Люминесцентное освещение: типы люминесцентных ламп дневного света

Люминесцентные лампы представляют собой газоразрядный источник света, где электрозаряд в парах ртути создает ультрафиолетовое излучение. Он преобразуется в видимое излучение посредством люминофора. Его роль выполняют галофосфат кальция и прочие элементы. Световая отдача люминесцентного освещения в разы превышает аналогичный показатель у лампы накаливания с точно такой же мощностью.

Классификация люминесцентных ламп

Люминесцентные лампочки служат приблизительно 5 лет при условии, что число включений ограничено до 2000. То есть на протяжении гарантийного срока в 2 года приходится не больше 5 включений в день. В наибольшей степени распространены газоразрядные ртутные лампы высокого и низкого давления. Характеристики люминесцентных ламп следующие:

1. Модели высокого давления используют для уличного освещения и в осветительных приборах с большой мощностью;
2. Модификации низкого давления применяют для жилых и производственных помещений.

Газоразрядная ртутная лампа низкого давления представляет собой трубку из стекла с покрытием на основе люминофора. Изделие заполнено аргоном и амальгамой под давлением 400 Па. Плазменные дисплеи выступают в роли еще одной модификации люминесцентных ламп.

Область применения ламп

Люминесцентные лампы широко используются для освещения общественных зданий. С тех пор, как появились модификации контактного типа, оснащенные электронным балластом, их стали активно использовать вместо привычных осветительных приборов.

Устройства эти имеет смысл применять для общего освещения, особенно если приходится работать с большой площадью. Благодаря этому удаётся улучшить условия освещения и понизить потребление энергии на 80%. За счет этого увеличивается срок службы ламп. Они используются для:

• местного освещения рабочего пространства;
• подсветки фасадов;
• световой рекламы.

Такие осветительные устройства выступали в качестве единственного источника подсветки ЖК-экранов до тех пор, пока не появились светодиоды.

Плюсы и минусы осветительного оборудования

Эти приборы популярны, так как обладают целым набором плюсов. В чём состоит их преимущество перед лампами накаливания:

• большая светоотдача и хорошие показатели КПД;
• рассеянный свет;
• большой спектр оттенков света;
• длительный срок службы.

Есть у них и кое-какие минусы. К ним относят:

• потенциальная опасность для здоровья из-за содержания ртути;
• мерцание с удвоенной частотой;
• изменение спектра, происходящее со временем, вызванная негативными преобразованиями в люминофоре;
• присутствие дополнительного приспособления для пускового механизма лампы;
• сниженный показатель мощности, из-за чего создается нагрузка на электросеть.

Принцип работы устройства

При включении прибора формируется дуговой разряд. Он располагается в противоположных концах лампы между двумя электродами. Устройство заполнено парами ртути и инертным газом. После прохождения электрического тока формируются ультрафиолетовые излучения, которые невидимы для человеческого глаза.

Изнутри стенки прибора покрыты люминофором. Это особое вещество, способное поглощать ультрафиолетовое излучение. От него исходит видимый свет. Меняя состав люминофора, удаётся изменить оттенок свечения лампы. Функцию люминофора выполняют в основном ортофосфаты и галофосфаты кальция.

Особенности маркировки

От уровня освещенности напрямую зависит восприятие цвета человеческим глазом. Если он небольшой, то хуже всего воспринимается красный. При этом человек достаточно хорошо способен разглядеть синий оттенок. Средняя освещенность жилых построек составляет 75 Люкс. В рабочих помещениях и офисах она равна 400 Lux.

Если дневной свет имеет температуру в пределах от 5000 до 6500 Кельвин, при низкой освещенности будет создаваться впечатление, что он имеет синий оттенок. Свет с цветовой температурой 3000 Кельвин выглядит наиболее естественно при освещенности от 50 до 75 Люкс. Если освещенность равна 400 Lux, получаемый свет кажется желтым. Самым естественным становится свет с температурой от 4 до 6 тыс. Кельвин.

Промышленностью выпускаются различные модификации ламп. Маркировка позволяет разобраться, для какой зоны подходит та или иная модель. Цифровой код указывает такие параметры, как качество света, цветовая температура и индекс цветопередачи. Первая цифра указывает на индекс цветопередачи.

У люминесцентных осветительных устройств эта характеристика варьируется от 60 до 98 Ra. Соответственно, чем выше индекс, тем достовернее можно считать цветопередачу. Вторая и третья цифры указывают на цветовую температуру модели. Допустим, если имеется маркировка 827, это говорит о том, что цветовая температура здесь равна 2700 Кельвин, а цветопередача 80 Ra. Эти параметры соответствуют показателям лампы накаливания.

Подключение к электросети

Газоразрядные лампы любых типов не подключаются напрямую к электросети. В этом состоит их основное отличие от ламп накаливания. На это имеется две причины:

1. Высокий уровень сопротивления в холодном состоянии. За счёт этого для зажигания разряда необходим импульс высокого напряжения.
2. После возникновения разряда осветительный прибор формирует отрицательное сопротивление. Поэтому если включить сопротивление в цепи, возникнет короткое замыкание, и осветительный прибор выйдет из строя.

Чтобы решить указанные проблемы, используют балласты. Это пускорегулирующие аппараты особого типа. Самыми распространенными способами подключения на сегодня являются:

1. применение электронного балласта;
2. использование электромагнитного балласта в комбинации с неоновым стартером.

Описание электромагнитного балласта

Устройство представляет собой дроссель электромагнитного типа. У него имеется индуктивное сопротивление. Подключается он к лампам в определенной последовательности. К нити накала подсоединяется стартер, представляющий из себя неоновую лампу. В ее конструкции предусмотрены конденсатор и биметаллические электроды. На сегодняшний день преимуществами электромагнитного баланса являются долгий срок службы, простота в использовании и надежность. В то же время обнаруживаются и кое-какие недостатки, допустим долгий запуск. Он варьирует от 1 до 3 секунд в зависимости от того, насколько изношен прибор.

Электромагнитный баланс потребляет большое количество энергии за счёт своего дросселя. Иногда может возникать низкочастотное гудение пластин магнитного провода. Не прибавляет преимуществ и мерцание с удвоенной частотой сети. Это может негативно сказываться на человеческом зрении. Эти осветительные приборы, включающие балласт, запрещается использовать для освещения механизмов и подвижных частей замков. Важно указать и на внушительные габариты устройства. Масса такого балласта составляет несколько килограмм. Если отмечаются отрицательные температуры, устройство может не запускаться.

Запуск с электромагнитным балластом и стартером

Классическая схема предусматривает подключение электромагнитного баланса вместе со стартером. Последний представляет собой неоновую лампу с подключаемым параллельно конденсатором, спрятанным в корпус. Электроды пребывают в разомкнутом состоянии изначально. Подключают стартер параллельно лампе так, чтобы через спираль лампы проходил электрический ток. Это происходит после замыкания электродов.

Параллельно подсоединяется конденсатор большой емкости. Он необходим для создания резонансного контура, формирующего большой по длительности импульс. За счёт этого удается зажечь лампу. Когда стартер размыкается, спирали лампы находятся в разогретом состоянии. Для зажигания разряда необходимо обеспечить достаточный бросок напряжения.

Рабочее напряжение осветительного прибора находится на низком уровне, так как на дросселе оно падает. Вот почему в лампе стартера задается больший уровень напряжения погасания изначально. Благодаря этому повторное срабатывание стартера не происходит.

Рабочее напряжение осветительного устройства постепенно возрастает, когда подходит конец срока его службы, напряжение может возрастать. За счет этого формируется характерное непрерывное мигание лампы, вышедшей из строя. Как только она гаснет, можно заметить светящиеся катоды, установленные по всей площади стартера.

Электронный балласт и его свойства

Этот элемент отвечает за питание лампы электрическим током. При этом формируется напряжение несетевой частоты, которое варьируется от 50 до 60 Герц. Обеспечиваются здесь высокочастотные уровни от 25 до 133 килогерц, благодаря чему мигание, раздражающее глаза, исключается.

Можно выделить холодный и горячий запуск модели. В первом случае осветительное устройство замыкается после включения. Применяется этот метод тогда, когда лампу используют редко. Частое применение указанной методики не рекомендовано, так как наносит вред электродам.

Второй тип запуска подразумевает предварительный прогрев электродов. Лампа зажигается спустя 1 сек, но и срок службы у неё больше, особенно когда предполагается регулярное использование прибора.

Факторы, предрасполагающие к поломке

Электроды в конструкции осветительного прибора представляют из себя спираль вольфрамовой нити. Они покрыты слоем щелочноземельных металлов. Он необходим для обеспечения стабильности разряда. Во время эксплуатации этот слой непрерывно осыпается, испаряется.

Особенно интенсивно это происходит во время запуска. Вот почему у всех люминесцентных осветительных приборов есть определенный срок службы. Зависит он от скорости зажигания и качества электродов. Он превышает срок службы лампы накаливания. На концах изделия формируется потемнение, которое усиливается по мере приближения срока выхода из строя. После полного выгорания металлической пасты напряжение растет скачкообразно. По этой причине схема, по которой работает лампа, не способна обеспечить большим напряжением для горения.

Лампы с электромагнитным балансом имеют повышенное напряжение, когда приближается конец срока службы. Паста к этому времени выгорает полностью на одном из электродов. В результате стартер начинает постоянно срабатывать.

Когда выходит из строя стартер, формируется шунтирование лампы по цепи, поэтому зажигание разряда становится невозможным. Рабочими остаются лишь нити накала, и по этой причине электричество, потребляемое осветительным устройством, становится выше.

Когда речь заходит об устройствах с электронным балластом, активно выгорает масса электродов, задействованная в работе. Нити перегреваются и выходят из строя. В качественных моделях предусматривается автоотключение перегоревшего устройства. В низкокачественных модификациях такая защита отсутствует. Также в таких устройствах устанавливают конденсатор, рассчитанный на близкое к напряжению новой лампы напряжение. По мере старения изделия давление повышается, и в конденсаторе формируется пробой. По этой причине транзисторы балласта тоже выходят из строя.

Спектр излучения люминофора

В дешевых лампах используется галофосфатный люминофор. Он формирует синий и желтый цвета. Намного меньше излучается красного и зелёного оттенка. Такая смесь кажется белой, но при отражении можно заметить неполный спектр. С другой стороны, у таких приборов имеется высокий уровень световой отдачи. Выделяют и специальные люминесцентные лампы с разными спектральными параметрами:

1. Лампы дневного света. Максимально соответствуют естественному цвету при дневном освещении 5400 Кельвин. Чаще всего такие приборы используют в музеях, типографиях, лабораториях и стоматологических кабинетах.
2. Лампы дневного света, максимально схожие с солнечным светом. Если в помещении недостаточно светло, или же здесь проходят какие-либо важные рабочие операции, рекомендовано применение данных моделей. Чаще можно увидеть эти приборы в банках, офисов и магазинов. Уровень освещения составляет 6500 Кельвин.
3. Модели для растений и аквариумов. Спектральный диапазон здесь отображает синий и красный цвета. Уровень освещенности равен от 5400 до 6700 Кельвин.
4. Модели для обитателей аквариума. Излучение варьируется в диапазоне синего цвета и ультрафиолета. Освещенность колеблется также в пределах от 5400 до 6700 Кельвин.
5. Декоративные модели. Формируют синий, красный, зелёный, жёлтый и малиновый цвета. Рекомендуются для стерильных производств, цехов по изготовлению микросхем.

Существуют еще специальные модели для соляриев и косметических салонов, прилавков в супермаркетах, помещений, где содержатся птицы. Выделяют ультрафиолетовые модификации с колбами из чёрного стекла. Они способны преобразовать невидимое излучение в световое, создавая так называемый эффект флуоресценции. Используются в пищевой и текстильной промышленности.