11.2.3. Люминисцентные лампы

Широкое применение в осветительных установках по­лучили более экономичные источники света — трубчатые лю­минесцентные лампы низкого давления (ЛБ) и дуговые ртут­ные люминесцентные лампы высокого давления (ДРЛ).

Люминесцентные лампы низкого давления (рис. 11.2.2) представляют собой запаянную с обоих концов стеклян­ную трубку 1. Длина и диаметр трубки определяются мощ­ностью лампы и напряжением, на которое она рассчитана. Внутренняя поверхность трубки покрыта тонким слоем лю­минофора (вольфраматом магния, цинкобериллиевым си­ликатом). В торцы трубки впаяны вольфрамовые электро­ды 4, покрытые активным слоем (оксиды щелочных ме­таллов — стронция, бария, кальция) и присоединенных к штырькам цоколей лампы. После откачки воздуха трубку наполняют незначительным количеством чистого аргона и вводят капельку ртути. Давление аргона и паров ртути в трубке при температуре 40 °С равно 13,3 кПа. Люминес­центная лампа снабжается стартером (зажигателем) 3 и дросселем 6. Стартер представляет собой неоновую лам­почку с двумя электродами, один из которых является биметаллической пластинкой. При включении лампы в сеть между электродами стартера проходит тлеющий разряд. При этом биметаллическая пластинка нагревается и, изгиба­ясь, замыкается со вторым контактом. После этого сопро­тивление стартера становится меньше и ток нагревает элек­троды 4 лампы, а биметаллическая пластинка охлаждается и размыкает цепь.

Схема люминисцентной лампы

При наличии дросселя в момент размыкания цепи ме­жду электродами лампы возникает эдектродвижущая сила (ЭДС) самоиндукции, создающая электрический разряд в аргоне и парах ртути. Дроссель, включенный последова­тельно в цепь, служит для создания ЭДС самоиндукции, а также для сглаживания пульсации разряда и ограничения значения тока. Облучение люминесцирующего вещества на стенках трубки фиолетовыми и ультрафиолетовыми луча­ми при электрическом разряде в трубке вызывает его све­чение. Подбор соответствующего состава люминесцирую­щего вещества дает возможность получить свечение, близ­кое к дневному свету. Для устранения помех радиоприему параллельно стартеру включается конденсатор 2 емкостью 0,006 микрофарад (мкФ). Конденсатор 5 емкостью 4—8 мкФ, включенный в цепь дросселя 6 параллельно источнику тока, повышает КПД лампы до 95%. Средний срок служ­бы люминесцентной лампы составляет 3000 часов.

В практике нашли применение дуговые ртутные лю­минесцентные лампы высокого давления (ДРЛ). Эти лам­пы выпускаются промышленностью мощностью 80, 125, 250, 400, 700 и 1000 Вт, рассчитанные на напряжение 220 В со световой отдачей 40—55 лм/Вт и средним сро­ком службы 10000 часов.

Дуговые ртутные люминесцентные лампы (ДРЛ) ус­тойчивы к атмосферным воздействиям, имеют большой световой поток, который не зависит от температуры окру­жающего воздуха. Лампы ДРЛ широко применяются для освещения улиц, автомобильных дорог, в цехах и других помещениях, в которых не предъявляется особых требова­ний к цветопередаче.

Общим недостатком люминесцентных ламп и ламп ДРЛ является пульсация их светового потока с частой, равной удвоенной частоте тока сети (100 Гц). Пульсация светового потока является причиной стробоскопического эффекта, т. е. искажением восприятия движущихся предметов. Вращаю­щиеся детали, освещенные люминесцентными лампами, могут показаться неподвижными или медленно вращающи­мися в противоположную сторону. Это нежелательное явле­ние исправляется включением ламп в разные фазы трехфаз­ной сети или с помощью специальных схем включения.

Для направленного и равномерного рассеивания свето­вого потока ламп, защиты глаз от чрезмерной яркости света, защиты лампы от механических повреждений и пыли применяются светильники. По способу установки принято различать подвесные, потолочные (плафоны), настенные (бра) и напольные (торшеры) светильники.

С лампами накаливания применяются следующие све­тильники (рис. 11.2.3):

светильник «Универсаль»;

глубокоизлучатель эмалированный;

светильник «Люцетта»;

шар из молочного стекла;

кольцевой светильник;

водопыленепроницаемый светильник;

светильник «Альфа»;

светильник «Бета» с зеркальным отражателем.

С люминесцентными лампами применяются светильни­ки 9, основными конструктивными элементами которых являются металлический корпус с узлами установки; панель металлическая, на которой находятся пускорегулирующий аппарат (ПРА); ламподержатель и стартеродержатель; отра­жатель света; рассеиватель, или экранирующая решетка.

Люминесцентные светильники бывают:

с открытой лампой для помещений;

с лампой, закрытой прозрачным или матовым уда­ ропрочным рассеивателем для освещения подходов к зданиям

12 3 4

Рис.11.2.3.Виды светильников

Рис. 11.2.4. Люминесцентные светильники

нию, подъездов, вспомогательных помещений. Именно та­кие светильники наиболее полно отвечают требованиям энергосбережения (рис. 11.2.4).

Различают люминесцентные светильники (рис.11.2.5):

— с зеркальной решеткой;

•— светильники отраженного света.

Наиболее экономически эффективными для освещения жилых и общественных зданий является использование лю­минесцентных ламп (ЛЛ) и компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) с электронными пускорегулирующими аппа­ратами (ЭПРА) вместо обычных с индуктивными (ПРА) (рис. 11.2.6).

Рис. 11.2.5. Люминесцентные светильники: а) с зеркальной решеткой, 6) отраженного света

Современные компактные люминесцентные лампы про­изводятся с индивидуальным встроенным ЭПРА (электрон-но-пускорегулирующий аппарат) и цоколем Е26 для ламп накаливания, что удобно для прямой замены ламп нака­ливания на люминесцентные (рис. 11.2.6).

Использование люминесцентных ламп с ЭПРА дает сле­дующие преимущества:

увеличивается эффективность освещения, обеспечи­ вая светоотдачу 115—120% по сравнению с индуктивным ПРА:

обеспечивает относительное постоянство светового потока во времени (рис. 1 1.2.7);

устраняет стробоскопический эффект и мерцание, что является недостатком индуктивного ПРА;

на 15—20% увеличивается срок службы ламп;

обеспечивается до 30% экономии электроэнергии;

обеспечивается широкий диапазон рабочей темпера­ туры: от -20 до 50 °С;

Таблица 11.2.1 Технические характеристики люминесцентных ламп

Параметры	Тип лампы
	ЛБ-20	ЛБ-40	ЛБ-80	ЛБ-125
Мощность, Вт Световой поток, лм Световая отдача, лм/Вт Срок службы, ч	20 1180 49 10000	40 3000 62 10000	80 4500 54 10000	125 6500 52 10000

Примечание: Л Б - люминесцентная лампа, белого цвета.

11.2.4. Сравнение эффективности ламп накаливания и люминесцентных ламп

В странах СНГ не менее 10% вырабатываемой элек­троэнергии потребляется при освещении жилых и непро­изводственных служебных помещений лампами накалива­ния. Если их повсеместно заменить люминесцентными лам­пами, то это позволит снизить требуемое количество вы­рабатываемой электроэнергии на 7%. В частности, для Рес­публики Беларусь при этом ежегодная экономия электро­энергии будет составлять не менее 4 млрд.кВт-ч.

Рис. 11.2.8. Схема экспериментальной установки

Экспериментальная установка (рис. 11.2.8) включает в себя:

1— лампу накаливания мощности, 60 Вт;

2 — люми­несцентную лампу, такой же мощности, 60 Вт;

3 — выключатели

4 — прибор для измерения освещенности — люксметр

Задания для самостоятельной работы:

Включить лампу накаливания в сеть переменного тока напряжением 220 В. Люксметром измерить освещенность, создаваемую этой лампой на поверхности рабочего стола.

Выключить лампу накаливания и включить люминес­центную лампу. Произвести аналогичные измерения осве­щенности люксметром.

Примечание: Измерения освещенности производить при отсутствии естественного освещения (в светлое время су­ток окна должны быть плотно закрыты шторами).

Вычислите отношение освещенностей, даваемых лю­минесцентной лампой и лампой накаливания.

По результатам расчета сделать вывод об экономич­ности и эффективности исследуемых источников света и целесообразности их использования.