Принцип работы люминесцентной лампы

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.

Классификация люминесцентных ламп

Для классификации и выделения технических характеристик ЛЛ необходимо определить их работоспособность, а так же понять, какова их конструкция. Для этого целесообразно:

Определить свет, который излучается лампой. Он может быть обычным белым или дневным. Усовершенствованные модели возможны в универсальном исполнении.
Узнать поперечную ширину трубки. Чем больше этот показатель, тем мощнее будет ЛДС, а также будут выше данные по температуре цвета, спектру и сроку службы. Наиболее распространены и эффективны колбы на 18, 26 и 38 мм. Данные диаметра и длины трубки обычно маркируют рядом, к примеру, 26/406.
Посмотреть на такие показатели, как мощность ламп. На основе этих показателей возможно определение площади, освещаемой прибором. Также от этого параметра зависит и КПД.
Узнать, сколько контактов имеет ЛЛ. Их может быть четыре, может два при скрученной в кольцо лампе.
Определить, требуется ли для розжига люминесцентной лампы стартер и дроссель, или ЛЛ является бесстартерной. Некоторые думают, что если стартер не требуется, прибор будет более экономичным. Но это заблуждение, никакой связи между наличием либо отсутствием прерывателя и энергосберегаемостью нет.
Учесть номинал необходимого питания. Есть лампы, работающие не от 220 В, а от 127 В.
Посмотреть на форму лампы

Она может быть в форме кольца, U-образной, прямой, спиралевидной, шарообразной или дуговой.
Обратить внимание на долговечность работы. Она зависит от того, где должна быть применена данная лампа

Наиболее долговечны ЛЛ, предназначенные для дома.
Визуально понять цвет лампы. Является она ЛДЦ или ЛБ.

Принцип работы люминесцентной лампы

Экзотика

Вообще нестандартная форма люминесцентных ламп берет свое начало со времен неоновых реклам. Сейчас, когда у производителя появилась масса возможностей изготовить трубку любой конфигурации, фигурные лампы в основном стали использоваться для смелых дизайнерских решений. Такие изделия не маркируются привычными символами. Для того чтобы узнать их технические характеристики, необходимо посмотреть в паспорт изделия.

Такие люминесцентные лампы очень неплохо вписываются в футуристические интерьеры. Интересно, что подобного вида светильника и распространяемого им света невозможно добиться при помощи любого другого вида источника освещения.

Сравнение с другими лампами

Возможно, этот раздел содержит оригинальное исследование.

Добавьте ссылки на источники, в противном случае он может быть удалён. Дополнительные сведения могут быть на странице обсуждения. (29 марта 2016)

Сравнение эффективности ламп накаливания, галогеновых ламп, компактных люминесцентных ламп (зелёная линия) и светодиодных ламп, по-вертикали графика — потребляемая мощность в , по-горизонтали — сила светового потока (Φ ν) в Люменах (lm)

По сравнению с лампами накаливания КЛЛ теоретически имеют больший срок службы. Однако из-за повышенных требований к качеству изготовления и условиям эксплуатации срок службы КЛЛ на практике может быть соизмерим или даже оказаться меньше срока службы ламп накаливания. Основными причинами, снижающими срок службы лампы, являются нестабильность напряжения в сети, частые включения-выключения лампы, эксплуатация при повышенной или пониженной температуре окружающей среды.

По энергоэффективности (коэффициенту полезного действия) КЛЛ примерно в 5 раз превосходят лампы накаливания. Однако, в отличие от ламп накаливания, большинство КЛЛ, имеют низкое качество энергопотребления, которое характеризуется коэффициентом мощности, равное около 0,5. Низкий коэффициент мощности приводит к искажению формы напряжения в сети, дополнительным нагрузкам и потерям при передаче электроэнергии. Для устранения указанного недостатка ЭПРА некоторых ламп снабжаются корректорами коэффициента мощности.

Новые разработки позволили использовать энергосберегающую лампу совместно с устройствами снижения/увеличения освещения (диммерами). Для диммирования компактных люминесцентных ламп светорегуляторы, разработанные для ламп накаливания не подходят — в этом случае следует использовать КЛЛ только со специальными электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА) с возможностью управления.

Благодаря применению электронного ПРА КЛЛ имеют улучшенные характеристики по сравнению с традиционными люминесцентными лампами — более быстрое включение, отсутствие мерцания и жужжания. Также существуют лампы с системой плавного запуска. Система плавного запуска «прогревает» электроды лампы при включении в течение 1—2 секунд: это значительно продлевает срок службы лампы, но все же не позволяет избежать эффекта «временной световой слепоты».

В то же время компактные люминесцентные лампы по габаритам, энергоэффективности и сроку службы проигрывают светодиодным лампам; по световой отдаче значительно уступают металлогалогенным лампам. Индуктивные КЛЛ имеют ещё больший срок службы (15000-18000 ч), слабо зависят от переходных процессов при включении и имеют более широкий температурный диапазон.

Устройство лампы

Устройство представляет собой длинную стеклянную трубку. Лампочка состоит из нескольких частей:

Вытянутой узкой колбы из кварцевого стекла. Изнутри она покрыта белым люминофором, из-за чего светильник выглядит непрозрачным. Для усиления качества светового потока слоев люминофора может быть несколько (3 или 5). Воздух из трубки выкачан, вместо него закачан аргон и капля ртути, последняя с повышением температуры превращается в пар;

Вам это будет интересно Проблема перегорания лампочек, как ее исправить

Люминесцентная лампа состоит из нескольких деталей

Важно! Внутри колбы давление не превышает 400 Па, поэтому их называют светильниками низкого давления

2 цоколей с выводными контактами. Они расположены на обе стороны трубки и подключаются к электросети;
Электроды: они впаяны с обоих концов колбы. Представляют собой закрученные спиралью проволоки из вольфрама и дополнительно покрыты оксидом солей бария или стронция для защиты и увеличения срока использования. Параллельно вольфрамовым электродам вмонтированы жесткие электроды из никеля. Они одним концом соединены с вольфрамовыми.

Также для подключения необходим дроссель — пускорегулирующий аппарат, без которого светильники работать не будут. В его задачи входит обеспечить стабильность тока при его переменном значении.

Принцип работы заключается в прохождении заряда через пары ртути

Как правильно подключить

Подключение люминесцентных ламп проводится с помощью различных вариантов. С использованием дросселя, с балластом, со стартером или без него. Далее в статье приведено подробное описание каждого способа.

С дросселем и без него

Люминесцентную установку нельзя просто зажечь — ей необходимо наличие зажигателя и токоотвод. В небольших изделиях фабрики все эти нюансы учитывают и встраивают в корпус и покупателю нужно только лишь вкрутить лампочку в подходящий плафон светильника/торшера и нажать выключатель.

А для более крупных лампочек необходима пускорегулирующая установка, которая может быть как электромеханическая, так и электронная.

Для правильного подсоединения и бесперебойной работы лампочки нужно знать схему.

Здесь рассматривается поэтапное подключение двух трубчатых люминесцентных ламп к сети с применением стартерной установки. Для работы необходимо иметь два стартера, дроссель, вид которого должен непременно соответствовать виду лампы.

А также необходимо помнить о суммарной мощности пускового аппарата, она не должна быть выше, чем у дросселя.

При включении питающего кабеля к лампочке необходимо помнить, что в роли ограничителя тока будет дроссель.

Поэтому, фазную жилу нужно подключать через него, а на изделие подключить нулевой кабель.

Данная схема подключения подходит для крупных осветительных ламп. А более меньшие модели оснащены вмонтированным устройством запуска и регулировки — портативным ЭПРА, который расположен в корпусе.

Подключение без использования дросселя

Такой вариант подключения будет более тяжелым, и не подойдет для новичка.

Для работы можно использовать диодный мост с несколькими конденсаторами и подсоединенная последовательно в цепь в роли балласта, лампа накаливания.

Основной плюс этого подключения в том, что можно включить не только обычную лампу без дросселя, но и испорченную, в которой нет спиралей.

Для изделий мощностью 18 ватт необходимо брать следующие элементы:

диодный мост GBU405;
конденсатор 2NF (до 1 кв)
конденсатор 3NF (до 1 кв)
люминесцентная лампа 50 Вт

Для трубок большей мощности нужно увеличить объем конденсатора. После всего схема подключается к дневному освещению.

С электронным балластом

Провести работу по подключению с применением ЭПРА для люминесцентных изделий легко произвести, если человек имеет базовые навыки работы с электрикой. Фактически, в изделии будет находиться сам блок, элемент проводов и лампы дневного освещения.

Для начала необходимо выбрать в корпусе лампы удобное место для подключения электронного блока управления, полагаясь на практичную расстановку клемм, которые находятся на корпусе.

Зафиксировать его с корпусом с помощью саморезов простым шуруповёртом. Соединить блок управления с изделием и клеммой подключения.

Программа подключения двух люминесцентных изделий такая же, только они включаются последовательно, поэтому мощность блока управления должна быть больше. По такой же схеме можно подключить три и более лампочки.

После завершения работы, необходимо убедиться в верности подключения всех проводов, и только потом крепить светильник на место. Проверив вольтметром отсутствие напряжения в электросети, подсоединить светильник к электрической проводке.

В завершении нужно включить напряжение, чтобы проверить работы люминесцентной лампы. Если все было произведено правильно, то это будет заметно сразу.

Лампы сразу включатся, не нужно ждать пока они разогреются, а также они перестанут издавать шум, исчезнет мерцание, а яркость будет гораздо выше.

Если человек не уверен в своей способности, то лучше вызвать специалиста для этой работы.

Со стартером

Схему подключения люминесцентной лампы со стартером будет выполнить проще всего. Здесь для примера будет взята лампочка на 40 Вт. Дроссель должен быть с такой же мощностью, а для стартера будет достаточно 60 Вт.

Пошаговое подключение по схеме:

параллельно установить стартер к выступающим боковым контактам на краях люминесцентной лампочки. Эти контакты похожи на куски нитей накаливания вакуумной колбы;
теперь на контакты необходимо начать подсоединять дроссель;
к этим контактам подсоединить конденсатор, непоследовательно, а параллельно. Из-за этого конденсатору будет возмещаться реактивная мощность и уменьшаться помехи в электросети.

Такую простую схему может осуществить любой человек, но перед тем, как включаться лампочку, нужно замерить напряжение в сети. Включать светильник только после теста мультиметром.

Маркировка ЛЛ

Маркировка люминесцентных ламп

Есть два вида маркировки ламп, которые отличаются друг от друга: отечественная и зарубежная.

Российское обозначение состоит из набора букв и цифр. Определение расшифровки следующее:

Первая буква Л обозначает лампа.
Второй буквой обозначается характеристика светового потока. Д – дневная, ХБ – холодный белый, ТБ – теплый белый, ЕБ – естественный, Б – белый, УФ – ультрафиолет, С – синий, К – красный, З – зеленый, Г – голубой, Ж – желтый.
Третий знак – качество передачи цвета. Ц — повышенное, ЦЦ – наилучшее.
Четвертый символ обозначает конструкцию. А — амальгамная, К – кольцевая, Р – рефлекторная, Б – быстрый старт, У – U-образная.
Последние цифры – мощность в ваттах.

Также на лампе может находиться аббревиатура ЛХЕ или ЛЕ. Она обозначает естественный или холодный естественный свет.

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

Люминесцентная лампа является газоразрядным источником света, где электрический разряд в парах ртути создаётся ультрафиолетовым излучением, которое трансформируется в свет посредством люминофора. Показатель световой отдачи изделия гораздо выше, чем у стандартных ламп накаливания с такой же мощностью. Период эксплуатации люминесцентных ламп — примерно 5 лет.

Стандартные размеры люминесцентных ламп:

Сетка размеров модели Т2 диаметром 7 (мм):

Длина трубки: 218.3 (мм), 319.9 (мм), 421.5 (мм), 523.1 (мм).
Тип цоколя W4.3х8.5d.

Сетка размеров модели Т5 диаметром 16 (мм):

Длина трубки: 135.7 (мм), 211.9 (мм), 288.1 (мм), 516.9 (мм), 549 (мм), 849 (мм), 1149 (мм).
Общая длина лампы: 150 (мм), 226.2 (мм), 302.4 (мм), 531.1 (мм), 563.2 (мм), 863.2 (мм), 1163.2 (мм), 1463.2 (мм).
Тип цоколя G5/11х15.

Сетка размеров модели Т8 диаметром 26 (мм):

Длина трубки: 437.4 (мм), 470 (мм), 589 (мм), 720 (мм), 894.6 (мм), 970 (мм), 1047 (мм), 1199.4 (мм), 1500 (мм).
Общая длина лампы: 451.6 (мм), 484.2 (мм), 604 (мм), 734.2 (мм), 908.8 (мм), 984.2 (мм), 1061.2 (мм), 1213.6 (мм), 1514.2 (мм).
Тип цоколя G13.

Сетка размеров модели Т12 диаметром 38 (мм):

Длина трубки: 589.8 (мм), 470 (мм), 589 (мм), 720 (мм), 894.6 (мм), 970 (мм), 1047 (мм), 1199.4 (мм), 1500 (мм).
Общая длина лампы: 451.6 (мм), 1199.4(мм), 1500 (мм), 1763.8 (мм).
Тип цоколя G13.

Сетка размеров модели Т12 диаметром 38 (мм):

Длина трубки: 574 (мм), 1183.5 (мм), 1484 (мм).
Общая длина лампы: 611 (мм), 1220.5 (мм), 1521.1 (мм).
Тип цоколя Fa6.

Важно: областью применения люминесцентных ламп является освещение школ, больниц, офисов, также они используются в местном освещении рабочих мест, световой рекламе, подсветке фасадов. Люминесцентные лампы — это устройства газоразрядного типа, функционирующие за счет ртутных паров

Часто их устанавливают в помещениях офисов, школ, садов. Популярность оборудования обусловлена разнообразием форм, цветов и размеров

Люминесцентные лампы — это устройства газоразрядного типа, функционирующие за счет ртутных паров. Часто их устанавливают в помещениях офисов, школ, садов. Популярность оборудования обусловлена разнообразием форм, цветов и размеров.

Сетевое напряжение и мощность лампы

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.

ЛБ,ЛД люминисцентные лампы РФ

Маркировка люминесцентных ламп:

Л — люминесцентная лампа; Б — белого цвета; Д — дневного цвета; У — универсальная.

Исполнение:

1 — прямой стержень; 2 — U-образный стержень.

Технические характеристики:

Наименование	Мощность, Вт	Ток, А	Напряжение, В	Габаритные размеры, мм	Световой поток, лм	Срок службы, час	Исполнение
D	L1	L
ЛД-18	18	0,37	57	26	604	589,8	880	12000	1
ЛБ-18	18	0,37	57	26	604	589,8	1060	12000	1
ЛД-20	20	0,43	57	38	604	589,8	880	12000	1
ЛБ-20	20	0,43	57	38	604	589,8	1060	12000	1
ЛД-36	36	0,43	103	26	1213,6	1199,4	2300	12000	1
ЛБ-36	36	0,43	103	26	1213,6	1199,4	2800	12000	1
ЛД-40	40	0,67	103	38	1213,6	1199,4	2300	12000	1
ЛБ-40	40	0,67	103	38	1213,6	1199,4	2800	12000	1
ЛД-65	65	0,87	110	38	1514,2	1500	3750	12000	1
ЛБ-65	65	0,87	110	38	1514,2	1500	4600	12000	1
ЛД-80	80	0,87	99	38	1514,2	1500	4250	12000	1
ЛБ-80	80	0,87	99	38	1514,2	1500	5200	12000	1

Достоинства и недостатки

Ртутные лампы отличаются высоким световым КПД (в 2–3 раза большим, чем у ламп накаливания общего назначения), большим сроком службы и компактностью, благодаря чему они хорошо подходят для регулирования светового потока.

Их недостатки – высокая стоимость лампы и вспомогательного оборудования, синевато-зеленый оттенок свечения и медленный повторный пуск.

Цветность ртутной лампы исправляется применением внутреннего люминофорного покрытия.

Люминесцентные лампы.

Люминесцентные лампы состоят из следующих основных деталей: стеклянного баллона, двух цоколей (с выводными контактами) на обоих концах баллона и двух подогревных катодов (электронных эмиттеров) из вольфрамовой нити или стальной трубки.

Баллон наполнен парами ртути и инертным газом (аргоном); на внутренние стенки баллона нанесено люминофорное покрытие, преобразующее ультрафиолетовое излучение газового разряда в видимый свет.

Конструкция лампы, типична для самых распространенных 40-Вт ламп.

Лампа действует следующим образом.

Электрод на одном из концов лампы испускает электроны, которые с большой скоростью летят вдоль лампы, пока не произойдет столкновение со встретившимся атомом ртути.

При этом они выбивают электроны атома на более высокую орбиту.

Когда выбитый электрон возвращается на прежнюю орбиту, атом испускает ультрафиолетовое излучение.

Последнее, проходя через люминофор, преобразуется в видимый свет.

ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА – типичная конструкция лампы с холодными катодами, рассчитанной на токи ниже средних. 1

– ртуть;2 – штампованная стеклянная ножка с электровводами;3 – трубка для откачки (при изготовлении);4 – выводные штырьки;5 – концевая панелька;6 – катод с эмиттерным покрытием. Трубка наполнена инертным газом и парами ртути. Внутренние стенки трубки покрыты люминофором.

Типы ламп.

Люминесцентные лампы делятся на две группы соответственно типу электродов: с подогревными катодами и с холодными катодами.

В лампах с подогревными катодами, которые рассчитываются на большие токи (1–2 А), как правило, используются спиральные активированные вольфрамовые нити накала.

В лампах же с холодными катодами предусматриваются цилиндрические электроды с покрытием из эмиттерных материалов, и они рассчитываются на меньшие токи.

Средний срок службы ламп с подогревными катодами зависит от наработки на один пуск: 7500 ч при 3 ч наработки на один пуск и более 18 000 ч в непрерывном режиме.

Для ламп же с холодными катодами срок службы не зависит от числа пусков и достигает 25 000 ч.

Лампы с подогревными катодами по способу их пуска делятся на лампы с предварительным прогревом, быстрого и моментального пуска.

Как и все другие газоразрядные приборы, лампы с подогревными катодами нельзя присоединять к источнику питания без балластного устройства, ограничивающего ток.

Лампы с предварительным прогревом нуждаются также в стартере; при пуске такой лампы замыкается стартер, и катоды, соединенные последовательно, подключаются к сети питания, так что по ним проходит ток.

После того как катоды разогреются настолько, что могут эмиттировать электроны, стартер автоматически размыкается, и лампа загорается.

В благоприятных условиях весь пуск занимает несколько секунд.

В лампах быстрого пуска катоды нагреваются постоянно, а разряд возникает при повышении напряжения.

Стартеры не требуются, и время пуска значительно меньше, чем у ламп с предварительным прогревом.

В лампах моментального пуска не требуется ни прогрева катодов, ни стартера.

Просто на катод подается повышенное напряжение, которое вызывает эмиссию электронов и зажигание разряда в лампе.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ И СВЕТОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Цветопередача.

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.

Цоколь.

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.