Люминесцентная лампа: устройство, принцип работы, виды, маркировка

Устройство и принцип работы

Конструктивно люминесцентные лампы представляют собой стеклянную колбу, внутренняя поверхность которой покрыта специальным составом – люминофором. Он состоит из галофосфата кальция и других примесей, некоторые варианты содержат редкоземельные элементы — тербий, европий или церий, но такие комбинации довольно дороги.

На этапе изготовления из колбы выгоняют весь воздух, а емкость наполняют смесью инертных газов, чаще всего аргона, и паров ртути. В зависимости от модели лампы будет отличаться химический состав, а также инертные газы и люминофор. Внутри газовой смеси находится вольфрамовая нить, покрытая излучающим покрытием.

Инжир. 1. Устройство и принцип действия люминесцентной лампы

Принцип действия такой энергосберегающей лампы заключается в такой последовательности электрохимических процессов:

• На контакты газоразрядной ртутной лампы подается напряжение, благодаря которому в цепи накала начинает протекать электрический ток.
• При протекании электрического тока с поверхности нити начинают распространяться тепловая энергия и излучатели частиц, которые активируют инертный газ и вызывают выделение ультрафиолетового излучения.
• Свечение газов имеет относительно низкий процент видимого спектра, так как большая его часть приходится на ультрафиолетовые волны. Но при утреннем виолетом газорайдной блы газоррядной лампы.

Спектр люминесцентных ламп может варьироваться в довольно широких пределах. Выбор отенков свечения в уличных продажах выбор выбор выбор проценного ралиония магния и сурмы в состоянии люминофора.

Температурный показатель также является важным моментом, поэтому величина подаваемого напряжения и протекающего электрического тока должна иметь постоянное значение для каждого диаметра колбы. Именно строгое соблюдение электрических характеристик по отношению к ее геометрическим параметрам в люминесцентной лампе позволяет получить необходимый цвет и яркость света.

Разновидности

Разнообразие люминесцентных ламп характеризуется достаточно большим спектром параметров. Но в рамках данной статьи мы рассмотрим наиболее характерные из них.

По величине давления газа внутри колбы на практике различают лампы высокого и низкого давления:

• Высокого предложения – такие люминесцентные приборы выдают плотный световой поток насыщенных цветовых оттенков. Они используются в достаточно мощных моделях мощностью от 50 до 2000 Вт, характеризующихся сроком службы 6 тысяч до 15 тыс часов
• Низкого представления – отличается относительно небольшой плотностью газа от емкости, используемой для освещения помещений в быту или на производстве.

По форме колбы энергосберегающей лампы — колба может иметь классическую грушевидную форму со стеклянной спиралью внутри, вытянутую вытянутую форму, спиральную трубку, закрученную вокруг оси, кольцеобразную и другие формы.

Инжир. 2. Разновидности колбы

По конструкции стенки бывают люминесцентные светильники со стандартной стенкой Е с числовым обозначением, указывающим диаметр стенки самого газоразрядного источника. Г – контактный, у которого цифра после буквенной маркировки показывает расстояние между контактами, а перед количеством пар контактов. Также можно встретить модели с цоколем типа W и F, но используются они достаточно редко.

Инжир. 3. Разновидности цоколей

Люминесцентные приборы с горячим желтым и холодным синим спектром различаются по цветовой температуре света. Есть также варианты освещения нейтрального цвета. Цветовые температуры подбираются с пастовными задачами: тепло для жилья, холод для производственных помещений.

Инжир. 4. Температура цветка

Маркировка

Система обозначения люминесцентных ламп определяет их основные параметры. Для сравнения рассмотрим оба варианта маркировки на примере отечественных и зарубежных производителей.

Отечественная

Национальная маркировка включает буквенно-цифровое обозначение, включающее четыре позиции для букв и одну для цифр. Например: ЛБЦК-60.

Первая буква в маркировке Л означает лампу. Вторая позиция более сложная, может быть выражена одним или парой буквосочетаний, указывает индексы передачи цвета, в ней возможны такие варианты:

• Д – деньго внешности;
• ХБ – холодный белый свет;
• Б – белый цвет;
• ТБ – белый теплых оттенков;
• EB – белый натуральный спектр;
• УФ – ультрафиолетовый спектр;
• Г – синий цвет;
• С – синего оттенка;
• К – излучение красного спектра;
• Ж – желтый оттенок
• З – зеленый цвет.

Третья позиция определяет качество цветопередачи, но есть только два варианта Ц – улучшенное качество или ЦЦ – особо усиленное, что часто используется в декоративном освещении.

В четвертой позиции указана конструкция светильника. Существует пять основных позиций:

• А – амальгамного типа;
• Б – с быстрым пуском;
• К – кольцевого вида;
• Р – рефлекторные лампы
• У – У образные.

Зарубежная

Люминесцентные лампы зарубежного образца имеют идентичные принципы маркировки. В начале указывается мощность изделия в ваттах, что легко узнать по латинской букве W.

Тип освещения определяется цифровым кодом с буквенным пояснением на английском языке:

• 530 – это теплый тон люминесцентных ламп, но относительно плохая цветопередача;
• 640/740 — не совсем холодный, но близкий к нему с посредственным уровнем цветопередачи;
• 765 – синий оттенок со средней цветопередачей;
• 827 – блоки клампы накаливания, но с нойной передачи цветов;
• 830 – близкий к галогеновой лампе, с хорошим уровнем цветопередачи;
• 840 – белый оттенок с хорошей цветопередачей;
• 865 – дневной спектр с хорошей окраской;
• 880 – дневной спектр с отличной степенью светопропускания;
• 930 – теплый тон с разными цветовыми параметрами и низким уровнем светоотдачи;
• 940 — холодный тон с отличной цветопередачей и средней светоотдачей.
• 954/965 – люминесцентные приборы со сплошным спектром.

Технические характеристики

Важными техническими характеристиками люминесцентных ламп являются:

• Мощность лампы – может варьироваться в работе от 10 до 80 Вт для классических быстовых новых, промышленных моделей 2000 Вт;
• Номинальное напряжение – в большинстве случаев напряжение 220В;
• Температура свечения цветка – колеблется от 2700 до 6500°К;
• Светоотдача – количество светового потока, выделяемого на 1Вт потребляемой электроэнергии, для люминесцентных приборов колеблется от 40 до 60 Лм/Вт, но есть 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

Ввиду сложностей, связанных с ионизацией газового промежутка, в люминесцентных лампах можно использовать несколько вариантов схем включения, упрощающих зажигание разряда. Наиболее популярными являются электрические схемы электромагнитного и электронного балласта, которые мы рассмотрим далее.

Электромагнитный балласт

Это самый старый вариант, используемый при запуске люминесцентных ламп с холодным катодом.

Инжир. 5. Схема подключения с ЭПРА

Как видите, в этой схеме лампа подключена через электромагнитный дроссель и стартер. В момент подачи напряжения стартер, состоящий из биметаллической пластины, представляет собой цепь с очень малым сопротивлением, поэтому ток в ней значительно возрастает, но не достигает значения КЗ благодаря дросселю. Этот процесс запускает электрический разряд в люминесцентной лампе, и при нагреве электрода стартер размыкается.

Читайте также: 5 причин почему мигают включенные светодиодные лампы

Электронный балласт

Такой способ подключения предполагает использование специального автогенератора, собранного на трансформаторе и транзисторном блоке, способном выдавать на выходе напряжение повышенной частоты, что позволяет получить световой поток без мерцания.

Инжир. 6. Использование электронного балласта

Как видите, готовый блок ЭПРА для питания люминесцентных ламп используется в соответствии со схемой подключения, которая указана непосредственно на корпусе изделия.

Причины выхода из строя

Достаточно часто участятся проблемы с работой и проблемами измерения свечения люминесцентных ламп.

Наиболее частыми причинами выхода из строя люминесцентных ламп с системой являются:

• перегорание нити накала – характеризуется полным отсутствием света;
• нарушение целостности контактов – также не дает лампочке загореться;
• разгерметизация колбы с последующим выпуском инертного газа – характеризуется вспышками оранжевого цвета;
• перегорание стартера, пробой его кондансертара – мирцание, неспособность долго запуститься, черное пятно возле конфликтов;
• обрыв вращения достеля или пробой на корпусе – не наблюдается или дает попеременное включение/включение в процессе работы люминесцентной лампы;
• заказание в патроне люминесцентной лампы или его контактах – характеризуется миганием, но без последующего включения.

Плюсы и минусы

В связи с жесткой конкуренцией на рынке люминесцентные осветительные приборы принято сравнивать по рабочим параметрам с лампами другого принципа действия.

К преимуществам люминесцентных устройств следует отнести:

• Достаточно высокий огонь, в сравнении с теми же лампами каливания выдают в продукты больший поток световой на чайдый ватт потребленной электроэнергии;
• Имеет несколько вариантов цветового спектра, что делает оправданным их применение для различных целей;
• Время работы до пробоя в 10 – 15 раз больше, чем у ламп накаливания и галогенных ламп;
•  Достаточно большие производительные конструкции – компактные, крупные, удлиненные и т.д.

Однако недостатков у люминесцентных ламп довольно много:

• Гораздо более высокая выставка;
• Наличие ртути, которая при разрушении колбы попадает в окружающее пространство;
• Даже уцелевшие использованные лампы требуют специальной утилизации, что также требует дополнительных затрат;
• Стабильность работы во многом зависит от температуры и влажности окружающей среды;
• Люминесцентные лампы вызывают повышенную утомляемость глаз при длительном чтении или зрительном напряжении;
• По сравнению со светодиодными лампами боятся механических повреждений;
• Не поддается классическим методам производственного помещения.

Распространенные виды таких лампочек

Первичная классификация изделий на люминесцентной основе производства по скорости базового плавания. Устройства высокого давления применяются для мощных осветительных установок и наружного уличного освещения.

Лампы низкого давления применяются в быту для освещения производственных, технических и жилых помещений различного назначения.

Вид #1 — модули высокого давления

Приборы высокого давления производят насыщенный световой поток хорошей плотности. Внутренняя поверхность элемента колбы имеет специальное люминофорное покрытие из фторгерманата или арсената магния.

Рабочая мощность таких люминесцентных ламп варьируется в пределах 50-2000 Вт.

Модули Ртути высокого давления для корректной работы нуждаются в номинальном сетевом напряжении 220 Вт. Коэффициент пульсации обычно колеблется от 61 до 74%

Полное зажигание модуля освещения происходит за 3 секунды. Срок службы 80-125-ваттных изделий составляет около 6000 часов, а лампы от 400 Вт и выше могут проработать до 15000 часов при беспрекословном соблюдении правил эксплуатации завода-изготовителя.

Вид #2 — изделия низкого давления

ЛЛ предварительного предусмотрения применяется для обеспечения светового потока жилых, технических и производственных помещений.

Устройство конструкции представляет собой трубку из прочного стекла, содержащую внутри аргон под давлением 400 Па и небольшое количество ртути или амальгамы. На рынке он предлагается в самых разнообразных модификациях и оснащен двумя электродными элементами.

Минимальная температура, при которой ЛЛ может выдерживать низкое давление, составляет -15 °С. Поэтому данные источники света считаются неактуальными для использования на уличных площадках

Стеклянная колба может иметь самый разный диаметр. Уровень светоотдачи варьируется в зависимости от мощности самого устройства. Для правильной работы требуется дроссельный стартер. Средний срок службы составляет 10 000 часов.

Особенности компактных ЛЛ

ЛЛ компактного типа – это продукты-гибриды, сочетающие в себе некоторые специфические отличительные черты ламп накаливания и характеристики люминесцентных.

Благодаря прогрессивным технологиям и расширенным инновационным возможностям они имеют малый диаметр и скромные габариты, характерные для светильников «Илыча», а также высокий уровень энергоэффективности, характерный для приборов линейки LL.

ЛЛ компактного типа выпускаются под традиционные цоколи Е27, Е14, Е40 и очень активно вытесняют с рынка классические лампы накаливания за счет обеспечения качественного света при значительно меньшем потреблении электроэнергии

КЛЛ в большинстве случаев оснащены электронным дросселем и могут использоваться в осветительных приборах определенного типа. Также их используют для замены простых и привычных ламп накаливания в новых и редких лампах.

Несмотря на все достоинства, компактные модули имеют такие специфические недостатки, как:

• стробоскопический эффект или мерцание – основы противопоказания здесь касаются эпилептиков и людей с различными заболеваниями глаз;
• временный шумовой эффект – в процессе длительного применения возникает акустический фон, способный вызвать определенный дискомфорт у человека, находящегося в помещении;
• запах – в некоторых случаях продукты выделяют резкие, неприятные ароматы, раздражающие запахи.

Последнее положение чаще наблюдается у безымянных поделок китайского происхождения, а первыми двумя нередко страдает даже фирменная посуда, изготовленная по всем правилам и современным требованиям. Рейтинг лучших производителей КЛЛ мы привели в этой статье.

Базовый спектр цветовых температур

Цвет свечения – один из важнейших параметров, напрямую зависящий от состава люминофора, преобразующего ультрафиолетовое излучение в свет.

На сегодняшний день наиболее распространены 7 определений оттенков светового потока, создаваемого люминесцентными лампами:

• LEB – натуральный белый с заметным холодным оттенком;
• ЛДЦ – естественный дневной свет с улучшенным качеством цветопередачи;
• ЛТБ – теплый белый;
• LD – традиционный дневной белый;
• ЛБ – классический белый;
• ЛЕЦ – натуральный с максимально качественной передачей оттенков;
• ЛХБ – простой холодный белый.

Для жилых помещений, где человек проводит много времени, подойдут оттенки теплой гаммы или натуральные дневные светильники с высоким уровнем цветопередачи.

Белые и дневные тона, как правило, присутствуют в офисных, рабочих, производственных помещениях, кабинетах и ​​аудиториях. Они способствуют концентрации, повышают мозговую активность и улучшают общее обучение и продуктивность.

Самые холодные оттенки используются в медицинских учреждениях, лабораториях, больницах и технических помещениях. Они придают предметам дополнительную резкость и повышают остроту зрения.

Люминесцентные лампы для мясных витрин в продуктовых магазинах отличаются специально подобранным спектром розового излучения. Он подчеркивает натуральные оттенки продукции, делая ее более привлекательной в глазах покупателей

Добавляемые в люминофоры цветовые компоненты позволяют получать розовые, голубые, зеленые и другие необычные оттенки ламп.

Такие устройства используются в дизайнерских, рекламных и коммерческих целях. С их помощью создают оригинальную свечу, необходимую в конкретном случае.

Подробнее о цветовой температуре света, особенностях восприятия цвета человеком и нюансах выбора мы написали в следующей статье.

Сильные и слабые стороны устройств

Как и у любых технических устройств, предназначенных для освещения бытовых и рабочих помещений, у люминесцентных ламп есть свои слабые и сильные стороны.

На основании этой информации можно определить, где имеет смысл их использовать, а в каких случаях стоит отдать предпочтение источникам света другого плана.

Положительные стороны ламп

Основным преимуществом люминесцентных изделий считается повышенная светоотдача и хороший уровень эффективности. Они обеспечивают помещение освещением, не раздражающим глаза, и демонстрируют нормальную выносливость даже в условиях интенсивной эксплуатации.

Модуль примерно в 5 раз больше базовой мощности обычной лампы «Ильича». Люминесцентная лампа мощностью 20 Вт дает световой поток, равный световому потоку 100-ваттной лампы накаливания

Различные температуры световых оттенков, близкие по шкале к естественному солнечному свету, позволяют подобрать подходящее осветительное оборудование для различных целей и для помещений любого назначения.

Поток света, создаваемый модулем, не направлен, а рассеивается. Спокойное, приятное глазу свечение исходит не только от вольфрамовой нити, расположенной внутри, но и от всей внешней поверхности колбы.

Это позволяет использовать люминесцентные источники как для создания общего фонового освещения, так и для организации зонального освещения.

Для применения в промышленности, где освещение отключается автоматически, сообщается о сигналах для домашних жителей, люминесценты не являются продуктом. Они ограничены допустимым количеством активаций за определенный период времени и могут работать со сбоями при слишком частом включении

Срок службы люминесцентных изделий варьируется в зависимости от модели и достигает до 20 000 часов или до 5 лет.

Однако покупателю следует знать, что этот ресурс вырабатывается лампой только при соблюдении следующих условий:

• наличие достаточного объема качественной электроэнергии без скачков и перепадов;
• качественный балласт;
• определенное количество активаций, как правило, не более 2000 за первые 2 года использования, что составляет всего 5 активаций в день.

Нарушение этих основных условий значительно ухудшает эффективность работы осветительного прибора и значительно сокращает срок его службы.

Модули можно использовать для освещения теплиц. Дают естественное освещение, максимально приближенное к солнечному, не потребляют много электроэнергии и показывают хорошую устойчивость к перепадам напряжения, характерным для сельских сетей электроснабжения

Уровень энергопотребления у люминесцентных ламп почти в 5 раз ниже, чем у традиционных изделий, поэтому их можно отнести к энергосберегающим источникам света.

С их помощью можно будет эффектно осветить большую комнату, не тратя больших средств на оплату коммунальных услуг.

Рабочая температура на поверхности колбы не превышает 50 градусов. Это дает возможность использовать светильник в помещениях, где предъявляются повышенные требования к пожарной безопасности.

Основные недостатки модулей

Первый большой минус продукта – чрезмерная чувствительность к температурным колебаниям. Они сильно реагируют на движение столбика ртути и могут перестать работать при охлаждении ниже -20°С.

Нагрев выше +50°С не лучшим образом сказывается на работе и серьезно ограничивает спектр использования этих источников света.

Влаговоспримчивость также не относится к плюсам и не позволяет широко использовать продукт в ванных и санитарных помещениях.

Со временем люминофор в колбах ламп деградирует и меняется спектр излучения. Параллельно падает уровень светоотдачи прибора и заметно снижается КПД

Иногда к недостаткам относят и сам световой поток, имеющий линейный, неравномерный спектр, искажающий естественные оттенки предметов в помещении.

Не все это ощущают визуально, но для тех, кто воспринимает этот минус слишком четко, продаются лампы с люминофором, близким к сплошному, более естественному спектральному цвету. Правда, их светоотдача существенно меньше.

Случаются случаи, кожа люминесценты мирцают с двовленной частетой питающей сети. Проблема решается некоторым усовершенствованием устройства, в частности применением ЭПРА с соответствующим уровнем емкости сглаживающего конденсатора выпрямленного тока на входе инвертора.

А вот то, что производители стараются сэкономить и не комплектуют оборудование конденсаторами нужной емкости, несколько огорчает.

Бытовые модули ЛЛ лучше всего себя чувствуют, когда температура окружающего воздуха держится в пределах от +5 до +35 ˚С. Когда термометр показывает меньшие показатели, запуск устройства значительно затруднен, а время работы заметно сокращается

Необходимость в дополнительном пусковом устройстве также несколько снижает популярность ламп. Для них обязательно требуется либо чрезмерно шумный и достаточно громоздкий дроссель с малонадежным стартером, либо более прогрессивный ЭПРА, имеющий функцию регулировки мощности, но при этом являющийся цельным корпусом.

Еще одно уязвимое место для люминофоров — высокая чувствительность к включению. При непосредственной активации лампы электроды перегорают и отваливается специальный состав, обеспечивающий стабильность разряда и предохраняющий внутреннюю вольфрамовую нить от перегрева.

Постоянное включение существенно сокращает срок службы прибора. Кроме того, появляется земное глазу, раздражающее мерцание, а край колбы лампы темнеет и теряет свою эстетичность.

Химическая угроза здоровью

Одним из основных недостатков люминесцентных источников света является химическая опасность. В ламповой блебе содержится высокотоксичная ртуть, и ее количество колеблется от 1 до 70 мг.

Пары этого вещества могут нанести вред здоровью людей, постоянно находящихся в помещениях, освещаемых приборами типа ЛЛ.

Целостность использованной лампы нарушать нельзя, иначе во внешнюю среду попадет токсичная ртуть. За самовольную утилизацию предусмотрен штраф, поэтому лучше всего сдать изделие в центр, занимающийся утилизацией опасных для природы и человека элементов

Когда модуль вышел из строя, его никогда нельзя разбить или отправить в обычную урну. Утилизировать его необходимо по нормам и правилам, четко описанным в действующем законодательстве.

Например, для перевозки на свалки, где население принимает токсичные материалы для их правильного уничтожения или переработки.

Сравнение с другими источниками света

Изделия типа ЛЛ существенно отличаются как от устаревших ламп накаливания, так и от прогрессивных светодиодных.

По сравнению с первыми они потребляют в 5 раз меньше электроэнергии, сохраняя при этом тот же уровень насыщенности светового потока. Поэтому они несколько уступают светодиодным приборам по мощности в сочетании с энергопотреблением.

Таблица наглядно показывает в цифрах, насколько современнее использовать более современные источники качественного освещения вместо традиционных ламп Эдисона

Правда, лампа накаливания горит с одинаковой интенсивностью на протяжении всего периода работы, тогда как люминесцентные теряют часть своей насыщенности из-за выгорания внутреннего слоя, отражающего ультрафиолет.

LED-изделия в процессе обработки обнаруживаются за склость благодаря деградации рабочих диодов. А в отдельных моделях есть возможность регулировать яркость освещения с помощью диммера.

В лампах накаливания или люминесцентах такая функция не предвестна. Но этот удобный режим в светодиодных устройствах не бесплатный и за него придется заплатить дополнительную сумму.

Лампы накаливания и люминесцентные аналогичны по конструктивной хрупкости, так как имеют стеклянную колбу. В этом отношении ледовые модули более устойчивы к ударам и механическим повреждениям. Да и отсутствие каких-либо вредных и токсичных элементов внутри делает их значительно более привлекательными для использования в домашних условиях.

Самые высокие затраты за весь период эксплуатации связаны с использованием ламп накаливания. Люминесцентные потребляют энергию в разумных пределах, а светодиоды позволяют снизить затраты до самых минимальных показателей

Что касается финансовой стороны, то лампочка накаливания изначально меньше остальных. Однако, учитывая его рабочий ресурс всего в 1000 часов, вряд ли можно считать это явно выраженным достоинством.

Однако базовая цена люминесцентных материалов выше, и они служат значительно дольше. Как заявляют солидные производители, их хватает на 10 000-15 000 часов, если количество ежедневных включений не превышает 5-6 раз.

Светодиодные модули могут похвастаться еще лучшими характеристиками, но за это удовольствие придется заплатить гораздо больше, да и не во всех случаях это целесообразно. Хотя тенденция замены одного источника света другим просматривается повсеместно. О необходимости замены люминесцентных ламп на светодиоды и порядке проведения этой работы мы писали здесь.

Область применения

Список сфер, в которых можно устанавливать люминесцентные лампы, достаточно велик. Чаще всего их можно встретить в бытовых помещениях или офисах в качестве основного освещения. В магазинах или торговых центрах они устанавливаются в качестве осветительных приборов для витрин, стен и других элементов интерьера и легко заменяют неоновую лампу. Часто их можно встретить при освещении коридоров и помещений большой площади удлиненными трубчатыми люминесцентными лампами.

В промышленной сфере их часто используют в качестве светильников для работы точечного освещения, покрывающего большую площадь. Прожекторные люминесцентные приборы обладают отличной светопроницаемостью, несмотря на удаленность по высоте от освещаемой поверхности.