Что такое люминесцентная лампа и как она работает?

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

  • 1 Устройство люминесцентной лампы
  • 2 Виды люминесцентных ламп
  • 3 Маркировка
  • 4 Технические характеристики
  • 5 Цветность и состав излучения ламп
  • 6 Преимущества и недостатки люминесцентных ламп
  • 7 Выбор люминесцентной лампы
  • 8 Правила монтажа и эксплуатации
  • 9 Заключение

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.

Читайте также:  Как выбрать светодиодную ленту для подсветки, типы светодиодных лент, расшифровка маркировки

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:

  1. 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.
  2. Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) — имеют малые габариты за счет согнутой колбы. Применяются в бытовых светильниках, люстрах, торшерах.
  3. Лампы безэлектродные — разряд возникает за счет высокочастотного электромагнитного поля. Отличаются очень долгим сроком службы.
  4. Лампы с холодным катодом — катод представляет собой электронный эмиттер, не требующий подогрева. Запускаются мгновенно, часто применяются в системах аварийного освещения.
  5. 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:

  1. Тип помещения и его размеры. Для больших площадей подойдут мощные линейные лампы. В жилых комнатах лучше использовать компактные лампы.
  2. Необходимый уровень освещенности в люксах согласно нормам для данного типа помещения. Чем выше требуемая освещенность, тем мощнее должны быть лампы.
  3. Тип светильников и патронов. Лампа должна подходить по цоколю и габаритам.
  4. Цветовая температура по шкале Кельвина. Для офисов подходят лампы 4000-5000К, для жилых помещений — 2700-3000К.
  5. Индекс цветопередачи. Чем выше индекс (максимум 100), тем естественнее выглядит освещение.
  6. Необходимость диммирования. Возможность плавной регулировки яркости позволяет создавать разные световые сценарии.
  7. Степень защиты от внешних факторов при использовании ламп на открытом воздухе.
  8. 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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: