Работа люминесцентной лампы. Принцип работы люминесцентной лампы: устройство, особенности функционирования и применение

Средний срок эксплуатации стартера равен продолжительности работы осветительного прибора, но с течением времени уровень интенсивности напряжения тлеющего внутреннего разряда заметно понижается.

Устройство и принцип работы люминесцентного светильника

Современные люминесцентные светильники относятся к категории наиболее распространенных типов надежных и долговечных осветительных приборов. Если до недавнего времени такие устройства использовались преимущественно в обустройстве освещения административных и офисных зданий, то в последние годы они всё чаще находят применение в жилых помещениях.

Источник света в таких видах светильников представлен люминесцентной или газоразрядной лампой, функционирующей благодаря свойству некоторых газообразных и парообразных веществ достаточно мощно светиться в условиях электрического поля.

Светильник люминесцентный

Люминесцентные лампы, устанавливаемые в малогабаритные и компактные светильники, могут обладать кольцевидной, спиралевидной или любой другой формой, что положительно сказывается на габаритах осветительного прибора.

Выпускаемые лампы принято подразделять на линейные и компактные модели. Первый вариант имеет характерные отличия по длине, а также диаметру колбы. Компактные модели имеют, как правило, изогнутую трубку, а основные различия представлены типом цоколя.

Блок 2

Несмотря на кажущуюся простоту устройства, и несложный принцип работы люминесцентной лампы, чтобы продлить срок службы прибора и получить качественное освещение, важно строго соблюдать схему подключения и использовать комплектующие только от проверенных и хорошо зарекомендовавших себя производителей.

Видео на тему

устройство, принцип работы, виды, маркировка

Среди огромного разнообразия устройств искусственного освещения достаточно весомую нишу занимают люминесцентные лампы. Этот вид световых приборов был впервые представлен еще в 1938 году, бросив вызов единственным монополистам того времени, лампочкам накаливания. С того времени их конструктивные особенности претерпели значительные изменения и доработки за счет чего люминесцентные лампы перешли в разряд энергосберегающих. Но, чтобы разобраться во всех за и против, детально ознакомиться с особенностями их эксплуатации в быту и промышленности, мы детально изучим этот вид осветительных приборов.

Устройство и принцип работы

Конструктивно люминесцентные лампы представляют собой стеклянную колбу, внутренняя поверхность которой покрывается специальным составом – люминофором. Он состоит из галофосфата кальция и  других примесей, некоторые варианты содержат редкоземельные элементы – тербий, европий или церий, но такие комбинации являются довольно дорогими.

Из колбы на этапе изготовления откачивается весь воздух, а емкость заполняется смесью инертных газов, чаще всего аргона, и паров ртути. В зависимости от модели лампы химический состав, как инертных газов, так и люминофора будет отличаться. Внутри газовой смеси располагается вольфрамовая нить накала, которая покрывается эмитирующим покрытием.

Принцип действия такой энергосберегающей лампы заключается в такой последовательности электрохимических процессов:

• На контакты газоразрядной ртутной лампы подается напряжение питания, за счет чего в цепи нити накаливания начинает протекать электрический ток.
• При протекании электрического тока с поверхности нити начинает распространяться тепловая энергия и частицы эмиттеры, которые активируют инертный газ и обуславливают выделение ультрафиолетового излучения.
• Свечение газов имеет относительно низкий процент видимого спектра, так как большая часть приходится на ультрафиолетовые волны. Но при достижении ультрафиолетом стеклянной колбы газоразрядной лампы, происходит  активация и последующей свечение люминофора.

Спектр свечения люминесцентных лампочек может варьироваться в довольно широком диапазоне. Выбор оттенков свечения в осветительных устройствах осуществляется посредством изменения процентного соотношения магния и сурьмы в составе люминофора.

Также важным моментом является температурный показатель, поэтому величина подаваемого напряжения и протекающего электрического тока должны иметь постоянное значение для каждого диаметра колбы. Именно строгое соблюдение электрических характеристик по отношению к ее геометрическим параметрам в люминесцентной лампе позволяет выдавать нужный цвет и яркость свечения.

Разновидности

Все разнообразие люминесцентных ламп характеризуется достаточно большим спектром параметров. Но в рамках данной статьи мы рассмотрим наиболее отличительные из них.

По величине давления газа внутри колбы, на практике различают светильники высокого и низкого давления:

• Высокого давления – такие люминесцентные приборы выдают плотный световой поток насыщенных цветовых оттенков. Применяются в достаточно мощных моделях с номиналом от 50 до 2000 Вт, характеризуются сроком службы от 6 тыс. до 15 тыс. часов.
• Низкого давления – отличается относительно небольшой плотностью газа в емкости, применяется для освещения помещений в быту или на производстве.

По форме колбы энергосберегающей лампочки – колба может иметь классическую грушевидную  форму со стеклянной спиралью внутри, продолговатую вытянутую форму, вид спиралевидной трубки закрученной вокруг оси, кольцевидные и других форм.

По конструкции цоколя различают люминесцентные лампы со стандартным цоколем E с числовым обозначением, указывающим диаметр самого цоколя газоразрядного источника. G – штыревой, в котором число после буквенной маркировки показывает расстояние между контактами, а перед на количество пар контактов. Также можно встретить модели с  цоколем типа W и F, но они используются довольно редко.

По цветовой температуре свечения различают люминесцентные приборы с горячим желтым и холодным синим спектром. Также существуют варианты нейтрального цвета свечения. Цветовые температуры подбираются в соответствии с поставленными задачами: теплые для жилья, холодные для производственных объектов.

Маркировка

Система обозначения люминесцентных лампочек определяет их основные параметры Однако, в зависимости от страны производителя будут отличаться и стандарты в обозначении. Для сравнения рассмотрим оба варианта маркировки на примере отечественных и зарубежных производителей.

Отечественная

Отечественная маркировка включает в себя буквенно-цифровое обозначение, которое включает в себя четыре позиции для букв и одну для чисел. К примеру: ЛБЦК-60.

Первая буква в маркировке Л означает лампа. Вторая позиция более сложная, она может выражаться как одной, так и парой буквосочетаний, обозначает индексы цветопередачи, в ней возможны такие варианты:

• Д – дневного спектра;
• ХБ – холодное белое свечение;
• Б – белого цвета;
• ТБ – белый теплых оттенков;
• ЕБ – белый естественного спектра;
• УФ – ультрафиолетового спектра;
• Г – голубого цвета;
• С – синего оттенка;
• К – красный спектр излучения;
• Ж – желтого оттенка
• З – зеленого цвета.

Третья позиция определяет качество цветопередачи, но в наличии есть только два варианта Ц – улучшенного качества или ЦЦ – особенно повышенного, которое часто применяется в декоративном освещении.

В четвертой позиции указывается конструкция светильника. Имеются пять основных позиций:

• А – амальгамного типа;
• Б – с быстрым пуском;
• К – кольцевого вида;
• Р – рефлекторные лампы
• У – U образные.

Зарубежная

Люминесцентные лампы зарубежного образца имеют идентичный принцип маркировки. В начале указывается мощность изделия в ваттах, ее легко узнать по латинской букве W.

Тип свечения определяется цифровым кодом с буквенным пояснением на английском:

• 530 – это теплый тон люминесцентных ламп, но относительно плохой цветопередачи;
• 640/740 – не совсем холодный, но близкий к нему с посредственным уровнем цветопередачи;
• 765 – голубого оттенка с посредственным уровнем передачи цветов;
• 827 – близкий к лампе накаливания, но с хорошей передачей цветов;
• 830 – близкий к галогенной лампочке, с хорошим уровнем передачи цвета;
• 840 – белого оттенка с хорошим уровнем передачи цветов;
• 865 – дневного спектра с хорошей цветопередачей;
• 880 – дневной спектр с отличной степенью передачи света;
• 930 – теплый тон с отличными параметрами цвета и низким уровнем светоотдачи;
• 940 – холодный тон с отличной передачей цвета и средним уровнем светоотдачи.
• 954/965 – люминесцентные устройства с непрерывным спектром.

Технические характеристики

Важными техническими характеристиками для люминесцентных ламп являются:

• Мощность лампы – может варьироваться в пределах от 10 до 80 Вт для классических бытовых нужд, промышленные модели могут достигать 2000 Вт;
• Номинальное напряжение – в большинстве случаев применяется напряжение 220В;
• Температура цветового свечения – варьируется в пределах от 2700 до 6500°К;
• Светоотдача – количество выделяемого светового потока в перерасчете на 1Вт потребленной электроэнергии для люминесцентных устройств составляет от 40 до 60Лм/Вт, но существуют и более эффективные модели;
• Габаритные параметры – зависят от конкретной модели люминесцентной лампы;
• Тип цоколя – E14 (миньон), E27 (стандартный типоразмер), G10 и  G13 штырькового образца и другие.

Особенности подключения к сети

В виду сложностей, связанных с ионизацией газового промежутка, в люминесцентных лампах может использоваться несколько вариантов схемы включения, упрощающих зажигание разряда. Наиболее популярными являются электрические схемы электромагнитного и электронного балласта, которые мы и рассмотрим далее.

Электромагнитный балласт

Является наиболее старым вариантом, применяемым в пуске люминесцентных ламп с холодными катодами.

Как видите, в этой схема лампа подключается через электромагнитный дроссель и стартер. В момент подачи напряжения стартер, состоящий из биметаллической пластины, представляет собой цепь с очень низким сопротивлением, поэтому ток в нем нарастает в значительной степени, но не доходит до величины КЗ благодаря дросселю. Этот процесс запускает электрический разряд в люминесцентной лампе, а при нагревании электроды стартера разомкнуться.

Электронный балласт

Такой способ подключения предусматривает использование специального автогенератора, собранного на трансформаторе и транзисторном блоке, способном выдавать напряжение повышенной частоты, что позволяет получить световой поток без мерцаний.

Как видите, готовый блок электронного балласта для питания люминесцентных ламп, применяется в соответствии со схемой подключения, которая указывается прямо на корпусе изделия.

Причины выхода из строя

Достаточно часто потребители, столкнувшиеся с проблемой прекращения работы или ухудшением параметров свечения люминесцентных ламп, задаются вопросом поиска причин неисправности.

Наиболее частыми причинами выхода люминесцентных ламп со строя являются:

• перегорание нити накала – характеризуется полным отсутствием свечения;
• нарушение целостности контактов – также не дает лампе загореться;
• разгерметизация колбы с последующим выходом инертного газа – характеризуется вспышками оранжевого цвета;
• перегорание стартера, пробой его конденсатора – мерцание, неспособность долго запуститься, черное пятно возле контактов;
• обрыв обмотки дросселя или пробой на корпус – не включается или дает попеременное включение/выключение в процессе работы люминесцентной лампы;
• замыкание в патроне люминесцентной лампы или его контактах – характеризуется миганием, но без последующего пуска.

Плюсы и минусы

В связи с жесткой конкуренцией на рынке люминесцентные осветительные приборы принято сравнивать с параметрами работы ламп другого принципа действия.

К преимуществам люминесцентных устройств следует отнести:

• Достаточно высокая эффективность, в сравнении с теми же лампами накаливания выдают на порядок больший световой поток на каждый ватт потребленной электроэнергии;
• Имеет несколько вариантов цветового спектра, что делает обоснованным их применение для различных целей;
• Срок эксплуатации до наработки на отказ в 10 – 15 раз превышает тот же показатель у ламп накаливания и галогенок;
•  Достаточно большое разнообразие конструкций – компактные, большие, удлиненные и т.д.

Однако и недостатков у люминесцентных ламп существует немало:

• Гораздо  более высокая стоимость;
• Наличие ртути, которая при разрушении колбы попадает в окружающее пространство;
• Даже уцелевшие отработанные лампы требуют специальной утилизации, которая также требует дополнительных затрат;
• Стабильность работы во многом зависит от температуры и влажности окружающей среды;
• Люминесцентные лампочки вызывают повышенную усталость глаз при длительном чтении или зрительном напряжении;
• В сравнении со светодиодными светильниками, бояться механических повреждений;
• Не поддаются классическим методам управления яркостью.

Область применения

Перечень сфер, в которых могут устанавливаться люминесцентные лампы, достаточно большой. Наиболее часто вы можете встретить их в бытовых помещениях или офисах как основное освещение. В магазинах или торговых центрах устанавливаются в качестве приборов подсветки витрин, стен и других элементов интерьера и могут легко заменить неоновую лампочку. Часто их можно встретить в подсветке коридоров и помещений большой площади удлиненными трубчатыми люминесцентными светильниками.

В промышленной сфере часто применяются как лампы для работы прожекторного освещения, которое охватывает большую площадь. Прожекторные люминесцентные приборы имеют отличную светопередачу, несмотря на удаленность по высоте от освещаемой поверхности.

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 люминесцентных ламп

Скорее всего, нам не придется отмечать 200-летний юбилей обычной бытовой лампы накаливания. Государственные программы многих стран Европы уже ставят жесткие ограничения по использованию этих ламп, а сегодня купить обычную лампу накаливания для применения в быту едва ли удастся, если ее мощность превышает 25 Вт. Вполне возможно, что эта тенденция доберется и до нас. Как альтернатива, в странах Евросоюза уже более 10 лет используются люминесцентные осветительные приборы, которые стоят немного дороже, но и ресурс у них гораздо выше. С их устройством и принципом работы, видами и применением более детально познакомимся сегодня.

Содержание:

1. Что такое лампа люминесцентная
2. Длина излучаемой  волны
3. Мощность и характеристики люминесцентной лампы
4. Светильники для люминесцентных ламп

Что такое лампа люминесцентная

Самая первая промышленная люминисцентнаялампа была представлена публике на всемирной промышленной выставке в Нью-Йорке в 39-м году, но распространялась новинка довольно медленно. В силу привычки, да и по причинам высокой на то время стоимости, люминесцентные лампы практически не использовались в быту, срок их службы был не ахти какой, да и размеры не могли конкурировать с лампой накаливания. Характеристики и продолжительность службы люминесцентных ламп постоянно улучшались, лампа становилась компактнее и доступнее, а уже сегодня свойства и принцип работы люминесцентных ламп позволяют говорить об их явном преимуществе как в плане надежности, так и с точки зрения эффективности излучения светового потока.

В принципе, люминесцентная лампа — это разновидность газоразрядных ламп. Для возбуждения ртутных паров в среде аргона и неона используется электрический ток определенных характеристик. В результате прохождения тока и возбуждения ртутных паров образуется холодное плазменное свечение. Этот разряд способен излучать только коротковолновой ультрафиолетовый свет. Как и любая газоразрядная лампа, люминесцентный источник света имеет катод, в роли которого выступает вольфрамовая спираль со сложным многокомпонентным покрытием, в состав которого входят стронций, барий и двуокись кальция. Когда мы подаем электрический ток на оба конца вольфрамовой спирали, она может нагреваться до температуры, необходимой для излучения электронов. Эти электроны ионизируют газовый коктейль, который находится в колбе и вызывает плазмообразование.

Длина излучаемой  волны

Вот только излучаемый свет с длиной волны, не видимой человеческому глазу, мог так бы и статься предметом изучения для лабораторий, если бы не поверхность колбы, которая имеет особенное внутреннее покрытие. Это покрытие и сделало лампу пригодной к использованию, как источника достаточного количества света. Человеческий глаз способен воспринимать световую волну длиной от 380 нм до 750 нм и без этого покрытия свет плазмы был бы недоступен глазу. Люминофор — флуоресцентное покрытие колбы, преобразует длину волны свечения в диапазоне от 430 до 540 нм и благодаря ему свет становится видимым.

Длина волны, которая излучается лампой, может регулироваться составом люминофора, в который входит масса химических элементов. Благодаря разной процентной доле компонентов удалось достичь и разной длине волны, которая соответствует всем цветам, которые мы различаем. Следовательно, и цвет свечения можно регулировать составом покрытия и составом стекла, из которого выполнена колба лампы. Кроме того, некоторые из элементов предотвращают попадание вредных ультрафиолетовых волн на сетчатку глаза.

Точная регулировка длина волны, которая характерна для дорогих люминесцентных ламп, позволяет передавать цвета практически без искажений, в том диапазоне, к которому глаз привык, а мы сравниваем цветопередачу, как правило с солнечным светом и цвета, воспринимаемые глазом при воздействии этого света, считают базовыми. Таким образом удалось получить довольно широкий диапазон цветовых температур свечения люминесцентных ламп в пределах от 2700К до 6500К и каждая из этих ламп применяется в зависимости от цветовой температуры и интенсивности света.

Мощность и характеристики люминесцентной лампы

Когда мы идем в магазин, чтобы купить обычную лампу, нам достаточно знать только ее мощность, да еще маркировку цоколя на всякий случай, поскольку характеристики ламп накаливания особенным разнообразием не отличаются. С люминесцентной лампой такие шутки не проходят. Здесь необходимо знать не просто мощность, которую эта лампа потребляет, но характеристики цвета, обусловленные составом покрытия колбы. К тому же, если мы поставим в один светильник две лампы с разными характеристиками по цвету, результат может быть самый непредсказуемый, а цвет свечения может получиться не самый приятный для восприятия. Поэтому необходимо быть в курсе маркировки, которую производители наносят на колбу ламп и знать, что она обозначает.

Конструктивно лампа может быть выполнена, как угодно, но самый основной показатель — размещение пуско-регулирующей аппаратуры (ПРА), к которой мы еще вернемся. ПРА может быть установлено как в самой лампе (энергосберегающие лампы под стандартный патрон), так и работать в паре с вынесенным ПРА. Трубчатые линейные люминесцентные лампы могут быть выполнены только для подключению к внешней ПРА, а лампы сложных форм, экономки, нестандартные фасонные светильники, могут иметь пусковую аппаратуру в цоколе. Основные размеры колб трубчатых ламп следующие:

• Т12 соответствует трубе диаметром 38мм;
• Т8 — 26 мм;
• Т5 — 16мм.

Последние, самые компактные лампы, разработаны для использования только с электронными пускорегулирующими устройствами. Мощность лампы всегда указана на колбе, также на ней указана цветовая температура в виде индекса и часто в виде расшифровки, к примеру, холодный белый, или теплый желтый. Поэтому кроме мощности лампы необходимо учитывать и эти параметры тоже.

Светильники для люминесцентных ламп

Для работы обычной люминесцентной лампы необходима специальная пускорегулирующая аппаратура, о которой мы говорили. В зависимости от схемы включения лампы, применяют или электронные ПРА, или электромагнитные, которые включают в себя:

1.  Дроссель для люминесцентной лампы.
2.  Стартер для люминесцентной лампы.
3. Гнезда или патроны для фиксации, в зависимости от конструкции лампы.

Схемы включения ламп с электромагнитной ПРА приведены на рисунке и это самая простая и старая схема включения. Сегодня же в энергосберегающих лампах применяются электронные балласты, которые фактически заменяют устаревшую и громоздкую ПРА. К тому же ПРА электромагнитные сильно шумят и могут терять большое количество энергии в зависимости от качества комплектующих, поэтому уже сегодня их стараются заменять на электронную ПРА. В связи с тем, что в колбе такой лампы находятся инертные газы, после выхода из строя люминисцентная лампа подлежит обязательной утилизации.

Таким образом, вкратце мы знаем, что такое люминесцентная лампа и каковы основные ее характеристики. Поэтому применять ее мы станем обдуманно и эффективно.

Читайте также Какие светильники лучше для натяжного потолка

Принцип работы люминесцентной лампы

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.

Лампы люминесцентные – устройство и принцип работы

Люминесцентная лампа – это искусственный газоразрядный источник света, в котором электрический разряд в парах ртути вызывает свечение люминофора, которым покрыта внутренняя поверхность стеклянной трубки лампы. Первую газоразрядную лампу изобрел немецкий ученый Генрих Гейслер в 1856 году.

Люминесцентная лампа, при одинаковой потребляемой мощности светит в несколько раз ярче, чем лампа накаливания. Срок службы люминесцентных ламп составляет до 5 лет и напрямую зависит не от времени ее свечения, а от количества включений.

Люминесцентные лампы выпускаются в двух исполнениях – линейные и компактные. Линейные имеют вид трубки с контактами на торцах. В компактных лампах, для уменьшения габаритных размеров трубка изогнута и вписана в форму цилиндра.

Линейные люминесцентные лампы

Линейные люминесцентные лампы из-за больших размеров в быту применяются редко. Они в основном используются для освещения производственных и складских помещений, залов, офисов, магазинов, общественных мест. Так как срок их службы на порядок больше, чем срок службы ламп накаливания, то существенно снижаются затраты на обслуживание.

На счет экономии электроэнергии могу сказать следующее. Я провел измерения, и оказалось, что мощность, потребляемая 38 ваттной люминесцентной лампой практически равна мощности, потребляемой 80 ваттной лампочкой накаливания. Это связано с тем, что половина мощности теряется на дросселе (электромагнитном балласте). В дополнение дроссель еще издает акустический шум частотой 50 Гц, а перед выходом из строя, лампы начинают мигать, что тоже не приносит радости.

В современных светильниках с линейными люминесцентными лампами электромагнитный балласт заменен электронным, что существенно повысило КПД светильников, исчез шум и мигание. Но главная проблема до сих пор до конца не решена. В каждой лампе находится до 70 мг ртути в жидком виде, а возможность сдать на утилизацию вышедшие из строя лампы в настоящее время во многих селениях отсутствует. Не один раз наблюдал случаи падения ламп из рук электриков при замене. Лампа разбивалась, и мелкие шарики ртути раскатывались по полу. Их как могли, собирали в пакетик и выбрасывали в урну. Иногда, понимая опасность ртути, место падения промывали водным раствором хлорного железа или хлорки.

Правительство России 3 сентября 2010 года выпустило Постановление №681 «Об утверждении Правил обращения с отходами производства и потребления в части осветительных устройств, электрических ламп, ненадлежащие сбор, накопление, использование, обезвреживание, транспортирование и размещение которых может повлечь причинение вреда жизни, здоровью граждан, вреда животным, растениям и окружающей среде», в котором подробно описана вся процедура обращения и утилизации отработанных ламп. Но в конечном итоге все зависит от человека, а наше общество еще не в полной мере осознает опасность для всего живого, которую несет в себе ртуть.

Схема подключения люминесцентной лампы

Подключаются люминесцентные лампы с электромагнитным балластом в соответствии с ниже представленной электрической схемой.

При подаче питающего напряжения на схему, в первоначальный момент времени, полное напряжение питающей сети, пройдя через дроссель, нити накала лампы, прикладывается к выводам стартера. Стартер представляет собой неоновую лампочку с двумя контактами, на одном из которых приварена биметаллическая пластина. Напряжение ионизирует неон и через стартер начинает проходить значительный ток, который разогревает газ и биметаллическую пластину. Пластина изгибается и замыкает выводы стартера. По замкнутой цепи начинает проходить электрический ток и разогревает нити накала лампы.

Разогрев способствует возникновению в лампе свечения при более низком напряжении. Когда лампа засветила, напряжение на стартере падает до величины, неспособной ионизировать неон и стартер автоматически отключается, нити накала обесточиваются и больше не участвует в работе лампы до следующего ее включения. Стартер можно заменить обыкновенной кнопкой, например от электрического звонка. Тогда подав на лампу напряжение, достаточно нажать и удерживать кнопку до тех пор, пока она не зажжется.

Для того, чтобы лампа не вышла из строя, (при разряде в лампе, сопротивление газа в ней резко уменьшается) устанавливается дроссель, который ограничивает ток до требуемой, в зависимости от мощности лампы, величины и за счет самоиндукции обеспечивает надежный запуск лампы. Конденсатор (компенсирующий) служит для уменьшения величины cos φ (повышает КПД) и одновременно подавляет помехи, возникающие во время пуска. Внутри стартера тоже устанавливается конденсатор небольшой емкости, выполняющий функцию расширения импульса пробоя неона, подавления помех и искрогашения.

Достоинства и недостатки схемы подключения люминесцентной лампы

Светильники с люминесцентными лампами, выполненные по электрической схеме с электромагнитным балластом имеют простую конструкцию, высокую надёжность и низкую стоимость. Но имеют следующие недостатки: — большое потребление электроэнергии, по мере старения дросселя возрастающий низкочастотный гул, большое время запуска, снижение яркости при температуре ниже 10°C, не гарантированный запуск при отрицательных температурах, мерцание с частотой 100 Гц (опасно при работе на оборудовании с вращающимися деталями из-за возникновения стробоскопического эффекта, при совпадении частот кажется, что деталь не вращается), мигание лампы при выработке ресурса, большие габариты и вес.

Подключение люминесцентной лампы через электронный балласт

В современных светильниках с люминесцентными лампами вместо дросселя и стартера используется электронный балласт.

Замена дросселя и стартера электронным балластом (пускорегулирующим устройством) позволила избавиться практически от всех выше перечисленных недостатков. Светильники стали намного меньше потреблять электроэнергии и исчезло мерцание света, срок службы ламп, за счет подачи стабильного питающего напряжения увеличился до 50%. У светильников с пускорегулирующим устройством исключена возможность появление акустического шума в виде низкочастотного гула и мигание ламп при неисправности электрической схемы. В дополнение появилась возможность управлять режимом пуска ламп, холодным пуском (лампа зажигается мгновенно), горячим (лампа загорается в течение 0,5-1 секунды) и плавным пуском (постепенное увеличение яркости свечения в течение заданного интервала времени). При этом цена светильников в целом увеличилась незначительно.

Как очевидно со всех точек зрения, замена светильников с электромагнитным балластом на светильники с электронным пускорегулирующим устройством вполне оправдана. Можно существенно сэкономить, если заменить только дроссель и стартер электронным пускорегулирующим устройством, а арматуру светильника оставить старую. Такая работа по силам электрику любой квалификации.

Замена люминесцентных ламп светодиодными лампами

В настоящее время на смену светильникам с линейными люминесцентными лампами появились светодиодные, которые практически не имеют перечисленных выше недостатков. Они отличаются малым потреблением электроэнергии, длительным сроком службы, и не требуют специальной утилизации. В светодиодных светильниках вместо люминесцентных линейных ламп устанавливают светодиодные. Пока такие светильники достаточно дорогие, но можно снизить стоимость замены, если старый светильник с люминесцентными лампами самостоятельно модернизировать, заменив в них люминесцентные лампы светодиодными.

В продаже есть светодиодные лампы, которые по геометрическим размерам и способу подключения полностью взаимозаменяемые с классическими люминесцентными лампами. Инструкция с примером выполнения подобной замены приведена в статье сайта «Как заменить люминесцентные линейные лампы в светильниках светодиодами».

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 цоколями Е14, Е27 и E40, 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.

Здравствуйте, Александр Николаевич.
Можно ли восстановить работоспособность энергосберегающей лампы в домашних условиях. Внешне целая, включалась только месяц. Лампа «КОСМОС» Е27 4000К. Заранее спасибо.

Доброго вечера, Эдуард!
Вскройте лампочку, лезвием плоской отвертки можно разъединить части корпуса. Если что-то сгорело (запах гари чувствуется сразу после вскрытия), то в утиль.
Если вздулся электролитический конденсатор (цилиндрической формы, большой на длинных выводах), то замена его вполне может восстановить работоспособность лампочки.
Если внешне все хорошо, то можно прозвонить мультиметром накальные обмотки, их две, провода от них накручены на четырех граненых штырька. Сопротивление должно быть несколько Ом. Если, обрыв в утиль.
Если ничего не обнаружили, то тоже в утиль, так как в данном случае ремонт экономически нецелесообразен.

Принцип работы люминесцентной лампы

Люминесцентные лампы — второй в мире по распространенности источник света, а в Японии они занимают даже первое место. Ежегодно в мире производится более одного миллиарда люминесцентных ламп.

Схема питания люминесцентной лампы.

Первые образцы люминесцентных ламп современного типа были показаны американской фирмой General Electric на Всемирной выставке в Нью-Йорке в 1938 году.

За 70 лет существования они прочно вошли в нашу жизнь, и сейчас уже трудно представить какой-нибудь крупный магазин или офис, в котором не было бы ни одного светильника с люминесцентными лампами.

Люминесцентная лампа — это типичный разрядный источник света низкого давления, в котором разряд происходит в смеси паров ртути и инертного газа, чаще всего аргона. Устройство лампы показано на рис. 1.

Колба лампы — это всегда цилиндр 1 из стекла с наружным диаметром 38, 26, 16 или 12 мм. Цилиндр может быть прямым или изогнутым в виде кольца, буквы U или более сложной фигуры. В торцевые концы цилиндра герметично впаяны стеклянные ножки 2, на которых с внутренней стороны смонтированы электроды 3. Электроды по конструкции подобны биспиральному телу накала ламп накаливания и также делаются из вольфрамовой проволоки. В некоторых типах ламп электроды сделаны в виде триспирали, то есть спирали из биспирали. С наружной стороны электроды подпаяны к штырькам 4 цоколя 5. В прямых и U-образных лампах используется только два типа цоколей: G5 и G13 (цифры 5 и 13 указывают расстояние между штырьками в мм).

Рисунок 1. Устройство лампы: 1- цилиндр из стекла, 2- стеклянные ножки, 3- электроды, 4- штыри, 5-цоколь, 6- штенгель, 7- инертный газ.

Как и в лампах накаливания, из колб люминесцентных ламп воздух тщательно откачивается через штенгель 6, впаянный в одну из ножек. После откачки объем колбы заполняется инертным газом 7 и в него вводится ртуть в виде небольшой капли 8 (масса ртути в одной лампе обычно около 30 мг) или в виде так называемой амальгамы, то есть сплава ртути с висмутом, индием и другими металлами.

На биспиральные или триспиральные электроды ламп всегда наносится слой активирующего вещества — это обычно смесь окислов бария, стронция, кальция, иногда с небольшой добавкой тория.

Если к лампе приложено напряжение большее, чем напряжение зажигания, то в ней между электродами возникает электрический разряд, ток которого обязательно ограничивается какими-либо внешними элементами. Хотя колба наполнена инертным газом, в ней всегда присутствуют пары ртути, количество которых определяется температурой самой холодной точки колбы. Атомы ртути возбуждаются и ионизируются в разряде гораздо легче, чем атомы инертного газа, поэтому и ток через лампу, и ее свечение определяются именно ртутью.

В ртутных разрядах низкого давления доля видимого излучения не превышает 2 % от мощности разряда, а световая отдача ртутного разряда — всего 5-7 лм/Вт. Но более половины мощности, выделяемой в разряде, превращается в невидимое ультрафиолетовое излучение с длинами волн 254 и 185 нм. Из физики известно: чем короче длина волны излучения, тем большей энергией это излучение обладает. С помощью специальных веществ, называемых люминофорами, можно превратить одно излучение в другое, причем, по закону сохранения энергии, «новое» излучение может быть только «менее энергичным», чем первичное. Поэтому ультрафиолетовое излучение можно превратить в видимое с помощью люминофоров, а видимое в ультрафиолетовое — нельзя.

Вся цилиндрическая часть колбы с внутренней стороны покрыта тонким слоем именно такого люминофора 9, который и превращает ультрафиолетовое излучение атомов ртути в видимое. В большинстве современных люминесцентных ламп в качестве люминофора используется галофосфат кальция с добавками сурьмы и марганца (как говорят специалисты, «активированный сурьмой и марганцем»). При облучении такого люминофора ультрафиолетовым излучением он начинает светиться белым светом разных оттенков. Спектр излучения люминофора — сплошной с двумя максимумами, около 480 и 580 нм (рис. 2).

Рисунок 2. Спектр излучения люминофора.

Первый максимум определяется наличием сурьмы, второй — марганца. Меняя соотношение этих веществ (активаторов), можно получить белый свет разных цветовых оттенков, от теплого до дневного. Так как люминофоры превращают в видимый свет более половины мощности разряда, то именно их свечение определяет светотехнические параметры ламп.

В 70-е годы минувшего века начали делать лампы не с одним люминофором, а с тремя, имеющими максимумы излучения в синей, зеленой и красной областях спектра (450, 540 и 610 нм). Эти люминофоры были созданы первоначально для кинескопов цветного телевидения, где с их помощью удалось получить вполне приемлемое воспроизведение цветов. Комбинация трех люминофоров позволила и в лампах добиться значительно лучшей цветопередачи при одновременном увеличении световой отдачи, чем при использовании галофосфата кальция. Однако новые люминофоры гораздо дороже старых, так как в них используются соединения редкоземельных элементов: европия, церия и тербия. Поэтому в большинстве люминесцентных ламп по-прежнему применяются люминофоры на основе галофосфата кальция.

Электроды в люминесцентных лампах выполняют функции источников и приемников электронов и ионов, за счет которых и протекает электрический ток через разрядный промежуток. Для того чтобы электроны начали переходить с электродов в разрядный промежуток (как говорят, для начала термоэмиссии электронов), электроды должны быть нагреты до температуры 1100 – 1200 градусов по Цельсию. При такой температуре вольфрам светится очень слабым вишневым цветом, испарение его очень мало. Но для увеличения количества вылетающих электронов на электроды наносится слой активирующего вещества, которое значительно менее термостойко, чем вольфрам, и при работе этот слой постепенно распыляется с электродов и оседает на стенках колбы. Обычно именно процесс распыления активирующего покрытия электродов определяет срок службы ламп.

Подключение люминесцентных ламп.

Для достижения наибольшей эффективности разряда, то есть для наибольшего выхода ультрафиолетового излучения ртути, необходимо поддерживать определенную температуру колбы. Диаметр колбы выбирается именно из этого требования. Во всех лампах обеспечивается примерно одинаковая плотность тока — величина тока, деленная на площадь сечения колбы. Поэтому лампы разной мощности в колбах одного диаметра, как правило, работают при равных номинальных токах. Падение напряжения на лампе прямо пропорционально ее длине. А так как мощность равна произведению тока на напряжение, то при одинаковом диаметре колб и мощность ламп прямо пропорциональна длине. У самых массовых ламп мощностью 36 (40) Вт длина равна 1210 мм, у ламп мощностью 18 (20) Вт — 604 мм.

Большая длина ламп постоянно заставляла искать пути ее уменьшения. Простое уменьшение длины и достижение нужных мощностей за счет увеличения тока разряда нерационально, так как при этом увеличивается температура колбы, что приводит к увеличению давления паров ртути и снижению световой отдачи ламп. Поэтому создатели ламп пытались уменьшить их габариты за счет изменения формы: длинную цилиндрическую колбу сгибали пополам (U-образные лампы) или в кольцо (кольцевые лампы). В СССР уже в 50-е годы делали U-образные лампы мощностью 30 Вт в колбе диаметром 26 мм и мощностью 8 Вт в колбе диаметром 14 мм.

Однако кардинально решить проблему уменьшения габаритов ламп удалось только в 80-е годы, когда начали использовать люминофоры, допускающие большие электрические нагрузки, что позволило значительно уменьшить диаметр колб. Колбы стали делать из стеклянных трубок с наружным диаметром 12 мм и многократно изгибать их, сокращая тем самым общую длину ламп. Появились так называемые компактные люминесцентные лампы. По принципу работы и внутреннему устройству компактные лампы не отличаются от обычных линейных ламп.

В середине 90-х годов на мировом рынке появилось новое поколение люминесцентных ламп, в рекламной и технической литературе называемое «серией Т5» (в Германии — Т16). У этих ламп наружный диаметр колбы уменьшен до 16 мм (или 5/8 дюйма, отсюда и название Т5). По принципу работы они также не отличаются от обычных линейных ламп. В конструкцию ламп внесено одно очень важное изменение: люминофор с внутренней стороны покрыт тонкой защитной пленкой, прозрачной и для ультрафиолетового, и для видимого излучения. Пленка защищает люминофор от попадания на него частиц ртути, активирующего покрытия и вольфрама с электродов, благодаря чему исключается «отравление» люминофора и обеспечивается высокая стабильность светового потока в течение срока службы. Изменены также состав наполняющего газа и конструкция электродов, что сделало невозможной работу таких ламп в старых схемах включения. Кроме того. впервые с 1938 года были изменены длины ламп таким образом, чтобы размеры светильников с ними соответствовали размерам стандартных модулей очень модных сейчас подвесных потолков.

Люминесцентные лампы, особенно последнего поколения, в колбах диаметром 16 мм, значительно превосходят лампы накаливания по световой отдаче и сроку службы. Достигнутые сегодня значения этих параметров равны 104 лм/Вт и 40000 часов.

Однако люминесцентные лампы имеют и множество недостатков, которые необходимо знать и учитывать при выборе источников света:

1. Большие габариты ламп часто не позволяют перераспределять световой поток нужным образом.
2. В отличие от ламп накаливания, световой поток люминесцентных ламп сильно зависит от окружающей температуры.
3. В лампах содержится ртуть — очень ядовитый металл, что делает их экологически опасными.
4. Световой поток ламп устанавливается не сразу после включения, а спустя некоторое время, зависящее от конструкции светильника, окружающей температуры и самих ламп. У некоторых типов ламп, в которые ртуть вводится в виде амальгамы, это время может достигать 10-15 минут.
5. Глубина пульсаций светового потока значительно выше, чем у ламп накаливания, особенно у ламп с редкоземельными люминофорами. Это затрудняет использование ламп во многих производственных помещениях и, кроме того, отрицательно сказывается на самочувствии людей, работающих при таком освещении.

Как было сказано выше, люминесцентные лампы, как и все газоразрядные приборы, требуют для включения в сеть использования дополнительных устройств.

и принцип работы люминесцентной лампы

Что такое люминесцентная лампа?

Люминесцентная лампа — это легкая ртутная лампа, в которой используется флуоресценция для излучения видимого света. Электрический ток в газе возбуждает пары ртути, которые доставляют ультрафиолетовое излучение через процесс разряда, а ультрафиолетовое излучение заставляет люминофорное покрытие внутренней стенки лампы излучать видимый свет. Люминесцентная лампа преобразовала электрическую энергию в полезную световую энергию гораздо эффективнее, чем лампы накаливания.Нормальная световая способность каркасов люминесцентного освещения составляет от 50 до 100 люмен на ватт, что в несколько раз больше, чем у ламп накаливания с эквивалентной светоотдачей.

Как работает люминесцентная лампа?

Прежде чем перейти к принципу работы люминесцентной лампы, мы сначала покажем схему люминесцентной лампы, другими словами схему лампового света.
Здесь мы подключаем один балласт, один выключатель и питание последовательно, как показано. Затем подключаем к ней люминесцентную лампу и стартер.

• При включении питания полное напряжение поступает на лампу, а также на стартер через балласт. Но в этот момент не происходит разряда, т.е. нет выхода люмена из лампы.
• При этом полном напряжении сначала в пускателе возникает тлеющий разряд. Это связано с тем, что зазор между электродами неоновой лампы стартера намного меньше, чем у люминесцентной лампы.
• Затем газ внутри стартера ионизируется за счет этого полного напряжения и нагревает биметаллическую ленту.Это приводит к изгибу биметаллической полосы для соединения с неподвижным контактом. Теперь через стартер начинает течь ток. Хотя потенциал ионизации неона больше, чем у аргона, но все же из-за небольшого межэлектродного зазора в неоновой лампе появляется высокий градиент напряжения, и, следовательно, тлеющий разряд запускается первым в стартере.
• Как только ток начинает течь через прикоснувшиеся контакты неоновой лампы стартера, напряжение на неоновой лампе уменьшается, поскольку ток вызывает падение напряжения на катушке индуктивности (балласт).При пониженном или нулевом напряжении на неоновой лампе стартера газовый разряд больше не будет, и, следовательно, биметаллическая полоса охлаждается и отрывается от неподвижного контакта. В момент размыкания контактов в неоновой лампе стартера ток прерывается, и, следовательно, в этот момент на катушку индуктивности (балласт) попадает большой скачок напряжения.
  
• Это высокое импульсное напряжение проходит через электроды люминесцентной лампы (лампы накаливания) и попадает в смесь пеннинга (смесь газообразного аргона и паров ртути).
• Процесс газового разряда начинается и продолжается, и, следовательно, ток снова проходит через саму трубку люминесцентной лампы (ламповый светильник). Во время разряда газовой смеси сопротивление газа ниже, чем сопротивление стартера.
• Разряд атомов ртути производит ультрафиолетовое излучение, которое, в свою очередь, возбуждает порошковое покрытие люминофора, чтобы излучать видимый свет.
• Стартер становится неактивным во время свечения люминесцентной лампы (лампового света), потому что в этом состоянии через стартер не проходит ток.

Физика за люминесцентной лампой

Когда на электроды подается достаточно высокое напряжение, создается сильное электрическое поле. Небольшой ток через нити электродов нагревает катушку накала. Поскольку нить накала покрыта оксидом, создается достаточное количество электронов, и они устремляются от отрицательного электрода или катода к положительному электроду или аноду из-за этого сильного электрического поля. Во время движения свободных электронов налаживается разрядный процесс.

Основной процесс разряда всегда состоит из трех этапов:

1. Свободные электроны выводятся из электродов и ускоряются приложенным электрическим полем.
2. Кинетическая энергия свободных электронов преобразуется в энергию возбуждения атомов газа.
3. Энергия возбуждения атомов газа преобразуется в излучение.

В процессе разряда образуется одиночная ультравысокая спектральная линия 253,7 нм при низком давлении паров ртути.Для генерации ультравысокого луча с длиной волны 253,7 нм температура баллона поддерживается в пределах от 105 до 115 ^o F.
Отношение длины к диаметру трубки должно быть таким, чтобы фиксированная потеря мощности происходила на обоих концах. Место, где происходит потеря мощности или свечение электродов, называется областью катодного и анодного падения. Эта потеря ватт очень мала.
Катоды снова должны быть покрыты оксидом. Горячий катод обеспечивает обилие свободных электронов. Горячие катоды означают те электроды, которые нагреваются циркулирующим током, и этот циркулирующий ток обеспечивается дросселем или устройством управления.Некоторые лампы также имеют холодный катод. Холодные катоды имеют большую эффективную площадь, и на них подается более высокое напряжение, например 11 кВ, для получения ионов. Из-за этого высокого напряжения начинает выделяться газ. Но при 100-200 В катодное свечение отделяется от катода, это называется катодным падением. Это обеспечивает большой запас ионов, которые ускоряются к аноду для образования вторичных электронов при ударе, которые в конечном итоге производят больше ионов. Но катодное падение в разряде горячего катода составляет всего 10 В.

История и изобретение люминесцентной лампы

• В 1852 году сэр Джордж Стоукс открыл преобразование ультрафиолетового излучения в видимое излучение.
• С этого времени и до 1920 года проводились различные эксперименты по развитию электрических разрядов низкого и высокого давления в парах ртути и натрия. Но все разработанные схемы оказались неэффективными для преобразования ультравысокого луча в видимый луч. Это было потому, что; электроды не могли испускать достаточно электронов, чтобы установить явление дугового разряда.И снова многие электроны столкнулись с атомами газа, и это было упруго. Таким образом, возбуждение не создавало спектральную линию, которую можно было бы использовать. Но с люминесцентными лампами работ было сделано очень мало.
• Но в 20-е годы произошел крупный прорыв. Обнаружен факт, что смесь паров ртути и инертного газа при низком давлении эффективна на 60% для преобразования входящей электрической мощности в единую спектральную линию на длине волны 253,7 нм.
  Ультра-нарушенный луч преобразуется в лучи видимого света с помощью соответствующего флуоресцентного материала внутри лампы.С этого времени люминесцентные лампы стали применяться в повседневной жизни людей.
• Позже д-р В. Л. Энфилд в 1934 г. получил отчет от д-ра А. Х. Кромптона об использовании лампы с люминесцентным покрытием. Сразу же в Энфилде была создана исследовательская группа, которая приступила к созданию коммерческой люминесцентной лампы. В 1935 году их команда создала прототип зеленой люминесцентной лампы с КПД около 60%.
• Спустя два с половиной года на рынке были представлены люминесцентные лампы белого и шести других цветов.Различные смеси порошка люминофора используются для получения люминесцентных ламп разных цветов. Первая лампа была представлена ​​мощностью 15, 20 и 30 Вт и длиной 18, 25 и 36 дюймов.
• Вскоре после того, как T12 40 Вт, 4-футовая лампа была представлена ​​и широко использовалась в офисном, школьном и промышленном освещении. Первые лампы давали свет несколько желтоватым до 3500K. Позже лампы дневного света 6500K были разработаны таким образом, что они излучают свет, имитирующий средний северный свет неба на пасмурном небе.
• Как правило, 4-футовые лампы диаметром 1,5 дюйма и мощностью 40 Вт были доступны на рынке в 1940 году. Но постепенно конструкция была изменена в сторону более эффективного использования. В дуге изменена разрядная часть ламп. Но аргон по-прежнему используется, хотя давление несколько меньше предыдущего. Пары ртути поддерживаются под тем же давлением, что и предыдущий. Для этой лампы требуется 425 мА при падении напряжения от 100 до 105 В.

Световод: люминесцентные балласты

Световод

Для работы всех газоразрядных ламп, в том числе люминесцентных, требуется балласт.Балласт обеспечивает высокое начальное напряжение для инициирования разряда, а затем быстро ограничивает ток лампы для безопасного поддержания разряда. Производители ламп указывают электрические входные характеристики лампы (ток лампы, пусковое напряжение, пик-фактор тока и т. Д.), Необходимые для достижения номинального срока службы лампы и характеристик выходного светового потока. Аналогичным образом Американский национальный институт стандартов (ANSI) публикует рекомендуемые характеристики входной мощности для всех ламп типа ANSI. Балласты предназначены для оптимальной работы ламп уникального типа; однако некоторые пускорегулирующие устройства могут адекватно работать с несколькими типами ламп.В этих случаях оптимальные характеристики лампы обычно не достигаются при всех условиях. Менее чем оптимальные условия могут повлиять на пусковые характеристики лампы, светоотдачу и срок службы.

Тип цепи и режим работы

Люминесцентные балласты производятся для трех основных типов люминесцентных ламп: предварительного нагрева, быстрого запуска и мгновенного запуска.

Операция предварительного нагрева Электроды лампы нагреваются до начала разряда.«Выключатель стартера» замыкается, позволяя току течь через каждый электрод. Выключатель стартера быстро охлаждается, размыкая выключатель и вызывая напряжение питания на дуговой трубке, вызывая разряд. Во время работы на электроды не подается вспомогательное питание.

Операция быстрого запуска Электроды лампы нагреваются до и во время работы. Балластные трансформаторы имеют две специальные вторичные обмотки для подачи на электроды надлежащего низкого напряжения.

Операция мгновенного запуска Электроды лампы не нагреваются перед работой. Балласты для ламп мгновенного пуска предназначены для обеспечения относительно высокого пускового напряжения (по сравнению с лампами предварительного нагрева и быстрого пуска) для инициирования разряда на ненагретых электродах.

Быстрый запуск — самый популярный режим работы для 4-футовых 40-ваттных ламп и 8-футовых ламп высокой мощности. Преимущества быстрого запуска включают плавный запуск, долгий срок службы и возможность регулирования яркости.Лампы мощностью менее 30 Вт обычно работают в режиме предварительного нагрева. Лампы, работающие в этом режиме, более эффективны, чем режим быстрого запуска, поскольку для постоянного нагрева электродов не требуется отдельная мощность. Однако эти лампы имеют тенденцию мерцать при запуске и имеют более короткий срок службы. Восьмифутовые «тонкие» лампы работают в режиме мгновенного пуска. Мгновенный запуск более эффективен, чем быстрый запуск, но, как и в режиме предварительного нагрева, срок службы лампы короче. Лампа F32T8 высотой 4 фута 32 Вт — это лампа для быстрого пуска, обычно работающая в режиме мгновенного пуска с электронными высокочастотными балластами.В этом режиме работы эффективность лампы повышается с некоторым сокращением срока службы лампы.

Энергоэффективность

Люминесцентные лампы достаточно эффективны при преобразовании входной мощности в свет. Тем не менее, большая часть энергии, подаваемой в систему балластных люминесцентных ламп, производит ненужную тепловую энергию.

Есть три основных средства повышения эффективности системы балластных люминесцентных ламп:

• Уменьшить балластные потери
• Включите лампу (лампы) на высокой частоте
• Уменьшить потери на электроды лампы

Новые, более энергоэффективные балласты, как магнитные, так и электронные, используют один или несколько из этих методов для повышения эффективности системы балласта лампы, измеряемой в люменах на ватт.Потери в магнитных балластах были уменьшены за счет замены алюминиевых проводов на медные и за счет использования магнитных компонентов более высокого качества. Потери балласта также могут быть уменьшены за счет использования одного балласта для управления тремя или четырьмя лампами вместо одной или двух. Тщательная схемотехника увеличивает эффективность электронных балластов. Кроме того, электронные балласты, которые преобразуют частоту источника питания 60 Гц в высокую частоту, работают с люминесцентными лампами более эффективно, чем это возможно при 60 Гц. Наконец, в схемах быстрого запуска некоторые магнитные балласты повышают эффективность за счет отключения питания электродов лампы после запуска.

Балластный фактор

Одним из наиболее важных параметров балласта для проектировщика / инженера по свету является коэффициент балласта. Балластный коэффициент необходим для определения светоотдачи конкретной балластной системы лампы. Фактор балласта — это мера фактического светового потока для конкретной системы балласта лампы по сравнению с номинальным световым потоком, измеренным с эталонным балластом в условиях испытаний ANSI (на открытом воздухе при 25 ° C [77 ° F]). Для балласта ANSI для стандартных 40-ваттных ламп F40T12 требуется балластный коэффициент равный 0.95; такой же балласт имеет балластный коэффициент 0,87 для 34-ваттных энергосберегающих ламп Ф40Т12. Однако многие балласты доступны как с высоким (в соответствии со спецификациями ANSI), так и с низким балластным коэффициентом (от 70 до 75%). Важно отметить, что значение балластного фактора является характеристикой не просто балласта, а балластной системы лампы. Балласты, которые могут работать с несколькими типами ламп (например, балластный блок F40 мощностью 40 Вт может работать с лампами F40T12 мощностью 40 Вт, F40T12 на 34 Вт или F40T10 мощностью 40 Вт), как правило, будут иметь различный балластный коэффициент для каждой комбинации ( е.g., 95%, <95% и> 95% соответственно).

Балластный коэффициент не является показателем энергоэффективности. Хотя более низкий балластный коэффициент уменьшает световой поток лампы, она также потребляет пропорционально меньшую входную мощность. Таким образом, тщательный выбор системы балласта лампы с определенным балластным коэффициентом позволяет дизайнерам лучше минимизировать потребление энергии, «настраивая» уровни освещения в помещении. Например, в новом строительстве, как правило, лучше всего использовать высокий балластный коэффициент, поскольку для удовлетворения требований к уровню освещенности потребуется меньше светильников.При модернизации или в областях с менее важными визуальными задачами, таких как проходы и коридоры, балласты с более низким балластным фактором могут быть более подходящими.

Чтобы избежать резкого сокращения срока службы лампы, балласты с низким балластным коэффициентом (<70%) должны работать с лампами только в режиме быстрого запуска. Это особенно актуально для 32-ваттных ламп F32T8, работающих на высокой частоте.

Найти балластный коэффициент для комбинаций лампы и балласта может быть непросто, так как немногие производители балластов предоставляют эту информацию в своих каталогах.Однако, если входная мощность для конкретной системы балласта лампы известна (обычно ее можно найти в каталогах), можно оценить балластный коэффициент.

Мерцание

Электромагнитные балласты предназначены для согласования входного напряжения 60 Гц с электрическими требованиями ламп. Магнитный балласт изменяет напряжение, но не частоту. Таким образом, напряжение лампы пересекает ноль 120 раз в секунду, что приводит к колебаниям светоотдачи 120 Гц. Это приводит к мерцанию около 30% для стандартных галофосфорных ламп, работающих при 60 Гц.Мерцание обычно незаметно, но есть свидетельства того, что мерцание такой силы может вызывать побочные эффекты, такие как напряжение глаз и головная боль.

С другой стороны, в большинстве электронных балластов используется высокочастотный режим, который снижает мерцание лампы до практически незаметного уровня. Процент мерцания конкретного балласта обычно указывается производителем. Для данного балласта процент мерцания будет функцией типа лампы и состава люминофора.

Слышимый шум

Одной из характеристик электромагнитных балластов с железным сердечником, работающих на частоте 60 Гц, является создание слышимого шума.Шум может увеличиваться при высоких температурах, и он усиливается некоторыми конструкциями светильников. В лучших балластах используются высококачественные материалы и обработка для снижения шума. Уровень шума оценивается A, B, C или D в порядке убывания предпочтения. Балласт с рейтингом «А» будет тихо гудеть; балласт с рейтингом «D» будет издавать громкое жужжание. Количество балластов, их уровень шума и характер окружающего шума в комнате определяют, будет ли система создавать звуковые помехи.

Практически все энергоэффективные магнитные балласты для ламп F40T12 и F32T8 имеют рейтинг «А», за некоторыми исключениями, такими как низкотемпературные балласты.Тем не менее, шум магнитных балластов может быть заметен в особенно тихой среде, например в библиотеке. С другой стороны, хорошо спроектированные электронные балласты высокой частоты не должны издавать заметного гула. Все электронные балласты имеют рейтинг «А» по ​​звуку.

Затемнение

В отличие от ламп накаливания, люминесцентные лампы не могут быть должным образом затемнены с помощью простого настенного устройства, такого как те, которые используются для ламп накаливания. Чтобы люминесцентная лампа регулировала яркость во всем диапазоне без сокращения срока службы лампы, напряжение ее нагревателя электродов должно поддерживаться, в то время как ток дуги лампы снижается.Таким образом, лампы, работающие в режиме быстрого запуска, являются единственными люминесцентными лампами, подходящими для широкого диапазона диммирования. Мощность, необходимая для поддержания постоянного напряжения на электродах во всех условиях диммирования, означает, что диммирующие балласты будут менее эффективными при работе ламп на пониженных уровнях.

Диммирующие балласты доступны как в магнитной, так и в электронной версиях, но использование электронных диммирующих балластов дает явные преимущества. Для регулирования яркости ламп магнитным пускорегулирующим устройствам требуется ПРА, содержащее дорогостоящие мощные переключающие устройства, которые регулируют входную мощность, подаваемую на пускорегулирующие устройства.Это экономически целесообразно только при управлении большим количеством балластов в одной ответвленной цепи. Кроме того, светильники должны управляться в больших зонах, которые определяются схемой системы распределения электроэнергии. Поскольку система распределения фиксируется на ранних этапах процесса проектирования, системы управления, использующие балласты с магнитным регулированием яркости, негибкие и неспособны приспосабливаться к изменениям в схемах использования.

С другой стороны, диммирование ламп с электронным балластом осуществляется внутри самого балласта.Электронные балласты изменяют выходную мощность ламп с помощью сигнала низкого напряжения в выходной цепи. Переключающие устройства большой мощности для кондиционирования входной мощности не требуются. Это позволяет управлять одним или несколькими балластами независимо от системы распределения электроэнергии. С помощью диммируемых электронных балластных систем можно использовать низковольтную сеть управления для группирования балластов в зоны управления произвольного размера. Эта сеть управления может быть добавлена ​​во время ремонта здания или даже, в некоторых случаях, во время модернизации освещения.Низковольтную проводку не нужно прокладывать в кабелепроводе, что помогает снизить затраты на установку. Кроме того, менее затратно изменить размер и протяженность зон освещения путем перенастройки низковольтной проводки при изменении схемы использования. Низковольтная проводка также совместима с фотоэлементами, датчиками присутствия и входами системы управления энергопотреблением (EMS).

Диапазон диммирования балластов сильно различается. С большинством электронных диммируемых балластов уровни освещенности могут варьироваться от полной мощности до минимум примерно 10% от полной мощности.Тем не менее, также доступны электронные балласты с полным диапазоном диммирования, которые работают с лампами при световом потоке до 1% от полного светового потока. Балласты с магнитным диммированием также предлагают множество вариантов диммирования, включая диммирование во всем диапазоне.

Адаптировано из Advanced Lighting Guidelines: 1993 (второе издание), первоначально опубликованного Комиссией по энергетике Калифорнии.

Дополнительные световоды

Анализ причин почернения концов люминесцентных ламп

15 июля 2016 г., Публикуется в статьях: EE Publishers, Статьи: Vector.

Информация от Cosine Developments

Чтобы разобраться в причинах почернения концов люминесцентных ламп, полезно немного узнать о самом свете.

Свет — это форма энергии, которая может выделяться атомом. Он состоит из множества маленьких частиц, подобных пакетам, которые обладают энергией и импульсом, но не имеют массы. Эти частицы, называемые фотонами света, являются основными единицами света. Далее в этом поможет базовое понимание конструкции и принципов работы люминесцентных ламп.

Конструкция люминесцентной лампы

Люминесцентная лампа представляет собой разрядную ртутную лампу низкого давления.Обычно он имеет форму длинной стеклянной трубки, покрытой на внутренней поверхности флуоресцентным порошком или люминофором. На каждом конце трубки находится катод лампы. Катод состоит из спирального вольфрамового нагревателя, покрытого специальными оксидами бария и стронция, которые при нагревании испускают электроны. К каждому катоду прикреплены две защитные пластины, которые предотвращают разрушение катушки нагревателя при бомбардировке положительными ионами во время разряда. Стеклянная трубка закрыта с обоих концов и содержит небольшое количество ртути и инертного газа под низким давлением.Газ может быть аргоном, криптоном или их смесью (см. Рис. 1).

Центральным элементом люминесцентной лампы является герметичная стеклянная трубка. Как показано на рис. 1, трубка содержит небольшое количество ртути и инертный газ, обычно аргон, который находится под очень низким давлением. Трубка также содержит порошок люминофора, нанесенный по внутренней стороне стекла (см. Рис. 2).

Как показано на рис. 2, трубка имеет два электрода, по одному на каждом конце, которые подключены к электрической цепи. Электрическая цепь подключена к источнику переменного тока.

Рис. 1: Базовая конфигурация люминесцентной лампы.

Когда вы включаете лампу, ток течет по электрической цепи к электродам. На электродах имеется значительное напряжение, поэтому электроны будут мигрировать через газ от одного конца трубки к другому. Эта энергия превращает часть ртути в трубке из жидкости в газ. Когда электроны и заряженные атомы движутся по трубке, некоторые из них будут сталкиваться с газообразными атомами ртути. Эти столкновения возбуждают атомы, выталкивая электроны на более высокие энергетические уровни.Когда электроны возвращаются к своему первоначальному уровню энергии, они испускают световые фотоны.

Принципы работы

Принцип работы люминесцентной лампы основан на неупругом рассеянии электронов, т.е. термоэлектронной эмиссии.

Термоэмиссия — это истечение электронов в вакуум из нагретого электрического проводника. Это также известно как эффект Эдисона и эффект Ричардсона. В более широком смысле, это высвобождение электронов или ионов из вещества в результате нагрева.

Падающий электрон (испускаемый покрытием на витках проволоки, образующей катодный электрод) сталкивается с атомом газа (например, ртути, аргона или криптона), используемого в качестве излучателя ультрафиолета. Это заставляет электрон в атоме временно подпрыгивать на более высокий энергетический уровень, чтобы поглотить часть или всю кинетическую энергию, доставленную сталкивающимся электроном. Вот почему столкновение называется «неупругим»; часть энергии поглощается.

Это более высокое энергетическое состояние нестабильно, и атом будет излучать ультрафиолетовый фотон, когда электрон атома возвращается на более низкий, более стабильный энергетический уровень.Фотоны, которые испускаются из выбранной газовой смеси, обычно имеют длину волны в ультрафиолетовой части спектра. Человеческий глаз не видит его, поэтому его необходимо преобразовать в видимый свет.

Это делается с помощью флуоресценции. Это флуоресцентное преобразование происходит в люминофорном покрытии на внутренней поверхности люминесцентной лампы, где ультрафиолетовые фотоны поглощаются электронами в атомах люминофора, вызывая аналогичный скачок энергии, а затем снижающийся с испусканием следующего фотона.Фотон, испущенный в результате этого второго взаимодействия, имеет меньшую энергию, чем тот, который его вызвал.

Химические вещества, входящие в состав люминофора, выбраны таким образом, чтобы эти испускаемые фотоны имели длину волны, видимую человеческим глазом. Разница в энергии между поглощенным ультрафиолетовым фотоном и испускаемым фотоном видимого света идет на нагрев покрытия люминофора (см. Рис. 3).

Следует отметить, что во время каждого цикла запуска некоторое количество излучающего материала теряется с каждого катода.Этот материал имеет тенденцию загрязнять газ и люминофорные покрытия лампы и в старых лампах заметен в виде темных полос вокруг каждого катода. Это загрязнение приводит к постепенному снижению мощности лампы (уменьшение светового потока). Когда больше не будет достаточно материала, излучающего электроны, чтобы обеспечить правильный объем свободных электронов во время запуска, лампы больше не будут зажигать.

Обрыв катода лампы также предотвратит зажигание лампы при нормальных обстоятельствах.

КПД

Эффективность люминесцентных ламп колеблется от примерно 16 лм / Вт для лампы мощностью 4 Вт с обычным балластом до 95 лм / Вт для лампы мощностью 32 Вт с современным электронным балластом, обычно в среднем от 50 до 67 лм / Вт в целом. .Большинство компактных люминесцентных ламп мощностью 13 Вт и более со встроенными электронными балластами достигают около 60 лм / Вт. Из-за деградации люминофора по мере старения лампы средняя яркость за весь срок службы фактически примерно на 10% меньше.

Пусковая лампа

Атомы ртути в люминесцентной лампе должны быть ионизированы, прежде чем дуга сможет «загореться» внутри лампы. Для небольших ламп для зажигания дуги не требуется большого напряжения, и запуск лампы не представляет проблемы, но для больших ламп требуется значительное напряжение в диапазоне 1000 В.
В некоторых случаях это происходит именно так: люминесцентные лампы с мгновенным запуском просто используют достаточно высокое напряжение, чтобы разрушить столб газа и ртути и тем самым запустить дугу.

В остальных случаях должна быть предусмотрена отдельная помощь при пуске. Некоторые люминесцентные конструкции (лампы предварительного нагрева) используют комбинацию нити накала / катода на каждом конце лампы в сочетании с механическим или автоматическим переключателем, который первоначально соединяет нити последовательно с балластом и, таким образом, предварительно нагревает нити перед зажиганием дуги.

Самая популярная конструкция люминесцентных ламп — это лампа с быстрым запуском. Эта конструкция работает по тому же основному принципу, что и традиционная лампа стартера, но у нее нет выключателя стартера. Вместо этого балласт лампы постоянно пропускает ток через оба электрода. Этот ток сконфигурирован так, что между двумя электродами существует разница зарядов, что создает напряжение на трубке.

При включении люминесцентной лампы обе электродные нити очень быстро нагреваются (горячий катод), выкипая электроны, которые ионизируют газ в трубке.Как только газ ионизируется, разница напряжений между электродами создает электрическую дугу. Текущие заряженные частицы (красные) возбуждают атомы ртути (серебра), запуская процесс освещения.

Рис. 2: Внутри люминесцентной лампы.

Сравнение с горячим катодом и холодным катодом

Катод — отрицательный электрод люминесцентной лампы. Ток течет через электроны, вылетающие из катода и притягивающиеся к положительному электроду, аноду.

Горячий катод должен быть нагрет для правильной работы и для испускания достаточного количества электронов, чтобы быть полезным. Примерами являются ЭЛТ-телевизоры и мониторы, большинство электронных ламп (или клапанов) и вакуумные флуоресцентные дисплеи (например, на видеомагнитофонах). Это, как объяснялось ранее, называется «термоэлектронной эмиссией» — выкипанием электронов с поверхности катода. Обычные люминесцентные лампы представляют собой устройства с горячим катодом, которые частично поддерживаются самим током разряда. У всех есть период разминки (хотя он может быть довольно коротким).

Горячий катод

Тепловое излучение — это основной процесс, используемый в лампах с горячим катодом, которые включают стандартные люминесцентные лампы. Ионы ускоряются по направлению к катоду за счет небольшого катодного напряжения (менее 10 В) и получают достаточно энергии, чтобы нагреть небольшую часть очень тонкого проволочного электрода, когда они сталкиваются с ним. Они нагревают его до тех пор, пока он не начнет тускло светиться и электроны не «выкипят», высвободившись за счет тепловой энергии. Этот процесс очень эффективен в производстве большого количества электронов и приводит к появлению эффективных ламп.

Холодный катод

Вторичная эмиссия — более жестокий процесс генерации электронов. Для этого требуется падение ускоряющего напряжения от 130 до 150 В. Энергичные ионы просто «сбивают» электроны с поверхности металла. При этом они также сбивают часть металла — процесс, называемый напылением. У больших электродов Т12 и Т8 достаточно материала, чтобы прослужить до того, как другие эффекты вызовут отказ лампы. Нити накаливания лампы T5 намного более хрупкие и более подвержены повреждениям.

Балласты

Электронные балласты

В более новых конструкциях балласта с быстрым запуском предусмотрены силовые обмотки накала в балласте; они быстро и непрерывно нагревают нити / катоды, используя низковольтный переменный ток. При запуске не возникает индуктивных всплесков напряжения, поэтому лампы обычно необходимо устанавливать рядом с заземленным отражателем, чтобы тлеющий разряд мог распространяться по трубке и инициировать дуговый разряд.

Электронные балласты часто возвращаются к стилю между стилями предварительного нагрева и быстрого пуска: конденсатор (или иногда цепь автоматического отключения) может замкнуть цепь между двумя нитями накала, обеспечивая предварительный нагрев нити.Когда трубка загорается, напряжение и частота на лампе и конденсаторе обычно падают, поэтому ток конденсатора падает до низкого, но ненулевого значения. Этот конденсатор и катушка индуктивности, которая обеспечивает ограничение тока при нормальной работе, обычно образуют резонансный контур, увеличивая напряжение на лампе, чтобы ее можно было легко запустить.

Некоторые электронные балласты используют запрограммированный запуск. Выходная частота переменного тока начинается выше резонансной частоты выходного контура балласта; и после того, как нити нагреваются, частота быстро уменьшается.Если частота приближается к резонансной частоте балласта, выходное напряжение возрастает настолько, что лампа загорается. Если лампа не загорается, электронная схема прекращает работу балласта.

Балласты аварийного управления

Балласты аварийного управления предназначены для работы люминесцентной лампы при отключении электросети. Это вообще не обычное явление. В результате разработчик балластов аварийного управления не принимает во внимание тонкости зажигания люминесцентной лампы, чтобы предотвратить повреждение нити накала и т. Д.Стоимость также является важным фактором. В результате большинство пускорегулирующих аппаратов аварийного управления приводят в действие лампу в режиме холодного зажигания и, как объяснялось ранее, вызывая «сбивание» электронов, что включает в себя сбивание материала с нитей накала. Во-вторых, большинство аварийных ламп работают при гораздо более низком уровне освещенности, примерно 20% от нормального, что приводит к истощению электрода, вызывая почернение концов.

Окончание срока службы

Режим отказа по окончании срока службы люминесцентных ламп варьируется в зависимости от того, как они используются, и типа их ПРА.В настоящее время существует три основных режима отказа и четвертый, который начинает появляться:

Смесь выбросов

В основе всей работы лампы лежит тот факт, что любой металл непрерывно излучает электроны. Как количество, так и скорость, с которой они испускаются, очень сильно возрастают с температурой, хотя испускание происходит при любых температурах, превышающих абсолютный ноль (-273 ° C). Чтобы понять излучение, мы должны посмотреть, что происходит внутри тела металла. В любом металле есть один или два электрона, которые можно легко отделить от атома, так что внутри твердого металла есть своего рода море электронов, плавающих вокруг независимо от какого-либо конкретного атома.Последние фиксируются внутри кристаллической структуры и совсем не двигаются, хотя и колеблются на месте. Это море электронов является общим для всех металлов и действительно является определяющей характеристикой металла и объясняет многие из их знакомых свойств, таких как электрическая проводимость и тот факт, что они блестят.

Поскольку электроны не прикреплены к какому-либо конкретному атому, они постоянно перемещаются, очень похоже на молекулы в газе. Средняя скорость электронов увеличивается с температурой, но, поскольку они постоянно отскакивают от атомов и друг от друга, не все они имеют одинаковую скорость, а подчиняются закону статистического распределения (см.рис.4).

Эмиссионная смесь обычно состоит из смеси оксидов бария, стронция и кальция, покрытие разбрызгивается при нормальном использовании, что часто в конечном итоге приводит к выходу лампы из строя.

Рис. 3: Включение люминесцентной лампы.

Эмиссионная смесь на нитях / катодах трубки необходима для того, чтобы электроны могли проходить в газ посредством термоэлектронной эмиссии при используемых рабочих напряжениях трубки. Смесь медленно распыляется путем бомбардировки электронами и ионами ртути во время работы, но большее количество распыляется каждый раз, когда трубка запускается с холодными катодами.Лампы, работающие обычно менее трех часов за раз, обычно исчерпывают эмиссионную смесь до того, как выйдут из строя другие части лампы. Распыленная эмиссионная смесь образует темные пятна на концах трубок, которые можно увидеть в старых трубках. Когда вся эмиссионная смесь исчезнет, ​​катод не может пропустить достаточно электронов в газовую начинку, чтобы поддерживать разряд при расчетном рабочем напряжении трубки. В идеале управляющий механизм должен отключать трубку, когда это происходит. Однако некоторые устройства управления будут обеспечивать достаточно повышенное напряжение для продолжения работы лампы в режиме с холодным катодом, что приведет к перегреву конца трубки и быстрому разрушению электродов и их поддерживающих проводов до тех пор, пока они не исчезнут полностью или стекло не потрескается, разрушив Заполнение газом низкого давления и прекращение выпуска газа.

Электронный балласт

Это относится только к компактным люминесцентным лампам со встроенными электрическими балластами. Отказ балластной электроники — это несколько случайный процесс, который следует стандартному профилю отказов для любых электронных устройств. Срок службы встроенных электронных балластов сокращается в условиях высокой влажности. Сначала наблюдается небольшой пик ранних отказов, за которым следует спад и неуклонное увеличение срока службы лампы. Срок службы электроники сильно зависит от рабочей температуры — обычно он сокращается вдвое на каждые 10 ° C повышения температуры.Приведенный средний срок службы лампы обычно составляет при температуре окружающей среды 25 ° C (это может варьироваться в зависимости от страны). Средний срок службы электроники при этой температуре обычно больше указанной, поэтому при такой температуре не многие лампы выйдут из строя из-за отказа электроники.

В некоторых фитингах температура окружающей среды может быть намного выше этой, и в этом случае отказ электроники может стать преобладающим механизмом отказа. Точно так же использование компактного цоколя люминесцентной лампы приведет к более горячей электронике и сокращению среднего срока службы (особенно с более высокой номинальной мощностью).Электронные балласты должны быть спроектированы так, чтобы отключать лампу, когда заканчивается смесь выбросов, как описано выше. В случае интегральных электронных балластов, поскольку они никогда не должны снова работать, это иногда достигается путем преднамеренного сгорания какого-либо компонента для окончательного прекращения работы.

Люминофор

Эффективность люминофора падает во время использования. Приблизительно к 25 000 часов работы это будет, как правило, вдвое меньше яркости новой лампы (хотя некоторые производители заявляют, что период полураспада у своих ламп намного больше).Лампы, в которых отсутствуют отказы системы эмиссии или встроенной балластной электроники, в конечном итоге разовьются в этом режиме отказа. Они все еще работают, но стали тусклыми и неэффективными. Процесс идет медленно и часто становится очевидным только тогда, когда новая лампа работает рядом со старой.

Потеря ртути

Ртуть теряется из-за газового наполнения в течение всего срока службы лампы, так как она медленно поглощается стеклом, люминофором и трубчатыми электродами, где больше не может работать.Исторически это не было проблемой, потому что в трубках содержится избыток ртути. Однако экологические проблемы теперь приводят к тому, что трубки с низким содержанием ртути гораздо точнее дозируются с достаточным количеством ртути, достаточным для обеспечения ожидаемого срока службы лампы. Это означает, что потеря ртути возьмет верх из-за выхода из строя люминофора в некоторых лампах. Симптомы отказа аналогичны, за исключением того, что потеря ртути сначала вызывает увеличенное время разгона (время для достижения полного светового потока) и, наконец, заставляет лампу светиться тускло-розовым светом, когда ртуть заканчивается, а основной газ аргон вступает во владение. первичный разряд.

Рис. 4: Крупный план нити накала ртутной газоразрядной лампы низкого давления с белым покрытием из термоэлектронной смеси на центральной части катушки.

Заключение

Почернение концов люминесцентных ламп

Почернение концов — обычное явление для большинства обычных люминесцентных ламп по мере их старения. Однако частый или повторный запуск может ускорить процесс. Черные области сами по себе не влияют на работу, за исключением небольшого уменьшения количества доступного света, поскольку люминофор в этой области мертв.Однако они представляют собой потерю металла на электродах (нитях).

Причина — разбрызгивание нитей, чаще всего в холодном состоянии. Итак, чаще всего это происходит, когда:

• Запуск с неисправным балластом для быстрого пуска, который не нагревает нить (и).
• Запуск с балластом или стартером, который постоянно работает.
• Используется с балластами аварийного управления.

Когда нить накала (катод) холодная (на отрицательной половине цикла переменного тока для этого конца трубки), работа выхода выше, и ионы имеют более высокую скорость при ударе, сбивая атомы металла в процессе.Это значительно уменьшается, когда нить нагревается до нормальной рабочей температуры (хотя даже в этом случае некоторое разбрызгивание неизбежно).

В основе работы люминесцентных ламп лежит тот факт, что любой металл непрерывно излучает электроны. Как количество, так и скорость, с которой они испускаются, очень сильно возрастают с температурой, хотя на самом деле испускание происходит при любых температурах, превышающих абсолютный ноль (-273 ° C).

Пуск лампы

Способ зажигания лампы и, следовательно, тип ПРА имеет большое влияние на почернение концов.

Как описано ранее в этой статье, во время предварительного нагрева нити испускают электроны в газовый столб за счет термоэлектронной эмиссии, создавая тлеющий разряд вокруг нитей. Затем, когда пусковой переключатель размыкается, индуктивный балласт и небольшой конденсатор на пусковом переключателе создают высокое напряжение, которое зажигает дугу. В этих системах удар трубки надежен, но стартеры накаливания часто повторяют цикл несколько раз, прежде чем лампа остается зажженной, что вызывает нежелательное мигание во время запуска.Это явление усиливает распад электродов (нитей), что приводит к ускоренному потемнению концов.

После удара по трубке падающий основной разряд сохраняет нить накала / катод горячей, позволяя продолжать излучение.

По мере того, как лампа стареет, возникает ситуация, когда лампа не зажигает или зажигается, а затем гаснет, поэтому последовательность запуска повторяется.

При использовании автоматических пускателей, таких как стартеры накаливания, неисправная лампа будет бесконечно работать, мигая снова и снова, поскольку стартер многократно запускает изношенную лампу, а затем лампа быстро гаснет, поскольку эмиссии недостаточно для поддержания нагрева катодов, и лампа ток слишком низкий, чтобы держать пускатель тлеющего разомкнутым.Тогда пора заменить лампу.

Свяжитесь со Стирлингом Марэ, Cosine Developments, тел. 031 579-2172, [email protected]

Статьи по теме

— все, что вам нужно знать

Люминесцентные стартеры или стартеры накаливания используются для зажигания люминесцентных ламп и ламп на начальном этапе их работы.

Проще говоря, люминесцентные стартеры — это реле с таймером. Переключатель открывается и закрывается до тех пор, пока люминесцентная лампа не «загорится» и не загорится. Если люминесцентная лампа не загорается, переключатель повторяет цикл открытия / закрытия, и люминесцентные лампы снова пытаются зажечься.

Прочтите, если вы хотите узнать больше об этом процессе…

Когда питание впервые подается на люминесцентный светильник, ток создает внутри люминесцентного стартера два электрода, которые нагреваются и светятся.Это заставляет один из электродов люминесцентного стартера изгибаться и контактировать с другим электродом. Это замыкает переключатель, и теперь ток проходит через люминесцентный стартер к остальной части светильника. Это означает, что цепь между люминесцентной лампой и балластом в арматуре будет эффективно переключаться «последовательно» с питающим напряжением.

Ток, который сейчас течет в люминесцентную лампу, заставляет нити на каждом конце люминесцентной лампы нагреться и начать испускать электроны в газ, который существует внутри люминесцентной лампы, с помощью процесса, известного как термоэлектронная эмиссия.

Внутри люминесцентного стартера прикосновение электродов замыкает поддерживающее их напряжение, и они начинают остывать и отклоняться друг от друга. Затем это размыкает переключатель в течение секунды или двух.

Ток через нити в люминесцентной лампе и балласт затем прерывается, и, когда цепь больше не включена последовательно, полное напряжение подается на нити люминесцентной лампы, и это создает индуктивный толчок, который обеспечивает высокое напряжение, необходимое для включите люминесцентную лампу.

Если нити были недостаточно горячими во время начального цикла, люминесцентная лампа не загорается, и цикл повторяется, при этом стартер нагревается и снова замыкает цепь.

Обычно требуется несколько циклов зажигания люминесцентной лампы, что вызывает мерцание и щелчки на этапе запуска.

После зажигания люминесцентной лампы переключатель стартера не замыкается снова, потому что напряжение на зажженной люминесцентной лампе недостаточно для возобновления процесса нагрева электродов в люминесцентном пускателе.

Чем старше люминесцентная лампа и чем старше люминесцентный стартер, тем менее эффективно они зажигают. Трубка, запуск которой занимает более нескольких секунд, является явным индикатором того, что трубка и стартер могут нуждаться в замене.

Типы люминесцентных пускателей

Флуоресцентные пускатели можно определить по обозначенной мощности, написанной на боковой стороне. Мощность напрямую зависит от длины люминесцентной лампы, для работы с которой она предназначена.

Ниже перечислены 3 наиболее распространенных типа флуоресцентных стартеров:

Для использования с фитингами с несколькими люминесцентными лампами.

Одноламповый стартер

Люминесцентные лампы 2 фута 18 Вт, 3 фута 30 Вт, 4 фута 36 Вт и 5 футов 58 Вт.

Одноламповый стартер

6-футовые люминесцентные лампы мощностью 70 Вт и более.

Лампы 2D и круглые лампы T9

Как правило, в двухконтактных лампах стартер встроен в корпус, а в четырехконтактных версиях требуется внешний люминесцентный стартер.

При замене двухмерной или круглой лампы убедитесь, что вы заменили аналогичную лампу соответствующей мощности.

Как узнать, нужен ли вам новый стартер?

• Мерцающая люминесцентная лампа.
• Люминесцентная лампа не светится.
• Люминесцентная лампа освещает только один конец.
• Люминесцентная лампа освещает только концы, но не середину.

При рассмотрении вопроса о замене лампы на участке с несколькими лампами мы предлагаем заменить все старые лампы на новые.

Старые трубки теряют цвет и со временем могут казаться тусклыми. Новые рядом будут выглядеть ярче и чище.

Замена всех ламп в комнате вместе даст общий однородный вид.

Обязательно прочтите наше удобное руководство по замене люминесцентных ламп.

Мы также рекомендуем заменять все люминесцентные стартеры при каждой замене лампы. Это обеспечивает быстрый и эффективный запуск, обеспечивает максимальную производительность трубки и может продлить срок ее службы.

Обратите внимание, что светодиодные лампы поставляются со своим собственным специальным стартером, который, по сути, представляет собой схему, которая обходит функцию, которую выполнял бы обычный люминесцентный стартер (светодиодные лампы не нуждаются в «нагревании»). НИКОГДА не используйте люминесцентный стартер со светодиодной лампой.

Люминесцентный свет | Encyclopedia.com

Строительство и эксплуатация

Запуск и запуск разрядки

Работа от переменного тока

Люминофоры и цвет

Срок службы

Ресурсы

Флуоресцентный свет — это наиболее распространенный тип электрического света, встречающийся в Соединенных Штатах; он используется практически для всего коммерческого освещения, т.е.е., офисы, фабрики, магазины и школы, и, по оценкам, в стране используется 1,5 миллиарда люминесцентных ламп. Флуоресцентное освещение популярно благодаря своей высокой эффективности — оно дает от трех до пяти раз больше света, чем лампа накаливания, потребляющая такую ​​же электрическую мощность. Основная причина этого заключается в том, что в люминесцентной лампе используется люминофор, который преобразует невидимый свет, производимый лампой, в видимый свет, тогда как большая часть излучения лампы накаливания представляет собой инфракрасный свет, который уходит в виде тепла.

Хотя люминесцентная лампа была впервые продемонстрирована Антуаном Беккерелем (1852–1908) в конце 1800-х годов, она не была коммерчески доступна до 1938 года с появлением люминофоров, которые могли выдерживать суровые условия эксплуатации в течение разумного периода времени. С тех пор были внесены улучшения во все аспекты лампы: электроды, люминофор, газовые смеси и схемы управления. Эти улучшения особенно важны просто потому, что используется очень много люминесцентных ламп.В течение срока службы стандартная люминесцентная лампа потребляет столько электроэнергии, сколько вырабатывается баррелем масла: важность даже небольшого увеличения эффективности становится очевидной, если учесть, что даже 10% -ное увеличение приведет к экономии примерно 40 миллионов баррелей в год. год только в Соединенных Штатах.

Люминесцентная лампа состоит из закрытой полой стеклянной трубки, которая является прямой, хотя могут использоваться и другие формы. Трубка содержит смесь благородного газа и паров ртути под низким давлением, через которую проходит электрический разряд переменного тока, имеет электроды, расположенные на обоих концах, и покрытие из неорганического люминофора на внутренней поверхности.Каждый электрод действует как катод и анод в течение одного полного периода разряда переменного тока и покрыт материалом с низкой работой выхода, таким как оксид бария, который при нагревании действует как источник электронов, питающих электрический разряд. Остальные электроны создаются в разряде за счет ударной ионизации газовой смеси. В газовой смеси используется благородный газ, обычно криптон, который действует как буфер в разряде. При возбуждении электронами в разряде атомы ртути излучают свет, в основном с длиной волны 254 нанометра (нм), которая находится в глубоком ультрафиолете (УФ).Этот ультрафиолетовый свет достигает люминофорного покрытия на стенках трубки, где он поглощается и повторно излучается на более длинных волнах в видимом диапазоне. Видимый свет, выходящий из стеклянной оболочки, используется для освещения. Цвет излучаемого света определяется люминофором и является особенно важной характеристикой лампы.

В отличие от электрической схемы лампы накаливания, которая содержит только переключатель, схема управления люминесцентной лампой должна выполнять две функции.Сначала он должен обеспечить выброс высокого напряжения, чтобы ударить по разряду, а затем он должен контролировать ток и напряжение, когда разряд станет стабильным. Последнее важно, потому что сам разряд нестабилен и прекратится, если ток не контролируется извне.

Существует несколько типов пусковых цепей, которые выполняют две функции. Они подают большой ток на электроды, чтобы производить электроны за счет термоэмиссии (электроны «выкипают» при нагревании электродов), и они подают высокое напряжение, чтобы вызвать разряд.Типичными примерами из них являются запуск с переключателя, мгновенный запуск и быстрый запуск. Пуск с переключением имеет то преимущество, что он активно контролируется и, следовательно, позволяет избежать пропусков зажигания, которые могут иметь пагубный эффект, заключающийся в удалении покрытия на электродах и, таким образом, сокращении срока службы трубки.

Переключатель изначально замкнут, таким образом замыкая электроды и позволяя протекать сильному току, который нагревает электроды до их рабочей температуры. Через короткое время (1-2 секунды) выключатель размыкается.Большой скачок напряжения, создаваемый внезапным уменьшением тока через балласт (индуктор), затем вызывает разряд, и лампа загорается. Конденсатор снижает реактивное сопротивление индуктивного балласта.

Раньше переключатель представлял собой аргоновую лампу с биметаллическим электродом, но в последние годы эта функция была заменена твердотельной схемой, которой можно активно управлять.

Люминесцентные лампы обычно работают с разрядом переменного тока, частота которого в США устанавливается источником питания 60 герц (Гц).Однако было обнаружено, что трубка имеет более высокую эффективность, если она работает на высокой частоте, например 20-30 кГц. Причина этого увеличения мощности заключается в том, что между изменениями поля меньше времени для столкновения ионов с электродами, и поэтому скорость потерь энергии из-за столкновения электродов снижается. Для работы на высокой частоте требуется транзисторный балласт, который имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что лампа может регулироваться яркостью, в отличие от низкочастотных ламп, в которых ток и напряжение на лампе фиксированы, а лампа не может регулироваться.

Люминофор преобразует УФ-излучение ртутного разряда в видимый свет посредством флуоресценции. Сочетание излучаемых цветов зависит от химических соединений, используемых в люминофоре. Многие соединения производят то, что воспринимается как белый свет, который действительно может быть широким излучением с центром около 590 нм, как в случае так называемых холодно-белого и теплого белого галофосфатов (теплый содержит больше красного, чем холодный). Однако недавние разработки люминофоров для телевизионных трубок привели к появлению «трифосфоров», которые представляют собой смесь трех различных компонентов люминофора, излучающих синий, зеленый и красный цвета.Свет от трифосфорной трубки искажает воспринимаемый цвет объекта меньше, чем цвет галофосфатной трубки, и изменение сочетания трех компонентов позволяет инженеру по свету адаптировать выходную мощность лампы для определенных конкретных целей, например, чтобы лучше соответствовать освещение внутри здания для деятельности его жителей.

Срок службы люминесцентной лампы ограничен в первую очередь материалом, излучающим электроны на электродах и люминофоре. При использовании трубки электроэмиссионный материал расходуется разными способами.Во-первых, «темное пространство», область высокого электрического поля, находящаяся возле катода, ускоряет ионы по направлению к электроду, и в результате бомбардировки удаляется материал. Этот эффект можно уменьшить, работая на высоких частотах, поскольку бомбардировка уменьшается, как объяснено выше. Катод специальной формы также может использоваться для уменьшения электрического поля в темном пространстве и, таким образом, уменьшения ударной эрозии во время нормальной работы. Во-вторых, электроэмиссионный материал подвергается чрезмерной эрозии, когда возникает разряд из-за короткоживущих сильных электрических полей.Современные электронные схемы управления могут предотвратить пропуски зажигания и возникновение разряда, когда электроды холодные, и, таким образом, уменьшить эту эрозию. Использование электронных пускателей может удвоить срок службы лампы. Индукционная лампа, коммерческая версия которой была представлена ​​GE в 1994 году, не содержит электродов, а ток разряда индуцируется радиочастотным разрядом. Поскольку проблема эрозии отсутствует, индукционная лампа способна прослужить до 60 000 часов, что во много раз дольше, чем у стандартных люминесцентных ламп.

Люминофор в люминесцентных лампах имеет ограниченный срок службы. Более старые галофосфаты, которые широко использовались до появления трифосфоров, демонстрируют падение светового потока люминесцентных ламп на 30-50% в течение 8000 часов. Однако трифосфоры демонстрируют падение только на 10-20% за 8000 часов, что продлевает срок службы лампы.

См. Также Электрическая цепь; Лампа накаливания.

КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ

Эффективность —Отношение светового потока лампы, деленное на электрическую мощность, приводящую в действие лампу.

Люминофор — неорганическое соединение, излучающее видимый свет при освещении ультрафиолетовым светом.

Термоэлектронная эмиссия — Эмиссия электронов с поверхности материала при повышении температуры материала.

КНИГИ

Кейлз, М.А., и А.М. Мартин. Лампы и освещение . Лондон: Эдвин Арнольд, 1983.

ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Уайт, Джулиан. «Зеленые огни». Physics World (октябрь 1994 г.).

Иэн А. Макинтайр

Люминесцентные лампы, балласты и приспособления

Люминесцентные светильники и балласты

Люминесцентные светильники

• Патрон — самый распространенный, предназначен для лампы с прямым двуполярным цоколем. Прямые светильники диаметром 12, 15, 24 и 48 дюймов распространены в домашнем хозяйстве и офисное использование. Типоразмер 4 фута (48 дюймов), вероятно, является наиболее широко используемым. U-образный, круглый (Circline ™.) и другие специальные трубки также доступный.
• Балласт (ы) — доступны для 1 или 2 ламп. Светильники с 4 лампы обычно имеют два балласта. См. Разделы о балластах ниже. Балласт выполняет две функции: ограничение тока и обеспечение пусковой толчок для ионизации газа в люминесцентных лампах.
• Управление включением / выключением, если не подключено непосредственно к проводке здания в в этом случае в другом месте будет переключатель или реле. Выключатель питания может иметь кратковременное «стартовое» положение, если нет стартера и балласт не обеспечивает этой функции.
• Стартер (только приспособления для предварительного нагрева) — устройство для включения электрода предварительный нагрев и высоковольтный «толчок», необходимые для запуска. В других типы приспособлений, балласт выполняет эту функцию.

Балласты люминесцентных ламп

Балласт выполняет две функции:

1. Обеспечьте стартовый удар.

2. Ограничьте ток до надлежащего значения для используемой лампы.

Раньше люминесцентные светильники имели стартер или выключатель питания с «стартовое» положение, которое, по сути, является ручным пускателем.Некоторые дешевые до сих пор использую эту технологию.

Пускатель — это переключатель с выдержкой времени, который при первом включении позволяет нити на каждом конце трубки для разогрева, а затем прерывают эту часть схемы. Индуктивный удар в результате прерывания тока через индуктивный балласт обеспечивает достаточное напряжение для ионизации газа смеси в трубке, а затем ток через трубку поддерживает нити горячие — обычно. Вы заметите, что несколько итераций иногда нужно, чтобы трубка загорелась.Стартер может работать бесконечно долго. если неисправна она или одна из трубок. Пока лампа горит, балласт предварительного нагрева — это просто индуктор, который при 60 Гц (или 50 Гц) имеет соответствующий импеданс, чтобы ограничить ток в трубке (ам) до надлежащего ценить.

ПРА, как правило, должны быть достаточно близки к лампе с точки зрения мощность, длина и диаметр трубки.

Типы железных балластов

1. Балласт для устройства предварительного нагрева (в сочетании со стартером или силовым агрегатом). переключатель с положением «старт») в основном представляет собой последовательный индуктор.Прерывание тока через катушку индуктивности обеспечивает пусковое напряжение.
2. ПРА для устройства быстрого пуска дополнительно имеет небольшие обмотки для нагревая нити, снижая необходимое пусковое напряжение до 250 до 400 В. Вероятно, сегодня используются наиболее распространенные типы. Курок Стартовые приспособления аналогичны приспособлениям быстрого старта.
3. ПРА для приспособления для мгновенного пуска имеет слабосвязанный высокий обмотка трансформатора напряжения, обеспечивающая запуск от 500 до 600 В в дополнение к серийному дросселю.Электроды «мгновенного старта» лампочки рассчитаны на запуск без предварительного нагрева. На самом деле они закорочены внутри и поэтому несовместимы с предварительным нагревом и быстрым пусковые балласты (а на каждом конце у них только по одному штырю!). В электроды по-прежнему испускают электроны из-за термоэмиссии, но поскольку они закороченный не может быть предварительно нагрет. Вот почему они требуют более высокого пусковое напряжение от балласта. Они зажигаются мгновенно, но это немного сокращает срок службы лампы.

Во всех случаях ограничение тока обеспечивается в первую очередь импедансом. индуктивности серии при 60 Гц (или 50 Гц в зависимости от того, где вы живете).

(От: Вика Робертса ([email protected]).)

Самый простой балласт — это не что иное, как устройство ограничения тока, такое как как индуктор, резистор или конденсатор. Для приложений 50 и 60 Гц Наиболее распространенным устройством ограничения тока является индуктор.

Простой ограничитель тока лучше всего работает при линейном напряжении не менее 2 раз. напряжение лампы.Итак, простой индуктор можно использовать в Европе, где линия напряжение от 220 до 240 В переменного тока, для работы 4-футовой лампы, которая работает от 85 до 100 вольт, в зависимости от конструкции.

В США и других странах, где используются линии 120 В переменного тока, балласт — это комбинированный автотрансформатор (для повышения напряжения) и индуктор ( ограничитель тока).

Кроме того, балласт Rapid Start имеет дополнительные обмотки для питания около 3,6 В переменного тока для нагрева нитей.

(Источник: Азимов (Asimov @ juxta.mn.pubnix.ten).)

Балласт — это простой трансформатор с вторичной обмоткой с очень высоким импедансом. обмотка, которая делает его ток самоограничивающимся. Он также имеет обмотки для каждая лампа накаливания. При запуске нити получают большую часть мощности и нагрейте, чтобы облегчить ионизацию.

Между тем вторичная обмотка создает очень высокую ЭДС, которая, наконец, полностью ионизирует плазму между обеими нитями. На данный момент эффективный Сопротивление проводящей плазмы довольно низкое, и ток равен ограничено импедансом вторичной обмотки.Это также частично насыщает сердечник и, как следствие, снижает мощность нитей.

Обычная неисправность балластов заключается в том, что изоляция вторичной обмотки портится и начинает стекать на землю. Часто потому, что правильный Полярность проводки не соблюдалась. Вторичный, таким образом, больше не может генерируют высокую ЭДС, необходимую для запуска плазменной проводки.

Метод испытания KISS заключается в использовании заведомо исправной лампы. Если горит, значит балласт тоже хорош. Балласт также можно проверить при выключенном питании. проверка целостности обмоток накала и очень высокого сопротивление заземлению для каждой нити накала.Не пытайтесь делать это при включенном питании!

(От: Крейга Дж. Ларсона ([email protected]).)

Позвоните Magnetek, производителю балласта, по телефону 1-800-BALLAST. Попросите копию Руководства по поиску и устранению неисправностей и обслуживанию линейных люминесцентных ламп. Системы освещения. Это прекрасный небольшой путеводитель, который научит вас основам.

Электронные балласты

Однако я слышал о проблемах, связанных с радиочастотой. помехи от балластов и трубок. Другие жалобы привели из-за неустойчивого поведения электронного оборудования при использовании инфракрасного пульта дистанционного управления контролирует.

Сами люминесцентные лампы излучают небольшое количество инфракрасного излучения. и это заканчивается импульсом на частотах инвертора, которые иногда похожи на те, что используются в ручных ИК-пультах дистанционного управления.

Некоторые электронные балласты рисуют нечетные формы волны тока с высоким пиком. токи. Это связано с тем, что эти балласты (маломощные типа) имеют двухполупериодный мостовой выпрямитель и фильтрующий конденсатор. Текущий может быть нарисован только в те короткие промежутки времени, когда мгновенная линия напряжение превышает напряжение конденсатора фильтра.

Из-за высоких пиковых токов, потребляемых некоторыми электронными балластами, он часто важно правильно подобрать размер проводки для таких высоких пиковых токов. Для нагрев проводки и соображения предохранителя / цепи, следует учитывать ток в 4-6 раз превышает отношение мощности лампы к линейному вольту.Для проводки соображения падения напряжения (падение напряжения конденсатора фильтра балласта заряжается до), эффективный ток даже выше, иногда до в 15-20 раз больше отношения мощности лампы к среднеквадратичному значению линейного напряжения.

При мощности менее 50 Вт ток, потребляемый электроникой с низким коэффициентом мощности. балласты обычно не проблема. Для нескольких балластов или всего мощностью более 50 Вт, может быть важно учитывать эффективную ток, потребляемый электронными балластами с малым коэффициентом мощности.

Если вы хотите получить представление о некоторых типичных современных конструкциях электронных балластов, см. Интернет-страницу International Rectifier сайт. Выполните поиск по запросу «электронные балласты» или загрузите следующую ссылку примечания к дизайну:

Электропроводка для люминесцентных светильников с подогревом

              Выключатель питания + ----------- +
 Строка 1 (H) o ------ / --------- | Балласт | ----------- +
                              + ----------- + |
                                                      |
                      .--------------------------. |
 Строка 2 (N) o --------- | - Флуоресцентный - | ---- +
                      | ) Трубка (|
                  + --- | - (бипин) - | ---- +
                  | '--------------------------' |
                  | |
                  | + ------------- + |
                  | | Стартер | |
                  + ---------- | или начиная с | ---------- +
                             | переключатель |
                             + ------------- +

 

              Выключатель питания + ------------- +
 Линия 1 (H) o ------ / -------- | Балласт |
                  + ---------- | B C | ---------- +
                  | + ------------- + |
                  | |
                  | .--------------------------. |
 Строка 2 (N) o ----- + --- | - Флуоресцентный - | ---- +
                      | ) Трубка (|
                  + --- | - (бипин) - | ---- +
                  | '--------------------------' |
                  | |
                  | + ------------- + |
                  | | Стартер | |
                  + ---------- | или начиная с | ---------- +
                             | переключатель |
                             + ------------- +

 

Работа люминесцентного стартера

• Автоматический — распространенный тип, называемый «стартером с тлеющей трубкой» (или просто стартер) и содержит небольшой газ (неон и т. д.) заполненная трубка и дополнительная Конденсатор подавления радиопомех в цилиндрическом алюминиевом корпусе с 2-контактным основанием. Хотя все пускатели физически взаимозаменяемы, номинальная мощность стартер должен соответствовать номинальной мощности люминесцентных ламп для надежная работа и долгий срок службы.

  В лампе накаливания есть переключатель, который нормально разомкнут. Когда сила применяется тлеющий разряд, который нагревает биметаллический контакт. Второй или чуть позже контакты замыкаются, обеспечивая ток к люминесцентному свету. нити.Поскольку свечение гаснет, нагрева больше нет биметалла и контакты разомкнуты. Индуктивный толчок, возникающий на момент открытия вызывает основной разряд в люминесцентной лампе. Если контакты размыкаются не вовремя — ток близок к нулю, не хватает индуктивный толчок, и процесс повторяется.

  Для простой стартер с лампой накаливания. Эти устройства совместимы с контактами и содержат немного электроники, которая определяет подходящее время для прерывания цепь накала для создания оптимального индуктивного удара от балласта.Так, запуск должен быть более надежным с небольшим количеством миганий / без циклов мигания даже с непрозрачные лампы. Они также оставят использованные трубки выключенными, не допуская они раздражающе мигают.

• Если ручной пусковой выключатель используется вместо автоматического стартера, будет три положения переключателя — ВЫКЛ, ВКЛ, СТАРТ:
  • ВЫКЛ: Оба переключателя разомкнуты.
  • ВКЛ: выключатель питания замкнут.
  • ПУСК (мгновенный): выключатель питания остается замкнутым, а пусковой выключатель включен. закрыто.

  При отпускании из исходного положения обрыв цепи накала приводит к индуктивному толчку, как в случае автоматического стартера, который запускает газовый разряд.

Электромонтаж приспособлений для быстрого пуска и триггерного пуска

Быстрый старт сейчас наиболее распространен, хотя вы можете найти некоторые помеченные запуск триггера.

ПРА триггерного старта, кажется, используются для 1 или 2 маленьких (12-20 Вт) ламп. Базовая операция очень похожа на работу балластов с быстрым запуском и проводка идентична.«Триггерный запуск», кажется, относится к «быстрому запуску». трубок, предназначенных для запуска предварительного нагрева.

Балласт включает отдельные обмотки для нитей и высокого напряжения. пусковая обмотка, которая находится на ответвлении магнитной цепи, которая слабо соединен с основным сердечником и, таким образом, ограничивает ток при зажигании дуги.

Отражатель, заземленный на балласт (и силовую проводку), часто требуется для начиная. Емкость отражателя способствует начальной ионизации газы.Отсутствие этого соединения может привести к нестабильному запуску или необходимости коснуться трубки или провести рукой по ней, чтобы начать.

Полная электрическая схема обычно прилагается к корпусу балласта.

Питание часто включается через предохранительную блокировку, работающую от розетки (x-x), чтобы свести к минимуму опасность поражения электрическим током. Однако я видел нормальные (прямые) приспособления. которые не имеют этого типа розеток даже там, где этого требует маркировка балласта. Приспособления Circline не нуждаются в блокировке, так как разъемы полностью прилагается — маловероятно, что может быть случайный контакт с штифт при замене лампочек.

Схема подключения однотрубного балласта для быстрого или триггерного пуска

             Выключатель питания + --------------------------- +
 Линия 1 (H) o ---- / ---------- | Черный Rapid / Trigger |
                      + ------ | Белый Начало Красный | ------ +
                      | + --- | Синий балласт Красный | --- + |
                      | | + ------------- + ------------- + | |
                      | | | | |
                      | | Заземлен | Отражатель | |
                      | | ---------- + ---------- | |
                      | | .-------------------------. | |
                      | + ---- | - Флуоресцентный - | ---- + |
                      + ------ x | ) Трубка (|
 Строка 2 (N) o ---------------- x | - (двойная или круговая линия) - | ------- +
                              '-------------------------'

 

Схема подключения двухтрубного балласта быстрого пуска

             Выключатель питания + -------------------------- +
 Линия 1 (H) o ---- / ---------- | Черная двойная трубка, красная | ----------- +
 Строка 2 (N) o ---------------- | Белый Быстрый Красный | -------- + |
                       + ----- | Желтый Начало Синий | ----- + | |
                       | + - | Желтый балласт Синий | - + | | |
                       | | + ------------- + ------------ + | | | |
                       | | | | | | |
                       | | Заземлен | Отражатель | | | |
                       | | ---------- + ---------- | | | |
                       | | .----------------------. | | | |
                       | + ---- | - Флуоресцентный - | ---- + | | |
                       | | | ) Трубка 1 (| | | |
                       + ------- | - бипин - | ------- + | |
                       | | '----------------------' | |
                       | | .----------------------. | |
                       | + ---- | - Флуоресцентный - | ---------- + |
                       | | ) Трубка 2 (|
                       + ------- | - бипин - | ------------- +
                               '----------------------'

 

Схема типичного балласта одной лампы для быстрого запуска / триггерного пуска

Напряжения измерялись без установленной лампы с отключенной защитной блокировкой.

Внутренняя проводка была выведена из измерений сопротивления и напряжения.

Автотрансформатор с потерями повышает линейное напряжение до значения, необходимого для надежный запуск с нагретыми нитями. Предполагается, что часть магнитная цепь слабо связана, так что помещая лампу между Красный / Красный и Синий / Белый приводят к безопасной работе с ограничением тока, когда дуга загорелась.

Полная схема подключения прибора, как показано в разделе: Электропроводка приспособлений для быстрого пуска и триггерного пуска будет вероятно, будет указано на этикетке.

Цифры в () — это измеренные сопротивления постоянному току.

              Красный o -------------------------- +
                      8,5 В (5)) || Нить 1
              Красный o ---------------------- + --- + ||
                                         | ||
                                         + ||
                                          ) || == || Повышающая обмотка / дроссель
                     82.5 В (37)) || || слабо связан с основным
                                          ) || == || магнитная цепь
                                         + ||
                                         | ||
   + -> Черный (H) o ---------------------- + --- + ||
   | ) || Первичный запуск
                    106,5 В (31)) || автотрансформатор
 115 В) ||
             Синий o -------------------------- + ||
   | 8.5 В (3)) || Нить 2
   + -> Белый (N) o ----------- o / o ------------ + |
                           Блокировка |
        Зеленый (G) o ----------------------------- +


 

Схема балласта для быстрого пуска с изолированной вторичной обмоткой

Этот балласт включает отдельные обмотки для нитей и высокого напряжения. обмотка, которая находится на ответвлении магнитной цепи, которая слабо связана и таким образом ограничивает ток после зажигания дуги. Неизвестно, если это дизайн обычный. Изолированная вторичная и отдельная обмотка высокого напряжения сделало бы его более дорогим в производстве.

Полная схема подключения прибора, как показано в разделе: Электропроводка приспособлений для быстрого пуска и триггерного пуска будет вероятно, будет указано на этикетке.————————- + ) || || (_ | _ ) || || (+ ————— o — ) || || ((намотка нити на оба контакта Строка 2 (N) o ——— + || || (+ —- + ——— o на другом конце || ====== || (| + ——- + В результате возникает слабая магнитная связь в балластном сердечнике. в индуктивности рассеяния для ограничения тока.

Схема двойного балласта лампы быстрого запуска

Автотрансформатор повышает линейное напряжение до значения, необходимого для надежной работы. начиная с нагреваемых нитей. Последовательный конденсатор приблизительно 4 мкФ используется вместо индуктивности рассеяния для ограничения тока в лампах.Индуктивность утечки из-за слабой магнитной связи используется для сглаживания осциллограмма тока, протекающего по трубкам. Конденсатор 0,03 мкФ обеспечивает обратный путь во время пуска к обмотке желтой нити накала, но на самом деле не используется при нормальной работе.

Цифры в () представляют собой приблизительные измеренные сопротивления постоянному току.

             Красный 1 o -------------------------- +
                       8,5 В (0,5)) || Трубка 1 Нить 1
             Красный 2 o ---------------------- + --- + ||
                                         _ | _ ||
                                    4 мкФ --- ||
                                          | ||
                                          + --- + ||
                                               ) ||
                                               ) ||
                                               ) || Обмотка ВН
                                               ) ||
                                               ) ||
                                + --------- + --- + ||
                                | _ | _ ||
                                | .03 мкФ --- ||
                                | | ||
            Желтый o ---------------------- + --- + ||
                       8,5 В | (.5)) || Трубки 1 и 2 нить 2
            Желтый o -------------------------- + ||
                                | ||
                                | ||
            Синий 1 o ------------ + ------------- + ||
                       8,5 В (0,5)) || Трубка 2, нить 1
            Синий 2 o - + ----------------------- + ||
                      | ||
    + -> Черный (H) o - + ----------------------- + ||
    | ) || Первичный из
  115 В (13)) || автотрансформатор
    | ) ||
    + -> Белый (N) o ------------ o / o ----------- + ||
                            Блокировка ||
                                                 |
         Зеленый (G) o ----------------------------- +


 

Измерения двухтрубных балластов для быстрого пуска

(Измерения выполнены мультиметром Radio Shack)

Сопротивление:

    Универсальные измерения Valmont
------------------------ ----------- -----------
  Бело-Черный 13 13
  Между блюзом .5 .55
  Между красными .5 .55
  Между желтыми .5 .6
  Черный ближе к синему
Напряжение на выходе холостого хода (с одного красного провода на один синий,
наивысшее значение из четырех комбинаций):
 

  Красно-синий 270 В 275 В

 
 Серийные люминесцентные лампы? 
 Это невозможно при линейном напряжении от 105 до 125 В переменного тока, потому что это не так.
Достаточно для поддержания разряда, когда две лампы включены последовательно.------- + + ----- +
 | Балласт | | |
 | (Индуктор) + | - | + |
 | | - | |
 | | | + - +
 | Трубка 1 | | | S | Свечение стартер
 | | | + - +
 | | - | |
 | + | - | + |
 | | | |
 _ | _ Коэффициент мощности | + ----- +
 ___ Исправление |
 | Конденсатор | + ----- +
 | | | |
 | + | - | + |
 | | - | |
 | | | + - +
 | Трубка 2 | | | S | Свечение стартер
 | | | + - +
 | | - | |
 | + | - | + |
 | | | |
 Нет --- + ------------------- + + ----- + 

Параллельные люминесцентные лампы?

В странах с питанием 110 В переменного тока светильники с несколькими лампами обычно имеют специальные балласты с раздельными обмотками для этой цели. Где 220-240 В переменного тока в наличии, можно подключить несколько ламп последовательно с индивидуальными закуски.См. Раздел: Серийные люминесцентные лампы ?.

Однако есть как минимум одно приложение, в котором две лампы устанавливаются параллельно. имеет смысл: светильники в труднодоступных или критически важных для безопасности местах, где избыточность желательна. С минимальными изменениями, обычная одиночный балласт лампы можно подключить к паре ламп таким образом, чтобы только один загорится в любой момент. (То, что на самом деле начинается, может быть случайным однако без дополнительных схем.) Если лампа перегорела или удален, другой возьмет на себя управление.Балласт должен обеспечивать мощность, достаточную для нити для запуска, но после запуска включенная лампа будет работать нормально, и не должно быть ухудшения рабочих характеристик или ожидаемого ухудшения характеристик лампы. срок службы (за исключением случаев, когда нити незажженной лампы могут оставаться горячими).

Следующее — всего лишь предложение — я не подтвердил, модели балластов эти схемы будут работать!

Для балластов с быстрым запуском это может быть так же просто, как подключить все соединения к лампы параллельно — если у балласта достаточно тока для питания оба набора нитей для запуска.Для пусковых пусковых балластов нить накала мощность не проблема, поэтому должно быть еще проще:

             Выключатель питания + --------------------------- +
 Строка 1 (H) o ---- / --------- | Черный Rapid / Trigger |
                      + ----- | Белый Начало Красный | -------- +
                      | + - | Синий балласт Красный | ----- + |
                      | | + -------------- + ------------ + | |
                      | | | | |
                      | | + --------------- + | |
                      | | Заземлен | Отражатель | | |
                      | | ---------- + ---------- | | |
                      | | .-------------------------. | | |
                      | + ---- | - Флуоресцентный - | - | - + |
                      | | | ) Трубка (| | | |
                      + - | ---- | - (двойная или круговая линия) - | - | - | - +
                      | | '-------------------------' | | |
                      | | + --------------- + | |
                      | | Заземлен | Отражатель | |
                      | | ---------- + ---------- | |
                      | | .-------------------------. | |
                      | + ---- | - Флуоресцентный - | ----- + |
                      | | ) Трубка (|
 Строка 2 (N) o --------- + ------- | - (бипин или круговая линия) - | -------- +
                              '------------------------'

 

Для балластов с предварительным нагревом параллельная разводка нитей может привести к при недостаточном токе к любой лампе для надежного запуска.Если нити накала были подключены последовательно, одна лампа, вероятно, запустилась бы, но если бы перегоревшая нить одной лампы или лампа была снята, светильник перестают функционировать как бы побеждая цель этих круговоротов!

Подключение люминесцентных ламп к выносным балластам

1. Это возможно только с железными балластами. Пожарная безопасность и надежность электронных балластов, которые не находятся в непосредственной близости от лампы неизвестны.Балласт может либо катастрофически выйти из строя. сразу или через короткое время, так как схема может зависеть от низкого Импедансный (физически короткий) путь для стабильности.

   Кроме того, почти наверняка будет значительная радиочастота. Помехи (RFI), создаваемые токами высокой частоты в длинных провода. Полиция Федеральной комиссии по связи (или ваши соседи) придут и заберут вас! Этот может быть проблема и с железными балластами — но, вероятно, менее строгость.

2. Используется провод соответствующего номинала.Пусковое напряжение может превышать 1 кВ. Убедитесь, что изоляция рассчитана как минимум на вдвое большее напряжение. Использовать Провод калибра 18 AWG (или больше).
3. Нет возможности контакта с человеком ни во время работы, ни при ее наличии разъемы должны случайно отсоединиться — опасное сетевое напряжение и при отключенных трубках будет высокое пусковое напряжение.

Схема подключения люминесцентных ламп малой мощности 220 В переменного тока Лампа

Схема в люминесцентной лампе малой мощности 220 В переменного тока исходит от «светового джойстика» с питанием от сети переменного тока. Так что нет навороченного инвертора схема внутри, но простой балласт без всяких гадких катушек — только конденсаторы, резисторы и диоды. Возможно, потребуются некоторые модификации, чтобы заставить его работать от 110 В переменного тока.Лампа работает ярче, чем аналогичная лампа. питание от инвертора 12 В. (См. Раздел: «Инвертор автомобильного света» в документе: Различные схемы и Диаграммы. FWIW, торговая марка «Brennenstuhl».

Открывать было чертовски сложно, потому что все было сделано из толстого пластика. без шурупов (неудивительно, это стоило 6 долларов) — но благодаря огромной пиле мне удалось чтобы добраться до кишок, не повредив трубку или цепь.

Должен ли я выключать люминесцентные лампы, выходя из комнаты?

Краткий ответ: Выключите их, если вы отсутствуете более 15 минут.Но …

Существует несколько неправильных представлений о флуоресцентном освещении, из-за которых слишком многие люди не могут выключать свет для экономии энергии. Первое заблуждение состоит в том, что для включения люминесцентной лампы требуется больше энергии, чем для ее запуска. Второе заблуждение заключается в том, что включение и выключение люминесцентного света сразу же его изнашивает. Как и во многих наших мифах об энергии, в этой вере есть доля правды. (Особая благодарность Стиву Селковичу из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли за исследование, на котором была основана эта статья.)

Заблуждение № 1

Для запуска люминесцентного светильника требуется больше энергии, чем для его работы, поэтому оставляйте свет постоянно включенным, чтобы сэкономить деньги на счетах за электроэнергию.

Реальность

Когда вы включаете люминесцентную лампу (правильно называемую «лампой»), происходит очень короткий скачок тока, когда балласт заряжает катоды и вызывает запуск лампы. Этот бросок тока может во много раз превышать нормальный рабочий ток лампы.Однако всплеск потребления тока обычно длится не более 1/10 секунды и потребляет примерно 5 секунд нормальной работы. Таким образом, если вы выключаете и включаете люминесцентную лампу чаще, чем каждые 5 секунд, вы будете использовать больше энергии, чем обычно. Итак, нормальное переключение люминесцентных ламп очень, очень , очень мало влияет на счет за электроэнергию.

Заблуждение № 2

Выключение и включение люминесцентных ламп сразу же изнашивает их.

Реальность

Электрические фонари имеют опубликованный рейтинг ожидаемого срока службы. Этот рейтинг исчисляется сотнями часов для многих ламп накаливания и тысячами часов для большинства люминесцентных ламп. Срок службы люминесцентных ламп зависит от того, сколько часов они остаются включенными при каждом включении. Обычно это называется «временем горения», а для люминесцентных ламп время горения составляет три часа.

Каждый раз, когда включается люминесцентный свет, небольшое количество покрытия на электродах выгорает.В конце концов, достаточно покрытия выгорает, и лампа не запускается. Большинство полноразмерных люминесцентных ламп рассчитаны на срок службы 20 000 часов при включении в течение 3 часов при каждом включении. Это означает, что у лампы есть примерно 6667 запусков, доступных для использования. (20 000/3 = 6 667)

Если вы сжигаете люминесцентные лампы менее 3 часов в любой момент времени, вы быстрее используете свой потенциал. Если вы «сжигаете» их дольше 3 часов за один старт, вы израсходуете свои старты медленнее. Однако вы оплачиваете затраты на электроэнергию за время работы ламп, и самая эффективная лампа — та, которая не горит, когда в ней нет необходимости.-END-