Принцип работы люминесцентной лампы

Преимущества и недостатки таких светильников

Современные лампы дневного света улучшают наше восприятие красок и контрасты их оттенков. Их светоотдача зависит от особенностей покрытия люминофором. Поэтому не надо путать лампы дневного света с лампами белого цвета, лампами холодно-белого цвета или лампами тепло-белого цвета.

Пускорегулирующий аппарат (ЭПРА) – обязательное при использовании люминесцентных ламп устройство, которое ограничивает электрический ток и гарантирует надежное зажигание.

При этом электронные аппараты ЭПРА лучше электромагнитных аналогов. Они не провоцируют мерцание, усиливают свет, увеличивают продолжительность службы светильника. От мощности такого аппарата зависит светоотдача, достигающая 90 лм/Вт, что в 5 раз больше ламп накаливания.

Положительные параметры

Все эти лампы визуально улучшают предметы интерьера, являются выигрышными элементами декора и освещения бытовых и промышленных помещений.

Главными преимуществами являются:

экономичность: расходы на оплату электроэнергии уменьшатся на 80% по сравнению с лампами накаливания;
срок эксплуатации — до 20000 часов, т.е. 10 лет и более;
высококачественная светоотдача и стабильность интенсивности потока света;
минимальный нагрев лампы (до 60° С) никогда не станет причиной возгорания;
разнообразие цвета таких ламп: теплый, естественный, дневной;
простота их монтажа гарантирует быстрое и легкое подключение самостоятельно, без привлечения специалистов.

Недостатки

Все эти лампы остро реагируют на перепады напряжения и включения и выключения светильников.
Обязательно наличие плафона, защищающего глаза рассеиванием света.
Использовать такие лампы можно только при температуре выше +5°С. Низкие температуры затрудняют разряд – и лампы горят тускло.
Лампа загорается не мгновенно, и еще пару минут набирает мощность.

Шифры для ламп других разновидностей

Что такое дроссель, его применение и принцип работы

Помимо люминесцентных, большой популярностью у отечественного потребителя пользуются, конечно же, и лампочки накаливания. Также на рынке в широком ассортименте сегодня представлены светодиодные модели. В связи с этим у потребителя может возникнуть вопрос о том, какая маркировка не относится к люминесцентным лампам.

К примеру, у светодиодных моделей, помимо мощности (W), типа цоколя, цветовых показателей и напряжения в шифре может присутствовать коды:

предельно допустимой эксплуатационной температуры (обычно от +40 до -40 °С);
длительности периода эксплуатации (обычно 50 тыс. часов).

Код вида колбы у светодиодных ламп отличается от шифра люминесцентных. В данном случае обозначение идет после буквы А.

В коде лампочки накаливания обычно содержится одна или две кириллические буквы и пять цифр. Литеры при этом означают тип модели (В — вакуумная, Б — биспиральная, Ш — шарообразная, БО — биспиральная аргоновая с опаловой колбой и пр). Первые три цифры в маркировке такого оборудования указывают на рабочее напряжение, две последние — на мощность. Иногда в шифре таких лампочек присутствует и дата их выпуска.

Различия между КЛЛ

Как устроена светодиодная лампа и принцип ее работы

Колба компактной люминесцентной энергосберегающей лампы бывает:

U-образная (2 трубки
расположены параллельно, разработана для встроенных светильников);
с
тремя или четырьмя трубками – короче U-образной,
разработана для небольших светильников;
в
виде спирали (закрученной трубки);
2
трубки на одной плоскости для освещения помещений с большой площадью,
вставляется в накладные плоские светильники накладного типа;
в
виде кольца с большим потоком света.

Встречаются и более экзотические
конструкции: квадратные, с шестью трубками. Мощность зависит от длины колбы,
варьирующей в пределах 13,6- 151,4 см.

Выпускаются изделия различного цвета, более широкий ассортимент у зарубежных производителей. Например, Philips предлагает КЛЛ с встроенным фотоэлементом для наружного освещения. Лампа включается/выключается в зависимости от уровня естественного освещения.

Цоколь

Существует примерно 20 разновидностей
цоколей для ламп КЛЛ, так как для каждого изделия, отличающегося по мощности,
разрабатывается свой.

Самые распространенные:

Е14, Е27 и E40 – для замены лампочки накаливания, из-за отличий в размерах подходят не для всех светильников;
G23 – используется с вдвое сложенной трубкой и электромагнитным дросселем, для освещения душевых и ванных, установки в настольные и настенные светильники;
2G7 – с вдвое сложенной трубкой, ПРА электронный (без стартера);
G24 – с вчетверо сложенной трубкой, можно использовать в быту и промышленности;
G53 – для замены галогенных лампочек, выполнен в виде диска с диаметром 73 мм и толщиной 16-20 мм, встроен отражатель, рассеиватель и электронный ПРА, светильник может быть обычный или с герметичным корпусом;
2D – квадратный, колба изогнута на плоскости, стартер электронный, встроенный, расстояние между контактами 8 мм, используется при устройстве декоративного освещения.

Мощность

Мощность КЛЛ 5-55 Вт, в быту используются изделия на 5-23 Вт. Остальные невозможно вставить вместо лампочек накаливания

Это основной параметр, на который при покупке обращает внимание рядовой потребитель

При выборе можно использовать данные из
таблицы:

Накаливания (Вт)	КЛЛ (Вт)
20	5
40	8
60	12
75	15
100	20
150	30
200	40

Самые популярные изделия:

G23
–5-14 Вт;
G24
– 10-36 Вт;
G53
– 6-11 Вт;
2D
–16, 28 или 36 Вт.

Цветовая температура

Цвет свечения на российской продукции (по
ГОСТ 6825) определить просто:

ТБ
— тепло-белый (2700 — 3300 К);
Б
— белый (3500 К)
Е
— холодно-белой (4200 К);
ХБ
— естественной (5000 К);
Д
– дневной (6500 К) – для рабочих кабинетов;
С
– синий;
Г
– голубой;
З
– зеленый;
Ж
– желтый;
К
– красный.

Зарубежные производители продукцию маркируют каждый по-своему, расшифровка может создать проблемы.

Индекс цветопередачи

У ламп КЛЛ индекс CRI от 60 до 98 Ra.
Даже у одного производителя могут быть изделия с разным значением, чем больше
цифра, тем выше цена.

Характеристики следующие:

от
90 или 1А – очень хороший показатель;
80-89
или 1А и хорошая 70-79 или 2А — хороший;
60-69
или 2В и 40-59 или 3 – достаточный;
до
39 или 4 — недостаточный.

Что можно узнать из маркировки на упаковке

ГОСТ 6825 не обязует российских
производителей обозначать на упаковке индекс цветопередачи.

Зарубежные компании RA обозначают сразу
после мощности цифрой:

9-
если Ra = 90;
8-
если 80 < Ra < 90;
двузначная
цифра, если Ra = 50 — 70.

Например, на упаковке написано «827», значит Ra=80, цветовая температура 2700 К (как у лампочки накаливания).

Индекс цветопередачи иногда обозначается согласно DIN 5035. Диапазон 20-100 Ra разделен на 6 частей (4 — 1А).

Обязательно обозначается напряжение и частота сети, световой поток (лм или Lum). Хорошие производители указывают минимальный срок службы при соблюдении правил эксплуатации.

История – кто создал

На что обратить внимание при выборе светодиодной лампы с датчиком движения

Михаил Ломоносов первый открыл свечение газов при прохождении тока через шар с водородом. Дальнейшая история имела следующее развитие:

Газоразрядную лампу изобрёл в 1856 году Генрих Гейслер. Он обнаружил синее свечение газа в трубке, возбуждённой соленоидом;
В 1893 г. на всемирной выставке в Чикаго Томас Эдисон познакомил зрителей со свечением люминесцентного вещества;
В 1901 г. Питер Купер Хьюитт изобрёл ртутную лампу, которая испускала свет сине-зелёного цвета. Её конструкция была близка к современной, имела более высокую эффективность, чем ранее созданные.
В Советском Союзе лампы появились в 1948 году. В 1951 г. авторы разработок стали лауреатами Сталинской премии.

Устройство и принцип работы ламп

Люминесцентные лампы низкого давления явились первыми газоразрядными лампами, которые благодаря высокой световой отдаче, хорошему спектральному составу и большому сроку службы нашли применение для целей общего освещения, несмотря на некоторую сложность их включения в электрическую сеть. Высокая световая отдача люминесцентных ламп достигнута благодаря сочетанию дугового разряда в парах ртути низкого давления, отличающегося высокой эффективностью перехода электрической энергии в ультрафиолетовое излучение, с преобразованием последнего в видимое в слое люминофора.

Люминесцентные лампы представляют собой длинные стеклянные трубки, в торцы которых впаяны ножки, несущие электроды (рисунок 1). Электроды представляют собой вольфрамовую биспираль или триспираль с нанесенным на нее слоем активного вещества, обладающего низкой работой выхода при температуре нагрева около 1200 К (оксидные катоды), либо холодный оксидный катод с увеличенной поверхностью, исключающей превышение его температуры во время горения лампы.

Рисунок 1. Схема люминесцентной лампы:1 – ножка; 2 – электрод; 3 – катод; 4 – слой люминофора; 5 – трубка колбы; 6 – цоколь; 7 – ртутные пары

Оксидный катод покрыт слоем эмитирующего вещества, состоящего из оксидов щелочноземельных металлов, получаемых при нагреве и разложении карбонидов (BaCO₃, CaCO₃, SrCO₃). Покрытие активировано малыми примесями щелочноземельных элементов. В результате наружная поверхность катода превращается в полупроводниковый слой с малой работой выхода. Оксидные катоды работают при 1250 – 1300 К, обеспечивая большой срок службы и малые катодные падения напряжения.

В трубку люминесцентной лампы введены небольшое количество ртути, создающее при 30 – 40 °С давление ее насыщающих паров, и инертный газ с парциальным давлением в несколько сотен паскалей. Давление паров ртути определяет снижение напряжения зажигания разряда, а также выход ультрафиолетового излучения резонансных линий ртути 253, 65 и 184,95 нм. В качестве инертного газа в люминесцентной лампе используют главным образом аргон при давлении 330 Па. В последнее время для наполнения ламп общего назначения применяют смесь, состоящую из 80 – 90 % Ar и 20 – 10 % Ne при давлении 200 – 400 Па. Добавка инертного газа к парам ртути облегчает зажигание разряда, снижает распыление оксидного покрытия катода, увеличивает градиент электрического потенциала столба разряда и повышает выход излучения резонансных линий ртути. В люминесцентных лампах 55% мощности приходится на долю линии 253,65 нм, 5,7% – линии 184,95 нм, 1,5 – 2% – линии 463,546 и 577 нм, на световое излучение других линий – 1,8%. Остальная мощность расходуется на нагрев колбы и электродов. На внутреннюю поверхность трубки равномерно по всей ее длине наносят тонкий слой люминофора. Благодаря этому световая отдача ртутного разряда, равная 5 – 7 лм/Вт, возрастает до 70 – 80 лм/Вт в современных люминесцентных лампах мощностью 40 Вт. При использовании люминофоров на основе редкоземельных элементов световая отдача люминесцентной лампы диаметром 26 мм повышается до 90 – 100 лм/Вт.

Используемое в люминесцентных лампах низкое давление паров ртути, получающееся при температуре колбы, мало отличающейся от температуры внешней среды, делает ее параметры зависящими от внешних условий. Эксплуатационные параметры ламп определяются параметрами пускорегулирующей аппаратуры.

Ввиду многообразия и сложности указанных выше зависимостей рассмотрим каждую из них отдельно. При этом будем иметь в виду, что в реальных условиях работы ламп они взаимосвязаны.

Цветность и состав излучения ламп

Излучение люминесцентных ламп создается в основном за счет люминофора, трансформирующего ультрафиолетовое излучение разряда в прах ртути. Эффективность преобразования ультрафиолетового излучения в видимое зависит не только от параметров исходного люминофора, но и от свойств его слоя. В люминесцентных лампах слой люминофора покрывает практически полностью замкнутую поверхность трубки, причем свечение возбуждается изнутри, а используется снаружи. Кроме потока люминесценции суммарный световой поток люминесцентных ламп содержит видимое излучение линий ртутного разряда, просвечивающее сквозь слой люминофора. Световой поток люминесцентных ламп зависит, таким образом, как от коэффициента поглощения люминофора, так и от коэффициента отражения. Цветность излучения люминесцентной лампы не точно соответствует цветности используемого люминофора. Поток излучения ртутного разряда как бы сдвигает цветность лампы в синюю область спектра. Это смещение незначительно, поэтому поправка на цветность находится в пределах допуска на цветность ламп.

Для люминесцентных ламп, используемых в установках общего освещения, из многочисленных оттенков, которые можно получить с помощью люминофора галофосфата кальция, выбраны четыре, определяющие типы люминесцентных ламп: ЛД – дневного света, цветовая температура 6500 К; ЛХБ – холодно-белого света с цветовой температурой 4800 К; ЛБ – белого света с цветовой температурой 4200 К; ЛТБ – тепло-белого света с цветовой температурой 2800 К. Среди ламп указанных цветностей различают также лампы с улучшенным спектральным составом излучения, обеспечивающим хорошую цветопередачу. К обозначению таких ламп после букв, характеризующих цвет излучения, добавляется буква Ц (например, ЛДЦ, ЛХБЦ, ЛБЦ, ЛТБЦ). Для изготовления ламп с улучшенной цветопередачей к галофосфату кальция добавляют другие люминофоры, излучающие главным образом в красной области спектра. Контроль соответствия ламп по излучению заданной цветности осуществляют путем проверки цветности излучения с помощью колориметров.

В люминесцентных лампах излучение охватывает практически весь видимый диапазон с максимум в желтой, зеленой или голубой его части. Оценить цвет такого сложного излучения только по длине волны не предоставляется возможным. В этих случаях цвет определяют по координатам цветности x и y, каждой паре значений которых соответствует определенный цвет (точка на цветовом графике).

Правильное восприятие цвета окружающих предметов зависит от спектрального состава излучения источника света. В этом случае принято говорить о цветопередаче источника света и оценивать ее по значению параметра R_а, называемого общим индексом цветопередачи. Значение R_а является показателем восприятия цветного предмета при его освещении данным источником искусственного света по сравнению с эталонным. Чем больше значение R_а (максимальное значение 100), тем выше качество цветопередачи лампы. Для люминесцентных ламп типа ЛДЦ R_а = 90, ЛХЕ – 93, ЛЕЦ – 85. Общий индекс цветопередачи является усредненным параметром источника света. В ряде специальных случаев дополнительно к R_а используют индексы цветопередачи, обозначаемые R_i, которые характеризуют восприятие цвета, например, при его сильной насыщенности, необходимости правильного восприятия цвета человеческой кожи и тому подобного.

Типы цоколя

Существуют несколько типов цоколей компактных люминесцентных ламп: штырьковые и резьбовые. Наиболее распространённые штырьковые:

2D
G23
2G7
G24Q1
G24Q2
G24Q3
G53

Также есть лампы для установки в резьбовые патроны E14, E27 и E40 со встроенным электронным пускорегулирующим аппаратом (ПРА). Цокольные гнёзда для таких ламп очень просты для монтажа в обычные светильники, заявленный срок службы таких ламп составляет от 3000 до 15000 часов.

2D

Лампа 2D в герметичном светильнике

2D мощностью 16 ватт

Представляет собой изогнутую в одной плоскости люминесцентную лампу с очертаниями в форме квадрата. Цоколь представляет собой прямоугольник 36×60 мм, имеет встроенный электронный стартер, в центре 2 латунных контакта на расстоянии 8 мм друг от друга, в качестве крепления на высоте 20 мм от центра используется пластиковый затвор. Мощность ламп 2D составляет 16, 28 и 36 Ватт. Основное применение: в качестве декоративного освещения, иногда встречаются в герметичных светильниках для душевых кабинок и в качестве интегрированного освещения современных душевых кабинок.

G23

G23 и светильник с индуктивным ПРА

Лампа G23 представляет собой трубку, сложенную вдвое. Внутри цоколя расположен стартер, для запуска лампы дополнительно необходим только электромагнитный дроссель. Выпускаются на мощность 5 — 14 Вт. Основное применение — настольные лампы, но зачастую встречаются в светильниках для душевых и ванных комнат. Цокольные гнёзда таких ламп имеют специальные отверстия для монтажа в обычные настенные светильники.

2G7

Форма трубки и применение аналогичны G23, но лампа может работать и с электронным ПРА. Стартер и конденсатор отсутствуют, на цоколь выведены четыре контакта.

G24

Отличия цоколей g24q-1, g24q-2 и g24q-3.

Лампа G24 аналогична лампе G23, но трубка лампы сложена вчетверо. Выпускаются на мощность от 10 до 36 Вт. Применяются как в промышленных, так и в бытовых светильниках. Лампы с двухштырьковым цоколем G24d предназначены для использования с электромагнитными ПРА (ЭмПРА). Цоколи этих ламп содержат стартер и конденсатор для подавления электромагнитных помех. Лампы с четырехштырьковым цоколем G24q предназначены для использования с электронными ПРА (ЭПРА). Цоколи G24q-1, G24q-2 и G24q-3 отличаются расположением направляющих штырьков.

G53

Устройство лампы G53

Лампы G53 представляют собой диск, толщиной 16—20 мм и диаметром около 73 мм, в который вписана изогнутая люминесцентная трубка. Лампа оснащена встроенными отражателем, рассеивателем и электронным пускорегулирующим аппаратом (ЭПРА). Цоколь таких ламп имеет 2 латунных Т-образных контакта по бокам на расстоянии 53 мм друг от друга. Мощность таких ламп составляет от 6 до 11 ватт, светильники для ламп этого типа выпускаются как в герметичном исполнении IP44 для влажных помещений, так и в обычном — для монтажа в гипсокартонный или натяжной потолок на замену более энергоёмким галогенным лампам.

Е14, Е27 и E40

Лампа E27 без рассеивателя

Предназначены для установки в патрон вместо ламп накаливания. Эти лампы уже имеют встроенный электронный ПРА. Впервые появились на рынке в конце 1980-х. Цоколи ламп Е14, Е27 и E40 имеют резьбу диаметром 14 мм, 27 мм и 40 мм соответственно, что позволяет производить монтаж в стандартные бытовые и промышленные патроны (E14 для патрона «миньон», E27 для стандартного бытового патрона и E40 для стандартного промышленного патрона). В целом, типичная люминесцентная лампа со встроенным ПРА по габаритам крупнее лампы накаливания на тот же световой поток, поэтому такая замена возможна не для всех светильников. Лампы под такой патрон выпускаются как с открытой трубкой, так и с рассеивателем.