Люминесцентные лампы

Применение люминесцентных ламп особенно целесообразно в случаях, когда освещение включено продолжительное время, поскольку включение для них является наиболее тяжёлым режимом и частые включения-выключения сильно снижают срок службы.

3. История

Первым предком лампы дневного света была лампа Генриха Гайсслера, который в 1856 году получил синее свечение от заполненой газом трубки, которая была возбуждена при помощи соленоида. В 1893 году на всемирной выставке в Чикаго, штат Иллинойс, Томас Эдисон показал люминесцентное свечение. В 1894 году М. Ф. Моор создал лампу, в которой использовал азот и углекислый газ, испускающий розово-белый свет. Эта лампа имела умеренный успех. В 1901, Питер Купер Хьюитт демонстрировал ртутную лампу, которая испускала свет синего-зелёного цвета, и таким образом была непригодна в практических целях. Это было, однако, очень близко к современному дизайну, и имело намного более высокую эффективность чем лампы Гайсслера и Эдисона. В 1926 году Эдмунд Джермер и его сотрудники предложили увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбуждёной плазмой в более однородно бело-цветной свет. Э.Джермер в настоящее время признан как изобретатель лампы дневного света. GeneralElectric позже купила патент Джермера, и под руководством Джорджа Э. Инмана довела лампы дневного света до широкого коммерческого использования к 1938 году.

4. Принцип работы

При работе люминесцентной лампы между двумя электродами находящимися в противоположных концах лампы возникает тлеющий электрический разряд. Лампа заполнена парами ртути и проходящий ток приводит к появлению УФ излучения. Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом -- люминофором, которое поглощает УФ излучение и излучает видимый свет. Изменяя состав люминофора можно менять оттенок свечения лампы.

5. Схемы  подключения люминесцентных ламп

Электрические схемы подключения люминесцентных ламп диаметром 26 и 38 мм (схемы запуска люминесцентных ламп Т5 могут отличаться, поскольку для их пуска обычно используется ЭПРА).

Люминесцентные лампы могут включаться в электрическую сеть по стартерной схеме - это самая простая схема подключения люминесцентной лампы дневного света.

LL люминесцентная  лампа мощностью 4-58 Вт

St стартер OSRAM ST111 или PHILIPS S10 с рабочим напряжением 220 В

V электромагнитный  ПРА мощностью 4-58 Вт

К конденсатор компенсационный

UN напряжение 220 В

При использовании данной схемы люминисцентной лампы мощность ЭМПРА должна соответствовать мощности лампы. ЭМПРА в стартерных схемах подключается последовательно лампе и служит для ограничения роста тока в лампе (и таким образом предохраняет ее от перегорания).

По схожей стартерной схеме можно включать две люминесцентные лампы последовательно - такая схема включения носит название "тандемной" схемы включения ламп дневного света.

LL люминесцентная  лампа мощностью 4 Вт, 6 Вт, 8 Вт, 15 Вт, 18 Вт

St стартер OSRAM ST151 или PHILIPS S2 с рабочим напряжением 127В

V ПРА  мощностью 8 Вт, 18 Вт, 36 Вт

К конденсатор компенсационный

UN напряжение 220 В

При использовании данной схемы включения мощность электромагнитного ПРА должна в два раза превышать мощность одной лампы. В общем эта схема всегда приводится на дросселе. Там же написана мощность используемой люминисцентной лампы, а иногда и тип стартера приведен. Тип дросселя должен соответствовать типу включаемой лампы, иначе лампа может оказаться перегружена и перегорит намного раньше своего срока. Хотя в зависимости от комплектов есть и вполне живучие несоответствующие экземпляры лампа- дроссель ПРА.

Параллельно с лампой и ПРА на входе сети в схему обычно включают фазокомпенсирующий конденсатор, емкость которого зависит от типа люминесцентной лампы, в противном случае нерационально используется электросеть, так как через провода люминесцентного светильника течет удвоенный ток, сдвинутый по фазе относительно напряжения сети на 90°. Фазокомпенсирующий конденсатор позволяет "вернуть" амплитуду и фазу тока к их необходимым значениям.

В схемах зажигания люминесцентной лампы применяется специальный пускатель - стартер (St), представляющий собой биметаллический контакт. В нормальном состоянии он разомкнут и начинает замыкаться только, если на схему подано питание, и лампа не горит. Как только лампа зажигается, напряжение на стартере снижается, и он возвратится в исходное ("холодное") состояние. Существует два основных типа стартеров, используемых в схемах люминесцентных ламп, рассчитанных на напряжение сети 127 и 220 В. Внимательно ознакомьтесь с приведенными выше схемами: с первой используется стартер на 220В, а во второй - на 127В.

При последовательном подключении ламп дневного света, при перегорании одной из ламп гаснут обе. Существует самый простой способ преодолеть эту проблему - использовать специальный балласт, в котором для зажигания ламп используется только один стартер, но на 220 В. Стартер в этой схеме срабатывает так же быстро, как и в одноламповых схемах, причем число "миганий" ламп также снижается.

Электрические схемы подключения люминесцентных ламп диаметром 16, 26 и 38 мм: речь пойдет о бесстартерных схемах.

Схема подключения люминесцентной лампы с электронным ПРА предельно проста, поэтому здесь не приводится, она имеется на каждом ЭПРА.

Однако стоимость ЭПРА слишком высока, порой приходится искать замену.

Можно использовать так называемые бесстартерные схемы подключения люминисцентных ламп, в которых зажигание лампы производится автотрансформатором, встроенным в сам балласт. Подобные ПРА особенно активно выпускались в России и за рубежом в 60-х - 80-х годах. В таких схемах зажигание лампы происходит практически мгновенно, без миганий.

Вечная люминесцентная лампа. Схема действительно работает даже с перегоревшими лампами, однако не стоит очень обольщаться! "Секрет" схемы состоит в том, что лампа питается постоянным током, а это через 10-12 часов работы приведет к перемещению светящей области к одному из концов лампы. Чтобы все работало нормально, нужно периодически менять местами концы лампы, что создает заметные неудобства в работе с ней. Такое явление наблюдается в трамваях и носит явление катафореза. Лампа может и вечная, но из-за почернения люминофора её приходится выкидывать. Не рекомендую использовать данную схему зажигания для рабочих люминесцентных ламп.

Обратите внимание на лампу накаливания HL (220 В, 15 Вт) в цепи люминесцентной лампы! Она будет постоянно перегорать, испортив эффект от "вечного" осветительного устройства. К тому же экономичность приведенной схемы невысока, так как сэкономленная люминесцентной лампой энергия практически бесполезно расходуется балластной лампой накаливания.

Стартерные схемы зажигания люминесцентной лампы стабильно работают при температуре воздуха от +5° С. Несколько понизить температурный порог можно за счет использования ламп с амальгамами, КЛЛ и электронных ПРА, хотя световой поток при этом может снизиться на 40 - 60%.

6. Причины выхода из строя

Электроды люминесцентной лампы представляют собой вольфрамовые нити, покрытые пастой (активной массой) из щелочноземельных металлов. Эта паста и обеспечивает стабильный тлеющий разряд, если бы ее не было, вольфрамовые нити очень скоро перегрелись бы и сгорели. В процессе работы она постепенно осыпается с электродов, выгорает, испаряется, особенно при частых пусках, когда некоторое время разряд происходит не по всей площади электрода, а на небольшом участке его поверхности, что приводит к перегреву электрода. Отсюда потемнение на концах лампы, часто наблюдаемое ближе к окончанию срока службы. Когда паста выгорит полностью, ток лампы начинает падать, а напряжение, соответственно, возрастать. Это приводит к тому, что начинает постоянно срабатывать стартер -- отсюда всем известное мигание вышедших из строя ламп. Электроды лампы постоянно разогреваются и в конце концов одна из нитей перегорает, это происходит примерно через 2 -- 3 дня, в зависимости от производителя лампы. После этого минуту-две лампа горит без всяких мерцаний, но это последние минуты в ее жизни. В это время разряд происходит через остатки перегоревшего электрода, на котором уже нет пасты из щелочноземельных металлов, остался только вольфрам. Эти остатки вольфрамовой нити очень сильно разогреваются, из-за чего частично испаряются, либо осыпаются, после чего разряд начинает происходить за счет траверсы (это проволочка, к которой крепится вольфрамовая нить с активной массой), она частично оплавляется. После этого лампа вновь начинает мерцать. Если ее выключить, повторное зажигание будет невозможным. На этом все и закончится. Вышесказанное справедливо при использовании электромагнитных ПРА (балластов). Если же применяется электронный балласт, все произойдет несколько иначе. Постепенно выгорит активная масса электродов, после чего будет происходить все больший их разогрев, рано или поздно одна из нитей перегорит. Сразу же после этого лампа погаснет без мигания и мерцания за счет предусматривающей автоматическое отключение неисправной лампы конструкции электронного балласта.

7. Утилизация

Все люминесцентные лампы содержат ртуть (в дозах от 40 до 70 мг), ядовитое вещество. Эта доза может причинить вред здоровью, если лампа разбилась, и если постоянно подвергаться пагубному воздействию паров ртути, то они будут накапливаться в организме человека, нанося вред здоровью. По истечении срока службы лампу, как правило, выбрасывают куда попало. На проблемы утилизации этой продукции в России индивидуальные потребители не обращают внимания, а производители стремятся устраниться от проблемы. Существует несколько фирм по утилизации ламп, и юридические лица, а также индивидуальные предприниматели обязаны сдавать лампы на переработку и разрабатывать паспорт опасного отхода.