Какая лампа лучше: светодиодная или люминесцентная
И люминесцентные, и светодиодные (LED) лампочки относятся к энергосберегающим. Оба вида — современные типы лампочек, которые с одинаковым успехом используются для освещения дома, на предприятиях, в офисах, школах, торговых площадях. Давайте разберемся, чем же они друг от друга отличаются и какими преимуществами обладают.
Сравнение светодиодных и люминесцентных ламп
Основополагающее отличие люминесцентных ламп от светодиодных — принцип их устройства. Люминесцентные лампы работают за счет плазменного шнура, который внутри колбы окружен парами ртути. Шнур излучает ультрафиолет, а тот преобразуется в видимый свет благодаря люминофору, покрывающему внутренние стенки лампы. Светодиодные же работают на эффекте излучения света через полупроводниковую структуру. Иными словами, светодиодным лампочкам не требуется никаких дополнительных преобразований, чтобы гореть ярко и без мерцания.
Энергопотребление, срок службы и КПД
Чтобы высчитать, сколько вы сможете сэкономить на электроэнергии, пользуясь люминесцентными или светодиодными лампами, необходимо учитывать три этих параметра.
| Люминесцентные | Светодиодные | |
| КПД | 15-25% | 75-90% |
| Срок службы | 10.000 часов | 50.000 часов |
| Энергопотребление | 21 Вт | 10 Вт |
Несмотря на то что LED-лампы дороже люминесцентных, они представляют собой выгодное вложение. Их срок службы составляет десять лет! Проще вложиться один раз и не вспоминать о замене лампочек долгие годы. Но, если ваш бюджет не позволяет вам купить целый комплект этих лампочек, можно обойтись и люминесцентными. Они служат до двух с половиной лет и стоят в несколько раз дешевле. Для сравнения: обычная лампа накаливания потребляет 75 Вт энергии и служит около 1000 часов (несколько месяцев).
Что может уменьшить срок эксплуатации
Люминесцентные лампы прослужат вам максимально долго, если воздержаться от их частого включения-выключения. Чтобы «зажечься», такая лампочка тратит некоторое количество энергии. Чтобы лампочки не пришлось часто менять, их проще оставлять включенными. При этом вы еще сэкономите и на электроэнергии. Со светодиодными лампами из-за частых включений ничего не происходит.
Температура в помещении, где используются лампочки, тоже отражается на сроке их службы. Люминесцентные лампы эксплуатируются при температуре помещения от +5 до +35 ˚С. Если температура падает ниже +5 ˚С, пуск лампочки затрудняется, она тратит больше энергии на включение и в два-три раза быстрее приходит в негодность.
Если сравнить светодиодные и люминесцентные лампы, первые работают хуже в условиях повышенной температуры. Как только температура воздуха превышает отметку в +30 ˚С, им становится сложнее охлаждаться. Из-за этого их срок службы значительно уменьшается. Такие лампы нельзя устанавливать рядом с приборами для обогрева помещения и горячими поверхностями.
Полезно знать! Люминесцентные лампы подходят для теплых помещений, а светодиодные — наоборот. Зато у последних минимальный нагрев корпуса при работе, что позволяет устанавливать их вблизи с пожароопасными материалами. Для справки: люминесцентные во время сбоя работы стартера могут нагреваться до 200 ˚С, а светодиодные не превышают температуру 40-50 ˚С.
Уровень мерцания
Преимущество светодиодных светильников перед люминесцентными лампами — отсутствие мерцания. У первых его нет вообще, а вторые способны испускать мерцание со средней частотностью от 50 до 120 Гц. Эта проблема решаема покупкой более современных моделей. У люминесцентных лампочек с качественным электронно-пускорегулирующим аппаратом мерцание сводится к минимальным показателям или к нулю. Вы можете не обращать внимания на мерцание, однако оно может пагубно сказываться на зрении.
Снижение яркости
Люминесцентные лампы подвержены старению. К концу срока эксплуатации их яркость снижается до 50%. Это происходит из-за изнашивания структурных составляющих лампы: электродов, люминофорового напыления. Если концы трубки почернели, а яркость уменьшилась — лампочку скоро придется менять. Обратите внимание, что из-за ртути утилизировать такие лампочки нужно в специальные контейнеры.
Поток яркости у LED-ламп снижается на 15% спустя 2500-3000 часов. Такое колебание почти незаметно и никак не сказывается на освещенности помещения. Из-за перегрева яркость может снизиться на 80%. А если лампочка эксплуатируется в условиях повышенной температуры и постоянно перегревается, то световой кристалл может сгореть.
Влияние на здоровье
Из-за содержания в люминесцентных лампах ртути (до 3-7 мг) вокруг них возникает много мифов касаемо вреда для здоровья. На самом деле опасность возникает при разбивании ламп и испарении ртути. В этом случае техника безопасности точно такая же, как и при разбивании ртутного градусника: ртуть нужно аккуратно собрать и поместить в емкость с раствором марганцовки, а все поверхности вымыть с раствором из мыла и соды. Помните, что ртуть не испаряется при температуре ниже 18 ˚С.
Мерцание в 100-120 Гц нежелательно для людей с такими заболеваниями, как:
- аутизм;
- волчанка;
- эпилепсия;
- болезнь Лайма;
- фотосенсибилизация;
- склонность к головокружениям;
- синдром хронической усталости.
Вопреки расхожему мнению, ультрафиолетовый свет от лампочек не вызывает меланомы, заболеваний сетчатки и катаракты. Соответствие требованиям охраны труда позволяет избежать негативного влияния мерцания и ультрафиолета на человека. Лампочки должны быть рассредоточены по помещению в соответствии с нормами, то же самое касается и уровня их яркости, мерцания, УФ-излучения и удаленности от человека.
Что касается LED-ламп, то из-за отсутствия мерцания они никак не влияют на здоровье. Их уровень опасности для зрения сведен к нулю за счет используемой в оболочке оптики. Она не позволяет световому лучу навредить сетчатке и за счет этого снимает нагрузку на зрение. Плюс, ее можно утилизировать любым удобным вам способом.
Разница между люминесцентной и светодиодной лампой: итоги
Преимущества люминесцентных ламп:
- долгий срок службы;
- демократичная стоимость;
- низкий уровень энергопотребления;
- работает в помещениях с высокой температурой.
К числу недостатков можно отнести мерцание, сложности с утилизацией, потенциальный вред для здоровья, нагрев корпуса и снижение светового потока.
Преимущества светодиодных лампочек:
- корпус не нагревается;
- теряют малый процент яркости;
- экологичны и безопасны для здоровья;
- максимальный срок службы среди ламп;
- потребляют минимальное количество энергии;
- работают в помещениях с низкой температурой;
- могут работать рядом с легковоспламеняющимися веществами.
Главный недостаток — высокая стоимость. У низкокачественных лампочек могут вырабатываться высокие пульсации, а также присутствовать дефекты цветового спектра.
После этого сравнения становится очевидным, какая лампа лучше: светодиодная или люминесцентная. Первая оправдывает свои затраты, а если подсчитать, сколько энергии она экономит, то вы поймете, что все траты на замену ламп окупятся после нескольких месяцев использования.
преимущества и отличия от светодиодных, маркировка
Содержание статьи:
Экономия электроэнергии – это важнейшая задача для любого владельца дома или квартиры. С целью экономии происходит переход на энергосберегающие светильники, к которым и относятся люминесцентные лампы. Люминесцентные источники света активно используются как в жилых домах, так и для подсветки административных зданий или складских помещений. Перед приобретением устройства нужно понимать, какое преимущество имеют лампы дневного света перед лампами накаливания, какие у них технические характеристики и какие виды устройств бывают.
Устройство люминесцентной лампы и принцип действия
Компактная люминесцентная лампа
Люминесцентная лампа – это устройство, которое используется для создания освещения. Светильник имеет ряд конструктивных сходств с классическими лампами накаливания или галогенными приборами. Чтобы понять, что такое люминесцентная лампа, нужно разобраться с ее строением. Люминесцентное устройство состоит из герметичной колбы и электродов. В прочной стеклянной колбе находится смесь газов и ртути, внутренняя часть покрыта люминофором. По краям установлены электроды из вольфрамовой нити, к которой припаяны контакты, пропускающие ток.
Подается электрический ток, который поступает на электроды. Нить нагревается, в результате образуется разряд, сопровождающийся ультрафиолетовым излучением. Это свечение проходит через стенки колбы, люминофор и превращается в обычный видимый свет.
Из-за наличия в составе ртути и других вредных веществ с лл лампой нужно обращаться аккуратно, стараясь не повредить. Ее запрещено утилизировать как обычные бытовые отходы – люминесцентная лампочка, как и галогеновая, сдается в специальный пункт приема.
Характеристики источников света
Характеристика люминесцентных ламп
Люминесцентные лампы имеют не только технические характеристики. Как любое электротехническое изделие, они обладают электрическими характеристиками, а как осветительный прибор – световыми параметрами.
К электрическим характеристикам относятся:
- Номинальное напряжение. Напряжение сети, которое подходит для работы лампы. Составляет 220 В или 110 В.
- Рабочее напряжение. Величина на лампе при ее горении. Равняется половине номинального и составляет 100-110 В для сети 220 В и 45-60 В для электросетей 110 В.
- Напряжение зажигания. Величина на лампочке, необходимая для появления разряда. Она значительно выше сетевого значения и не является постоянной величиной. Зависит от схемы зажигания, условий окружающей среды.
- Номинальная мощность. По этому показателю выделяют слабомощные (до 18 Вт), средней мощности (до 58 Вт) и мощные (от 58 Вт) устройства. Также в продаже можно найти высокоинтенсивные лампочки с мощностью 150 Вт, но они практически не используются из-за малой эффективности.
- КПД. Люминесцентное освещение дает коэффициент полезного действия превышает 20%.
- Диаметр колбы – 12,16,26,38 мм.
- Размеры цоколя 14 и 27 мм.
Сравнительная таблица различных типов ламп
Светотехнические характеристики газоразрядных ламп:
- Номинальный световой поток. Задается через 100 часов после горения.
- Индекс цветопередачи. Зависит от исполнения лампы. В стандартных приборах равняется 50-70%, в лампах с повышенной цветопередачей составляет 97%.
- Цветовая температура. Показывает, какой оттенок будет у свечения. Люминесцентные лампы выполняются в диапазоне от 2700 К до 6500 К.
Эксплуатационные характеристики:
- Световая отдача зависит от цветности и мощности. Наибольшей обладают бытовые лампы ЛБ 40 Вт – 80 лм/Вт. Из выпускаемых ламп максимальная светоотдача у серии Т5 с электронным ПРА – 104 лм/Вт.
- Средняя продолжительность горения. Зависит от электродов и прочности покрывающей их оксидной пленки. У ламп средней мощности продолжительность составляет 15000 часов.
- Коэффициент пульсаций. В большинстве люминесцентных ламп он равняется 23%, кроме устройств с улучшенной цветопередачей, в которых достигается значение 70%.
- Зависимость от температуры окружающей среды. При низких температурах ухудшаются условия зажигания. Диапазон рабочих температур составляет от 5 до 55° С.
- Утилизация. Так как в лампе содержится ртуть и другие вредные компоненты, ее нужно утилизировать особым способом. Для этого прибор нужно отнести и сдать в специальный пункт приема.
По своим характеристикам люминесцентные источники света значительно превосходят классические лампочки.
Основные виды люминесцентных ламп
Линейная люминесцентная лампа
Люминесцентные источники света можно разделить на следующие группы:
- Линейные. Применяются для подсветки офисов, складов, производств, спортивных площадок. Имеют повышенную мощность и светоотдачу. Экономят порядка 30% электричества.
- Компактные. Также в быту называются энергосберегающими. Выглядят как обычные лампочки. Используются для общего назначения в классических светильниках. Также нашли свое применение в подсветке рекламных витрин, больничных помещениях. Обладают повышенным сроком службы и высокой светоотдачей.
Также лампы можно разделить следующим образом:
- Стандартные. Внутренняя часть колбы покрыта одним слоем люминофора. Используются в домашних светильниках, настольных осветительных устройствах.
- С повышенной светопередачей. Имеют трехслойный или пятислойный люминофор.
- Специальные. В люминофор могут добавляться различные составляющие. Применяются в шоу-бизнесе, соляриях, в бактерицидных лампах.
Самые распространенные типы – газоразрядные ртутные лампы высокого и низкого давления. Приборы высокого давления используются в уличной подсветке и светильниках повышенной мощности. Лампы низкого давления нашли применение в освещении жилых помещений и производственных предприятий.
Выбор типа лампы напрямую зависит от светильника, в котором она будет использоваться, и от ее предназначения.
Подключение к сети
ЭПРА для люминесцентных ламп
Газоразрядные лампы не могут напрямую подключаться в электросеть это связано с высоким сопротивлением при холодном состоянии и отрицательном дифференциальным сопротивлением.
Исправить эти проблемы можно путем применения балластов. Самые распространенные – это ЭмПРА (электромагнитный балласт) и ЭПРА (электронный).
ЭмПРА представляет собой электромагнитный дроссель, который подключается последовательно с лампой. Последовательно со спиралями накала подключается стартер, который является неоновой лампой с биметаллическими электродами и конденсатором. Преимущества – простота конструкции, надежность, долговечность. Недостатки – долгий пуск, требуется большое количество электроэнергии, гул во время работы, мерцание, крупные размеры.
ЭПРА питает лампочку высокочастотным напряжением, благодаря чему исключается мигание. Использует два варианта пуска ламп:
- Холодный. Светильник включается сразу же после подачи напряжения.
- Горячий. Электроды прогревается и источник загорается через 0,5—1 секунду.
К преимуществам относят долгий срок службы, меньшее энергопотребление, возможность диммирования на некоторых моделях, бесшумность.
Маркировка ЛЛ
Маркировка люминесцентных ламп
Есть два вида маркировки ламп, которые отличаются друг от друга: отечественная и зарубежная.
Российское обозначение состоит из набора букв и цифр. Определение расшифровки следующее:
- Первая буква Л обозначает лампа.
- Второй буквой обозначается характеристика светового потока. Д – дневная, ХБ – холодный белый, ТБ – теплый белый, ЕБ – естественный, Б – белый, УФ – ультрафиолет, С – синий, К – красный, З – зеленый, Г – голубой, Ж – желтый.
- Третий знак – качество передачи цвета. Ц – повышенное, ЦЦ – наилучшее.
- Четвертый символ обозначает конструкцию. А – амальгамная, К – кольцевая, Р – рефлекторная, Б – быстрый старт, У – U-образная.
- Последние цифры – мощность в ваттах.
Также на лампе может находиться аббревиатура ЛХЕ или ЛЕ. Она обозначает естественный или холодный естественный свет.
Иностранная маркировка состоит из трехзначного числа и подписи на английском языке вроде cool white (холодный свет). Найти обозначения можно в таблицах.
Плюсы и минусы люминесцентных ламп
Люминесцентные приборы занимают второе место по продаже после светодиодных устройств. Это связано с их достоинствами:
- энергосбережение;
- высокое качество света;
- хорошая светоотдача;
- широкий выбор изделий общего и специального предназначения;
- длительность эксплуатации – норма составляет 10-40 тысяч часов;
- при перегорании лампочку легко поменять.
Недостатки:
- Стоимость. Прежде всего нужно рассчитать, какой бюджет будет потрачен на установку люминесцентных приборов вместо классических источников света. Это довольно затратно, но благодаря длительности работы деньги быстро окупятся.
- Негативное влияние на здоровье человека при длительном освещении. Вред для глаз.
- Зависимость срока службы от числа циклов включения и выключения.
- Высокий риск поломки при скачках напряжения. Требуется установка стабилизатора или другого устройства для защиты от перепадов. В ином случае прибор может перегореть.
- Несовместимость с диммером.
Из-за наличия ртути лампы опасны для здоровья человека
- Шумная работа. Лампочка может гудеть довольно громко, из-за чего находящиеся в помещении люди могут испытывать дискомфорт.
- Невозможность использования в пыльных и влажных помещениях. Для работы на улице требуется высокий класс защиты от пыли и воды.
- Опасность из-за наличия ртути.
- Хрупкость колбы.
- Необходимость отвода тепла.
- Плохая работа при низких температурах.
- Выбор цвета свечения светодиодных ламп больше, чем у люминесцентной подсветки.
Недостатков у изделия много, но если соблюдать условия эксплуатации, лампочка будет светиться заявленный срок.
Сферы применения
Люминесцентные лампы в школьном классе
Люминесцентный свет применяется практически везде. Это подсветка домов, витрин, аквариумов, нежилых помещений, улиц. Люминесцентное и неоновое освещение активно применяется в различных представлениях и концертах. Также источники света могут использоваться в создании плазменных экранов телевизоров и компьютеров.
Основная область применения – подсветка крупных площадей. Стадионы, детские площадки, дворы освещаются именно люминесцентными приборами с пылевлагозащитным корпусом. Это связано с высокой световой отдачей и минимальным числом циклов включения и выключения – лампочки достаточно включить один раз в день в темное время суток.
Принцип работы люминесцентной лампы
Категория: Источники освещения
Применение светильников дневного света позволяет экономить электроэнергию по сравнению с использованием обыкновенных осветительных приборов накаливания. О принципе работы люминесцентной лампы необходимо знать специалистам, занятым работой с электричеством.
Историческая справка
Газоразрядная колба появилась еще в 1856 году и называлась трубкой Гейслера. Использование высоковольтной катушки позволило возбудить в ней свечение газа зеленого цвета. Через несколько лет предложено было покрыть внутреннюю поверхность колбы люминофором.
Изделия более яркого белого спектра появились лишь в 1926 году благодаря исследованиям Эдмунда Гермера. По своему устройству они уже стали похожи на те, которые можно видеть сегодня.
Устройство люминесцентной лампы
Для того чтобы понять принцип работы однолампового светильника, надо познакомиться с его схемой. Светильник состоит из следующих элементов:
- стеклянная цилиндрическая трубка;
- два цоколя с двойными электродами;
- стартер, работающий на начальном этапе поджига;
- электромагнитный дроссель;
- конденсатор, подключенный параллельно питающей сети.
Колба изделия выполнена из кварцевого стекла. На начальном этапе ее изготовления из нее откачан воздух и создана среда, состоящая из смеси инертного газа и паров ртути. Последняя находится в газообразном состоянии за счет избыточного давления, созданного во внутренней полости изделия. Стенки покрыты изнутри фосфоресцирующим составом, он превращает энергию ультрафиолетового излучения в видимый человеческому глазу свет.
К выводам электродов на торцах устройства подводится переменное напряжение сети. Внутренние вольфрамовые нити покрыты металлом, который при разогреве испускает со своей поверхности большое количество свободных электронов. В качестве таких металлов могут применяться цезий, барий, кальций.
Электромагнитный дроссель представляет собой катушку, намотанную для повышения индуктивности на сердечнике из электротехнической стали с большой величиной магнитной проницаемости.
Стартер работает на начальном этапе процесса тлеющего разряда, протекающего в газовой смеси. В его корпусе находятся два электрода, один из которых биметаллический, способный под действием температуры изгибаться и изменять свои размеры. Он выполняет роль замыкателя и размыкателя электрической цепи, в которую включен дроссель.
Принцип работы люминесцентного светильника
Как работает люминесцентная лампа? Сначала образуются свободно движущиеся электроны. Это происходит в момент включения питающего переменного напряжения в областях вокруг вольфрамовых нитей накаливания внутри стеклянного баллона.
Эти нити за счет покрытия их поверхности слоем из легких металлов по мере нагрева создают эмиссию электронов. Внешнего напряжения питания пока недостаточно для создания электронного потока. Во время движения эти свободные частицы выбивают электроны с внешних орбит атомов инертного газа, которым заполнена колба. Они включаются в общее движение.
На следующем этапе в результате совместной работы стартера и электромагнитного дросселя создаются условия для увеличения силы тока и образования тлеющего разряда газа. Теперь наступает время организации светового потока.
Движущиеся частицы обладают достаточной кинетической энергией, необходимой для перевода электронов атомов ртути, входящей в состав лампы в виде небольшой капли металла, на более высокую орбиту. При возвращении электрона на прежнюю орбиту высвобождается энергия в виде света ультрафиолетового спектра. Преобразование в видимый свет происходит в слое люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность колбы.
Для чего нужен дроссель в люминесцентной лампе
Это устройство работает с момента старта и на протяжении всего процесса свечения. На разных этапах задачи, выполняемые им, различны и могут быть разделены на:
- включение светильника в работу;
- поддержание нормального безопасного режима.
На первом этапе используется свойство катушки индуктивности создавать импульс напряжения большой амплитуды за счет электродвижущей силы (ЭДС) самоиндукции при прекращении протекания переменного тока через ее обмотку. Амплитуда этого импульса напрямую зависит от величины индуктивности. Он, суммируясь с переменным сетевым напряжением, позволяет кратковременно создать между электродами напряжение, достаточное для разряда в лампе.
При созданном постоянном свечении дроссель выполняет роль ограничивающего электромагнитного балласта для цепи дуги с низким сопротивлением. Его цель теперь – стабилизация работы для исключения дугового замыкания. При этом используется высокое индуктивное сопротивление обмотки для переменного тока.
Принцип работы стартера люминесцентной лампы
Устройство предназначено для управления процессом запуска светильника в работу. При первоначальном подключении сетевого напряжения оно полностью прикладывается к двум электродам стартера, между которыми существует небольшой промежуток. Между ними возникает тлеющий разряд, в котором температура увеличивается.
Один из контактов, выполненный из биметалла, имеет возможность под действием температуры изменять свои размеры, изгибаться. В этой паре он выполняет роль подвижного элемента. Возрастание температуры приводит к быстрому замыканию электродов между собой. По цепи начинает протекать ток, это приводит к понижению температуры.
Через небольшой промежуток времени происходит разрыв цепи, что является командой для вступления в работу ЭДС самоиндукции дросселя. Последующий процесс был описан выше. Стартер понадобится только на этапе следующего включения.
Варианты исполнения
Существует большое разнообразие электролюминесцентных ламп, но все они могут иметь различие по:
- форме исполнения;
- виду балласта;
- внутреннему давлению.
Форма исполнения может быть как у обычных люминесцентных ламп – линейная трубка либо трубка в виде латинской буквы U. К ним добавились компактные варианты, выполненные под привычный цоколь с использованием различных спиральных колб.
Балласт является приспособлением, стабилизирующим работу изделия. Электронный и электромагнитный виды являются самыми распространенными схемами включения.
Внутреннее давление определяет область использования изделий. В бытовых целях или общественных местах нашли применение лампы низкого давления или энергосберегающие образцы. В промышленных помещениях или местах с пониженными требованиями к цветопередаче используют экземпляры высокого давления.
Для оценки способности освещения применяют показатель мощности лампы и ее светоотдачи. Можно привести еще много различных параметров классификации и вариантов исполнения, но их количество постоянно увеличивается.
Принцип работы люминесцентной лампы
Содержание:
- Как появились люминесцентные лампы
- Особенности конструкции
- Как работает устройство с люминофором
- Дроссель: назначение и устройство
- Функции стартера в схеме подключения
- Подключение через электронный балласт – ЭПРА
- Видео
Среди газоразрядных осветительных приборов широкую известность получили люминесцентные лампы. Они изготавливаются в форме стеклянных цилиндров, на внутреннюю поверхность которых нанесен слой люминофора. Принцип работы люминесцентной лампы состоит в появлении внутри колбы газового разряда в газовой среде, смешанной с разреженными ртутными парами. Далее под влиянием ультрафиолетового излучения начинает светиться люминофор, являющийся источником основного светового потока.
Как появились люминесцентные лампы
Прежде чем рассматривать вопрос, как работает люминесцентная лампа, необходимо хотя бы в общих чертах изучить историю ее появления. Впервые эффект свечения наблюдал известный русский ученый М.В. Ломоносов еще в середине 18 века. В эксперименте был использован стеклянный шар, наполненный водородом. После того как к нему был приложен электрический ток, шар начал испускать видимый свет. Однако это устройство не рассматривалось в качестве источника освещения, а полноценная работа в этой области началась уже в 19 веке.
В 1856 году немецкому стеклодуву Гейслеру удалось откачать воздух из стеклянной колбы с помощью изобретенного им же вакуумного насоса. Используя высоковольтную катушку, он вызвал внутри колбы свечение зеленоватого цвета. Данное устройство получило название трубки Гейслера. Немного позднее, в 1859 году Александр Беккерель осуществил покрытие трубок изнутри веществами, обладающими люминесцирующими свойствами.
Именно с этого момента началось развитие технологий данного типа освещения. Проводимые работы так и остались экспериментами, но сама идея получила дальнейшее развитие на практике.
Первую демонстрацию трубок Гейслера в 1891 году провел американский ученый Никола Тесла. Он на практике показал возможность светиться у трубок с различными покрытиями под действием высокочастотного электрического поля. В этом же году Тесла получил патент на аргоновые газоразрядные лампы, спроектированные для систем освещения.
Первые лампы для светильника на основе ртути удалось получить американцу Питеру Хьюитту. Ртутные пары светились мягким сине-зеленым светом, а по техническим характеристикам эти устройства превосходили лампы Эдисона. Однако полученные цветовые оттенки не нашли широкого применения в искусственном освещении.
Ровное белое свечение было получено в 1926 году немецким изобретателем Эдмундом Гермером. На внутреннюю часть колбы наносился флуоресцентный порошок – люминофор, после чего внутри нее увеличивалось давление. Свет от такого источника был гораздо ярче по сравнению с лампами накаливания. Конструкция этих устройств считается максимально близкой к современным люминесцентным лампам.
С 1934 года компания General Electric приобрела патент и приступила к выпуску осветительных приборов нового типа. Они сразу же приобрели широкую популярность и стали повсеместно использоваться в искусственном освещении вместо обычных лампочек.
Особенности конструкции
Колбы всех ламп, независимо от конфигурации, всегда имеют цилиндрическую форму. Их наружный диаметр составляет 12, 16, 26 и 38 мм. Чаще всего источники света изготавливаются прямыми, но некоторые из них сформированы в кольцо, букву U, спираль и т.д.
Устройство люминесцентной лампы предполагает герметичное соединение торцов со стеклянными ножками, внутри которых установлены зажигательные электроды. Они изготавливаются из вольфрама и закручиваются в спираль, так же как у обычных ламп накаливания. Снаружи электроды соединяются со штырьками цоколя, выполняющими функцию контактов. Устройства прямой и U-образной формы для светильника оборудованы двумя видами цоколей – G5 и G13. В указанной маркировке цифры означают размер зазора между штыревыми контактами в миллиметрах.
Рассматривая вопрос, как устроена лампа, следует помнить, что в одну из стеклянных ножек впаян специальный штенгель, через который производится откачка воздуха изнутри колбы. После этого внутрь закачивается инертный газ с небольшим количеством ртути, примерно 30 мг. Вместо чистой ртути может использоваться амальгама, представляющая собой ее сплавы с такими металлами, как индий, висмут и другие. Вольфрамовые электроды покрываются активирующим веществом. Для этой цели используются оксиды бария, кальция или стронция. В некоторых случаях к ним добавляется торий.
Основной функцией электродов является отдача и прием ионов и электронов, обеспечивающих течение электрического тока в пространстве, где образуется разряд. Чтобы запустить процесс термоэмиссии, они разогреваются до температуры 1100-1200 градусов. Электроны начинают вылетать с поверхности активирующего вещества. В процессе эксплуатации слой этих веществ постепенно уменьшается, происходит его оседание на стеклянных стенках, что делает зависимым от этого общий срок эксплуатации люминесцентной лампы.
Максимальное ультрафиолетовое излучение ртути достигается наиболее эффективным использованием разряда. Для этого внутри колбы должна поддерживаться определенная температура. Ее диаметр определяется именно этим техническим условием.
Работоспособность лампы для светильника во многом зависит от плотности тока. Чтобы найти эту величину, необходимо значение тока разделить на площадь сечения цилиндра. Мощность лампы находится в прямой зависимости с ее длиной, поэтому просто так колбу нельзя сделать короче. В связи с этим, габариты стали уменьшаться за счет измененной конфигурации, при которой общая протяженность изделия остается прежней.
Как работает устройство с люминофором
Принцип работы люминесцентных ламп во многом зависит от ее конструкции. Газ, наполняющий внутреннее пространство колбы, создает электропроводную среду с отрицательным сопротивлением. Его проявление заключается в изменении напряжения между электродами, расположенными с противоположных сторон. Напряжение начинает снижаться при возрастании тока, который требует ограничения.
Включение в работу люминесцентной лампы для светильника осуществляется при помощи электромеханической пускорегулирующей аппаратуры – ЭмПРА. Основными компонентами данной схемы служат дроссель и стартер. Первое устройство создает импульс напряжения с большой величиной, обеспечивающий зажигание. Второй компонент представляет собой лампу тлеющего разряда, внутри которой в газовой среде размещаются два электрода. Один электрод является биметаллической пластиной, а в исходном положении они оба разомкнуты.
Запуск лампы и ее принцип действия происходят в следующей последовательности:
- В пусковую схему изначально поступает напряжение. Изначально ток не будет проходить через лампу, поскольку он ограничивается высоким сопротивлением внутренней среды. Он попадает на спирали катодов и производит их разогрев. Одновременно ток идет на стартер и дает толчок к образованию внутри него тлеющего разряда.
- После того как под действием тока контакты дросселя разогреются, наступает замыкание биметаллической пластины. В результате, металл становится проводником и действие разряда прекращается.
- На следующем этапе происходит остывание биметаллического электрода, что приводит к размыканию контактов. В дросселе под влиянием самоиндукции образуется импульс высокого напряжения, дающий толчок к зажиганию лампы.
- Ток, проходящий через лампу для светильника, постепенно уменьшается в два раза из-за падения напряжения на дросселе. Его не хватает, чтобы повторно запустить стартер с разомкнутыми контактами, но сама лампа будет продолжать свою работу.
Если в один светильник установлены сразу две светящиеся лампы, схема включения предусматривает для них общий дроссель. Подключение ламп осуществляется последовательно, однако к каждой из них параллельно подключен собственный стартер. При выходе из строя одной из ламп, вторая также отключается. В схеме включения рекомендуется устанавливать только качественные выключатели. У бюджетных моделей возможно залипание контактов под влиянием пусковых токов. Поскольку дроссель и стартер являются основными компонентами пусковой схемы, их работу следует рассмотреть более подробно.
Дроссель: назначение и устройство
Люминесцентные светильники не могут быть включены как обычные лампы, одной лишь подачей электроэнергии. Для того чтобы они заработали и начали светиться, необходимо использовать специальную пускорегулирующую аппаратуру.
Ток, протекающий через электроды требуется ограничить, поэтому в схеме используется сопротивление, называемое балластом. Его функции выполняет дроссель, в котором присутствует реактивное сопротивление, не выделяя при этом лишнего тепла. Он ограничивает ток, тем самым предупреждая его нарастание после подключения к сети.
Помимо включения, дроссель в пусковой схеме выполняет следующие функции:
- Создает безопасный ток, достаточный для быстрого разогрева электродов в лампе при розжиге.
- В обмотке образуется импульс высокого напряжения, благодаря которому внутри колбы возникает разряд.
- Стабилизирует разряд при достижении током номинального значения.
- Обеспечивает устойчивую работу лампы, несмотря на скачки и перепады сетевого напряжения.
Основным элементом дросселя служит катушка индуктивности, которая состоит из проводов, намотанных на сердечник. Именно она выполняет основную ограничивающую функцию. Вся конструкция залита компаундом – специальной массой, устойчивой к возгоранию. За счет этого обеспечивается дополнительная изоляция проводов. Катушка помещается в корпусе из термоустойчивой пластмассы.
Функции стартера в схеме подключения
Вторым компонентом, входящим в состав пускорегулирующей аппаратуры, является стартер, имеющий довольно простую конструкцию. Продукция разных производителей отличается собственными параметрами и техническими характеристиками, которые необходимо учитывать при покупке ламп. Однако устройство и принцип работы этих приборов одинаковый.
Конструкция стартера выполнена в виде стеклянного баллона, заполненного инертным газом – неоном или смесью водорода с гелием. В цоколь баллона неподвижно впаяны металлические электроды, выведенные наружу. Сама стеклянная конструкция располагается в металлическом или пластмассовом корпусе, покрытом термоизоляционным составом.
Параллельно с электродами подключен конденсатор емкостью 0,003-0,1 мкф, предназначенный для борьбы с радиопомехами, возникающими при контакте электродов. Кроме того, данный элемент принимает участие в запуске лампы и понижает величину импульса напряжения, возникающего во время размыкания электродов. Параллельное включение конденсатора существенно понижает вероятность залипания электродов под действием электрической дуги.
Основной функцией стартера является замыкание и размыкание электрической цепи, запуск механизма розжига инертного газа, закачанного в колбу. При замыкании цепи электроды самой лампы нагреваются, и весь процесс зажигания заметно облегчается. После нагрева цепь разрывается с одновременным образованием импульса повышенного напряжения, пробивающего газовый промежуток колбы. Такой принцип работы каждого стартера.
Несмотря на устойчивую и долговременную работу, схемы ЭмПРА с использованием стартера считается несовершенной. Рабочий процесс нередко сопровождается мерцанием, шумом дросселя и другими неприятными явлениями. Поэтому все современные люминесцентные лампы работают с более совершенной электронной пусковой схемой – ЭПРА.
Подключение через электронный балласт – ЭПРА
Схема ЭПРА с люминесцентными лампами функционирует на основе полупроводниковых элементов, что позволило снизить габариты и повысить качество работы этих устройств. Заметно возросли сроки эксплуатации, повысился КПД, появилась возможность плавной регулировки яркости, увеличился коэффициент мощности.
В состав схемы электронного пускорегулирующего устройства входят следующие компоненты:
- Устройство для выпрямления тока и напряжения.
- Фильтр электромагнитных излучений.
- Корректор для регулировки коэффициента мощности.
- Фильтр сглаживания напряжения.
- Инверторная схема.
- Элемент с функциями дросселя.
Схема ЭПРА может быть мостовой или полумостовой. Первый вариант предназначен для очень мощных ламп, а второй используют все остальные люминесцентные лампы низкого давления.
В основе работы электронного балласта лежат увеличенные частотные характеристики, обеспечивающие равномерное свечение, без каких-либо мерцаний. Современные микросхемы, используемые в конструкции, позволили существенно уменьшить размеры устройства и обеспечить равномерный подогрев электродов. Благодаря ЭПРА, люминесцентная лампа может быть автоматически подстроена под конкретные технические характеристики.
Выбираем вместе лучшие компактные люминесцентные лампы, все о них
Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) подпадает под определение энергосберегающей. Все источники света, которые потребляют хотя бы на 10% меньше электроэнергии, чем лампы накаливая, можно отнести к группе энергоэффективных. Ведь известно, что аналоги с нитью накаливания характеризуются низким КПД по причине сильного нагрева, но при этом уровень мощности высокий.
Как устроена лампа КЛЛ?
Устройство таких источников света и люминесцентных линейных лампочек сходно. Разница между этими вариантами заключается в форме колбы. Есть и другое отличие – энергосберегающие осветительные элементы (КЛЛ) оснащены электронным пускорегулирующим аппаратом. ЭПРА скрыт внутри корпуса изделия. Внутри колбы располагаются электроды.
Компактная люминесцентная лампа может быть установлена в разнотипные светильники, что возможно благодаря широкому ассортименту моделей с разными держателями (штырьковыми, резьбовыми).
Устройство компактной энергосберегающей лампы
В основе функционирования таких источников света лежит явление люминесценции. Для его реализации внутренние стенки энергосберегающей лампочки покрываются люминофором.
Различные формы трубок
Это порошок специального состава, благодаря которому продуцируемое источником света ультрафиолетовое излучение становится видимым человеку. Появление УФ-свечения обусловлено процессами, которые проходят внутри колбы при подаче сетевого напряжения. Этому способствует газообразное наполнение (инертный газ и пары ртути).
Основные проблемы
Перед покупкой энергосберегающей лампы КЛЛ следует узнать о ряде проблем, которые могут возникнуть при неправильной эксплуатации изделия:
- Не рекомендуется использовать выключатели с подсветкой. Подобная коммутационная аппаратура будет способствовать самопроизвольному зажиганию осветительного элемента, что намного сократит срок его службы. Можно пойти другим путем и отключить цепь питания подсветки в схеме такого выключателя.
- Компактные люминесцентные лампы лучше не соединять с датчиками движения, освещенности или шума. Частое срабатывание источника света с перерывами менее 2 мин. приведет к сокращению срока работы изделия. По этой же причине не следует подключать обычный диммер. Существуют специальные исполнения светорегуляторов для КЛЛ.
- Повышенный уровень влажности негативно скажется на работе энергосберегающей лампы. Например, источники света, установленные в ванной, часто перегорают из-за возникающего пробоя в схеме ЭПРА.
- Чем ниже температура окружающей среды, тем более усложняется процесс запуска КЛЛ. Рекомендуемый максимум составляет -25 градусов.
- Компактные люминесцентные лампы нагреваются заметно меньше, чем галогенные и аналоги накаливания. Но, тем не менее, важно обеспечить эффективное охлаждение источника света, а, точнее, части корпуса, внутри которого установлен ЭПРА. Обычно в основании КЛЛ имеются отверстия, что способствует естественному охлаждению. Но если устанавливать такие лампочки в закрытые светильники, это не спасет от перегрева. Отсутствие оттока тепла от источника света сначала приведет к снижению интенсивности светового потока и существенному изменению оттенка свечения, а затем энергосберегающие осветительные элементы (КЛЛ) выйдут из строя.
- В случае нарушения герметичности колбы в окружающее пространство попадет ртуть.
- Если находиться под излучением лампы данного вида длительное время, могут появиться проблемы со здоровьем. Степень тяжести заболеваний зависит от интенсивности излучения, а также длительности воздействия.
- Наличие пульсаций во включенном состоянии. Даже более совершенный ЭПРА полностью не решил эту проблему.
Чтобы приобретение изделий данного вида, сделанное по довольно высокой цене, окупилось через время, нужно избегать воздействия негативных факторов на лампы.
На чем основывать выбор
Рекомендуется обращать внимание на такие параметры, как индекс цветопередачи, цветовая температура, световой поток, мощность. И, конечно же, немаловажным является срок службы, которым характеризуются энергосберегающие осветительные элементы.
Состояние ЭПРА
В схему пускорегулирующего аппарата входит довольно много элементов: выпрямитель, генератор, фильтры, корректор коэффициента мощности, разные типы защиты, устройство прогрева электродов, узел, обеспечивающий мгновенный старт. Чтобы компактные люминесцентные лампы функционировали с высокой степенью эффективности, все эти элементы должны характеризоваться параметрами с достаточными для нормальной работы значениями.
Это означает, что детали в схеме ЭПРА не могут быть слишком мелкими. Следовательно, пускорегулирующий аппарат, встроенный в корпус КЛЛ, также должен отличаться крупными габаритами. Практически все энергосберегающие лампы с минимальными размерами корпуса склонны к быстрому нагреву, что в итоге негативно скажется на сроке службы.
Цветопередача, температура цвета: В основном делается акцент на энергоэффективность источника света, поэтому далеко не все знают, что при выборе нужно учитывать такой параметр, как индекс цветопередачи, который отвечает за соответствие цветов при освещении комнаты лампой КЛЛ.
Цветавая температура по Кельвину
Наилучшими являются изделия, показатель цветопередачи которых превышает 90 пунктов. Приемлемым считается результат в пределах от 80 до 90. Допустимый минимум – 80 пунктов. Если компактные люминесцентные лампы характеризуются индексом цветопередачи ниже 80, качество света будет ниже.
Узнать, к какой группе относится выбранный осветительный элемент, можно, изучив маркировку на корпусе лампы. Найти такую информацию среди прочих параметров в сопроводительной документации практически невозможно.
По маркировке также определяется температура цвета. Значение данного параметра КЛЛ может варьироваться в пределах от 2 700 до 6 800 К. Чем ниже эта величина, тем более комфортным для глаз будет освещение.
Пульсация, световой поток
Эффективность осветительной системы определяется таким параметром, как световой поток (лм) или световая эффективность (лм/Вт). Чем выше значение данных параметров, тем ярче будет свет в помещении. Но далеко не все производители указывают среди прочих параметров данную величину.
Это обусловлено тем, что компактные люминесцентные лампы не отличаются слишком интенсивным световым потоком (выше, чем у аналогов накаливания, и ниже в сравнении с диодными исполнениями).
При выборе нужно учитывать и такой фактор, как пульсация. Причем этот недостаток невозможно полностью сгладить, даже используя электронный ПРА, так как наблюдается значительное снижение пульсаций, но они не исчезают.
Максимально допустимый предел – 5%. Но сегодня чаще интенсивность пульсаций отличается от нормированных значений в большую сторону.
Срок службы, гарантия
Продолжительность функционирования может быть указана в единицах измерения часы или годы, соответственно: до 10 000 часов или до 10 лет. Учитывая, что компактные люминесцентные лампы служат намного дольше, чем большинство аналогов, поэтому гарантия может быть предоставлена на период от 3 до 5 лет.
Но не все производители указывают информацию о гарантийном сроке, в этом случае рекомендуется воздержаться от покупки.
В чем отличие люминесцентных от энергосберегающих?
Конструкция всех видов люминесцентных осветительных элементов одинаковая. Разница заключается лишь в схеме ПРА (вынесенный, встроенный) и форме колбы. Соответственно, под определение энергосберегающей лампы вполне подпадают любые разновидности источников света (компактные, линейные).
Это обусловлено тем, что особый принцип работы обеспечивает значительную экономию энергии при эксплуатации. Компактные люминесцентные лампы принято называть энергосберегающими по причине более удобной конструкции, что позволяет использовать их в быту.
Влияние на электросеть и потребителей
Особенности устройства такого рода осветительных элементов, в частности, наличие в конструкции выпрямителя, способствуют появлению в сети помех, что приводит к снижению коэффициента мощности. Для сравнения, лампы накаливания характеризуются коэффициентом 1, а компактные люминесцентные лампы – 0,65.
Для решения проблемы рекомендуется использовать корректоры коэффициента мощности, но с целью снижения себестоимости изделий, в России их задействуют не всегда.
Таким образом, энергосберегающие источники света имеют немало преимуществ: продолжительный срок службы, небольшой уровень потребления энергии, удобство установки, высокая интенсивность излучения и достаточный показатель цветопередачи. Но есть и свои особенности у таких ламп.
Если их не учесть при эксплуатации, в результате осветительный элемент долго не прослужит. А, учитывая высокую стоимость компактных лампочек, частая их замена является нежелательной. При выборе следует обращать внимание на изделия проверенных производителей.
Оценка статьи:
Загрузка…Поделиться с друзьями:
Преимущества светодиодных ламп перед люминесцентными лампами
Преимущества светодиодных ламп
Содержание статьи
Светодиодные лампы, в отличие от люминесцентных и галогенных, стали использоваться относительно недавно. Однако с их появлением изменилось представление об освещении в целом.Основные преимущества светодиодных ламп не только в меньшем потреблении электроэнергии и в гораздо большем сроке эксплуатации. Светодиодное освещение не имеет вредного мерцания, оно полностью безопасно для человека.
Виды ламп освещения
На сегодняшнее время существует три вида ламп освещения, которые получили наибольшее применение в быту и промышленности, это:
- Лампы накаливания;
- Люминесцентные лампы;
- Светодиодные лампы.
Лампы накаливания — по своим характеристикам, заметно уступают во всём, как люминесцентным лампам, так и светодиодным. Они потребляют гораздо большее количество электроэнергии, сильно нагреваются и создают неприятное глазу свечение.
Люминесцентные лампы — заметно отличаются от обычных ламп, меньшим энергопотреблением и гораздо большим сроком службы. Однако минусы у люминесцентных ламп также имеются, и связаны они прежде всего с наличием вредных веществ в их конструкции.
Светодиодные лампы — полностью лишены всех вышеперечисленных недостатков. Таким источникам света не нужно время на разогрев, они безопасны при использовании человеком и имеют ещё целый ряд достоинств, о которых можно прочитать ниже.
Преимущества светодиодных ламп
Светодиодные лампы являются энергоэффективными источниками света, которые превосходят по своим характеристикам все остальные виды ламп. Сегодня всё чаще выбор отдаётся именно светодиодному освещению, так как оно даёт множество возможностей и безопасно в использовании.
Большой выбор светодиодных ламп, например, здесь https://novolampa.ru/catalog/svetodiodnye-lampy/ позволит без труда подобрать именно тот источник света, который идеально подойдёт для какой-то конкретной нужды. Используя светодиодное освещение, можно не только заметно преобразить интерьер с помощью света, но и сэкономить финансовые средства.
Если говорить цифрами, то энергопотребление светодиодных ламп, меньше в несколько раз, чем при использовании люминесцентных или любых других. Отличаются светодиодные лампы и гораздо большим эксплуатационным сроком, который на 100 000 часов превышает срок использования люминесцентных, и почти в 100 раз обычных ламп накаливания.
Безопасность в эксплуатации, является следующим неоспоримым преимуществом светодиодных ламп. Очень важно, что при их изготовлении не используется ртуть и другие вредные компоненты. И даже если светодиодная лампа разобьётся, она не причинит абсолютно никакого вреда для здоровья человека.
Оценить статью и поделиться ссылкой: