Люмінесцентні лампи - це які? Типи люмінесцентних ламп

У січні нинішнього року компанія General Electric (GE) оголосила про припинення випуску в США компактних люмінесцентних ламп до кінця 2016-го. Нова світлодіодна технологія сміла зі свого шляху встигла стати звичною люмінесцентну, як коли-то вона сама скинула "правління" ламп розжарювання, винайдених засновником GE Томасом Едісоном.

Так що ж собою являє люмінесцентна лампа?

Люмінесцентні лампи – це ртутні газорозрядні освітлювальні прилади низького тиску, в яких для випромінювання видимого світла використовується флюоресценція. Електричний струм в газі збуджує пари ртуті, які починають випромінювати світло в ультрафіолетовому діапазоні, що викликає світіння внутрішнього фосфорного покриття.


Розрізняють наступні типи люмінесцентних ламп: з холодним катодом, гарячого запуску та електролюмінесцентні.

Гарячий запуск

Найбільш поширеними є лампи гарячого запуску. Джерело світла такого типу складається з скляної колби, наповненій інертним газом (як правило, аргоном) низького тиску. З кожної сторони колби розташований електрод з вольфраму. Баласт регулює потужність електродів. У старих лампах для їх запуску використовувався стартер. В сучасних використовуються електронні пускорегулюючі апарати. Вони чимось нагадують лампи розжарювання. Початкова світіння проводиться розігрітій спіраллю з вольфраму, але потім електричний розряд в суміші парів ртуті та інертних газів викликає ультрафіолетове випромінювання. Особливий склад, який покриває стінки колби, поглинає ультрафіолет і випромінює видиме світло. Називається він люмінофором і є сумішшю сполук на основі фосфору. Завдяки йому світловий потік таких ламп перевершує потужність випромінювання ламп розжарювання в кілька разів. Нитка розжарювання продовжує світитися і по закінченні розпалювання, але тільки для підтримання розряду.


Для створення електричного розряду потрібна висока напруга. Чим холодніше колба, тим вище цей параметр. Але, оскільки високі показники небезпечні, були розроблені засоби «розігріву» колби для зниження напруги. Один з методів розігріву полягає у використанні стартера. При подачі напруги запалюється розрядна лампа, що нагріває біметалеві контакти. Контакти замикаються, шунтують її, і електричний струм нагріває вольфрамові електроди, які, в свою чергу, нагрівають і іонізують інертний газ. Охолонувши, біметалеві контакти розмикаються, подаючи все напруження, а також енергію дроселя на електроди. Якщо розряду не відбудеться, то процес повториться знову. Після запалювання лампи стартер відключиться, так його опір значно перевищує опір плазми. В сучасних системах швидкого старту електроди постійно підігріваються, а дуга ініціюється заземленим рефлектором або стартовою смугою.

Люмінесцентні лампи з холодним катодом

Холоднокатодные люмінесцентні лампи – це прилади, температура катода яких не перевищує 150 °C в порівнянні з 900 °C ламп гарячого запуску. Робоче напруга – 600-900 пусковий — 900-1600 Ст. Світло випромінюється іонізованим газом, для створення якого потрібна висока напруга. Розряд виникає при пробої простору між електродами. Газ в лампі в нормальних умовах є діелектриком, але в електричному полі іони і електрони приходять в рух. При подачі високої напруги електричне поле настільки розганяє заряджені частинки, що вони, стикаючись з молекулами газу, вибивають з них електрони. Новостворені іони і електрони також задіюються в іонізації: процес стає лавиноподібним.
У лампах гарячого пуску розряд є дуговим, а джерелах світла холодного розряду — тліючим. Поступово ртуть переходить з рідкого стану в газоподібний. Електрони, стикаючись з атомами ртуті, ініціюють виділення енергії і інтенсивне випромінювання в ультрафіолетовій області. Світло випромінюється люмінофорною покриттям усередині колби. Ртуть випромінює фотони, які збуджують атоми фосфору, збільшуючи енергію його електронів. При поверненні електронів в початковий стан атоми фосфору випромінюють світлову енергію.

Електролюмінесцентні лампи

Випромінювання світла в електролюмінесцентних ламп відбувається завдяки проходженню електричного струму прямо через фосфоровмісні матеріали з ефектом нетермического перетворення електричної енергії в світлову. Цей ефект також використовується в світлодіодах (LED) і органічних світлодіодах (OLED). Електролюмінесцентні лампи відрізняються від світлодіодів тим, що в останніх світло випромінюється в p-n переході – місці з'єднання двох напівпровідників, а у перших світло випромінюється всім шаром-активатором. Високовольтний перемінний електричний струм проходить через тонкий шар фосфору або напівпровідника, що має наслідком випромінювання їм світла. Два шару твердого речовини, один з яких прозорий, діють подібно електродів, а порошкоподібний фосфор або провідник між ними світиться, коли електрони проходять крізь нього.

Аргументи за

Такі освітлювальні прилади можуть служити в десятки разів довше ламп розжарювання за умови стабільного живлення без значних коливань напруги і обмеження кількості включень. При включенні на електродах вигорає і утворює спеціальний склад, що оберігає вольфрамову нитку від перегріву і забезпечує стабільність розряду, що зменшує термін служби джерела світла. Кінці колби темніють, і лампа починає мерехтіти.

Світловіддача люмінесцентних ламп на одиницю споживаної потужності приблизно в 3-4 рази більше, ніж у ламп розжарювання.

Вони різноманітні за кольором, їх спектр випромінювання ближче до сонячного.

Розсіяне світло зі всієї поверхні колби, а не вольфрамової нитки.

Мінуси

Відносно велика вартість.

Люмінесцентні лампи – це потенційне джерело небезпеки, так як кожна колба містить до 5 мг ртуті, яка дуже токсична і може завдати шкоди здоров'ю і навколишньому середовищу.

Газорозрядні лампи чутливі до знижених і підвищених температур. Можуть не працювати при температурі повітря нижче -20 °C та вище +50 °C.

Чутливі до вологості.

Затримка включення, так як потрібен час для розігріву лампи.

Незвичний для зору світловий спектр, наслідком чого є викривлення кольоросприйняття. Мерехтіння з частотою вдвічі вище частоти електромережі.

Критерії вибору

1. Форма і розміри. Скляні колби і патрони сильно відрізняються за цими параметрами. Звичайною формою люмінесцентних світильників є пряма трубка. Діаметр її кратний однієї восьмий дюйма. Так, розмір лампи діаметром 1 дюйм – T8. Розмір варіюється від T2 до T17. Компактні люмінесцентні лампи, як правило, мають форму U-образну і спіралевидну. Звичайно, зовнішній вигляд не робить впливу на роботу лампи, але спіральні моделі коштують трохи дорожче, так як їх виробництво складніше. 2. Старт. Можливий зі стартером, електронним чи з електромагнітним баластом. 3. Потужність. Коливається від 3 до 85 Вт. Світловий потік ламп розжарювання в 3-4 рази нижче, ніж у люмінесцентних, тому вибирати необхідну потужність слід, виходячи з необхідної яскравості. Люмінесцентні лампи, потужність яких дорівнює 25-30 Вт, замінять обычнгые 100-ватні електроприлади. Для заміни 75-ватної досить енергозберігаючого джерела світла в 9 Вт. А люмінесцентні лампи, потужність яких становить 15 Вт, зможуть замінити лампу розжарювання потужністю 60 Вт. Таблиця відношення світлового потоку і споживаної потужності ламп різних типів допоможе розібратися у всіх нюансах.

Світловий потік



Світлодіодна лампа



Лампа розжарювання



Люмінесцентна лампа



люмен



ват



ват



ват



450



4-5



40



9-13



800



6-8



60



13-15



1100



9-13



75



18-25



1600



16-20



100



25-30



2600



25-28



150



30-55

4. Цоколь. Поширені такі типи:

байонет B;

гвинтовий (эдисоновский) цоколь E;

односторонні двоконтактні G.

Число після літери позначає або діаметр цоколя типу B або E, або відстань між контактами в мм в цоколях типу G. В основному в люстрах і бра використовуються компактні люмінесцентні лампи з цоколем Е27 діаметром 27 мм і міньйони Е14 діаметром 14 мм. 5. Кольоровість світла. Відповідає температурі чорного тіла, що випромінює з певною хроматичностью. При підвищенні температури синя частина спектра збільшується, а червона зменшується. Вимірюється у кельвінах. Суб'єктивне відчуття людини, що дивиться на світ певної кольоровості, називається колірним відчуттям. Основні кольоровості світла і відповідне їм кольоровідчуття:

2700 К – сверхтеплий білий;

3000 К – теплий білий світ;

3500 K – білий світ;

4000 К – холодний білий світ;

5000 і більше – денне світло.

6. Передача кольору. Показує, наскільки природно виглядають навколишні предмети у світлі лампи. Вимірюється коефіцієнтом кольоропередачі Ra. Джерела світла з рівною кольоровістю можуть мати різну передачу кольору з причини різного спектру випромінюваного світла. Для сонячного світла коефіцієнт дорівнює 100.

Маркування

Виробники світильників відзначають вироби по-різному. У США люмінесцентні лампи зазвичай маркуються за шаблоном FxxTy, де F позначає тип (англ. fluorescent, люмінесцентний), перше число xx – небудь потужність у ватах, або довжину в метрах, T –форму (англ. tubular, трубчастий) і останнє число y – діаметр в 1/8 дюйма (3175 мм). Далі слід літерне позначення кольору:

WW – Warm White, теплий білий.

CW – Cool White, холодний білий.

N – Neutral, нейтральний.

D – Daylight, денне світло.

WWX – Deluxe Warm White, теплий білий з високою передачею кольору.

CWX – Deluxe Cool White, холодний білий з високою передачею кольору.

BLB – Blacklight, ультрафіолет.

В самому кінці маркування позначені особливості пристрою:

RS – Rapid Start, швидкий старт.

IS – Instant Start, миттєвий старт.

HO – High Output, висока ефективність.

Характеристики люмінесцентних ламп

Декоративна лампа General Electric Candle T2 потужністю 9 Вт випускається з цоколями E14 і E27 номінальним світловим потоком 405 люмен, теплою білою і денною температурою кольору (2700 До 6500 К), індексом передачі кольору 82 Ra. Застосовується в люстрах та інших світильниках з видимою колбою в приміщеннях, коридорах і холах торгових залів, готелів, ресторанів, жител.

Продукція Philips

Master TL-D 90 De Luxe – лампа люмінесцентна G13 T8 з індексом передачі кольору 93 Ra8 колірною температурою До 65000 – холодне денне світло. Випускається в трьох модифікаціях:

18W/965 1SL – лампи люмінесцентні 18 Вт з номінальним світловим потоком 1150 люмен і номінальною світловою віддачею 639 Лм/Вт;

58W/965 1SL – 58-ватні джерела світла з номінальним світловим потоком 4550 люмен і номінальною світловою віддачею 778 Лм/Вт;

36W/965 1SL – лампи люмінесцентні 36 Вт з номінальним світловим потоком 2800 люмен і номінальною світловою віддачею 778 Лм/Вт.

Високий індекс передачі кольору дозволяє побачити багаті, соковиті і натуральні кольори, що робить лампу незамінною в лікарнях, друкарнях, салонах краси, музеях, кабінетах стоматології і магазинах. Лампи відрізняються люмінесцентним покриттям високої якості із застосуванням три смугового фосфору і майже повною відсутністю зниження рівня освітлення. Master TL-D Xtreme 36W/840 1SL – лампа люмінесцентна 36-ватної потужності, двухштыревая, холодного білого кольору з індексом передачі кольору 85 Ra8 номінальним світловим потоком 3250 люмен, номінальною світловіддачею 90 Лм/Вт. Її особливістю є підвищений термін служби, що досягає 66000 годин, що важливо для місць, де висока вартість заміни ламп з причини висоти приміщення, необхідності переривання роботи, або там, де світло горить постійно – в тунелях, бурових установках, в умовах безперервного виробництва. Master PL-C 18W/830/2P 1CT – двухконтактная люмінесцентна лампа 18-ватної потужності з G24d-2-цоколем, теплого білого кольору 3000 К, з індексом передачі кольору 82 Ra8 номінальним світловим потоком 1200 люмен, номінальною світловіддачею 67 Лм/Вт. Призначена для загального верхнього освітлення у закладах дозвілля, роздрібної торгівлі і офісних будівлях. Лампа люмінесцентна Philips Master Pl-C використовує оригінальну технологію мостового підключення, що гарантує оптимальну роботу, краще освітлення і високу эффективнось. Двухконтактная модель має витягають цоколь і використовується з ЕМПРА.

Енергозберігаючі джерела світла від Osram

Osram випускає компактні люмінесцентні лампи 18 Вт DSST FCY 18 W/825 E27 теплого кольору 2500 K, з індексом передачі кольору 80 світловим потоком 1050 люмен і патрон E27. Прилад здатний витримати дуже велика кількість пускових циклів – до 1 млн. Osram Lumilux T9 C – 29-мм кільцеподібний світильник з патроном G10Q, номінальною потужністю 22 Вт, колірною температурою 2700 К, індексом передачі кольору 80-89 номінальним світловим потоком 1350 люмен і номінальною світловіддачею 61 Лм/Вт. Призначена для громадських будівель, ресторанів, виробництв, магазинів, супермаркетів, готелів. Його відрізняють економічність, хороша якість світла, чудовий світловий потік, рівномірне освітлення без тіней. Допускається регулювання яскравості. L W 36/840-1 – 1-метрові лінійні лампи, люмінесцентні, 36 Вт з цоколем G13 base, колірною температурою 4000 К, номінальним світловим потоком 3100 люмен, індексом передачі кольору 80 Ra, номінальною світловіддачею 86 Лм/Вт. Призначені для освітлення громадського транспорту. Endura 70 W/830 – безэлектродный джерело світла Osram потужністю 70 Вт, номінальним світловим потоком 6200 люмен теплого білого кольору температурою 3000 К, індексом передачі кольору 80-90 Ra і світловіддачею 80 Лм/Вт. Застосовується для освітлення тунелів, виробництв, вулиць, спортивних майданчиків. Відрізняється високим терміном служби (до 100000 ч.), економічністю, високим світловим потоком, миттєвим запуском. Безелектродні люмінесцентні лампи – це пристрої, у яких розряд відбувається у високочастотному електромагнітному полі, створюваному магнітопроводами на колбі. Магнітопроводи виконують роль первинної обмотки трансформатора, а газовий розряд – вторинною. Характеристики люмінесцентних ламп цього типу зводяться до следющему: прилади відрізняються стабільністю, вони довго служать завдяки відсутності руйнуються електродів. DSST SENSOR CL A 15 W/827 E27 – люмінесцентна лампа потужністю 15 Вт, номінальним світловим потоком 870 люмен, теплим білим світлом температурою 2700 К. Відрізняється підвищеною ефективністю завдяки автоматичного відключення в світлий час доби. Призначена тільки для зовнішнього застосування.