
Люминесцентные лампы
Возможность слабого свечения стеклянных сосудов, содержащих ртутные пары в вакууме, была замечена еще в XVII в, после изобретения ртутных барометров. Но на протяжении нескольких столетий она была забыта. Лишь во второй половине XIX в. была вновь проведена серия экспериментов по пропусканию тока через газы, и тогда же было замечено, что давление газа заметно влияет на его светоизлучающие свойства. В конце 1890-х - начале 1900-х годов в США были впервые разработаны газоразрядные трубки, предназначенные для целей освещения. На основе этой идеи в разное время были созданы газосветные ("неоновые") трубки, люминесцентные лампы, лампы тлеющего разряда и натриевые лампы низкого давления.
Поэтапное улучшение характеристик разрядных трубок привело к созданию в 1930-х годах традиционных люминесцентных ламп. Вначале был найден оптимальный по светоотдаче газ - пары ртути при низком давлении - и подобрано его наилучшее давление. Получившаяся ртутная лампа низкого давления давала приемлемое количество света (4-6 лм/Вт), однако ее свет имел выраженный зеленоватый оттенок и, следовательно, плохую цветопередачу. Эта особенность связана с тем, что основная мощность излучения разряда сосредоточена в ультрафиолетовом спектре, не воспринимающемся человеческим глазом. Исправить положение удалось только с изобретением специальных веществ-"светосоставов" - люминофоров, способных преобразовывать невидимое ультрафиолетовое излучение в видимый свет.
Д
альнейшие
усовершенствования цвета люминесцентных
ламп коснулись в основном химического
состава и спектральных свойств
люминофоров. Были созданы "трехполосные"
и "пятиполосные" лампы, содержащие
по три и пять цветных люминофоров
соответственно. Принцип получения
белого света в таких лампах позаимствован
из формирования цветов на экранах
цветных телевизоров и мониторов.
Появление более эффективных люминофоров
способствовало и уменьшению размеров
ламп. Если первые люминесцентные
лампы имели диаметр разрядной трубки
38 мм, то у современных ламп T2 и T5 диаметр
составляет лишь 7 и 16 мм соответственно
(рис. 17).
В зависимости от свойств люминофора его свечение может принимать практически любые оттенки, от насыщенного цветного до белого с любой цветовой температурой. Для того, чтобы подчеркнуть новизну люминесцентного освещения по сравнению с накальным, в первые годы потребители ламп "увлекались" лампами дневной цветности (Тцв = 5000 К и выше). За счет этого этот вид ламп получил свое расхожее ошибочное наименование - "лампы дневного света". В профессиональной практике этот термин не прижился, так как лампа дневного света представляет собой лишь вариант люминесцентной лампы, наравне с лампами других оттенков свечения.
Д
ля
включения ламп этого типа в сеть требуются
устройства, ограничивающие их рабочий
ток и обеспечивающие надежное
зажигание – балласты.
За время существования люминесцентных
ламп они стали основным источником
света в освещении общественных зданий
и сооружений, где основными требованиями
являются большие световые потоки,
разнообразие цветов и высокая
энергоэффективность.
Новый виток развития люминесцентных источников света низкого давления начался в 90-х годах XX в. с освоением технологии безэлектродных ламп. Их устройство аналогично традиционным люминесцентным лампам, однако свечение разряда вызывается не протекающим внутри колбы током, а внешним электромагнитным полем. Колба, таким образом, не содержит подверженных разрушению электродов и срок службы лампы намного увеличивается.
Техническая информация
Технические параметры люминесцентных ламп во многом определяются свойствами использованных в них разряда низкого давления и люминофоров. Световая отдача люминесцентных ламп, в зависимости от диаметра трубки, состава газового наполнения и типа люминофора может находиться в интервале 40-110 лм/Вт. Люминесцентные лампы являются крупноразмерными источниками рассеянного света, и поэтому не подходят для оптических систем со значительной концентрацией света (некоторым исключением можно считать серию Т5).
Схема включения люминесцентных ламп должна обязательно содержать балласт и зажигающее устройство например, стартер. Для улучшения световых характеристик ламп, снижения веса питающей аппаратуры и совместимости с нестандартными сетями схема включения может содержать преобразователь напряжения и частоты (так называемый электронный балласт или пускорегулирующий аппарат). Электроника позволяет также регулировать световой поток ламп, что невозможно в традиционных схемах включения. Дополнительным плюсом электронных балластов является возможность работы от любого источника питания постоянного или переменного тока напряжением от 3 до 240 В (в зависимости от модели балласта).
Рабочая
температура и количество выделяемого
тепла, напрямую связанные с мощностью
и эффективностью (светоотдачей)
лампы, невелики. Температура поверхности
большинства люминесцентных ламп не
превышает 60°С, благодаря чему они
допускают попадание воды на нагретую
колбу. Давление паров ртути внутри лампы
существенно зависит от температуры
окружающей среды, и это накладывает
серьезные ограничения на диапазон
допустимых наружных температур.
Люминесцентные лампы рассчитаны
на так называемую оптимальную
окружающую температуру, которая обычно
совпадает с комнатной (18-25°С). При
меньших или больших температурах
светоотдача лампы падает. Если окружающая
температура ниже +5°С, зажигание лампы
вообще не гарантируется. С этой
особенностью связаны ограничения,
накладываемые на применение этих ламп
в наружном освещении. Это возможно
только в регионах с относительно теплым
климатом.
Габариты
ламп напрямую связаны с их мощностью и
диаметром колбы. Как уже отмечалось
ранее, люминесцентные лампы представляют
собой громоздкие источники света с
относительно низкой светимостью
поверхности. Размеры линейных ламп
выбираются кратно длине строительного
модуля (600 мм) либо размерам элементов
подвесных потолков (549 мм).
Срок службы люминесцентных ламп определяется многими факторами и в основном зависит от качества их изготовления. Физическое перегорание лампы происходит в момент разрушения активного слоя либо обрыва одного из ее электродов. Наиболее интенсивное распыление электродов наблюдается при зажигании лампы, поэтому полный срок службы сокращается при частых включениях. Полезным сроком службы принято считать период, в течение которого лампа дает не менее 70% от начального светового потока. Этот период может истекать задолго до перегорания лампы как такового. Средний полезный срок службы современных люминесцентных ламп в зависимости от модели составляет 8000-15000 ч.
Люминесцентные лампы охватывают практически весь диапазон цветовых температур от 2700 до 10000 К. Существуют также цветные лампы. Индекс цветопередачи Ra меняется от 60 для ламп со стандартными люминофорами до 92...95 у ламп с очень хорошей цветопередачей. Улучшение цветопередачи сопровождается некоторым снижением световой отдачи.
Эксплуатационными особенностями люминесцентных ламп являются мерцание светового потока с частотой питающей сети и его спад в течение срока службы. Мерцание лампы незаметно глазу, однако сказывается на утомляемости зрительной доли мозга. Подобное освещение непригодно для напряженной зрительной работы (чтения, письма и т.п.) и может вызывать стробоскопический эффект на вращающихся предметах. Электронные балласты полностью исключают эту проблему, так что на сегодняшний день их можно рекомендовать для большинства применений.
Л
юминесцентный
свет в настоящее время абсолютно
доминирует на рынке внутреннего
освещения общественных зданий. Несмотря
на стремительно развивающегося конкурента
– светодиодные системы – традиционные
люминесцентные лампы будут удерживать
свои позиции еще много лет. В последнее
время наблюдается также тенденция
активного проникновения люминесцентного
света в бытовые и дизайнерские применения.
Ранее этот процесс сдерживался в основном
несовершенством конструкции и не вполне
удачной цветовой гаммой старого
модельного ряда ламп.