Люминесцентная лампа: что это такое, принцип работы, из чего состоит, как устроена и для каких светильников используется прибор дневного освещения

Возможные неисправности и способы их устранения

Люминесцентные светильники имеют надежную конструкцию. Неисправности связаны прежде всего с неисправностью ламп, ПРА либо электропроводке. Может так же выйти из строя ламподержатель (патрон). Но это происходит крайне редко.

Рассмотрим проблемы, с которыми можно столкнуться при эксплуатации:

Тусклое оранжевое свечение на концах. Причина – попадание воздуха в трубку. Устранить невозможно – требуется замена лампы.
Прибор зажигается, но затем темнеет и гаснет. Причина – неисправность пускорегулирующего устройства – требуется замена.
Периодически гаснет, затем сам зажигается. Причина – неисправность стартера или лампы.
Прибор мигает, свечение с одного конца трубки. Причина – короткое замыкание в патроне или проводке.
При включении концы трубки чернеют. Причина – несоответствие напряжения устройства напряжению сети или неисправность балластного сопротивления. Если напряжение в порядке – заменить балластное сопротивление.
Не включается. Причина – обрыв провода или электродов в лампе, неисправность стартера или проблемы с питающим напряжением.

Область применения

За счет незначительного энергопотребления такие лампы часто используются для общественных мест. В торговых центрах и офисах на потолках типа Армстронг монтируются именно ЛЛ линейного типа. Когда появились компактные изделия они стали очень востребованы в быту для освещения квартир и домов. ЛЛ заменили собой стандартные лампы накаливания.

Особенно часто их используют в местах, где есть критические требования к цветопередаче. Конкретней:

Больницы.
Школы, в том числе для освещения коридоров и классов.
Стоматологические клиники.
Ювелирные мастерские.
Парикмахерские.
Магазины.
Музеи.
Типографии.
Покрасочные цехи в автомастерских, текстильных цехах, графических студиях.

Их рационально использовать для основного освещения помещений большого размера. Качество освещения улучшается, а энергопотребление снижается на 50% как минимум. Часто используются в подсветке места работы, исторических строений, световой рекламе.

Устройство светильника

Теперь давайте разберем, из чего состоит люминесцентная лампа (речь идет о компактных вариантах, или КЛЛ):

Колба.
Цоколь.

Колба представляет собой тонкую трубку, завитую в спираль. Внутри трубки расположены электроды из вольфрама, окрашенные оксидами стронция, бария и кальция. Трубка герметично закрыта, в ней находится инертный газ, смешанный с парами ртути. Именно эти пары ионизируются и испускают ультрафиолет. Принцип работы следующий: на вольфрамовые контакты подается напряжение, между ними возникает заряд и происходит запуск светильника. Пары ртути излучают свет в ультрафиолетовом спектре. Чтобы сделать его видимым, на стенки трубки наносят специальное вещество – люминофор. В результате облучения от ультрафиолета он тоже “зажигается” и светится в видимом спектре. При помощи толщины слоя люминофора и его состава можно менять цвет и насыщенность потока. По сути, именно от него зависит, насколько хорошо устройство будет светить.

Современные люминесцентные лампы

Изучая устройство светильника с люминесцентными лампами, следует рассказать про вторую часть конструкции – цоколь. Он не только удерживает светильник в патроне, но и содержит внутри ЭПРА (пуско-регулирующую аппаратуру или, в просторечии, стартер/балласт). Они выдают токи с высокими частотами, из-за чего у комнатных ламп полностью отсутствует эффект мерцания, который хорошо заметен у обычных линейных ламп накаливания. Высокочастотные токи образуются в результате работы инвертора, выпрямляющего их и преобразующего в импульсы. Современные ЭПРА также способны усиливать мощностные коэффициенты, что позволяет создавать активные нагрузки и не компенсировать при работе косинус фи.

При выборе старайтесь не экономить – дешевые лампы собираются из недорогих комплектующих, которые служат максимум полтора года. Также они крайне чувствительны к скачкам напряжения – при просадке на 10-20% балласт может выйти из строя.

Что нужно учесть при установке такого освещения?

Как выбрать наилучшие условия? Далее будет представлен список рекомендаций, которым желательно следовать при монтаже светильников для достижения максимальной эффективности искусственного освещения.

Очень важным вопросом является уровень расположения ламп над растениями. Чуть ниже в статье будет приведен пример расчета необходимого количества света под заданные параметры, но сейчас несколько теоретических нюансов.

Чем ближе лампа к поверхности листьев (для растений) или к почве (для низкой рассады), тем больше эффекта от установленного света для подсветки растений в люксах.
При этом необходимо учитывать, что избыток свечения также пагубно может влиять на здоровье цветов – они могут начать желтеть и вянуть, постепенно восстанавливая свое состояние при отключенном свете.
Хоть тепла лампы отдают немного, оно все же присутствует. Близкое их расположение может быстро испарять влагу с поверхности почвы, что очень вредит восходящей рассаде. Не забывайте контролировать влажность земли и немного поднимите лампу.
Изначально светильники крепите так, чтобы можно было менять высоту лампы для освещения растений. Если улучшения не наблюдается, то подвиньте ближе. Если листья сначала выздоровели, но снова начали увядать – отодвиньте. Постепенно вы добьетесь оптимального расположения.

Расположение освещения для поднимающейся рассады

Если искусственный свет полностью обеспечивает растения, важно соблюдать длительность работы освещения. Вот что нужно учесть:

Если применяется полностью искусственная освещенность, постарайтесь соблюдать световой день, чтобы поддерживать природные биологические ритмы цветов. Включайте свет, например, в 8 утра, а выключайте в 9–10 вечера. 13–14 часов правильно настроенного света будет предостаточно, можно даже сократить до 11–12, если это не сказывается на состоянии растений.
При частичной подсветке для комнатных цветов (в дополнение к природному свету) его необходимо включать в тот период дня, когда естественный свет начинает угасать. Обычно нужно дополнить около 5 часов светового дня. Редко больше.
Для саженцев история отдельная. Для правильного роста земля должна быть освещаемой круглосуточно. Когда они станут достаточно крепкими, световой день для них сокращается до 14–16 часов.

Учитывайте также разницу в погоде, при пасмурной погоде необходимо включать лампы на большее время.

Если вам тяжело следить за временем (или же просто для обеспечения постоянства) можно использовать электронные или механические таймеры. Они будут создавать стабильный световой день, избавляя от рутинной слежки за стрелками часов.

Виды сборки

Существует 2 основных разновидности сборки светодиодных ламп на 220 вольт:

с диодным мостом. В схему включены 4 диода. Мост трансформирует поступающий ток в пульсирующий. Проходя по чипам, синусоидальные волны изменяются, что провоцирует потерю полярности. В процессе сборки перед мостом к выходу нужно подключить конденсатор. Перед клеммой (минусовой) – сопротивление 100 Ом. Чтобы сгладить возможные перепады, ещё один конденсатор монтируют за мостом;
с резисторным сопротивлением. Сборка доступна даже неопытным мастерам. Для работы следует подготовить 2 резистора, а также цепочки с одинаковым количеством чипов, установленных последовательно с учетом полярности. Со стороны первого резистора полоса присоединяется катодом, второго – анодом. Светильник будет иметь мягкий свет за счет поочередного включения чипов. Такие устройства часто используются в качестве настольных ламп.

Преимущества и недостатки

Люминесцентные устройства имеют преимущества, достоинства и недостатки. Лампы имеют высокий показатель световой отдачи. Люминесцентные приборы в 20 Вт обеспечивают освещение в комнате, которое имеют устройства накаливания и иллюминационные лампы в 100 Вт.

Изделия отличаются высоким коэффициентом полезного действия. Энергосберегающие лампы используются до 20 тыс. часов при обеспечении требований эксплуатации.

Свет у люминесцентных конструкций не направленный, а рассеивающий. В северных регионах рекомендовано применение люминесцентных ламп дневного света в жилых и общественных зданиях.

Преимущество люминесцентных устройств в разнообразии конструктивных решений. Разные формы, цветовые оттенки устройств позволяют реализовывать оригинальные дизайнерские решения в архитектуре общественных и жилых комплексов.

Варианты исполнения

По стандарту, люминесцентные лампы подразделяют на колбные и компактные. Оба типа используются довольно широко.

Колбные лампы имеют в качестве оболочки стеклянную трубку. Они могут отличаться по типу и диметру цоколя. Такие лампы часто используются в крупных помещениях: магазины, офисы, цеха, склады и так далее.

Компактные люминесцентные лампы имеют оболочку в виде более тонкой (по сравнению с колбными) изогнутой трубки. Их различают по типу цоколя и размерам. Эти лампы производятся под стандартный патрон Е27 и Е14, поэтому их можно использовать вместо ламп накаливания в обычных светильниках. Их мощность, как правило, колеблется в пределах 16-36 Вт. Люминесцентная лампа такого типа имеет небольшие габариты и устойчивость к механическим воздействиям (умеренным, разумеется).

Кроме типа цоколя, на коробке из-под лампы указываются такие данные:

Цвет излучения: Д – дневной, Б – белый, ХБ – холодно-белый и т. д.
Мощность в ватах: 16W, 18W и т. д.
Длина корпуса (если это колбный вариант люминесцентной лампы): 765, 450 и т. д. Подразумевается длина в миллиметрах.

Возвращаясь к типу цоколей, стоит отметить, что они бывают резьбовыми (например, Е27) и штырьковыми (например, G13). Люминесцентная лампа может иметь и другие типы цоколей, но они слабо распространены.

Компактные люминесцентные лампы

Хотя современные линейные люминесцентные лампы имеют множество достоинств, однако для использования в быту они не подходят, так как имеют большие габариты и ограничивают возможности дизайна в квартире. Благодаря техническому прогрессу, появилась возможность трубки линейных ламп изгибать в любую форму и сделать электронный балласт малогабаритным. Запатентована компактная люминесцентная лапа была в 1984 году. Размер компактной лампочки стал соизмерим с лампочками накаливания, и появилась возможность заменять последние без переделки светильников. Совсем недавно компактные лампочки называли энергосберегающими лампами, но с появлением светодиодных ламп, это название стало не соответствовать действительности.

Принцип работы компактной лампы не отличается от принципа работы линейной люминесцентной лампы. Так же на концах трубки имеются две нити накала, между которыми при приложении напряжения возникает дуговой разряд, излучающий ультрафиолетовые волны, под действием которых люминофор начинает светиться.

Срок службы компактной лампы

Срок службы компактных ламп по данным производителей составляет 8000 часов и существенно сокращается от нестабильности питающего напряжения в сети, частотой включения-выключения лампы, работой в условиях пониженной или повышенной температуры окружающей среды. Как показала практика, чаще всего компактные лампы выходят из строя по причине перегорания нитей накала. Второе место занимает отказ радиоэлементов в схеме электронного балласта.

Конструкция компактной лампы

Конструкция компактной лампы представляет собой две чашки из термостойкой пластмассы, в одной закреплена трубка, а на другой установлен цоколь. Компактные лампы, как и лампы накаливания, выпускаются с , это позволяет вкручивать их в существующие светильники вместо ламп накаливания. В полости чашек находится печатная плата, на которой размещена схема пускорегулирующего устройства. Такая конструкция позволяет разобрать лампу, проверить целостность нитей накала и в случае их исправности отремонтировать электронику. Если нить накала в обрыве, то лампа подлежит утилизации.

Часть потребляемой компактной лампочкой мощности теряется и выделяется в схеме пускорегулирующего устройства в виде тепла. Так как в чашках перфорация для циркуляции воздуха для охлаждения отсутствует, то радиоэлементам приходится работать в области предельной температуры. Эти условия существенно снижают срок службы радиоэлементов, особенно высоковольтного электролитического конденсатора. Таким образом, выход из строя радиоэлементов является одной из причин перегорания нитей накала лампы.

Выше приведена типовая электрическая схема пускорегулирующего устройства. Качественное пускорегулирующее устройство должно зажигать лампу спустя 0,5-1 секунду после ее включения, то есть, когда нити накала уже разогрелись. Такой режим включения существенно продлевает срок службы нитей накала и как следствие, самой лампы.

Цветовая температура компактной лампы

В продаже представлены компактные люминесцентные лампы цветовых температур 2700°K, 3300°K, 4200°K, 5100°K, 6400°K. Чем выше число, тем белее излучаемый свет. Лампа с цветовой температурой 2700°K излучает свет, как лампа накаливания, 4200°K светит теплым белым цветом, а 6400°K холодным белым. Восприятие человеком света зависит от времени суток. В дневное время лучше воспринимается белый свет, а в вечернее и ночное – с желтым оттенком, как светит лампа накаливания. Этот факт надо учитывать при выборе компактной лампы.

В настоящее время компактные лампы, еще не успев вытеснить из эксплуатации лампы накаливания, уже морально устарели. На смену им пришли светодиодные лампы, многократно превосходящие по техническим характеристикам люминесцентные лампы.

Преимущества и недостатки люминесцентных ламп

Как и все вокруг нас, люминесцентные лампы обладают своими положительными и отрицательными сторонами. К счастью, вторых гораздо меньше.

Как было сказано ранее, люминесцентные лампы – явный лидер среди средств освещения. Превосходство перед лампами накаливания не трудно заметить даже самому не опытному в электрике человеку.

Достоинства

К числу достоинств этого элемента относятся следующие:

светоотдачу она совершает в куда большей степени, да и качество света несколько выше, чем у других осветительных элементов;
длительный срок эксплуатации, обеспечивающий отсутствие перебоев в работе с лампами;
КПД такого изделия значительно выше;
Рассеянный свет, оказывающий меньший вред на состоянии сетчатки глаза, а значит, при эксплуатации этой лампы вы сможете значительно уменьшить риск проблем со зрением;
широкий диапазон в плане цветовых решений света.

Как работает лампа

Принцип работы любой люминесцентной лампы включает в себя подачу напряжения на расположенные внутри колбы электроды. Между электродами возникает тлеющий разряд, который поддерживается находящимся внутри колбы инертным газом или парами ртути.

Рисунок 7. Принцип работы

Тлеющий разряд порождает излучение в ультрафиолетовом диапазоне, которое через нанесенный на колбу люминофор превращается в видимый свет нужного оттенка.

Чтобы получить ультрафиолетовое излучение, используются газоразрядные лампы. Обычное стекло ультрафиолет не пропускает, поэтому для изготовления колбы используется специальное кварцевое стекло. Люминофорное покрытие в данном случае отсутствует. Приборы широко используются в соляриях и при обеззараживании помещений.

Люминесцентная лампа: принцип действия, достоинства и недостатки

— Принцип действия люминесцентных ламп

— Достоинства и недостатки люминесцентных ламп

Принцип действия Принцип действия люминесцентной лампы низкого давления основан на дуговом разряде в парах ртути низкого давления. Получающееся при этом ультрафиолетовое излучение преобразуется в видимое в слое люминофора, покрывающего внутренние стенки лампы. Лампы представляют собой длинные стеклянные трубки, в торцы которых впаяны ножки, несущие по два электрода, между которыми находится катод в виде спирали. В трубку лампы введены пары ртути и инертный газ, главным образом аргон. Назначением инертных газов является обеспечение надежного загорания лампы и уменьшение распыления катодов. На внутреннюю поверхность трубки нанесен слой люминофора. Если к электродам, вставленным в концы стеклянной трубки, которая заполнена разряженным инертным газом или парами металла, приложить напряжение из расчета не менее 500. 2000 В на 1 м длины трубки, то свободные электроны в полости трубки начинают лететь в сторону электрода с положительным зарядом. Когда к электродам приложено переменное напряжение, направление движения электронов изменяется с частотой приложенного напряжения.В своем движении электроны встречаются с нейтральными атомами газа — заполнителя полости трубки — и ионизируют их, выбивая электроны с верхней орбиты в пространство. Возбужденные таким образом атомы, вновь сталкиваясь с электронами, снова превращаются в нейтральные атомы. Это обратное превращение сопровождается излучением кванта световой энергии. Каждому инертному газу и парам металла соответствует свой спектральный состав излучаемого света: . трубки с гелием светятся светло-желтым или бледно-розовым светом; • трубки с неоном — красным светом; трубки с аргоном — голубым светом. Смешивая инертные газы или нанося люминофоры на поверхность разрядной трубки, получают различные оттенки свечения. Люминесцентные лампы дневного и белого света выполняют в виде прямой или дугообразной трубки из обычного стекла, не пропускающего короткие ультрафиолетовые лучи. Электроды изготавливают из вольфрамовой проволоки. Трубку заполняют смесью аргона и паров ртути. Внутри поверхность трубки покрыта люминофором — специальным составом, который светится под воздействием ультрафиолетовых лучей, возникающих при электрическом разряде в парах ртути. Аргон способствует надежному горению разряда в трубке.

Достоинства люминесцентных ламп. Основным преимуществом люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания являются: . более высокий коэффициент полезного действия (15. 20%), высокая световая отдача и в несколько раз больший срок службы. Таким образом, при затрате той же мощности достигается значительно большая освещенность по сравнению с лампами накаливания; . правильный выбор ламп по цветности может создать освещение, близкое к естественному; о благоприятные спектры излучения, обеспечивающие высокое качество цветопередачи; . люминесцентные лампы значительно менее чувствительны к повышениям напряжения, поэтому их экономично применять на лестничных клетках и в помещениях, освещаемых ночью, когда в сети напряжение повышено. Лампы накаливания (очень чувствительные к повышениям напряжения) быстро перегорают; . малая себестоимость; . низкая яркость поверхности и ее низкая температура (до 50 °С) Недостатки люминесцентных ламп Основным недостатками люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания являются: « сложность схемы включения; • ограниченная единичная мощность (до 150 Вт); • зависимость от температуры окружающей среды (при снижении температуры лампы могут гаснуть или не зажигаться); » значительное снижение светового потока к концу срока службы; • вредные для зрения пульсации светового потока; » акустические помехи и повышенная шумность работы; в при снижении напряжения сети более чем на 10% от номинального значения лампа не зажигается; » дополнительные потери энергии в пускорегулирующеи аппаратуре, достигающие 25. 35% мощности ламп; • наличие радиопомех; • лампы содержат вредные для здоровья вещества, поэтому вышедшие из строя газоразрядные лампы требуют тщательной утилизации.

Виды и типы светодиодных ламп.

Четкая классификация у светодиодных ламп отсутствует: изделия производятся слишком разных форм, цветов и конфигураций.

По способу применения:

Источники света общего назначения для освещения квартир и офисов. Характеризуются углом рассеивания от 20 до 360.
Изделия направленного света. Такие лампочки называют спотами. Они используются для создания подсветок или выделения интерьерных зон в комнате.
Изделия линейного типа, схожие с привычными люминесцентными лампами. Изготавливаются в виде трубок. Применяются в технических помещениях, офисах, залах магазинов и в других пространствах, где важна пожарная безопасность. Создают яркую, красивую подсветку, которая подчеркнет необходимые детали.

По назначению светодиодные лампы делятся на:

Изделия для уличного применения. Изготавливаются в пыле- и влагозащищенном корпусе.
Изделия для производственных целей, коммунальных служб. Дополняются антивандальным прочным корпусом. Изготавливаются с особыми требованиями к характеристикам освещения: стабильность, срок службы, условия эксплуатации.
Бытовые лампы. Характеризуются невысокой мощностью, стильным дизайном, электро- и пожаробезопасностью, качеством светового потока (индекс цветопередачи, коэффициент пульсации и др.).

Исходя из потребляемого напряжения тоже выделяют три вида ламп:

С питанием 4 В. Маломощные светодиоды, которые потребляют от одного до 4,5 В. Излучают свет разных длин волн от инфракрасного до ультрафиолетового.
С питанием 12 В. Такое напряжение безопасно для человека, поэтому эти источника света подходят для помещений с повышенной влажностью. Часто выпускаются со штырьковыми цоколями, что усложняет процесс подключения. Дополнительная трудность может быть в необходимости специального блока питания, который снизит напряжение сети до 12 В. Удобны для использования автолюбителям и туристам: они могут организовать освещение от аккумулятора.
С питанием 220 В. Самый распространенный вид. Широко применяются для бытовых нужд.

Типы цоколей.

Чтобы LED источники света подходили к уже применяемой схеме электроснабжения домов, их оснащают винтовыми цоколями. В качестве альтернативы светильникам галогенного типа выпускают лампы со штырьковыми цоколями. Основные типы представлены в таблице.

Тип цоколя	Назначение	Фото
Е27	Самый распространенный винтовой тип для бытовых источников света.
Е14	Винтовой цоколь для маломощных ламп.
Е40	Винтовой цоколь для мощных источников света ( в основном уличных).
G4	Штырьковые контакты для маленьких лампочек.
GU5.3	Штырьковый контакт для мебельных и потолочных источников света.
GU10	Аналогично GU5.3, но расстояние между контактами составляет 10 мм.
GX53	Штырьковый контакт для плоских светильников.
G13	Контакт, аналогичный люминесцентным трубчатым лампам.

Устройство люминесцентного осветительного прибора

В состав люминесцентного светильника входят корпус, решетка (рассеиватель) и отражатель. Материал рассеивателя может быть белым, матовым или зеркальным. Источники освещения производятся открытыми или закрытыми. Во втором случае используют плафоны из пластика.

Кроме того, чтобы лампа работала, требуется пускорегулирующее оборудование. Если ранее для этого использовались габаритные дроссели с неприятным звуковым сопровождением, то в наше время все лампы оснащены современной электронной аппаратурой.

Благодаря цифровому управлению аппаратуру можно использовать в энергосберегающем режиме или для создания интересных вариантов освещения.