Принцип работы и устройство ламп дневного света

Принцип работы и устройство ламп дневного света

Принцип работы и устройство ламп дневного света
СОДЕРЖАНИЕ
0
34 просмотров
08 января 2021

Виды

Видов люминесцентных ламп очень много.

Классификации бывают разные – например, по тому, какого цвета свет лампы. Они бывают холодно-белого, теплого света. Популярны лампы дневного света.

Для особых помещений выбирают взрывозащищенные, влагозащищенные, пылевлагозащищенные лампы.

Благодаря современным технологиям на рынке появились устройства с датчиком движения. Это очень удобно. Такие варианты особенно часто предпочитают те, кто регулярно забывает выключать свет, уходя из комнаты. Но чаще всего такие устройства ставят в подъездах, чтобы экономить общедомовое электричество. Они включаются лишь тогда, когда в помещение кто-то заходит.

Еще одно современное устройство – варианты с диммером. Диммеры используются очень давно. Они были придуманы для эксплуатации с лампами накаливания. Новый виток в развитии они получили именно в современности. Диммер – специальный прибор, с помощью которого регулируется яркость освещения.

Когда диммеры только появились, они были практически единственным способом экономии электроэнергии. Сейчас с такой задачей справляются энергосберегающие лампы. Диммеры же сейчас в первую очередь направлены на то, чтобы сделать акценты в световом дизайне помещения. Появляется возможность подстраивать свет под разные нужды.

Важно отметить, что далеко не всякая лампочка приспособлена для работы в совокупности с диммером. О такой возможности должно быть указано на упаковке

Иногда можно встретить устаревшую модель с балластом. Он позволяет снизить значение тока до необходимого уровня, чтобы конструкция не вышла из строя.

Второй вариант более предпочтителен, так как такие лампы практически перестают мерцать. Кроме того, значительно снижается уровень шума, который издает устройство. Такой гул знаком многим, кто хотя бы раз бывал, например, в старых поликлиниках.

Люминесцентные лампы различаются по форме.

Линейные лампы могут иметь U-образную или кольцевую форму. По ГОСТу-6825-64 такие приборы должны иметь диаметр 38 мм. Благодаря именно этому параметру колбы достигается возможность зажигания такой лампы даже при низкой температуре.

Отдельно нужно сказать о компактных люминесцентных лампах. Эти лампы имеют изогнутую форму колбы, что позволяет размещать их в светильниках меньшего размера. Так можно достичь полной замены ламп накаливания люминесцентными.

Варианты подключений

Подключение с использованием электромагнитного баланса (ЭмПРА)

Наиболее распространенный тип подключения люминесцентного источника света — схема со стартером, где используется ЭмПРА.

Принцип действия схемы базируется на том, что в результате подключения питания в стартере возникает разряд и происходит замыкание биметаллических электродов.

Ток в электроцепи проводников и стартера ограничивается только внутренним дроссельным сопротивлением. В результате рабочий ток в лампочке увеличивается почти в три раза, происходит стремительный нагрев электродов, а после потери температуры проводниками возникает самоиндукция и зажигание лампы.

Недостатки схемы:

  1. В сравнении с другими способами это довольно затратный вариант с точки зрения расхода электроэнергии.
  2. Пуск занимает не меньше 1 – 3 секунд (в зависимости от степени износа источника света).
  3. Невозможность работы при низкой температуре воздуха (например, в условиях неотапливаемого подвального или гаражного помещения).
  4. Имеется стробоскопический эффект мигания лампочки. Этот фактор отрицательно действует на человеческое зрение. Такое освещение нельзя применять в производственных целях, потому что быстро движущиеся предметы (например, заготовка в токарном станке) кажутся неподвижными.
  5. Неприятное гудение дроссельных пластинок. По мере износа устройства звук нарастает.

Схема включения устроена таким образом, что в ней есть один дроссель на две лампочки. Индуктивности дросселя должно хватать на оба источника света. Используются стартеры на 127 Вольт. Для одноламповой схемы они не подходят, там нужны устройства на 220 Вольт.

На картинке внизу показано бездроссельное подключение. Стартер отсутствует.

Схема используется в случае перегорания у ламп нитей накала. Используется повышающий трансформатор Т1 и конденсатор С1, ограничивающий ток, идущий через лампочку от 220-вольтной сети.

Следующая схема используется для лампочек с перегоревшими нитями. Однако отсутствует необходимость в повышающем трансформаторе, благодаря чему конструкция устройства становится проще.

Ниже показан способ использования диодного выпрямительного моста, который нивелирует мерцание лампочки.

На рисунке внизу та же методика, но в более сложном исполнении.

Две трубки и два дросселя

Чтобы подключить лампу дневного света, можно использовать последовательное подключение:

  1. Фаза от проводки направляется на вход дросселя.
  2. От дроссельного выхода фаза идет на контакт источника света (1). Со второго контакта направляется на стартер (1).
  3. Со стартера (1) отходит на вторую контактную пару этой же лампочки (1). Оставшийся контакт стыкуют с нулем (N).

Тем же образом подключают вторую трубку. Вначале дроссель, затем один контакт лампочки (2). Второй контакт группы направляется на второй стартер. Выход стартера объединяется со второй парой контактов источника света (2). Оставшийся контакт следует подсоединить к нулю ввода.

Схема подключения двух ламп от одного дросселя

Схема предусматривает наличие двух стартеров и одного дросселя. Наиболее дорогостоящий элемент схемы — дросселя. Более экономный вариант — двухламповый светильник с дросселем.

О том, как реализовать схему, рассказывается в видео.

Конструкция люминесцентной лампы

Лампа линейная люминесцентная относится к газоразрядным светильниками низкого давления, где электрический разряд образуется в газовой среде, смешанной с ртутными парами.

Основным конструктивным элементом является стеклянная колба со стандартными диаметрами 12, 16, 26 и 38 мм. В обычных лампах она имеет прямую форму, а в компактных применяется более сложная конфигурация. На концах цилиндра установлены стеклянные ножки, герметично впаянные в торцы. Они предназначены для размещения электродов, изготовленных из вольфрамовой проволоки. В свою очередь, электроды соединяются методом пайки со штырьками цоколя.

Во внутреннем пространстве колбы создается вакуум, после чего сюда закачивается инертных газ, чаще всего аргон. К нему добавляется небольшое количество ртути или ртутного сплава. Поверхность электродов покрывается активными веществами, содержащими окислы бария, кальция, стронция и других элементов. Их работа заметно влияет на коэффициент пульсации.

Под действием приложенного напряжения в газовой среде возникает разряд электричества, значение которого ограничено компонентами пускорегулирующей аппаратуры. Одновременно из электродов начинает испускаться поток электронов, подвергающих ионизации атомы ртути. В результате, возникает видимое свечение и ультрафиолетовое излучение, невидимое обычным зрением. Далее, ультрафиолет попадает на слой люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность колбы. Под его воздействием возникает световое излучение в видимой части спектра.

Таким образом, свечение лампы происходит за счет электрического разряда (в меньшей степени) и светящегося люминофорного покрытия, выдающего основную часть светового потока. В зависимости от состава люминофора можно получать любые цвета, начиная от обычного белого, и заканчивая разнообразными тонами и оттенками, количество которых постоянно увеличивается.

Конструкция люминесцентной лампы

Лампа линейная люминесцентная относится к газоразрядным светильниками низкого давления, где электрический разряд образуется в газовой среде, смешанной с ртутными парами.

Основным конструктивным элементом является стеклянная колба со стандартными диаметрами 12, 16, 26 и 38 мм. В обычных лампах она имеет прямую форму, а в компактных применяется более сложная конфигурация. На концах цилиндра установлены стеклянные ножки, герметично впаянные в торцы. Они предназначены для размещения электродов, изготовленных из вольфрамовой проволоки. В свою очередь, электроды соединяются методом пайки со штырьками цоколя.

Во внутреннем пространстве колбы создается вакуум, после чего сюда закачивается инертных газ, чаще всего аргон. К нему добавляется небольшое количество ртути или ртутного сплава. Поверхность электродов покрывается активными веществами, содержащими окислы бария, кальция, стронция и других элементов. Их работа заметно влияет на коэффициент пульсации.

Под действием приложенного напряжения в газовой среде возникает разряд электричества, значение которого ограничено компонентами пускорегулирующей аппаратуры. Одновременно из электродов начинает испускаться поток электронов, подвергающих ионизации атомы ртути. В результате, возникает видимое свечение и ультрафиолетовое излучение, невидимое обычным зрением. Далее, ультрафиолет попадает на слой люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность колбы. Под его воздействием возникает световое излучение в видимой части спектра.

Таким образом, свечение лампы происходит за счет электрического разряда (в меньшей степени) и светящегося люминофорного покрытия, выдающего основную часть светового потока. В зависимости от состава люминофора можно получать любые цвета, начиная от обычного белого, и заканчивая разнообразными тонами и оттенками, количество которых постоянно увеличивается.

Как устроена люминесцентная лампа

Основная деталь люминесцентной газоразрядной лампы низкого давления — стеклянная трубка, которой придают разную форму:

  • линейную — длиной до 1.5 м, для получения равномерного рассеянного освещения;
  • спиральную и U-образную — для компактности;
  • круглую (кольцевидную) — для декоративных светильников.

Лампа люминесцентная OSRAM 22Вт G10q 1350лм 4000K 230В кольцо

С двух сторон трубки, изнутри покрытой люминофором, располагаются электроды, между которыми при подаче напряжения возникает дуговой разряд. Горение дуги внутри колбы поддерживается благодаря инертному газу, обычно аргону, с добавлением ртутных паров. Атомы ртути под воздействием потока электронов излучают невидимые глазу лучи в ультрафиолетовом диапазоне. Под их воздействием люминофор, расположенный на внутренних стенках колбы, начинает испускать видимый свет. Цветовая температура свечения люминесцентной лампы зависит от состава люминофора.

Газовая среда внутри колбы в холодном состоянии имеет высокое электрическое сопротивление. Для зажигания газоразрядной дуги при включении требуется подать на электроды импульс высокого напряжения. Горящая дуга, наоборот, обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением и для предотвращения короткого замыкания необходим балласт, подключенный в цепь последовательно с электродами. В современных светильниках используют электронные пускорегулирующие аппараты — ЭПРА, которые управляют зажиганием и горением дуги. А компактные лампы с винтовым цоколем уже имеют ЭПРА, встроенный прямо в корпус, поэтому их можно включать напрямую в сеть 220 В.

В светильниках старого образца в качестве балласта используется ЭмПРА — электромагнитный аппарат для пуска и регулирования на основе дросселя, имеющего индуктивное сопротивление, и неонового стартера.

ЭПРА имеет ряд преимуществ перед ЭмПРА:

  • исключает заметное для глаз мерцание света благодаря питанию лампы током высокой частоты;
  • снижает потребления электроэнергии — до 25%;
  • помогает продлить ресурс ламп.

Поэтому их часто приобретают для модернизации ранее установленных светильников с электромагнитными дросселями.

Электронный пускорегулирующий аппарат ЭПРА Navigator 94 449 4*18Вт

Плюсы и минусы светильников дневного света

Еще недавно люминесцентные лампы массово устанавливались в помещениях, где требуется создать максимально комфортные условия для органов зрения. Не то чтобы светильники горят по-особенному ярко, наоборот, от них просто меньше устают глаза при чтении, печатании или мелкой ручной работе.

К преимуществам использования потолочных светильников дневного света можно отнести следующее:

  • Спектр излучения максимально близок к естественному солнечному. При разработке специалисты постарались приблизить его характеристики к дневному солнечному свету в условиях облачного неба;
  • Люминесцентные колбы дают мягкий распределенный световой поток, чего не скажешь о лампах накаливания, галогенках или точечных светодиодных фонарях, причем без каких-либо дополнительных плафонов, экранов или рассеивателей потока. На потолочный светильник с люминесцентными лампами можно смотреть без особого дискомфорта и риска ослепления;
  • Относительная экономичность, если сравнивать люминесцентную колбу с обычной лампой накаливания или галогенкой;
  • Неприхотливость в работе, люминесцентные светильники требуют минимальной дополнительной аппаратуры, управления и обслуживания.

Именно последний пункт стал причиной массового распространения ламп дневного света в подавляющем большинстве учебных, торговых, лечебных заведений. Благодаря газоразрядному принципу излучения светильник легко выдерживал перепады напряжения в бытовой сети от 180В до 250В без потери работоспособности.

Стартерную часть светильника можно ремонтировать своими руками

Важно! Почти все, даже современные, модели легко ремонтируются. В старых потолочных конструкциях проблема решалась заменой стартерного блока, на это уходило буквально несколько минут.. В современных моделях стартерный блок, как правило, спрятан внутри цоколя, но и в этом случае лампу легко отремонтировать заменой конденсатора или пропайкой контактов

Никакой другой тип светильника, галогеновый или светодиодный, восстановить так же быстро не удается

В современных моделях стартерный блок, как правило, спрятан внутри цоколя, но и в этом случае лампу легко отремонтировать заменой конденсатора или пропайкой контактов. Никакой другой тип светильника, галогеновый или светодиодный, восстановить так же быстро не удается.

Недостатки ламп дневного освещения

Понятно, что люминесцентные светильники имеют определенные недостатки, благодаря которым лампы дневного света серьезно уступили нишу потолочного освещения светодиодам. В первую очередь – проблемы с безопасностью, в стеклянной колбе содержатся соединения ртути, поэтому люминесцентные лампы необходимо не выбрасывать, а утилизировать сдачей в пункты приема.

Второй недостаток связан с наличием мерцания, световой поток меняет свою интенсивность 100 раз в секунду. Заметить мерцающие участки можно на непрогретых или сильно изношенных колбах. Даже новые люминесцентные светильники могут дать стробоскопический эффект, когда движущийся или колеблющийся предмет воспринимаются глазами, как неподвижный.

Совет! Если в домашней мастерской или в гараже установлены длинные потолочные люминесцентные лампы, то при работе на станке или с движущимся приспособлением — механизмом обязательно нужно включать подсветку обычной маломощной лампочкой накаливания. Таким образом удается убрать эффект стробоскопа.

Еще один минус касается снижения светового потока. Старые колбы теряют эмиссию на электродах и люминесцентном слое, из-за чего становятся тусклыми при том же уровне потребления электроэнергии. Если люминесцентный светильник очень старой модели, то его работа может сопровождаться гулом электромагнитного балластного модуля, установленного внутри корпуса.

Распространенные виды таких лампочек

Первичная классификация изделий на люминесцентной основе производится по уровню базового давления. Приборы высокого давления используются для осветительных установок большой мощности и наружного уличного освещения.

Лампы низкого давления применяются в быту для подачи света в производственные, технические и жилые помещения различного назначения.

Вид #1 — модули высокого давления

Устройства высокого давления вырабатывают насыщенный светопоток хорошей плотности. Внутренняя поверхность колбового элемента имеет специальное люминофорное покрытие из фторогерманата или арсената магния.

Рабочая мощность таких люминесцентных ламп колеблется в диапазоне 50-2000 Вт.


Ртутные модули высокого давления для корректной работы нуждаются в 220 ваттном номинальном сетевом напряжении. Коэффициент их пульсации обычно составляет от 61 до 74%

Полный розжиг осветительного модуля происходит в течение 3 секунд. Срок службы 80-125-ваттных изделий составляет около 6 000 ч, а лампы от 400 Вт и более могут проработать до 15 000 ч при беспрекословном соблюдении правил эксплуатации, установленных изготовителем.

Вид #2 — изделия низкого давления

ЛЛ низкого давления применяется для обеспечения светопотоком жилых, технических и производственных помещений.

Конструкционно прибор является трубкой из прочного стекла, содержащей внутри аргон под давлением 400 Па и в небольшом количестве ртуть либо амальгаму. На рынке предлагается в самых разнообразных модификациях и оснащается двумя электродными элементами.


Самая низкая температура, которую могут переносить ЛЛ низкого давления, составляет -15 °C. Поэтому для использования на открытых площадках эти источники света считаются неактуальными

Стеклянная колба может иметь самый разный диаметр. Уровень светоотдачи варьируется в зависимости от мощности самого устройства. Для его корректной работы требуется стартер дроссельного типа. Средний срок службы составляет 10 000 часов.

Сравнение с другими источниками света

Изделия ЛЛ-типа существенно отличаются как от устаревающих ламп накаливания, так и от прогрессивных светодиодных.

По сравнению с первыми они потребляют в 5 раз меньше электроэнергии, обеспечивая при этом такой же уровень насыщенности светопотока. Зато LED-приборам они несколько уступают по мощности в сочетании с энергопотреблением.

Таблица наглядно в цифрах показывает, насколько выгоднее использовать вместо традиционных лампочек Эдисона более современные источники качественного освещения

Правда, лампа накаливания весь период работы горит с одинаковой интенсивностью, тогда как люминесценты теряют часть насыщенности из-за выгорания внутреннего слоя, отражающего ультрафиолет.

LED-изделия в процессе эксплуатации приобретают некоторую тусклость благодаря деградации рабочих диодов. А в отдельных моделях есть возможность регулировки яркости освещения при помощи диммера.

В лампах накаливания или люминесцентах такая функция не предусмотрена. Но этот удобный режим в LED-приборах не бесплатен и за него придется отдать дополнительную сумму.

По уровню конструкционной хрупкости лампы накаливания и люминесценты схожи, так как имеют стеклянную колбу. Лед-модули в этом плане более устойчивы к ударам и механическим повреждениям. Да и отсутствие внутри каких-либо вредных и токсичных элементов делает их значительно привлекательнее для эксплуатации в домашних условиях.


Самые высокие расходы за весь эксплуатационный период влечет за собой использование ламп накаливания. Люминесценты расходуют энергию в разумных пределах, а светодиоды дают возможность снизить затраты до самых минимальных показателей

Что касается финансовой стороны, то изначально меньше других стоит лампочка накаливания. Однако, учитывая ее рабочий ресурс всего в 1 000 часов, это вряд ли можно считать ярко выраженным достоинством.

Базовая цена люминесцентов выше, однако, и служат они значительно дольше. Как говорят солидные производители, их хватает на 10 000-15 000 часов в том случае, если количество ежедневных активаций не превышает 5-6 раз.

Светодиодные модули могут похвастаться еще лучшими показателями, но и заплатить за это удовольствие придется намного больше, а это не во всех случаях целесообразно. Хотя тенденция замены одних источников света другими, прослеживается повсеместно. О необходимости замены люминесцентных лампочек светодиодными и порядке выполнения этой работы мы писали здесь.

Виды ламп и цоколя

Как правило, в своих квартирах и частных домах люди используют компактные газоразрядные устройства освещения, которые вкручиваются в привычный для всех цоколь, эти светильники питаются от сети 220 Вт. Также имеет место в использовании небольших четырехштырьковых световых устройств, которые обычно используются в светильниках. За редким исключением эти источники света имеют дугообразный вид. В отличие от цокольных, таким светильникам необходимо устройство пуска «реле», поэтому в основном их использование приходится на промышленную или административную структуру помещений.

Цоколи ламп.

Необходимой деталью в конструкции любого светового устройства является цоколь. Цоколь, в каком бы из типов ламп он не стоял, обеспечивает за счет специального соединения, контакт люминесцентных ламп с электрической цепью. Итак, цоколи для световых устройств могут быть следующих видов:

  • Резьбовой (винтовой). Резьбовые постаменты отличаются элементарной и комфортной конструкцией, позволяющей вкручивать колбу максимально быстро. Электролампы по конструкции колб отличаются большим разнообразием, однако наиболее распространенными являются электролампы с цоколем типа e14 и e27.
  • Штыковой. Поначалу предназначался для газоразрядных светильников трубчатого типа. Позже стали использовать также для установки галогеновых и светодиодных конструкций. Он выполнен в виде штырьков. Постаменты светильников штырькового типа различаются по числу штырьков и расстоянию между ними. Так, например, если цоколь лампы g13, то это свидетельствует, что будут расстояние между его штырями, равняется 13 миллиметрам. К недостаткам такого постамента можно отнести сложность в определении его размера на глаз.
  • С утопленным контактом. Используется в трубчатых кварцевых и галогеновых светильниках, обладающих повышенной температурой нагревания и мощностью. Цифра в его маркировке означает длину металлического элемента.
  • Софитный. Раньше использовали только для освещения сцены. Его контакты могут располагаться как с одной стороны светильника, так и сразу с двух.
  • Штифтовой. По внешнему диаметру расположено два штифта, связывающих сам постамент и патрон. При помощи такой простой конструкции светильник без особого труда подключается к сети.
  • Фокусирующий вариант. Представляет собой конструкцию из линзы, способствующей фокусировке светового потока.
  • Телефонный вариант. Для него обязательно наличие маленькой лампочки.

Анализируем технические характеристики разных видов люминесцентных ламп

Технические характеристики энергосберегающих люминесцентных ламп разделяются по следующим параметрам:

по потребляемой энергии измеряется в «W»;

Также стоит отметить, что показатель ламп накаливания определяет силу излучаемого света, а люминесцентных – энергоемкость.

по потоку света измеряется в «Лм»;

Проведем аналогию с лампами накаливания, так 200W – соответствует 3040 «Лм», 100 «W» — 1340 «Лм» и 60 «W» — 710 «Лм» соответственно.

по температуре в зависимости от цвета;

Диапазон варьируется от 7000 «К» (Бело-голубой) до 2000 «К» (Красный).

по индексу цветопередачи «Ra».

Здесь идет разделение по шкале баллов максимальное количество 100 баллов. Чем выше показатель, там точнее будет выглядеть цвет предметов, на которые падает освещение.

Наиболее распространенными газоразрядными устройствами являются лампы серии лб (белого света) и серии лд (дневного света).

Все лампы различаются по техническим параметрам, так, к примеру, лампа мощностью 36 Вт будут иметь следующие технические характеристики:

  • лампы серии лб являются источниками освещения общего назначения;
  • создают имитацию естественного света, максимально приближают его цветовые и спектральные характеристики к естественному свету.
  • 36 Вт лампы лб являются полным аналогом источников освещения мощность, которых составляет 40 Вт, их характеристики практически идентичны. Отличие состоит в качестве материала и измененном технологическом процессе.

Наибольшим спросом пользуются люминесцентные лампы с мощностью18 вт. Лампа лб 18 имеет такие технические характеристики как:

  • белая лампа с низким давлением;
  • мощность составляет 18 ватт;
  • тип цоколя в таком устройстве освещения g13;
  • высокая световая отдача;
  • низкое потребление электроэнергии;
  • срок службы лампы достаточно продолжительный.

Лампа лб 20 имеет такие же технические характеристики, что и предыдущий световой источник. Различие между ними состоит только в мощности.

Лампы ЛБ 40 предназначены для освещения закрытых помещений, а также для наружной установки, работают в электрических сетях переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц и включаются в сеть вместе с соответствующей пускорегулирующей аппаратурой, в схемах стартерного зажигания. Тип цоколя люминесцентной лампы G13.

Лампа лб 80 значительно отличается от предыдущих ламп, поскольку ее технические характеристики значительно выше. Так, габаритный размер составляет D=38; L1=1514,2; L=1500 имея такие габариты, лампа лб 80 по своим техническим параметрам превосходит остальные газоразрядные источники серии лб.

Для большей наглядности,  характеристики люминесцентных ламп серии лб отображает следующая таблица:

Люминесцентные лампы, мощность которых составляет 58 вт, используются в местах, где требования к высокой цветопередаче минимальны.

Люминесцентные лампы т8 могут иметь следующие технические характеристики: мощность варьируется от 18 ватт до 36 ватт, световой поток составляет 35 тысяч Лм, световая отдача – 89 Лм, индекс цветопередачи равен 65 Ra, цоколь — Е40, напряжение светового устройства должно быть 220 В. По техническим параметрам лампа т8 схожа со световым устройством т12. При необходимости может стать отличной ей заменой, с экономией энергии в 10 %.

Люминесцентные лампы с коэффициентом т5 относят к новому светотехническому прогрессу. По своим техническим показателями этим источникам освещения очень быстро удалось вытеснить световые устройства т12 и т8.

Комментировать
0
34 просмотров
Это интересно

Русские никогда не жили в избах Занимательные факты
197 комментариев