Типы и маркировка люминесцентных ламп. Линейные люминесцентные лампы

Также являются разновидностью люминесцентной лампы.

Область применения

История

Первым предком лампы дневного света были газоразрядные лампы . Впервые свечение газов под воздействием электрического тока наблюдал Михаил Ломоносов , пропуская ток через заполненный водородом стеклянный шар. Считается, что первая газоразрядная лампа изобретена в 1856 году. Генрих Гейслер получил синее свечение от заполненной газом трубки, которая была возбуждена при помощи соленоида. 23 июня 1891 года Никола Тесла запатентовал систему электрического освещения газоразрядными лампами (патент № 454,622), которая состояла из источника высокого напряжения высокой частоты и газоразрядных аргоновых ламп, запатентованных им ранее (патент № 335,787 от 9 февраля 1886 г. выдан United States Patent Office). Аргоновые лампы используются и в настоящее время. 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 году Питер Купер Хьюитт демонстрировал ртутную лампу, которая испускала свет сине-зелёного цвета, и таким образом была непригодна в практических целях. Однако, её конструкция была очень близка к современной, и имела намного более высокую эффективность, чем лампы Гейслера и Эдисона. В 1926 году Эдмунд Гермер (Edmund Germer) и его сотрудники предложили увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбуждённой плазмой, в более однородный бело-цветной свет. Э. Гермер в настоящее время признан как изобретатель лампы дневного света. General Electric позже купила патент Гермера, и под руководством Джорджа Э. Инмана довела лампы дневного света до широкого коммерческого использования к 1938 году. В 1951 году за разработку в СССР люминесцентных ламп В. А. Фабрикант был удостоен звания лауреата Сталинской премии второй степени совместно с С. И. Вавиловым , В. Л. Лёвшиным , Ф. А. Бутаевой , М. А. Константиновой-Шлезингер, В. И. Долгополовым.

Принцип работы

При работе люминесцентной лампы между двумя электродами , находящимися в противоположных концах лампы, горит дуговой разряд . Лампа заполнена инертным газом и парами , проходящий электрический ток приводит к 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 излучает видимый свет. Изменяя состав люминофора, можно менять оттенок свечения лампы. В качестве люминофора используют в основном галофосфаты кальция и ортофосфаты кальция-цинка.

Дуговой разряд поддерживается за счёт термоэлектронной эмиссии заряженных частиц (электронов) с поверхности катода . Для запуска лампы катоды разогреваются либо пропусканием через них тока (лампы типа ДРЛ, ЛД), либо ионной бомбардировкой в тлеющем разряде высокого напряжения («лампы с холодным катодом»). Ток разряда .

Маркировка

Цветовосприятие света человеком сильно изменяется в зависимости от освещённости . При небольшой освещённости мы лучше видим синий и хуже красный. Поэтому дневной свет с цветовой температурой 5000 -6500 K в условиях низкой освещённости будет казаться чрезмерно синим. Средняя освещённость жилых помещений - 75 люкс , в то время как в офисах и других рабочих помещениях - 400 люкс. При небольшой освещённости (50-75 люкс) наиболее естественным выглядит свет с цветовой температурой 3000 K . При освещённости в 400 люкс такой свет уже кажется жёлтым, а наиболее естественным кажется свет с температурой 4000 -6000 K .

Промышленность выпускает лампы для различных применений. Определить, подходит ли лампа для конкретной задачи, помогает маркировка .

Международная маркировка по цветопередаче и цветовой температуре

Трёхцифровой код на упаковке лампы содержит, как правило, информацию относительно качества света (индекс цветопередачи и цветовой температуры).

Первая цифра - индекс цветопередачи в 1х10 Ra (компактные люминесцентные лампы имеют 60-98 Ra, таким образом, чем выше индекс, тем достоверней цветопередача).

Вторая и третья цифры указывают на цветовую температуру лампы.

Таким образом, маркировка «827» указывает на индекс цветопередачи в 80 Ra и цветовую температуру в 2700 (что соответствует цветовой температуре лампы накаливания).

Кроме того, индекс цветопередачи может обозначаться в соответствии с DIN 5035, где диапазон цветопередачи 20-100 Ra поделён на 6 частей - от 4 до 1А .

Маркировка цветопередачи в России

Маркировка люминесцентных ламп в России отличается от международной и определяется ГОСТами и другими нормативными документами.

В соответствии с действующим ГОСТ 6825-91* (МЭК 81-84) «Лампы люминесцентные трубчатые для общего освещения», лампы люминесцентные линейные общего назначения маркируются, как:

• ЛБ (белый свет)
• ЛД (дневной свет)
• ЛХБ (холодно-белый свет)
• ЛТБ (тёпло-белый свет)

Отечественные производители также применяют другие маркировки :

• ЛЕ (естественный свет)
• ЛХЕ (холодный естественный свет)

Добавление буквы Ц в конце означает применение люминофора «де-люкс» с улучшенной цветопередачей, а ЦЦ - люминофора «супер де-люкс» с высококачественной цветопередачей.

Лампы специального назначения маркируются, как:

Параметры отечественных ламп по цветопередаче приведены в таблице:

Особенности подключения к электрической сети

Любая газоразрядная лампа (в том числе Газоразрядная люминесцентная лампа низкого давления ), в отличие от лампы накаливания , не может быть включена напрямую в электрическую сеть. Причин для этого две:

• В «холодном» состоянии люминесцентная лампа обладает высоким сопротивлением и для зажигания в ней разряда требуется импульс высокого напряжения;
• Люминесцентная лампа после возникновения в ней разряда имеет отрицательное дифференциальное сопротивление , поэтому, если в цепь не будет включено сопротивление, возникнет короткое замыкание и лампа выйдет из строя.

Для решения этих проблем применяют специальные устройства - балласты (ПускоРегулирующие Аппараты). Наиболее распространённые на сегодняшний день схемы подключения: с электромагнитным балластом (ЭмПРА) и неоновым стартером, и с электронным балластом (ЭПРА ; существует много различных моделей и вариантов).

Электромагнитный балласт

Электромагнитный балласт (сокращённо ЭмПРА - Электромагнитный Пускорегулирующий Аппарат) представляет собой электромагнитный дроссель с определённым индуктивным сопротивлением, подключаемый последовательно с лампой (лампами) определённой мощности. Последовательно нитям накала лампы подключается стартер, представляющий собой неоновую лампу с биметаллическими электродами и конденсатор (неоновая лампа и конденсатор подключены параллельно). Дроссель формирует за счёт самоиндукции запускающий импульс (до 1 кВ), а также ограничивает ток через лампу за счёт индуктивного сопротивления. В настоящее время преимуществами электромагнитного балласта являются простота конструкции, высокая надёжность и долговечность. Недостатков же такой схемы достаточно много:

• Долгий запуск (1-3 сек в зависимости от степени износа лампы);
• Потребление большего количества энергии дросселем, по сравнению с ЭПРА (при напряжении 220 В светильник из 2 ламп по 58 Вт , то есть в сумме 116 Вт, потребляет 130 Вт);
• Малый cos φ , около 0,35-0,50 (без компенсирующих конденсаторов);
• В зависимости от качества изготовления дросселя, может иметь место низкочастотное гудение (с удвоенной частотой сети) пластин магнитопровода;
• Мерцание лампы с удвоенной частотой сети (100 Гц), которое негативно может сказаться на зрении, а также вызывает стробоскопический эффект (вращающиеся синхронно с частотой сети предметы и детали станков могут казаться неподвижными). Люминесцентные лампы с электромагнитным балластом запрещается применять для освещения подвижных частей станков и механизмов (во-всяком случае, без дополнительного подсвечивания лампами накаливания). Для снижения мерцания, лампы в помещении разделяют на три группы, которые подключаются к разным фазам трёхфазной электросети;
• Большие габариты (по сравнению с наиболее примитивными ЭПРА) и значительная масса (несколько килограмм);
• При отрицательных температурах лампы подключённые с использованием стартёрно-дроссельной схемы могут не зажигаться вообще.

Механизм запуска лампы с электромагнитным балластом и стартером

В классической схеме включения с электромагнитным балластом для автоматического регулирования процесса зажигания лампы применяется пускатель (стартер), представляющий собой небольшую неоновую лампу с подключённым параллельно ей конденсатором , заключённую в корпус. Один внутренний электрод неоновой лампы стартера неподвижный жёсткий, другой - биметаллический , изгибающийся при нагреве (есть также стартеры и с двумя гибкими электродами (симметричные)). В исходном состоянии электроды стартера разомкнуты. Стартер подключается параллельно лампе так, чтобы при замыкании его электродов ток проходил через спирали лампы.

В момент включения к электродам лампы и стартера прикладывается полное напряжение сети, так как ток через лампу отсутствует и падение напряжения на дросселе равно нулю. Спирали лампы холодные. Разряд в лампе отсутствует и не возникает, так как напряжения сети недостаточно для её зажигания. Но в лампе стартера от приложенного напряжения возникает тлеющий разряд, и ток проходит через спирали лампы и электроды стартера. Ток разряда мал для разогрева спиралей лампы, но достаточен для разогрева электродов стартера, отчего биметаллический электрод изгибается и замыкается с жёстким электродом. Так как напряжение сети может изменяться относительно номинальной величины, напряжение зажигания в лампе стартера подбирается таким, чтобы разряд в нём зажигался при самом низком напряжении сети. Ток, ограничиваемый индуктивным сопротивлением дросселя, течёт через спирали лампы и разогревает их. Когда замкнутые электроды стартера остывают (в замкнутом состоянии теплота на них не выделяется из-за малого сопротивления), цепь размыкается, и благодаря самоиндукции происходит бросок напряжения на дросселе, достаточный для зажигания разряда в лампе.

Параллельно неоновой лампе в стартере подключён конденсатор небольшой ёмкости, служащий для формирования резонансного контура совместно с индуктивностью дросселя. Контур формирует импульс достаточно большой длительности чтобы зажечь лампу (при отсутствии конденсатора этот импульс будет слишком коротким, а амплитуда слишком большой, и энергия, накопленная в дросселе, израсходуется на разряд в стартере). К моменту размыкания стартера спирали лампы уже достаточно разогреты, и если бросок напряжения, возникающий за счёт самоиндукции дросселя достаточен для пробоя, то происходит зажигание разряда в лампе. Рабочее напряжение лампы ниже сетевого за счёт падения напряжения на дросселе, поэтому напряжение погасания разряда в лампе стартера задают несколько больше, чем напряжение на люминесцентной лампе, поэтому повторного срабатывания стартера не происходит. В процессе зажигания лампы стартер иногда срабатывает несколько раз подряд, если он размыкается в момент, когда мгновенное значение тока дросселя равно нулю, либо электроды лампы ещё недостаточно разогреты. По мере работы лампы её рабочее напряжение незначительно возрастает, и в конце срока службы, когда на одной из спиралей лампы израсходуется активирующая паста, напряжение на ней возрастает до величины большей, чем напряжение погасания разряда в лампе стартера. Это вызывает характерное непрерывное мигание вышедшей из строя лампы. Когда лампа гаснет, можно видеть свечение катодов, разогретых током, протекающим через стартер.

Электронный балласт

Электронный балласт (сокращённо ЭПРА - Электронный Пускорегулирующий Аппарат) питает лампы током с напряжением не сетевой частоты (50-60 Гц), а высокочастотным (25-133 кГц), в результате чего заметное для глаз мигание ламп исключено.

В зависимости от модели, ЭПРА может использовать один из двух вариантов запуска ламп:

• Холодный запуск - при этом лампа зажигается сразу после включения. Такую схему лучше использовать в случае, если лампа включается и выключается редко, так как режим холодного пуска более вреден для электродов лампы.
• Горячий запуск - с предварительным прогревом электродов. Лампа зажигается не сразу, а спустя 0,5-1 сек, зато срок службы увеличивается, особенно при частых включениях и выключениях.

Потребление электроэнергии люминесцентными светильниками при использовании электронного балласта обычно на 20-25 % ниже. Материальные затраты (медь, железо) на изготовление и утилизацию меньше в несколько раз. Использование централизованных систем освещения с автоматической регулировкой позволяет сэкономить до 85 % электроэнергии. Существуют электронные балласты с возможностью диммирования (регулировки яркости) путём изменения скважности тока питания лампы.

Механизм запуска лампы с электронным балластом

В отличие от электромагнитного балласта для работы электронного балласта обычно не требуется отдельный специальный стартер, так как такой балласт в общем случае способен сформировать необходимые последовательности напряжений сам. Существуют различные способы запуска люминесцентных ламп. Чаще всего электронный балласт подогревает катоды ламп и прикладывает к катодам напряжение, достаточное для зажигания лампы, обычно - переменное и более высокой частоты, чем сетевое (что заодно устраняет мерцание лампы, характерное для электромагнитных балластов). В зависимости от конструкции балласта и временны́х параметров последовательности запуска лампы, такие балласты могут обеспечивать, например, плавный запуск лампы с постепенным нарастанием яркости до полной за несколько секунд или же мгновенное включение лампы. Часто встречаются комбинированные методы запуска, когда лампа запускается не только за счёт факта подогрева катодов лампы, но и за счёт того, что цепь, в которую включена лампа, является колебательным контуром. Параметры колебательного контура подбираются так, что при отсутствии разряда в лампе в контуре возникает явление электрического резонанса , ведущее к значительному повышению напряжения между катодами лампы. Как правило, это ведёт и к росту тока подогрева катодов, поскольку при такой схеме запуска спирали накала катодов нередко соединены последовательно через конденсатор, являясь частью колебательного контура. В результате за счёт подогрева катодов и относительно высокого напряжения между катодами лампа легко зажигается. Так как спирали накала катодов обладают тепловой инерцией, то есть не могут мгновенно разогреться, зажигание лампы происходит при непрогретых катодах, что ведёт к сокращению срока службы. Для предотвращения этого параллельно конденсатору подключают позистор - это резистор, у которого при протекании электрического тока резко возрастает сопротивление, который препятствует зажиганию разряда в лампе в первый момент времени, то есть когда катоды не прогреты. После зажигания лампы параметры колебательного контура изменяются, добротность уменьшается, и ток в контуре значительно падает, уменьшая нагрев катодов. Существуют вариации данной технологии. Например, в предельном случае балласт может вообще не подогревать катоды, вместо этого приложив достаточно высокое напряжение к катодам, что неизбежно приведёт к почти мгновенному зажиганию лампы за счёт пробоя газа между катодами. По сути этот метод аналогичен технологиям, применяемым для запуска ламп с холодным катодом (CCFL). Данный метод достаточно популярен у радиолюбителей, поскольку позволяет запускать даже лампы с перегоревшими нитями накала катодов, которые не могут быть запущены обычными методами из-за невозможности подогрева катодов. В частности, этот метод нередко используется радиолюбителями для ремонта компактных энергосберегающих ламп, которые являются обычными люминесцентными лампами со встроенным электронным балластом в компактном корпусе. После небольшой переделки балласта такая лампа может ещё долго служить, невзирая на перегорание спиралей подогрева, и её срок службы будет ограничен только временем до полного распыления электродов.

Причины выхода из строя

Электроды люминесцентной лампы представляют собой спираль из вольфрамовой нити, покрытые пастой (активной массой) из щёлочноземельных металлов. Эта паста обеспечивает стабильный разряд. В процессе работы она постепенно осыпается с электродов, выгорает и испаряется. Особенно интенсивно она осыпается во время запуска, когда некоторое время разряд происходит не по всей площади электрода, а на небольшом участке его поверхности, что приводит к локальным перепадам температур. Поэтому люминесцентные лампы всё же имеют конечный срок службы (он зависит главным образом от качества изготовления электродов, скорости зажигания), хотя он и больший, чем у обычных ламп накаливания, у которых спираль с постоянной скоростью испаряется. Отсюда потемнение на концах лампы, которое усиливается ближе к окончанию срока службы. Когда паста выгорит полностью, напряжение на лампе возрастает скачкообразно и схема, в которой работает лампа, не может для её горения обеспечить большим напряжением.

Выход из строя ламп с электромагнитным балластом

Как правило, в конце срока службы паста полностью выгорает на одном из двух электродов, что приводит к повышению напряжения на лампе до величины, равной напряжению зажигания разряда в стартере. Это приводит к тому, что начинает постоянно срабатывать стартер - отсюда всем известное мигание сильно изношенных ламп, сопровождающееся зажиганием лампы, затем она гаснет, и у неё греются электроды, после чего лампа вновь зажигается. При этом электроды лампы постоянно разогреваются, и в конце концов (примерно через 2 - 3 дня мигания) одна из нитей перегорает. Кроме того, из-за длительной работы в режиме повторяющихся запусков лампы часто выходит из строя и стартер, так что при замене лампы приходится менять и его тоже.

При выходе из строя стартёра (замыкание биметаллических контактов или пробой конденсатора) лампа становится зашунтирована по цепи стартёра, и зажигание разряда невозможно. Работают только нити накала электродов лампы, что приводит к их ускоренному износу, потребляемый лампой ток при этом несколько завышен, однако аварийным не является, так как дроссель рассчитан на такой режим работы. При неисправности дросселя (межвитковое короткое замыкание или нарушение магнитопровода и, как следствие, уменьшение индуктивности) ток в цепи лампы значительно возрастает, разряд нагревает электроды до их расплавления, что приводит к мгновенному выходу лампы из строя.

Выход из строя ламп с электронным балластом

В процессе старения лампы постепенно выгорает активная масса электродов, после чего нити разогреваются и перегорают. В качественных балластах предусмотрена схема автоматического отключения перегоревшей лампы. В некачественных ЭПРА подобная защита отсутствует, и после повышения напряжения лампа погаснет, а в цепи наступит резонанс, приводящий к значительному возрастанию тока и перегоранию транзисторов балласта.

Также нередко в балласты низкого качества (обычно на компактных люминесцентных лампах со встроенным балластом) на выходе устанавливается конденсатор , рассчитанный на напряжение, близкое к рабочему напряжению новой лампы. По мере старения лампы напряжение повышается и в конденсаторе возникает пробой, также выводящий из строя транзисторы балласта .

При выходе из строя лампы с электронным балластом мерцание, как в случае с электромагнитным балластом, отсутствует, лампа гаснет сразу. Установить причину выхода из строя можно, проверив целостность нитей лампы любым омметром , мультиметром или специализированным прибором для проверки ламп. Если нити лампы имеют низкое сопротивление (порядка 10 Ом, то есть не перегорели), то причина выхода из строя в низком качестве балласта, если одна либо обе из нитей имеют высокое (бесконечное) сопротивление, то лампа перегорела от старости либо от перенапряжения. В последнем случае имеет смысл попробовать заменить саму лампу, однако, если новая лампа также не светится и питание схемы балласта присутствует, то это также говорит о низком качестве балласта (при этом есть риск испортить и новую лампу).

Люминофоры и спектр излучаемого света

Многие люди считают свет, излучаемый люминесцентными лампами, грубым и неприятным. Цвет предметов, освещённых такими лампами, может быть несколько искажён. Отчасти это происходит из-за синих и зелёных линий в спектре излучения газового разряда в парах ртути, отчасти - из-за типа применяемого люминофора, отчасти от неправильно выбранной лампы, предназначенной для складов и нежилых помещений.

Во многих дешёвых лампах применяется галофосфатный люминофор, который излучает в основном жёлтый и синий свет, в то время как красного и зелёного излучается меньше. Такая смесь цветов глазу кажется белым, но при отражении от предметов свет может содержать неполный спектр, что воспринимается как искажение цвета. Однако такие лампы, как правило, имеют очень высокую световую отдачу.

Если учесть, что в человеческом глазе три типа цветовых рецепторов, и восприятие сплошного спектра - лишь результат работы мозга, то стремиться воссоздавать сплошной солнечный спектр нет необходимости, достаточно воссоздать такое же воздействие на эти три рецептора. Этот принцип давно используется в цветном телевидении и цветной фотографии. Поэтому в более дорогих лампах используется «трёхполосный» и «пятиполосный» люминофор. Это позволяет добиться более равномерного распределения излучения по видимому спектру, что приводит к более натуральному воспроизведению света. Однако такие лампы, как правило, имеют меньшую световую отдачу.

Колбы специальных ламп изготавливаются из увиолевого стекла , пропускающего лучи в ультрафиолетовом диапазоне волн .

В домашних условиях оценить спектр лампы можно с помощью компакт-диска. Для этого нужно посмотреть на отражение света лампы от рабочей поверхности диска - в дифракционной картине будут видны спектральные линии люминофора. Если лампа расположена близко, между лампой и диском лучше поместить экран с маленьким отверстием.

Специальные люминесцентные лампы

Также существуют специальные люминесцентные лампы с различными спектральными характеристиками:

• Лампы дневного света, отвечающие самым высоким требованиям к цветопередаче естественного цвета при дневном освещении 5400 К , служат для устранения эффекта цветовой мимикрии . Она незаменима в случаях, когда нужна атмосфера живого дневного света, например, в типографиях, картинных галереях, музеях, зубоврачебных кабинетах, и лабораториях, при просмотре диапозитивов и в специализированных магазинах текстильных товаров.

• Лампы дневного света, которые излучают свет, который по своей спектральной характеристике схож с солнечным светом. Данные лампы рекомендуется для помещений с недостатком дневного света, например для офисов, банков и магазинов. Благодаря своей очень хорошей цветопередаче и высокой температуре цвета (6500 К ) она идеально подходит для сравнения красок и медицинской светотерапии.
• Лампы дневного света для растений и аквариумов с усиленным излучением в спектральном диапазоне синего и красного света. Идеально воздействует на фотобиологические процессы. Данные лампы с обозначениями излучают свет с минимальным содержанием ультрафиолетовой составляющей типа А (при абсолютном отсутствии ультрафиолетовых составляющих типа В и С). Обычно комбинируются с лампами дневного света (

  Двухцокольная прямолинейная люминесцентная лампа представляет собой стеклянную трубку, по концам которой вварены стеклянные ножки с укреплёнными на них электродами (спиральными нитями подогрева). На внутреннюю поверхность трубки наносится тонкий слой кристаллического порошка - люминофора. Трубка заполнена инертным газом или смесью инертных газов (Ar, Ne, Kr) и герметически запаяна. Внутрь вводится дозированное количество ртути, которая при работе лампы переходит в парообразное состояние. На концах лампы имеются цоколи с контактными штырьками для подключения лампы в цепь.

  Линейные лампы различаются по длине и диаметру трубки.

  • Длина трубки (обычно длина трубки пропорциональна потребляемой мощности):
  часто также встречается обозначение ламп типа «Т8» или «Т10», а также цоколя «G13». Светодиодные лампы могут быть установлены в стандартный светильник (после его незначительной доработки) для люминесцентных ламп. Но принцип действия отличается и кроме внешнего сходства они ничего общего с люминесцентными лампами не имеют. Линейные люминесцентные лампы потребляют только около 15% мощности ламп накаливания, при том что световые потоки от этих двух источников света одинаковые.

  Компактные лампы

  Представляют собой лампы с изогнутой трубкой. Различаются по типу цоколя на:

  • G24
    • G24Q1
    • G24Q2
    • G24Q3

  Выпускаются также лампы под стандартные патроны E27, E14 и Е40 что позволяет использовать их во многих светильниках вместо ламп накаливания.

  Безопасность и утилизация

  Все люминесцентные лампы содержат (в дозах от 1 до 70 мг), ядовитое вещество 1-го класса опасности. Эта доза может причинить вред здоровью, если лампа разбилась, и если постоянно подвергаться пагубному воздействию паров ртути, то они будут накапливаться в организме человека, нанося вред здоровью.

  Законодательство по RoHS (сокращение с англ. Restriction of use of Hazardous Substances - Ограничение Использования Опасных Веществ) регламентирует применение ртути, а также других потенциально опасных элементов в электротехническом и электронном оборудовании. 1 июля 2006 года Директива RoHS вступила в действие на всей территории Европейского Сообщества. Цель Директивы очевидна - ограничить применение шести основных опасных веществ в электрическом и электронном оборудовании, тем самым обеспечивая требуемый уровень защиты здоровья людей и окружающей среды

  Существует несколько фирм по утилизации ламп, и юридические лица, а также индивидуальные предприниматели обязаны сдавать лампы на переработку и разрабатывать паспорт опасного отхода. Кроме того, в ряде городов существуют полигоны по утилизации токсичных отходов, принимающие отходы от частных лиц бесплатно. В Москве перегоревшие люминесцентные лампы бесплатно принимаются для дальнейшей переработки в районных ЖЭКах , где установлены специальные контейнеры . Если лампы не принимают в ДЕЗ и РЭУ, необходимо жаловаться в управу или префектуру. В магазинах IKEA в отделе «Обмен или возврат покупок» принимают на переработку любые энергосберегающие лампы любого производителя. 3 сентября 2010 года в России было принято Постановление № 681 «Об утверждении Правил обращения с отходами производства и потребления в части осветительных устройств, электрических ламп, ненадлежащие сбор, накопление, использование, обезвреживание, транспортирование и размещение которых может повлечь причинение вреда жизни, здоровью граждан, вреда животным, растениям и окружающей среде».

  V. Правила ликвидации аварийных ситуаций при обращении с ртутьсодержащими отходами.

  27. В случае сбоя ртутьсодержащей лампы (ламп) физическим лицом в бытовых условиях , либо в случае сложного ртутного загрязнения в организации, загрязненное помещение должно быть людьми покинуто и, одновременно, должен быть организован вызов соответствующих подразделений (специализированных организаций) через Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий. 28. После эвакуации людей должны быть приняты достаточные меры к исключению доступа на загрязненный участок посторонних лиц, а также возможные меры по локализации границ распространения ртути и её паров. 29. В случае единичного разрушения ртутьсодержащих ламп в организации устранение ртутного загрязнения может быть выполнено персоналом самостоятельно с помощью созданного для этих целей демеркуризационного комплекта (состав демеркуризационного комплекта утверждается Правительством Российской Федерации по представлению Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий совместно с Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору и Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека).

  Мощность лампы (тип.)	Длина колбы с цоколем G13 в мм
  15 Вт	450
  18; 20 Вт

Искусственное освещение играет в нашей жизни важную роль. Источник света дает не только хороший обзор, но и оказывает влияние на наше психо-эмоциональное состояние. Свет должен быть комфортным для глаз. Сейчас производители предлагают разнообразные варианты ламп, которые имеют различный принцип устройства и световой поток. Люминесцентные лампы давно вошли в нашу жизнь. Их применяют и в жилых и офисных помещениях.

Принцип работы люминесцентной лампы

• Конструкция имеет цилиндрическую форму;
• Внутри сосуда находятся пары ртути и электроды;
• УФ-излучение возникает вследствие газового разряда;
• Люминофорное покрытие делает УФ-излучение видимым для человеческого глаза;
• В зависимости от цвета люминофора получается определенный цвет освещения.

Купить люминесцентные лампы в Москве можно в интернет-магазине сайт. Здесь вы найдете не только большой выбор товаров, но и низкий уровень цен. Удобный каталог люминесцентных ламп позволяет произвести отбор по следующим критериям - цена, бренд, цоколь, мощность и цветовая температура. Производители предлагают лампы мощностью от 6 до 80 Вт. Следует учитывать, что этот показатель различен у обычных ламп накаливания и люминесцентных. Для удобства покупателей предлагаются различные способы оплаты. Доставка электроизделий осуществляется по всей территории России, а также в Белоруссию, Казахстан и Армению.

Преимущества покупки люминесцентной лампы

• Хорошая цветопередача и широкий спектр светового излучения;
• Длительный срок эксплуатации;
• Невысокая яркость, которая комфортно воспринимается человеческим глазом;
• Демократичная цена;
• Большой выбор компаний, которые занимаются производством ламп данного типа. Высокая конкуренция заставляет постоянно совершенствовать технологии и предлагать покупателям продукцию наивысшего качества.

Каждая люминесцентная лампа имеет маркировку, которая содержит ряд характеристик - вид лампы, тип светового потока, наличие улучшенной цветопередачи. Цена за штуку на люминесцентные лампы зависит от совокупности ее ключевых параметров и фирмы-производителя. В основном, все модели находятся в одном ценовом пределе.. Только здесь собраны товары от самых известных и проверенных временем поставщиков. При возникновении затруднений с подбором всегда можно обратиться за консультацией к менеджерам магазина.

Люминесцентные лампы низкого давления явились первыми газоразрядными лампами, которые благодаря высокой световой отдаче, хорошему спектральному составу и большому сроку службы нашли применение для целей общего освещения, несмотря на некоторую сложность их включения в электрическую сеть. Высокая световая отдача люминесцентных ламп достигнута благодаря сочетанию дугового разряда в парах ртути низкого давления, отличающегося высокой эффективностью перехода электрической энергии в ультрафиолетовое излучение, с преобразованием последнего в видимое в слое люминофора.

Люминесцентные лампы представляют собой длинные стеклянные трубки, в торцы которых впаяны ножки, несущие электроды (рисунок 1). Электроды представляют собой вольфрамовую биспираль или триспираль с нанесенным на нее слоем активного вещества, обладающего низкой работой выхода при температуре нагрева около 1200 К (оксидные катоды), либо холодный оксидный катод с увеличенной поверхностью, исключающей превышение его температуры во время горения лампы.

Рисунок 1. Схема люминесцентной лампы:
1 - ножка; 2 - электрод; 3 - катод; 4 - слой люминофора; 5 - трубка колбы; 6 - цоколь; 7 - ртутные пары

Оксидный катод покрыт слоем эмитирующего вещества, состоящего из оксидов щелочноземельных металлов, получаемых при нагреве и разложении карбонидов (BaCO 3 , CaCO 3 , SrCO 3). Покрытие активировано малыми примесями щелочноземельных элементов. В результате наружная поверхность катода превращается в полупроводниковый слой с малой работой выхода. Оксидные катоды работают при 1250 - 1300 К, обеспечивая большой срок службы и малые катодные падения напряжения.

В трубку люминесцентной лампы введены небольшое количество ртути, создающее при 30 - 40 °С давление ее насыщающих паров, и инертный газ с парциальным давлением в несколько сотен паскалей. Давление паров ртути определяет снижение напряжения зажигания разряда, а также выход ультрафиолетового излучения резонансных линий ртути 253, 65 и 184,95 нм. В качестве инертного газа в люминесцентной лампе используют главным образом аргон при давлении 330 Па. В последнее время для наполнения ламп общего назначения применяют смесь, состоящую из 80 - 90 % Ar и 20 - 10 % Ne при давлении 200 - 400 Па. Добавка инертного газа к парам ртути облегчает зажигание разряда, снижает распыление оксидного покрытия катода, увеличивает градиент электрического потенциала столба разряда и повышает выход излучения резонансных линий ртути. В люминесцентных лампах 55% мощности приходится на долю линии 253,65 нм, 5,7% - линии 184,95 нм, 1,5 - 2% - линии 463,546 и 577 нм, на световое излучение других линий - 1,8%. Остальная мощность расходуется на нагрев колбы и электродов. На внутреннюю поверхность трубки равномерно по всей ее длине наносят тонкий слой люминофора. Благодаря этому световая отдача ртутного разряда, равная 5 - 7 лм/Вт, возрастает до 70 - 80 лм/Вт в современных люминесцентных лампах мощностью 40 Вт. При использовании люминофоров на основе редкоземельных элементов световая отдача люминесцентной лампы диаметром 26 мм повышается до 90 - 100 лм/Вт.

Используемое в люминесцентных лампах низкое давление паров ртути, получающееся при температуре колбы, мало отличающейся от температуры внешней среды, делает ее параметры зависящими от внешних условий. Эксплуатационные параметры ламп определяются параметрами пускорегулирующей аппаратуры.

Ввиду многообразия и сложности указанных выше зависимостей рассмотрим каждую из них отдельно. При этом будем иметь в виду, что в реальных условиях работы ламп они взаимосвязаны.

Основные свойства ртутного разряда низкого давления

Основная часть мощности излучения ртутного разряда низкого давления, используемого в люминесцентной лампе, сосредоточена в резонансных линиях ртути с длинами волн 253,65 и 184,95 нм. Это излучение возникает в столбе разряда при давлении паров ртути 1 Па и плотности тока около 10 А/мм². Давление насыщенных паров ртути определяется, как известно, температурой наиболее холодной части колбы лампы, содержащей ртуть в жидкой фазе.

Излучение резонансных линий зависит от давления паров ртути, рода и давления используемого в лампах инертного газа. Такая зависимость для чистой ртути и ртути с аргоном приведена на рисунке 2. Увеличение потока излучения в лампах, наполненных парами ртути (кривая 2 на рисунке 2) при давлениях до 5 Па, практически пропорционально давлению ртути, при больших давлениях наступает насыщение. Последнее связано с тем, что при увеличении давления возрастает концентрация атомов ртути, приводящая к росту числа соударений атомов ртути с электронами, увеличению числа возбужденных атомов и как следствие к росту числа испускаемых фотонов.

Введение добавки инертного газа (кривая 1 на рисунке 2) увеличивает выход резонансного излучения атомов ртути, так как наличие инертного газа даже в небольших концентрациях приводит к возрастанию давления в лампе. В ртутном разряде имеется также значительная концентрация нестабильных атомов, которые обычно оседают на стенках трубки, повышая ее температуру. При увеличении давления в лампе, наполненной инертным газом, вероятность достижения метастабильными атомами стенок без соударения с другими атомами газа или электронами резко снижается. В результате большая часть атомов ртути переходит в возбужденное состояние с последующим излучением энергии, что увеличивает световую отдачу.

На рисунке 3 показана зависимость выхода резонансного излучения для линии ртути 253,65 нм от плотности тока J . Так как основным источником резонансного излучения является столб разряда, занимающий лишь часть пространства между электродами, то очевидно, что световая отдача резонансного излучения будет зависеть от длины лампы, с увеличением которой влияние катодной области, не участвующей в создании резонансного излучения, будет уменьшаться. На рисунке 4 приведена зависимость световой отдачи люминесцентной лампы от ее длины l .

Падение напряжения на лампе убывает с ростом плотности тока. Это означает, что градиент потенциала на единице длины столба разряда также уменьшается с ростом плотности тока. Значение падения напряжения на единице длины столба в зависимости от тока необходимо для расчетов, связанных с определением параметров лампы. На рисунке 5 дана зависимость градиента потенциала E на единицу длины столба от тока для ламп различного диаметра, а на рисунке 6 - зависимость падения напряжения в катодной области разряда U к от давления и рода наполняющего газа.
У люминесцентной лампы с самокалящимися оксидными катодами катодное падение напряжения, полученное путем экстраполяции зависимости напряжения на лампе от длины столба разряда составляет от 12 до 20 В. Поэтому для большинства типов люминесцентных ламп считают, что на катодное падение напряжения приходится 10 - 15 В, а на анодное 3 - 6 В.

Рисунок 5. Зависимость градиента потенциала на единицу длины положительного столба от тока для ламп различного диаметра, мм: 1 - 19; 2 - 25; 3 - 38; 4 - 54	Рисунок 6. Зависимость падения напряжения в катодной области разряда от давления и рода инертного газа (давление паров ртути около 1 Па)

В современных люминесцентных лампах применяют, как правило, оксидные катоды, работающие в режиме самоподогрева с катодным пятном и повышенной термоэлектронной эмиссией со всей поверхности. Конструкции оксидных катодов показаны на рисунке 7.

Рисунок 7. Конструкции катодов люминесцентных ламп:
а - холодный катод тлеющего разряда; б - самокалящийся оксидный катод; 1 - катод; 2 - анод; 3 - электроды

Количество активирующего вещества, содержащегося в оксидном слое, определяет фактический срок службы ламп, так как именно это вещество расходуется в процессе горения.

Концы вольфрамовой проволоки, составляющей основу самокалящегося оксидного катода, выводятся наружу лампы, что позволяет пропускать через него ток как для обработки и активирования катода, так и для его предварительного прогрева в целях снижения напряжения зажигания в условиях эксплуатации. В процессе образования оксидного слоя на поверхности раздела вольфрамовой проволоки и оксидной пасты возникает промежуточный слой благодаря диффузии ионов щелочноземельных металлов внутрь поверхностного слоя вольфрама. Это способствует переходу электронов из вольфрама в оксид. Их выход в газоразрядный промежуток обеспечивается за счет малой работы выхода нагретого бария. После образования дугового разряда выход электронов концентрируется на катодном пятне, расположенном у новой лампы вблизи того конца электрода, который непосредственно присоединен к источнику питания. По мере обеднения барием, испаряющимся внутрь лампы, катодное пятно перемещается по спирали электрода к противоположному концу, что приводит к постепенному незначительному повышению напряжения на лампе. В конце срока службы лампы, когда барий израсходован вдоль всего оксидного катода, значительно повышается напряжение зажигания лампы; лампа включаемая с обычной пускорегулирующей аппаратурой, перестает зажигаться.

В настоящее время отсутствует полный метод расчета катодов. Поэтому их разработка осуществляется на основе опытных данных и представляет собой один из наиболее трудоемких процессов создания люминесцентных лап.

Оптимальный выход резонансного излучения зависит от давления насыщающихся паров ртути, которое определяется температурой наиболее холодной части колбы. Температура концов колбы, в которых расположены катоды, довольно высокая, так как температура термоэлектронной эмиссии оксидного катода превышает 1200 К. Таким образом, при отсутствии каких-либо специальных устройств в обычных люминесцентных лампах наиболее холодной будет область столба разряда в середине колбы. Зависимость температуры колбы t к от мощности P 1ст, выделяющейся в столбе разряда, приходящейся на единицу внешней поверхности и зависящей от внешнего диаметра трубки колбы, может быть получена из соотношения

P 1ст = π × d 2 × c × (t к - t в),

где c - коэффициент, слабо зависящий от диаметра трубки d 2 ; t в - температура окружающей среды (воздуха).

Ввиду того что на поточных линиях производства трудно измерять диаметр трубок, для изготовления ламп разной мощности выбран определенный ряд диаметров - 16, 25, 38 и 54 мм. Зависимость температуры внешней поверхности трубки ламп от тока и диаметра приведена на рисунке 8. Из рисунка видно, что с ростом тока, то есть мощности ламп для получения практически приемлемой длины и обеспечения температуры стенки, необходимо увеличивать диаметр трубки колбы. Лампы одинаковой мощности можно, в принципе создать в колбах различного диаметра, но при этом они будут иметь разную длину. Для унификации ламп и возможности их применения в различных светильниках длины люминесцентных ламп стандартизированы и составляют 440, 544, 900, 1505 и 1200 мм.

Цветность и состав излучения ламп

Излучение люминесцентных ламп создается в основном за счет люминофора, трансформирующего ультрафиолетовое излучение разряда в прах ртути. Эффективность преобразования ультрафиолетового излучения в видимое зависит не только от параметров исходного люминофора, но и от свойств его слоя. В люминесцентных лампах слой люминофора покрывает практически полностью замкнутую поверхность трубки, причем свечение возбуждается изнутри, а используется снаружи. Кроме потока люминесценции суммарный световой поток люминесцентных ламп содержит видимое излучение линий ртутного разряда, просвечивающее сквозь слой люминофора. Световой поток люминесцентных ламп зависит, таким образом, как от коэффициента поглощения люминофора, так и от коэффициента отражения. Цветность излучения люминесцентной лампы не точно соответствует цветности используемого люминофора. Поток излучения ртутного разряда как бы сдвигает цветность лампы в синюю область спектра. Это смещение незначительно, поэтому поправка на цветность находится в пределах допуска на цветность ламп.

Для люминесцентных ламп, используемых в установках общего освещения, из многочисленных оттенков, которые можно получить с помощью люминофора галофосфата кальция, выбраны четыре, определяющие типы люминесцентных ламп: ЛД - дневного света, цветовая температура 6500 К; ЛХБ - холодно-белого света с цветовой температурой 4800 К; ЛБ - белого света с цветовой температурой 4200 К; ЛТБ - тепло-белого света с цветовой температурой 2800 К. Среди ламп указанных цветностей различают также лампы с улучшенным спектральным составом излучения, обеспечивающим хорошую цветопередачу. К обозначению таких ламп после букв, характеризующих цвет излучения, добавляется буква Ц (например, ЛДЦ, ЛХБЦ, ЛБЦ, ЛТБЦ). Для изготовления ламп с улучшенной цветопередачей к галофосфату кальция добавляют другие люминофоры, излучающие главным образом в красной области спектра. Контроль соответствия ламп по излучению заданной цветности осуществляют путем проверки цветности излучения с помощью колориметров.

В люминесцентных лампах излучение охватывает практически весь видимый диапазон с максимум в желтой, зеленой или голубой его части. Оценить цвет такого сложного излучения только по длине волны не предоставляется возможным. В этих случаях цвет определяют по координатам цветности x и y , каждой паре значений которых соответствует определенный цвет (точка на цветовом графике).

Правильное восприятие цвета окружающих предметов зависит от спектрального состава излучения источника света. В этом случае принято говорить о цветопередаче источника света и оценивать ее по значению параметра R а , называемого общим индексом цветопередачи. Значение R а является показателем восприятия цветного предмета при его освещении данным источником искусственного света по сравнению с эталонным. Чем больше значение R а (максимальное значение 100), тем выше качество цветопередачи лампы. Для люминесцентных ламп типа ЛДЦ R а = 90, ЛХЕ - 93, ЛЕЦ - 85. Общий индекс цветопередачи является усредненным параметром источника света. В ряде специальных случаев дополнительно к R а используют индексы цветопередачи, обозначаемые R i , которые характеризуют восприятие цвета, например, при его сильной насыщенности, необходимости правильного восприятия цвета человеческой кожи и тому подобного.

Процессы в газе, люминофоре и на катоде ламп в процесс горения

Проследим процессы, происходящие во времени, в газе или парах металла при прохождении через них электрического тока, а также некоторые специфические процессы, свойственные люминесцентным лампам, в частности их люминофорному слою.

В первые часы горения происходит некоторое изменение электрических параметров, связанное с завершением активировки катода и с поглощением и выделением некоторых примесей из материалов внутренних деталей ламп в условиях повышенной химической активности, характерной для плазмы. В течение остального срока службы электрические параметры остаются неизменными до тех пор, пока не будет израсходован запас активирующего вещества в оксидном катоде, что приводит к значительному повышению напряжения зажигания, то есть практически к невозможности дальнейшей эксплуатации ламп.

Сокращение срока службы люминесцентных ламп может происходить и в результате уменьшения содержания ртути, определяющей давление ее насыщенных паров. При охлаждении лампы ртуть частично оседает на люминофоре, который при соответствующей структуре слоя может связывать ее так, что она больше не участвует в дальнейшем процессе испарения.

Необратимые процессы протекают во время срока службы в слое люминофора, что приводит к постепенному уменьшению светового потока люминесцентных ламп. Как видно из приведенных на рисунке 9 кривых изменения светового потока люминесцентных ламп в течение срока службы, это уменьшение происходит особенно интенсивно в течение первых 100 часов горения, затем замедляется, становясь после 1500 - 2000 часов примерно пропорциональным длительности горения. Такой характер изменения светового потока люминесцентных ламп в течение срока службы объясняется следующим. В течение 100 часов преобладают изменения состава люминофора, связанные с химическим реакциями с примесями в наполняющем газе; в течение всего процесса горения имеет место медленное разрушение люминофора под действием квантов, обладающих большой энергией, соответствующих резонансному излучению ртути. К последнему процессу добавляется образование на поверхности люминофора слоя адсорбированной ртути, непрозрачного для возбуждающего ультрафиолетового излучения. Кроме этих процессов, а также изменения в результате взаимодействия со стеклом на слое люминофора осаждаются продукты распада катодов, образующих около концов лампы характерные темные, иногда зеленоватые кольцевые зоны.

Опытами установлено, что стойкость люминофорного слоя зависит от удельной электрической нагрузки. Для люминесцентных ламп с повышенной электрической нагрузкой применяют люминофоры более стойкие, чем галофосфат кальция.

Основные параметры ламп

Люминесцентные лампы характеризуются следующими основными параметрами.

Световые параметры: 1) цвет и спектральный состав излучения; 2) световой поток; 3) яркость; 4) пульсация светового потока.

Электрические параметры: 1) мощность; 2) рабочее напряжение; 3) род питающего тока; 4) тип разряда и используемая область свечения.

Эксплуатационные параметры: 1) световая отдача; 2) срок службы; 3) зависимость световых и электрических параметров от напряжения питания и условий внешней среды; 4) размеры и форма ламп.

Основным признаком, выделяющим из всего многообразия люминесцентных ламп лампы массового применения для целей освещения, является их напряжение горения, связанное с видом используемого разряда. По этому признаку лампы делят на три основных типа.

1. Люминесцентные лампы дугового разряда с напряжением горения до 220 В. Эти лампы получили наибольшее распространение в нашей стране и европейских странах. Такие лампы имеют оксидный самокалящийся катод и зажигаются при его предварительном нагреве, что обуславливает основные особенности их конструкции.

2. Люминесцентные лампы дугового разряда с напряжение горения до 750 В. Такие лампы (типа Slim line) получили распространение в США, они работают без предварительного нагрева катодов, имеют мощность более 60 Вт.

3. Люминесцентные лампы тлеющего разряда с холодными катодами. Этот тип ламп используется для рекламного и сигнального освещения. Они работают при малых токах (от 20 до 200 мА) в установках высокого напряжения (до нескольких киловольт). Ввиду малого диаметра применяемых трубок им легко придается любая форма.

В особую группу выделяют высокоинтенсивные лампы повышенной мощности, имеющие размеры ламп первой группы. В таких лампах оказалось необходимым применять специальные способы поддержания давления насыщенных паров ртути.

Рассмотрим основные параметры люминесцентных ламп первой группы. Из перечисленных выше параметров, характеризующих люминесцентные лампы, нами уже рассмотрены цвет и спектральный состав излучения, световой поток, мощность, тип разряда и используемая область свечения. Значения других параметров люминесцентных ламп приведены в таблице 1. Средний срок службы ламп всех типов мощностью от 15 до 80 Вт в настоящее время превышает 12000 часов при минимальной продолжительности горения каждой лампы 4800 - 6000 часов. За время среднего срока службы стандартом допускается спад светового потока не более 40% начального, а за время, равное 70% среднего срока службы, - не более 30%.

Таблица 1

Характеристики люминесцентных ламп общего назначения по ГОСТ 6825-74

Яркость люминесцентных ламп различной цветности и мощности составляет от 4 × 10³ до 8 × 10³ кд/м². Яркость лампы связана с ее световым потоком Ф л и геометрическим размерами соотношением

где L 0 - средняя по диаметру яркость средней части лампы в направлении, перпендикулярном оси, кд/м 2 ; Ф л - световой поток, лм; k - коэффициент, учитывающий спад яркости к концам трубки, k = 0,92 для всех ламп, за исключением ламп мощностью 15 Вт, у которых k = 0,87; d - внутренний диаметр трубки, м; l св - длина светящейся части трубки, м.

Неравномерность яркости по диаметру трубки связана с изменением коэффициента отражения стекла, который увеличивается с ростом угла падения. Необходимо отметить, что все указанные электрические и световые параметры люминесцентных ламп определены при включении лампы с образцовым измерительным дросселем (ДОИ) на номинальное стабилизированное напряжение.

Сила света люминесцентных ламп I v в направлении, перпендикулярном их оси, связана со световым потоком соотношением

I v = 0,108 × Ф л.

Пространственное распределение силы света люминесцентных ламп в продольной плоскости близко к диффузному.

При включении люминесцентных ламп в сеть переменного тока в каждый полупериод происходит погасание и перезажигание разряда в лампе, что приводит к пульсации светового потока. Благодаря послесвечению люминофора пульсации светового потока лампы ослаблена по сравнению с пульсацией разряда. Снижение стробоскопического эффекта, создаваемого пульсирующим световым потоком люминесцентных ламп, осуществляется благодаря соответствующему присоединению к сети питания групп одновременно включаемых люминесцентных ламп, к примеру, на две или три разноименные фазы питающей сети.

Электрические и световые параметры люминесцентных ламп определяются параметрами схемы включения и напряжением сети. При изменении напряжения сети электрические параметры ламп и те из световых и эксплуатационных параметров, которые непосредственно связаны с электрическими, также изменяются. При любых схемах включения параметры люминесцентных ламп значительно меньше зависят от напряжения питания, чем .

Зависимость параметров люминесцентных ламп от давления насыщенных паров ртути определяет их чувствительность к изменению температуры окружающей среды и условиям охлаждения. На рисунке 10 показана зависимость светового потока от температуры окружающего воздуха. Как известно, воздух в зависимости от скорости его движения существенно изменяет свое охлаждающее действие. Поэтому зависимость световой отдачи ламп, как это видно из рисунка 10, определяется не только температурой, но и скоростью движения воздуха.

Лампы с самокалящимися оксидными катодами

Основная масса люминесцентных ламп с самокалящимися оксидными катодами изготовляется в виде прямых трубок, отличающихся диаметром и длиной, то есть мощностью. Длина ламп жестко регламентируется стандартом. Это обеспечивает возможность установки ламп в светильники.

Для прямых люминесцентных ламп применяют несколько конструкций цоколей. Установленная ГОСТ 1710-79 конструкция с номинальными размерами показана на рисунке 11. Цоколь к лампе присоединяется с помощью цоколевочной мастики аналогично цоколеванию ламп накаливания.

Большая длина прямых люминесцентных ламп ограничивает в ряде случаев их применение, особенно в быту. Поэтому разработаны и выпускаются люминесцентные лампы различной формы: U и W -образные, кольцевые а в последние несколько лет компактные люминесцентные лампы конструкция которых приближена к лампе накаливания общего освещения, включая цоколь, что обеспечивает их успешное применение. Фигурные U и W -образные лампы обеспечивают возможность одностороннего крепления и присоединения к питающей сети. Фигурные лампы изготовляют сгибанием заваренных, но еще не откачанных прямых ламп требуемой мощности. Световая отдача изогнутых ламп меньше, чем прямых, из-за взаимного экранирования частей колбы. Кольцевые люминесцентные лампы сгибают в практически сплошное кольцо. Расстояние между концами согнутой лампы определяется возможностью присоединения согнутой лампы к вакуумной установке для откачки и вакуумной обработки. Этот небольшой промежуток заполняется в готовой лампе специальным цоколем с четырьмя штырьками. Параметры некоторых люминесцентных ламп приведены в таблице 2.

Таблица 2

Параметры люминесцентных ламп специального назначения

* Сила света в канделах

В целях использования цветовых преимуществ люминесцентных ламп и их низкой температуры в установках местного освещения разработана серия малогабаритных ламп в колбе диаметром 16 мм. Лампы этой серии, параметры которых приведены в таблице 2, отличаются от ламп основной серии меньшими световыми отдачами и сроками службы. Для присоединения к сети питания они снабжаются цилиндрическими штырьковыми цоколями типа G-5 по ГОСТ 17100-79 (рисунок 11).

Для работы при высоких окружающих температурах, например в закрытых светильниках, выпускаются специальные амальгамные люминесцентные лампы, в которых ртуть заменена амальгамой (таблица 2). Амальгамой называется сплав металла со ртутью. В зависимости от соотношения ртути и металла амальгамы при комнатной температуре могут быть в жидком, полужидком и твердом состоянии. При высоких температурах амальгама разлагается с выделением ртути, которая, испаряясь участвует в процессах создания газового разряда, как и в обычной люминесцентной лампе. Введение амальгамы увеличивает температуру, при которой достигается оптимальное давление паров ртути (до 60 - 90 °С), что позволило создать лампы с большой удельной мощностью на единицу длины, работающие при повышенных до 70 - 95 °С температурах окружающей среды. Однако введение ртути в виде амальгамы затрудняет зажигание ламп. Кроме того, постепенное испарение ртути приводит к постепенному повышению светового потока ламп - их разгоранию за определенное время. Время разгорания амальгамных ламп при указанных выше температурах окружающей среды составляет 10 - 15 минут. В качестве амальгамы в отечественных лампах используют состав, состоящий из 20 % ртути, 75 % свинца и 5 % бериллия в твердом состоянии.

Дальнейшее увеличение мощности люминесцентных ламп в приемлемых для их практического использования габаритных размерах потребовало разработки приемов и методов поддержания давления насыщенных паров ртути в необходимых пределах в условиях роста температуры средней части колбы. Сохранение давления паров ртути при высоких удельных нагрузках достигается созданием более холодного места на колбе лампы, чем ее средняя часть. Основными способами такого рода являются: приваривание в середине колбы цилиндрического отростка, как бы относящего часть внешней поверхности колбы на большее расстояние от оси разряда (рисунок 12, а ); увеличение длины закатодной области с экранированием конца трубки от нагрева излучением катода (рисунок 12, б ). Недостаток этих способов состоит в том, что при остывании лампы вся ртуть собирается в холодном месте, в результате чего замедляется разгорание лампы. Увеличение длины закатодной области приводит к уменьшению длины столба разряда. Поэтому световая отдача таких амальгамных ламп ниже, чем ламп с обычной конструкцией катода. Области их применения определяются параметрами окружающей среды. Из дополнительных недостатков ламп с отростком укажем на трудность их упаковки и транспортирования.

Рисунок 12. Способы получения холодных зон на колбе:
а - отросток на колбе; б - удлиненная и экранированная закатодная область; в - желобковая колба

Наилучшие результаты дает применение желобковых трубок (рисунок 12, в ). Подобная форма колбы приводит к удлинению канала разряда, ось которого как бы изгибается вслед за перемежающимися желобками, при этом ряд участков поверхности трубки удаляется от оси разряда. Однако увеличение длины разрядного промежутка в таких конструкциях не приводит к ощутимому росту напряжения зажигания. Более длинный разрядный промежуток позволяет получить ту же мощность за счет несколько меньшего тока. Развитие таких люминесцентных ламп в последнее время приостановилось из-за успехов, достигнутых в производстве ламп высокого давления, прежде всего натриевых с улучшенной цветопередачей и высокими световыми отдачами.

Из специальных люминесцентных ламп следует упомянуть также так называемые облучательные лампы, излучение которых лежит за пределами видимой области. К таким лампам относят, в частности, бактерицидные лампы, которые не имеют люминофора. Бактерицидные лампы имеют значительный поток излучения в ультрафиолетовой области спектра (доминирующая длина волны 253,65 нм), отличающийся бактерицидным действием, то есть способностью обезвреживать бактерии. Для колб таких ламп применяют специальное увиолевое стекло, пропускающее более 50 % потока излучения с длиной волны 253,65 нм.

Бактерицидные лампы типа ДБ мощностью 8, 15, 30 и 60 Вт выпускают в колбах тех же размеров, что и люминесцентные лампы аналогичной мощности. Излучение бактерицидных ламп оценивают в специальных единицах бактерицидного потока - бактах (1бк - поток излучения мощностью 1 Вт с длиной волны 253,65 нм). Лампы типа ДБР8 (рефлекторные) имеют поток излучения 3 бк, ДБ15 - 2,5 бк, ДБ30-1 - 6,6 бк, ДБ60 - 8 бк.
Люминесцентные лампы с колбами из увиолевого стекла, но с худшим пропусканием излучения с длиной волны 253,65 нм из-за нанесения на внутреннюю стенку люминофора на основе фосфата кальция создают эритемный поток излучения, используемый в ряде установок загарного и лечебного действия. Излучение эритемных ламп оценивается в единицах эритемного потока - эрах (1 эр - поток излучения мощностью 1 Вт с длиной волны 297 нм). Эритемные лампы выпускаются типов ЛЭ, ЛЭР и ЛУФЩ мощностью от 4 до 40 Вт с эритемным потоком на расстоянии 1 м от 40 до 140 мэр/м².

Кроме рассмотренных выпускаются облучательные люминесцентные лампы специальной конструкции, рекламные, сигнальные и декоративные. Так, серия декоративных ламп включает в себя лампы различного цвета, что указывается в их маркировке (К - красные, Ж - желтые, Р - розовые, З - зеленые, Г - голубые).

Помимо рассмотренных люминесцентных ламп с оксидными самокалящимися катодами, используемыми в стартерных схемах включения, существуют лампы, предназначенные для работы в бесстартерных схемах и схемах мгновенного зажигания. Лампы для работы в бесстартерных схемах - лампы быстрого зажигания по конструкции не отличаются от стартерных, но имеют нормированные значения сопротивления катодов и токопроводящую полосу на колбе, облегчающую зажигание.

Особую группу люминесцентных ламп составляют рефлекторные лампы с направленным светораспределением. На внутреннюю поверхность трубки (до 2/3 ее окружности) наносят слой порошка металла, обладающего диффузным отражением, а затем слой люминофора. Отражающий слой концентрирует поток излучения. Такие лампы имеют меньшую световую отдачу из-за поглощения в отражающем слое, но обеспечивают большую эффективность светильников. Лампы с таким покрытием называют щелевыми. Щелевые лампы обладают большой концентрацией излучения, что позволяет применять их в электрических аппаратах (лампы типа ЛЩ47) и для облучения растений в теплицах (типа ЛФР150).

В связи с разработкой высокостабильных узкополосных люминофоров на основе редкоземельных элементов появилась возможность производства высокоэкономичных люминесцентных ламп в колбе диаметром 26 мм вместо 38 мм. Такие лампы имеют пониженную мощность - 18 вместо 20 Вт, 36 вместо 40 Вт, 58 вместо 65 Вт и высокую световую отдачу (до 100 лм/Вт), благодаря чему их световой поток оказывается выше, чем у стандартных ламп большей мощности.

Производство люминесцентных ламп связано с применением токсичной ртути. Поэтому разработка безртутных ламп давно привлекала внимание. Удалось создать лампы низкого давления в колбах диаметром 38, длиной 1200 мм, наполненные неоном, с люминофором на основе оксида иттрия, со световой отдачей 23 - 25 лм/Вт. Благодаря большему градиенту потенциала столба разряда в неоне (примерно в 2 раза выше, чем в ртутных люминесцентных лампах) можно создавать экономичные лампы, для определенных целей. Безртутные люминесцентные лампы из-за облегчения условий зажигания при пониженных температурах применяют, например, в установках освещения подводного лова рыбы.

Принцип работы люминесцентных ламп серьезно отличается от ЛОН. Вместо вольфрамовой нити в стеклянной колбе такой лампы горят пары ртути под воздействием электрического тока. Свет газового разряда практически невидим, поскольку излучается в ультрафиолете. Последний заставляет светиться люминофор, которым покрыты стенки трубки. Этот свет мы и видим. Внешне и по способу соединения люминесцентные лампы также сильно отличаются от ЛОН. Вместо резьбового патрона с обеих сторон трубки есть два штырька, закрепляющихся следующим образом: их надо вставить в специальный патрон и повернуть в нем.

Люминесцентные лампы имеют низкую рабочую температуру. К их поверхности можно без опаски прислонять ладонь, поэтому они устанавливаются где угодно. Большая поверхность свечения создает ровный рассеянный свет. Именно поэтому их еще называют лампами дневного света . Кроме того, варьируя состав люминофора, можно изменять цвет светового излучения, делая его более приемлемым для человеческих глаз. По сроку службы люминесцентные лампы превосходят лампы накаливания почти в 10 раз.

Минусом люминесцентных ламп явл яется невозможность прямого подключения к электросети. Нельзя просто накинуть 2 провода на торцы лампы и воткнуть вилку в розетку. Для ее включения используются специальные балласты. Связано это с физической природой свечения ламп. Наряду с электронными балластами используются стартеры, которые как бы поджигают лампу в момент включения. Большинство светильников под люминесцентные лампы оборудованы встроенными механизмами свечения наподобие электронных пускорегулирующих аппаратов (ПРА) или дросселями.

Маркировка люминесцентных ламп не похожа на простые обозначения ЛОН, имеющие только показатель мощности в ваттах.

Для рассматриваемых ламп она следующая:

· ЛБ - белый свет;

· ЛД - дневной свет;

· ЛЕ - естественный свет;

· ЛХБ - холодный свет;

· ЛТБ - теплый свет.

Следующие значения расшифровывают маркировку ламп:

· 2700 К - сверхтеплый белый,

· 3000 К - теплый белый,

· 4000 К - естественный белый или белый,

· более 5000 К - холодный белый (дневной).

В последнее время появление на рынке компактных люминесцентных энергосберегающих ламп произвело настоящую революцию в светотехнике. Были устранены главные недостатки люминесцентных ламп - их громоздкие размеры и невозможность использовать обычные нарезные патроны. ПРА были вмонтированы в ламповый цоколь, а длинная трубка свернулась в компактную спираль.

Минусов у люминесцентных ламп несколько:

· такие лампы плохо работают при низких температурах, а при –10 °C и ниже начинают светить тускло;

· долгое время запуска - от нескольких секунд до нескольких минут;

· слышен низкочастотный гул от электронного балласта;

· не работают вместе со светорегуляторами;

· сравнительно дорогие;

· не любят частого включения и выключения;

· в состав лампы входят вредные ртутные соединения, поэтому она требует специальной утилизации;

· если использовать в выключателе индикаторы подсветки, данная осветительная аппаратура начинает мерцать.

Принцип свечения дуговой ртутной лампы высокого давления (ДРЛ) - дуговой разряд в парах ртути. Такие лампы обладают высокой светоотдачей - на 1 Вт приходится 50–60 лм. Запускаются при помощи ПРА. Недостатком является спектр свечения - их свет холоден и резок. Лампы ДРЛ чаще всего используются для уличного освещения в светильниках типа «кобра». Промышленность выпускает ДРЛ мощностью 80, 125, 250, 400, 700 и 1000 Вт со световым потоком 3200, 5600, 11000, 19000, 35000 и 50000 Лм. номинальная светоотдача колеблется от 40 до 50 Лм/Вт.

Лампы ДНаТ (дуговые натриевые трубчатые) - это газоразрядные источники света, поэтому их свечение, как и любых газоразрядных ламп, является результатом газового разряда в газовой смеси высокого давления. Разряд происходит в находящейся во внешней колбе лампы - горелке, наполненной буферной газовой смесью, основные компоненты которой - амальгама натрия (его сплав с ртутью) и инертный ксенон.

Для создания разряда и обеспечения стабилизации тока, подключение натриевых ламп предполагает использование специальной пускорегулирующей аппаратуры - ИЗУ (импульсного зажигающего устройства) и дросселя.

Характеристики и особенности эксплуатации ДНаТ. Благодаря содержанию в газовой смеси горелок ламп паров натрия, влияющей на формирование спектра, их отличительной особенностью является монохроматичность излучения (специфическое желто-оранжевое свечение, свойственное ДНаТ обусловлено превалированием красного спектра).

Данная особенность - наиболее серьезный недостаток этих ламп. Качество света, что называется, оставляет желать лучшего не только из-за их крайне низкого индекса цветопередачи (менее 25 Ra!), но и в отношении очень высокого коэффициента пульсации.

Разумеется, эти недостатки во многих случаях не могут не ограничивать применение ДНаТ. “Неполноценность” спектра их света вызывает нарушение цветопередачи освещаемых объектов, поэтому эти лампы не используются в системах освещения жилых и производственных помещений.

Усложнение восприятия окружающего пространства, учитывая, что едко-желтый свет сопровождается высочайшим коэффициентом пульсации этих источников света, при таком спектральном составе освещения существенно снижает зрительную работоспособность, внимание, реакцию, вызывает быструю утомляемость.

Имея, пожалуй наихудшие показатели качества света по этим характеристикам, натриевые лампы имеют самую высокую светоотдачу (этот показатель может достигать более 100 лм/Вт!) среди газоразрядных ламп. Именно этим, в настоящее время и обусловлено их использование для освещения улиц, автодорог, площадей, строительных площадок и т. п.

Однако, рассматривая светоотдачу, даже качественных образцов ДНаТ, нельзя не учесть так называемый “эффект старения”: так к окончанию срока их службы (в среднем 10000 часов) светоотдача снижается вдвое. К тому же, этот, надо сказать, относительно небольшой срок службы очень сильно зависит от условий эксплуатации.

Заявленная изготовителем наработка в часах предполагает эксплуатацию ламп в определенном температурном режиме (-30 °С...40 °С) с качественными ПРА с широким диапазоном входного напряжения, способными обеспечить нормальный режим зажигания, ограничение тока ДНаТ и стабилизацию напряжения (+/- 5% от Uном).

Еще один недостаток, свойственный, впрочем, большинству газоразрядных ламп - это их длительное (до нескольких минут) “зажигание” (переход в нормальный режим, обеспечивающий максимальную светоотдачу). Такое “запаздывание” включения делает ДНаТ малопригодными для использования в системах освещения с частыми циклами включения и отключения, например, управляемых датчиками движения.

Металлогалоге́нная ла́мпа (МГЛ) - один из видов газоразрядных ламп (ГРЛ) высокого давления. Отличается от других ГРЛ тем, что для коррекции спектральной характеристики дугового разряда в парах ртути в горелку МГЛ дозируются специальные излучающие добавки (ИД), представляющие собой галогениды некоторых металлов.