Принцип работы люминесцентных ламп: Люминесцентные светильники-принцип работы, магазины светильников

Принцип работы люминесцентной лампы: схемы подключения и их особенности

Несмотря на распространение сберегающих и светодиодных источников, люминесцентные лампы продолжают оставаться популярным способом освещения. И, хотя принцип работы люминесцентной лампы и ее конструкция мало изменились с момента ее появления, схемы подключения периодически дорабатываются. Вспоминаем, как устроена лампа дневного света (ЛДС), разбираемся, как работает схема подключения, какой она бывает, и какую роль выполняет дроссель.

Разнообразие люминесцентных лампИсточник wikimedia.org

Устройство ЛДС

Прототип современных люминесцентных светильников был продемонстрирован публике в далеком 1938 году. Это произошло в Нью-Йорке, на Всемирной выставке, а разработчиком новшества выступила компания General Electric.

С тех пор трубчатые ЛДС превратились во второй по распространенности источник света.

Конкуренция с более прогрессивной световой техникой не повлияла на их популярность, стоит только вспомнить, какое освещение используется в офисах и больницах, в общественных, промышленных и торговых помещениях.

Статистика утверждает, что ежегодное производство газоразрядных светильников превышает миллиард штук, а, например, в Японии их используется больше, чем всех остальных световых приборов, вместе взятых. Устройство люминесцентной лампы следует следующему принципу:

Конструктивно прибор представляет собой герметичную стеклянную колбу. Чаще всего это продолговатый цилиндр, прямой или изогнутый в виде кольца или другой фигуры. Наружный диаметр трубки составляет 12, 16, 26 или 38 мм.

Схема работы ЛДСИсточник esr-energy.ru

В процессе производства из колбы откачивают воздух, и заполняют пространство инертным газом и парами ртути. Внутреннюю поверхность стекла покрывают люминофором: веществом, способным преобразовывать поглощенную энергию в свет.
В торцевые концы колбы впаивают электроды, изготовленные из вольфрамовой проволоки. С наружной стороны к электродам (они являются анодом и катодом) припаяны штырьки, на которые подается напряжение.

Принцип работы простой схемы с ЛДС

Понять, как работает люминесцентная лампа, можно, если рассмотреть простейшую схему ее подключения. Кроме самого устройства в схеме присутствуют еще три элемента: стартер, дроссель (пускорегулирующий аппарат) и емкость (пленочный конденсатор).

Чтобы пробить газовый промежуток в колбе, нужен стартовый высоковольтный разряд. Но спиральки внутри колбы не рассчитаны на прямое напряжение 220 В, и перегорят, если его подать. Поэтому на практике реализуется двухступенчатая (в логике работы) схема, состоящая из следующих элементов:

Для получения стартового разряда нужен дроссель (балласт). Но он выполняет две функции: не только генерирующую пробивной импульс, но и ограничительную.

Простейшая схема подключения с дросселемИсточник ytimg.com

Стартер работает на старте: он создает начальный импульс для дросселя, запускает лампу, а потом находится в неактивном состоянии; продолжает функционировать только лампа, дроссель и фильтрующая емкость.
В результате электрического разряда в парах ртути образуется УФ-излучение. Оно попадает на люминофор, меняет спектр излучения и превращается в видимый свет.

Когда на цепь подается сетевое напряжение (220 В), на входе его встречает конденсатор.

Дело в том, что дроссель при работе отдает в сеть электроэнергию, сдвинутую по фазе, которая отрицательно влияет на саму сеть (нагружает ее и создает помехи). Для этого в схему вводится конденсатор небольшой емкости, который компенсирует реактивную мощность, генерируемую дросселем, и сглаживает эти помехи.

Другими словами, для устойчивой работы люминесцентного источника схема должна обеспечить два условия: создать начальный пробивной импульс в колбе (запустить ее), а затем стабилизировать ток через колбу, чтобы тлеющий разряд не стал дуговым.

Схемы цепи с одной и двумя лампамиИсточник ytimg.com

Подключение люминесцентной лампы с дросселем становится возможным в результате следующих процессов в цепи:

Сетевое напряжение через внутреннюю спиральку колбы идет на стартер. Он в начальный момент не проводит ток (находится в разомкнутом состоянии).
Затем на стартере образуется разность потенциалов (электрическая напряженность). Разомкнутые контакты внутри стартера начинают нагреваться и прерывисто контактировать друг с другом.
Создается эффект, как будто установлен переключатель, который производит короткие импульсы, замыкающие цепь. На концах дросселя в таком прерывистом режиме (когда ток подается с перерывами) образуются всплески напряжения, по своей амплитуде превышающие сетевое напряжение.

В момент разрыва стартера импульс высокого напряжения от дросселя идет не на стартер (там уже нет контакта), а попадает в лампу. Энергии импульса хватает, чтобы пробить газовый промежуток. При пробое напряжение резко уменьшается, а увеличивается ток, и лампа начинает светить.

Стартеры для пуска ЛДС на различные напряженияИсточник ytimg.com

Выполнив первую задачу (обеспечив импульс высокого напряжения), дроссель начинает выполнять вторую. Когда лампа уже пробилась, ток начинает течь через колбу, минуя стартер.
Лампе для работы нужно напряжение меньше, чем 220 в сети, и излишек оседает на дросселе. Он, как реактивный компонент схемы, переводит этот излишек не в тепло, а в электромагнитное поле, которое, по принципу трансформатора, создает электромагнитное сопротивление, и тем самым ограничивает силу тока в цепи.

Сравнение возможностей балластов разных типов

Ток, проходящий через ЛДС, регулируется с помощью балластов (пускорегулирующих аппаратов) двух типов:

Электромагнитные (дроссельные) балласты, ЭмПРА. Аппарат представляет собой катушку (дроссель), использующую принцип электромагнитной индукции для сопротивления току.
Электронные балласты, ЭПРА. Они ограничивают ток с помощью электронной схемы.

Перед тем, как подключить люминесцентную лампу к сети 220 вольт, нужно проанализировать возможности каждого устройства, чтоб выбрать наиболее подходящее. У дроссельных балластов выделяют следующие преимущества:

ЭмПРА надежнее электронных аналогов.
Они более привлекательны по цене.

Дроссель для ламп дневного светаИсточник master-houses.ru

К устройству можно подключить два источника света половинной мощности.

Электронный балласт является более продвинутой технологией, поэтому он демонстрирует более длинный список плюсов:

Более компактные габариты.
Продленный срок эксплуатации (на 50% дольше, чем дроссельные аналоги).
Запуск происходит мгновенно, без раздражающего глаза мерцания.

После запуска лампа не мерцает частотой сети, работает бесшумно (катушка ЭмПРА гудит).
В схеме с ЭПРА можно использовать диммер (устройство для плавной регулировки яркости освещения).
Потребление энергии снижено на 20%, нагрев практически отсутствует при той же светоотдаче.

Однако все эти преимущества приходится оплачивать – как более ощутимым ценником, так и повышенной чувствительностью ЭПРА. Подключение люминесцентной лампы с дросселем оказывается более надежным и устойчивым во время работы; электронные аналоги уступают им по этому параметру. Кроме того, ЭПРА должны точно соответствовать характеристикам (мощности) лампы, но, с другой стороны, они нередко поддаются ремонту.

Ремонт ЭПРА можно выполнить самостоятельноИсточник biysk-tv.ru
Почему моргает люминесцентная лампа: 8 основных причин и способы устранения

Балласты в разных схемах с ЛДС

Схема с двумя источниками света строится по тому же принципу; конденсатор и дроссель выполняют те же функции. Лампы подключаются последовательно, каждая оснащается стартером. При включении оба стартера начинают замыкаться и размыкаться. Дроссель создает общий импульс, который распределяется между лампами; происходит пробой, после чего лампы загораются.

Описанная схема является классической; она использует стартер и электромагнитный (стандартный) дроссель. Схема с электронным пускорегулирующим автоматом работает без стартера, но подходит не для всех моделей ламп.

В любом случае пред тем, как подключить люминесцентную лампу, необходимо удостовериться в правильности выбора балласта. У классического дросселя имеются следующие особенности:

Устройство по мощности должно соответствовать лампе, то есть для ЛДС на 40 Вт приобретают такой же электромагнитный балласт.
Некоторые разновидности дросселя можно использовать по-разному, например, для одной лампы на 36 Вт, или для двух ламп по 18 Вт. Такая возможность указывается в маркировке, расположенной на корпусе устройства.

Лампа, которая может работать только с дросселемИсточник pikabu.ru

Если дроссель рассчитан на работу с одной ЛДС, в схеме с двумя светильниками он не будет работать, или запустится, но работа будет нестабильной (даже если они соответствуют по мощности).

Электронные балласты содержат электронную схему, которая обеспечивает стартовый импульс для пробоя лампы, а после пробоя выполняет ограничительную функцию. Электронные дроссели имеют более сложное устройство, и полупроводники нередко выходят из строя. Поэтому старая схема на электромагнитном балласте часто оказывается более надежной.

О принципе работы ЛДС в следующем видео:

Плюсы и минусы использования ЛДС

Повсеместное использование люминесцентных источников света объясняется следующими их сильными сторонами:

Они превосходят лампы накаливания (сравнение идет именно с ними) по сроку эксплуатации (в 6-8 раз) и КПД (световой отдаче). Разница особенно ощутима для ЛДС последнего поколения: при мощности в 20 Вт они дают освещенность, как 100-ваттные лампочки накаливания.
Световому потоку можно придавать разные оттенки или делать его рассеянным.
Они обладают хорошим соотношением цена/качество и цена/продолжительность службы.

Порядок подсоединения двух люминесцентных лампИсточник elektro.guru

В то же время у люминесцентных источников света имеются и слабые стороны:

Они нуждаются в более устойчивых условиях: качестве электропитания и балласта.
Чтобы срок службы был продолжительным, следует ограничивать количество включений и выключений. Именно поэтому ЛДС выгодно использовать там, где свет нужен постоянно (в цеху, в аэропорту), и невыгодно там, где есть большой поток людей и установлены датчики движения.
Использование ртути делает люминесцентные источники потенциально опасными во время эксплуатации и утилизации.
Мерцание и неравномерный спектр некоторых моделей вызывает усталость глаз.
Люминофор, покрывающий колбу изнутри, со временем деградирует, что оборачивается снижением КПД и изменением спектра.
Для работы люминесцентных светильников необходимо дополнительное оборудование: шумный ЭмПРА или дорогой электронный балласт.

Ультрафиолетовые разновидности ЛДСИсточник replyua.net
Лампы для растений: какие бывают и для чего нужны

О подключение двух ЛДС через один дроссель в следующем видео:

Подключение без стартера и/или балласта

Время от времени в старых лампах выходит из строя балласт и/или стартер, и тогда появляется закономерный вопрос, как подключить лампу дневного света без дросселя и стартера. Светильник можно вернуть к жизни, если в хозяйстве найдется паяльник, несколько диодов и конденсаторов.

На диодах собирается мост, который будет служить простейшим умножителем, способным увеличить напряжение в два раза. Существует несколько схем; величину напряжения подбирают на основе параметров лампы и сети. Интересно, что спирали в процессе зажигания не участвуют, поэтому схема подходит для ЛДС со сгоревшими спиралями.

Самодельное решение может сказаться на светоотдаче, или появится заметное мерцание, но для освещения, например, коридора или подсобного помещения это не критично. Самоделка может стать опасной для мастерской, если в ней расположен станок. Мерцание способно вызвать зрительную иллюзию: вращающиеся детали покажутся неподвижными, а это чревато несчастным случаем.

Вариант нестандартной схемы подключенияИсточник ytimg.com

О подключении ЛДС без стартера и дросселя в следующем видео:

P. S. Это простейшие дроссельные схемы люминесцентных ламп, но имеется множество без дроссельных схем, которые мы рассмотрены в дальнейшем.

Схема электронного балласта для люминесцентной лампы. Принцип работы люминесцентных ламп

Экономные люминесцентные лампы способны работать только с электронными балластами. Предназначены данные устройства для выпрямления тока. Информации про электронный балласт (схема, ремонт и подключение) имеется очень много. Однако в первую очередь важно изучить устройство прибора.

Стандартная модель включает в себя трансформатор, динистор и транзистор. Довольно часто для защиты системы устанавливается предохранитель. Для подключения ламп предусмотрены специальные каналы. Также в устройстве имеются выходы, на которые подается электроэнергия.

Принцип работы

Принцип работы электронного балласта построен на преобразовании тока. Весь процесс начинается после подачи электроэнергии на канал. Далее в работу вступает дроссель. На этом этапе предельная частота устройства значительно снижается. При этом отрицательное сопротивление в цепи, наоборот, возрастает. Далее ток проходит через динистор и попадает на транзистор. В результате осуществляется преобразование тока. В конечном счете через трансформатор проходит напряжение нужного диапазона для люминесцентной лампы.

Модели диодного типа

Модели диодного типа на сегодняшний день считаются бюджетными. В данном случае трансформаторы используются лишь понижающего типа. Некоторые производители транзисторы устанавливают открытого типа. За счет этого процесс понижения частоты в цепи происходит не очень резко. Для стабилизации выходного напряжения применяются два конденсатора. Если рассматривать современные модели балластов, то там имеются динисторы операционного типа. Ранее их заменяли обычными преобразователями.

Двухконтактные модели

Данного типа схема электронного балласта для люминесцентной лампы отличается от прочих моделей тем, что в ней используется регулятор. Таким образом, пользователь способен настраивать параметр выходного напряжения. Трансформаторы используются в устройствах самые различные. Если рассматривать распространенные модели, то там установлены понижающие аналоги. Однако однофазовые конфигурации не уступают им по параметрам.

Всего конденсаторов в цепи у моделей предусмотрено два. Также двухконтактные схемы электронных балластов энергосберегающих ламп включают в себя дроссель, который устанавливается за выходными каналами. Транзисторы для моделей подходят лишь емкостные. На рынке они представлены как постоянного, так и переменного типа. Предохранители в устройствах используются редко. Однако если в цепи установлен тиристор для выпрямления тока, то без него не обойтись.

Данная схема электронного балласта для люминесцентной лампы включает в себя понижающий трансформатор, а также две пары конденсаторов. Транзистор для модели предусмотрен лишь один. Отрицательное сопротивление он максимум способен выдерживать на уровне 33 Ом. Для устройств данного типа это считается нормальным. Также схема электронного балласта 18 Вт включает в себя дроссель, который расположен над трансформатором. Динистор для преобразования тока применяется модульного типа. Понижение тактовой частоты происходит при помощи тетрода. Находится данный элемент возле дросселя.

Балласт «Эпра» 2х18 Вт

Указанный электронный балласт 2х18 (схема показана ниже) состоит из выходных триодов, а также понижающего трансформатора. Если говорить про транзистор, то он в данном случае предусмотрен открытого типа. Всего конденсаторов в цепи имеется два. Еще у схемы электронных балластов «Эпра» 18 Вт есть дроссель, который располагается под трансформатором.

Конденсаторы при этом стандартно устанавливаются возле каналов. Процесс преобразования осуществляется через понижение тактовой частоты устройства. Стабильность напряжения в данном случае обеспечивается благодаря качественному динистору. Всего каналов у модели имеется два.

Схема балласта «Эпра» 4х18 Вт

Этот электронный балласт 4х18 (схема показана ниже) включает в себя конденсаторы инвертирующего типа. Емкость их составляет ровно 5 пФ. В данном случае параметр отрицательного сопротивления в электронных балластах доходит до 40 Ом. Также важно упомянуть о том, что дроссель в представленной конфигурации расположен под динистором. Транзистор у этой модели имеется один. Трансформатор для выпрямления тока применяется понижающего типа. Перегрузки он способен от сети выдерживать большие. Однако предохранитель в цепи все-таки установлен.

Балласт Navigator

Электронный балласт Navigator (схема показана ниже) включает в себя однопереходный транзистор. Также отличие этой модели кроется в наличии специального регулятора. С его помощью пользователь сможет настраивать параметр выходного напряжения. Если говорить про трансформатор, то он в цепи предусмотрен понижающего типа. Расположен он возле дросселя и фиксируется на пластине. Резистор для этой модели подобран емкостного типа.

В данном случае конденсаторов имеется два. Первый из них расположен возле трансформатора. Предельная емкость его равняется 5 пФ. Второй конденсатор в цепи располагается под транзистором. Емкость его равняется целых 7 пФ, а отрицательное сопротивление максимум он может выдерживать на уровне 40 Ом. Предохранитель в данных электронных балластах не используется.

Схема электронного балласта на транзисторах EN13003A

Схема электронного балласта для люминесцентной лампы с транзисторами EN13003A является на сегодняшний день довольно сильно распространенной. Выпускаются модели, как правило, без регуляторов и относятся к классу бюджетных приборов. Однако прослужить устройства способны долго, и предохранители у них имеются. Если говорить про трансформаторы, то они подходят только понижающего типа.

Устанавливается транзистор в цепи возле дросселя. Система защиты у таких моделей в основном используется стандартная. Контакты приборов защищены динисторами. Также схема электронного балласта на 13003 включает в себя конденсаторы, которые часто устанавливаются с емкостью около 5 пФ.

Использование понижающих трансформаторов

Схема электронного балласта для люминесцентной лампы с понижающими трансформаторами часто включает в себя регуляторы напряжения. В данном случае транзисторы используются, как правило, открытого типа. Многими специалистами они ценятся за высокую проводимость тока. Однако для нормальной работы устройства очень важен качественный динистор.

Для понижающих трансформаторов часто используют операционные аналоги. В первую очередь они ценятся за свою компактность, а для электронных балластов это является существенным преимуществом. Дополнительно они отличаются пониженной чувствительностью, и небольшие сбои в сети для них нестрашны.

Применение векторных транзисторов

Векторные транзисторы в электронных балластах применяются очень редко. Однако в современных моделях они все-таки встречаются. Если говорить про характеристики компонентов, то важно отметить, что отрицательное сопротивление они способы держать на уровне 40 Ом. Однако с перегрузками они справляются довольно плохо. В данном случае большую роль играет параметр выходного напряжения.

Если говорить про транзисторы, то для указанных трансформаторов они подходят больше ортогонального типа. Стоят они на рынке довольно дорого, однако расход электроэнергии у моделей крайне низок. В данном случае модели с векторными трансформаторами по компактности значительно проигрывают конкурентам с понижающими конфигурациями.

Схема с интегральным котроллером

Электронный балласт для люминесцентных ламп с интегральным контроллером довольно прост. В данном случае трансформаторы применяются понижающего типа. Непосредственно конденсаторов в системе имеется два. Для понижения предельной частоты у модели имеется динистор. Транзистор используется в электронном балласте операционного типа. Отрицательное сопротивление он способен выдерживать не менее 40 Ом. Выходные триоды в моделях данного типа практически никогда не используются. Однако предохранители устанавливаются, и при сбоях в сети они помогают сильно.

Применение низкочастотных триггеров

Триггер на электронный балласт для люминесцентных ламп устанавливается в том случае, когда отрицательное сопротивление в цепи превышает 60 Ом. Нагрузку с трансформатора он снимает очень хорошо. Предохранители при этом устанавливаются очень редко. Трансформаторы для моделей этого типа используются лишь векторные. В данном случае понижающие аналоги неспособны справляться с резкими скачками предельной тактовой частоты.

Непосредственно динисторы в моделях устанавливаются возле дросселей. По компактности электронные балласты довольно сильно отличаются. В данном случае многое зависит от используемых компонентов устройства. Если говорить про модели с регуляторами, то места они требуют очень много. Также они способны работать в электронных балластах только на два конденсатора.

Модели без регуляторов очень компактны, однако транзисторы для них могут использоваться лишь ортогонального типа. Отличаются они хорошей проводимостью. Однако следует учитывать, что данные электронные балласты на рынке покупателю обойдутся недешево.

Лампы. Какие выбрать? Устройство и принцип работы ламп.

Работа любого осветительного прибора невозможна без источника света. Приобретая светильник, важно знать, какие лампы к нему подойдут. Лампы бывают разной формы, разной мощности, разным цоколем и т.д. Разберемся подробно в классификации ламп.

По принципу работы лампы делятся на:

Лампы накаливания, в т.ч. галогенные
Газоразрядные
Светодиодные

Лампа накаливания

Самая распространенная лампа. Состоит из цоколя и стеклянной колбы, в которой отсутствует воздух, либо колба наполнена газом. Внутри лампы находится вольфрамовая нить накала, она очень сильно нагревается при прохождении через нее электрического тока и излучает свет.

Достоинства лампы накаливания:

Низкая стоимость
Мгновенно запускается
Не содержит паров ртути
Работает при любой температуре окружающего воздуха
Излучает естественный свет
Совместима с диммерами (устройствами для плавного регулирования яркости лампы)

Недостатки ламп накаливания:

Очень низкий КПД. 95% потребляемой электроэнергии идет на нагрев
Недолговечность. Срок службы составляет 1000 часов
Теряется яркость в процессе эксплуатации. Это связано с испарением вольфрама и оседанием его на внутренней стороне колбы лампы, вследствие чего лампочка мутнеет

Галогенная лампа

Это разновидность лампы накаливания с аналогичным принципом работы. Разница лишь в том, что колба таких ламп изготавливается очень малого размера и содержит внутри себя пары брома или йода. В лампе накаливания, как было описано выше, происходит испарение вольфрама и осаждение его на колбе с внутренней стороны. Пары брома или йода не дают осаживаться испарившемуся вольфраму на стеклянную колбу, и как бы «возвращают» его обратно на нить накала. Небольшой размер колбы объясняется тем, что процесс, описанный выше, может происходить только в колбе небольшого объема с очень близко расположенной нитью накала. В связи с тем, что вольфрамовая нить расположена очень близко к колбе, возникает очень сильный нагрев лампы, который достигает 500°C. Поэтому важно, чтобы на лампе при установке не оставалось жирных следов от пальцев. Дело в том, что в месте загрязнения лампы происходит большой местный нагрев, возникают микротрещины на стекле и лампа выходит из строя раньше заявленного срока. Устанавливать галогенные лампы можно только в специальных перчатках, либо через кусок ткани.

Достоинства галогенных ламп:

Те же, что и у ламп накаливания
Увеличенный срок службы, который составляет 4000 часов
Яркость практически не теряется в процессе эксплуатации
Светоотдача выше, чем у ламп накаливания

Недостатки галогенных ламп:

Очень сильный нагрев
Чувствительны к перепадам напряжения, сокращается срок службы

Люминесцентные лампы.

На смену лампам накаливания пришли люминесцентные лампы, или как многие их называют «энергосберегающие». Такие лампы способны выдать тот же световой поток, что и лампа накаливания, потребляя в 5 раз меньше электроэнергии. Например, люминесцентная лампа мощностью 15 Вт будет аналогична 75 Ваттной лампе накаливания. Люминесцентная лампа состоит из цоколя и колбы. Колба выполнена из стекла и наполнена инертным газом с добавлением паров ртути. Внутренняя поверхность колбы покрыта люминофором. В результате работы лампы возникает ультрафиолетовое излучение. Люминофор преобразует это излучение в видимый нам свет. В компактных люминесцентных лампах (КЛЛ) с цоколем E27 и E14 имеется встроенная электронная пускорегулирующая аппаратура (ЭПРА), необходимая для запуска лампы. Без ЭПРА работа таких ламп невозможна, и если ЭПРА выходит из строя, то лампа, что называется «перегорает». Поэтому люминесцентные лампы прослужат дольше всего, если будут непрерывно находиться во включенном состоянии, нежели постоянно включаться/выключаться. Существуют люминесцентные лампы и с внешним ЭПРА, они используются, например, в светильниках типа «Армстронг». В случае выхода из строя ЭПРА, он подлежит замене.

Достоинства люминесцентных ламп:

Высокий КПД, в 5 раз выше, чем у ламп накаливания.
Меньший нагрев колбы, по сравнению с лампами накаливания
Срок службы 6000 часов, что в 6 раз больше, чем у ламп накаливания

Недостатки люминесцентных ламп:

Зажигаются не мгновенно
Не совместимы с диммерами
Содержат опасные пары ртути и должны специальным образом утилизироваться
При низких температурах возможны проблемы с запуском таких ламп
Самопроизвольное мерцание выключенной лампы. Происходит, как правило, если присутствует выключатель со световой индикацией. Объясняется тем, что лампа имеет значительную электрическую ёмкость, и даже при небольшой утечке тока эта емкость заряжается. В дальнейшем происходит разряд на электроды лампы, происходит кратковременная вспышка. Чем больше утечка тока, тем чаще будут наблюдаться вспышки света. Такое явление негативно сказывается на сроке службы лампы, а также может очень сильно раздражать, например, ночью.

Светодиодные лампы.

Это еще одна разновидность энергосберегающих ламп.Источником света в таких лампах являются светодиоды, которые помещены в колбу. В корпусе лампы размещается электронный драйвер, который является преобразователем питания.

В процессе работы светодиод вырабатывает тепло, и если он не будет охлаждаться, либо охлаждаться не достаточно, то через некоторое время выйдет из строя или существенно снизится яркость. Чтобы охладить плату со светодиодами на лампах предусмотрены радиаторы. Наиболее эффективным является алюминиевый радиатор, который может быть с ребрами, а может быть и гладким. Гладкий радиатор применяется в недорогих и маломощных лампах. Керамические радиаторы также используются для охлаждения светодиодов и являются весьма эффективными. Встречается также радиатор из алюминия, покрытого пластиком. Пластиковые радиаторы являются самыми неэффективными и, как правило, не вырабатывают свой ресурс.

Выбирая светодиодную лампу не гонитесь за дешевизной. Обратите внимание на радиатор. Отдайте предпочтение лампам с алюминиевым или керамическим радиатором, либо алюминий + пластик. Возьмите лампу в руку. Качественная лампа с алюминиевым радиатором будет заметно тяжелее пластиковой.

Достоинства светодиодных ламп

Низкое энергопотребление. Потребляют в 10 раз меньше электроэнергии, чем лампы накаливания и в 5 раз меньше, чем люминесцентные
Долгий срок службы. От 25000 часов и более
Самая низкая температура корпуса, по сравнению с лампами накаливания и люминесцентными лампами
Не требуют специальной утилизации, так как не содержат паров ртути

Недостатки светодиодных ламп:

Стоимость качественных светодиодных ламп выше, чем у ламп накаливания и люминесцентных. В дальнейшем затраты на приобретение таких ламп с лихвой компенсируются экономией электроэнергии
Деградация светодиодов при недостаточном охлаждении

Классификация ламп по форме:

Грушевидные. Лампы общего назначения. Используются в качестве источника света в люстрах, закрытых светильниках и т.д.
Шарообразные. Лампы общего назначения. Используются в качестве источника света в люстрах, закрытых светильниках и т.д.
Свеча. Используется в люстрах и светильниках, где плафон отсутствует, а также в узких плафонах.
Свеча на ветру. Декоративная лампа. Используется в люстрах и светильниках, где плафон отсутствует.
Рефлекторного типа. Используется в точечных светильниках. Дает направленный свет.
Капсульного типа. Галогенные и светодиодные лампы с цоколем G9 и G4
Спираль. Компактные люминесцентные лампы общего назначения
Таблетка. Используется в точечных светильниках.

Все виды форм лампочек на рисунке ниже.

Виды цоколей ламп.

Самые распространенные виды цоколей – это резьбовые и штырьковые.

Резьбовой цоколь маркируется буквой E и двумя цифрами, обозначающими диаметр цоколя в миллиметрах. Это самый распространенный тип цоколя, используется в большинстве осветительных приборов. С резьбовым цоколем выпускаются все виды ламп. Основные виды резьбовых цоколей:

E27. Диаметр резьбовой части 27 мм.
E14 (миньон). Диаметр резьбовой части 14 мм.
E40. Диаметр резьбовой части 40 мм.

Штырьковые цоколи.

Цоколь лампы соединяется с патроном при помощи штырьков. Маркировка начинается с буквы G с одной и более цифрами. Цифры обозначают расстояние между штырьками. После буквы G в маркировке могут присутствовать буквы U X Y Z, которые определяют модификацию конструкции. Например, лампы G5.3 и GX5.3 не взаимозаменяемы. Типы штырьковых цоколей в таблице ниже.

Тип	Расстояние междуконтактами, мм
G4 GU4 GY4	4
G5	5
G5. 3 GU5.3 GX5.3	5.3
GY6.35	6.35
G9	9
GZ10	10
G13	13
G53 GU53 GX53	53

G4. Используется в галогенных и светодиодных миниатюрных лампах напряжением 12В, 24В, 220В
G9. Используется в галогенных и светодиодных миниатюрных лампах напряжением 12В, 24В, 220В
G5. Используется в трубчатых лампах
GU5.3. Софитная лампа, используется в точечных светильниках
GU10. На концах штырьков имеются утолщения для фиксации лампы в патроне путем поворачивания

Люминесцентная лампа и принцип работы люминесцентной лампы

Что такое люминесцентная лампа?

Люминесцентная лампа представляет собой легкую ртутную лампу, использующую флуоресценцию для получения видимого света. Электрический ток в газе возбуждает пары ртути, которые излучают ультрафиолетовое излучение в процессе разряда, а ультрафиолетовое излучение заставляет люминофорное покрытие внутренней стенки лампы излучать видимый свет. Люминесцентная лампа преобразует электрическую энергию в полезную световую энергию гораздо эффективнее, чем лампы накаливания.Нормальная светосила люминесцентных осветительных приборов составляет от 50 до 100 люмен на ватт, что в несколько раз выше, 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 освещения.
Здесь мы подключаем один пускорегулирующий аппарат и один выключатель, а питание осуществляется последовательно, как показано на рисунке. Затем подключаем люминесцентную лампу и стартер через нее.

При включении питания полное напряжение поступает на лампу, а также на стартер через балласт. Но в этот момент никакого разряда, т. е. светового потока от лампы, не происходит.
При этом полном напряжении сначала в пускателе устанавливается тлеющий разряд. Это связано с тем, что зазор между электродами неоновой лампы стартера намного меньше, чем у люминесцентной лампы.
Затем газ внутри стартера ионизируется благодаря этому полному напряжению и нагревает биметаллическую пластину.Это приводит к изгибу биметаллической полосы для соединения с неподвижным контактом. Теперь ток начинает течь через стартер. Хотя потенциал ионизации неона больше, чем у аргона, но все же из-за малого межэлектродного зазора в неоновой лампе возникает высокий градиент напряжения, и, следовательно, тлеющий разряд зажигается первым в стартере.
Как только ток начинает течь через контактные контакты неоновой лампы стартера, напряжение на неоновой лампе падает, так как ток вызывает падение напряжения на катушке индуктивности (балласте).При пониженном или отсутствующем напряжении на неоновой лампе стартера газовый разряд прекращается и, следовательно, биметаллическая полоска охлаждается и отрывается от неподвижного контакта. В момент размыкания контактов в неоновой лампе стартера ток прерывается, и, следовательно, в этот момент на индуктор (балласт) попадает большой скачок напряжения.
Это импульсное напряжение высокой величины проходит через электроды люминесцентной лампы (трубки) и попадает в пеннинговую смесь (смесь газообразного аргона и паров ртути).
Процесс газового разряда начинается и продолжается, и, следовательно, ток снова получает путь для протекания через саму трубку люминесцентной лампы (трубку). При выпуске пеннинговой газовой смеси сопротивление газа меньше сопротивления стартера.
Разряд атомов ртути производит ультрафиолетовое излучение, которое, в свою очередь, заставляет люминофорное порошковое покрытие излучать видимый свет.
Стартер отключается во время горения люминесцентной лампы (лампового освещения), 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. Небольшое количество тока через нити накала электродов нагревает катушку накала. Поскольку нить покрыта оксидом, образуется достаточное количество электронов, и они устремляются от отрицательного электрода или катода к положительному электроду или аноду из-за этого сильного электрического поля. При движении свободных электронов устанавливается разрядный процесс.

Основной процесс разряда всегда состоит из трех этапов:

Свободные электроны образуются на электродах и ускоряются приложенным электрическим полем.
Кинетическая энергия свободных электронов преобразуется в энергию возбуждения атомов газа.
Энергия возбуждения атомов газа преобразуется в излучение.

В процессе разряда при низком давлении паров ртути образуется одиночная спектральная линия 253,7 нм.Для генерации ультраволнового излучения с длиной волны 253,7 нм температуру колбы поддерживают в пределах от 105 до 115 ^o F.
Отношение длины к диаметру трубки должно быть таким, чтобы на обоих концах происходили фиксированные потери мощности. Место, где происходит эта потеря мощности или свечение электродов, называется областью падения катода и анода. Эта потеря мощности очень мала.
Опять же, катоды должны быть покрыты оксидом. Горячий катод обеспечивает изобилие свободных электронов. Под горячими катодами подразумеваются те электроды, которые нагреваются циркулирующим током, и этот циркулирующий ток обеспечивается дросселем или регулирующим механизмом.Немногие лампы также имеют холодный катод. Холодные катоды имеют большую эффективную площадь, и для получения ионов к ним прикладывается более высокое напряжение, например 11 кВ. Газ начинает выделяться из-за приложения высокого напряжения. Но при 100-200 В свечение катода отделяется от катода, это называется катодным падением. Это обеспечивает большой запас ионов, которые ускоряются к аноду, образуя при ударе вторичные электроны, которые в конечном итоге производят больше ионов. Но катодное падение в разряде с горячим катодом только при 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 были проведены различные эксперименты по разработке электрических разрядов низкого и высокого давления в парах ртути и натрия. Но все эти разработанные схемы были неэффективны для преобразования ультраволнового луча в видимый луч. Это было потому, что; электроды не могли излучать достаточное количество электронов, чтобы установить явление дугового разряда.Снова многие электроны столкнулись с атомами газа, и это было упруго. Таким образом, возбуждение не создавало спектральную линию для использования. Но очень мало работы было сделано по люминесцентным лампам.
Но в 1920-х годах произошел крупный прорыв. Обнаружен факт, что смесь паров ртути и инертного газа при низком давлении на 60% эффективнее преобразует подводимую электрическую мощность в одну спектральную линию на 253,7 нм. Ультрафиолетовые лучи
преобразуются в лучи видимого света за счет использования соответствующего флуоресцентного материала внутри лампы.С этого времени люминесцентные лампы стали внедряться в повседневную жизнь людей.
Позже, доктор У. Л. Энфилд в 1934 году получил отчет от доктора А. Х. Кромптона об использовании лампы с люминесцентным покрытием. Сразу же Enfield создала исследовательскую группу, которая приступила к созданию коммерческой люминесцентной лампы. В 1935 году их группа создала прототип зеленой люминесцентной лампы с КПД около 60%.
Спустя два с половиной года на рынке появились люминесцентные лампы белого и шести других цветов.Различные смеси люминофорного порошка используются для получения различных цветов люминесцентных ламп. Были представлены первые лампы мощностью 15, 20 и 30 Вт длиной 18 дюймов, 25 дюймов и 36 дюймов.
Вскоре после 40 Вт T12, 4-футовая лампа была представлена и широко использовалась в офисном, школьном, промышленном освещении. Ранние лампы давали свет несколько желтоватый до 3500К. Позже лампы дневного света 6500K были разработаны таким образом, чтобы они излучали свет, имитирующий средний свет северного неба на пасмурном небе.
Как правило, в 1940 году на рынке были доступны 4-футовые лампы диаметром 1,5 дюйма и мощностью 40 Вт. Но постепенно дизайн был изменен в сторону более эффективного использования. В дуге изменена разрядная часть ламп. Но аргон по-прежнему используется, хотя давление несколько меньше прежнего. Пары ртути поддерживаются при том же давлении, что и в предыдущем случае. Для этой лампы требуется 425 мА при падении напряжения от 100 до 105 В.

Как работают люминесцентные лампы

Основное средство преобразования электрической энергии в энергию излучения в люминесцентной лампе основано на неупругом рассеянии электронов, когда падающий электрон сталкивается с атомом газа.

Если (падающий) свободный электрон обладает достаточной кинетической энергией, он передает энергию внешнему электрону атома, заставляя этот электрон временно перейти на более высокий энергетический уровень. Столкновение «неупругое», потому что происходит потеря кинетической энергии.

Это более высокое энергетическое состояние нестабильно, и атом будет излучать ультрафиолетовый фотон, когда электрон атома вернется на более низкий, более стабильный энергетический уровень.

Большинство фотонов, испускаемых атомами ртути, имеют длины волн в ультрафиолетовой (УФ) области спектра, преимущественно с длиной волны 253.7 и 185 нанометров (нм). Они не видны человеческому глазу, поэтому их необходимо преобразовать в видимый свет. Это делается с помощью флуоресценции.

Ультрафиолетовые фотоны поглощаются электронами в атомах внутреннего флуоресцентного покрытия лампы, вызывая аналогичный скачок энергии, а затем падение с испусканием следующего фотона. Фотон, испускаемый в результате этого второго взаимодействия, имеет меньшую энергию, чем фотон, вызвавший его.

Химические вещества, входящие в состав люминофора, подобраны таким образом, чтобы эти испускаемые фотоны находились на длинах волн, видимых человеческому глазу.Разница в энергии между поглощенным ультрафиолетовым фотоном и испущенным фотоном видимого света идет на нагрев люминофорного покрытия .

Когда свет включается, электрическая энергия нагревает катод настолько, что он испускает электроны (термоэлектронная эмиссия). Эти электроны сталкиваются с атомами инертных газов внутри колбы, окружающей нить накала, ионизируют их, образуя плазму в процессе ударной ионизации. В результате лавинной ионизации проводимость ионизированного газа быстро возрастает, что позволяет пропускать более высокие токи через люминесцентную лампу.

Заполняющий газ помогает определить рабочие электрические характеристики лампы, но сам не излучает свет. Заполняющий газ эффективно увеличивает расстояние, которое электроны проходят через трубку, что дает электрону больше шансов взаимодействовать с атомом ртути.

Атомы аргона, возбужденные до метастабильного состояния ударом электрона, могут сообщать эту энергию нейтральному атому ртути и ионизировать его, что описывается как эффект Пеннинга .

Преимущество заключается в снижении пробивного и рабочего напряжения люминесцентной лампы по сравнению с другими возможными газами-наполнителями, такими как криптон.

Люминесцентная лампа принцип работы и схема подключения

Привет на этой странице мы обсудим люминесцентные лампы. Люминесцентная лампа — это тип лампы, работающей на явлении люминесценции. Люминесцентные лампы дают более высокий световой поток по сравнению с лампами накаливания. он появился в 19 веке. Эти лампы дают свет белого цвета за счет покрытия фосфором внутренней поверхности стеклянной трубки.

Принципиальная схема

Эти лампы состоят из нескольких основных частей:

Балласт или (электрический дроссель)
Стартер
Электроды
Лампа

Балласт — магнитный балласт (электрический дроссель содержит катушку с катушкой)Магнитное поле, создаваемое проводом, улавливает большую часть тока, поэтому флуоресцентному свету попадает только необходимое его количество. Это количество может колебаться в зависимости от толщины и длины медной проволоки. Стартер. В системе люминесцентного освещения балласт регулирует ток, подаваемый на лампы, и обеспечивает достаточное напряжение для запуска ламп. Без балласта для ограничения тока люминесцентная лампа, подключенная непосредственно к источнику питания высокого напряжения, быстро и неконтролируемо увеличила бы потребление тока.

Через секунду лампа перегревалась и перегорала. Электроды. Люминесцентная лампа состоит из стеклянной трубки, заполненной смесью паров аргона и ртути. Металлические электроды на каждом конце покрыты оксидом щелочноземельного металла, который легко испускает электроны. Лампа- Люминесцентная лампа состоит из длинного трубчатого стержня, заполненного смесью газов под низким давлением.

работа электрической схемы

При включении питания переменного тока (переменного тока). Эти источники питания достигли электродов, но этот мгновенный источник питания также поступает в стартер через электрический дроссель (балласт).Этот стартер содержит биметаллический контакт. Когда питание достигает пускателя, он создает условия короткого замыкания и нагревает биметаллическую пластину. За счет нагрева биметаллическая полоса изгибается в сторону контакта и замыкает цепь. Напряжение на пускателе снижается, поскольку ток вызывает падение напряжения на индукторе (балласте). При пониженном или отсутствующем напряжении на пускателе газовый разряд больше не происходит, биметаллическая пластина остывает и размыкает контакт.

В момент размыкания контактов пускателя ток прерывается и, следовательно, на индуктор (балласт) попадает большой бросок напряжения.Это высокое напряжение создает смесь газов в трубке. Смесь аргона и ртути создает ультрафиолетовое излучение, невидимое человеческому глазу. За счет покрытия порошком фосфора 0f на внутренней поверхности трубки. Этот ультрафиолетовый свет излучает белый свет, видимый человеческому глазу.

Связанные статьи

Различные типы ламп

Руководство по подключению VFD

Подключение платы расширения со схемой

Схема подключения Godown

Родственные

How Do Fluor Объяснение и схема включены

В середине 1930-х годов, когда на рынке появились первые люминесцентные лампы, они стали настоящим открытием.Люди были поражены, увидев, что их дома и офисы освещены так же ярко, как прохладный дневной свет. Узнайте, как они работают здесь.

Что внутри люминесцентной лампы?

Люминесцентная лампа в основном состоит из длинной стеклянной газоразрядной трубки. Его внутренняя поверхность покрыта фосфором и заполнена инертным газом, обычно аргоном, со следами ртути.
Затем трубка окончательно герметизируется при низком давлении двумя нитевидными электродами на обоих концах.
Эти электродные нити используются для предварительного нагрева трубки и инициирования быстрой проводимости электронов между двумя концевыми электродами. Первоначально процесс требует относительно большого количества энергии.
Энергия также превращает часть ртути из жидкости в стекло. Затем электроны сталкиваются с газообразными атомами ртути, увеличивая количество энергии. Когда электроны возвращаются на свой первоначальный энергетический уровень, они начинают излучать свет. Однако свет, который они излучают, является ультрафиолетовым и не виден невооруженным глазом, поэтому необходимо сделать еще один шаг, прежде чем мы сможем увидеть свет.
Вот почему трубка была покрыта фосфором. Люминофоры излучают свет при воздействии света. При воздействии ультрафиолетового света частицы излучают белый свет, который мы можем видеть.
После того, как проводимость электронов между электродами завершена, больше не требуется нагрев нитей, и вся система работает при гораздо более низком токе.

Электропроводка люминесцентных ламп

Вот один из примеров трубчатого светильника, состоящего из большого тяжелого квадратного «дросселя» или «балласта» и небольшого цилиндрического «стартера».Попробуем разобраться, как работает вся система. Пожалуйста, обратитесь к схеме справа, когда вы читаете следующие пункты:

Дроссель на самом деле является большой катушкой индуктивности. Он состоит из длинной медной обмотки поверх железных пластин.
Катушка индуктивности по своей природе всегда имеет тенденцию отбрасывать накопленный в ней ток каждый раз, когда через нее отключается питание. Этот принцип дросселя используется при освещении люминесцентной лампой.
Когда переменное напряжение подается на ламповый светильник, напряжение проходит через дроссель, стартер и нити накала трубки.
Нити накаливания загораются и мгновенно нагревают трубку. Стартер состоит из разрядной лампы с двумя электродами рядом с ней. Когда через него проходит электричество, между двумя электродами возникает электрическая дуга. Это создает свет, однако тепло от лампы заставляет один из электродов (биметаллическая полоса) изгибаться, вступая в контакт с другим электродом.Это не позволяет заряженным частицам создавать электрическую дугу, создающую свет. Однако теперь, когда тепло от света ушло, биметаллическая полоса остывает и отгибается от электрода, снова размыкая цепь.
В этот момент балласт или дроссель «отбрасывают» накопленный ток, который снова проходит через нити накала и снова зажигает лампу.
Если трубка не наполняется в достаточной мере, последующие толчки наносятся дроссельной заслонкой благодаря быстрому переключению стартера, так что, наконец, трубка ударяет.
После этого дроссель действует только как ограничитель тока с низким импедансом для трубки, пока горит свет.

Распространенной проблемой, связанной с этими типами приборов, является гудение или жужжание. Причина этого кроется в неплотно подогнанном дросселе к светильнику, который вибрирует в соответствии с частотой 50 или 60 герц нашей сети переменного тока и создает гудящий шум. Затяжка винтов дроссельной заслонки может мгновенно устранить проблему.

Принцип работы современных электронных балластов заключается в отказе от использования стартеров для предварительного нагрева. Они также очень легкие по весу. Они подавляют начальное мерцание лампового света, которое обычно наблюдается в обычных ламповых светильниках, путем изменения частоты сетевого питания до гораздо более высоких 20 000 герц или более. Кроме того, электронные балласты очень энергоэффективны.

Надеюсь, это обсуждение предоставило вам достаточно информации о том, как работают флуоресцентные лампы.

Каталожные номера

Принцип работы стартера люминесцентного света

Состав стартера

Состав стартера можно разделить на: стеклянную колбу, наполненную неоновым газом, статический контакт и подвижный контакт. Контактная часть биметаллическая.

Принцип работы стартера

Принцип работы: когда выключатель включен, напряжение питания сразу добавляется к двум полюсам стартера через балласт и нить накала лампы.Напряжение 220 В мгновенно ионизирует инертный газ стартера и создает тлеющий разряд.

Тепло этого процесса заставляет биметаллическую деталь расширяться. Поскольку степень расширения подвижного и статического контактных элементов различна, U-образный подвижный контактный элемент расширяется и удлиняется и контактирует со статическим контактным элементом для соединения цепи, поэтому два полюса балласта соприкасаются. Ток проходит через балласт, контакт стартера и два конца нити накала, образуя путь.В это время, поскольку два полюса стартера замкнуты и напряжение между двумя полюсами равно нулю, неоновый газ в стартере перестает проводить ток и тлеющий разряд исчезает, что приводит к падению температуры в трубке, U-образной форме. подвижный контакт охлаждается и сжимается, два контакта разъединяются, и цепь автоматически размыкается.

В момент, когда два полюса разъединены, ток в цепи внезапно отключается, и балласт создает большую самоиндуцируемую электродвижущую силу, которая действует на оба конца трубки после наложения напряжения питания.Когда нить нагревается, испускается большое количество электронов. Под действием высокого напряжения на обоих концах лампы они с большой скоростью перемещаются от конца с низким потенциалом к концу с высоким потенциалом. В процессе ускорения молекулы аргона в трубке сталкиваются и быстро ионизируются. Аргон ионизируется для выделения тепла, которое заставляет ртуть выделять пар, а затем пары ртути ионизуются и испускают интенсивный ультрафиолетовый свет.

При возбуждении ультрафиолетовым светом люминофор внутри стенки трубки излучает почти белый видимый свет.После люминесцентная лампа библиотеки загорается нормально. Поскольку переменный ток непрерывно проходит через катушку балласта, в катушке создается ЭДС самоиндукции, которая препятствует изменению тока в катушке. В это время балласт играет роль снижения напряжения и ограничения тока, так что ток стабилен в диапазоне номинального тока лампы, а напряжение на обоих концах лампы также стабильно в диапазоне номинального рабочего напряжения.

Поскольку это напряжение ниже, чем напряжение ионизации стартера, стартер, подключенный параллельно с обоих концов, больше не будет работать. В пускателе тоже есть конденсатор, который стоит параллельно неоновому пузырю. Его функция заключается в поглощении гармоник, генерируемых тлеющим разрядом, чтобы не влиять на нормальную работу телевизора, радио, аудио, мобильного телефона и другого оборудования. Это также может сделать так, чтобы подвижные и статические контакты не давали искры, когда они разделены, чтобы избежать возгорания контактов.Без конденсатора стартер тоже может работать.

Другие компоненты люминесцентной лампы

Трубка

Нить накала, трубка заполнена аргоном и тонкими парами ртути, стенка трубки с люминофором, в зависимости от газа люминофор излучает разные цвета света.

Балласт

Катушка с железным сердечником имеет большую собственную индуктивность. Чтобы сделать газ в трубке проводящим, требуется напряжение намного выше 220 В. Следовательно, люминесцентная лампа нуждается в гораздо более высоком мгновенном напряжении, чем напряжение источника питания при освещении.Когда люминесцентная лампа загорается нормально, сопротивление трубки становится очень маленьким, и через нее проходит только небольшой ток. Если ток слишком сильный, лампа перегорит, а напряжение, подаваемое на трубку, должно быть ниже напряжения источника питания, эти два требования достигаются за счет балластов, включенных последовательно с лампой.

Зачем стартеру люминесцентной лампы нужен параллельный конденсатор

(1) Функция конденсатора в пускателе: мгновенно увеличить напряжение, чтобы ток мог разрушить неоновый газ в трубке, чтобы сформировать путь для трубки.Конденсатор используется для зарядки и разрядки.

(2) Принцип работы пускового конденсатора: зарядка при включенном пускателе, разрядка при выключенном пускателе и расщепление неона в трубке. Если снять стартер при включенной лампе, лампа не погаснет, потому что лампа Неоновый газ в трубке расщепился и образовал путь.

Детали: При включении выключателя напряжение питания сразу подается на два полюса стартера через балласт и нить накала лампы.Напряжение 220 вольт моментально ионизирует инертный газ стартера, генерируя тлеющий разряд. Тепло тлеющего разряда заставляет биметаллический лист нагреваться и расширяться, и два полюса соприкасаются. Ток проходит через балласт, контакт стартера и нити на обоих концах, образуя путь. Нить накала быстро нагревается током и испускает много электронов. В это время, поскольку два полюса стартера замкнуты, напряжение между двумя полюсами равно нулю, тлеющий разряд исчезает, а температура в трубке снижается; биметаллическая пластина автоматически сбрасывается, и два полюса разъединяются.В момент, когда два полюса разъединены, ток в цепи внезапно отключается, и балласт создает большую самоиндуцируемую электродвижущую силу, которая действует на оба конца трубки после наложения напряжения питания. Большое количество электронов, испускаемых при нагреве нити накала, движется от конца с низким потенциалом к концу с высоким потенциалом с большой скоростью под действием высокого напряжения на обоих концах трубки лампы. В процессе разгона он сталкивается с молекулами аргона в трубке, вызывая их быструю ионизацию.Ионизация аргона генерирует тепло, а тепло заставляет ртуть образовывать пары, а затем пары ртути также ионизуются и испускают сильные ультрафиолетовые лучи. Люминофор в стенке трубки при возбуждении ультрафиолетовыми лучами излучает почти белый видимый свет.

После нормального свечения люминесцентной лампы. Поскольку переменный ток непрерывно проходит через катушку балласта, в катушке возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует изменению тока в катушке.В это время балласт действует как понижающая и ограничивающая ток функция для стабилизации тока в пределах номинального диапазона тока лампы. Внутри напряжение на трубке лампы также стабильно в пределах номинального диапазона рабочего напряжения. Поскольку это напряжение ниже напряжения ионизации пускателя, пускатели, включенные параллельно с обоих концов, уже не работают.

Что такое газовая лампа

Газовая лампа герметизирует процесс разряда между электродами в колбе, поэтому ее также называют герметичным источником света с дуговым разрядом.Он имеет характеристики стабильного излучения, высокой мощности и высокой светоотдачи. Поэтому он играет важную роль в освещении, фотометрии и спектроскопии. Существует множество типов газовых фонарей. Лампы могут быть заполнены различными газами или парами металлов, такими как аргон, неон, водород, гелий, ксенон и другие газы, а также ртуть, натрий, галогениды металлов и т. д., тем самым образуя разнообразные источники ламп с различными разрядными средами.

Принцип работы газовой лампы

В трубке лампы всегда есть заряженные частицы, которые движутся и ускоряются к соответствующему электроду под действием электрического поля.Ускоренные частицы ударяются о молекулы газа в трубке, ионизируя их, тем самым увеличивая свободный заряд в трубке. Некоторые из них достигают и ударяются об электрод, испуская вторичные электроны, достаточные для того, чтобы возбудить газ и излучать свет от электрода; а другая часть взаимодействует с молекулами газа при их движении. Они сталкиваются, или ионизируют их, или заставляют их излучать свет, образуя тлеющий разряд.

Типы газовых фонарей

При наполнении одним и тем же материалом могут быть сконструированы различные газовые фонари из-за разной конструкции.Например, ртутные лампы можно разделить на: ртутные лампы низкого давления, давление в трубке менее 0,8 Па, их можно разделить на тип тлеющего разряда с холодным катодом и два типа дугового разряда с горячим катодом. Ртутная лампа высокого давления, давление в трубке от 1 до 5 атмосфер, светоотдача лампы может достигать 40-50лм/Вт. Ртутная лампа сверхвысокого давления, давление в трубке может достигать от 10 до 200 атмосфер. Другой пример — длинная дуга и короткая дуга в неоновых лампах.Все они имеют свою светоотдачу, силу света, спектральные характеристики, пусковую схему и специфическую структуру.

Какие недостатки у люминесцентных ламп

Недостаток 1: большой объем, можно использовать только для основного освещения

Люминесцентные лампы должны иметь определенную длину и диаметр трубы из-за их принципа излучения света. Поэтому объем корпуса лампы относительно велик, а конструкция лампы сложна. Как правило, его можно использовать только для основного освещения и нельзя использовать для акцентного освещения.

Недостаток 2: общая цветопередача

Индекс отображения люминесцентных ламп хороший или плохой, а его цветопередача зависит от типа люминофора. Если люминофор в лампе люминофор с пятью основными цветами, индекс отображения может достигать 90+ (но цена будет относительно дороже).

Недостаток 3: диммирование затруднено

Люминесцентные лампы могут диммироваться, но технология управления намного сложнее, чем у ламп накаливания и требует специальных приводных устройств.

Недостаток 4: Строб

Это самая смертоносная точка люминесцентных ламп-стробов. Конечно, поскольку газоразрядная лампа имеет стробоскопическое явление, это вызвано периодическим изменением тока.

Недостаток 5: электромагнитные помехи

Из-за наличия электрических приборов в газоразрядной лампе могут возникать более или менее электромагнитные помехи. В некоторых случаях, когда требуется использование неэлектромагнитных помех, таких как студии звукозаписи, операционные и т. д., люминесцентные лампы не подходят для использования.

В чем преимущества люминесцентных ламп

Преимущество 1: Высокая светоотдача

Светоотдача люминесцентных ламп очень высока, до 104 люмен на ватт. Если вам нужна более высокая внешняя освещенность, вы можете выбрать этот тип источника света с более высокой эффективностью.

Преимущество 2: высокая скорость поддержания светового потока, затухание при слабом освещении

Если предположить, что срок службы люминесцентных ламп достиг 8000 часов, то некоторые высококачественные люминесцентные лампы все еще могут поддерживать световой поток более 90%; даже если качество немного хуже, они могут достигать 80% от выходного светового потока. Ни лампы накаливания, ни галогенные лампы на это не способны.

Преимущество 3: доступны различные цветовые температуры

Люминесцентные лампы обычно имеют 4 распространенных белых цвета: теплый белый (3000К), белый (3500К), холодный белый (4000К) и дневной свет (6500К). Эти разные цветовые температуры зависят от разных цветов люминофоров на стенке трубки.

Люминесцентная лампа

— принцип работы, конструкция и принципиальная схема

В этой теме вы изучите люминесцентную лампу – принцип работы, конструкцию и принципиальную схему.

Люминесцентная лампа представляет собой ртутную газоразрядную лампу низкого давления.

Конструкция

Люминесцентная лампа

Люминесцентная лампа (рис. 1 (a) и рис. 1 (b)) обычно состоит из длинной стеклянной трубки (G) с электродами на каждом конце (E ₁ и E ₂). Эти электроды изготовлены из спиральной вольфрамовой нити, покрытой материалом, излучающим электроны. Трубка изнутри покрыта флуоресцентным порошком и содержит небольшое количество аргона вместе с небольшим количеством ртути при очень низком давлении.Цепь управления лампой состоит из пускового переключателя (S), известного как стартер, индуктивной катушки с железным сердечником, называемой дросселем (L), и двух конденсаторов (C ₁ и C ₁).

(а)

(б)

Рис. 1: (a) Схема люминесцентной лампы с пусковым выключателем тлеющего типа, (b) Стартер в разрезе

Принцип работы люминесцентной лампы

Обычно используются два типа пусковых выключателей, а именно калильного типа (устройство, работающее от напряжения) и теплового типа (устройство, управляемое током).Трубка с пусковым устройством накаливания (S) показана на рис. 1 (а). Этот стартер (рис. 1 б) состоит из двух электродов, герметично запаянных в стеклянную колбу, заполненную смесью гелия и водорода. Один электрод неподвижный, а другой представляет собой U-образную биметаллическую полосу из двух металлов, имеющих разные температурные коэффициенты расширения. Контакты нормально разомкнуты. При включении питания тепла, выделяемого за счет тлеющего разряда между электродами пускателя, достаточно, чтобы согнуть биметаллическую полосу (из-за неравномерного расширения двух металлов) до ее контакта с неподвижным электродом.Таким образом, замыкается цепь между двумя трубчатыми электродами (Е ₁ и Е ₂ ) и через них циркулирует относительно большой ток. Затем электроды нагреваются до накала этим циркулирующим током, и в непосредственной близости от них происходит ионизация. Через секунду-две из-за отсутствия тлеющего разряда, который прекращается после замыкания контактов пускового переключателя, биметаллическая полоска достаточно охлаждается. Это приводит к разрыву контакта, а внезапное уменьшение тока вызывает e.м.ф. порядка 800 – 1000 В в дроссельной катушке. Этого напряжения достаточно для зажигания дуги между двумя электродами E ₁ и E ₂ за счет ионизации аргона. Тепло, выделяющееся в трубке, испаряет ртуть, и разность потенциалов на трубке падает примерно до 100–110 В. Этой разности потенциалов недостаточно, чтобы возобновить накал в стартере. Если используется пусковой выключатель теплового типа, схема схемы будет такой, как показано на рис. 2. Этот переключатель (S) либо открытого типа, либо заключенный в стеклянную колбу, заполненную водородом, имеет биметаллическую полосу рядом с нагревательным элементом (R ).Два электрода переключателя нормально замкнуты. Следовательно, когда лампа включена, цепь замкнута через термовыключатель, относительно большой ток протекает через две нити накала (Е ₁ и Е ₂) трубки. Этот циркулирующий ток нагревает нити до накала, и газ в непосредственной близости от них ионизируется. Поскольку тот же самый ток проходит и через нагревательный элемент (R), он вызывает размыкание контакта биметаллической пластины, и индуктивный скачок напряжения из-за дросселя запускает разряд в трубке.Затем контакты стартера остаются разомкнутыми до тех пор, пока лампа не заработает за счет тепла, выделяемого нагревательным элементом.

Рис. 2: Цепь люминесцентной лампы с пусковым выключателем термического типа

Большая часть энергии, излучаемой этой ртутной лампой низкого давления, не находится в видимой форме. Флуоресцентное покрытие поглощает эту энергию и преобразует ее в видимое излучение, т.е. свет. Различные флуоресцентные порошки повторно излучают поглощенную энергию в разных цветах.

Функции компонентов вспомогательной цепи

Дроссель

Обеспечивает необходимое высокое напряжение для запуска разряда в трубке (т. е. напряжение, необходимое для зажигания дуги между двумя электродами трубки).
Поскольку напряжение, необходимое на лампе при нормальной работе, невелико (около 100–110 В), избыточное напряжение сбрасывается на дроссель.
Дроссель действует как стабилизатор. Разряд имеет отрицательную характеристику, т.е.е. сопротивление падает с увеличением тока. В таких условиях дроссель помогает поддерживать постоянный ток в трубке. Например, если ток увеличивается, падение напряжения на дросселе будет увеличиваться, а напряжение на трубке будет уменьшаться, что приведет к уменьшению тока и наоборот.

Конденсатор С ₁

Дроссель снижает коэффициент мощности цепи. Cl, подключенный параллельно источнику питания, улучшает этот коэффициент мощности.

Конденсатор С ₂

Подключается параллельно пусковому выключателю для подавления радиопомех из-за высокочастотных колебаний напряжения, которые могут возникать на его контактах.

Применение люминесцентной лампы

Очень широко используются для внутреннего освещения жилых домов, магазинов и гостиниц. Они также широко используются с отражателями для уличного освещения. Благодаря безбликовому бестеневому свету они идеально подходят для мастерских, фабрик, лабораторий и гостиных.Люминесцентные лампы обычно изготавливаются мощностью 20, 40 и 80 Вт.

Преимущества люминесцентной лампы

Снижение энергопотребления.
Более длительный срок службы, примерно в 3-4 раза больше, чем у ламп накаливания.
По сравнению с лампами накаливания эффективность также примерно в 3-4 раза выше, что дает гораздо больше света при той же мощности.
Превосходное качество света. Дает рассеянный, безбликовый, бестеневой и холодный белый свет (приближающийся к дневному свету).
Не требуется период прогрева, как в случае с другими газоразрядными лампами.
Различные цвета света могут быть получены с использованием различных типов флуоресцентных порошков.
Низкое тепловое излучение.

Недостатки люминесцентной лампы

Первоначальная стоимость лампы вместе с необходимым вспомогательным оборудованием очень высока.
Однако, учитывая его долгий срок службы, его использование по-прежнему экономично.
При частых переключениях сокращается срок службы.
Колебания напряжения влияют на него, но не в такой степени, как на лампы накаливания.
Создавать радиопомехи.
Колеблющийся световой поток (мерцание) создает нежелательный стробоскопический эффект при работе с вращающимися механизмами. Из-за этого эффекта вращающееся оборудование может казаться неподвижным или даже вращаться в противоположном направлении. Этого можно избежать, используя группы из трех ламп, распределенных между тремя фазами трехфазного источника питания, или сдвоенные лампы в однофазном источнике питания с некоторыми изменениями схемы.

Принципы работы люминесцентных ламп Чем они отличаются от ламп накаливания по эффективности и стоимости. – Научные проекты

Когда на нити на обоих концах трубки подается ток, нити становятся так называемыми «катодами», что означает, что они обеспечивают интенсивный источник положительно заряженных электронов. Это возбуждает газообразный аргон до «плазменного состояния», которое «возбуждает» металлическую ртуть. В этот момент поток положительных электронов заставляет электроны в оболочке атомов ртути «прыгать» (выходить наружу) из нейтрального или «основного состояния» и становиться «возбужденными».Это выталкивает электроны наружу, заполняя «пустое» орбитальное кольцо новым электроном. Затем атом высвобождает свой избыточный электрон по мере того, как атом пытается вернуться в свое нейтральное состояние, и благодаря этому процессу газообразная ртуть становится «заряженной», отводя избыточную энергию в виде фотонов, находящихся в ультрафиолетовом диапазоне. Внешнее балластное устройство служит для ограничения количества тока, подаваемого в плазму в этом процессе, поддерживая постоянный и равномерный источник электрического потока к катодам.

Тот же самый атом, который только что испустил фотон, затем подбирает другой из катодного потока, непрерывно повторяя процесс, пока катод подключен к источнику тока.

В случае с ртутью этот элемент излучает очень сильную линию на 2537 Ангстрем, далеко в дальнем ультрафиолетовом диапазоне (УФС). По своим свойствам эта длина волны опасна, так как ни одна из них никогда не проникает на землю, и жизнь не готова иметь дело с этими длинами волн излучения.Но эта частота полезна двумя способами. Если бы в трубку не добавлялся люминофор, эта лампа была бы такой же, как в оборудовании для УФ-стерилизации (например, в парикмахерских для расчесок и ножниц и в боулинге для обуви), поскольку она убивает все живые организмы, подвергшиеся воздействию. это спустя время. Но это не относится к бытовым люминесцентным лампам. Эта спектральная линия фотонов попадает на соответствующим образом легированное (то есть добавляются выбранные примеси) покрытие из галофосфата кальция внутри самой трубки, что вызывает две вещи.Сначала покрытие отфильтровывает опасное УФ-излучение, а затем преобразует энергию в другой спектральный диапазон, в основном в видимый.

В зависимости от смеси легирующих материалов в сочетании с люминофором из галофосфата кальция диапазон выходного сигнала трубки будет варьироваться, и, таким образом, флуоресцентное устройство может быть адаптировано для получения определенных диапазонов или спецификаций светоотдачи.