Люминесцентные лампы.
1. Устройство и принцип работы. Достоинства и недостатки. Классификация
Люминесцентная лампа (ртутная лампа низкого давления; далее по тексту - ЛЛ) является газоразрядным источником света. Конструктивно она представляет собой стеклянную трубку с нанесенным на внутреннюю поверхность слоем люминофора. В торцы трубки введены вольфрамовые спиральные электроды; для повышения эмиссионной способности на электроды наносится оксидная суспензия, изготавливаемая из карбонатов или перекисей щелочных металлов.
Внутри лампы находятся разреженные пары ртути и инертный газ (аргон). Давление ртутных паров в ЛЛ зависит от температуры стенок лампы и составляет при нормальной рабочей температуре лампы 40 град С примерно 0,13…0,33 Ньютон на метр квадратный. Такое низкое давление обеспечивает интенсивное излучение разряда в ультрафиолетовой области спектра (преимущественно с длиной волны 184,9 и 253,7 нм).Под действием электрического напряжения (поля), приложенного к электродам, в лампе возникает газовый разряд. При этом проходящий через пары ртути ток вызывает ультрафиолетовое излучение. На внутреннюю поверхность нанесен слой особого вещества (люминофор). Наиболее распространенным люминофором является галофосфат кальция, активированный сурьмой и марганцем. Изменяя соотношение активаторов, можно получить люминофоры разных марок и изготавливать лампы разной цветности.
Ультрафиолетовое излучение, воздействуя на люминофор, заставляет его светиться, т.е. люминофор преобразует ультрафиолетовое свечение в видимый свет. Стекло, из которого сделана ЛЛ, препятствует выходу ультрафиолетового излучения из лампы, тем самым предохраняя наши глаза от вредного для них излучения. Исключением являются бактерицидные и ультрафиолетовые лампы. При их изготовлении применяется увиолевое или кварцевое стекло, пропускающее ультрафиолет.
При повышении (выше 60 градусов) и понижении (ниже -10 градусов) температуры вследствие изменения давления паров ртути на стенки колбы, световой поток снижается. Снижение светового потока более заметно при снижении температуры.
На сегодняшний день работа ЛЛ при нихких температурах решена применением ЛЛ нового поколения, так называемых ламп Т5 (с диаметром трубки 16 мм), компактных ЛЛ и применением для питания ЛЛ высокочастотных электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА).
Световая отдача ЛЛ повышается при увеличении длины ЛЛ за счет снижения доли анодно-катодных потерь в общем световом потоке. Поэтому рациональней использовать одну ЛЛ на 36 Вт, чем две по 18 Вт. Срок службы ЛЛ ограничен дэзактивацией и распылением (истощением) катодов. Отрицательно сказываются на сроке службы лампы также колебания электросети, частые включения/выключения ЛЛ. При использовании качественных ЭПРА эти факторы сведены к минимуму.
В силу своих физических особенностей ЛЛ имеют одно очень важное преимущество перед лампами накаливания: возможность создавать свет различного спектрального состава – теплый, естественный, белый, дневной. Не случайно существуют специальные рекомендации по выбору типа ЛЛ (цветности света) для различных областей применения.
В лампу для ее работы вводиться капля ртути – 30…40 мг (в компактных ЛЛ – 2…3 мг, а в некоторых типах амальгамных компактных ЛЛ ртути в чистом виде практически нет – она находиться в связанном состоянии). Если вас это пугает, вспомните, что в домашнем термометре содержится 2г ртути, т.е. в 100 раз больше чем в ЛЛ.
На сегодняшний день наиболее качественную продукцию и широкий ассортимент на нашем рынке представляют не отечественные производители, а мировые светотехнические брэнды:
– германская фирма OSRAM (
http://www.osram.com);
– голландская PHILIPS (
http://www.lighting.philips.com);
– американская GE Lighting (General Electric) (
http://www.gelighting.com).
Они предлагают широчайший выбор высококачественных ЛЛ на любой вкус и цвет.
Свои ЛЛ производители разделяют на две большие категории:
– люминесцентные лампы – ЛЛ (FL – Fluorescent Lamp);
– компактные люминесцентные лампы – КЛЛ (CFL – Compact Fluorescent Lamp).
По своему спектральному излучению все люминесцентные лампы можно условно разделить на три группы:
– стандартные;
– с улучшенной цветопередачей;
– специальные.
Помимо этого ЛЛ различаються:
по электрической мощности:
– слабомощные (до 18 Вт);
– средней мощности (18…58 Вт);
– мощные (выше 58 Вт).
по диаметру трубки:
– Т2 – 7 мм;
– Т5 – 16 мм;
– Т8 – 26 мм;
– Т12 – 38 мм.
по форме и длине трубки:
– U-образные;
– прямые (линейные);
– кольцевые.
по светораспределению:
– с ненаправленным светоизлучением;
– с направленным светоизлучением (рефлекторные, щелевые, панельные и др.).
Основными характеристиками и параметрами люминесцентных ламп, которые указывают фирмы-производители в своих технических каталогах и которые необходимы потребителю для правильного выбора той или иной лампы являются:
– мощность лампы (Вт);
– световой поток (лм);
– светоотдача (лм/Вт);
– цветовая температура или ССР – Correlated Color Temperature (К);
– индекс цветопередачи, Ra и CRI – Color Rendering Index;
– габаритные размеры и исполнение.
Стандартные люминесцентные лампы.
В лампах этой серии используется дешевый широкополосный люминофор – галофосфат кальция и магния, активированный сурьмой и марганцем (ГФК). Недостаток этих ламп – низкий индекс цветопередачи Ra = 50…70, что приводит к искаженой цветопередаче освещаемых предметов. Достоинство – дешевизна (в 2…4 раза дешевле ламп с высокой цветопередачей).
Это в полной мере касается и КЛЛ китайско-польско-турецкого производства с ненормированным индексом цветопередачи.
Пример маркировки стандартных зарубежных ЛЛ показан на рисунке:
Ниже приведены расшифровки кодов цветности различных фирм:
Лампы с улучшенной цветопередачей.
Эти лампы с редкоземельными люминофорами (РЗЛ) имеют узкополосный спектры с максимума излучения в областях чувствительности человеческого глаза (450, 540 и 610 нм). Применение трех и пятиполосных люминофоров привело к значительному повышению индекса цветопередачи до Ra = 82…97. При этом световой поток у ламп с трехполосным люминофором примерно на 30 % выше, чем у стандартных ЛЛ, а у пятиполосных – на 9% ниже. За высокую цветопередачу пятиполосным ЛЛ пришлось пожертвовать светоотдачей.
Сравнительная характеристика светоотдачи ЛЛ с цветовой температурой 4000К.
Пример маркировки зарубежных ламп с улучшенной цветопередачей.
Расшифровка международного трехзначного кода, применяющегося в маркировке ламп с улучшенной цветопередачей
Рекомендации по применению ЛЛ фирмы OSRAM
Фирма OSRAM также выпускает ЛЛ со специальными спектральными характеристиками
Сравнение некоторых серий ЛЛ фирм OSRAM, PHILIPS и GE Lighting с улучшенной цветопередачей.
Т5 – высокоэффективные люминесцентные лампы нового поколения.
За последние годы лампа Т5 с ЭПРА завоевали новые позиции, вытесняя лампы типа Т8 в колбе 26 мм, не говоря уже о Т12 в колбе 38 мм, которые давно сняты с производства ведущими электроламповыми фирмами мира.
Важно отметить, что параллельно созданы и массово выпускаются два типа таких ламп: с максимальной световой отдачей мощностью 14, 21, 28 и 35 Вт и с максимальным световым потоком мощностью 24, 39, 54 и 48 Вт.
Характеристики ЛЛ типа Т5 серии НЕ (PHILIPS) или FH (OSRAM)
Характеристики ЛЛ типа Т5 серии НО (PHILIPS) или FQ (OSRAM)
Основные характеристики ЛЛ Т5 отечественного производства
Описывать преимущества Т5 над Т8 не стану – они всем известны.
Специальные люминесцентные лампы.
Специальные ЛЛ имеют особый вид люминофора (а в ряде случаев выполняются совсем без люминофора) и особые стеклянные (или кварцевые) трубки, позволяющие выделить из спектра определенные линии или полосы заданной ширины, в зависимости от назначения лампы.
Ультрафиолетовые лампы – лампы, излучающие в ультрафиолетовом диапазоне, который делится на следующие поддиапазоны: UV–A – длина волны 315…400 нм, UV–В – длина волны 280…315 нм, UV–С – длина волны 254 нм.
Бактерицидные лампы (UV–С поддиапазон) – это разрядные лампы низкого давления без люминофора. Чтобы ультрафиолетовое излучение могло выйти из лампы применяют увиолевое (или кварцевое) стекло. Бактерицидные лампы применяют для стерилизации и дезинфекции воздуха, воды и поверхностей.
OSRAM свою серию бактерицидных ламп называет HNS Germicidal Lamps, PHILIPS – TUV Germicidal Lamps.
Лампы серии UV–A и UV–В не рассматриваем по понятным причинам.
Рассмотрим некоторые серии ламп специального назначения. Серия ЛЛ OSRAM FLUORA имеют особое излучение с преобладанием синего и красного цвета, аналогичное излучению, способствующему фотохимическим процессам. Благодаря такому излучению заметно ускоряется рост растений. Эти лампы предназначены для освещения растений и аквариумов.
Технические характеристики OSRAM FLUORA
PHILIPS производит серию специальных ламп для аквариумов – Aquarelle (Акварель). Специальный состав излучения этой ЛЛ оптимально подходит для передачи красоты рыб и растений в пресноводном аквариуме.
Свет ламп Акварель по спектральному составу очень близок к естественному, что обеспечивает оптимальные условия для фотосинтеза. Дополнительным преимуществом ламп является исключительно высокая энергетическая плотность излучения в синей части спектра. Хорошо сбалансированный спектр стимулирует образование кислорода, оказывает благотворное воздействие на растения и рыбу, обеспечивает хорошую цветопередачу.
Сегодня на рынке появился еще один производитель ламп для аквариумов - Havells Sylvania.
Названия лампы и рекомендации к применению:
Grolux - лампы Т5 и Т8 с цоколем G5 и G13 со специальным спектром излучения для освещения растений;
Aquastar - лампы Т5 и Т8 с цоколем G5 и G13 для стимулирования роста кораллов и водных растений в аквариумах с пресной и морской воде;
Daylightstar - лампы Т8 с цоколем G13 для освещения аквариумов с пресной водой;
Coralstar - лампы Т5 и Т8 с цоколем G5 и G13, воспроизводящие световую среду как в коралловом рифе на глубине 6-10 м;
Reptistar - лампы Т8 с цоколем G13 для освещения рептилий в террариумах;
Activa – лампы Т8 с цоколем G13 со спектральной характеристикой, подобной солнечному свету, и отличной цветопередачей.
Вроде пока все, готов ловить тапки.
З.Ы. картинки кликабельны.
З.З.Ы. Используемая литература: Ю.Н.Давиденко "Настольная книга домашнего электрика. Люминесцентные лампы". Изд. "Наука и техника" Санкт-Питербург, 2005.,
www.sylvania.ru
Деревовидний вигляд