Работа люминесцентной лампы. Как работает люминесцентная лампа

Явившаяся результатом целого ряда открытий и исследований (подробнее об этом в статье история люминесцентной лампы), сегодня стала одним из основных источников искусственного света, как в офисных помещениях, так и в частных домах и квартирах. Ряд выгодных отличий от популярной еще пару десятков лет назад лампы накаливания, позволили люминесцентной лампе достаточно успешно конкурировать с «фаворитными» источниками света, а также привело к созданию ее боле совершенных и компактных модификаций. Но речь в этой статье пойдет не о ее достоинствах или недостатках, а о том, как она работает.

Все виды люминесцентных ламп, будь то популярные сейчас «экономки» или старые длинные лампы дневного света, построены и работают примерно по одному и тому же принципу. Отличие может быть лишь в электронной схеме подключения к источнику питания.

Конструкция люминесцентной лампы

Лампа состоит из стеклянной колбы (может быть самой разнообразной формы и размеров), двух (иногда четырех) электродов, инертного газа, ртути (паров), люминофора и схемы запуска (в экономках она находится внутри корпуса лампы).

Электрод представляет собой два проводящих электрических контакта (обычно из проволоки), к которым подводится электрический ток и нить накала, покрытую специальным эмиссионным веществом для более эффективного испускания электронов в процессе работы и большей продолжительности службы самой лампы.

Принцип работы люминесцентной лампы

Когда электрическая цепь лампы подает на электроды ток, они начинают постепенно разогреваться и испускать электроны. Но этих электронов недостаточно, чтобы зажечь между электродами, так называемый тлеющий разряд – поток ионизированных частиц газа. Тогда в работу вступает та часть схемы управления, которая отвечает за запуск лампы. Кратковременный импульс напряжения зажигает инертный газ в лампе, а затем и пары ртути. Симбиоз этих веществ, ионизированных электрическим током, приводит к возникновению свечения в невидимой для нас ультрафиолетовой области спектра.

Чтобы преобразовать ультрафиолетовый свет в видимый свет, используется люминофор, нанесенный на стенки стеклянной колбы. Получается двойное преобразование. Сначала электроны, испускаемые электродами лампы, ионизируют газ и пары ртути, а затем ионизированные частицы возбуждают люминофор, заставляя его испускать видимый для нашего глаза свет.

Разница в принципе работы обычной длинной лампы дневного света и «экономки» лишь в том, что в первом случае схема запуска состоит из дросселя (индуктивности), конденсатора и стартера. Во втором же эти функции выполняет более сложная электрическая схема, в состав которой входят другие

Люминесценция - излучение, которое не требует нагрева тел и может возникать в газообразных, жидких и твердых телах под действием, например, ударов электронов, движущихся со скоростями, достаточными для возбуждения.

Люминофоры - твердые или жидкие вещества, способные излучать свет под действием различного рода возбудителей.

В люминесцентных и ряде других типов газоразрядных ламп используют фотолюминесценцию - оптическое излучение, возникающее в результате поглощения телами оптического излучения, но с другой длиной волны.

Электрические лампы, в которых электроэнергия превращается в световую непосредственно, независимо от теплового состояния вещества, за счет люминесценции, называются люминесцентными.

В зависимости от давления газа в лампе бывают люминесцентные лампы низкого давления (ЛНД) и высокого давления.

Люминесцентные лампы - это газоразрядные лампы низкого давления, в которых возникающее в результате газового разряда невидимое для человеческого глаза ультрафиолетовое излучение преобразуется люминофорным покрытием в видимый свет (принцип работы люминесцентной лампы).

Устройство люминесцентных ламп.

Люминесцентная лампа представляет собой стеклянную герметически закрытую трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора. Из трубки удален воздух и в нее введены небольшое количество газа (аргона) и дозированная капля ртути.

Внутри трубки на ее концах, в стеклянных ножках, укреплены биспиральные электроды из вольфрама, соединенные с двухштырьковыми цоколями, служащими для присоединения лампы к электрической сети посредством специальных патронов. При подаче электрического тока к лампе между электродами возникает электрический разряд в парах ртути, в результате электролюминесценции паров лампа излучает свет.

И если раньше люминесцентные лампы выглядели в основном как длинные белые трубочки различной длины, то теперь повсеместно встречаются люминесцентные лампы с обычными цоколями для использования в стандартных светильниках и люстрах. Это так называемые энергосберегающие лампы, приобретающие все более широкое использование наряду с галогенными лампами и светодиодными светильниками.

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 ламп (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;
• 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 (очень чувствительные к повышениям напряжения лампы накаливания 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;
• при снижении напряжения в сети более чем на 10% от номинального значения лампа не зажигается;
• дополнительные потери энергии в пускорегулирующей аппаратуре, достигающие 25 - 35% мощности ламп;
• наличие радиопомех;
• лампы содержат вредные для здоровья вещества, поэтому вышедшие из строя газоразрядные лампы требуют тщательной утилизации.

Принцип действия люминесцентных ламп.

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 - 2000в 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.

Цвета люминесцентных ламп.

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.

В свете современных тенденций мы стремимся экономить электроэнергию. Для этого мы покупаем энергосберегающие лампочки, которые, как правило, являются люминесцентными. При покупке люминесцентных энергосберегающих ламп надо ответственно подходить к вопросу их утилизации, так как они в своем составе содержать вещества, очень вредные для окружающей среды, в частности, ртуть.

Надо знать, понимать и помнить, что эти лампочки нельзя просто так выкинуть в мусорное ведро и вместе с остальным мусором отправить на мусорную свалку. Это преступное отравление экологической среды Вашего района. Такие лампы необходимо сдавать в специальные пункты утилизации.

Вы можете отнести энергосберегающие лампочки на утилизацию в свою управляющую компанию и сдать их туда совершенно бесплатно. Закон обязывает управляющие компании ставить у себя специальные контейнеры для сбора у населения токсичных ламп.

Доброго времени суток, дорогой читатель! Приветствую вас снова на страницах моего сайта . Недавно я написал статью про , сейчас хочу рассказать о другом виде ламп — люминесцентных.

Когда разговор заходит о люминесцентных лампах,сразу вспоминается детство. Мы тогда не знали, что разбивать лампы это вредно, потому что внутри присутствует ртуть. Разбив лампу, мы брали белый порошок и натирали им желтые советские копейки. И о чудо, копейки из желтых превращались в белые. Так вот, этот порошок называется — люминофор. Люминофором покрывают изнутри стеклянные трубки, а не колбы, как у ламп накаливания. Почему трубки? — спросите вы. Чтобы узнать, надо познакомиться с конструкцией люминесцентной лампы.

Конструкция люминесцентной лампы

В колбе один выход. Чтобы работала люминесцентная лампа, нужно два выхода. В эти выходы с двух сторон впаиваются вольфрамовые спирали. На спирали наносится специальная оксидная паста, дающая электронам покидать спирали. Как выше говорилось, трубка заполнена парами ртути и аргона. Длина и диаметр лампы зависят от мощности и напряжения лампы.

Принцип работы люминесцентной лампы

В лампе имеется стартер, представляющий собой ионное реле, выполненное в виде двух электродов, запаянных наполненную неоном колбу. Один из электродов стартера — биметаллическая пластина.

Как только мы включаем лампу, между электродами возникает разряд. Пластинка нагревается, изгибается и замыкает второй контакт.

Ток, проходящий по цепи, нагревает электроды лампы до температуры в 1000 градусов С. Биметаллическая пластина в этот момент остывает, выпрямляется, и цепь размыкается.

Люминесцентная лампа также не может работать без дросселя. Дроссель используется для того, чтобы в момент размыкания цепи между электродами возникла большая ЭДС самоиндукции, создающая электрический разряд в парах аргона и ртути.

В конструкции лампы так же присутствует конденсатор. Честно признаться, для чего он нужен, я знаю примерно. Скорей всего, чтобы дроссель не понижал КПД лампы.

Люминесцентные лампы рассчитаны на напряжение 220 В мощностью 30, 40, 80, 125 Вт.

Маленькая хитрость: при перегорании спирали на одном из электродов лампы, я брал маленькую в диаметре медную проволоку и ей закорачивал концы электродов. Какое-то время лампа еще проработает. Так же, если из строя вышел стартер, люминесцентную лампу можно зажечь вставив в гнездо стартера перемычку. Но только на момент, чтобы разжечь лампу.

Ну вот и все, что я хотел рассказать про люминесцентную лампу. Пишите комментарии, буду рад прислушаться к вашему мнению. Посмотрите другие статьи и разделы на . Также есть статья про технические характеристики люминесцентных ламп . Всего доброго!

Лампы компании OSRAM

Люминесцентная лампа (ртутная лампа низкого давления, дальше по тексту – ЛЛ) является газоразрядным источником света. Конструктивно она представляет собой стеклянную трубку с нанесенным на внутреннюю поверхность слоем люминофора. В торцах трубки установлены спиральные электроды. Снутри лампы находятся разреженные пары ртути и инертный газ. Под действием электронного напряжения (поля), приложенного к электродам, в лампе появляется газовый разряд. При всем этом проходящий через пары ртути ток вызывает ультрафиолетовое излучение.
Уф-излучение, воздействуя на люминофор, принуждает его сиять, т.е. люминофор конвертирует уф-излучение газового разряда в видимый свет. Стекло, из которого выполнена ЛЛ, препятствует выходу ультрафиолетовогоизлучения из лампы, тем предохраняя наши глаза от вредного для их излучения. Исключением являются антибактериальные и лампы, при их изготовлении применяется увиолевое либо кварцевое стекло, пропускающее ультрафиолет.

Обширное распространение на сей день получают ЛЛ с амальгамами In. Cd и других частей. Более низкое давление паров ртути над амальгамой дает возможность расширить температурный спектр хороших световых отдач до 60 0 C заместо 18…25 0 C для незапятанной ртути. При повышении температуры среды сверх допустимой нормы (25 о C для незапятанной ртути и 60 о C для амальгам) растет температура стен и давление паров ртути, а световой поток понижается. Еще больше приметное уменьшение светового потока наблюдается при снижении температуры, а означает и давление паров ртути. При всем этом резко усугубляется и зажигание ламп, что делает их затрудненное внедрение при температурах ниже -10 о C , без утепляющих приспособлений. В связи с этим, представляют энтузиазм без ртутные ЛЛ, с разрядом низкого давления в инертных газах. В данном случае люминофор возбуждается излучением с длиной волны от 58.4 до 147 нм. Так как давление газа в без ртутных ЛЛ фактически не находится в зависимости от окружающей температуры, постоянными остаются и их световыехарактеристики.

На сегодня неувязка работы ЛЛ при низких температурах решена внедрением ЛЛ последнего поколения, так именуемых ламп Т5 (с поперечником трубки 16мм), малогабаритных люминесцентных ламп и применением для питания ЛЛ высокочастотных электрических пускорегулирующих аппаратов (ПРА). Световая отдача ЛЛ увеличивается при повышении и увеличении размеров (длины) за счет понижения толики анодно-катодных утрат в общем световом потоке. Потому рациональнее использовать одну лампу на 36 Вт, чем две по18 Вт. Срок службы ЛЛ ограничен дезактивацией и распылением (истощением) катодов. Негативно сказываются на срок службы также колебания напряжения питающей сети и нередкие включения и выключения ламп. При использовании ЭПРА эти причины сведены к минимуму. Обширное внедрение ЛЛ связано с тем, что они имеют ряд значимых преимуществ перед традиционными лампами накаливания: 1. Высочайшая эффективность: -КПД 20…25% (у ламп накаливания около 7%) и светоотдача в 10 раз больше. 2.Долгий срок службы –15000…20000 ч. (у ламп накаливания 1000 ч. И очень находится в зависимости от напряжения) питания.

Имеют ЛЛ и некие недочеты: 1. Обычно, все разрядные лампы для обычной работы требуют включения в сеть вместе с балластом. Балласт, он же пускорегулирующий аппарат (ПРА), — электротехническое устройство, обеспечивающее режимы зажигания и обычной работы ЛЛ. 2. Зависимость устойчивой работы и зажигания лампы от температуры среды (допустимый спектр 55 о C, хорошей считается 20 о C). Хотя этот спектр повсевременно расширяется с возникновением ламп последнего поколения и внедрением электрических балластов (ЭПРА).

Остановимся подробнее на плюсах и недочетах ЛЛ. Понятно, что оптическое излучение (ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное) оказывает на человека (его эндокринную, вегетативную, нервную системы и весь организм в целом) существенное физиологическое и психологическое воздействие, в главном благотворное. Дневной свет – самый нужный. Он оказывает влияние на многие актуальные процессы, обмен веществ в организме, физическое развитие и здоровье. Но активная деятельность человека длится тогда и, когда солнце прячется за горизонты. На замену дневному свету приходит искусственное освещение. Долгие и длительные годы для искусственного освещения жилища использовались (и употребляются) только лампы накаливания – теплый источник света, диапазон которого отличается

Сходство и различия ламп

от дневного доминированием желтоватого и красноватого излучения и полным отсутствием ультрафиолета. Не считая того, лампы накаливания, как уже упоминалось, неэффективны, их коэффициет полезного деяния 6…8%, а срок службы очень мал – менее 1000 ч. Высочайший технический уровень освещения с этими лампами неосуществим. Вот почему полностью закономерным оказалось возникновение ЛЛ – разрядного источника света, имеющего 5….10 раз огромную световую отдачу, чем лампы накаливания, и в 8….15 раз больший срок службы. Преодолев разные технические трудности, ученые и инженеры сделали особые ЛЛ для жилища – Малогабаритные, фактически стопроцентно копирующие обычный внешний облик и размеры ламп накаливания и сочетающие при всем этом ее плюсы (компактность, комфортабельную цветопередачу, простоту обслуживания) с экономичностью стандартных ЛЛ.

В силу собственных физических особенностей ЛЛ имеют очередное очень принципиальное преимущество перед лампами накаливания: возможность создавать свет различного спектрального состава – теплый, естественный, белоснежный, дневной, что может значительно обогатить палитру цветов домашней обстановки. Не случаем есть особые советы по выбору типа ЛЛ (цветности света) для разных областей внедрения. Наличие контролируемого ультрафиолета в особых осветительно — облучательных ЛЛ позволяет решить делему профилактики «светового голодания» для горожан, проводящих до 80% времени в закрытых помещениях. Так выпускаемые фирмой OSRAM ЛЛ типа BIOLUX, диапазон излучения которых приближен к солнечному и насыщен строго дозированным ближним ультрафиолетом, удачно употребляются сразу и для освещения, и для облучения жилых, административных, школьных помещений, в особенности при дефицитности естественного света.

Выпускаются также особые агарные ЛЛ типа CLEO (PHILIPS), созданные для принятия «солнечных» ванн в помещении и для других косметических целей. При использовании этих ламп следует держать в голове, что для обеспечения безопасности нужно строго соблюдать аннотации изготовителя облучательного оборудования.

Лампы компании Philips

А сейчас остановимся на недочетах люминесцентного освещения, к которым многие приравнивают его несчастную «вредность для здоровья». Природа газового разряда такая, что, как уже было сказано выше, любые ЛЛ имеют в диапазоне маленькую долю близкого ультрафиолета. Понятно, что при передозировке даже естественного солнечного света могут появиться противные явления, в часности лишнее ультрафиолетовое облучение может привести к болезням кожи, повреждению глаз. Но, сравнив воздействие на человека в течение жизни естественного солнечного и искусственного дюминесцентного излучения, мы усвоим, сколь неоправданно преположение о вреде излучения ЛЛ. Было подтверждено, что работа в течение года (240 рабочих дней) при искусственном освещении ЛЛ холодно – белоснежного света с очень высочайшим уровнем освещенности в 1000 лк (это в 5 раз превосходит лучший уровень освещенности в жилище) соответствует пребыванию на открытом воздухе в г. Давос (Швейцария) в течении 12 дней по одному часу в денек в полдень. Следует увидеть, что реальные условия в жилых помещениях бывают в 10-ки раз более щадящими, чем в приведенном примере. Как следует, о вреде обыденного люминесцентного освещения гласить не приходится. К аналогичным выводам пришли врачи,гигиенисты и светотехники, принявшие роль в проводившейся в Мюнхене развернутой научной дискуссии на тему «Влияние освещения ЛЛ на здоровье человека». Все участники дискуссии были единодушны: серьезное соблюдение правил грамотного устройства освещения, которые включают ограничение прямой и отраженной блескости, ограничение пульсации светового потока, обеспечение подходящего рассредотачивания яркости и правильной светопередачи стопроцентно уберет имеющиеся еще жалобы на люминесцентное освещение.

В пиведеннои выше списке принципиальное место занимает вопрос ограничения пульсации светового потока. Дело в том, что классические линейные трубчатые ЛЛ, присоединенные к сети при помощи электрического пускорегулирующего аппарата (в большинстве случаев используемого в светильниках), делают свет не неизменный во времени, а «микро пульсирующий», т.е. при имеющейся в сети частоте переменного тока 50 Гц пульсация светового потока лампы происходит 100 раз за секунду. И хотя эта частота выше критичной для глаза и, как следует, мелькающие яркости освещаемых объектов глазом не улавливаются, пульсация освещения при продолжительном воздействии может

Лампы компании OSRAM

негативно оказывать влияние на человека, вызывая завышенную утомляемость, понижение работоспособности, в особенности при выполнении напряженных зрительных работ – чтение, работе за компом, рукоделии и т. д. Вот почему показавшиеся довольно издавна осветительные приборы с электрическим низкочастотным ПРА рекомендуется использовать в так именуемых «нерабочих» зонах (подсобных помещениях, повалах, гаражах и т. д.) В светильниках с электрическим частотным ПРА обозначенная особенность работы ЛЛ стопроцентно устранена, но даже такие осветительные приборы с линейными ЛЛ довольно громоздки и для местного (рабочего) освещения не всегда комфортны. Потому для обычного освещения жилища люстрами, стенными, напольными, настольными светильниками целенаправлено использовать упомянутые выше малогабаритные люминесцентные лампы.

И, в конце концов, последнее маленькое замечание, связанное с эксплуатацией осветительных приборов с ЛЛ. В лампу для ее работы вводится капля ртути – 30….40 мг, а малогабаритных 2….3 мг, Если вас это стращает, вспомните, что в указателе температуры, имеющемся в каждой семье, содержится 2 г этого водянистого металла. Очевидно, если лампа разобьется, поступить следует также, как мы поступаем, когда разбиваем указатель температуры – кропотливо собрать и удалить ртуть.

В заключении охото снова выделить, что ЛЛ в жилище – это не только лишь более экономный, чем лампа накаливания, источник света. Грамотное освещение ЛЛ имеет огромное количество преимуществ перед обычным: экономичность, богатство и красочность света, равномерность рассредотачивания светового потока, в особенности в случаях высвечивания протяженных объектов линейными лампами, наименьшая яркость ламп и существенно наименьшее выделение тепла.

На сегодня более доброкачественную продукцию и широкий ассортимент на нашем рынке представляют мировые светотехнические брэнды:

Немецкая компания OSRAM

Голландская PHILIPS и ряд других, которые предлагают широчайший выбор качественных ЛЛ на хоть какой вкус и цвет.