Люмінесцентне освітлення: типи люмінесцентних ламп денного світла

Люмінесцентні лампи являють собою газорозрядні джерело світла, де електрозарядов в парах ртуті створює ультрафіолетове випромінювання. Він перетвориться у видиме випромінювання за допомогою люмінофора. Його роль виконують галофосфат кальцію та інші елементи. Світлова віддача люмінесцентного освітлення в рази перевищує аналогічний показник у лампи розжарювання з точно такою ж потужністю.

Класифікація люмінесцентних ламп

Люмінесцентні лампочки служать приблизно 5 років за умови, що число включень обмежена до 2000. Тобто протягом гарантійного терміну в 2 роки доводиться не більше 5 включень в день. Найбільшою мірою поширені газорозрядні ртутні лампи високого і низького тиску. Характеристики люмінесцентних ламп наступні:

1. Моделі високого тиску використовують для вуличного освітлення і в освітлювальних приладах з великою потужністю;
2. Модифікації низького тиску застосовують для житлових і виробничих приміщень.

Газорозрядна ртутна лампа низького тиску являє собою трубку зі скла з покриттям на основі люмінофора. Виріб заповнений аргоном і амальгамою під тиском 400 Па. Плазмові дисплеї виступають в ролі ще однієї модифікації люмінесцентних ламп.

Область застосування ламп

Люмінесцентні лампи широко використовуються для освітлення громадських будівель. З тих пір, як з'явилися модифікації контактного типу, оснащені електронним баластом, Їх стали активно використовувати замість звичних освітлювальних приладів.

Пристрої ці має сенс застосовувати для загального освітлення, особливо якщо доводиться працювати з великою площею. Завдяки цьому вдається поліпшити умови освітлення і знизити споживання енергії на 80%. За рахунок цього збільшується термін служби ламп. Вони використовуються для:

• місцевого освітлення робочого простору;
• підсвічування фасадів;
• світлової реклами.

Такі освітлювальні пристрої виступали в якості єдиного джерела підсвічування ЖК-екранів до тих пір, поки не з'явилися світлодіоди.

Плюси і мінуси освітлювального обладнання

Ці прилади популярні, так як мають цілим набором плюсів. У чому полягає їхня перевага перед лампами розжарювання:

• велика світловіддача і хороші показники ККД;
• розсіяне світло;
• великий спектр відтінків світла;
• тривалий термін служби.

Є у них і деякі мінуси. До них відносять:

• потенційна небезпека для здоров'я через вміст ртуті;
• мерехтіння з подвоєною частотою;
• зміна спектра, що відбувається з часом, викликана негативними перетвореннями в люмінофорі;
• присутність додаткового пристосування для пускового механізму лампи;
• знижений показник потужності, через що створюється навантаження на електромережу.

Принцип роботи пристрою

При включенні приладу формується дугового розряд. Він розташовується в протилежних кінцях лампи між двома електродами. Пристрій заповнене парами ртуті і інертним газом. Після проходження електричного струму формуються ультрафіолетові випромінювання, які невидимі для людського ока.

Зсередини стінки приладу покриті люмінофором. Це особлива речовина, здатне поглинати ультрафіолетове випромінювання. Від нього виходить видиме світло. Змінюючи склад люмінофора, вдається змінити відтінок світіння лампи. функцію люмінофора виконують в основному ортофосфати і галофосфати кальцію.

особливості маркування

Від рівня освітленості безпосередньо залежить сприйняття кольору людським оком. Якщо він невеликий, то найгірше сприймається червоний. При цьому людина досить добре здатний розгледіти синій відтінок. Середня освітленість житлових будівель складає 75 Люкс. У робочих приміщеннях і офісах вона дорівнює 400 Lux.

Якщо денне світло має температуру в межах від 5000 до 6500 Кельвін, при низькій освітленості буде створюватися враження, що він має синій відтінок. Світло з колірною температурою 3000 Кельвін виглядає найприродніше при освітленості від 50 до 75 Люкс. Якщо освітленість дорівнює 400 Lux, одержуваний світло здається жовтим. Найприроднішим стає світло з температурою від 4 до 6 тис. Кельвін.

Промисловістю випускаються різні модифікації ламп. Маркування дозволяє розібратися, для якої зони підходить та чи інша модель. цифровий код вказує такі параметри, як якість світла, колірна температура і індекс передачі кольору. Перша цифра вказує на індекс передачі кольору.

У люмінесцентних освітлювальних пристроїв ця характеристика варіюється від 60 до 98 Ra. Відповідно, чим вище індекс, тим вірогідніше можна вважати передачу кольору. Друга і третя цифри вказують на колірну температуру моделі. Припустимо, якщо є маркування 827, це говорить про те, що колірна температура тут рівна 2700 Кельвін, а передача кольору 80 Ra. Ці параметри відповідають показникам лампи розжарювання.

Підключення до електромережі

Газорозрядні лампи будь-яких типів не підключаються безпосередньо до електромережі. У цьому полягає їх основна відмінність від ламп розжарювання. На це є дві причини:

1. Високий рівень опору в холодному стані. За рахунок цього для запалювання розряду необхідний імпульс високої напруги.
2. Після виникнення розряду освітлювальний прилад формує негативне опір. Тому якщо включити опір в ланцюзі, виникне коротке замикання, і освітлювальний прилад вийде з ладу.

Щоб вирішити зазначені проблеми, використовують баласти. Це пускорегулюючі апарати особливого типу. Найпоширенішими способами підключення на сьогодні є:

1. застосування електронного баласту;
2. використання електромагнітного баласту в комбінації з неоновим стартером.

Опис електромагнітного баласту

Пристрій являє собою дросель електромагнітного типу. У нього є індуктивний опір. Підключається він до ламп в певній послідовності. До нитки напруження приєднується стартер, що вдає із себе неонову лампу. В її конструкції передбачені конденсатор і біметалічні електроди. На сьогоднішній день перевагами електромагнітного балансу є довгий термін служби, простота у використанні і надійність. У той же час виявляються і деякі недоліки, припустимо довгий запуск. Він варіює від 1 до 3 секунд в залежності від того, наскільки зношений прилад.

Електромагнітний баланс споживає велику кількість енергії за рахунок свого дроселя. Іноді може виникати тихе гудіння пластин магнітного проводу. Не додає переваг і мерехтіння з подвоєною частотою мережі. Це може негативно позначатися на людському зорі. Ці освітлювальні прилади, що включають баласт, забороняється використовувати для освітлення механізмів і рухомих частин замків. Важливо вказати й на значні габарити пристрою. Маса такого баласту складає кілька кілограм. Якщо відзначаються негативні температури, пристрій може не запускатися.

Запуск з електромагнітним баластом і стартером

Класична схема передбачає підключення електромагнітного балансу разом зі стартером. Останній являє собою неонову лампу з тим, що підключається паралельно конденсатором, захованим в корпус. Електроди перебувають в розімкнутому стані спочатку. Підключають стартер паралельно лампі так, щоб через спіраль лампи проходив електричний струм. Це відбувається після замикання електродів.

Паралельно під'єднується конденсатор великої ємності. Він необхідний для створення резонансного контуру, формує великий по тривалості імпульс. За рахунок цього вдається запалити лампу.Коли стартер розмикається, спіралі лампи знаходяться в розігрітому стані. Для запалювання розряду необхідно забезпечити достатній кидок напруги.

Робоча напруга освітлювального приладу знаходиться на низькому рівні, так як на дроселі воно падає. Ось чому в лампі стартера задається більший рівень напруги згасання спочатку. Завдяки цьому повторне спрацьовування стартера не відбувається.

Робоча напруга освітлювального пристрою поступово зростає, коли підходить кінець терміну його служби, напруга може зростати. За рахунок цього формується характерне безперервне миготіння лампи, що вийшла з ладу. Як тільки вона гасне, можна помітити, що світяться катоди, встановлені по всій площі стартера.

Електронний баласт і його властивості

Цей елемент відповідає за харчування лампи електричним струмом. При цьому формується напруга немережевий частоти, яке варіюється від 50 до 60 Герц. Забезпечуються тут високочастотні рівні від 25 до 133 кілогерц, завдяки чому миготіння, подразнюючу очі, виключається.

Можна виділити холодний і гарячий запуск моделі. У першому випадку освітлювальний пристрій замикається після включення. Застосовується цей метод тоді, коли лампу використовують рідко. Часте застосування зазначеної методики не рекомендовано, тому що завдає шкоди електродів.

Другий тип запуску має на увазі попередній прогрів електродів. Лампа запалюється через 1 сек, а й термін служби у неї більше, особливо коли передбачається регулярне використання приладу.

Фактори, що призводять до поломки

Електроди в конструкції освітлювального приладу являють собою спіраль вольфрамової нитки. Вони покриті шаром лужноземельних металів. Він необхідний для забезпечення стабільності розряду. Під час експлуатації цей шар безперервно обсипається, випаровується.

Особливо інтенсивно це відбувається під час запуску. Ось чому у всіх люмінесцентних світильників є певний термін служби. Залежить він від швидкості запалювання і якості електродів. Він перевищує термін служби лампи розжарювання. На кінцях вироби формується потемніння, яке посилюється в міру наближення терміну виходу з ладу. Після повного вигоряння металевої пасти напруга зростає стрибкоподібно. З цієї причини схема, за якою працює лампа, не здатна забезпечити великою напругою для горіння.

Лампи з електромагнітним балансом мають підвищену напругу, коли наближається кінець терміну служби. Паста до цього часу вигорає повністю на одному з електродів. В результаті стартер починає постійно спрацьовувати.

Коли виходить з ладу стартер, формується шунтування лампи по ланцюгу, тому запалювання розряду стає неможливим. Робочими залишаються лише нитки напруження, і з цієї причини електрику, спожите освітлювальним пристроєм, стає вище.

Коли мова заходить про пристрої з електронним баластом, активно вигоряє маса електродів, задіяна в роботі. Нитки перегріваються і виходять з ладу. У якісних моделях передбачається автовідключення перегорів пристрою. У низькоякісних модифікаціях такий захист відсутній. Також в таких пристроях встановлюють конденсатор, розрахований на близьке до напруги нової лампи напруга. У міру старіння вироби тиск підвищується, і в конденсаторі формується пробою. З цієї причини транзистори баласту теж виходять з ладу.

Спектр випромінювання люмінофора

У дешевих лампах використовується галофосфатним люмінофор. Він формує синій і жовтий кольори. Набагато менше випромінюється червоного і зеленого відтінку. Така суміш здається білою, але при відображенні можна помітити неповний спектр. З іншого боку, у таких приладів є високий рівень світлової віддачі. Виділяють і спеціальні люмінесцентні лампи з різними спектральними параметрами:

1. Лампи денного світла.Максимально відповідають природному кольору при денному освітленні 5400 Кельвін. Найчастіше такі прилади використовують в музеях, друкарнях, лабораторіях і стоматологічних кабінетах.
2. Лампи денного світла, максимально схожі з сонячним світлом. Якщо в приміщенні недостатньо ясно, або ж тут проходять якісь важливі робочі операції, рекомендовано застосування даних моделей. Найчастіше можна побачити ці прилади в банках, офісів і магазинів. Рівень освітлення становить 6500 Кельвін.
3. Моделі для рослин і акваріумів. Спектральний діапазон тут відображає синій і червоний кольори. Рівень освітленості дорівнює від 5400 до 6700 Кельвін.
4. Моделі для мешканців акваріума. Випромінювання варіюється в діапазоні синього кольору і ультрафіолету. Освітленість коливається також в межах від 5400 до 6700 Кельвін.
5. Декоративні моделі. Формують синій, червоний, зелений, жовтий і малиновий кольори. Рекомендуються для стерильних виробництв, цехів по виготовленню мікросхем.

Існують ще спеціальні моделі для соляріїв і косметичних салонів, прилавків в супермаркетах, приміщень, де утримуються птахи. Виділяють ультрафіолетові модифікації з колбами з чорного скла. Вони здатні перетворити невидиме випромінювання в світлове, створюючи так званий ефект флуоресценції. Використовуються в харчовій і текстильній промисловості.