Принцип роботи та влаштування ламп денного світла

Лампи денного світла – це освітлювальні прилади, які дозволяють заощаджувати електроенергію порівняно з класичними джерелами світла. Люмінесцентні лампи застосовуються для освітлення житлових, робочих та виробничих приміщень. Їхня робота ґрунтується на ефекті люмінесценції. Щоб вибрати відповідну лампочку, потрібно знати конструктивні особливості та технічні характеристики.

Принцип роботи

Люмінесцентна лампа – це газорозрядне джерело світла. Випромінювання відбувається через реакцію суміші газів, що знаходяться в колбі. Раніше подібні прилади практично не використовувалися в побутових умовах, оскільки вважалося, що вони можуть зашкодити зору. Але після проведення досліджень вчені дійшли висновку, що промені добре сприймаються людським оком. З чого складається люмінесцентна лампа залежить від її призначення. Суміш пари всередині може бути різною.

Конструктивно пристрій є скляною трубчастою колбою, на внутрішню поверхню якої нанесений люмінофор. На торцях розташовані електроди. Усередині трубки – пари ртутит та суміш газів.

Принцип роботи люмінесцентної лампи полягає в наступному:

• Під дією електричного поля лампочці виникає газовий розряд.
• Струм, який проходить через пари, викликає ультрафіолетове випромінювання, через що починає світитися люмінофор.

Колба зроблена зі скла, яке не пропускає УФ промені, а дає лише видиме світло. Виняток – бактерицидні лампи, для застосування яких потрібне випромінювання ультрафіолету.

Переваги люмінесцентних ламп денного світла:

• висока світлова віддача;
• економія електрики;
• міцність – виготовлення плафонів використовуються якісні матеріали;
• тривалість роботи;
• різноманітність форм та розмірів;
• широкий діапазон колірних температур;
• створює тепле природне світло, близьке до денного випромінювання.

• наявність у складі лами шкідливих компонентів (ртуть);
• складність утилізації;
• обмеження за кількістю циклів включення та вимикання;
• чутливість до вологості;
• повне включення відбувається відразу;
• може гудіти і мерехтіти під час роботи;
• залежність стабільної роботи від температури.

Оптимальною робочою температурою є +20 градусів. Допустимий діапазон – 55 градусів, але він постійно розширюється з розвитком технологій та використанням електронних баластів.

Вартість лампочок денного світла нижча, ніж у світлодіодів. Але вона більша, ніж у ламп розжарювання чи галогенних приладів.

Різновиди ламп денного світла

Класифікація люмінесцентних ламп може проводитися за потужністю, температурою, формою, способом встановлення, довжиною. До найпоширеніших відносяться лампи високого та низького тиску. Прилади високого тиску використовуються на вулицях та у світильниках великої потужності. Лампочки низького тиску підходять для люстр у житлових та виробничих приміщеннях.

За типом установки джерела світла класифікуються такі групи:

За будовою лампи бувають:

Найчастіше для освітлення використовується кільцева та пряма коротка або довга лампа. Також активно використовуються прилади, що працюють від акумулятора або батарейок.

Область застосування

Лампи денного світла набули широкого поширення завдяки своїм перевагам.Вони використовуються для освітлення в будинках та квартирах, офісах, виробництвах та складах, у вуличному підсвічуванні та світловій рекламі.

Залежно від спектра передачі кольору лампи бувають:

• аналогічні сонячному випромінюванню – використовуються у підсвічуванні офісів, виробничих цехів, адміністративних організаціях;
• з підвищеною передачею кольорів – підходять для виставок, галерей, музеїв, лікарень, організацій з продажу барвників, тканин та інших художніх пристосувань;
• з підвищеним випромінюванням у червоному та синьому спектрі – використовуються для підсвічування акваріумів, теплиць, у магазинах рослин, оранжереях;
• зі зміщенням у синю та УФ частину спектру – декорування акваріумів;
• світло в СФ спектрі - солярії;
• УФ-випромінювання підвищеної потужності – антибактеріальні лампи.

До активного використання світлодіодів люмінесцентні лампочки, що світяться, застосовувалися для підсвічування рідкокристалічних моніторів. Потужні люмінесцентні прилади використовуються у вуличному освітленні трас, стадіонів, майданчиків.

Технічні характеристики

До основних технічних характеристик належать:

• Передача кольорів. Це одна з основних показників джерела світла. Визначається складом люмінофора. Люмінесцентні прилади мають широку гаму кольорів завдяки безлічі різних складів. Найпоширеніші для домашнього використання – пристрої з колірною температурою 2700 К, що дають теплий відтінок. У рекламному та архітектурному підсвічуванні використовуються прилади різних кольорів – рожеві, блакитні.
• Цоколь. Можна виділити 2 форми цоколя залежно від конструкції – штиркові та патронні. Штиркові цоколі використовуються у світильниках, в які встановлюється U-подібна колба.Патронні цоколі мають класичний зовнішній вигляд із різьбленням різного діаметру. Застосовуються у домашніх світильниках.
• Напруга. Робоче харчування – 220 В, рідше використовується послідовне підключення дух ламп, що працює на 127 В.
• Потужність. Найпоширеніші – лампи на 18 ст. Є потужніші джерела для прожекторів, що досягають 80 Вт.
• Строк служби. Може досягати 40 000 годин.
• ККД вище 20%.
• фізичні розміри. Наприклад, лампи Армстронг мають стандартні розміри під комірку 600х600 мм.
• Ступінь захисту від пилу та вологи. Визначає можливість безпечної роботи за певних кліматичних умов.
• Матеріал виготовлення. Пластик, метал та інші.

При виборі лампи потрібно враховувати технічні характеристики, а також параметри світильника, в який буде встановлено джерело світла.

Підключення до мережі

Газорозрядні джерела світла не можуть безпосередньо підключатися до електромережі. Це з тим, що у вимкненому стані лампи підвищений опір, для запалювання потрібен імпульс високої напруги. Після появи заряду лампочки з'являється негативний диференціальний опір, що вимагає включення в ланцюг додаткового резистора. В іншому випадку джерело світла зламається.

Щоб вирішити ці проблеми, застосовуються баласти. До найпоширеніших відносяться два види - електромагнітні баласти Емпра і електронні баласти Епра.

Емпра

Пристрої з електромагнітним пускорегулюючим апаратом є дросель, у якого є набір індуктивних опорів. Він підключається паралельно до люмінесцентного джерела певної потужності. За допомогою дроселя формується імпульс, що запускає, і обмежується електричний струм, що проходить через лампочку.До переваг належать:

• висока надійність;
• простота конструкції;
• тривалий термін служби.

• тривалість запуску становить 1-3 секунди;
• потрібна більша кількість енергії в порівнянні з ЕПРА;
• гудіння;
• мерехтіння;
• великі розміри;
• не працює за негативних температур.

У схемі підключення використовується стартер, який є неоновою лампою, підключеною паралельно конденсатору. У стартера є 2 електроди - жорсткий нерухомий і біметалічний, який згинається при нагріванні. Електроди у звичайному стані розімкнені, вони замикаються при подачі електричного струму.

Для створення резонансного контуру паралельно підключається конденсатор із малою ємністю. Це допомагає сформувати імпульс великої тривалості запалювання лампочки.

ЕПРА

Електронний пускорегулюючий апарат відрізняється відсутністю миготіння лампочки. Він живить джерело світла високочастотною напругою, що досягає 133 кГц. Є 2 види ЕПРА за способом запуску:

• холодний – лампочка світиться відразу після включення, підходить для світильників, які використовуються рідко;
• гарячий запуск - електроди прогріваються, лампа спалахує через 0,5 - 1 сек.

• швидкий запуск;
• споживання енергії нижче за 20-25%;
• менше матеріальних витрат за утилізацію;
• наявність у продажу пристроїв з димером.

У порівнянні з лампами, що використовують електромеханічний баласт, для роботи ЕПРА не потрібний стартер. Баласт може самостійно сформувати необхідну послідовність напруги. Існують різні способи запуску ламп. Зазвичай застосовується підігрів катодів напругою більшої частоти, ніж мережна.

У контурі компоненти вибираються таким чином, щоб за відсутності заряду виникав електричний резонанс.Він призводить до підвищення напруги між катодами. Це призводить до легшого запалювання лампочки.

Основні несправності

До основних причин, з яких люмінесцентні лампи денного світла виходять з ладу, належать:

• Зношування вольфрамової нитки. З вольфрамової нитки, яка вкрита активною масою, робляться електроди. Згодом покриття руйнується і обсипається, через що нитка виходить з ладу.
• Постійне спрацювання стартера в лампочках з ЕмПРА. Воно безпосередньо з вигорянням електродів. При постійному спрацьовуванні стартерів світильник починає блимати, що негативно впливає на здоров'я людини.
• Несправність дроселя. Якщо зламався дросель, електричний струм у ланцюзі значно зростає, через що різко нагріваються електроди. Під дією високих температур електроди руйнуються і лампа перестає працювати.
• Неякісний захист у лампах з ЕПРА. У приладах з електронним баластом встановлюється схема автоматичного вимкнення при перегоранні лампи. У дешевих пристроях невідомого виробника захист може бути неякісним або відсутнім зовсім. Це призводить до підвищення напруги та перегорання транзисторів баласту.
• Неправильний вибір конденсатора. Якщо конденсатор не підходить під потужність лампи, станеться пробою.

Якщо лампа зламалася, зробити самостійний ремонт складно. Рекомендується звернутися до спеціаліста або придбати новий прилад.

Маркування люмінесцентних ламп

Є 2 типи маркування люмінесцентних ламп – вітчизняна та зарубіжна.

Вітчизняне маркування записується в цифробуквенному вигляді:

• Перша літера - Л, позначає "лампа".
• Друга характеризує світловий потік (Д – денний, ХБ – холодний білий, ТБ – теплий білий, ЕБ – природний білий, Б – білий, УФ – ультрафіолет, К – червоний, З – зелений, Г – блакитний, С – синій, Ж – жовтий).
• Третя літера - якість передачі кольору. Буває Ц – покращена якість і ЦЦ – особливо висока передача кольору.
• Четверта літера – конструкція. А – амальгамна, К – кільцева, У – U-подібна, Б – швидкого запуску, Р – рефлектнора.
• Цифра позначає потужність лампи у Ватт.

Також природний білий колір може маркуватися символами ЛЕ – природний та ЛХЕ – холодний природний.

Лампи спеціального призначення також мають своє маркування. Літерами ЛН, ЛК, ЛЗ, ЛШ, ЛР, ЛГР, ЛУФ маркуються лампи кольорового свічення.

У закордонному маркуванні використовується тризначний код та підпис англійською мовою. У цифровій формі записується індекс кольору (перша цифра у форматі 1х10 Ra) та колірна температура (останні 2 цифри). У будинках використовуються джерела з маркуванням 830, 840, 930.

Утилізація лампочок

Шкідливі речовини, що входять до складу лампи, вимагають особливої ​​утилізації приладу після виходу з ладу. Викидати лампи разом із побутовим сміттям заборонено – це може призвести до погіршення екологічного середовища.

Щоб правильно утилізувати прилади, створено спеціальні пункти збору. Вони є у керуючих компаніях району, це прописано згідно із законом. Здати лампочку можна безкоштовно.

Світильники денного світла – стельові люмінесцентні світильники

Лампи денного світла (або світильники з люмінесцентними лампами) – це освітлювальні прилади, виготовлені на основі газу, люмінофора та ртуті.

В результаті взаємодії компонентів під дією електрики, що проходить по вбудованих в цоколь елемента катодів, утворюється ультрафіолетове випромінювання, що перетворюється на світло.

Такий спосіб перетворення електроенергії на світ досить ефективний і економічний, тому лампи денного світла зайняли важливе місце в сучасному житті. Велика поверхня світіння, широкий колірний спектр, різноманітність форм і розмірів уможливлює застосування їх для освітлення як побутових, так і промислових об'єктів.

Які лампи відносяться до ламп денного світла

Люмінесцентна лампа або лампа денного світла – це скляна запаяна трубка, заповнена сумішшю аргону та ртуті під низьким чи високим тиском. Світність виникає, коли електричний розряд проходить крізь пари ртуті, створюючи ультрафіолетове свічення. Внутрішня поверхня трубки оброблена тонким шаром речовини люмінофор.

Під його впливом ультрафіолетове свічення переходить у світло, що сприймається оком. Лампи включаються за допомогою дроселя – спеціального електромагнітного пускорегулюючого апарату або з електронним дроселем для люмінесцентних ламп (ЕПРА).

Лампи з ЕПРА мають найкращі технічні характеристики порівняно з дросельним пускорегулюючим апаратом.

Виділяють два види ламп денного світла:

• лінійні – скляні трубки різного діаметра та з різним типом цоколя;
• компактні - мають вигнуту форму колби і можуть вкручуватися в патрон з різьбленням або адаптером.

Лампи, у яких застосовуються одношарові люмінофори, відносяться до типу стандартних. Світло у цих лампах різних відтінків білого. Застосовуються в основному для освітлення великих промислових та торгових площ.

При використанні від трьох до п'ятишарового люмінофора люмінесцентні лампи відносять до типу покращеної передачі кольору. Світність цих ламп вище стандартних люмінесцентних приблизно на 12%, що дозволяє застосовувати їх для більш чіткого освітлення. Можуть встановлюватись у музеях, галереях та інших подібних місцях.

Лампи із спектральними характеристиками від 5400 K до 6700 K, що мають різні добавки та пофарбовані колби виділяють у тип спеціальні люмінесцентні. Мають широкий спектр застосування. Використовуються на стерильних виробництвах, для акваріумів та багатьох інших галузях. До таких освітлювальних приладів відноситься і безтіньовий світильник, який використовують у медицині або для проведення косметичних процедур.

Технічні характеристики

Також існують лампи з жовтим, зеленим, блакитним, синім та ультрафіолетовим. (не видно людському оку) кольорами випромінювання.

За діапазоном температури свічення лампи денного світла поділяють на наступні категорії:

• до 2700 градусів – м'яке світло;
• від 2700 до 4200 градусів – денне світло;
• від 4200 до 6400 градусів – холодне світло.

До позитивних характеристик можна віднести такі властивості люмінесцентних ламп:

• гарна світність та ККД на 20% вище, порівняно з характеристиками лампи розжарювання;
• широкий діапазон відтінків світла;
• рівномірний розподіл освітлення;
• нагрівання лампи трохи більше 600С;
• тривалий термін служби (2 000 -20 000 годин), при температурі повітря від 5 до 350С та дотримання обмежень перемикання.

Недоліки ламп денного світла характеризуються такими показниками:

• хімічна небезпека - Наповнені ртуттю вагою від 10 мг до 1 г;
• миготливе світло, Що викликає спотворення кольору;
• стоншування шару люмінофора, отже, відбувається зміна світності і кольоровості, що зумовлює зниження ККД;
• мерехтіння лампи;
• пускорегулюючий апарат зі слабким стартером;
• неякісна напруга дуже швидко виводить лампу з ладу (може знадобитися застосування стабілізуючих пристроїв);
• при низьких температурах працюють зі значною втратою світловіддачі та термін служби швидко скорочується.

При виході з ладу люмінесцентних ламп необхідно дотримуватись вимог з утилізації, щоб уникнути витоку ртуті.

Сфера застосування

Світильники для стель з лампами денного світла можна умовно розділити за призначенням:

• промислові – для освітлення виробничих площ;
• офісні - Розраховані на освітлення робочих кабінетів;
• побутові – використовуються для домашнього освітлення.

Якісне освітлення приміщень промислового призначення покращує продуктивність праці та забезпечує безпеку виробничого циклу. Застосування промислових світильників допомагає знизити споживання енергії та покращити показники освітленості на виробництві.

До промислових світильників застосовуються такі вимоги:

• високий ККД;
• простота в установці та обслуговуванні;
• захист від забруднень;
• компактність, невелика вага;
• тривалий термін експлуатації.