Принцип действия люминесцентной лампы кратко

Люминесцентные лампы являются одним из основных источников освещения в офисных помещениях, на предприятиях, в общественных местах.

До недавнего времени такая ситуация была обусловлена несколькими факторами: утилитарным внешним видом, ограниченным модельным рядом и довольно сложным, для рядового пользователя, обслуживанием.

Однако, с недавних пор, появился довольно большой выбор бытовых люминесцентных ламп, как в плане новых конструкций и эксплуатационных характеристик, так и по внешнему виду и удобству эксплуатации.

При этом замена в квартире всех лампочек накаливания на энергосберегающие люминесцентные источники света сэкономит до 80% электроэнергии.

Устройство и принцип действия люминесцентной лампы.

Стеклянная колба, наполненная инертным газом и парами ртути, покрыта изнутри слоем люминофора. Она может иметь различные размеры и разнообразные формы. Для подачи электроэнергии имеется от 2 до 4 электродов и набор элементов под общим названием — схема запуска.

Группа электродов состоит из двух или четырех токопроводящих контактных стержней, между которыми натянута нить накаливания. Ее покрывают специальным эмиссионным веществом для более интенсивного излучения электронов в процессе функционирования, а также для увеличения срока службы изделия.

Все люминесцентные лампы, независимо от особенностей их конструкции, имеют сходный принцип функционирования. На электроды подается ток, после чего они разогреваются и начинают постепенно испускать электроны. Однако интенсивности электронного потока недостаточно для возникновения между электродами тлеющего разряда — потока ионизированного газа.

После того как электроды разогрелись, активизируется схема управления отвечающая за запуск. Этот элемент посылает кратковременный импульс напряжения, зажигающий в колбе лампы, вначале инертный газ, а затем ртутные пары. Ионизация электрическим током соединения этих двух веществ дает свет в ультрафиолетовом диапазоне.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ И СВЕТОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Является одной из главных характеристик изделия, зависит от состава люминофора. На сегодняшний день разработано множество составов, которые дают довольно широкую цветовую гамму. Наиболее распространенными оттенками для домашнего использования являются жёлтые, тёплые цвета, имеющие температуру около 2700 К.

Для офисных помещений наибольшее распространение получило белое "дневное" искусственное освещение, которое находятся в диапазоне температур 4000 — 4500К. Довольно часто можно встретить лампы холодного белого цвета, используемые в специальных осветительных приборах на производстве и в медицине, они имеют цвет свечения до 6000 — 6500 К.

Для удобства пользователя была разработана специальная классификация цветов люминесцентных ламп:

  • ЛКБ – естественный холодный;
  • ЛДЦ – дневной с улучшенной цветопередачей;
  • ЛТБ – белый теплый;
  • ЛД – дневной;
  • ЛБ – белый;
  • ЛЕЦ – естественный с улучшенной цветопередачей;
  • ЛХБ – холодный белый.

Кроме этого определённые добавки в люминофор могут изменять и цветность лампового света, делать его розовым, голубым, зелёным. Этот эффект широко используется в рекламной индустрии и коммерции. К примеру, люминесценции лампы розового цвета часто используют для подсветки стеклянных витрин мясных отделов. Это значительно улучшает внешний вид продукта.

В зависимости от конструкции используются две принципиальных формы цоколя.

Лампы в виде прямой трубки имеют двухконтактные штырьковые цоколи, расположенные по краям. Одной из разновидностей такой конструкции, использующейся в изделиях небольшого размера, является штырьковый цоколь для U-образной колбы, встроенный в пускорегулирующее устройство.

Патронные цоколи – имеют классическую форму с резьбой и могут быть использованы в бытовых устройствах освещения, без каких либо ограничений.

ОБЛАСТЬ И ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Выпускается множество разновидностей люминесцентных ламп, которые получили широкое применение в самых разнообразных областях. Иногда их называют лампами дневного света, вместе с тем, в зависимости от спектра цветопередачи различают следующие типы:

  • с цветопередачей, аналогичной солнечному свету — получили наибольшее распространение в офисах, производственных цехах, общественных организациях, образовательных учреждениях;
  • с улучшенной цветопередачей — выставочные залы, галереи, музеи, больницы, коммерческие организации специализирующиеся на продаже художественных товаров, красок, тканей и т.п.;
  • с высоким уровнем изучения в красном и синем спектре — подсветка аквариумов, теплиц, оранжерей, используется в магазинах торгующих растениями;
  • со смещением спектра в синий и УФ диапазон — применяется в сочетании с искусственными источниками дневного света для декорирования аквариумов с кораллами.
  • со светом в чистом ультрафиолетовом диапазоне — солярии и косметические салоны, в устройствах автозагара;
  • с ультрафиолетовым излучением высокой мощности — в медицинских учреждениях в качестве антибактериального освещения (аналогично кварцевым лампам).

Достоинства и недостатки.

Из основных достоинств люминесцентных ламп можно выделить следующие:

  1. Сравнительно высокий КПД до 20-25%. Это значительно выше, чем у лампочки накаливания — 7-8%;
  2. Высокий уровень светоотдачи, в 10 раз выше, чем у лампочки накаливания;
  3. Длительный срок службы — 15000-20000 часов (до 1000 часов у лампочки накаливания);
  4. Низкая температура стеклянной колбы позволяет использовать в осветительных приборах из чувствительных к температуре материалов;
  5. Можно довольно точно подбирать цветовые оттенки, даже из различных партий и производителей изделий.

Однако у люминесцентных изделий есть и некоторые недостатки:

  1. Достаточно высокая стоимость;
  2. Опасность химического заражения и отравления ртутными испарениями при разрушении;
  3. Мерцание при неисправной работе стартера, перепадах напряжения в электросети, окончании срока эксплуатации;
  4. Появление раздражающего звука при эксплуатации;
  5. Довольно требовательны эксплуатационным температурам окружающей среды. Не работают при отрицательных, максимальная температура эксплуатации у большинства моделей около 55°С.
Читайте также:  Принцип работы поплавка в бачке

Линейные люминесцентные лампы.

Вопреки названию линейная люминесцентная лампа может иметь, как прямую, так и u-образную и даже кольцевую форму. В соответствии с ГОСТ 6825-64 существовало три типа таких изделий с различной мощностью и длиной трубки:

  • 20 Ватт — 600 мм;
  • 40 Ватт — 1200 мм;
  • 80 Ватт — 1500 мм.

На данный момент рынок заполнен различными моделями среди которых наиболее популярными считаются изделия стандартов Т4, Т5 и Т8. Диаметр трубок составляет 12,5, 16 и 26 мм соответственно.

Наиболее популярная длина трубки 590 мм. Это связано со стандартом ячейки потолка Армстронг (600х600 мм) на который ориентируется большинство производителей осветительных приборов для офисных и общественных помещений.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ ЛАМЫ

Двумя элементами, без которых функционирование люминесцентной лампы является невозможным, являются стартер и дроссель.

Стартер представляет собой небольшую неоновую лампочку с расположенными в ней двумя биметаллическими электродами, которые в нормальном положении разомкнуты. После подачи электроэнергии электроды в стартере замыкаются. Электроэнергия передается на дроссель, в результате чего сила тока возрастает почти в три раза, практически моментально разогревая электроды внутри колбы.

Остывая, биметаллические контакты размыкаются. В момент их размыкания дроссель создает высоковольтный запускающий импульс, благодаря самоиндукции, возникающей в его обмотке. Этот импульс приводит к возникновению разряда в газоконденсатной среде внутри колбы, зажигая ее.

Стартер является элементом, который наиболее часто выходит из строя. Если в осветительном приборе погасла одна или несколько ламп необходимо, прежде всего, заменить стартеры.

Данная схема запуска характерна для светильников использующих электромагнитный балласт или по другому – электромагнитный пускорегулирующий аппарат (ЭмПРА). Его применение довольно широко распространено, однако системы подключения основанные на ЭмПРА, на данный момент являются морально устаревшим оборудованием.

Они имеют следующие недостатки:

  • довольно долгий запуск 1-3 сек, в зависимости от степени износа изделия;
  • неприятный звук, возникающий в процессе функционирования пластин дросселя, который со временем усиливается;
  • мерцание (эффект стробоскопа), негативно влияющее на зрение.

Подключение люминесцентной лампы при помощи электронного пускорегулирующего устройства (ЭПРА) имеет принципиально другую схему активации. Прежде всего ЭПРА функционирует в высокочастотном диапазоне 25-133 кГц, используя выходной каскад на транзисторах и трансформатор.

Применение ЭПРА имеет следующие преимущества:

  • отсутствие мерцания и шума в процессе функционирования;
  • отсутствие стартеров в схеме управления;
  • увеличение срока службы и экономия электроэнергии до 20%;
  • некоторые модели выпускаются с возможностью регулировки яркости свечения.

Применение люминесцентных ламп, безусловно, даст положительный экономический эффект в любой организации, частном доме или квартире. Кроме того, можно довольно точно подобрать цвет к уже использующимся образцам.

Однако стремительное распространение светодиодных ламп составило значительную конкуренцию, так как они превосходят люминесцентные по многим параметрам кроме стоимости.

На данный момент наиболее популярными производителями являются:

  • Космос (Россия);
  • OSRAM (Германия);
  • PHILIPS (Голландия);
  • General Electric (США);
  • Sylvania (Бельгия).

Утилизация люминесцентных ламп.

Классификатор относит люминесцентные лампы к отходам, которые необходимо сортировать и собирать отдельно, и к которым применимы особые требования к эксплуатации и утилизации. В связи с тем, что в состав изделия входит ртуть, относящаяся к первому классу опасности.

Хранить вышедшие из строя, отработанные и потерявшие целостность люминесцентные лампы необходимо хранить в герметичных контейнерах. При этом необходимо вести журнал учета, где отмечены дата выхода из строя, а также дата передачи партии нерабочих изделий специализированной организации для утилизации.

© 2012-2019 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

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

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

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

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

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

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

Устройство люминесцентных ламп.

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

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

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

Читайте также:  Рецепт крылышек в медовом маринаде

Достоинства и преимущества люминесцентных ламп.

Основным преимуществом люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания являются:

  • более высокий коэффициент полезного действия (15 — 20%);
  • высокая световая отдача и в несколько раз больший срок службы ламп (при затрате той же мощности достигается значительно большая освещенность по сравнению с лампами накаливания);
  • правильный выбор ламп по цветности может создать освещение, близкое к естественному;
  • благоприятные спектры излучения, обеспечивающие высокое качество цветопередачи;
  • люминесцентные лампы значительно менее чувствительны к повышениям напряжения, поэтому их экономично применять на лестничных клетках и в помещениях, освещаемых ночью, когда в сети напряжение повышено (очень чувствительные к повышениям напряжения лампы накаливания быстро перегорают);
  • малая себестоимость;
  • низкая яркость поверхности и ее низкая температура (до 50 °С).

Недостатки люминесцентных ламп

Основным недостатками люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания являются:

  • сложность схемы включения;
  • ограниченная единичная мощность (до 150 Вт);
  • зависимость от температуры окружающей среды (при снижении температуры лампы могут гаснуть или не зажигаться);
  • значительное снижение светового потока к концу срока службы;
  • вредные для зрения пульсации светового потока;
  • акустические помехи и повышенная шумность работы;
  • при снижении напряжения в сети более чем на 10% от номинального значения лампа не зажигается;
  • дополнительные потери энергии в пускорегулирующей аппаратуре, достигающие 25 — 35% мощности ламп;
  • наличие радиопомех;
  • лампы содержат вредные для здоровья вещества, поэтому вышедшие из строя газоразрядные лампы требуют тщательной утилизации.

Принцип действия люминесцентных ламп.

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

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

Если к электродам, вставленным в концы стеклянной трубки, которая заполнена разряженным инертным газом или парами металла, приложить напряжение из расчета не менее 500 — 2000в на 1 м длины трубки, то свободные электроны в полости трубки начинают лететь в сторону электрода с положительным зарядом. Когда к электродам приложено переменное напряжение, направление движения электронов изменяется с частотой приложенного напряжения. В своем движении электроны встречаются с нейтральными атомами газа, заполнителя полости трубки, и ионизируют их, выбивая электроны с верхней орбиты в пространство. Возбужденные таким образом атомы, вновь сталкиваясь с электронами, снова превращаются в нейтральные атомы. Это обратное превращение сопровождается излучением кванта световой энергии.

Цвета люминесцентных ламп.

Каждому инертному газу и парам металла соответствует свой спектральный состав излучаемого света:

  • трубки с гелием светятся светло-желтым или бледно-розовым светом;
  • трубки с неоном — красным светом;
  • трубки с аргоном — голубым светом.

Смешивая инертные газы или нанося люминофоры на поверхность разрядной трубки, получают различные оттенки свечения.

Люминесцентные лампы дневного и белого света выполняют в виде прямой или дугообразной трубки из обычного стекла, не пропускающего короткие ультрафиолетовые лучи. Электроды изготавливают из вольфрамовой проволоки. Трубку заполняют смесью аргона и паров ртути. Внутри поверхность трубки покрыта люминофором — специальным составом, который светится под воздействием ультрафиолетовых лучей, возникающих при электрическом разряде в парах ртути. Аргон способствует надежному горению разряда в трубке.

Утилизация люминесцентных ламп.

В свете современных тенденций мы стремимся экономить электроэнергию. Для этого мы покупаем энергосберегающие лампочки, которые, как правило, являются люминесцентными. При покупке люминесцентных энергосберегающих ламп надо ответственно подходить к вопросу их утилизации, так как они в своем составе содержать вещества, очень вредные для окружающей среды, в частности, ртуть.

Надо знать, понимать и помнить, что эти лампочки нельзя просто так выкинуть в мусорное ведро и вместе с остальным мусором отправить на мусорную свалку. Это преступное отравление экологической среды Вашего района. Такие лампы необходимо сдавать в специальные пункты утилизации.

Вы можете отнести энергосберегающие лампочки на утилизацию в свою управляющую компанию и сдать их туда совершенно бесплатно. Закон обязывает управляющие компании ставить у себя специальные контейнеры для сбора у населения токсичных ламп.

Наш дежурный электрик в Королеве сообщил, что специальный контейнер для передачи на утилизацию люминесцентных ламп стоит в гипермаркете "Глобус" на входе. Адрес магазина: г. Королев, ул. Коммунальная, д.1. Электрик в Щелково подтвердил, что в щелковском "Глобусе" также стоит контейнер для лампочек (адрес: г. Щелково, Пролетарский пр-т, д. 18). Такую же информацию мы получили от нашего мастера электрика в Пушкино: пушкинский "Глобус" на Ярославском шоссе также принимает лампочки на утилизацию. Лампочки, батарейки и ртутные градусники потом поступают в специальные пункты, с которыми у сети заключены соответствующие договоры.

А наш электрик в Сергиевом Посаде, который выезжал для проведения электромонтажных работ на одном из районных предприятий, так и не смог найти компанию по утилизации ламп в Сергиевом Посаде. Пришлось обращаться в московский пункт приема люминесцентных ламп.

Если материал этой статьи был для вас интересен и полезен, поделитесь им со своими знакомыми в социальных сетях. Возможно, кому-то эта информация очень пригодится. C уважением, Королевский электрик в Мытищах.

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.

Читайте также:  Розы из бумаги двух цветов

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.

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector