Флуоресцентні лампи (люмінесцентні). Види та пристрій. Робота

У сучасний період флуоресцентні лампи набули широкого застосування серед інших видів освітлювальних ламп. Вже у 70-х роках вони почали замінювати звичайні лампи розжарювання на виробництві та у різних установах. Вони мають досить високу ефективність, якісно висвітлюють приміщення та території.

Флуоресцентна лампа - це джерело світла, що отримується від світіння розрядів газу. Вона складається із скляної трубки, на внутрішній поверхні якої нанесений шар люмінофора. На торцях трубки знаходяться електроди у вигляді спіралей. У порожнину трубки закачано інертний газ і пари ртуті. Під напругою на електродах у лампі утворюється розряд газу, струм проходить по парах ртуті, виникає свічення.

Технологія виготовлення цих ламп постійно удосконалюється, зменшуються розміри, підвищується яскравість та якість світла. З 2000-х років такі лампи використовують у домашньому господарстві. Нині лампи отримали назву люмінесцентних. По суті та принципу дії це одні й самі лампи. Хоча стара назва також використовується, тому в різній літературі вони називаються по-різному.

Типи флуоресцентних ламп та їх пристрій

У нас в країні енергозберігаючі лампи називають (люмінесцентні) флуоресцентні лампи для побутового застосування. Багато хто не знає, що лампи у вигляді спіралі, які використовуються в побуті, і називаються енергозберігаючими, є за принципом дії флуоресцентними лампами. Енергоефективність приладів освітлення ділиться на два класи: А та Ст.

Найбільш правильною класифікуватиме флуоресцентні лампи за різними ознаками.Враховуючи технологію виробництва та сферу застосування, виділяють наступні типи ламп:

• Стандартні флуоресцентні лампи діаметром 26 мм мають кілька шарів люмінофора.
• Флуоресцентні лампи компактних розмірів, що мають трубку різної конфігурації, також покритої люмінофором.
• Лампи спеціального призначення.

Також флуоресцентні лампи діляться за іншими ознаками:

• Потужність енергії споживання.
• Світловий потік.
• Колірна температура.
• Індекс кольору.
• Довжина лампи.
• Розмір цоколя.
• Вид підключення.
• Розміщення пускача. Розміщується у корпусі лампи або у світильнику.

Основним елементом флуоресцентних ламп є пари ртуті у малій концентрації. При проходженні через них електричного струму утворюється ультрафіолетове випромінювання. Люмінофор – це хімічна речовина, що знаходиться на внутрішній поверхні трубки лампи, що перетворює ультрафіолетове випромінювання у видиме для очей світло. Якість світла залежить від складу люмінофора.

Принцип дії

При включенні живлення у стартері утворюється невеликий розряд, що тліє, під дією нього нагріваються електроди.

Один із електродів виготовлений з біметалічного матеріалу. При нагріванні він згинається і торкається іншого електрода. У результаті ланцюга різко збільшується електричний струм, розряд у стартері припиняється. Підвищується струм нагріває електроди флуоресцентної лампи. вони починають випускати електрони. Це підготовка до запуску роботи лампи.

Електроди в стартері охолоджуються, біметалічний елемент виправляється, і між електродами з'являється зазор. Сила струму у схемі значно знижується. У дроселі з'являється миттєва підвищена напруга, яка називається напругою самоіндукції.Воно перешкоджає зниженню цього струму. При підсумовуванні з напругою ланцюга напруга самоіндукції утворює в лампі короткий імпульс напруги, якого вистачає для утворення електророзряду в газі.

Спочатку розряд виникає в аргоні, а потім, коли газ розігріється, у ртутних парах. Під час світіння лампи напруга на електродах, а значить і електродах стартера, підключеного до лампи за паралельною схемою, менше напруги ланцюга на розмір ЕРС самоіндукції, що з'являється в дроселі при загорянні лампи.

Тому дросель призначений не тільки для запуску люмінесцентної лампи, але і у створенні перешкоди необмеженого підвищення струму розряду. Якби дроселя не було, то зі збільшенням струму лампа зруйнувалася б, або вийшли з ладу запобіжники мережі живлення квартири.

Конденсатор С1 у схемі стартера призначений для придушення перешкод радіочастотних хвиль. А ємність С2 служить збільшення коефіцієнта потужності.

Особливості та переваги флуоресцентних ламп

Ультрафіолетове випромінювання змушує світитися люмінофор видимим очі людини світом. Скло колби лампи не дає виходу шкідливого ультрафіолетового випромінювання. Цим воно захищає наші очі.

Бактерицидні лампи мають у своїй конструкції кварцове скло, яке легко пропускає ультрафіолет. Такі лампи застосовуються для дезінфекції та кварцювання приміщень у медицині. Велике поширення мають сьогодні лампи з амальгамами кадмію та іншими елементами. Вони тиск ртуті знижено, унаслідок чого розширюється інтервал температур віддачі світла до 60 градусів. Для чистої ртуті ця величина становить 25 градусів.

При зростанні температури повітря більше 25 градусів температура стінок лампи і тиск парів ртуті підвищується, а потік світла знижується. Ще сильніше зменшується потік світла при зниженні температури та тиску пари. При цьому запуск ламп не може. Тому в холодну пору застосування флуоресцентних ламп обмежено.

Щоб вирішити цю проблему, розроблено конструкцію безртутних люмінесцентних ламп, у яких тиск інертного газу низький. Вони шар люминофора починає світитися від випромінювання з величиною довжини хвилі 58-147 нанометрів. Оскільки тиск газу таких лампах залежить від температури повітря, то потік світла не змінюється. Сьогодні є лампи нового покоління Т5. Вони компактніші, у яких використовується високочастотний пускач.

Чим більша довжина лампи, тим сильніший потік світла. Це відбувається через зменшення анодно-катодних втрат у потоці світла. Тому вигідніше застосувати одну лампочку на 36 ват, ніж 2 лампи по 18 ват. Термін дії таких ламп обмежується розпорошенням катодів. Також знижують термін служби коливання напруги мережі живлення та часті перемикання.

Переваги

Флуоресцентні лампи знайшли широке застосування у зв'язку з тим, що вони мають значні переваги, порівняно з простими лампами розжарювання.

• Підвищена ефективність. Світлова віддача вище у 10 разів, ніж у ламп розжарювання, ККД 25% порівняно з лампами розжарювання – 7%.
• Великий термін роботи – до 20 000 годин.

Недоліки

• Потрібне підключення баласту для нормальної роботи лампи.
• Стійка робота лампи залежить від температури повітря.

Випромінювання світла надає значний вплив, як психологічне, і фізіологічне, але частіше благотворное.Найкориснішим вважається денне світло. Він впливає на процеси життя людини, обмін речовин, розвиток у фізичному плані тощо. Штучне освітлення відрізняється від денного світла. Лампи розжарювання випромінюють жовтий та червоний спектр світла, ультрафіолет відсутній, тому вони вважаються теплими джерелами світла.

Ще однією перевагою люмінесцентних ламп є можливість утворення світла різного спектру, від теплого до денного. Це робить багатшим колірну палітру домашнього побуту. Для різних сфер застосування рекомендують свої кольори.

Як виготовляють флуоресцентні лампи

Ця лампа була винайдена у 1909 році. Досі її конструкція принципово не змінилася. Їхнє виготовлення є складним процесом. Потрібна механічна хореографія, яка включає зварювання, і плавку, а також вигини, паяння, забарвлення.

Технологічний процес починається з трубок зі скла. До цього їх ретельно піддають промиванню у теплій воді для видалення домішок та бруду. Далі трубкам надається специфічна форма. Їх піддають нагріву протягом половини хвилини, потім швидко згинають за шаблоном. Автоматичний верстат згинає трубки зі швидкістю 14 штук за хвилину.

Вигнуті трубки йдуть у камеру, у якій наноситься невеликий шар фосфору на внутрішню поверхню. Фосфор утворює світловий потік, перетворюючи ультрафіолет, що утворюється під час іонізації парів ртуті. З країв трубки прибирають надлишки фосфору, для подальшого паяння.

Тепер необхідно встановити компоненти електросхеми. Монтажним автоматом виготовляється катодний пристрій. По них надходитиме струм. Провідникам надається потрібна форма, потім нагрівають до певного значення температури.Це є підготовкою до наступного етапу, тому що важливо не дати катодному покриттю перейти на штирі.

Нитки лампи вставляють у опору. Емісійна речовина у цьому процесі має велике значення. Вона випускає електрони, що у освіті світлового потоку. На наступному етапі з'єднують підставку та скляну трубку. Паяння виробляється за високої температури.

Тепер залишається найважливіший процес, під час якого викачують повітря із трубки та заповнюють її інертним газом. На цій операції в трубку впорскується крапля ртуті, яка дуже важлива для утворення світла.

Наступний етап – це розміщення дротів, щоб встановити кришку, що закриває трубку. Кришка створює електричний контакт і надівається на кінець трубки. Вона повинна мати абсолютну герметичність, щоби не було витоку. Тепер лампа готова.

Кожен зразок лампи ставлять на випробувальне колесо для перевірки якості.

Після ретельної перевірки флуоресцентні лампи перевозять на упаковку. Ця операція вимагає необхідної точності та спритності. За допомогою фосфору, ртуті та паяльних ламп виготовляється пристрій, який не змінився за останнє століття.

Схожі теми: