА).

В большинстве лампочек колба выполнена в форме цилиндра. Встречаются более сложные геометрические формы. По торцам лампы имеются электроды, напоминающие по конструкции спирали лампочек накаливания. Электроды изготовлены из вольфрама и припаяны к находящимся с наружной стороны штырькам. На эти штырьки подается напряжение.

Внутри люминесцентной лампы создана газовая среда, которая характеризуется отрицательным сопротивлением, что проявляется при уменьшении напряжении между находящимися напротив друг друга электродами.

В схеме включения лампы используется дроссель (балластник). Его задача — образовать значительный импульс напряжения, за счет которого включится лампочка.

В комплект входит стартер, представляющий лампу тлеющего разряда с парой электродов в инертной газовой среде. Один из электродов представляет собой биметаллическую пластину.

В выключенном состоянии электроды люминесцентной лампочки разомкнуты.

На рисунке внизу изображена схема работы люминесцентной лампы.

Как работает люминесцентная лампа

Принципы работы люминесцентных источников света основываются на следующих положениях:

Чтобы составить схему включения двух лампочек, установленных в одном осветительном приборе, необходим общий дроссель. Лампы подключаются последовательно, однако на каждом источнике света имеется параллельный стартер.

Варианты подключений

Рассмотрим разные варианты подключения люминесцентной лампы.

Подключение с использованием электромагнитного баланса (ЭмПРА)

Наиболее распространенный тип подключения люминесцентного источника света — схема со стартером, где используется ЭмПРА. Принцип действия схемы базируется на том, что в результате подключения питания в стартере возникает разряд и происходит замыкание биметаллических электродов.

Ток в электроцепи проводников и стартера ограничивается только внутренним дроссельным сопротивлением. В результате рабочий ток в лампочке увеличивается почти в три раза, происходит стремительный нагрев электродов, а после потери температуры проводниками возникает самоиндукция и зажигание лампы.

Недостатки схемы:

Схема включения устроена таким образом, что в ней есть один дроссель на две лампочки. Индуктивности дросселя должно хватать на оба источника света. Используются стартеры на 127 Вольт. Для одноламповой схемы они не подходят, там нужны устройства на 220 Вольт.

На картинке внизу показано бездроссельное подключение. Стартер отсутствует. Схема используется в случае перегорания у ламп нитей накала. Используется повышающий трансформатор Т1 и конденсатор С1, ограничивающий ток, идущий через лампочку от 220-вольтной сети.

Следующая схема используется для лампочек с перегоревшими нитями. Однако отсутствует необходимость в повышающем трансформаторе, благодаря чему конструкция устройства становится проще.

• 
• Ниже показан способ использования диодного выпрямительного моста, который нивелирует мерцание лампочки.
• 
• На рисунке внизу та же методика, но в более сложном исполнении.
• 

Две трубки и два дросселя

Чтобы подключить лампу дневного света, можно использовать последовательное подключение:

Тем же образом подключают вторую трубку. Вначале дроссель, затем один контакт лампочки (2). Второй контакт группы направляется на второй стартер. Выход стартера объединяется со второй парой контактов источника света (2). Оставшийся контакт следует подсоединить к нулю ввода.

Схема подключения двух ламп от одного дросселя

Схема предусматривает наличие двух стартеров и одного дросселя. Наиболее дорогостоящий элемент схемы — дросселя. Более экономный вариант — двухламповый светильник с дросселем. О том, как реализовать схему, рассказывается в видео.

Электронный балласт

Недостатки схемы ЭмПРА вызвали необходимость поиска более оптимального способа подключения. В ходе изысканий был изобретен способ с участием электронного балласта. В данном случае используется не сетевая частота (50 Гц), а высокие частоты (20 – 60 кГц). Удается избавиться от вредного для глаз мигания света.

Внешне электронный балласт — это блок с выведенными наружу клеммами. Внутренняя часть устройства содержит печатную плату, на основе которой можно собрать всю схему.

Блок малогабаритен, благодаря чему помещается в корпусе даже небольшого прибора освещения. Включение осуществляется гораздо быстрее по сравнению со стандартом ЭмПРА. Работа устройства не доставляет акустического дискомфорта.

Данный способ подключения называется бесстартерным.

Разобраться в принципе функционирования устройства такого типа не сложно, поскольку на его обратной стороне есть схема. На ней показано количество ламп для подключения и поясняющие надписи. Имеется информация о мощности лампочек и других технических параметрах устройства.

Подключение осуществляется следующим образом:

Использование умножителей напряжения

Данный вариант позволяет подключать люминесцентную лампу без применения электромагнитного баланса. Используется обычно для увеличения периода эксплуатации лампочек.

Схема подключения сгоревших ламп дает возможность работать источникам света еще какое-то время при условии, что их мощность не более 20 – 40 Вт. Нити накала допускаются как пригодные для работы, так и перегоревшие.

В любом случае выводы нитей необходимо закоротить.

В результате выпрямления напряжение увеличивается в два раза, поэтому лампочка включается почти мгновенно. Конденсаторы C1 и С2 подбираются исходя из рабочего напряжения 600 Вольт. Недостаток конденсаторов состоит в их больших размерах. В качестве конденсаторов С3 и С4 отдают предпочтение слюдяным устройствам на 1000 Вольт.

Люминесцентные лампы несовместимы с постоянным током. Очень скоро ртути в устройстве накапливается столько, что свет становится ощутимо слабее. Чтобы восстановить яркость свечения, меняют полярность путем переворачивания лампочки. Как вариант, можно установить переключатель, чтобы каждый раз не снимать лампу.

Подключение без стартера

Метод с использованием стартера сопряжен с длительным разогревом лампочки. К тому же эту деталь необходимо часто менять. Обойтись без стартера позволяет схема, где подогрев электродов осуществляется с помощью старых трансформаторных обмоток. Трансформатор выступает в роли балласта.

На лампочках, используемых без стартера, должна быть надпись RS (быстрый старт). Источник света с запуском через стартер не подходит, так как его проводники долго греются, а спирали быстро сгорают.

Последовательное подключение двух лампочек

В данном случае необходимо соединить две люминесцентные лампы с одним балластом. Все устройства подключают последовательным образом.

Для проведения электромонтажных работ понадобятся такие детали:

• индукционный дроссель;
• стартеры (2 единицы);
• люминесцентные лампочки.

Подключение выполняется в следующем порядке:

Обратите внимание! В стандартных бытовых переключателях (особенно в недорогих моделях) нередко залипают контакты из-за слишком высоких стартовых токов. В связи с этим для использования в совокупности с люминесцентными лампами рекомендуется приобретать качественные выключатели.

Замена лампы

Если отсутствует свет и причина проблемы лишь в том, чтобы заменить перегоревшую лампочку, действовать нужно следующим образом:

Проверка работоспособности системы

После подключения люминесцентной лампы следует убедиться в ее работоспособности и в исправности пускорегулирующих устройств. Для проведения испытаний понадобится тестер, с помощью которого проверяют катодные нити накала. Допустимый уровень сопротивления — 10 Ом.

Если тестер определил сопротивление как бесконечное, необязательно выбрасывать лампочку. Данный источник света еще сохраняет функциональность, но использовать его нужно в режиме холодного запуска.

В обычном состоянии контакты стартера разомкнуты, а его конденсатор не пропускает постоянный ток.

Иными словами, прозвон должен показывать очень высокое сопротивление, которое иной раз достигает сотен Ом.

После прикосновения щупами омметра дроссельных выводов сопротивление постепенно снижается до постоянной величины, присущей обмотке (несколько десятков Ом).

Обратите внимание! О неисправном состоянии дросселя говорит перегорание недавно поставленной лампочки.

Читайте также:  Как установить и подключить кондиционер: инструктаж и разбор ошибок

Достоверно определить межвитковое замыкание в дроссельной обмотке, используя обычный омметр, не получится. Однако если в приборе есть функция замера индуктивности и данные по ЭмПРА, несоответствие значений укажет на наличие проблемы.

Схемы подключения люминесцентных ламп: обзор популярных методов

Люминесцентная лампа плюсы и минусы – Люминесцентные лампы: плюсы и минусы

14:33 12 марта 2018 г.

Главным условием восприятия является освещённость. Естественное освещение, которое природного происхождения наиболее оптимально для глаз. Но оно не безгранично и «работает с интервалами». Световой день сменяется ночью.

В эти периоды нашим спасением является искусственное освещение. Оно сегодня представлено широким спектром. Лампы накаливания, светодиоды, галогенные, люминесцентные и энергосберегающие аналоги, которые есть здесь – всё это наиболее используемые сегодня излучатели света.

Наверное, малознакомыми по названию вариантами из этого перечня выступают люминесцентные лампы. Хотя, все мы ими просто окружены, а сфера их применения просто безгранична.

В народе их чаще называют дневными лампами, поскольку излучаемый ими свет очень приближен к естественному дневному освещению. За это качество они нашли массовое применение в промышленности, общественности, коммерции и жилье.

Только ли благотворно влияющим на зрение светом они зарекомендовали себя? Наверное, нет. Практика их использования выявила ещё ряд достоинств, о которых ниже.

Плюсы применения люминесцентных ламп.

Казалось бы люминесцентные лампы – идеальный вариант. И дёшевы, и долго служат. Однако – нет. Кажущаяся идиллия нарушается недостатками. Они присутствуют и о них ниже.

Минусы применения люминесцентных ламп.

Итак, перед нами прямо равенство какое-то. Количество плюсов и минусов одинаково. Отсюда и возникающие разногласия по практике их использования.

Однако всё та же практика показывает, что в большинстве случаев данный тип ламп просто незаменим. В 21 веке их не сменили ни светодиоды, ни энергосберегающие. А значит – люминесцентным лампам в нашем настоящем – однозначное да.

www.sovross.ru

Плюсы и минусы люминесцентных ламп

Как экономить электроэнергию и, при этом, не уменьшать ее повседневное использование? Не такое уж сложный вопрос, скажут вам сторонники энергосберегающих (а точнее люминесцентных) ламп. А знаете ли вы все преимущества и недостатки такого вида освещения?

Начнем, как всегда, с плюсов:   

  1. Потребление электроэнергии меньше — света больше. Лампа накаливания мощностью 100 Вт имеет светоотдачу 100-150 люмен, а светоотдача энергосберегающей лампы мощностью 20 Вт составляет 1100-2000 люмен — разница очевидна.   2. Долгое срок использования.

Люминесцентная обычно работает в 8-10 раз дольше лампы накаливания.  3. Во время работы температура энергосберегающей лампы не превышает 60 ° С, а лампы накаливания 95 ° С4.

Освещение от энергосберегающей лампы бывает нескольких оттенков: теплый дневной свет (аналогичное по цвету освещение лампам накаливания), дневной свет и холодный дневной свет.5.

Отсутствует мерцание (стробоскопический эффект), стабильность освещения обеспечивается электронным балластом лампы. 6. Заводская гарантия от производителя на каждую энергосберегающую лампу.

А теперь о минусах энергосберегающих ламп:

1. Высокая цена. Одна люминесцентная лампочка стоит, в зависимости от мощности, в 5-10 раз дороже лампы накаливания. 2. Срок исправной работы компактных люминесцентных ламп зависит от частоты включения и выключения питания — чем чаще щелкать выключателем, тем быстрее лампа выйдет из строя.3.

Такие лампы противопоказаны людям, имеющим болезни кожи и эпилепсией.4. Энергосберегающая лампа содержит пары ртути, которые являются ядовитыми для людей. При повреждении лампы необходимо многочасовое проветривание помещения и провести влажную уборку раствором марганца.

Если же разбито несколько ламп сразу нужно вызвать специалистов МЧС для проведения демеркуризации помещения.5. Использованные лампы нельзя выбрасывать вместе с обычным бытовым мусором. В любом городе должны быть пункты приема таких ламп. (Поинтересуйтесь ли они в нашем городе?)Итог. Экономить электроэнергию можно по-разному.

Существуют также и светодиодные лампы, которые также являются энергосберегающими, но в которых не содержится опасная ртуть. Поэтому, решать вам!

www.kak-chto.info

Люминесцентные лампы, их плюсы и минусы

Как следует из самого названия, в люминесцентных лампах (ЛЛ) основным источником целевого светового излучения является люминофор — по происхождению слово восходит к латинскому lumen «свет» и древнегреческому φορός «несущий». Однако для того чтобы верно понять и оценить «генетическое происхождение» плюсов и минусов ЛЛ потребуется значительно углубиться в предмет рассмотрения.

«Генеалогическое древо» ЛЛ

Сам по себе люминофор никакого света не излучает, он лишь трансформирует электромагнитное излучение одной длины волны в другое, обычно — более длинноволновое (например, невидимый ультрафиолет — в любой оттенок видимого света или вообще ИК). Эффективность этого преобразования характеризуется КПД люминофора: отношение числа сгенерированных квантов к общему числу поглощённых (чем это отношение ближе к единице, тем лучше люминофор).

Во времена изобретения ЛЛ одним из самых эффективных источников типично возбуждающего люминофора УФ-излучения был электрический разряд в газах — и отсюда пошло самое первое разделение этих ламп: дуговой разряд в парах ртути высокого давления с последующим переизлучением на внешней колбе обусловил появление ДРЛ (Дуговых Ртутных Ламп), а «тлеющий» разряд в парах ртути низкого давления привёл к появлению «ламп-трубок», которые ныне и считаются «настоящими» ЛЛ. Любопытно отметить, что в этом контексте «очень дальними родственниками» ЛЛ можно считать и современные «белые» светодиоды, поскольку в них сине-фиолетовое излучение частично переизлучается с помощью «жёлтого» люминофора, продуцируя в итоге свет, кажущийся глазу наблюдателя белым.

Как устроены ЛЛ изнутри

Если лишить трубку ЛЛ люминофора, то в рабочем состоянии наблюдатель увидит лишь очень бледное фиолётово-зелёное свечение, поскольку подавляющая доля подводимой электрической энергии обращается в различные виды ультрафиолета (от «жёсткого» до «мягкого» — и именно такой свет является основным назначением т.н. «бактерицидных» ламп, используемых в больницах для «кварцевания»).

Поскольку обычное (за исключением т.н. «увиолевого») стекло очень хорошо поглощает УФ, люминофор необходимо наносить на внутреннюю поверхность трубки ЛЛ, поэтому во время работы ламп он постепенно разрушается как под действием собственно разряда/УФ, так и из-за паров ртути.

• Устройство люминесцентной лампы
• Как и в ЭЛТ-телевизоре (или же ЖК-мониторе) для создания полноценного белого света необходимо смешать минимум три цветовых составляющих (RGB), поэтому в ЛЛ используется многокомпонентный люминофор, а соотношение его долей определяет оттенок (цветовую температуру) итогового излучения: так называемые лампы «холодного», «нейтрального» и «тёплого» белого света.
• Поскольку при обычных условиях ртуть является не газом а жидкостью, для начала работы лампы её надо испарить и распределить по всей длине трубки, для чего используется два технологических приёма:

Важно помнить, что длина и поперечное сечение трубки лампы жёстко задают рабочее напряжение (напряжение горения разряда) и напряжение её зажигания, а также ток: чем лампа «толще», тем ниже ещё сопротивление и тем больший ток (мощность) она может через себя «пропустить», в то время как с увеличением длины трубки растёт и её рабочее напряжение.

Читайте также:  Робот-пылесос для мойки окон: как выбрать + обзор лучших моделей

Где можно встретить ЛЛ

Помимо уже привычных глазу длинных (более метра) ЛЛ в светильниках для помещений ещё «советских» времён можно гораздо чаще встретить короткие прямые ЛЛ для подвесных потолков и компактные ЛЛ (их трубка свёрнута как нечто U-образное либо вообще представляет из себя многовитковую спираль) с индивидуальной ПРА (Пуско-Регулирующей Аппаратурой). Последние можно вворачивать в стандартные патроны для ламп накаливания внутри помещений.

До начала XXI-го века и «рассвета эпохи светодиодов» ЛЛ часто встречались в ЖК-мониторах и сканерах: их использовали в качестве элементов подсветки (эти лампы были не толще спички и достаточно длинные, из-за чего их напряжение зажигания/работы могло доходить до киловольта).

Преимущества ЛЛ

• Характеризуются высоким КПД/светоотдачей (в разы превышали лампы накаливания по эффективности и до последнего времени успешно конкурировали со светодиодами).
• Настраиваемый при изготовлении (за счёт композиции люминофоров) итоговый спектр излучения.
• Длительный срок службы (от тысяч до десятков тысяч часов) при отсутствии частых включений-выключений.

Недостатки ЛЛ

• Априорное наличие ртути внутри (ЛЛ без ртути НЕ БЫВАЕТ!) и необходимость отдельной их утилизации как «ртутьсодержащих отходов».
• Линейчатый (ненатуральный) спектр у «дешёвых» ламп — и повышенная стоимость ламп с многокомпонентным (3, 5 и более) люминофором.
• Неизбежная деградация люминофора при длительной эксплуатации (снижение светоотдачи и «дрейф спектра» всей лампы).
• Деградация электродов (перегорание влечёт за собой выход всей лампы из строя).
• Обязательное наличие ПРА (у современных ламп это компактная Электронная ПРА — ЭПРА).

Любопытно отметить, что последние два недостатка можно «обратить» в «бытовое достоинство»: от перегоревшей компактной лампы (с ЭПРА) можно без переделки отделить ЭПРА и подключить к примерно подходящей по мощности «классической» трубке ЛЛ — и она будет работать!

Похожие записи

plusiminusi.ru

Преимущества и недостатки люминесцентных ламп

Содержание:

За продолжительный период эксплуатации были хорошо изучены преимущества и недостатки люминесцентных ламп, что позволило наиболее рационально использовать их в осветительных приборах. В настоящее время большую популярность завоевывают компактные энергосберегающие устройства, нашедшие широкое применение в бытовых условиях.

Общие сведения

Люминесцентные лампы относятся к категории газоразрядных источников света низкого давления. В газовой среде возникает разряд электрического тока, вызывающий появление ультрафиолетового излучения, невидимого для обычного зрения. Попадая на стенки колбы с люминофорным покрытием, оно превращается в видимый световой поток.

Сама лампочка изготовлена в виде цилиндрической стеклянной трубки, внутри которой находится инертный газ и пары ртути. Торцы герметично закрыты крышками, с впаянными в них электродами. При подключении тока они создают электрический разряд, после чего запускаются все процессы, в конечном итоге вызывающие свечение лампы.

Все люминесцентные лампы обеспечивают создание мягкого равномерного светового потока. Он трудно поддается управлению и регулировке в связи с большой площадью излучающей поверхности. Форма трубок может быть линейная, кольцевая, U-образная, круглая.

Собственные конфигурации предусмотрены для компактных люминесцентных ламп. Диаметр стеклянной колбы отображается в количестве восьмых частей дюйма. Например, маркировка Т5 соответствует 5/8 дюйма или около 16 мм.

В каталогах и международных стандартах эта величина указывается только в миллиметрах.

Сегодня выпускается свыше 100 видов ламп общего назначения с собственными типоразмерами. Наибольшее распространение получили устройства мощностью 15, 20, 30 ватт под напряжение 127 вольт и 40, 80, 125 Вт – для 220 В. Срок эксплуатации в среднем составляет примерно 10 тысяч часов.

Все известные недостатки и преимущества люминесцентных ламп, их параметры и технические характеристики напрямую связаны с температурой окружающей среды. Наиболее подходящей температурой для ртутных паров считается 40 градусов, при которых достигается максимальная световая отдача.

Технические характеристики

Свойства каждой лампы отражены в ее параметрах, указанных производителями в маркировке или на упаковке. Обычно такой информации вполне хватает, чтобы сделать правильный выбор.

Прежде всего, следует обращать внимание на питающее напряжение. Для российских сетей предусмотрена маркировка 220-240V/50Hz, что полностью соответствует общепринятым параметрам. Точно так же на лампочке указывается значение потребляемой мощности. Иногда на упаковке приводится сравнение светового потока с лампой накаливания при одинаковом энергопотреблении.

Высокое качество известных производителей определяет преимущества люминесцентных ламп по данному показателю в 4-5 раз. Довольно часто встречается обозначение типа 16 Вт = 80 Вт. Это значит, что при одинаковом световом потоке люминесцентная лампа потребит всего 16 ватт, а обычная лампочка накаливания – целых 80 ватт.

Некоторые достоинства и недостатки определяются световым потоком, обозначающим величину мощности света с общем потоке излучения. Эта величина устанавливается лабораторным путем, измеряется в люменах (лм) и наносится на упаковку или отражается в паспорте.

Большое значение имеет показатель цветовой температуры, показывающей, насколько свечение приближено к естественному освещению. Этот параметр измеряется в Кельвинах и рассматривается в трех диапазонах:

• Теплый белый диапазон – 2700-3200 К. Такие люминесцентные лампы производят мягкое белое световое излучение, с небольшим оттенком желтоватого цвета и лучше всего подходят для жилых помещений.
• Холодный белый цвет находится в диапазоне 4000-4200 К. Лампы с такими показателями используются для освещения рабочих помещений, офисов и общественных зданий.
• Диапазон дневного белого цвета – 6200-6500 К. Применяется в системах освещения улиц, нежилых помещений, театральных сцен и других аналогичных объектов. Отличается резким белым светом ярко выраженного холодного тона.

Выбирая лампу следует обязательно учитывать цветовую температуру. В случае замены изделие должно обладать такими же характеристиками.

Особенности эксплуатации

Рассматривая плюсы и минусы ламп дневного света, следует подробно остановиться на особенностях их эксплуатации, существенно отличающихся от обычных лампочек накаливания.

Поэтому, используя люминесцентные лампы, нельзя забывать о следующих обязательных правилах:

• Эти источники света плохо переносят частые включения и выключения. Подобная ситуация связана с использованием в схеме стартера и дросселя. При каждом пуске происходит испарение электродов, в результате, концы трубок начинают чернеть. Высокое потребление тока пускорегулирующей аппаратурой во время пусков, вызывает повышенные нагрузки и преждевременный выход ее из строя. Поэтому маломощные лампы, до 15 Вт, рекомендуется включать и выключать один раз в день. Если же без этого никак не обойтись, нужно купить более дорогие лампы с системой плавного старта, которые будут работать без каких-либо проблем.
• Повышенная чувствительность ламп дневного света к перепадам напряжения, особенно в сторону понижения. Пусковое устройство начинает еще больше потреблять тока, иначе пуск лампы просто не состоится. В результате, частое низкое напряжение вызывает преждевременный износ ПРА.
• Люминесцентные лампы требуют предельно аккуратного обращения. Прежде всего это связано с парами ртути, содержащимися внутри колбы. Если ее разбить, то вредные вещества попадут в окружающую среду. Поэтому во время транспортировки или при хранении, светильники должны находиться в надежном устойчивом положении. Замена лампы осуществляется в перчатках, поскольку следы жира на колбе при нагреве могут привести к взрыву.
• Необходимость контроля продолжительности работы лампочек. С этой целью дата ввода в эксплуатацию заносится в специальный журнал. Это делается в связи с ухудшением качества светового потока с течением времени. В реальности данное правило почти не соблюдается и замена лампы производится только после того, как она выйдет из строя.
• Для люминесцентных ламп рекомендуется использовать светильники открытого типа. Во время работы некоторые из них сильно нагреваются, а закрытие приборы освещения не обеспечивают нужной вентиляции. Кроме того, матовая поверхность плафона задерживает световой поток и пропускает его лишь частично. Открытые светильники вообще не нагреваются и создают максимальную яркость при тех же энергозатратах.
• Экономия электроэнергии, которую планируется получить, во многом зависит от производителя ламп дневного света. Дешевые устройства изготовлены из таких же материалов, поэтому качество света и срок службы оставляют желать лучшего. Лучше приобретать изделия известных брендов, максимально приближенных к заявленным техническим характеристикам.

Плюсы и минусы

Рассмотрев устройство и работу люминесцентных ламп, правила их эксплуатации, их плюсы и минусы, можно сделать вполне определенные выводы об положительных и отрицательных качествах.

Несомненными достоинствами этих изделий являются:

• Повышенная экономичность по сравнению с традиционными лампочками накаливания. Коэффициент полезного действия выше в несколько раз. Серьезным конкурентом могут выступить светодиодные лампы, но их высокая стоимость тормозит широкое применение.
• Высокая световая отдача, позволяющая осветить большие площади в помещениях и на прилегающих территориях.
• Устройства с люминофором отличаются продолжительным сроком эксплуатации. У некоторых модификаций он составляет десятки тысяч часов при условии соблюдения всех правил и отсутствия частых включений и выключений. В них нет нитей накаливания, которые могут быстро перегореть.
• Большинство моделей люминесцентных ламп не подвержены сильному нагреву и могут использоваться в светильниках, где максимально допустимая температура ограничена жесткими рамками.
• Свет рассеивается с большой площади поверхности лампы и равномерно распределяется по всему помещению.

Отрицательные качества и недостатки проявляются в следующем:

• Ртуть, содержащаяся в колбе, является опасным веществом, поэтому лампам требуется специальная утилизация.
• С течением времени свойства люминофора теряются и его эффективность падает. В результате, снижается не только световая отдача, но и КПД.
• Необходимость использования пускорегулирующей аппаратуры, без которой работа лампы невозможна.

Существуют и другие недостатки, но они не оказывают заметного влияния на использование люминесцентных ламп.

Устройство люминесцентной лампы и принцип работы

Применение светильников дневного света позволяет экономить электроэнергию по сравнению с использованием обыкновенных осветительных приборов накаливания. О принципе работы люминесцентной лампы необходимо знать специалистам, занятым работой с электричеством.

Историческая справка

Газоразрядная колба появилась еще в 1856 году и называлась трубкой Гейслера. Использование высоковольтной катушки позволило возбудить в ней свечение газа зеленого цвета. Через несколько лет предложено было покрыть внутреннюю поверхность колбы люминофором.

Изделия более яркого белого спектра появились лишь в 1926 году благодаря исследованиям Эдмунда Гермера. По своему устройству они уже стали похожи на те, которые можно видеть сегодня.

Читайте также:  Устройство сливной ямы: схемы, расчет глубины, правила строительства

Устройство люминесцентной лампы

Для того чтобы понять принцип работы однолампового светильника, надо познакомиться с его схемой. Светильник состоит из следующих элементов:

• стеклянная цилиндрическая трубка;
• два цоколя с двойными электродами;
• стартер, работающий на начальном этапе поджига;
• электромагнитный дроссель;
• конденсатор, подключенный параллельно питающей сети.

Колба изделия выполнена из кварцевого стекла. На начальном этапе ее изготовления из нее откачан воздух и создана среда, состоящая из смеси инертного газа и паров ртути.

Последняя находится в газообразном состоянии за счет избыточного давления, созданного во внутренней полости изделия.

Стенки покрыты изнутри фосфоресцирующим составом, он превращает энергию ультрафиолетового излучения в видимый человеческому глазу свет.

К выводам электродов на торцах устройства подводится переменное напряжение сети. Внутренние вольфрамовые нити покрыты металлом, который при разогреве испускает со своей поверхности большое количество свободных электронов. В качестве таких металлов могут применяться цезий, барий, кальций.

Электромагнитный дроссель представляет собой катушку, намотанную для повышения индуктивности на сердечнике из электротехнической стали с большой величиной магнитной проницаемости.

Стартер работает на начальном этапе процесса тлеющего разряда, протекающего в газовой смеси. В его корпусе находятся два электрода, один из которых биметаллический, способный под действием температуры изгибаться и изменять свои размеры. Он выполняет роль замыкателя и размыкателя электрической цепи, в которую включен дроссель.

Принцип работы люминесцентного светильника

Как работает люминесцентная лампа? Сначала образуются свободно движущиеся электроны. Это происходит в момент включения питающего переменного напряжения в областях вокруг вольфрамовых нитей накаливания внутри стеклянного баллона.

Эти нити за счет покрытия их поверхности слоем из легких металлов по мере нагрева создают эмиссию электронов. Внешнего напряжения питания пока недостаточно для создания электронного потока. Во время движения эти свободные частицы выбивают электроны с внешних орбит атомов инертного газа, которым заполнена колба. Они включаются в общее движение.

На следующем этапе в результате совместной работы стартера и электромагнитного дросселя создаются условия для увеличения силы тока и образования тлеющего разряда газа. Теперь наступает время организации светового потока.

Движущиеся частицы обладают достаточной кинетической энергией, необходимой для перевода электронов атомов ртути, входящей в состав лампы в виде небольшой капли металла, на более высокую орбиту.

При возвращении электрона на прежнюю орбиту высвобождается энергия в виде света ультрафиолетового спектра.

Преобразование в видимый свет происходит в слое люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность колбы.

Для чего нужен дроссель в люминесцентной лампе

Это устройство работает с момента старта и на протяжении всего процесса свечения. На разных этапах задачи, выполняемые им, различны и могут быть разделены на:

• включение светильника в работу;
• поддержание нормального безопасного режима.

На первом этапе используется свойство катушки индуктивности создавать импульс напряжения большой амплитуды за счет электродвижущей силы (ЭДС) самоиндукции при прекращении протекания переменного тока через ее обмотку.

Амплитуда этого импульса напрямую зависит от величины индуктивности. Он, суммируясь с переменным сетевым напряжением, позволяет кратковременно создать между электродами напряжение, достаточное для разряда в лампе.

При созданном постоянном свечении дроссель выполняет роль ограничивающего электромагнитного балласта для цепи дуги с низким сопротивлением. Его цель теперь – стабилизация работы для исключения дугового замыкания. При этом используется высокое индуктивное сопротивление обмотки для переменного тока.

Принцип работы стартера люминесцентной лампы

Устройство предназначено для управления процессом запуска светильника в работу. При первоначальном подключении сетевого напряжения оно полностью прикладывается к двум электродам стартера, между которыми существует небольшой промежуток. Между ними возникает тлеющий разряд, в котором температура увеличивается.

Один из контактов, выполненный из биметалла, имеет возможность под действием температуры изменять свои размеры, изгибаться. В этой паре он выполняет роль подвижного элемента. Возрастание температуры приводит к быстрому замыканию электродов между собой. По цепи начинает протекать ток, это приводит к понижению температуры.

Через небольшой промежуток времени происходит разрыв цепи, что является командой для вступления в работу ЭДС самоиндукции дросселя. Последующий процесс был описан выше. Стартер понадобится только на этапе следующего включения.

Варианты исполнения

Существует большое разнообразие электролюминесцентных ламп, но все они могут иметь различие по:

• форме исполнения;
• виду балласта;
• внутреннему давлению.

Форма исполнения может быть как у обычных люминесцентных ламп – линейная трубка либо трубка в виде латинской буквы U. К ним добавились компактные варианты, выполненные под привычный цоколь с использованием различных спиральных колб.

Балласт является приспособлением, стабилизирующим работу изделия. Электронный и электромагнитный виды являются самыми распространенными схемами включения.

Внутреннее давление определяет область использования изделий. В бытовых целях или общественных местах нашли применение лампы низкого давления или энергосберегающие образцы. В промышленных помещениях или местах с пониженными требованиями к цветопередаче используют экземпляры высокого давления.

Для оценки способности освещения применяют показатель мощности лампы и ее светоотдачи. Можно привести еще много различных параметров классификации и вариантов исполнения, но их количество постоянно увеличивается.

2.Какими достоинствами и недостатками обладают лампы накаливания и люминесцентные? Какие светильники применимы для тех и других ламп? Приведите эскизы светильников

Лампа
накаливания
— источник света, преобразующий энергию
проходящего по спирали лампы электрического
тока в тепловую и световую. По физической
природе различают два вида излучения:
тепловое и люминесцентное.

Тепловым
называют световое излучение, возникающее
при нагревании тел. На использовании
теплового излучения основано свечение
электрических ламп накаливания.

• Достоинства
  и недостатки ламп накаливания
• Достоинства:
  — при включении они зажигаются практически
  мгновенно;
• —
  имеют незначительные размеры;
• —
  стоимость их невысока.
• Основные
  недостатки:
• —
  лампы обладают слепящей яркостью,
  отрицательно отражающейся на зрении
  человека, поэтому требуют применения
  соответствующей арматуры, ограничивающей
  ослепление;
• —
  обладают незначительным сроком службы
  (порядка 1000 часов);
• —
  срок службы ламп существенно снижается
  при повышении напряжения питающей
  электросети.
• Световой
  КПД ламп накаливания, определяемый как
  отношение мощности лучей видимого
  спектра к мощности потребляемой от
  электрической сети, весьма мал и не
  превышает 4%.

Таким
образом, основной недостаток ламп
накаливания — низкая светоотдача. Ведь
лишь незначительная часть потребляемой
ими электрической энергии превращается
в энергию видимых излучений, остальная
часть энергии переходит в тепло,
излучаемое лампой.

Принцип
действия

Принцип
действия ламп накаливания основан на
преобразовании электрической энергии,
проходящей через нить, в световую.
Температура разогретой нити достигает
2600…3000 °С.

Но нить лампы не плавится,
потому что температура плавления
вольфрама (3200…3400 °С) превышает температуру
накала нити.

Спектр ламп накаливания
отличается от спектра дневного света
преобладанием желтого и красного спектра
лучей.

Колбы
ламп накаливания вакуумируются или
заполняются инертным газом, в среде
которого вольфрамовая нить накала не
окисляется: азотом; аргоном; криптоном;
смесью азота, аргона, ксенона.

Люминесцентная
лампа
— газоразрядный источник света, световой
поток которого определяется в основном
свечением люминофоров под воздействием
ультрафиолетового излучения разряда;
видимое свечение разряда не превышает
нескольких процентов.

Люминесцентные
лампы широко применяются для общего
освещения, при этом их световая отдача
в несколько раз больше, чем у ламп
накаливания того же назначения.

Срок
службы люминесцентных ламп может до 20
раз превышать срок службы ламп накаливания
при условии обеспечения достаточного
качества электропитания, балласта и
соблюдения ограничений по числу
коммутаций, в противном случае быстро
выходят из строя.

Наиболее распространённой
разновидностью подобных источников
является ртутная люминесцентная лампа.
Она представляет собой стеклянную
трубку, заполненную парами ртути, с
нанесённым на внутреннюю поверхность
слоем люминофора.

В
зависимости от области применения
различают лампы накаливания общего
назначения, проекционные лампы,
прожекторы, лампы для фар автомобиля,
индикаторные лампы и др. Размеры колб
ламп накаливания могут быть самыми
различными.

Для обеспечения большей
световой отдачи изготавливают лампы с
двойной спиралью. Такие лампы называют
биспиральными. Рабочее напряжение ламп
накаливания также может быть разным —
от десятых долей вольта до сотен вольт.

Осветительные лампы накаливания, которые
мы применяем, рассчитаны на напряжение
220 В. Срок эксплуатации может быть до
1000 ч.

Применение
люминесцентных ламп особенно целесообразно
в случаях, когда освещение включено
продолжительное время, поскольку
включение для них является наиболее
тяжёлым режимом и частые включения-выключения
сильно снижают срок службы.

Люминесцентные
лампы — наиболее распространённый и
экономичный источник света для создания
рассеянного освещения в помещениях
общественных зданий: офисах, школах,
учебных и проектных институтах, больницах,
магазинах, банках, предприятиях, рекламных
щитах. С появлением современных компактных
люминесцентных ламп, предназначенных
для установки в обычные патроны E27 или
E14 вместо ламп накаливания, они стали
завоёвывать популярность и в быту. 

Люминесцентные
лампы состоят из следующих основных
деталей:

• 1
  — ртуть;
• 2
  — штампованная стеклянная ножка с
  электровводами;
• 3
  — трубка для откачки (при изготовлении);
• 4
  — выводные штырьки;
• 5
  — концевая панелька;
• 6
  — катод с эмиттерным покрытием. 
• Строение
  лампы накаливания:

Лампочка
накаливания состоит из: