Люминесцентная лампа
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Люминесце́нтная ла́мпа — 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 и срок службы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания того же назначения. Наиболее распространённой разновидностью подобных источников является ртутная люминесцентная лампа. Она представляет собой стеклянную трубку, заполненную парами ртути, с нанесённым на внутреннюю поверхность слоем люминофора.
Содержание |
[править] Область применения
Люминесцентные лампы — наиболее распространенный и экономичный источник света для создания рассеяного освещения в помещениях общественных зданий: офисах, школах, учебных и проектных институтах, больницах, магазинах, банках, предприятиях. С появлением современных компактных люминесцентных ламп, предназначенных для установки в обычный патрон E27 или E14 вместо ламп накаливания, они стали завоевывать популярность и в быту. Применение электронных пуско-регулирующих устройств (балластов) вместо традиционных электромагнитных позволяет еще более улучшить характеристики люминесцентных ламп — избавиться от мерцания и гула, еще больше увеличить экономичность, повысить компактность.
Главными достоинствами люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания является высокая светоотдача (люминесцентная лампа 23 Вт дает освещенность как 100 Вт лампа накаливания) и длительный срок службы (6000-20000 часов против 1000 часов). Это позволяет люминисцентным лампам экономить значительные средства, несмотря на более высокую начальную цену.
Применение люминесцентных ламп особенно целесообразно в случаях, когда освещение включено продолжительное время, поскольку включение для них является наиболее тяжелым режимом и частые включения-выключения сильно снижают срок службы
[править] История
Первым предком лампы дневного света была лампа Генриха Гайсслера, который в 1856 году получил синее свечение от заполненой газом трубки, которая была возбуждена при помощи соленоида. В 1893 году на всемирной выставке в Чикаго, штат Иллинойс, Томас Эдисон показал люминесцентное свечение. В 1894 году М.Ф. Моор создал лампу, в которой использовал азот и углекислый газ, испускающий розово-белый свет. Эта лампа имела умеренный успех. В 1901, Питер Купер Хьюитт демонстрировал ртутную лампу, которая испускала свет синего-зеленого цвета, и таким образом была непригодна в практических целях. Это было, однако, очень близко к современному дизайну, и имело намного более высокую эффективность чем лампы Гайсслера и Эллинойса. В 1926 году Эдмунд Джермер и его сотрудники предложили увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбуждёной плазмой в более однородно бело-цветной свет. Э.Джермер в настоящее время признан как изобретатель лампы дневного света. General Electric позже купила патент Джермера, и под руководством Джорджа Э. Инмана довёл лампы дневного света до широкого коммерческого использования к 1938 году.
[править] Принцип работы
При работе люминесцентной лампы между двумя электродами находящимися в противоположных концах лампы возникает электрический разряд. Лампа заполнена парами ртути и проходящий ток приводит появлению УФ излучения. Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом - люминофором, которое поглощает УФ излучение и выделяет видимый свет. Изменяя состав люминофора можно менять оттенок получаемого света.
[править] Особенности подключения
С точки зрения электротехники люминисцентная лампа — устройство с отрицательным сопротивлением (чем больший ток через нее проходит — тем больше падает ее сопротивление). Поэтому при непосредственном подключении к электрической сети лампа очень быстро выйдет из строя из-за огромного тока проходящего через нее. Чтобы предотвратить это лампы подключают через специальное устройство (балласт).
В простейшем случае это может быть обычный резистор, однако в таком балласте теряется значительное количество энергии. Чтобы избежать этих потерь при питании ламп от сети переменного тока в качестве балласта может применяться реактивное сопротивление (конденсатор или катушка индуктивности).
В настоящее время наибольшее распространение получили два типа балластов — электромагнитный и электронный.
[править] Электромагнитный балласт
Электромагнитный балласт представляет собой индуктивное сопротивление (дроссель) подключаемое последовательно с лампой. Для запуска лампы с таким типом балласта требуется также стартер. Преимуществами такого типа балласта является его простота и дешевизна. Недостатки — мерцание ламп с удвоенной частотой сетевого напряжения (в России — 100 Гц), что повышает утомляемость и может негативно сказываться на зрении, относительно долгий запуск (обычно 1-3 сек, время увеличивается по мере износа лампы), большее потребление энергии по сравнению с электронным балластом. Дроссель также может издавать низкочастотный гул.
Помимо вышеперечисленных недостатков, можно отметить еще один. При наблюдении предмета вращающегося или колеблющегося с частотой равной или кратной частоте мерцания люминесцентных ламп с элктромагнитным балластом такие предметы будут казаться неподвижными из-за эффекта стробирования. Например этот эффект может затронуть шпиндель токарного или сверлильного станка, циркулярная пила, мешалка кухонного миксера, блок ножей вибрационной электробритвы.
Во избежание травмирования на производстве запрещено использовать люминисцентные лампы для освещения движущихся частей станков и механизмов без дополнительной подсветки лампами накаливания (при освещении лампами накаливания движущиеся предметы просто смазываются).
[править] Электронный балласт
Электронный балласт представляет собой электронную схему преобразующую сетевое напряжение в высокочастотный (20-60 кГц) переменный ток который и питает лампу. Преимуществами такого балласта является отсутствие мерцания и гула, более компактные размеры и меньшая масса, по сравнению с электромагнитным балластом. При использовании электронного балласта возможно добиться мгновенного запуска лампы (холодный старт), однако такой режим неблагоприятно сказывается на сроке слубы лампы, поэтому применяется и схема с предварительным прогревом электродов в течение 0,5-1 сек (горячий старт). Лампа при этом зажигается с задеркой, однако этот режим позволяет увеличить срок службы лампы.
[править] Механизм запуска лампы
[править] Причины выхода из строя
[править] Люминофоры и спектр излучаемого света
Многие люди считают свет излучаемый люминисцентными лампами грубым и неприятным. Цвет предметов освещенных такими лампами может быть несколько искажен. Отчасти это происходит из-за синих и зеленых линий в спектре излучения газового разряда в парах ртути, отчасти из-за типа применяемого люминофора.
Во многих дешевых лампах применяется галофосфатный люминофор, который излучает в основном желтый и синий свет, в то время как красного и зеленого излучается меньше. Такая смесь цветов глазу кажется белым, однако при отражении от предметов свет может содержать неполный спектр, что воспринимается как искажение цвета. Однако такие лампы как правило имеют очень высокую световую отдачу.
В более дорогих лампах используется "трехполосный" люминофор. Это позволяет добиться более равномерного распределения излучения по видимому спектру, что приводит к более натуральному воспроизведению света. Однако такие лампы как правило имеют более низкую световую отдачу.
[править] Варианты исполнения
По стандартам лампы дневного света разделяются на колбные и компактные.
[править] Колбные лампы
Представляют собой лампы в виде стеклянной трубки. Различаются по диаметру и по типу цоколя, имеют следующие обозначения: (T5 (диаметр 5/8 дюйма=1.59 см), T8 (диаметр 8/8 дюйма=2.54 см), T10 (диаметр 10/8 дюйма=3.17 см) и T12 (диаметр 12/8 дюйма=3.80 см)). Лампы такого типа часто можно увидеть в промышленных помещениях, офисах, магазинах и т.д.
[править] Компактные лампы
Представляют собой лампы с согнутой трубкой. Различаются по типу цоколя на (G23,G24Q1,G24Q2, G24Q3). Выпускаются также лампы под стандартные патроны E27 и E14, что позволяет использовать их в обычных светильниках вместо ламп накаливания. Премуществом компактных ламп являются устойчивость к механическим повреждениям и небольшие размеры. Цокольные гнёзда для таких ламп очень просты для монтажа в обычные светильники, срок службы таких ламп составляет от 6000 до 15000 часов.
[править] G23
У лампы G23 внутри цоколя расположен стартер, для запуска лампы дополнительно необходим только дроссель. Их мощность обычно не превышает 14 Ватт. Основное применение - настольные лампы, зачастую встречаются в светильниках для душевых и ванных комнат. Цокольные гнезда таких ламп имеют специальные отверстия для монтажа в обычные настенные светильники.
[править] G24
Лампы G24Q1,G24Q2 и G24Q3 не имеют встроенного стартера, их мощность как правило от 13 до 36 Ватт. Применяются как в промышленных, так и в бытовых светильниках. Стандартный цоколь G24 можно крепить как шурупами, так и на купол (современные модели светильников).
[править] Утилизация
Все люминесцентные лампы содержат ртуть (в очень малых количествах, от 40 до 70 мг), ядовитое вещество. Эта доза не нанесет много вреда, даже если лампа разбилась, но если постоянно подвергаться пагубному воздействию паров ртути, то они будут накапливаться в организме человека, нанося вред здоровью. По истечении срока службы в России лампу, как правило, выбрасывают куда попало. На проблемы утилизации этой продукции в России не обращают внимания ни потребители, ни производители.
[править] Ссылки
Нестандартные способы подключения люминесцентных ламп для любителей электроники
| Источники света: | ||
|---|---|---|
| Естественные/древние: | Биолюминесценция | Небесные тела | Молния | |
| На основе горения: | Карбидная лампа | Свеча | Газовая лампа | Керосиновая лампа | Масляная лампа | Лучина | |
| Химические: | Химический источник света | |
| Электрические: | Дуговая лампа | Лампа накаливания | Люминесцентная лампа | MR16 | Свеча Яблочкова | |
| Другие: | Светодиод | Неоновая лампа | Лампа чёрного света | |
|
|||||
|---|---|---|---|---|---|
| Накаливания: | Лампа накаливания - Halogen - Parabolic aluminized reflector (PAR) |  |
|||
| Флуоресцентные: | Компактная люминесцентная лампа (CFL) - Люминесцентная лампа - Induction lamp | ||||
| Gas discharge: | High-intensity discharge (HID) - Mercury-vapor - Metal-halide - Neon - Sodium vapor | ||||
| Электродуговые | Дуговая лампа - HMI - Ксеноновая дуговая лампа - Свеча Яблочкова | ||||
| Combustion: | Acetylene/Carbide - Candle - Gas lighting - Kerosene lamp - Limelight - Oil lamp - Safety lamp - Petromax | ||||
| Other types: | Sulfur lamp - Light-emitting diode (LED) - Solid-state lighting (LED lamp) - Fiber optics - Plasma - El wire | ||||
