Люминесцентные лампы с 1856 года до наших дней

Историческая справка

История люминесцентной лампы началась в 1856 году, когда Генрих Гейслер с помощью соленоида заставил заполненную газом трубку вспыхнуть синим светом.

Позже корпорация General Electric купила патент у Гермера и в 1938 году довела лампы дневного света до широкого коммерческого использования. Свет первых ламп напоминал естественный уличный свет в пасмурный день (примерно 6400К): считается, что именно тогда и появилось название «лампа дневного света». 

В Советском Союзе массовое производство люминесцентных ламп началось только в 1948 году. За это в 1951 году разработчики первой советской лампы дневного света стали лауреатами Сталинской премии второй степени.

Советский ГОСТ 6825-64 определял только три типоразмера линейных люминесцентных ламп мощностью 20, 40 и 80 ватт (длиной 600, 1200 и 1500 мм соответственно). Колба имела большой диаметр 38 мм для более легкого зажигания при низких температурах. Люминесцентные линейные лампы дневного света выпускаются многих видов.

Разной мощности, длины, с разными диаметрами колб, разными цоколями и разным светом в зависимости от назначения лампы. Более того, этот ассортимент будет еще больше, если учесть, что энергосберегающие лампы также представляют собой лампы дневного света со встроенными пусковыми устройствами.

Справка! Люминесценция – это нетепловое излучение, возникающее при спонтанном излучательном переходе ионов, молекул или атомов газов, растворов и твердых тел из высокоэнергетических состояний в состояния с более низкой энергией.

Устройство и принцип работы

С устройством люминесцентной лампы вы можете ознакомиться, рассмотрев рисунок ниже.

А вот так устроена компактная энергосберегающая лампа, которую можно вкрутить в обычный патрон:

Принцип работы люминесцентной лампы лишь частично зависит от того, линейный или компактный вариант исполнения вы видите перед собой. При замыкании контакта выключателя ток поступает в цепь и, минуя электроды, сопротивление которых выше, чем остальной цепи, достигает стартера.

Из-за близкого расположения контактов возникает тлеющий разряд, разогревающий приваренную к одному из контактов биметаллическую пластину, которая изгибаясь, замыкает цепь. Напряжение становится достаточным, чтобы преодолеть сопротивление электродов и спровоцировать появление электрической дуги.

Поток свободно движущихся частиц, образовавшихся под воздействием высокого напряжения около вольфрамовых нитей, выбивает электроны с внешних орбит атомов заполняющего колбу инертного газа. Движущиеся свободные частицы, сталкиваясь с атомами ртути, переводят ее электроны на более высокую орбиту.

Их возвращение сопровождается ультрафиолетовым излучением, которое, попадая на покрытые люминофором стенки колбы, преобразуется в видимое свечение. Повышение температуры заставляет биметаллическую пластину разомкнуть контакт. Цепь работает через электроды и дугу. Нужное напряжение обеспечивается ранее намагниченным дросселем.

Разновидности

Лампы дневного света бывают высокого давления и низкого. Для ламп высокого давления характерна мощность более 50 Вт. Они нуждаются в пусковых устройствах, создающих высоковольтный импульс. Применяют их для освещения больших производственных помещений и для наружного освещения.

Лампы низкого давления, в том числе и компактные энергосберегающие, применяют в быту и на производстве для освещения небольших помещений.

Область применения

Область применения люминесцентных ламп определяется их мощностью, дизайном и габаритами. Линейными устройствами освещают производственные помещения, магазины, склады, школы и офисы. Компактные энергосберегающие с цоколями E27 и E14 применяются в быту наряду со светодиодными и лампами накаливания.

Технические характеристики

Чтобы выбрать оптимальный вариант освещения, нужно ориентироваться в технических параметрах осветительного оборудования. Мощность люминесцентной лампы может составлять от 10 до 80 Вт. 10 Вт люминесцентного светильника дадут столько же света, сколько 60-ваттная лампа накаливания.

Номинальное напряжение показывает, на какую сеть рассчитано оборудование, и в условиях квартиры обычно составляет 220 В. По световой температуре можно определить, как будут чувствовать себя в помещении его пользователи. Ее значение обычно находится в пределах от 2700 до 6500 К.

Светоотдача демонстрирует эффективность лампы и в среднем составляет от 40 до 60 Лм/Вт. Тип цоколя определяет, подойдет ли она к вашему светильнику и может иметь следующую маркировку: E27, E14, G10 или G13 и другие. Габариты определяются моделью светильника.

Цветность и состав излучения ламп

Цветность или четкость передачи цветов обозначается кодом от 1 до 100. Чем выше значение цветности, тем лучше цветопередача. Качественная цветопередача начинается с 80 Ra.

Хорошую цветопередачу имеют лампы, три последних числа международной маркировки которых выглядят так: 840, 880, 940.

О том, как расшифровать эти цифры, читайте ниже. Буквы Ц и ЦЦ в маркировке российских светильников дневного света означают, что перед вами устройство с усовершенствованной цветопередачей.

Цветовая температура определяет психологическое состояние человека, который находится в помещении. Чем ближе цветовая температура к теплому свету, тем комфортнее и расслабленнее будут чувствовать себя пользователи помещения, тем менее собранными и работоспособными они будут.

Соответствие вариантов цветовой температуры международной маркировке вы можете посмотреть на рисунке ниже.

Химическая угроза здоровью

И линейные, и компактные люминесцентные лампы полностью безопасны для использования в неповрежденном состоянии, но они содержат ртуть, представляющую собой жидкий металл первого класса опасности, постоянно испаряющийся. Если разбить запаянную колбу, пары ртути окажутся в помещении.

Даже того количества ядовитого металла, которое содержится в одном медицинском термометре, достаточно, чтобы вызвать тяжелое отравление. Результатом вдыхания ртутных паров может стать нарушение работы иммунной, нервной и пищеварительной систем, кожи, глаз, легких, печени, почек.

Маркировка

Отечественная

Буквы маркировки люминесцентных ламп, выпущенных в России, обозначают не только цветовой оттенок их света, как показано на схеме ниже, но и указывают назначение, например, аббревиатура ЛУФ означает, что колба устройства, которое перед вами, не покрыта люминофором, и вы получите ультрафиолетовое освещение.

Л - Лампа

Д - Маркировка цвета. Варианты: Л - люминесцентная; Д - Дневной; ХБ - холодно-белый; Б - белый; ТБ - тепло-белый; Е - естественное белый; К - Красный; Ж - желтый; З - зеленый; Г - голубой; С - синий; УФ - ультрафиолетовый.

Ц - Качество передачи

К - Конструктивная особенность. Варианты: Р - рефлекторная; У - U образная; К - кольцевая; А - амальгамная; Б - быстрого пуска.

80 - Мощность в ваттах

Зарубежная

Если вы посмотрите на приведенный ниже рисунок, то увидите, что основные данные маркировки, независимо от бренда, располагаются в строго определенном порядке. После обозначения типа люминесцентной лампы указываются ее мощность и цветность. Первая из трех последних чисел кодирует индекс цветопередачи.

На самом деле он варьируется в пределах от 1 до 100 и число 8 нужно умножить на 10. В приведенном примере индекс цветопередачи равен 80 Ra. Две последние цифры обозначают цветовую температуру. Чтобы получить действительное значение, число 40 из этого примера необходимо умножить на 100. В результате мы получим цветовую температуру 4000 К.

Особенности подключения к сети

Появление в арсенале электриков запатентованной в 1984 году компактной люминесцентной лампы, которую можно было просто вкрутить в патрон, сделало включение такого устройства в электрическую цепь простым и безопасным даже для людей, напрочь забывших о существовании закона Ома.

Электромагнитный балласт

При подключении через электромагнитный пускорегулирующий аппарат заряд, пройдя через дроссель, попадает на стартер, представляющий собой неоновую лампу с двумя близко расположенными контактами, к одному из которых подсоединена биметаллическая пластина.

В результате ионизации неона через стартер начинает проходить большой ток, разогревая контакты. Разогретая биметаллическая пластина деформируется и замыкает цепь, вследствие чего электрический ток начинает разогревать катоды. Образовавшаяся электрическая дуга снимает нагрузку со стартера, он охлаждается и размыкается. Дроссель поддерживает напряжение на заданном уровне.

Электронный балласт

Подключение через электронный пускорегулирующий аппарат позволяет избавиться от мерцания, увеличить срок службы люминесцентной лампы, снизить потребление электроэнергии. С его помощью можно также регулировать режим пуска. Появившаяся возможность уменьшить габариты пускорегулирующего аппарата и изогнуть трубки дала право на существование компактной люминесцентной лампе, размеры которой стали соизмеримы с размерами лампы накаливания.

Две трубки и два дросселя

Если вы посмотрите на схему светильника, расположенную ниже, вы увидите, что две люминесцентных лампы, каждая из которых имеет собственный параллельно ей подключенный стартер, запитываются по параллельным ветвям цепи через два отдельных дросселя. Аналогичным образом относительно друг друга можно подключить и два отдельных люминесцентных одноламповых светильника.

Схема подключения двух ламп от одного дросселя

Вариант 1 на рисунке ниже представляет стандартную схему подключения люминесцентной лампы с одним дросселем и одним стартером. Две лампы, каждая из которых имеет параллельно ей подключенный стартер, соответственно варианту 2, подключаются в цепь с одним дросселем последовательно.

Проверка работоспособности системы

Прежде чем установить люминесцентную лампу в плафон, необходимо убедиться в отсутствии повреждений. Даже небольшие трещинки на корпусе колбы говорят о том, что герметичность нарушена и включать электрооборудование в сеть небезопасно.

Потемнения со стороны электродов новой колбы говорят о неисправности дросселя, возникшей в результате скачка напряжения в сети. У старой колбы такой дефект показывает деградацию люминофора в результате разрушения защитного слоя вольфрамовой нити электрода. О том, что люминесцентную лампу, которая работает у вас уже не первый день, пора менять, могут говорить следующие неисправности:

• ее невозможно включить;
• прежде чем нормально заработать, светильник некоторое время мерцает;
• лампа постоянно мерцает;
• оранжевое свечение около электродов в сочетании с отсутствием освещения может свидетельствовать о том, что колба разгерметизирована;
• светильник гудит.

Проверить работоспособность лампы можно с помощью тестера. Допустимый уровень сопротивления на выходе катодов составляет 10 Ом.

Замена лампы

Для замены линейной лампы снимаем рассеивающее стекло с плафона и поворачиваем ее по оси в направлении, указанном стрелочкой на держателе. Как только контакты окажутся на уровне специальных отверстий, смещаем колбу вниз. В эти же отверстия вставляем контакты новой колбы и поворачиваем ее в обратном направлении до тех пор, пока она не станет на место. Чтобы заменить компактную люминесцентную лампу, нужно выкрутить ее из патрона и вкрутить новую.

Причины выхода из строя

Основной причиной, по которой срок службы люминесцентной лампы ограничен количеством включений-выключений, является постепенное разрушение специальной защитной пасты из щелочноземельных металлов, которая покрывает вольфрамовые нити электродов. Паста, обеспечивающая стабильность разряда, постепенно выгорает и осыпается. Концы колбы темнеют. Высокое напряжение, необходимое для запуска, не обеспечивается, и лампа выходит из строя. Причинами поломки могут стать также низкое качество светильника, механические повреждения, контакт с водой, неисправность дросселя, перегрев и разрушение электронного балласта в энергосберегающих компактных моделях.

Утилизация люминесцентных ламп

Утилизируют люминесцентные лампы в герметичные контейнеры, изготовленные из легированной стали и специального стекла. Расположенное на крышке или сбоку отверстие закрывается автоматической защелкой, которая сработает сразу же, как только вы протолкнете в бак вышедшее из строя оборудование. Сдать на утилизацию непригодную к использованию люминесцентную лампу можно и в отделе возврата покупок магазина IKEA

Срок службы компактной и линейной ламп

Линейная люминесцентная лампа может служить до 5 лет (1825 дней) и рассчитана на 2000 включений, то есть на 1–2 включения в день. Минимальный, указанный на упаковке, срок службы компактной (энергосберегающей) чаще всего составляет 8000 часов или чуть меньше года. Хотя, если следовать утверждению некоторых производителей, этих часов хватит на 8 лет при продолжительности работы в сутки не более 2,7 часа, получится, что рассчитана стандартная энергосберегающая лампа как минимум на 2920 включений (365 дней умножаем на 8 лет). Для сравнения: стандартная 150-ваттная лампа накаливания, срок службы которой составляет максимум 1000 часов, должна выдерживать 2–2,5 тысячи включений, но включать ее, судя по предполагаемому сроку эксплуатации, можно чаще.

Плюсы и минусы

Использование люминесцентных ламп в освещении жилого помещения или офиса дает такие преимущества, как:

• существенное уменьшение расхода электроэнергии;
• продолжительный срок службы;
• возможность без замены плафона менять цвет и спектр освещения;
• отличное равномерное рассеивание света;
• незначительный нагрев, что немаловажно, если плафон вмонтирован в натяжной потолок или вы применяете люминесцентную лампу для досвечивания растений в мини-оранжерее на подоконнике;
• спектр, максимально приближенный к естественному свету и идеальная цветоотдача, если вы купили качественный светильник.

К минусам использования в качестве осветительного оборудования люминесцентных светильников можно отнести мерцание и продолжительный запуск оборудования с электромагнитным балластом и стартером. Чтобы избавиться от мерцания, в СССР в плафон устанавливали две лампы, одна из которых подключалась через фазосдвигающий конденсатор.

Аналогичный эффект можно получить, если подключить несколько ламп через разные фазы трехфазной проводки. Обе эти проблемы отсутствуют в случае установки энергосберегающих (тоже люминесцентных) ламп с электронным пускорегулирующим аппаратом. Некоторые модели нуждаются в подключении к электросети через адаптационные устройства ЭПРА.