Люминесцентные лампы занимают важное место среди источников искусственного освещения благодаря ряду существенных преимуществ. История их создания началась еще в конце XIX века, и с тех пор эта технология непрерывно совершенствовалась. Сегодня люминесцентные лампы широко используются в быту, промышленности, на транспорте. Рассмотрим подробнее устройство этих полезных приборов, их разновидности и особенности применения.
Первый электрический разряд в стеклянной трубке с парами ртути был получен в 1857 году немецким физиком Генрихом Гейслером. Однако в то время не удалось добиться устойчивого свечения. Практически применимую конструкцию люминесцентной лампы создал в 1930-х годах американский изобретатель Эдмунд Гермер. Он использовал люминофоры, которые преобразовывали ультрафиолетовое излучение паров ртути в видимый свет. Это позволило получить эффективный источник белого света с высокой светоотдачей.
Современные люминесцентные лампы по сравнению с лампами накаливания имеют в 5-10 раз больший срок службы и потребляют на 60-70% меньше электроэнергии. Эти факторы в сочетании с доступной ценой обуславливают их массовое использование в различных областях: от освещения офисов и заводских цехов до подсветки витрин и уличных фонарей.
Содержание
Устройство люминесцентной лампы
Конструктивно люминесцентная лампа представляет собой стеклянную трубку, внутри которой находятся электроды и наполнение из паров ртути и инертных газов. На внутренней поверхности трубки нанесён слой люминофора. При подключении лампы к электрической сети между электродами возникает электрический разряд в газовом наполнении.
Основными элементами люминесцентной лампы являются:
- Стеклянная колба, чаще всего из тугоплавкого стекла или кварцевого стекла.
- Электроды — катод и анод, которые служат для создания электрического разряда. Изготавливаются из вольфрама или нихрома.
- Люминофор — слой из люминесцирующих веществ на внутренней поверхности колбы.
- Газовое наполнение — пары ртути, а также инертные газы аргон или криптон для лучшей проводимости.
- Выводные штыри для подключения к электрической цепи.
Принцип работы люминесцентной лампы основан на явлении газового электрического разряда в парах ртути под действием высокого напряжения.
При подключении лампы к электросети между катодом и анодом внутри стеклянной колбы возникает электрическое поле. Электроны, вырываемые с катода, ускоряются этим полем и бомбардируют атомы ртути. Атомы переходят в возбужденное состояние и затем испускают ультрафиолетовые фотоны при возвращении в основное состояние.
Далее происходит важнейший процесс преобразования ультрафиолетового излучения в видимый свет за счет явления люминесценции. Люминофор — это вещество, нанесенное на внутреннюю поверхность стеклянной трубки, которое способно поглощать ультрафиолет и испускать видимое излучение.
В люминофоре происходит возбуждение электронов под действием ультрафиолета и их последующая релаксация с испусканием фотонов видимого света. Подбирая состав люминофора, можно получать лампы с разной цветовой температурой свечения. Благодаря люминофору достигается равномерное свечение по всей длине люминесцентной трубки.
Таким образом, последовательность процессов — газовый электрический разряд, возбуждение паров ртути, излучение ультрафиолета и его преобразование люминофором — лежит в основе принципа работы люминесцентных ламп.
Такая конструкция позволяет люминесцентным лампам обладать высокой светоотдачей и долгим сроком службы. Рассмотрим далее основные типы таких ламп.
Виды люминесцентных ламп
Люминесцентные лампы выпускаются в различных конструктивных исполнениях, что позволяет применять их в самых разных областях. Основные виды люминесцентных ламп:
- Линейные лампы — самый распространенный тип, представляют собой прямые стеклянные трубки длиной от 30 см до 2 м. Часто обозначаются Т5, Т8, Т12 в зависимости от диаметра трубки. Используются для освещения помещений разного назначения.
- Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) — имеют малые габариты за счет согнутой колбы. Применяются в бытовых светильниках, люстрах, торшерах.
- Лампы безэлектродные — разряд возникает за счет высокочастотного электромагнитного поля. Отличаются очень долгим сроком службы.
- Лампы с холодным катодом — катод представляет собой электронный эмиттер, не требующий подогрева. Запускаются мгновенно, часто применяются в системах аварийного освещения.
- УФ-лампы — испускают преимущественно ультрафиолетовое излучение, применяются для обеззараживания.
Современные технологии позволяют создавать энергоэффективные люминесцентные лампы с улучшенной цветопередачей, повышенным сроком службы и разнообразными оптическими характеристиками для решения самых разных задач освещения.
Маркировка
Маркировочное обозначение люминесцентных ламп указано на коробке и содержит данные о фирме, мощности, конструкции цоколя, периоде работы, оттенке свечения и т.д.
Согласно расшифровке индекса первая буква маркировки приборов люминесцентного типа — Л. Последующие буквы указывают на цвет оттенка излучения прибора (дневной, белый, холодный тон белого, ультрафиолетовое излучение и т.д.). Кодовое значение будет включать символы Д, Б, УФ и т.д.
Особенности конструктивного исполнения на маркировках обозначаются соответствующими буквами:
- u-образные люминесцентные лампы (У);
- изделия кольцевой формы (К);
- устройства рефлекторного типа (Р);
- лампы быстрого запуска (Б).
В устройствах люминесцентного вида на маркировке отображаются и показатели свечения, единицей измерения служит Кельвин (К). Показатель температуры 2700 К по оттенку соответствует излучению лампы накаливания. маркировка 6500 К обозначает холодный белоснежный тон.
Мощность приборов маркируется цифрой и единицей измерения — Вт. Стандартные показатели представлены устройствами от 18 до 80 Вт.
На этикетке также представлено обозначение ламп в соответствии с такими характеристиками, как длина, диаметр и форма колбы.
Диаметр колбы на лампе фиксируется буквой «Т» с кодовым обозначением. Прибор, обозначенный кодом Т8, имеет диаметр 26 мм, Т12 — 38 мм и т.д.
Маркировки приборов по типу цоколя содержат буквы Е, G и цифровой код. Обозначение для миниатюрной формы резьбового цоколя — Е14. Средний резьбовой цоколь имеет код Е27. Цоколь втычного типа для декоративных конструкций и люстр маркируется символом G9. Приборы u-образные обозначаются символом G23, двойные u-образные приборы — G24 и т.д.
Технические характеристики
Люминесцентные лампы характеризуются рядом важных технических параметров, которые определяют области их применения:
- Световой поток (измеряется в люменах) — характеризует количество излучаемого света. Чем выше значение, тем ярче светит лампа. У линейных люминесцентных ламп мощностью 18-58 Вт световой поток лежит в пределах от 1200 до 5000 лм.
- Световая отдача (в лм/Вт) — отношение светового потока к потребляемой мощности. Чем выше отдача, тем экономичнее лампа. У люминесцентных ламп этот показатель достигает 50-105 лм/Вт.
- Цветовая температура (в Кельвинах) — характеризует цветность излучения. Для ламп дневного света составляет 4000-6500 К.
- Индекс цветопередачи — показывает качество передачи цвета, чем ближе к 100, тем лучше. У современных ламп достигает 90.
- Срок службы — у большинства люминесцентных ламп составляет 6000-15000 часов работы.
- Мощность (Вт) — определяет энергопотребление. Типичные значения от 18 до 58 Вт.
- Габариты — зависят от типа лампы, длина линейных от 300 до 1500 мм, диаметр КЛЛ от 26 до 70 мм.
- Цоколь — определяет совместимость с осветительным оборудованием, типы цоколей G13, G23, G24, 2G11 и др.
Зная эти характеристики, можно подобрать люминесцентную лампу для конкретного осветительного прибора и условий эксплуатации, обеспечив нужный уровень яркости, экономичности и цветопередачи.
Цветность и состав излучения ламп
Характеристики передачи цвета показывают качество отображения в сравнении с естественным типом освещения. Высокая четкость передачи цвета присутствует в галогенных приборах и обозначается кодом 100.
Различаются оттенки светового излучения приборов, изменяющие цветовые характеристики предметов.
Согласно нормативам ГОСТ 6825-91, люминесцентные устройства имеют следующие типы оттенков излучения:
- дневной (Д);
- белоснежный (Б);
- естественный оттенок белого (Е);
- белый с теплым тоном (ТБ);
- белый с холодным тоном (ХБ);
- ультрафиолетовый (УФ);
- холодное естественное свечение (ЛХЕ) и т.д.
Добавление знака Ц в указании цветности свидетельствует об использовании состава люминофора с усовершенствованной передачей цвета.
Отдельно обозначаются цвета в осветительных устройствах со специальным назначением. Лампы с ультрафиолетовым излучением фиксируются кодом ЛУФ, приборы рефлекторные синего света — ЛСР и т.д.
Преимущества и недостатки люминесцентных ламп
По сравнению с традиционными лампами накаливания люминесцентные лампы имеют ряд существенных преимуществ:
- Высокая светоотдача — 50-105 лм/Вт против 10-20 лм/Вт у ламп накаливания. Это экономит электроэнергию в 3-5 раз.
- Длительный срок службы — в среднем 10000 часов vs 1000 часов у ламп накаливания.
- Меньшее выделение тепла при работе. Это снижает нагрузку на системы охлаждения зданий.
- Широкий выбор по цветовой температуре и передаче цвета. Можно получить свет близкий к дневному.
- Доступная цена, особенно с учетом длительного срока службы.
Однако есть и некоторые недостатки:
- Необходимость использования пускорегулирующей аппаратуры, что усложняет монтаж.
- Некоторые пускорегулирующие устройства могут создавать шум и мерцание.
- Чувствительность к перепадам напряжения и температуры.
- Содержание ртути, требует специальной утилизации.
- Зависимость светового потока от температуры окружающей среды.
- Выход из строя всей лампы при перегорании электрода.
Тем не менее, преимущества люминесцентных ламп перевешивают их недостатки в большинстве областей применения. Их использование позволяет значительно экономить электроэнергию и затраты на освещение.
Люминесцентные лампы относятся к ртутьсодержащим источникам света. В зависимости от мощности лампы содержание ртути варьируется от 2 до 10 мг на лампу. При попадании в окружающую среду ртуть представляет высокую опасность для здоровья людей и экосистем.
Поэтому отработанные люминесцентные лампы требуют специальной утилизации и не могут выбрасываться вместе с бытовыми отходами. Согласно санитарным нормам, вышедшие из строя лампы должны складироваться в специально отведенных местах в целостной упаковке, предотвращающей ртутные выбросы.
Далее ртутьсодержащие отходы передаются в специализированные организации для обезвреживания. Существуют следующие методы переработки: термическое обезвреживание пиролизом или сжиганием, химическое обезвреживание. Ртуть извлекается в виде концентрата или металла для последующего применения.
Ответственная утилизация люминесцентных ламп позволяет предотвратить попадание ртути в окружающую среду и минимизировать вредное воздействие на экологию и здоровье людей.
Выбор люминесцентной лампы
При выборе люминесцентной лампы для конкретного помещения нужно учитывать следующие критерии:
- Тип помещения и его размеры. Для больших площадей подойдут мощные линейные лампы. В жилых комнатах лучше использовать компактные лампы.
- Необходимый уровень освещенности в люксах согласно нормам для данного типа помещения. Чем выше требуемая освещенность, тем мощнее должны быть лампы.
- Тип светильников и патронов. Лампа должна подходить по цоколю и габаритам.
- Цветовая температура по шкале Кельвина. Для офисов подходят лампы 4000-5000К, для жилых помещений — 2700-3000К.
- Индекс цветопередачи. Чем выше индекс (максимум 100), тем естественнее выглядит освещение.
- Необходимость диммирования. Возможность плавной регулировки яркости позволяет создавать разные световые сценарии.
- Степень защиты от внешних факторов при использовании ламп на открытом воздухе.
- Экономичность эксплуатации. Лампы с высокой светоотдачей позволяют снизить расход электроэнергии.
Учет всех этих факторов позволит правильно подобрать люминесцентные лампы, которые обеспечат оптимальные условия освещения и эффективность использования. Качественное освещение способствует комфорту и повышает работоспособность.
Правила монтажа и эксплуатации
Чтобы обеспечить надежную работу люминесцентных ламп, нужно соблюдать следующие правила при монтаже и эксплуатации:
- Монтаж должен производиться квалифицированным специалистом с соблюдением правил электробезопасности.
- Лампы должны устанавливаться в светильники, рассчитанные на соответствующую мощность и тип цоколя.
- При установке линейных ламп следует использовать противоударные рассеиватели для защиты от осколков стекла.
- Необходимо применять подходящий по мощности и типу балласт для генерации высокого напряжения зажигания.
- Балласт должен располагаться с учетом возможности отвода выделяемого тепла.
- Помещение должно иметь температурный режим, соответствующий рабочему диапазону ламп.
- При замене перегоревшей лампы следует отключать соответствующий автомат в распределительном щитке.
- Отработавшие люминесцентные лампы подлежат сдаче на специальную утилизацию как опасные отходы.
- Рекомендуется проводить чистку светильников и своевременную замену ламп по истечении ресурса, указанного в паспорте.
Соблюдение этих правил позволит обеспечить корректную работу люминесцентных ламп и избежать преждевременного выхода их из строя.
Заключение
Люминесцентные лампы занимают важное место в освещении жилых, общественных и производственных помещений благодаря ряду преимуществ:
- Высокой световой отдаче — в 3-5 раз выше, чем у ламп накаливания. Это обеспечивает значительную экономию электроэнергии.
- Продолжительному сроку службы — в среднем в 10 раз дольше ламп накаливания при правильной эксплуатации.
- Широким возможностям управления световым потоком и цветовыми характеристиками с помощью различных люминофоров.
- Доступной цене, особенно с учетом длительного срока службы.
Конструктивно люминесцентные лампы выполняются в виде линейных или компактных колб с люминофорным покрытием, содержащих пары ртути и инертный газ. Работают такие лампы за счет возникновения электрического разряда в парах ртути.
Современные технологии позволяют производить энергоэффективные люминесцентные лампы с улучшенными светотехническими и эксплуатационными характеристиками. Их применение будет способствовать дальнейшей оптимизации систем освещения и экономии электроэнергии.
Похожие статьи:
Загрузка...