Люминесцентная лампы основные типы

Среди различных газоразрядных источников освещения, лампы дневного света низкого давления занимают ведущее место, благодаря своей широкой популярности. Они отличаются качественным спектральным составом, высокой световой отдачей и большими сроками эксплуатации. Чаще всего используются линейные люминесцентные лампы, размеры которых дают возможность применять их во многих областях.

Высокие показатели световой отдачи выдает дуговой разряд в ртутных парах, сочетаясь с ультрафиолетовым излучением, преобразующимся в слое люминофора. В результате, по сравнению с обычной лампочкой, получается более ровный и устойчивый свет, максимально приближенный к естественному освещению.

Конструкция люминесцентной лампы

Лампа линейная люминесцентная относится к газоразрядным светильниками низкого давления, где электрический разряд образуется в газовой среде, смешанной с ртутными парами.

Основным конструктивным элементом является стеклянная колба со стандартными диаметрами 12, 16, 26 и 38 мм. В обычных лампах она имеет прямую форму, а в компактных применяется более сложная конфигурация. На концах цилиндра установлены стеклянные ножки, герметично впаянные в торцы. Они предназначены для размещения электродов, изготовленных из вольфрамовой проволоки. В свою очередь, электроды соединяются методом пайки со штырьками цоколя.

Во внутреннем пространстве колбы создается вакуум, после чего сюда закачивается инертных газ, чаще всего аргон. К нему добавляется небольшое количество ртути или ртутного сплава. Поверхность электродов покрывается активными веществами, содержащими окислы бария, кальция, стронция и других элементов. Их работа заметно влияет на коэффициент пульсации.

Под действием приложенного напряжения в газовой среде возникает разряд электричества, значение которого ограничено компонентами пускорегулирующей аппаратуры. Одновременно из электродов начинает испускаться поток электронов, подвергающих ионизации атомы ртути. В результате, возникает видимое свечение и ультрафиолетовое излучение, невидимое обычным зрением. Далее, ультрафиолет попадает на слой люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность колбы. Под его воздействием возникает световое излучение в видимой части спектра.

Таким образом, свечение лампы происходит за счет электрического разряда (в меньшей степени) и светящегося люминофорного покрытия, выдающего основную часть светового потока. В зависимости от состава люминофора можно получать любые цвета, начиная от обычного белого, и заканчивая разнообразными тонами и оттенками, количество которых постоянно увеличивается.

Размеры и эффективность

Для того чтобы получить максимальный эффект от электрического разряда, во внутреннем пространстве колбы должна поддерживаться определенная температура. В этом случае ультрафиолетовое излучение ртутных паров будет наибольшим. Данный параметр напрямую связан с диаметром колбы. Дело в том, что плотность тока во всех лампах должна быть примерно одинаковой. Этот показатель определяется путем деления величины тока на площадь сечения стеклянного цилиндра.

В связи с этим, лампы с колбами одинакового диаметра, но с различной мощностью, способны работать при одном и том же номинальном токе. Между падением напряжения и длиной цилиндра существует прямая пропорциональная зависимость, определяющая класс энергоэффективности. То есть, чем длинее лампа, тем выше ее мощность, что наглядно отражено на рисунке. При диаметре Т5 и 13 т длина составит 52 см, 21 ватт – 85 см, 28 ватт – 115 см. Диаметр Т8 и мощность 15 ватт соответствуют длине 44 см.

Большие размеры люминесцентных ламп изначально делали их не совсем удобными в использовании, поскольку им требовались и светильники с аналогичными габаритами. Производители всегда хотели уменьшить это соотношение, используя различные способы. Однако нельзя было просто снизить длину колбы и увеличить ток разряда, чтобы достичь установленной мощности. Это привело бы к возрастанию температуры внутри колбы и увеличению давления ртутных паров. При таких параметрах световая отдача ламп заметно снижается.

Инженерная мысль пошла другим путем, и размеры изделий были снижены путем изменения их конфигурации. Длинные цилиндры сгибались пополам или соединялись в кольцо, что позволило получить источники света U-образной и кольцевой формы с уменьшенными габаритами без потерь мощности. Одновременно удалось повысить коэффициент мощности и снизить коэффициент пульсации.

Окончательно проблема разрешилась лишь с появлением люминофоров, устойчивых к высоким электрическим нагрузкам. В результате, диаметр колб значительно снизился и достиг 12 мм. Общая длина ламп еще больше сократилась за счет многократных изгибов тонких стеклянных цилиндров. Появились компактные изделия, с таким же внутренним устройством и принципом работы, как у обычных ламп линейного типа.

Виды ламп дневного света

Все стандартные люминесцентные лампы разделяются на два основных типа – высокого и низкого давления, определивших различия и особенности конструкции каждого из них. Описание каждой из них приложено в инструкции по эксплуатации.

Первый вариант представлен лампами ДРЛ, получившими широкое распространение в уличных светильниках. Они отличаются высокой мощностью и низкой цветопередачей, поэтому и применяются на больших площадях, где не требуется высокое качество света. Существуют изделия с повышенной светоотдачей и различной цветовой гаммой. Они используются в качестве мощных точечных источников света и декоративной подсветки, выделяющей архитектурные элементы зданий.

Более всего оказалась востребована люминесцентная лампа низкого давления, которая используется повсеместно – в быту и на производстве. Преимущественно, это изделия цилиндрической формы, успешно заменяющие традиционные лампы накаливания. В настоящее время рынок электроники все больше заполняется компактными люминесцентными лампами. Независимо от конструкции, все они работают вместе со пускорегулирующей аппаратурой электромагнитного или электронного типа, снижающей коэффициент пульсации. Последний вариант представляет собой миниатюрную электронную схему, способную разместиться в цоколе лампы.

Пускорегулирующая аппаратура

Любые типы газоразрядных ламп не могут быть напрямую подключены к электрической сети. Находясь в холодном состоянии, они обладают высоким уровнем сопротивления и для создания разряда им требуется импульс высокого напряжения. После того как появляется разряд в осветительном устройстве возникает сопротивление с отрицательным значением. Для его компенсации нельзя обойтись простым включением сопротивления в цепи. Это приведет к короткому замыканию и выходу из строя источника освещения.

Для преодоления энергетической зависимости, вместе с лампами дневного света применяются балласты или пускорегулирующая аппаратура.

С самого начала и до сих пор в светильниках применяются устройства электромагнитного типа – ЭмПРА. Основой прибора служит дроссель, обладающий индуктивным сопротивлением. Он подключается вместе со стартером, обеспечивающим включение и выключение. Параллельно подключается конденсатор с высокой емкостью. Он создает резонансный контур, с помощью которого формируется продолжительный импульс, зажигающий лампу.

Существенным недостатком такого балласта является высокое потребление электроэнергии дросселем. В некоторых случаях работа устройства сопровождается неприятным гудением, возникает пульсация люминесцентных ламп, отрицательно влияющая на зрение. Данная аппаратура отличается большими размерами, имеет значительный вес. Она может не запуститься при отрицательных температурах.

Все негативные проявления, в том числе и пульсации люминесцентных ламп удалось преодолеть с появлением электронного балласта – ЭПРА. Вместо громоздких компонентов здесь использованы компактные микросхемы на основе диодов и транзисторов, что позволило заметно снизить их вес. Данное устройство также обеспечивает лампу электрическим током, доводя его параметры до нужных значений, снижая разницу в потреблении. Создается нужное напряжение, частота которого отличается от сетевой и составляет 50-60 Гц.

На некоторых участках частота достигает 25-130 кГц, что позволило устранить мигание, негативно влияющее на зрение и снизить коэффициент пульсации. Прогрев электродов осуществляется за короткий промежуток времени, после чего лампа сразу же загорается. Использование ЭПРА существенно увеличивает срок годности и нормальной эксплуатации люминесцентных источников света.

Параметры ламп и их маркировка

Все типы люминесцентных ламп обладают своими параметрами и техническими характеристиками, отображаемыми в маркировке изделий. В основном это показатели мощности и цветопередачи, а также различные виды типоразмеров.

В маркировке первая буква Л означает лампу, а следующие буквенные обозначения – это характеристика и соответствующие параметры изделия:

• Д – дневной свет.
• Б – белый.
• ХБ – холодно-белый.
• ТБ – тепло-белый.
• Е – естественных тонов.
• ХЕ – холодный естественный свет.
• Г, К, З, Ж, Р – свет различных цветов и оттенков, которые более подробно отражает таблица.

На некоторых изделиях присутствует буква Ц или ЦЦ, что соответствует люминофору с улучшенной цветопередачей.

Цифровые обозначения наносятся по международным стандартам и включают в себя три цифры. Первая соответствует качеству цветопередачи, 2 и 3 – обозначается цветовая температура люминесцентных ламп. Чем выше первая цифра, тем лучше качество цветопередачи. Повышение остальных цифр делает оттенки цветов более холодными.

Все люминесцентные лампы имеют размеры и диаметр отражаемый следующим образом: Т5 – диаметр 5/8 дюйма или 1,59 см; Т8 – 8/8 или полный дюйм 2,54 см; Т10 – 10/8 дюйма или 3.17 см и т.д. Штырьковые цоколи маркируются как G23, G24, G27, G53 или 2D, а резьбовые – E14, E27, E40. В первом случае цифры означают сколько будет расстояние между штырьками, а во втором – диаметр резьбы цоколей. Для более точного выбора используется специальная таблица.

На каждом изделии указано питающее напряжение и способ его запуска. Например, маркировка люминесцентной лампы RS или rapid start указывает на отсутствие необходимости в дополнительных элементах для пуска, а вся аппаратура уже находится внутри корпуса изделия.

Сетевое напряжение и мощность лампы

Для нормальной работы источников освещения требуется рабочее напряжение сети 220В с частотой 50 Гц. Это стандартные параметры, отклонение от которых отрицательно влияет на технические характеристики люминесцентных ламп, снижая их функциональность и качество освещения.

От напряжения практически полностью зависит потребляемая мощность. Его воздействие проявляется следующим образом:

• Значительные перепады напряжения приводят к изменению мощности в люминесцентной лампе как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Даже очень мощный прибор будет слабо светить при недостаточном напряжении, произойдет снижение энергоэффективности ламп. Поэтому, прежде чем говорить о неисправности, следует замерить сетевое напряжение.
• Резкие колебания напряжения значительно снижают качество светового потока. В случае изменения частоты возрастает коэффициент пульсации и лампа начинает мерцать.
• Нестабильность сетевого напряжения приводит к быстрому износу и снижению работоспособности источника освещения. Колебания не должны превышать 10% от номинала, в противном случае срок службы люминесцентных ламп снизится и они быстро выйдут из строя.

Поэтому, выбирая лампу для конкретного места хранения и установки, следует обращать внимание на то, сколько мощности она потребит. При отсутствии маркировки нужно произвести замеры и уже потом принимать решение об использовании данной лампы.

Название лампа получила от специального покрытия люминофора, который наносится на внутреннюю поверхность трубки. В его состав входит фосфор. Благодаря люминофору, мощность света намного больше, чем у привычных ламп накаливания при одинаковом потреблении электроэнергии. Это и обеспечивает экономный расход электричества. В состав люминофора добавляют различные добавки для создания цветовых эффектов.

Лампы выпускают в виде прямой трубки и кольца спиральной или прямой формы. Первый вариант состоит из баллона из стекла с цоколями, расположенными по краям.

Второй вариант состоит из двух частей – патрона и стеклянной трубки прямой или спиралевидной формы. Этот вид получил название – компактные люминесцентные лампы, сокращенно КЛЛ. По типу патрона они бывают штырьковые и с резьбой.

Последний вариант подходит для обычного патрона вместо традиционной лампы накаливания. Первый вариант используется только в приборах со специальным устройством. Внутри трубки находятся инертные газы и пары ртути. Именно наличие ртути делает небезопасным применение этого источника света.

Основной принцип работы заключается в свечении люминофора. При включении начинает нагревается вольфрамовый элемент и образуется электрический разряд в смеси газов, находящихся внутри стеклянной трубки.

В результате взаимодействия появляется свечение в ультрафиолетовом спектре. Так как внутренняя поверхность колбы покрыта люминофором, в составе которого есть фосфор, в результате взаимодействия с УФ спектром колба начинает светиться.

Виды ламп и цоколя

Существует семь видов, отличающихся по характеристикам света:

1. Естественный холодный цвет с маркировкой ЛКБ.
2. Дневной свет с улучшенной передачей цвета с маркировкой ЛДЦ.
3. Белый теплый цвет ЛТБ.
4. Дневной цвет с маркировкой ЛД.
5. Белый цвет ЛБ.
6. Естественный цвет с улучшенной передачей цветов ЛЕЦ.
7. Холодный белый цвет ЛХБ.

Виды цоколя

Люминесцентные, в отличие от лампы накаливания, не включаются напрямую в электрическую сеть. Для подключения применяют специальные устройства – балласты, это пускорегулирующие аппараты.

Они делятся на два вида: с внешним ПРА и встроенным ЭПРА. ПРА – это пускорегулирующая аппаратура, ЭПРА- электронная пускорегулирующая аппаратура. Балласты могут быть встроены в патрон или в прибор.

Модели с внешним ПРА делится на 2-х и 4-х штырьковые цоколи. Четырехштырьковые цоколи подключаются с помощью специального устройства или дросселя.

А двухштырьковый цоколь можно включить только при помощи дросселя. Лампы с внешним ПРА часто используются для настольных светильников, люстр.

Также, есть модели, которые выпускаются с цоколем в который встроена ЭПРА. Цоколь выпускают с резьбой двух диаметров – стандартным и маленьким.

Область применения, преимущества и недостатки

Маркировки

У отечественных производителей принята маркировка, состоящая из 4 или 5 заглавных букв и цифры:

1. Буква Л – обозначает люминесцентная.
2. Вторая – это характеристика цвета излучения.
3. Третья буква ставится для ламп с улучшенным качеством передачи цвета Ц и с повышенным ЦЦ.
4. Четвертая буква обозначает форму или конструкцию.
5. Цифра указывает мощность.

Лампа может отображать различные оттенки света от теплых оттенков: дневной, естественный оттенок белого, теплый белый до холодной гаммы: холодно-белый, белый. Также есть цветные оттенки: синий, красный, желтый, зеленый, голубой, ультрафиолетовый. В маркировке они обозначаются первой заглавной буквой.

Модели от зарубежных компаний выпускаются с индивидуальной маркировкой.

Международная маркировка состоит из трехцифрового кода:

1. Вначале пишут индекс теплопередачи, чем выше цифра, тем более естественная передача цвета.
2. Вторая и третья цифры характеризуют температуру цвета излучения.

Код указывается на индивидуальной упаковке.

Характеристики

Производятся модели со следующими характеристиками:

1. С высокой передачей цветовых оттенков, они применяются в выставочных музеях, галереях, при печати в типографиях, больницах, лабораториях и стоматологии. Также их используют в торговых точках, специализирующихся на художественных товарах, тканях, красках.
2. Со светом, по спектру схожим с солнечным светом, они применяются при недостаточной естественной освещенности.
3. С повышенным излучением синего и красного спектра, используют для подсветки растений и аквариумов. Они благотворно действуют на биологические процессы. Их применяют в теплицах, оранжереях, магазинах, торгующих растениями.
4. Для аквариумов с морской водой и кораллов подходит подсветка с повышенным излучением синего и УФ спектра. Но она комбинируется с освещением дневного света.
5. С цветовыми эффектами, которые применяются для декорирования, используются в рекламе.

Выпускают лампы с УФ излучением для косметических салонов и соляриев.

Они бывают трех видов:

1. С чистым УФ излучением, не вызывающим ожоги на кожном покрове и дающим хороший загар.
2. С излучением высокой мощности, при использовании которых возможно получить минимальную степень ожога.
3. С излучением, аналогичным солнечному свету. Этот тип излучения вызывает стойкую пигментацию кожи и применяется в соляриях. При дозированном использовании не вызывает ожогов.

Самые» популярные и надежные производители: OSRAM (Германия), Sylvania (Бельгия), Космос (Россия), PHILIPS (Голландия), General Electric (США). Стоимость колеблется от 1032 до 150 рублей.

На рынке представлены модели отечественного и зарубежного производства.

Стоимость зависит от технических характеристик и компании-производителя. Низкая стоимость лампы в сравнении с другими моделями может говорить о некачественном товаре, который прослужит недолго.

Цены, представленные ниже, могут отличаться в разных торговых точках, но в среднем составляют за КЛЛ:

1. ЭКОНОМКА Космос SPC 105Вт E40 4000К Т5, стоимостью 745 рублей.
2. OSRAM DULUX L 36W/830 2G11, стоимостью 269 рублей.
3. OSRAM DULUX D 18W/830 G24d-2, стоимостью 154 рубля.
4. OSRAM DULUX S/E 11W/827 2G7, стоимость 127 рублей.

Средняя стоимость за трубчатую люминесцентную лампу составляет:

1. OSRAM L 36W/950 G 13, цена- 1032 рубля;
2. OSRAM L 58W/965 BIOLUX, цена – 568 рублей;
3. PHILIPS TL –D 58W/865 G 13, цена 156 рублей;
4. PHILIPS TL-D 18W/54-765, цена – 49 рублей.

Люминесцентные лампы, иначе называемые газоразрядные, основаны на свечении электрического разряда в парах ртути. Такой разряд излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне. Для преобразования в видимый свет на внутреннюю поверхность колбы наносится специальное вещество – люминофор.

Наибольшее применение нашли лампы низкого давления. Они применяются во всех типах помещений, где требуется освещение как альтернатива устаревшим светильникам накаливания. Некоторые типы люминесцентов не имеют аналогов среди других источников освещения.

Основные преимущества перед лампами накаливания:

• Высокая экономичность;
• Низкая температура;
• Большая светоотдача;
• Рассеянное излучение по всей поверхности источника;
• Разнообразие цветовых оттенков, не требующее применения светофильтров;
• Большой срок службы.

Экономичность и светоотдача превосходят таковые у классических ламп накаливания в несколько раз. Для примера – люминесцент мощностью 20 Вт примерно эквивалентен лампе накаливания 100 Вт. Учитывая, что срок службы обычной лампы составляет 1000 ч против 20000 у люминесцентной, то разница очевидна.

Поскольку нити накаливания у газоразрядных светильников нагреваются только во время запуска, а сам разряд в газовой среде не сопровождается выделением тепла, то такие изделия практически не греются и не имеют ограничений по пожарной безопасности.

Недостатки также присутствуют;

• Содержание в конструкции паров ртути – самый основной недостаток;
• Неравномерный спектр у недорогих ламп;
• Мерцание с частотой источника питания;
• Необходимость в дополнительных элементах для запуска;
• Низкий коэффициент мощности (cosφ), создающий дополнительную нагрузку на электрическую сеть;
• Трудности с зажиганием при низкой температуре.

Содержание паров ртути в лампе заложено в принцип ее работы, поэтому такой недостаток неустраним. Единственный выход – замена на осветительные приборы других типов. Второй по значению недостаток – мерцание, устраняется введением электронных схем управления зажиганием и горением.

Светильники, которые используют для запуска дроссель и стартер, характеризуются мерцанием с двойной частотой сети (100 Гц), что особенно заметно на светильниках с большим сроком службы. Мерцание возникает из-за того, что выключение лампы в момент отсутствия тока происходит практически мгновенно, на уровне инерционности зрения.

Поэтому возникает «стробоскопический» эффект. Быстрые перемещения предметов становятся при этом дергаными, ступенчатыми. Особенно нежелателен такой эффект на производствах, где есть перемещающиеся механизмы. Для устранения мерцания светильники группируют в группы, отдельные лампы которых запитываются от разных фаз трехфазной сети.

Виды и типы

Как было сказано выше, люминесценты подразделяются на два типа, высокого и низкого давления.

Первые представлены широко распространенными лампами уличного освещения типа ДРЛ. Такие светильники имеют большую мощность и плохую цветопередачу. Применяются только для уличного освещения или в помещениях с большой площадью, в которых не предъявляются высокие требования к качеству освещения.

Лампы с добавками солей некоторых металлов ДРИ имеют более высокую светоотдачу и могут иметь различные оттенки цвета. Находят применение для декоративной подсветки архитектурных элементов зданий и в тех областях, где требуются мощные точечные источники освещения определенного цвета.

Наибольшее распространение получили лампы низкого давления трубчатого типа. Они выполнены в виде стеклянной трубки, заполненной аргоном с добавкой паров ртути. На противоположных концах светильника находятся по два электрода.

Каждая пара на торцах соединена со спиралью из нихрома. Спираль служит для первоначального запуска. Такие лампы требовали громоздкой пускорегулирующей аппаратуры, в которую входит дроссель и стартер.

Развитие современной электроники позволило заменить аппаратуру запуска миниатюрной электронной схемой, которая по своим габаритам позволяет использовать в качестве корпуса цоколь лампы.

Технические характеристики и маркировка

Основные характеристики – это мощность и цветопередача. Лампы отечественных предприятий имеют буквенное обозначение цветопередачи.

Первая буква Л – лампа, а следующие имеют непосредственное отношение к характеристикам света:

• Д – дневной;
• Б – белый;
• ХБ – холодно-белый;
• ТБ – тепло-белый;
• Е – естественный;
• ХЕ – холодно-естественный;
• Г, К, З, Ж, Р, ГР – различные цвета;
• УФ – ультрафиолетовый.

Буква Ц или комбинация ЦЦ обозначает использование люминофора с улучшенной характеристикой цветопередачи.

Международное обозначение состоит из трех цифр. Первая цифра характеризует качество цветопередачи, вторая и третья – цветовую температуру. Например, значение 530 говорит от том, что качество цветопередачи 50, а цветовая температура 3000 К.

Все прочие маркировки не имеют единого стандарта. Каждая фирма-изготовитель маркирует продукцию по-своему.

Обычно на трубчатых лампах указывается ее диаметр:

• T5 (диаметр лампы 5/8 дюйма ≈ 1.59 см);
• T8 (диаметр лампы 8/8 дюйма ≈ 2.54 см);
• T10 (диаметр лампы 10/8 дюйма ≈ 3.17 см);
• T12 (диаметр лампы 12/8 дюйма ≈ 3.80 см).

Может также указываться тип цоколя лампы:

• Штырьковые – 2D; G23; G24; G27; G53;
• Резьбовые – E14; E27; E40.

В обязательном порядке должно указываться напряжение питания и тип запуска лампы.

Обозначения RS – rapid start, InS – instant start, US – universal start, говорят о том, что для запуска дополнительные элементы не требуются, вся пусковая аппаратура встроена в корпус. Лампы, для включения которых необходим стартер, имеют маркировку PHs – pre-heat start.

Маркировка отечественных люминесцентных самп

Утилизация

Содержание ртути в люминесцентных светильниках составляет от 1 до 70 мг, что выдвигает специфические требования к утилизации отработанных или неисправных изделий.

Утилизацией занимаются только специальные фирмы, с которыми предприятия обязаны заключать договора. Частные лица должны сдавать лампы в специальные пункты или контейнеры.

Блиц-советы

Использование обычных комнатных люминесцентов для уличного освещения нецелесообразно, поскольку зажигание будет происходить медленно и срок службы светильников сильно сократится.

Нежелательно использовать газоразрядные светильники в местах, где освещение подвержено частым включениям-выключениям, например, в помещениях, оборудованным датчиком присутствия. Хоть изделия и характеризуются длительным сроком службы, количество коммутаций у них ограничено до 2000 циклов.

>