Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
6Электрические лампы.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
571.9 Кб
Скачать

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.