Принцип работы люминесцентных ламп

Люминесцентные лампы для малогабаритных светильников могут быть выполнены в виде кольца, спирали или иметь другую форму, позволяющую уменьшить габариты лампы.

Существует большое количество различных схем включения люминесцентных ламп.

Рассмотрим принцип работы лампы на примере простейшей схемы со стартером и дросселем, показанной на Рис. 1. Дроссель  и стартер представляют собой электромагнитную пускорегулирующую аппаратуру (ПРА).

Рис.1 Запуск люминесцентной лампы с использованием электромагнитного ПРАПри подаче напряжения на вход схемы практически все напряжение прикладывается к стартеру, представляющему собой неоновую лампочку, у которой электроды изготовлены из биметаллических пластин. Между пластинами неоновой лампочки возникает тлеющий разряд, разогревающий пластины.Под действием температуры пластины изгибаются и замыкаются между собой.

Биметаллические пластины изготавливают путем соединения двух пластин из разнородных металлов, имеющих разный коэффициент линейного температурного расширения, вследствие чего нагрев приводит к изгибу таких соединенных пластин. После замыкания пластин оба накала люминесцентной лампы разогреваются проходящим по ним током.А пластины неоновой лампочки стартера остывают и размыкаются. В дросселе возникает переходной процесс, вызванный резким уменьшением проходящего по нему тока: между накалами люминесцентной лампы появляется импульс напряжения, значительно превышающий по величине напряжение питающей сети.

В лампе возникает газовый разряд, сопровождающийся свечением, который уже поддерживается только электрическим полем между катодами.Дроссель ограничивает ток через лампу. Конденсатор С1 необходим для повышения коэффициента мощности светильника. Конденсатор С2 служит для подавления высокочастотных помех.Выпускается большая номенклатура различных стартеров в зависимости от мощности ламп.

В светильниках часто две люминесцентные лампы включают последовательно. Стартеры для такого включения имеют другое напряжение включения, чем используемые для одной лампы.Разряд в лампе сопровождается ультрафиолетовым излучением, длина волны которого лежит за пределами видимого глазом света (примерно 254 нм). Это излучение возбуждает в люминофоре свечение с длинами волн видимого света.

Ультрафиолетовое излучение практически полностью задерживается стенками стеклянной трубки.Светильники с электромагнитными ПРА имеют ряд недостатков: дроссели, входящие в состав ПРА, сильно греются и гудят; низкий коэффициент мощности – доходящий до 0,5; светильники плохо включаются при пониженном, даже на 10%, напряжении сети; свечение ламп сопровождается мерцанием с частотой сети, что приводит к утомляемости глаз; возможно возникновение стробоскопического эффекта – зрительной иллюзии неподвижности вращающегося предмета.Электромагнитные ПРА постепенно вытесняются электронными ПРА (ЭПРА), в которых все функции по запуску лампы и регулированию режимом ее работы выполняет электронная схема. В электронном ПРА напряжение с частотой 50 Гц преобразуется в напряжение с частотой в несколько десятков кГц. Для ограничения тока в лампе здесь также имеется дроссель, но на повышенной частоте потери мощности в нем пренебрежимо малы.Электронные ПРА позволяют уменьшить мерцание ламп и устранить стробоскопический эффект, повысить коэффициент мощности до 0,9 – 0,95, осуществлять плавное зажигание ламп и значительно увеличить продолжительность их работы.

Специальные электронные ПРА позволяют диммировать люминесцентные светильники, изменяя их световой поток в широких пределах. Для таких ЭПРА вместо выключателя устанавливается специальный диммер, рассчитанный для работы с данным типом ЭПРА.Экономия электроэнергии при переходе от электромагнитных ПРА к электронным составляет 20 – 30%, а при использовании диммируемых светильников значительно больше. Поэтому при проектировании освещения чаще всего подбирают светильники именно с электронным ПРА.

А компактные люминесцентные лампы (часто называемые энергосберегающими) для малогабаритных светильников содержат схему электронного ПРА внутри корпуса лампы.Мерцание ламп и стробоскопический эффект в светильниках с электромагнитным ПРА можно существенно снизить при освещении больших помещений, в которых значительное количество светильников равномерно распределено по трем фазам электросети.При этом спад светового потока в светильниках одной фазы компенсируется повышением светового потока в других фазах. Подбирая светильники при проектировании освещения необходимо учитывать, что светильники с электронным ПРА имеют несравнимое преимущество, если в помещении предполагается установить небольшое количество светильников. Когда нет возможности распределить их равномерно по всем трем фазам электрической сети.2 мая 2013 г.К разделу  СВЕТИЛЬНИКИК ОГЛАВЛЕНИЮ(Все статьи сайта)Скорее всего, нам не придется отмечать 200-летний юбилей обычной бытовой лампы накаливания.

Государственные программы многих стран Европы уже ставят жесткие ограничения по использованию этих ламп, а сегодня купить обычную лампу накаливания для применения в быту едва ли удастся, если ее мощность превышает 25 Вт.Вполне возможно, что эта тенденция доберется и до нас. Как альтернатива, в странах Евросоюза уже более 10 лет используются люминесцентные осветительные приборы, которые стоят немного дороже, но и ресурс у них гораздо выше. С их устройством и принципом работы, видами и применением более детально познакомимся сегодня.Содержание:

Что такое лампа люминесцентная

Самая первая промышленная люминисцентнаялампа была представлена публике на всемирной промышленной выставке в Нью-Йорке в 39-м году, но распространялась новинка довольно медленно. В силу привычки, да и по причинам высокой на то время стоимости, люминесцентные лампы практически не использовались в быту, срок их службы был не ахти какой, да и размеры не могли конкурировать с лампой накаливания. Характеристики и продолжительность службы люминесцентных ламп постоянно улучшались, лампа становилась компактнее и доступнее, а уже сегодня свойства и принцип работы люминесцентных ламп позволяют говорить об их явном преимуществе как в плане надежности, так и с точки зрения эффективности излучения светового потока.

В принципе, люминесцентная лампа — это разновидность газоразрядных ламп.

Для возбуждения ртутных паров в среде аргона и неона используется электрический ток определенных характеристик. В результате прохождения тока и возбуждения ртутных паров образуется холодное плазменное свечение. Этот разряд способен излучать только коротковолновой ультрафиолетовый свет.

Как и любая газоразрядная лампа, люминесцентный источник света имеет катод, в роли которого выступает вольфрамовая спираль со сложным многокомпонентным покрытием, в состав которого входят стронций, барий и двуокись кальция. Когда мы подаем электрический ток на оба конца вольфрамовой спирали, она может нагреваться до температуры, необходимой для излучения электронов. Эти электроны ионизируют газовый коктейль, который находится в колбе и вызывает плазмообразование.

Длина излучаемой  волны

Вот только излучаемый свет с длиной волны, не видимой человеческому глазу, мог так бы и статься предметом изучения для лабораторий, если бы не поверхность колбы, которая имеет особенное внутреннее покрытие.

Это покрытие и сделало лампу пригодной к использованию, как источника достаточного количества света. Человеческий глаз способен воспринимать световую волну длиной от 380 нм до 750 нм и без этого покрытия свет плазмы был бы недоступен глазу. Люминофор — флуоресцентное покрытие колбы, преобразует длину волны свечения в диапазоне от 430 до 540 нм и благодаря ему свет становится видимым.

Длина волны, которая излучается лампой, может регулироваться составом люминофора, в который входит масса химических элементов.

Благодаря разной процентной доле компонентов удалось достичь и разной длине волны, которая соответствует всем цветам, которые мы различаем. Следовательно, и цвет свечения можно регулировать составом покрытия и составом стекла, из которого выполнена колба лампы. Кроме того, некоторые из элементов предотвращают попадание вредных ультрафиолетовых волн на сетчатку глаза.

Точная регулировка длина волны, которая характерна для дорогих люминесцентных ламп, позволяет передавать цвета практически без искажений, в том диапазоне, к которому глаз привык, а мы сравниваем цветопередачу, как правило с солнечным светом и цвета, воспринимаемые глазом при воздействии этого света, считают базовыми. Таким образом удалось получить довольно широкий диапазон цветовых температур свечения люминесцентных ламп в пределах от 2700К до 6500К и каждая из этих ламп применяется в зависимости от цветовой температуры и интенсивности света.

Мощность и характеристики люминесцентной лампы

Когда мы идем в магазин, чтобы купить обычную лампу, нам достаточно знать только ее мощность, да еще маркировку цоколя на всякий случай, поскольку характеристики ламп накаливания особенным разнообразием не отличаются. С люминесцентной лампой такие шутки не проходят.

Здесь необходимо знать не просто мощность, которую эта лампа потребляет, но характеристики цвета, обусловленные составом покрытия колбы. К тому же, если мы поставим в один светильник две лампы с разными характеристиками по цвету, результат может быть самый непредсказуемый, а цвет свечения может получиться не самый приятный для восприятия. Поэтому необходимо быть в курсе маркировки, которую производители наносят на колбу ламп и знать, что она обозначает.

Конструктивно лампа может быть выполнена, как угодно, но самый основной показатель — размещение пуско-регулирующей аппаратуры (ПРА), к которой мы еще вернемся.

ПРА может быть установлено как в самой лампе (энергосберегающие лампы под стандартный патрон), так и работать в паре с вынесенным ПРА. Трубчатые линейные люминесцентные лампы могут быть выполнены только для подключению к внешней ПРА, а лампы сложных форм, экономки, нестандартные фасонные светильники, могут иметь пусковую аппаратуру в цоколе. Основные размеры колб трубчатых ламп следующие:

Т12 соответствует трубе диаметром 38мм;Т8 — 26 мм;Т5 — 16мм.

Последние, самые компактные лампы, разработаны для использования только с электронными пускорегулирующими устройствами. Мощность лампы всегда указана на колбе, также на ней указана цветовая температура в виде индекса и часто в виде расшифровки, к примеру, холодный белый, или теплый желтый. Поэтому кроме мощности лампы необходимо учитывать и эти параметры тоже.

Светильники для люминесцентных ламп

Для работы обычной люминесцентной лампы необходима специальная пускорегулирующая аппаратура, о которой мы говорили. В зависимости от схемы включения лампы, применяют или электронные ПРА, или электромагнитные, которые включают в себя:

Дроссель для люминесцентной лампы. Стартер для люминесцентной лампы.Гнезда или патроны для фиксации, в зависимости от конструкции лампы.

Схемы включения ламп с электромагнитной ПРА приведены на рисунке и это самая простая и старая схема включения.

Сегодня же в энергосберегающих лампах применяются электронные балласты, которые фактически заменяют устаревшую и громоздкую ПРА. К тому же ПРА электромагнитные сильно шумят и могут терять большое количество энергии в зависимости от качества комплектующих, поэтому уже сегодня их стараются заменять на электронную ПРА. В связи с тем, что в колбе такой лампы находятся инертные газы, после выхода из строя люминисцентная лампа подлежит обязательной утилизации.

Таким образом, вкратце мы знаем, что такое люминесцентная лампа и каковы основные ее характеристики. Поэтому применять ее мы станем обдуманно и эффективно.

Читайте также Какие светильники лучше для натяжного потолка

Автор angor58

Источники:

• electromontaj-proekt.ru
• nashprorab.com