Устройства люминесцентных ламп типа лб, лд,лхд, лтб, лдц

Люминесцентная лампа (ЛЛ) — газоразрядный источник света, в котором электрический разряд в парах ртути создаёт ультрафиолетовое излучение, которое преобразовывается в видимый свет с помощью люминофора — смеси фосфора с другими элементами.

Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Срок службы люминесцентных ламп может в 10 раз превышать срок службы ламп накаливания при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу включений и выключений.

Они представляют собой длинную трубку из стекла с цоколями на концах. Трубка заполняется разреженным газом (аргоном) и небольшим количеством паров ртути. На внутреннюю поверхность трубки наносится слой люминофора- вещества, светящегося под действием газового разряда и ультрафиолетового излучения.

Люминесцентная лампа низкого давления (рис. 1) представляет собой запаянную с обоих концов стеклянную трубку 4, на внутреннюю поверхность которой нанесен тонкий равномерный слой люминофора 1, в трубку впаяны два электрода 2, которые выполнены в виде вольфрамовой биспирали. В лампу вводится капля ртути 3 и инертный газ, обычно аргон, давление которого 3—4 мм рт. ст.

Рис. 1. Люминесцентная лампа

Рис. 2. Схема включения люминесцентной лампы в сеть электрического тока:

1 — стартер (неоновая лампа тлеющего разряда); 2 — микелиновый электрод; 3 — биметаллическая пластинка; 2 — конденсатор; 5 — люминофорный слой; 6 — дроссель; 7 — пары ртути

Существуют различные способы зажигания люминесцентных ламп. На рис.1. приведена схема включения люминесцентной лампы со стартерным зажиганием. Стартер служит для включения лампы в сеть и предварительного подогрева электродов лампы в момент ее зажигания.

При включении лампы электрический ток идет последовательно через первый электрод — стартер — второй электрод и обеспечивает необходимый подогрев электродов. После зажигания лампы стартер автоматически отключается и между электродами возникает электрический разряд в парах ртути и аргона, наполняющих трубку. Невидимые для глаза ультрафиолетовые излучения, возникающие в результате этого разряда и составляющие около 85% всей энергии излучения, облучают слой люминофора и вызывают видимое свечение его.

Система зажигания люминесцентной лампы монтируется в пускорегулирующей аппаратуре, состоящей из дросселя, служащего для стабилизации напряжения на лампе, и конденсаторов, которые предназначаются для повышения коэффициента мощности установки и устранения радиопомех.

Наряду со стартерным включением люминесцентных ламп существуют также схемы бесстартерного зажигания. Люминофоры, применяемые в люминесцентных лампах, определяют спектральный состав излучения люминесцентных ламп и их световую отдачу. В качестве люминофоров применяют мелкокристаллический порошок сернистых соединений цинка, магния, кальция, кадмия и др. Эти вещества специально обрабатываются и прокаливаются с частицами меди, марганца, висмута и вольфрама.

Преобразуя с помощью люминофоров ультрафиолетовые излучения в видимые, люминесцентные лампы обладают более высокой экономичностью в сравнении с лампами накаливания. Их световой КПД в 2—4 раза выше светового КПД ламп накаливания. Подбирая соответствующие составы люминофоров, представляется возможным получить от люминесцентных ламп световой поток нужной цветности либо приблизить его по качеству к естественному свету.

В настоящее время нашей промышленностью выпускаются люминесцентные лампы пяти типов, различающиеся по цветности излучаемого светового потока: лампы дневного света — ЛД, холодно-белого света — ЛХБ, белого света — ЛБ, дневного света с улучшенной цветопередачей — ЛДЦ и тепло-белого света — ЛТБ. Мощность выпускаемых люминесцентных ламп от 8 до 120 Вт.

Лампы ЛДЦ являются наилучшими для тех случаев, когда требуется обеспечить при искусственном освещении различение цвета так же, как в дневных условиях. Они применяются в цехах лакокрасочных покрытий или там, где производится отбраковка изделий по цвету.

Излучение ламп ЛД не обеспечивает тонкого различения цветов, но цветность их все же близка к лампам ЛДЦ. Лампы ЛБ приблизительно воспроизводят по цветности солнечный свет, отраженный облаками. Они применяются в конторских помещениях, в помещениях конструкторских бюро, в цехах металлообработки. Эти лампы также и наиболее экономичны; световая отдача лампы мощностью 40 Вт составляет 62 лм/Вт, световой поток 2480 лм. Лампы ЛХБ по цветности занимают промежуточное положение между лампами ЛБ и ЛДЦ. Лампы ЛТБ имеют ярко выраженный розовый оттенок и применяются тогда, когда по тем или иным соображениям желательно подчеркнуть розовые или красные тона.

Срок службы люминесцентных ламп составляет 5000 ч — в 5 раз больше, чем у ламп накаливания. К концу срока службы их световой поток снижается до 50%.

Режим горения люминесцентных ламп зависит от температуры окружающего воздуха. Наиболее благоприятные условия создаются при температуре окружающего воздуха 18—25° С. Как повышение, так и понижение температуры вне этих пределов вызывает уменьшение светового потока лампы. При низких температурах, близких к 0° С, зажигание ламп, работающих в обычных схемах включения, весьма затруднено.

Колебания напряжения в сети также вызывают изменение режима горения люминесцентных ламп. Как повышение, так и снижение напряжения в сети приводит к сокращению срока службы лампы. Кроме того, при пониженном напряжении лампы либо не загораются, либо горят неустойчиво — мигают.

Люминесцентным лампам, так же как и другим газоразрядным источникам света, при работе их на переменном токе присущи колебания светового потока во времени. Это обусловлено малой световой инерцией люминесцентных ламп. Частота колебаний светового потока ламп соответствует частоте изменений направлений переменного тока (50 Гц), а глубина колебаний определяется разностью между максимальным и минимальным значениями светового потока. У ламп типа ЛБ глубина колебаний составляет 35%, а у ламп ЛД достигает 65%. Это намного больше, чем у ламп накаливания (5—15%).

Колебания светового потока, незаметные для глаза при наблюдении неподвижных предметов, становятся заметными при наблюдении за движущимися предметами. При глубоких колебаниях изображение предмета на сетчатке глаза не только появляется и исчезает (или плохо просматривается) 100 раз в секунду, но одновременно и перемещается с одного элемента сетчатки на другие. Поэтому движение предмета воспринимается глазом как прерывистое, а при некоторой скорости вращения предмета может создаться иллюзия, что он вращается в противоположную сторону или находится в покое. Это явление носит название стробоскопического эффекта.

Также ЛЛ делятся на осветительные общего назначения и специальные. К ЛЛ общего назначения относят лампы мощностью от 15 до 80 Вт с цветовыми и спектральными характеристиками, имитирующими естественный свет различных оттенков. Для классификации ЛЛ специального назначения используют различные параметры. По мощности их разделяют на маломощные (до 15 Вт) и мощные (свыше 80 Вт); по типу разряда на дуговые, тлеющего разряда и тлеющего свечения; по излучению на лампы естественного света, цветные лампы, лампы со специальными спектрами излучения, лампы ультрафиолетового излучения; по форме колбы на трубчатые и фигурные; по светораспределению с ненаправленным светоизлучением и с направленным (рефлекторные, щелевые, панельные и др.).

Маркировка обычно состоит из 2-3 букв. Первая буква Л означает люминесцентная. Следующие буквы означают цвет излучения: Д - дневной; ХБ - холодно-белый; Б - белый; ТБ - теплобелый; Е - естественно-белый; К, Ж, 3, Г, С - соответственно красный, желтый, зеленый, голубой, синий; УФ - ультрафиолетовый. У ламп с улучшенным качеством цветопередачи после букв, обозначающих цвет, стоит буква Ц, а при цветопередаче особо высокого качества - буквы ЦЦ. В конце ставят буквы, характеризующие конструктивные особенности: Р - рефлекторная, У - U-образная, К - кольцевая, А - амальгамная, Б - быстрого пуска. Цифры обозначают мощность в ваттах. Маркировка ламп тлеющего разряда начинается с букв ТЛ.

В табл.1 приведены характеристики наиболее распространенных ЛЛ дневного света. Обозначения: Р - мощность; U -напряжение на лампе; I - ток лампы; R -световой поток; S - световая отдача.

Люминесцентные лампы выпускают мощностью 15, 20, 30, 40, 80 Вт.

Таблица 1
Тип	Р,Вт	U, в	I.A	R, лм	S, лм/Вт	Размеры, мм
Лдц	15	58	0,3	450	30	437,4 452,4 25
ЛД ЛХБ	15	58	0,3	525	35	437,4 452,4 25
	15	58	0,3	600	40	437,4 452,4 25
ЛБ	15	58	0,3	630	42	437,4 452,4 25
ЛТБ	15	58	0,3	600	40	437,4 452,4 25
Лдц	20	60	0,35	620	31	589,8 604,8 38
ЛД	20	60	0,35	760	39	589,8 604,8 38
ЛХБ	20	60	0,35	900	45	589,8 604,8 38
ЛБ	20	60	0,35	980	49	589,8 604,8 38
ЛТБ	20	60	0,35	900	45	589,8 604,8 38
лдц	30	108	0,34	1110	37	894,6 909,6 25
ЛД	30	108	0,34	1380	46	894,6 909,6 25
ЛХБ	30	108	0,34	1500	50	894,6 909,6 25
ЛБ	30	108	0,34	1740	58	894,6 909,6 25
ЛТБ	30	108	0,34	1500	50	894,6 909,6 25
лдц	40	108	0,41	1520	38	1199,4 1214,4 38
ЛД	40	108	0,41	1960	49	1199,4 1214,4 38
ЛХБ	40	108	0,41	2200	55	1199,4 1214,4 38
ЛБ	40	108	0,41	2480	62	1199,4 1214,4 38
ЛТБ	40	108	0,41	2200	55	1199,4 1214,4 38
лдц	80	108	0,82	2720	34	1500 1515 38
ЛД	80	108	0,82	3440	43	1500 1515 38
ЛХБ	80	108	0,82	3840	48	1500 1515 38
ЛБ	80	108	0,82	4320	54	1500 1515 38
ЛТБ	80	108	0,82	3840	48	1500 1515 38

Заканчивая рассказ о новых источниках света – люминесцентных лампах, рассмотрим, какими преимуществами и недостатками они обладают по сравнению с привычными лампочками накаливания.

Популярность люминесцентных ламп обусловлена их преимуществами (над лампами накаливания):

- значительно большая светоотдача (люминесцентная лампа 20 Вт даёт освещенность как лампа накаливания на 100 Вт) и более высокий КПД;

- приближенный к естественному спектр излучения лампы;

- разнообразие оттенков света;

- рассеянный свет;

- длительный срок службы, при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу включений и выключений .

К недостаткам относят:

- химическая опасность;

- неравномерный спектр;

- мерцание лампы с частотой питающей сети. Применение ЭПРА не решает этой проблемы, а только позволяет уменьшить размеры токоограничивающего дросселя за счёт повышения частоты в 400 и более раз, так как остаются пульсации выпрямленного тока на конденсаторе с частотой 100 Гц;

- наличие дополнительного приспособления для пуска лампы — пускорегулирующего аппарата;

- вышедший из строя стартёр вызывает фальстарт лампы (визуально определяется несколько вспышек перед стабильным зажиганием), сокращая срок службы нитей накала;

- очень низкий коэффициент мощности ламп — такие лампы являются неудачной для электросети нагрузкой.

Существуют и более мелкие недостатки.