Принцип работы люминесцентной лампы

В данной статье мы рассмотрим принцип работы люминесцентной лампы и ее устройство.
Она, также известна как люминесцентная трубка или энергосберегающая лампа, один из наиболее популярных, эффективных источников света.
Она использует принцип люминесценции для создания света

Как устроена люминесцентная лампа

Основные части

Строение лампы дневного света состоит из нескольких основных компонентов.
Главная часть из чего она состоит: колба, которая защищает внутренности от внешнего воздействия, влаги и содержит рабочую среду, состоящую из газового смеси и небольшого количества насыщенных паров ртути.

Конструкция ЛЛ низкого давления состоит из нескольких элементов.
Основные составляющие:

1. Колба — это основная часть лампы, которая содержит рабочую среду, защищает внутренние части от внешней среды.
   Она герметично изолирована от внешнего воздуха изготовлена из стекла.
2. Электроды — это металлические проводники, которые вставлены в колбу, находятся внутри, и служат для подачи электрического напряжения на рабочую смесь.
   Один электрод катод, а другой — анод.
   На электродах вольфрамовые нити.
3. Люминофор — это вещество, которое находится на внутренней поверхности колбы.
   Он способен поглощать ультрафиолетовое излучение, преобразовывать его в видимый свет разных цветов.
4. Балласт — ограничивает протекающий ток.
5. Устройство, которое называется стартер, помогает запустить начало работы, обеспечивая начальное высокое напряжение, зажигая разряд в газе, чтобы пробить газовую смесь и создать условия для запуска люминесценции.
6. Конденсатор — используется для хранения энергии, предоставления дополнительного тока для работы стартера

Для чего нужен

Дроссель

Дроссель — это электрическое устройство, которое регулирует ток, проходящий через лампу.
Назначение дросселя — предотвратить перенапряжение, перегрузку электрической сети, а также защитить лампу от повреждений.

Стартер

Стартер — это устройство, которое инициирует запуск. Даёт начальное высокое напряжение, необходимое для зажигания тлеющего разряда в газе.
Он играет важную роль в процессе включения и поддержании стабильной работы.

Устройство балласт в люминесцентной лампе

Балласт — это устройство, которое балансирует ток.
Оно стабилизирует сетевое напряжение, предотвращает перегрев, повреждение лампы.
Также может регулировать световой поток и продлевать срок службы.
Дроссель и стартер эта разные устройства, а вот дроссель и балласт это одно и тоже устройство, хотя называются непохожими названиями.
Они бывают электромагнитного или электронного типа.
Первый и второй рассмотрим подробнее.

Электромагнитный

Электромагнитный балласт или Электромагнитный Пускорегулирующий Аппарат ЭмПРА, является важной составляющей люминесцентной лампы, обеспечивая правильную работу.
Выполняет несколько функций: стабилизацию величины тока, создание подходящего напряжения, предотвращение избыточной потребляемой мощности.
В люминесцентных лампах, в отличии от обычных грушевидных, накаливания для генерации света необходимо использовать разряд газа.
Однако он имеет нелинейное сопротивление. Без регулировки тока лампа может при эксплуатации перегреваться, выйти из строя.
Поэтому ЭмПРА приходит на помощь.
ЭмПРА является источником переменного тока, который необходим для создания разряда.
Он стабилизирует его состояние в допустимых пределах и предотвращает избыточное увеличение.
Также компенсирует изменения сопротивления газа внутри лампы поддерживая постоянную яркость свечения.

• Создание достаточного напряжения
  Для генерации разряда в колбе требуется определенное напряжение, которое обычно выше, чем в сети.
  ЭмПРА увеличивает напряжение сети до нужного уровня, поддерживает его стабильность.
  Даёт надлежащий разряд и эффективную конверсию электрической энергии в световую.
  Люминесцентные лампы потребляют больше электричества при первоначальном включении, чем требуется для нормальной работы.
  Это связано с нестабильностью разряда при низкой температуре.
  Электромагнитный балласт включает предварительный режим, при котором ограничивается потребление мощности до нормального уровня.
  Когда лампа нагревается и процесс становится стабильным, балласт переходит в основной способ работоспособности.
• ЭмПРА в люминесцентной лампе обладает высокой эффективностью и помогает снизить энергопотребление.
  Они способствуют повышению КПД и более длительному сроку службы. Более того, электромагнитные часто оснащены схемами пуска,
  которые снижают потребляемую мощность при включении, что играет важное значение для энергосбережения в моменты запуска.
  Из недостатков присутствует мерцание лампы или гудение с частотой 100 Гц.

Электронный

Электронный балласт, по-другому называемый Электронный пускорегулирующий аппарат ЭПРА, является современным компонентом, применяемым в люминесцентных лампах для освещения помещений.
Он заменяет традиционный электромагнитный, обладает рядом последующих достоинств: повышенную энергоэффективность, компактность, возможность дополнительной функциональности.

• Плюсы
  Электронный балласт предлагает ряд значительных плюсов по сравнению с распространенными электромагнитными.
  Во-первых, он обеспечивает более эффективное управление током и напряжением, приводящее к снижению потребления электроэнергии.
  Во-вторых, электронный очень компактен, легок, что упрощает установку, облегчает транспортировку.
  В-третьих, он обладает возможностью дополнительной функциональности, такой как регулировка яркости, диммирование, интеграция с системами управления освещением.
  Электронный балласт достаточно точно регулирует параметры, необходимые для работы.
  Он стабилизирует электрические параметры, подстраивая их под требования и особенности, делая освещение без мерцания.
  За счет своей схемотехники, электронные ЭПРА способны снизить энергопотребление и улучшить долговечность ламп.
• Улучшенная КПД
  ЭПРА значительно повышают качественные показатели люминесцентных ламп.
  Они эффективно управляют энергией, поддерживая оптимальное соотношение между мощностью и световым потоком.
  Это позволяет сократить потребление электроэнергии и снизить энергозатраты на освещение в целом.
  Более того, они обладают более высоким коэффициентом мощности, что способствует снижению потерь в сети.
  Дополнительная функциональность
  Одним из ключевых преимуществ электронных балластов является их возможность предоставлять дополнительную функциональность.
  Например, некоторые поддерживают регулировку яркости, что позволяет пользователям настраивать интенсивность света в зависимости от потребностей.
  Также можно реализовать функцию диммирования, которая позволяет изменять яркость света в широком диапазоне.
  Кроме того, ЭПРА могут быть интегрированы в системы освещения с возможностью автоматизации, конкретными требованиями или условиями.

Выводы:
Электронные представляют собой современное решение, благодаря тому, что они обладают дополнительной функциональностью.
На основании конструктивных приемуществ, электронные становятся все более популярными и рекомендуются к применению.
Они являются важным компонентом для создания эффективных, экологически-дружелюбных систем при искусственном освещении жилых домов, производственных, бытовых, общественных помещений.

Что находится в ЛЛ

Люминесцентная лампа содержит:
Люминофор — это вещество, добавленное внутрь оболочки лампы, которое преобразует ультрафиолетовое излучение, создаваемое разрядом, в видимый теплый или холодный свет различных цветов.
Одно из веществ люминофора небольшое количество ртути, как необходимый компонент для создания эффекта люминесценции.
Фосфорное вещество, нанесенное на внутреннюю поверхность колбы.
Оно способно поглощать ультрафиолетовое излучение и преобразовывать его в видимый свет различных оттенков.
Разные его варианты позволяют создавать разнообразные цвета свечения.
В лампе создается низкое давление, что позволяет газам в рабочей среде заряжаться и выделять свет.

Принцип работы люминесцентной лампы

Принцип действия люминесцентной лампы состоит в следующем:
Когда вы включаете лампу, электрический ток проходит через электроды и создает дуговой разряд внутри стеклянной трубки.
Это ионизирует инертный газ из смеси с газообразными парами ртути.
Её применение важно как части рабочей среды и микроскопического количества криптона 85.
Ионизированная смесь “поджигается” и создает электронный импульс, генерирующий УФ излучение.
Затем ультрафиолетовое излучение попадает на фосфорную основу люминофора.
Им покрыта внутренняя сторона стеклянной колбы.
Он абсорбирует ультрафиолетовые лучи и начинает светиться, излучая видимый свет разных цветов, в зависимости от состава на основе ортофосфатов, галофосфатов кальция, цинка.
Электрод из спирали будет катодом, участвующим в термоэлектронной эмиссии дугового разряда.

Подача напряжения

В целом электрическая схема делает подачу высокого напряжения на электроды и стартер.
Двухэлектродная модель — тип люминесцентной лампы, которая имеет два электрода, расположенных на противоположных концах.
Порядок действий работает в несколько этапов:

• Запуск.
  Когда электрическое питание подается на схему, электроды, стартер.
  В стартере контакты это биметаллические пластины, которые делают замыкание, возникает импульс.
  В результате нагревания токи инициируют внутренний разряд в лампе, а контакты снова разомкнуты, пока не остынут.
  При этом происходит ионизация газов, начинается формирование плазменного канала.
• Разжигание и свечение.
  Когда разряд инициирован, электроны, ионы в газах лампы начинают перемещаться, сталкиваться с атомами рассеянного ртутного пара.
  Это приводит к эмиссии ультрафиолетового (УФ) излучения.
  УФ-излучение затем взаимодействует с фосфорным покрытием внутри лампы, вызывая его свечение и создавая изнутри видимый свет.
• Работа и стабилизация.
  Последовательно после запуска и разжигания лампа продолжает работать под контролем балласта, который подаёт питание, поддерживает устойчивый ток, напряжение в цепи.

Как подключить схемы

Для одной лампы

Стартер 220 вольт

Схема подключения для двух ламп

Оба стартера по 127 вольт

С перегоревшими нитями накала

Если нить накала перегорела, то такая информация по ремонту:

Стартер при монтаже отсутствует

Какие бывают виды люминесцентных ламп

Газоразрядные люминесцентные лампы бывают нескольких видов:

1. Компактные люминесцентные лампы — это маленькие версии более больших.
   Они отличаются высокой энергоэффективностью, могут быть использованы в обычных светильниках.
   Их габаритные размеры, большой средний срок службы неоспоримое преимущество перед лампами накаливания.
2. Трубчатые длинные “линейные” люминесцентные лампы — это классический вид прямой формы этих ламп, который мы часто видим в офисах и промышленных помещениях.
   Они имеют разные размеры и мощности, чтобы удовлетворить потребности в освещении.
   Часто длинная лампа именуется как линейная, но это одно и тоже.

Характеристики

Технические характеристики цветопередачи читайте цветовая температура.

Международная маркировка

OSRAM

PHILIPS

GENERAL ELECTRIC

Отечественная маркировка

Лампы дневного света

Отечественные производители давно наладили производство ЛЛ.
Их качество чаще не отличается от любой хорошей импортной.

Таблица 1

Лампы естественного света

Таблица 2

Другие стандартные осветительные лампы

К ним относятся по свету
ЛД – дневной
ЛТБ — тёпло-белый
ЛБ — белый
ЛХБ — холодно-белый

Таблица 3

Лампы специального назначения

Эти лампы имеют различный спектр света. Поэтому в них очень просто получить изменение цвета.
Именно существуют: розовый, лиловый, голубой, красный, жёлтый, зелёный, в зависимости от типа и концентрации использования состава люминофора.

Таблица 4

Классификация люминесцентных ламп

Классификация осуществляется по длине, диаметру, цоколю

по длине

длина от 450 до 1500 мм. При мощности от 15 до 80 вт.

по диаметру

диаметр варьируется от 12,7 до 38 мм

по цоколю

Цоколь 2D,G23,G27,G24,Q1,Q2,Q3,G53 используется для компактных ламп, но и они выпускаются с патронами стандарта E14,E27,Е40.
Если маркировка G27, то меж контактное расстояние 27 мм.
В длинных или линейных лампах применяется G13.

Преимущества и применение

Люминесцентные лампы имеют множество достоинств перед другими источниками света.
Потребляют значительно меньше электричества, чем обычные лампочки накаливания, кроме того светоотдача выше.
Обладают длительным сроком службы светильника до 100000 часов.
Широко применяются в осветительных приборах, потолочных люминесцентных светильниках, люстрах установленных в квартире, других местах, включая офисы, склады, магазины, уличное освещение, наружная и внутренняя реклама, промышленные помещения.
Они также используются в различных электронных устройствах, таких как телевизоры, компьютерные мониторы.
Конкурент изделия ЛЛ сейчас, светодиодные лампы.
Внешне по корпусу они похожи и не сильно отличаются, но ничего общего по устройству не имеют.
Они являются более экологически чистым вариантом, так как не содержат вредных веществ, таких как ртуть либо свинец, требующих в дальнейшем организации сложной утилизации.

Недостатки

К недостаткам ЛЛ следует отнести:

• опасны пары ртути для человека и окружающей среды
• неприятный человеческому глазу спектр
• возможно мерцание
• качество цветовой цветопередачи не соответствует реальности
• в случае разбивания опасность порезаться осколками стекла
• имеется сложная система запуска
• должны учитывать температурные ограничения
• со временем снижается световая отдача
• выгорание электродов
• отработанные лампы нельзя выбрасывать, а необходимо сдавать в специализированные организации по сбору отработанных отходов

Причины выхода из строя

• самое распространенное — перегорание нити накала
• разгерметизация
• сплавление биметаллических контактов или пробой конденсатора в стартере
• штырьки могут окислятся

Современные источники освещения

В заключении отметим, что люминесцентные лампы эффективные источники света для осветительных устройств, приборов.
Работают на основе принципа люминесценции.
Потребляют меньше электричества, имеют длительный срок службы, применяются в разных видах освещения.
Понимание принципа их работы, для чего предназначены, даёт нам шанс сделать правильный выбор и использовать современные источники света.