Среди различных газоразрядных источников освещения, лампы дневного света низкого давления занимают ведущее место, благодаря своей широкой популярности. Они отличаются качественным спектральным составом, высокой световой отдачей и большими сроками эксплуатации. Чаще всего используются линейные люминесцентные лампы, размеры которых дают возможность применять их во многих областях. Высокие показатели световой отдачи выдает дуговой разряд в ртутных парах, сочетаясь с ультрафиолетовым излучением, преобразующимся в слое люминофора. В результате, по сравнению с [link_webnavoz]обычной лампочкой[/link_webnavoz], получается более ровный и устойчивый свет, максимально приближенный к естественному освещению.
Устройство и принцип работы ламп
Согласно истории люминесцентной лампы, первое осветительное устройство газоразрядного типа было сконструировано в 1856 г. Г. Гейслером. Конструкция приборов усовершенствовалась. Лампы дневного света в массовое коммерческое использование поступили в конце 30 г. XX в.
Конструкция относится к газоразрядным источникам освещения, сконструирована с использованием трубки из стекла, которая с двух сторон запаяна. Изнутри на поверхности лампы нанесен слой специального вещества (люминофора). Устройство излучает рассеивающий свет после подключения к источнику электропитания. Изнутри колбу наполняют аргоном.
Люминесцентное устройство включает:
- катоды, защищенные эмиттерным слоем;
- выводные штыри;
- концевую панель;
- трубки для отвода инертного газа;
- ртуть;
- стеклянную штампованную ножку, дополненную электровводами и т.д.
Принцип функционирования основывается на возникновении электроразряда между электродами после подсоединения к электросети. После взаимодействия разряда с газами инертными и испарениями ртути возникает излучение ультрафиолета, воздействующее на люминофор, преобразующий энергию в световое излучение. Для корректировки оттенков ртутьсодержащих устройств применяются люминофоры с разными химическими компонентами.
Дуговой разряд в колбе создается оксидным самокалящимся катодом, на который воздействует электричество. Для включения ламп ДРЛ, ЛД катоды разогревают посредством пропускания разряда тока. Устройства с холодным катодом запускаются ионным воздействием в тлеющем разряде высокого напряжения.
Для функционирования люминесцентным приборам требуется дополнительный узел (балласт), обеспечивающий работу дросселем и стартером. Балласт регулирует силу разряда и выпускается 2 видов (электромагнитный и электронный).
Электромагнитный балласт является механическим. Устройство относится к бюджетным вариантам, в работе прибор может издавать шум.
Распространенные виды таких лампочек
Первичная классификация изделий на люминесцентной основе производится по уровню базового давления. Приборы высокого давления используются для осветительных установок большой мощности и наружного уличного освещения.
Лампы низкого давления применяются в быту для подачи света в производственные, технические и жилые помещения различного назначения.
Вид #1 — модули высокого давления
Устройства высокого давления вырабатывают насыщенный светопоток хорошей плотности. Внутренняя поверхность колбового элемента имеет специальное люминофорное покрытие из фторогерманата или арсената магния.
Рабочая мощность таких люминесцентных ламп колеблется в диапазоне 50–2000 Вт.
Ртутные модули высокого давления для корректной работы нуждаются в 220 ваттном номинальном сетевом напряжении. Коэффициент их пульсации обычно составляет от 61 до 74%
Полный розжиг осветительного модуля происходит в течение 3 секунд. Срок службы 80–125-ваттных изделий составляет около 6 000 ч, а лампы от 400 Вт и более могут проработать до 15 000 ч при беспрекословном соблюдении правил эксплуатации, установленных изготовителем.
Вид #2 — изделия низкого давления
ЛЛ низкого давления применяется для обеспечения светопотоком жилых, технических и производственных помещений.
Конструкционно прибор является трубкой из прочного стекла, содержащей внутри аргон под давлением 400 Па и в небольшом количестве ртуть либо амальгаму. На рынке предлагается в самых разнообразных модификациях и оснащается двумя электродными элементами.
Самая низкая температура, которую могут переносить ЛЛ низкого давления, составляет ‑15 °C. Поэтому для использования на открытых площадках эти источники света считаются неактуальными
Стеклянная колба может иметь самый разный диаметр. Уровень светоотдачи варьируется в зависимости от мощности самого устройства. Для его корректной работы требуется стартер дроссельного типа. Средний срок службы составляет 10 000 часов.
Размеры и эффективность
Для того чтобы получить максимальный эффект от электрического разряда, во внутреннем пространстве колбы должна поддерживаться определенная температура. В этом случае ультрафиолетовое излучение ртутных паров будет наибольшим. Данный параметр напрямую связан с диаметром колбы. Дело в том, что плотность тока во всех лампах должна быть примерно одинаковой. Этот показатель определяется путем деления величины тока на площадь сечения стеклянного цилиндра.
В связи с этим, лампы с колбами одинакового диаметра, но с различной мощностью, способны работать при одном и том же номинальном токе. Между падением напряжения и длиной цилиндра существует прямая пропорциональная зависимость, определяющая класс энергоэффективности. То есть, чем длинее лампа, тем выше ее мощность, что наглядно отражено на рисунке. При диаметре Т5 и 13 т длина составит 52 см, 21 ватт – 85 см, 28 ватт – 115 см. Диаметр Т8 и мощность 15 ватт соответствуют длине 44 см.
Большие размеры люминесцентных ламп изначально делали их не совсем удобными в использовании, поскольку им требовались и светильники с аналогичными габаритами. Производители всегда хотели уменьшить это соотношение, используя различные способы. Однако нельзя было просто снизить длину колбы и увеличить ток разряда, чтобы достичь установленной мощности. Это привело бы к возрастанию температуры внутри колбы и увеличению давления ртутных паров. При таких параметрах световая отдача ламп заметно снижается.
Инженерная мысль пошла другим путем, и размеры изделий были снижены путем изменения их конфигурации. Длинные цилиндры сгибались пополам или соединялись в кольцо, что позволило получить источники света U‑образной и кольцевой формы с уменьшенными габаритами без потерь мощности. Одновременно удалось повысить коэффициент мощности и снизить коэффициент пульсации.
Окончательно проблема разрешилась лишь с появлением люминофоров, устойчивых к высоким электрическим нагрузкам. В результате, диаметр колб значительно снизился и достиг 12 мм. Общая длина ламп еще больше сократилась за счет многократных изгибов тонких стеклянных цилиндров. Появились компактные изделия, с таким же внутренним устройством и принципом работы, как у обычных ламп линейного типа. Читайте также: [link_webnavoz]Виды ламп которые применяются в бытовых целях[/link_webnavoz].
Преимущества и недостатки
Основные достоинства подробно:
- Высокий КПД и большая светоотдача, если сравнивать с лампами накаливания, что позволяет экономить энергию.
- Разные цвета и оттенки – существенный плюс в современных условиях.
- Спектр излучения ближе к солнечному.
- Рассеивание света, поток идет по всей колбе, а не только по нити накала.
- Продолжительный срок службы – производитель гарантирует до 20 тыс. часов. Такой показатель удастся достичь только при условии достаточного качества электропитания и соблюдения количества включений/выключений. То есть, сколько она реально прослужит, зависит от правильности использования.
- Слабый нагрев, то есть они не будут перегревать плафон, то есть она отвечает нормам пожарной безопасности. Светиться при этом лучше лампы накала.
- Питание от сети 220В.
- Подходят для стандартных бытовых осветительных приборов, которые используются в спальне, гостиной, кухне. Установка компактных ламп не требует какой-либо переделки.
- Небольшой вес лампы, то есть и вся люстра не будет много весить.
Недостатки:
- Необходимость специальной утилизации –главный минус.
- Мигание, от чего устают глаза. Меньше мигать она будет, если используется балласт.
- Необходимость подключения пускорегулирующего оборудования.
- Лампы достаточно хрупкие.
- Люминофор изнашивается, что приводит к изменению спектра.
- Возможность использование при нормальной температуре. Работать она может только в диапазоне от ‑40 до + 50 градусов.
- Чувствительность к повышенной влажности.
- Задержка включения – необходимо время для разогрева. То есть они не сразу запускаются и дают тот свет, который способны, через пару минут он становиться ярче.
Критерии выбора
Форма и размеры. Стеклянные колбы и патроны сильно отличаются по этим параметрам. Обычной формой люминесцентных светильников является прямая трубка. Диаметр ее кратен одной восьмой дюйма. Так, размер лампы диаметром в 1 дюйм – T8. Размер варьируется от T2 до T17. Компактные люминесцентные лампы, как правило, имеют форму U‑образную и спиралевидную. Конечно, внешний вид не оказывает влияния на работу лампы, но спиральные модели стоят немного дороже, так как их производство сложнее.
Старт. Возможен со стартером, электронным или с электромагнитным балластом.
Мощность. Колеблется от 3 до 85 Вт. Световой поток ламп накаливания в 3–4 раза ниже, чем у люминесцентных, поэтому выбирать необходимую мощность следует, исходя из требуемой яркости. Люминесцентные лампы, мощность которых равна 25–30 Вт, заменят обычнгые 100-ваттные электроприборы. Для замены 75-ваттной достаточно энергосберегающего источника света в 9 Вт. А люминесцентные лампы, мощность которых составляет 15 Вт, смогут заменить лампу накаливания мощностью 60 Вт.
Таблица отношения светового потока и потребляемой мощности ламп разных типов поможет разобраться во всех нюансах.
Световой поток | Светодиодная лампа | Лампа накаливания | Люминесцентная лампа |
люмен | ватт | ватт | ватт |
450 | 4–5 | 40 | 9–13 |
800 | 6–8 | 60 | 13–15 |
1,100 | 9–13 | 75 | 18–25 |
1,600 | 16–20 | 100 | 25–30 |
2,600 | 25–28 | 150 | 30–55 |
Цоколь. Распространены следующие типы:
- байонет B;
- винтовой (эдисоновский) цоколь E;
- односторонние двухконтактные G.
Число после буквы обозначает либо диаметр цоколя типа B или E, либо расстояние между контактами в мм в цоколях типа G.
В основном в люстрах и бра используются компактные люминесцентные лампы с цоколем Е27 диаметром 27 мм и миньоны Е14 диаметром 14 мм.
Цветность света. Соответствует температуре чёрного тела, излучающего с определённой хроматичностью. При повышении температуры синяя часть спектра увеличивается, а красная уменьшается. Измеряется в кельвинах. Субъективное ощущение человека, смотрящего на свет определённой цветности, называется цветовым ощущением. Основные цветности света и соответствующее им цветоощущение:
- 2700 К – сверхтёплый белый;
- 3000 К – тёплый белый свет;
- 3500 K – белый свет;
- 4000 К – холодный белый свет;
- 5000 К и больше – дневной свет.
Цветопередача. Показывает, насколько естественно выглядят окружающие предметы в свете лампы. Измеряется коэффициентом цветопередачи Ra. Источники света с равной цветностью могут иметь разную цветопередачу по причине разного спектра излучаемого света. Для солнечного света коэффициент равен 100.
Маркировка ламп
Маркировка разработана таким образом, чтобы покупатели могли легко выбрать необходимый элемент освещения. Наиболее распространенные обозначения по российским стандартам:
- LB (белый свет);
- LD (дневной свет);
- LHB (холодный белый свет);
- LTB (теплый белый свет);
- LE (естественный свет);
- LHE (естественно холодный).
Видимый оттенок напрямую зависит от цветовой температуры. Цветовая температура LDS составляет 6400—6500K, что соответствует приблизительному цвету белого света.
В дополнение к типу лампы также указываются необходимые технические характеристики лампы: напряжение, форма, размер и тому подобное.
Трехзначный код на упаковке лампы обычно содержит информацию о качестве света (индекс цветопередачи и цветовая температура).
Первая цифра — индекс цветопередачи 1×10 Ra (компактная люминесцентная лампа имеет 60–98 Ra, поэтому чем выше индекс, тем надежнее цветопередача).
Вторая и третья цифры обозначают цветовую температуру лампы.
Поэтому метка «827» указывает индекс цветопередачи 80 Ra и цветовую температуру 2700 K (соответствующую цветовой температуре лампы накаливания).
Кроме того, индекс цветопередачи можно указывать согласно DIN 5035, где диапазон цветопередачи 20–100 Ra делится на 6 частей — от 4 до 1 A.
Коды цветопередачи согласно международной системе:
Код | Особенности | Применение |
530 | Свет тёплых тонов с плохой цветопередачей. Объекты кажутся коричневатыми и малоконтрастными. Посредственная светоотдача. | Гаражи, кухни. В последнее время встречается всё реже. |
640/740 | «Прохладный» свет с посредственной цветопередачей и светоотдачей. | Весьма распространён, должен быть заменён на 840. |
765 | Голубоватый «дневной» свет с посредственной цветопередачей и светоотдачей. | Встречается в офисных помещениях и для подсветки рекламных конструкций. |
827 | Похожий на свет лампы накаливания с хорошей цветопередачей и светоотдачей. | Жильё. |
830 | Похожий на свет галогеновой лампы с хорошей цветопередачей и светоотдачей. | Жильё. |
840 | Белый свет для рабочих поверхностей с очень хорошей цветопередачей и светоотдачей. | Общественные места, офисы, ванные комнаты, кухни. Внешнее освещение. |
865 | «Дневной» свет с хорошей цветопередачей и посредственной светоотдачей. | Общественные места, офисы. Внешнее освещение. |
880 | «Дневной» свет с хорошей цветопередачей. | Внешнее освещение. |
930 | «Тёплый» свет с отличной цветопередачей и плохой светоотдачей. | Жилые помещения |
940 | «Холодный» свет с отличной передачей цвета и удовлетворительной светоотдачей. | выставочные залы, музеи. |
954, 965 | «Дневной» свет с непрерывным спектром цветопередачи и посредственной светоотдачей. | освещение аквариумов, выставочные залы, |
Безопасность и утилизация
Когда люминесцентная лампа исправна (нет трещин и других повреждений на колбе) ее использование абсолютно безопасно для человека, животных, растений. Но с ними следует обращаться предельно аккуратно, ведь внутри содержатся пары ртути. Даже в тех небольших количествах, они способны принести вред человеку.
Люминесцентные лампы нельзя выбрасывать с обычным бытовым мусором после отработки срока эксплуатации. При попадании в почву способны загрязнять огромные площади. Если пары ртути проникнут в воду она будет медленно отравлять все живое. Функционируют пункты приема таких ламп, в которых бесплатно можно сдать опасный бытовой мусор подобного типа.
Важно! Если лампа, новая или старая, имеет следы повреждения, трещины, пробои использовать ее нельзя ни при каких условиях. При покупке каждую лампу следует проверить не только на работоспособность, но и на целостность.
Обращение с довольно хрупкими лампами должно быть аккуратным. Ремонт их своим силами, в том числе разборка, запрещена. Еще один важный момент, люминофор, что находится внутри колбы, со временем утратит свойства, поэтому меняется спектр. Как раз по этой причине использовать дольше указанного срока на упаковке такую лампочку нежелательно, даже если она еще не перегорела.
Переработка рассматриваемых ламп в заводских условиях проводится при необходимых условиях безопасности. В таком случае они не вредят экологии. При этом применяются разные методы извлечения опасных паров ртути. Остатки ламп отправляются на вторичную переработку.