Среди огромного разнообразия устройств искусственного освещения достаточно весомую нишу занимают люминесцентные лампы. Этот вид световых приборов был впервые представлен еще в 1938 году, бросив вызов единственным монополистам того времени, лампочкам накаливания. С того времени их конструктивные особенности претерпели значительные изменения и доработки за счет чего люминесцентные лампы перешли в разряд энергосберегающих. Но, чтобы разобраться во всех за и против, детально ознакомиться с особенностями их эксплуатации в быту и промышленности, мы детально изучим этот вид осветительных приборов.
Устройство и принцип работы
Конструктивно люминесцентные лампы представляют собой стеклянную колбу, внутренняя поверхность которой покрывается специальным составом – люминофором. Он состоит из галофосфата кальция и других примесей, некоторые варианты содержат редкоземельные элементы – тербий, европий или церий, но такие комбинации являются довольно дорогими.
Из колбы на этапе изготовления откачивается весь воздух, а емкость заполняется смесью инертных газов, чаще всего аргона, и паров ртути. В зависимости от модели лампы химический состав, как инертных газов, так и люминофора будет отличаться. Внутри газовой смеси располагается вольфрамовая нить накала, которая покрывается эмитирующим покрытием.
Принцип действия такой энергосберегающей лампы заключается в такой последовательности электрохимических процессов:
- На контакты газоразрядной ртутной лампы подается напряжение питания, за счет чего в цепи нити накаливания начинает протекать электрический ток.
- При протекании электрического тока с поверхности нити начинает распространяться тепловая энергия и частицы эмиттеры, которые активируют инертный газ и обуславливают выделение ультрафиолетового излучения.
- Свечение газов имеет относительно низкий процент видимого спектра, так как большая часть приходится на ультрафиолетовые волны. Но при достижении ультрафиолетом стеклянной колбы газоразрядной лампы, происходит активация и последующей свечение люминофора.
Спектр свечения люминесцентных лампочек может варьироваться в довольно широком диапазоне. Выбор оттенков свечения в осветительных устройствах осуществляется посредством изменения процентного соотношения магния и сурьмы в составе люминофора.
Также важным моментом является температурный показатель, поэтому величина подаваемого напряжения и протекающего электрического тока должны иметь постоянное значение для каждого диаметра колбы. Именно строгое соблюдение электрических характеристик по отношению к ее геометрическим параметрам в люминесцентной лампе позволяет выдавать нужный цвет и яркость свечения.
Разновидности
Все разнообразие люминесцентных ламп характеризуется достаточно большим спектром параметров. Но в рамках данной статьи мы рассмотрим наиболее отличительные из них.
По величине давления газа внутри колбы, на практике различают светильники высокого и низкого давления:
- Высокого давления – такие люминесцентные приборы выдают плотный световой поток насыщенных цветовых оттенков. Применяются в достаточно мощных моделях с номиналом от 50 до 2000 Вт, характеризуются сроком службы от 6 тыс. до 15 тыс. часов.
- Низкого давления – отличается относительно небольшой плотностью газа в емкости, применяется для освещения помещений в быту или на производстве.
По форме колбы энергосберегающей лампочки – колба может иметь классическую грушевидную форму со стеклянной спиралью внутри, продолговатую вытянутую форму, вид спиралевидной трубки закрученной вокруг оси, кольцевидные и других форм.
По конструкции цоколя различают люминесцентные лампы со стандартным цоколем E с числовым обозначением, указывающим диаметр самого цоколя газоразрядного источника. G – штыревой, в котором число после буквенной маркировки показывает расстояние между контактами, а перед на количество пар контактов. Также можно встретить модели с цоколем типа W и F, но они используются довольно редко.
По цветовой температуре свечения различают люминесцентные приборы с горячим желтым и холодным синим спектром. Также существуют варианты нейтрального цвета свечения. Цветовые температуры подбираются в соответствии с поставленными задачами: теплые для жилья, холодные для производственных объектов.
Маркировка
Система обозначения люминесцентных лампочек определяет их основные параметры Однако, в зависимости от страны производителя будут отличаться и стандарты в обозначении. Для сравнения рассмотрим оба варианта маркировки на примере отечественных и зарубежных производителей.
Отечественная
Отечественная маркировка включает в себя буквенно-цифровое обозначение, которое включает в себя четыре позиции для букв и одну для чисел. К примеру: ЛБЦК-60.
Первая буква в маркировке Л означает лампа. Вторая позиция более сложная, она может выражаться как одной, так и парой буквосочетаний, обозначает индексы цветопередачи, в ней возможны такие варианты:
- Д – дневного спектра;
- ХБ – холодное белое свечение;
- Б – белого цвета;
- ТБ – белый теплых оттенков;
- ЕБ – белый естественного спектра;
- УФ – ультрафиолетового спектра;
- Г – голубого цвета;
- С – синего оттенка;
- К – красный спектр излучения;
- Ж – желтого оттенка
- З – зеленого цвета.
Третья позиция определяет качество цветопередачи, но в наличии есть только два варианта Ц – улучшенного качества или ЦЦ – особенно повышенного, которое часто применяется в декоративном освещении.
В четвертой позиции указывается конструкция светильника. Имеются пять основных позиций:
- А – амальгамного типа;
- Б – с быстрым пуском;
- К – кольцевого вида;
- Р – рефлекторные лампы
- У – U образные.
Зарубежная
Люминесцентные лампы зарубежного образца имеют идентичный принцип маркировки. В начале указывается мощность изделия в ваттах, ее легко узнать по латинской букве W.
Тип свечения определяется цифровым кодом с буквенным пояснением на английском:
- 530 – это теплый тон люминесцентных ламп, но относительно плохой цветопередачи;
- 640/740 – не совсем холодный, но близкий к нему с посредственным уровнем цветопередачи;
- 765 – голубого оттенка с посредственным уровнем передачи цветов;
- 827 – близкий к лампе накаливания, но с хорошей передачей цветов;
- 830 – близкий к галогенной лампочке, с хорошим уровнем передачи цвета;
- 840 – белого оттенка с хорошим уровнем передачи цветов;
- 865 – дневного спектра с хорошей цветопередачей;
- 880 – дневной спектр с отличной степенью передачи света;
- 930 – теплый тон с отличными параметрами цвета и низким уровнем светоотдачи;
- 940 – холодный тон с отличной передачей цвета и средним уровнем светоотдачи.
- 954/965 – люминесцентные устройства с непрерывным спектром.
Технические характеристики
Важными техническими характеристиками для люминесцентных ламп являются:
- Мощность лампы – может варьироваться в пределах от 10 до 80 Вт для классических бытовых нужд, промышленные модели могут достигать 2000 Вт;
- Номинальное напряжение – в большинстве случаев применяется напряжение 220В;
- Температура цветового свечения – варьируется в пределах от 2700 до 6500°К;
- Светоотдача – количество выделяемого светового потока в перерасчете на 1Вт потребленной электроэнергии для люминесцентных устройств составляет от 40 до 60Лм/Вт, но существуют и более эффективные модели;
- Габаритные параметры – зависят от конкретной модели люминесцентной лампы;
- Тип цоколя – E14 (миньон), E27 (стандартный типоразмер), G10 и G13 штырькового образца и другие.
Особенности подключения к сети
В виду сложностей, связанных с ионизацией газового промежутка, в люминесцентных лампах может использоваться несколько вариантов схемы включения, упрощающих зажигание разряда. Наиболее популярными являются электрические схемы электромагнитного и электронного балласта, которые мы и рассмотрим далее.
Электромагнитный балласт
Является наиболее старым вариантом, применяемым в пуске люминесцентных ламп с холодными катодами.
Как видите, в этой схема лампа подключается через электромагнитный дроссель и стартер. В момент подачи напряжения стартер, состоящий из биметаллической пластины, представляет собой цепь с очень низким сопротивлением, поэтому ток в нем нарастает в значительной степени, но не доходит до величины КЗ благодаря дросселю. Этот процесс запускает электрический разряд в люминесцентной лампе, а при нагревании электроды стартера разомкнуться.
Электронный балласт
Такой способ подключения предусматривает использование специального автогенератора, собранного на трансформаторе и транзисторном блоке, способном выдавать напряжение повышенной частоты, что позволяет получить световой поток без мерцаний.
Как видите, готовый блок электронного балласта для питания люминесцентных ламп, применяется в соответствии со схемой подключения, которая указывается прямо на корпусе изделия.
Причины выхода из строя
Достаточно часто потребители, столкнувшиеся с проблемой прекращения работы или ухудшением параметров свечения люминесцентных ламп, задаются вопросом поиска причин неисправности.
Наиболее частыми причинами выхода люминесцентных ламп со строя являются:
- перегорание нити накала – характеризуется полным отсутствием свечения;
- нарушение целостности контактов – также не дает лампе загореться;
- разгерметизация колбы с последующим выходом инертного газа – характеризуется вспышками оранжевого цвета;
- перегорание стартера, пробой его конденсатора – мерцание, неспособность долго запуститься, черное пятно возле контактов;
- обрыв обмотки дросселя или пробой на корпус – не включается или дает попеременное включение/выключение в процессе работы люминесцентной лампы;
- замыкание в патроне люминесцентной лампы или его контактах – характеризуется миганием, но без последующего пуска.
Плюсы и минусы
В связи с жесткой конкуренцией на рынке люминесцентные осветительные приборы принято сравнивать с параметрами работы ламп другого принципа действия.
К преимуществам люминесцентных устройств следует отнести:
- Достаточно высокая эффективность, в сравнении с теми же лампами накаливания выдают на порядок больший световой поток на каждый ватт потребленной электроэнергии;
- Имеет несколько вариантов цветового спектра, что делает обоснованным их применение для различных целей;
- Срок эксплуатации до наработки на отказ в 10 – 15 раз превышает тот же показатель у ламп накаливания и галогенок;
- Достаточно большое разнообразие конструкций – компактные, большие, удлиненные и т.д.
Однако и недостатков у люминесцентных ламп существует немало:
- Гораздо более высокая стоимость;
- Наличие ртути, которая при разрушении колбы попадает в окружающее пространство;
- Даже уцелевшие отработанные лампы требуют специальной утилизации, которая также требует дополнительных затрат;
- Стабильность работы во многом зависит от температуры и влажности окружающей среды;
- Люминесцентные лампочки вызывают повышенную усталость глаз при длительном чтении или зрительном напряжении;
- В сравнении со светодиодными светильниками, бояться механических повреждений;
- Не поддаются классическим методам управления яркостью.
Область применения
Перечень сфер, в которых могут устанавливаться люминесцентные лампы, достаточно большой. Наиболее часто вы можете встретить их в бытовых помещениях или офисах как основное освещение. В магазинах или торговых центрах устанавливаются в качестве приборов подсветки витрин, стен и других элементов интерьера и могут легко заменить неоновую лампочку. Часто их можно встретить в подсветке коридоров и помещений большой площади удлиненными трубчатыми люминесцентными светильниками.
В промышленной сфере часто применяются как лампы для работы прожекторного освещения, которое охватывает большую площадь. Прожекторные люминесцентные приборы имеют отличную светопередачу, несмотря на удаленность по высоте от освещаемой поверхности.