Достоинства и недостатки люминесцентных ламп

Люминесцентная лампа: принцип действия, достоинства и недостатки

– Принцип действия люминесцентных ламп

– Достоинства и недостатки люминесцентных ламп

Принцип действия
Принцип действия люминесцентной лампы низкого давления основан на дуговом разряде в парах ртути низкого давления. Получающееся при этом ультрафиолетовое излучение преобразуется в видимое в слое люминофора, покрывающего внутренние стенки лампы. Лампы представляют собой длинные стеклянные трубки, в торцы которых впаяны ножки, несущие по два электрода, между которыми находится катод в виде спирали.
В трубку лампы введены пары ртути и инертный газ, главным образом аргон. Назначением инертных газов является обеспечение надежного загорания лампы и уменьшение распыления катодов. На внутреннюю поверхность трубки нанесен слой люминофора.
Если к электродам, вставленным в концы стеклянной трубки, которая заполнена разряженным инертным газом или парами металла, приложить напряжение из расчета не менее 500. 2000 В на 1 м длины трубки, то свободные электроны в полости трубки начинают лететь в сторону электрода с положительным зарядом. Когда к электродам приложено переменное напряжение, направление движения электронов изменяется с частотой приложенного напряжения.В своем движении электроны встречаются с нейтральными атомами газа — заполнителя полости трубки — и ионизируют их, выбивая электроны с верхней орбиты в пространство. Возбужденные таким образом атомы, вновь сталкиваясь с электронами, снова превращаются в нейтральные атомы. Это обратное превращение сопровождается излучением кванта световой энергии. Каждому инертному газу и парам металла соответствует свой спектральный состав излучаемого света:
. трубки с гелием светятся светло-желтым или бледно-розовым
светом;
• трубки с неоном — красным светом; трубки с аргоном — голубым светом.
Смешивая инертные газы или нанося люминофоры на поверхность разрядной трубки, получают различные оттенки свечения.
Люминесцентные лампы дневного и белого света выполняют в виде прямой или дугообразной трубки из обычного стекла, не пропускающего короткие ультрафиолетовые лучи. Электроды изготавливают из вольфрамовой проволоки. Трубку заполняют смесью аргона и паров ртути. Внутри поверхность трубки покрыта люминофором — специальным составом, который светится под воздействием ультрафиолетовых лучей, возникающих при электрическом разряде в парах ртути. Аргон способствует надежному горению разряда в трубке.

Достоинства люминесцентных ламп.
Основным преимуществом люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания являются:
. более высокий коэффициент полезного действия (15. 20%), высокая световая отдача и в несколько раз больший срок службы. Таким образом, при затрате той же мощности достигается значительно большая освещенность по сравнению с лампами накаливания;
. правильный выбор ламп по цветности может создать освещение, близкое к естественному;
о благоприятные спектры излучения, обеспечивающие высокое качество цветопередачи;
. люминесцентные лампы значительно менее чувствительны к повышениям напряжения, поэтому их экономично применять на лестничных клетках и в помещениях, освещаемых ночью, когда в сети напряжение повышено. Лампы накаливания (очень чувствительные к повышениям напряжения) быстро перегорают;
. малая себестоимость;
. низкая яркость поверхности и ее низкая температура (до 50 °С)
Недостатки люминесцентных ламп
Основным недостатками люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания являются:
« сложность схемы включения;
• ограниченная единичная мощность (до 150 Вт);
• зависимость от температуры окружающей среды (при снижении температуры лампы могут гаснуть или не зажигаться);
» значительное снижение светового потока к концу срока службы;
• вредные для зрения пульсации светового потока;
» акустические помехи и повышенная шумность работы;
в при снижении напряжения сети более чем на 10% от номинального значения лампа не зажигается;
» дополнительные потери энергии в пускорегулирующеи аппаратуре, достигающие 25. 35% мощности ламп;
• наличие радиопомех;
• лампы содержат вредные для здоровья вещества, поэтому вышедшие из строя газоразрядные лампы требуют тщательной утилизации.

В настоящее время люминесцентные лампы являются вторыми по популярности источниками освещения, уступая только лампам накаливания. В таких приборах используется ртуть, которая при нагревании в парах создает электрический разряд, формирующий ультрафиолетовое излучение. Затем специальное вещество (люминофор) поглощает это излучение, выделяя свет в привычном для человеческого глаза спектре. Длина и поперечное сечение трубки люминесцентной лампы определяют рабочее напряжение и напряжение зажигания, а также ток. Чем изделие толще, тем ниже сопротивление и, соответственно, больше мощность.

Сегодня люминесцентные лампы нашли широкое применение при освещении коммерческих объектов, общественных зданий, торговых и офисных центров, киностудий. Не менее популярны они и для бытового применения.

Положительные стороны люминесцентных ламп

Среди ключевых достоинств люминесцентных ламп следует выделить:

1. Экономичность. Поскольку КПД этих источников освещения значительно выше, чем у ламп накаливания, потребление энергии у них ниже (примерно в 5 раз). В плане экономии с люминесцентными лампами могут конкурировать только светодиоды, но они имеют свою специфику.
2. Высокую световую отдачу, что позволяет освещать помещения большой площади.
3. Длительный срок службы. Ресурс эксплуатации источников освещения, работающих с использованием люминофора, составляет несколько десятков тысяч часов при условии отсутствия частых включений-выключений. В отличие от ламп накаливания, они не выходят из строя в результате перегорания нити накаливания.
4. Минимальный нагрев, что позволяет использовать люминесцентные лампы для светильников с ограниченным уровнем максимально допустимой температуры.
5. Большая площадь поверхности, за счет чего свет в помещении распределяется намного равномернее.

Эксплуатационные преимущества люминесцентных ламп сопровождаются и эстетическими достоинствами — разнообразие оттенков освещения позволяет подобрать решение для любого интерьера. Это же касается уровня освещенности, который можно очень легко изменить при помощи замены источников освещения на более мощные.

Недостатки люминесцентных ламп

Существуют и определенные минусы. Главным из них является содержание ртути, поэтому предъявляются повышенные требования к их утилизации. Следует отметить и линейчатый (ненатуральный) спектр света у дешевых люминесцентных ламп с многокомпонентным люминофором. Кроме того, неизбежна деградация вещества при продолжительной эксплуатации — она проявляется снижением теплоотдачи и «дрейфом спектра» (мерцанием, от которого устают глаза). В случае перегорания электродов вся лампа выходит из строя. Чтобы избежать негативных моментов, рекомендуется покупать только качественную и сертифицированную продукцию у проверенных поставщиков.

Немаловажным будет и правильный выбор люминесцентных ламп. При этом следует учитывать не только размер светильника и тип цоколя, но также на цветовую температуру генерируемого света. Цвет, конечно же, следует подбирать под интерьер.

Таким образом, люминесцентные лампы станут отличным источником освещения для больших помещений, где будет наблюдаться наиболее выраженный экономический эффект. Кроме того, за счет длительного эксплуатационного ресурса, они идеально подойдут для установки в труднодоступных местах (менять их придется очень редко).

Выбрав качественную люминесцентную лампу, вы обеспечите себя надежным и долговечным источником освещения, который в прямом смысле слова будет радовать глаз!

За продолжительный период эксплуатации были хорошо изучены преимущества и недостатки люминесцентных ламп, что позволило наиболее рационально использовать их в осветительных приборах. В настоящее время большую популярность завоевывают компактные энергосберегающие устройства, нашедшие широкое применение в бытовых условиях.

Общие сведения

Люминесцентные лампы относятся к категории газоразрядных источников света низкого давления. В газовой среде возникает разряд электрического тока, вызывающий появление ультрафиолетового излучения, невидимого для обычного зрения. Попадая на стенки колбы с люминофорным покрытием, оно превращается в видимый световой поток.

Сама лампочка изготовлена в виде цилиндрической стеклянной трубки, внутри которой находится инертный газ и пары ртути. Торцы герметично закрыты крышками, с впаянными в них электродами. При подключении тока они создают электрический разряд, после чего запускаются все процессы, в конечном итоге вызывающие свечение лампы.

Все люминесцентные лампы обеспечивают создание мягкого равномерного светового потока. Он трудно поддается управлению и регулировке в связи с большой площадью излучающей поверхности. Форма трубок может быть линейная, кольцевая, U-образная, круглая. Собственные конфигурации предусмотрены для компактных люминесцентных ламп. Диаметр стеклянной колбы отображается в количестве восьмых частей дюйма. Например, маркировка Т5 соответствует 5/8 дюйма или около 16 мм. В каталогах и международных стандартах эта величина указывается только в миллиметрах.

Сегодня выпускается свыше 100 видов ламп общего назначения с собственными типоразмерами. Наибольшее распространение получили устройства мощностью 15, 20, 30 ватт под напряжение 127 вольт и 40, 80, 125 Вт – для 220 В. Срок эксплуатации в среднем составляет примерно 10 тысяч часов.

Все известные недостатки и преимущества люминесцентных ламп, их параметры и технические характеристики напрямую связаны с температурой окружающей среды. Наиболее подходящей температурой для ртутных паров считается 40 градусов, при которых достигается максимальная световая отдача.

Технические характеристики

Свойства каждой лампы отражены в ее параметрах, указанных производителями в маркировке или на упаковке. Обычно такой информации вполне хватает, чтобы сделать правильный выбор.

Прежде всего, следует обращать внимание на питающее напряжение. Для российских сетей предусмотрена маркировка 220-240V/50Hz, что полностью соответствует общепринятым параметрам. Точно так же на лампочке указывается значение потребляемой мощности. Иногда на упаковке приводится сравнение светового потока с лампой накаливания при одинаковом энергопотреблении.

Высокое качество известных производителей определяет преимущества люминесцентных ламп по данному показателю в 4-5 раз. Довольно часто встречается обозначение типа 16 Вт = 80 Вт. Это значит, что при одинаковом световом потоке люминесцентная лампа потребит всего 16 ватт, а обычная лампочка накаливания – целых 80 ватт.

Некоторые достоинства и недостатки определяются световым потоком, обозначающим величину мощности света с общем потоке излучения. Эта величина устанавливается лабораторным путем, измеряется в люменах (лм) и наносится на упаковку или отражается в паспорте.

Большое значение имеет показатель цветовой температуры, показывающей, насколько свечение приближено к естественному освещению. Этот параметр измеряется в Кельвинах и рассматривается в трех диапазонах:

• Теплый белый диапазон – 2700-3200 К. Такие люминесцентные лампы производят мягкое белое световое излучение, с небольшим оттенком желтоватого цвета и лучше всего подходят для жилых помещений.
• Холодный белый цвет находится в диапазоне 4000-4200 К. Лампы с такими показателями используются для освещения рабочих помещений, офисов и общественных зданий.
• Диапазон дневного белого цвета – 6200-6500 К. Применяется в системах освещения улиц, нежилых помещений, театральных сцен и других аналогичных объектов. Отличается резким белым светом ярко выраженного холодного тона.

Выбирая лампу следует обязательно учитывать цветовую температуру. В случае замены изделие должно обладать такими же характеристиками.

Особенности эксплуатации

Рассматривая плюсы и минусы ламп дневного света, следует подробно остановиться на особенностях их эксплуатации, существенно отличающихся от обычных лампочек накаливания.

Поэтому, используя люминесцентные лампы, нельзя забывать о следующих обязательных правилах:

• Эти источники света плохо переносят частые включения и выключения. Подобная ситуация связана с использованием в схеме стартера и дросселя. При каждом пуске происходит испарение электродов, в результате, концы трубок начинают чернеть. Высокое потребление тока пускорегулирующей аппаратурой во время пусков, вызывает повышенные нагрузки и преждевременный выход ее из строя. Поэтому маломощные лампы, до 15 Вт, рекомендуется включать и выключать один раз в день. Если же без этого никак не обойтись, нужно купить более дорогие лампы с системой плавного старта, которые будут работать без каких-либо проблем.
• Повышенная чувствительность ламп дневного света к перепадам напряжения, особенно в сторону понижения. Пусковое устройство начинает еще больше потреблять тока, иначе пуск лампы просто не состоится. В результате, частое низкое напряжение вызывает преждевременный износ ПРА.
• Люминесцентные лампы требуют предельно аккуратного обращения. Прежде всего это связано с парами ртути, содержащимися внутри колбы. Если ее разбить, то вредные вещества попадут в окружающую среду. Поэтому во время транспортировки или при хранении, светильники должны находиться в надежном устойчивом положении. Замена лампы осуществляется в перчатках, поскольку следы жира на колбе при нагреве могут привести к взрыву.
• Необходимость контроля продолжительности работы лампочек. С этой целью дата ввода в эксплуатацию заносится в специальный журнал. Это делается в связи с ухудшением качества светового потока с течением времени. В реальности данное правило почти не соблюдается и замена лампы производится только после того, как она выйдет из строя.
• Для люминесцентных ламп рекомендуется использовать светильники открытого типа. Во время работы некоторые из них сильно нагреваются, а закрытие приборы освещения не обеспечивают нужной вентиляции. Кроме того, матовая поверхность плафона задерживает световой поток и пропускает его лишь частично. Открытые светильники вообще не нагреваются и создают максимальную яркость при тех же энергозатратах.
• Экономия электроэнергии, которую планируется получить, во многом зависит от производителя ламп дневного света. Дешевые устройства изготовлены из таких же материалов, поэтому качество света и срок службы оставляют желать лучшего. Лучше приобретать изделия известных брендов, максимально приближенных к заявленным техническим характеристикам.

Плюсы и минусы

Рассмотрев устройство и работу люминесцентных ламп, правила их эксплуатации, их плюсы и минусы, можно сделать вполне определенные выводы об положительных и отрицательных качествах.

Несомненными достоинствами этих изделий являются:

• Повышенная экономичность по сравнению с традиционными лампочками накаливания. Коэффициент полезного действия выше в несколько раз. Серьезным конкурентом могут выступить светодиодные лампы, но их высокая стоимость тормозит широкое применение.
• Высокая световая отдача, позволяющая осветить большие площади в помещениях и на прилегающих территориях.
• Устройства с люминофором отличаются продолжительным сроком эксплуатации. У некоторых модификаций он составляет десятки тысяч часов при условии соблюдения всех правил и отсутствия частых включений и выключений. В них нет нитей накаливания, которые могут быстро перегореть.
• Большинство моделей люминесцентных ламп не подвержены сильному нагреву и могут использоваться в светильниках, где максимально допустимая температура ограничена жесткими рамками.
• Свет рассеивается с большой площади поверхности лампы и равномерно распределяется по всему помещению.

Отрицательные качества и недостатки проявляются в следующем:

• Ртуть, содержащаяся в колбе, является опасным веществом, поэтому лампам требуется специальная утилизация.
• С течением времени свойства люминофора теряются и его эффективность падает. В результате, снижается не только световая отдача, но и КПД.
• Необходимость использования пускорегулирующей аппаратуры, без которой работа лампы невозможна.

Существуют и другие недостатки, но они не оказывают заметного влияния на использование люминесцентных ламп.