Флуоресцентни лампи - какво е това? Принцип на действие

Флуоресцентните лампи са газоразрядни светлинни източници. техен светлинен поток образувани поради луминесценцията на фосфори, които са засегнати ултравиолетова радиация изхвърлени. Видимата му светлина обикновено не надвишава 1-2%. Флуоресцентни лампи (LL) са широко използвани в осветлението на помещения от различен тип. Тяхната ефективност на светлината е многократно по-голяма от тази на конвенционалните крушки с нажежаема жичка. При определени условия (висококачествено електрозахранване, използване на баласт, спазване на ограниченията на броя комутационни), такива лампи могат да служат десетки пъти по-дълго от лампите с нажежаема жичка. Днес ще се запознаем с историята на флуоресцентната лампа и с принципа на неговата работа.

Обхват на употреба

Линейните луминесцентни лампи отдавна се утвърждават като най-удобния и икономичен метод за осветяване на обществените пространства: офиси, учебни заведения, магазини, болници, предприятия и т.н. С появата на модерни технологии, които позволяват създаването на компактен LL за обикновени E14 или E27 касети, те бързо придобиват популярност в ежедневието и започват да изтласкват крушки с нажежаема жичка. Най-често в ежедневието се използват икономични луминесцентни лампи за 18 или повече вата.

Благодарение на използването на електронни баласти, вместо обичайните електромагнитни, е възможно значително да се подобрят експлоатационните характеристики на лампите - да се отървете от бръмченето и трептенето, за да увеличите ефективността и компактността.

Основните предимства на флуоресцентните лампи в сравнение с обичайните за всички крушки с нажежаема жичка са висока светлинна мощност (повече от няколко пъти) и по-дълъг период на работа (повече от няколко десетки пъти). Използването им е особено важно в случаите, когато осветлението не се изключва за дълго време, тъй като включването е най-трудният режим и продължителността на работа зависи от броя на включването. Така, въпреки по-високата цена, флуоресцентните лампи могат значително да спестят.

История на

Първото сходство на осветителното тяло с флуоресцентна лампа е разработено още през 1856 г. от Хайнрих Гейслер, който е постигнал луминесценция от стъклена тръба, пълна с газ и възбудена с помощта на соленоид. През 1893 г., на изложба в Чикаго, Томас Едисън за първи път демонстрира пред обществеността сияен блясък. Година по-късно Лампа, пълна с азот и въглероден диоксид и излъчваща розово-бяла светлина, беше създадена от Мур. Успехът на това изобретение беше много ограничен. През 1901 г. Питър Хюит създава живачна лампа, излъчваща синьо-зелена светлина. Именно поради цвета, че е неподходящ за практическа употреба. Изобретението на Hitt обаче е близо до модерните лампи и има много по-голям потенциал от предшествениците. През 1926 г. Едмънд Джермер, заедно със своя персонал, предложи да се повиши налягането в колбата и да се покрие с флуоресцентен прах, който превръща ултравиолетовото цветово лъчение в равномерно бяло. Скоро, компанията General Electric купи патент от изобретателя и под негово ръководство, до 1938 г., LL доведе до широкия пазар. Така че с Jermer често се свързва началото на историята на флуоресцентните лампи.

Принцип на действие

Когато флуоресцентната лампа е свързана към електрическата мрежа, между два електрода, разположени в неговите противоположни краища, се получава електрически разряд. Поради преминаването на ток през живачната пара, която запълва вътрешната кухина на лампата, има ултравиолетова радиация, която е невидима за човешкото око. С помощта на фосфора, нанесен върху стените, това излъчване се превръща във видима светлина. По този начин, фосфорът е предназначен да абсорбира UV радиация и да излъчва видима светлина. Промяната на състава може да променя нюанса на лампата.

Предимства и недостатъци на флуоресцентните лампи

LL имат следните предимства:

1. Висока светлинна ефективност и ефективност.
2. Разнообразие от нюанси на сияние.
3. Разсеяна светлина.
4. Дълъг експлоатационен живот.

Недостатъци на флуоресцентните лампи:

1. Химическа опасност. Причината е токсична живачна пара.
2. Неравномерно, неприятно за някаква светлина, което води до изкривяване на цвета на осветените повърхности. Лампите, които са лишени от този проблем, имат по-малка светлина.
3. Фосфорът „работи“ с течение на времето, в резултат на което спектърът се променя, излъчването на светлина намалява и ефективността намалява.
4. В случай на двойна честота на мрежата, някои лампи могат да трептят.
5. Наличие на контролни съоръжения.
6. Нисък коефициент на мощност.

връзка

От електрическа гледна точка, флуоресцентната лампа е устройство с отрицателно съпротивление. Това означава, че колкото по-силен минава тока през него, толкова по-голямо е спадането на съпротивлението. В тази връзка, с директното свързване на лампата към електрическата мрежа, тя бързо се проваля поради твърде силен ток. Този проблем се решава чрез свързване на лампата с така наречения баласт.

В най-простата версия, просто резистор действа като баласт. Недостатъкът му е загубата на значително количество енергия. Загубата може да се избегне като се използва като кондензатор баласт или индуктивност бобина, създаване на реактивно съпротивление. В момента най-популярни са електромагнитните и електронните баласти.

Електромагнитен баласт

Баластите с флуоресцентни лампи са баластни устройства. Устройства от този тип са дросел (индуктивно съпротивление), свързан последователно с лампата. За да стартирате лампата с баласта, вие също се нуждаете от стартер. Предимството на тази връзка е простотата и ниската цена. Основният недостатък е трептенето на лампите при два пъти по-голяма честота от мрежовото напрежение. Поради това, хората, които са в стаята, увеличава умората на очите, което може да повлияе неблагоприятно на тяхното здраве. В допълнение, лампите с електромагнитни баластисти текат относително дълго време (от една до няколко секунди, в зависимост от техния експлоатационен живот), излъчват и излъчват повече енергия, отколкото техните колеги с електронния баласт.

В допълнение към горните недостатъци, заслужава да се отбележи и ефекта на стробиращия механизъм, който се дължи на трептенето на лампите. Неговата същност е в това, че при наблюдение на въртящ се или осцилиращ обект, чиято честота на движение е равна на честотата на трептене на флуоресцентна лампа, този обект може да изглежда неподвижен. Подобен ефект може да възникне, например, при наблюдение на въртящ се шпиндел или пробивна машина, кухненски миксер, циркулационен трион и други движещи се уреди. Ето защо, за да се избегне нараняване, в производството на използването на флуоресцентни лампи за подчертаване на движещите се механизми е позволено само с допълнителна инсталация на лампите с нажежаема жичка.

Електронен баласт

Този тип баласт е представен от електронна схема, която преобразува мрежовото напрежение във високочестотен променлив ток, който захранва лампата. Предимството на този баласт е липсата на трептене и бръмчене. В допълнение, в сравнение с електромагнитния аналог, той има по-малка маса и размер.

Когато използвате този тип връзка, можете да постигнете така наречения студен старт - мигновен старт на лампата. Въпреки това, поради факта, че този режим влияе неблагоприятно върху експлоатационния живот на лампите, се прилага горещ старт, който включва предварително нагряване на електродите. Трябва да признаем, че отоплението отнема не повече от една секунда, така че тази функция на връзката не създава никакви неудобства.

Стартиране на електромагнитни баласти

В класическата схема на стартиране на лампата с електромагнитен баласт се използва стартер (стартер), който представлява миниатюрна газоразрядна неонова лампа с двойка метални електроди. Един от електродите е твърд и неподвижен, а другият е биметален, огъващ се. Следователно, в първоначалното състояние, електродите са отворени.

Стартерът се активира паралелно с лампата. В момента на включване на електродите на стартера и на лампата се подава пълно напрежение. Това се дължи на факта, че токът през лампата не излиза, а спадът на напрежението на стартера е нула.

Тъй като електродите на лампата са студени, напрежението на мрежата не е достатъчно за запалването му. Поради възникването на разряд в стартера, токът преминава през лампата и това е достатъчно за стартерните електроди, но не достатъчно, за да загрее лампата. В резултат на това токът в общата верига расте и нагрява електродите на лампата. Когато това се случи, електродите на стартера се охлаждат и отварят. Поради моментното прекъсване на веригата, на дросела се появява пик на напрежението, който стимулира запалването на лампата. Междувременно електродите вече са достатъчно топли.

При горене напрежението в лампата е около половината от мрежата, както и от стартера. Причината е, че преминаването през дросела пада, което елиминира многократното задействане на стартера.

Когато се запали, стартерът може да работи няколко пъти. Това се дължи на отклоненията на характеристиките му от характеристиките на лампата. В някои случаи стартерът започва да работи. Ако това се случи, лампата постоянно угасва и отново мига. При гасене може да се съзерцава блясъка на катоди, нагрявани от ток.

Стартиране на електронен баласт

Когато се използва електронен баласт, като правило, няма нужда от отделен специален стартер, тъй като този баласт може самостоятелно да формира необходимите напречни последователности.

Пускането на луминесцентна лампа с електронен баласт може да се извърши с различни технологии. В най-типичното от тях контролната апаратура затопля катодите на лампата и им доставя достатъчно напрежение за запалване. По правило това е променливо и високочестотно напрежение. Такава връзка елиминира трептенето на лампите, което е съществен недостатък на електромагнитните баласти.

В зависимост от конструктивните характеристики и времевите параметри на последователността на пускане на лампата, тези контролни устройства могат да осигуряват едновременно мигновено превключване на светлината и гладко, с постепенно увеличаване на яркостта.

Често, комбинираните пускови методи се използват, когато лампата се задейства не само чрез нагряване на катодите, но и защото захранването на веригата действа като осцилираща верига. Характеристиките на осцилиращата верига са избрани по такъв начин, че в отсъствието на разряд в лампата, в него се появява явлението електрически резонанс, което води до значително увеличение на напреженията между катодите на лампата. Обикновено това също води до увеличаване на тока на нагряване на катода. Причината е, че когато се използва такава верига на пускане на спиралата, катодите често се свързват последователно през кондензатора и действат като част от осцилиращата верига. В резултат на това, поради подгряване на катодите и високото напрежение между тях, лампата се запалва бързо и лесно.

След запалване, параметрите на осцилиращата верига се променят, резонансът спира, а напрежението в веригата се намалява значително, като по този начин се намалява тока на спиралата на катодите.

Има различни варианти на тази технология. Например, в екстремни случаи баластът изобщо не може да загрява катодите, а само прилага към тях напрежение, достатъчно високо за запалване поради разрушаване на газ, разположен между катодите. Подобна технология се използва за стартиране на тръби с студен катод. Той е популярен сред шунките, благодарение на възможността да се пуска дори с изгорени катодни нишки. Конвенционалните методи не могат да ги стартират, тъй като катодите в този случай не се нагряват. По-специално, радиолюбителите използват този метод за възстановяване на компактни енергоспестяващи лампи, които са обикновени флуоресцентни лампи с електронен баласт, вградени в малък пакет. След преработване на баласта, такава лампа работи дълго време, въпреки предварителното нагряване на нагревателните намотки. Неговият експлоатационен живот е ограничен, с изключение на времето на пълно разпрашаване на електродите.

Причина за аварии

Електродите на флуоресцентните лампи са волфрамови нишки, покрити с активна маса (паста) от алкалоземни метали. Именно тази паста осигурява блестящ разряд. Без него волфрамовите нишки щяха да изгорят много по-бързо. В процеса на работа лампата паста постепенно се рушат, избледняват и се изпаряват. Процесът се ускорява в случай на чести стартирания, когато разтоварването за кратък период от време преминава не по цялата площ на електрода, а на малка част от неговата повърхност. Това води до прегряване на електрода и до появата на потъмняване в краищата на лампата, което обикновено показва нейната неизбежна повреда.

Когато пастата изгори напълно, токът на лампата спада и напрежението се увеличава. В резултат на това стартерът започва да стреля постоянно, причинявайки мигания, което също показва, че дните на лампата са изтекли. Електродите са в постоянно нагряване и накрая един от тях изгаря. Това се случва няколко дни след появата на трептене.

В последните минути на работа лампата свети без трептене. В този момент разрядът преминава през остатъците на електрода, върху който вече не съществува активна маса. Когато остатъците от волфрам падне или се изпарят, разтоварването влиза в кръстосаната глава (волфрамови нишки от тел). След като траверсът изгасне, лампата отново започва да трепти. Ако го изключите и го включите отново, той вече няма да свети.

Описаният по-горе механизъм за изгаряне на лампата е валиден за тези модели, които използват електромагнитни баласти. В случая с електронните баласти всичко се случва малко по-различно. Както и в предишния случай, всичко започва с изгарянето на активната маса на електродите, последвано от прегряване и изгаряне на един от нишките. Разликата е, че веднага след прегаряне, лампата изгасва без трептене и мигане. Това се дължи на дизайна на електронния баласт, който осигурява автоматично изключване на лампата в случай на неизправност.

Фосфор и спектър на излъчване

Много потребители намират флуоресцентната светлина груба и неприятна. В допълнение, цветът на обектите, осветени от такива лампи, може да бъде изкривен. Това се дължи на сините и зелените линии в емисионния спектър на разряда и вида на използвания фосфор.

В евтини осветителни тела с флуоресцентни лампи се използва фосфор халофосфат, излъчващ главно жълта и синя светлина, и в по-малка степен зелена и червена светлина. За окото подобна смес от цветове изглежда е бяла светлина, но ако светлината се отразява от обекти, спектърът му се променя и се получава ефект на изкривяване. Предимството на такива лампи е високата светлина.

В по-скъпите модели се използва три- или пет-светлинен фосфор. Благодарение на това е възможно да се получи по-равномерно разпределение на радиацията над видимия спектър. Така светлината се възпроизвежда по-естествено. Недостатъкът на тези лампи не е толкова висок, колкото в предишния случай.

Има и специални флуоресцентни лампи, използвани в осветлението на помещенията, в които живеят птиците. Техният обхват съдържа почти ултравиолетова светлина, която позволява на домашните любимци да не усещат почти никаква разлика между естественото и изкуственото осветление. Необходимостта от такива технологии се дължи на факта, че за разлика от хората, птиците имат четирикомпонентно зрение.

Опции за изпълнение

По стандарт флуоресцентните лампи са разделени на крушки и компактни. И двата вида се използват доста широко.

Ламповите лампи имат стъклена тръба като черупка. Те могат да се различават по вид и диаметър на основата. Такива лампи често се използват в големи помещения: магазини, офиси, работилници, складове и т.н.

Компактните флуоресцентни лампи имат черупка под формата на по-тънка (в сравнение с крушка) извита тръба. Те се отличават по вид на сутерен и размер. Тези лампи се произвеждат под стандартните патрони Е27 и Е14, така че те могат да се използват вместо лампите с нажежаема жичка в конвенционалните лампи. Тяхната мощност, като правило, варира от 16-36 вата. Флуоресцентната лампа от този тип има малък размер и устойчивост на механично натоварване (умерено, разбира се).

В допълнение към вида на основата, върху кутията под лампата се посочват следните данни:

1. Цвят на излъчване: D - ден, B - бял, HB - студен бял и др.
2. Мощност: 16W, 18W и др.
3. Дължината на тялото (ако е версия на флуоресцентна лампа): 765, 450 и т.н. Това е дължината в милиметри.

Връщайки се към вида на базата, си струва да се отбележи, че те са с резба (например E27) и щифт (например G13). Флуоресцентната лампа може да има други видове капачки, но те не са много чести.

Използване на флуоресцентни лампи

Всички лампи от този тип съдържат живак, за който е известно, че е токсично вещество. При различните модели лампи дозата може да варира от 40 до 70 mg. Но дори и малко количество живак в 18 W флуоресцентна лампа е достатъчно, за да причини увреждане на здравето. Меркурий е представен под формата на пара, така че ако лампата е счупена, трябва незабавно да проветрите помещението.

Когато животът на лампите изтече, те обикновено се изхвърлят с просто боклук, което е напълно погрешно. Има фирми, които рециклират такива лампи, но само големи предприятия се обръщат към тях. В интерес на истината трябва да се отбележи, че количеството живак, постъпващ във въздуха от отлагания в депата, не е толкова голямо, колкото количеството на това вещество, отделено при производството на електроенергия. И тъй като LL са икономични, тяхното използване дори има положителен ефект върху екологичното състояние на планетата. Изхвърлянето на флуоресцентни лампи обаче е отворен проблем.