Компактные люминесцентные лампы

О дним из основных недостатков люминес­центных ламп являются их большие раз­меры. На­пример, лампа, эквивалентная по световому потоку лампе накаливания мощно­стью 100 Вт, будет иметь длину примерно 0,5 м. Подобная громоздкость не позволяет ис­пользовать эти лампы в небольших светильниках, характерных для небольших интерь­еров и в первую очередь для бытовых условий. Лампы, сделанные по обычной технологии, при не­больших размерах имеют очень небольшие свето­вые потоки, из-за чего нашли лишь ог­раниченное применение в ночниках и светильниках декоратив­ного и местного освещения.

Для уменьшения размеров лампы при одно­временном сохранении большого свето­вого по­тока было решено "сложить" разрядную трубку в два раза, в результате чего лампа приобрела П-об­разную (а точнее, среднюю между П- и Н-образ­ными) форму. Дополни­тельно в новом виде ламп применили современные трехполосные люмино­форы, обеспе­чивающие повышенную светоотдачу одновременно с высоким качеством цветовоспроиз­ведения.

Одновременно было предложено объединить оба конца трубки в общем цоколе и разместить в нем необходимый для зажигания лампы стартер, выведя наружу лишь два контакта. Так было достигнуто некоторое упрощение подключения лампы к светильнику. В дальнейшем, с появлением электронных пускорегулирующих аппаратов, от этого новше­ства пришлось отказаться и лампы стали снабжать простым четырехштырьковым цоколем.

Д альнейшие усовершенствования коснулись количества изгибов разрядной трубки: появились лампы, "сложенные" два­жды и даже трижды. В отечественной прак­тике лампы принято называть по количеству параллельно идущих участков трубки. На­пример, пока­занные на рис. 22 лампы носят название двухканальных, а на их основе были разработаны четырех- и шестиканаль­ные лампы. Не­смотря на значительный про­гресс в соотно­шении светового потока и га­баритов ламп, они с большим трудом вне­дрялись на быто­вой рынок. Это было свя­зано с тем, что лампы требовали специаль­ных светильни­ков, к тому же снабженных отно­сительно громозд­кими и тяжелыми балла­стами. Массовый по­требитель оказался не готов к радикальной замене всех домашних светильников на но­вые, и поэтому вторым направлением разви­тия компактных ламп стала разработка ламп, подходящих для прямой замены ламп нака­ливания - ламп со встроенным балластом или интегрирован­ных компактных люми­несцентных ламп.

Первый вариант таких ламп был предложен одновременно с серией PL-S и пред­ставлял собой дважды сложенную люминесцентную трубку, размещенную в одном кор­пусе с балластом и стартером (рис. 23). Пластмассовое основание, к которому крепились трубка, балласт и стартер, было снабжено стандартным резьбовым цоколем E27, а корпус лампы состоял из призматического или молочного стеклянного стакана, служившего рас­сеивателем. Первый вариант лампы со встроенным балластом действительно подходил к стандартным патронам для ламп накаливания. Однако размеры лампы ограничивали ее область применения в основном открытыми светильниками. Но основным недостатком подобных ламп стал их чрезмерный вес, значительный вклад в который давал балласт, из­готовленный из трансформаторной стали.

Н

Рис. 24 Современные

энергосберегающие лампы

овые поколения интегрированных компактных люминесцентных ламп появились лишь в середине 1990-х годов и строились уже на основе встроенных электронных балла­стов. Это позволило существенно снизить вес лампы, а заодно и воспользоваться всеми преимуществами питания лампы высокочастотным напряжением. Для уменьшения габа­ритов, и прежде всего диаметра лампы, было решено отказаться от размещения балласта между разрядными трубками, в результате чего балласт стали прятать в цокольную часть. С легкой руки рекламодателей лампы со встроенным электронным балластом получили наименование "энергосберегающих". Это понятие, как и многие другие, строго говоря, не является светотехническим термином. Дело в том, что об энергосберегающих свойствах той или иной технологии можно говорить лишь в сравнении с альтернативными вариан­тами. В сравнении с лампами накаливания компактные люминесцентные лампы, безус­ловно, экономичны, однако их параметры в целом хуже, чем у стандартных люминес­центных ламп или, тем более, чем у малогабаритных ламп серии T5. Экономический эф­фект компактных ламп со встроенной электроникой в значительной степени страдает от того, что вместе с перегоревшей лампой потребитель вынужден выбрасывать практически исправный балласт, стоимость которого составляет до 80% стоимости лампы.

Т ехническая информация

Технические параметры компактных люминесцентных ламп аналогичны таковым обычных люминесцентных ламп, с поправками на уменьшенные размеры, более сложную форму колбы и встроенные в лампу дополнительные элементы. Световая отдача неинтег­рированных компактных ламп всегда ниже этого же параметра у линейных ламп той же мощности с аналогичным люминофором. Лампы со встроенным балластом имеют заве­домо более низкую светоотдачу, чем неинтегрированные модели той же мощности, так как для них указывается светоотдача комплекта "лампа-балласт", а не отдельно взятой разрядной трубки.

Схема включения интегрированных компактных ламп не отличается от таковой для ламп накаливания, за исключением отсутствия возможности регулирования. Лампы без встроенных балластов включаются аналогично стандартным люминесцентным, причем лампы, предназначенные для стартерных схем включения, могут содержать встроенные в цоколь стартеры. Регулирование светового потока возможно только для неинтегрирован­ных ламп без встроенных стартеров, и осуществляется при помощи электронных пускоре­гулирующих аппаратов.

Номинальное напряжение сети для лампы со встроенным электронным балластом за счет его особенностей обычно лежит в некоторых пределах, например 180-240 В. Эти же лампы некритичны к частоте переменного напряжения и обычно допускают работу на постоянном токе. Что касается параметров сети, в которую может быть включена неин­тегрированная лампа, они полностью определяются схемой ее включения. Лампы со встроенным традиционным балластом чувствительны не только к напряжению сети, но и к его частоте, так как от нее зависит сопротивление балласта. Обычно их выпускают для напряжения 220-230 В частотой 50 Гц.

Диапазон мощностей компактных люминесцентных ламп, создававшихся в первую очередь для замены ламп накаливания, составляет 5...25 Вт. В связи с тем, что с увеличе­нием мощности увеличиваются и габариты лампы, выпуск моделей большей мощности нецелесообразен (лампа перестает быть компактной).

Рабочая температура поверхности ламп не превышает 60-80°С. Это делает ком­пактные люминесцентные лампы пожаробезопасной альтернативой традиционным лам­пам накаливания. Устойчивость работы лампы и ее светоотдача существенно зависят от температуры окружающей среды. Лампы рассчитаны на работу при положительных ок­ружающих температурах, хотя обычно зажигаются и работают в условиях теплой зимы.

К ак уже упоминалось ранее, габариты большинства ламп максимально прибли­жены к размерам ламп накаливания, причем диаметр обычно оказывается меньше, а длина - больше соответствующей по световому потоку лампы. Малогабаритные двухканальные лампы отлично подходят для создания практически плоских мебельных, переносных и на­стольных светильников.

Срок службы неинтегрированных ламп и ламп со встроенным традиционным бал­ластом составляет до 10000 ч и определяется теми же факторами, что и этот параметр у люминесцентных ламп. Интегрированные лампы с электронными балластами служат не­сколько дольше до 12000 ч, однако весьма чувствительны как к завышенному, так и к по­ниженному напряжению сети. Как и у других видов ламп, частые включения оказывают неблагоприятное воздействие на срок их службы.

Цветовая температура компактных люминесцентных ламп, как правило, составляет 2700...4000 К. Это обстоятельство определяется их целевой областью применения - быто­вым освещением. Существуют также отдельные модели дневной (5000-6500 К) цветности. Во всех компактных лампах используются трех- и пятиполосные люминофоры, за счет чего обеспечивается индекс цветопередачи Ra не ниже 80-85.

Компактные люминесцентные лампы представляют собой серьезную альтернативу обычным и зеркальным лампам накаливания как в бытовом, так и в профессиональном освещении. Можно ожидать, что уже занятые этими лампами позиции на рынке светотех­ники пострадают от внедрения новых источников света значительно слабее, чем у более старых видов ламп

Лампы высокого давления

Разрядные лампы высокого давления занимают промежуточную нишу между лам­пами накаливания и люминесцентными лампами. За счет повышенной  по сравнению с люминесцентными лампами мощности они позволяют добиться интенсивного, концен­трированного света, при этом сохраняя все преимущества газоразрядной техноло­гии: экономичность и гибкость в выборе цветности. В зависимости от химического со­става наполнения колбы различают лампы ртутные, натриевые и металлогалогенные.

Ртутные лампы

Еще в 1900-х годах было обнаружено, что с повышением давления паров ртути и увеличением плотности тока через лампу световые свойства разряда изменяются. Разряд приобретает форму яркого шнура, а его зеленый оттенок становится менее выражен. Од­новременно оказалось, что обычное стекло уже не выдерживает подобных рабочих усло­вий, и для изготовления разрядной трубки требуется кварц. Однако в те годы основное внимание уделялось "новорожденной" технологии получения света при помощи ламп на­каливания. К тому же, на тот момент еще не существовало технологий изготовления колб из кварцевого стекла. Вновь к этой идее вернулись на тридцать с лишним лет позже.

Первые ртутные лампы имели очень низкую цветопередачу из-за отсутствия в спектре ртути "красных" длин волн. Первый вариант решения этой проблемы был пред­ложен в 1930-х годах. Как известно, любая разрядная лампа (в том числе и ртутная го­релка) должна включаться в сеть последовательно с ограничителем тока - балластом. Если использовать в качестве балласта вольфрамовую спираль, помещенную вокруг горелки в стеклянной колбе, к зеленоватому спектру ртутного разряда добавится красноватое на­кальное свечение спирали. Цветопередача лампы улучшится, а заодно ей не будет требо­ваться дополнительного внешнего балласта. Данное техническое решение оказалось на­столько удачным, что используется и по сей день в так называемых ртутно-вольфрамовых лампах.

В торой вариант исправления цвета и цветопередачи ртутных ламп применяется в "классических" ртутных лампах (рис. 28) и основан на использовании люминофоров. При этом кварцевая разрядная трубка помещается во внешнюю стеклянную колбу, на внутрен­нюю часть которой нанесен люминофор. Принцип действия такой лампы аналогичен лю­минесцентной лампе низкого давления: ультрафиолетовое излучение разряда вызывает свечение люминофора, в результате чего получается белый цвет нужной цветности и цве­топередачи.

Техническая информация

Ртутно-вольфрамовые лампы, сочетающие в себе тепловой и разрядный источник света, имеют сниженную светоотдачу (20-30 лм/Вт). У "классических" ламп этот параметр имеет более высокое значение (40-60 лм/Вт), причем оно тем меньше, чем лучше цветопе­редача. Лампы этого вида представляет собой компактный источник рассеянного света, и могут использоваться как в светильниках рассеянного света, так и в прожекторах с широ­ким углом излучения.

"Классические" ртутные лампы имеют самую простую схему включения среди раз­рядных ламп. Она содержит единственный элемент, представляющий собой индуктивный балласт, включаемый последовательно с лампой. Ртутно-вольфрамовые лампы включа­ются напрямую в сеть соответствующего напряжения. Регулирование светового потока этих ламп, приводящее к падению давления, не допускается.