Люминесцентные лампы: параметры, устройство, схема, плюсы и минусы по сравнению с другими

Современные люминесцентные лампы (ЛЛ) прекрасно справляются с освещением жилых, рабочих и технических помещений большой площади и позволяют снизить общее потребление электричества на 50-83%, уменьшив таким способом счета за коммунальные услуги.

В этой статье рассмотрим рабочие характеристики ЛЛ, их устройство, разберем основные преимущества и недостатки в сравнении с другими типами осветительных приборов. В дополнение приведем тематические фото и схемы, а также видеоролики о принципе работы лампочек люминесцентного типа и особенностях их применения.

Принцип работы и устройство ЛЛ

Люминесцентный прибор представляет собой газозарядный источник света, где в ртутных парах электрический разряд создает интенсивное ультрафиолетовое излучение.

Компактные модули люминесцентного типа имеют стандартный цоколь, благодаря которому становятся удобной заменой ярких, но более энергозатратных ламп накаливания.

Как работает люминесцентная лампочка?

В видимый человеческому глазу свет его преображает специальный состав под названием люминофор, состоящий из галофосфата кальция, смешанного с дополнительными элементами.

После подключения к центральной электросети люминесцентной лампы, внутри стеклянной колбы требуется поддерживать так называемый тлеющий разряд.

Он дает возможность обеспечить свечение люминофорного слоя в постоянном режиме и даже в период кратковременного отключения центрального электропитания.

Конструкционные особенности прибора

Традиционная лампа люминесцентного типа — это стеклянный цилиндр с внешним диаметром 12, 16, 26 и 38 мм, обычно представленный как:

• прямая удлиненная трубка;
• изогнутый U-образный модуль;
• кольцо;
• сложная фигура.

В торцевые края герметично впаяны ножки. На их внутренней стороне размещены вольфрамовые электроды, конструктивно напоминающие биспиральные тела накала, встроенные в лампочки «Ильича».

С наружной части электродные элементы подпаяны к металлическим штырькам металлического цоколя, на которые подается рабочее напряжение.

U-подобные и прямые приборы обычно оснащены цоколями G5 и G13, где буквенная кодировка означает штырьковый тип цокольного элемента, а цифровая показывает, на каком расстоянии друг от друга располагаются рабочие элементы.

Электропроводная среда, располагающаяся внутри стеклянной колбы, обладает отрицательным сопротивлением. Когда между двумя противоположными электродами возникает рост тока, требующий ограничения, оно проявляется и снижает рабочее напряжение.

В схему цепи включения обычной люминесцентной лампочки входит дроссель или балластник. Он отвечает за создание высокоуровневого импульсного напряжения, необходимого для корректной активации лампы.

Помимо этой детали, ЭмПРА комплектуется стартером. Он представляет собой элемент тлеющего разряда, внутри которого располагаются два электрода, окруженные средой инертного газа.

Один из них состоит из биметаллической пластины. В спящем режиме оба электрода находятся в разомкнутом состоянии.

Что такое люминесцентные лампы и их характеристики

Люминесцентная лампа – это довольно распространенное явление в нашей жизни.

Наверняка каждый из нас посещал какие-либо общественные учреждения и замечал специфику освещения в этих зданиях. Однако о том, что именно представляет собой это изделие, знает мало кто.

Люмиисцентные лампы относятся к газозарядным устройствам, основывающим свою работу на воздействии с физической стороны электрического разряда в газах.

В таком устройстве содержится ртуть, обеспечивающая ультрафиолетовое излучение, которое в самой лампе превращается в свет.

Происходит этот процесс с помощью очень важного элемента – люминофора.

Люминофор может быть смесью каких либо химических элементов, например, галофосфата кальция с чем-либо. Подбирая люминофор какого-либо типа, можно добиться самых интересных эффектов, например, изменения цветового решения света лампы.
При выборе изделия стоит обратить внимание на один из самых важных показателей – общий индекс цветопередачи. Обозначается он сочетанием букв Ra, и чем большее значение указано в сопроводительной документации к лампе, тем лучше она будет производить свою работу.
Благодаря такой системе освещения люминисцентная лампа стала явным лидером перед теми же лампами накаливания.

А если учесть, что эксплуатационные характеристики ее обеспечивают куда более длительный срок пользования, то о правильности выбора, обращенного в пользу люминисцентной лампы, задумываться не стоит.

Распространенные виды таких лампочек

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

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

Вид #1 — модули высокого давления

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

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

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

Вид #2 — изделия низкого давления

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

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

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

Подключение к сети

Исправить эти проблемы можно путем применения балластов. Самые распространенные – это ЭмПРА (электромагнитный балласт) и ЭПРА (электронный).

ЭмПРА представляет собой электромагнитный дроссель, который подключается последовательно с лампой. Последовательно со спиралями накала подключается стартер, который является неоновой лампой с биметаллическими электродами и конденсатором. Преимущества – простота конструкции, надежность, долговечность. Недостатки – долгий пуск, требуется большое количество электроэнергии, гул во время работы, мерцание, крупные размеры.

ЭПРА питает лампочку высокочастотным напряжением, благодаря чему исключается мигание. Использует два варианта пуска ламп:

• Холодный. Светильник включается сразу же после подачи напряжения.
• Горячий. Электроды прогревается и источник загорается через 0,5—1 секунду.

К преимуществам относят долгий срок службы, меньшее энергопотребление, возможность диммирования на некоторых моделях, бесшумность.

Особенности компактных ЛЛ

ЛЛ компактного типа – это изделия-гибриды, соединяющие в себе некоторые специфические отличительные черты ламп накаливания и характеристики люминесцентов.

Благодаря прогрессивным технологиям и расширившимся инновационным возможностям, имеют небольшой диаметр и некрупные габариты, свойственные лампочкам «Ильича», а также высокий уровень энергоэффективности, характерный для линейки приборов ЛЛ.

КЛЛ в большинстве случаев оснащаются электронным дросселем и могут использоваться в осветительных приборах специфического типа. Также применяются для замены в новых и раритетных светильниках простых и привычных ламп накаливания.

При всех достоинствах у компактных модулей есть такие специфические недостатки, как:

• стробоскопический эффект или мерцание – основные противопоказания здесь касаются эпилептиков и людей с различными заболеваниями глаз;
• выраженный шумовой эффект – в процессе пролонгированного применения появляется акустический фон, способный вызвать определенный дискомфорт у человека, находящегося в помещении;
• запах – в некоторых случаях изделия издают едкие, неприятные ароматы, раздражающие обоняние.

Последняя позиция чаще наблюдается у безымянных поделок китайского происхождения, а первыми двумя часто страдают даже брендовые приборы, изготовленные согласно всем правилам и современным требованиям. Рейтинг лучших производителей КЛЛ мы привели в этой статье.

Область применения

В наше время достаточно сильно развита экономика, что заставляет нас использовать энергосберегающие ресурсы. Так, люминесцентные лампы начали использоваться практически везде, будь то собственная квартира, дачный участок или какое-либо производственное помещение, или просто офис. Вместе с тем, газоразрядное производство используется и в плазменных телевизорах.

Самым целесообразным использованием газоразрядного освещения является большое пространство (стадион, бассейн, школьные участки, на улицах городов и дачных участков). Там, где требуется большая отдача от осветительных элементов, включение происходит достаточно редко.

Базовый спектр цветовых температур

Цвет свечения – один из самых важных параметров, напрямую зависящий от состава люминофора, преображающего ультрафиолетовое излучение в свет.

Сегодня к наиболее распространенным относятся 7 определений оттенков потока, вырабатываемого люминесцентными лампами:

• ЛЕБ – естественный белый с заметным холодным оттенком;
• ЛДЦ – натуральный дневной с улучшенным качеством цветопередачи;
• ЛТБ – теплый белый;
• ЛД – традиционный дневной белый;
• ЛБ – классический белый;
• ЛЕЦ – естественный с максимально качественной передачей оттенков;
• ЛХБ – простой холодный белый.

Для жилых помещений, где человек проводит много времени, подходят оттенки теплой гаммы или натуральные дневные лампы с повышенным уровнем цветопередачи.

Белые и дневные тона, как правило, присутствуют в офисных, рабочих, промышленных помещениях, кабинетах и аудиториях. Они способствуют концентрации внимания, повышают мозговую активность и улучшают общую обучаемость и производительность труда.

Самые холодные оттенки применяются в медицинских учреждениях, лабораториях, больницах и технических помещениях. Они придают предметам дополнительную четкость и усиливают остроту зрения.

Цветовые компоненты, добавленные в люминофор, позволяют получать розовый, голубой, зеленый и другие необычные ламповые оттенки.

Такие приборы используются в дизайнерских, рекламных и коммерческих целях. С их помощью создают оригинальное свечение, необходимое в конкретном отдельно взятом случае.

Больше информации о цветовой температуре света, особенностях восприятия цвета человеком и нюансах выбора мы писали в следующей статье.

Маркировка

Основные данные о конкретной люминесцентной лампе указываются на ее упаковке. Часть сведений в виде маркировки наносятся непосредственно на изделие, в том числе и длина. Сюда входит фирма-производитель, мощность источника света, тип цоколя, оттенок свечения, срок эксплуатации и т.д.

Первая буква – Л – обозначает люминесцентные лампы, далее идут виды. Следующий символ обозначает оттенок излучаемого цвета: Б – белый, Д – дневной, ХБ – холодно-белый и т.д. Для обозначения конструктивных особенностей существует следующая маркировка: У – U-образная конфигурация; К – кольцевая; Р – рефлекторного типа; Б – изделия с быстрым запуском.

Отдельно обозначаются показатели свечения, измеряемые в Кельвинах (К), известные еще как цветовая температура. Например, 2700 К эквивалентно свету, излучаемому обычной лампой накаливания, 6500 К соответствует белоснежному холодному тону. Мощность обозначается в ваттах (Вт), а сам показатель – цифрами от 18 до 80.

Диаметр стеклянной трубки обозначается буквой Т8, Т12 и т.д. Цифра 8 соответствует 8/8 дюйма и составляет 26 мм, 12 соответствует 12/8 дюйма и будет уже 38 мм. Так же маркируются и другие. Резьбовые цоколи маркируются буквой Е, цифры означают диаметр резьбы, штырьковые обозначаются символом G, а цифра соответствует расстоянию между штырьками (например, Е27, G24).

Сильные и слабые стороны устройств

Как у любых технических приспособлений, предназначенных для освещения бытовых и рабочих помещений, у люминесцентных ламп имеются свои слабые и сильные стороны.

На основании этой информации можно определить, где разумнее их использовать, а в каких случаях стоит отдать предпочтение источникам света иного плана.

Положительные стороны ламп

Основным преимуществом люминесцентных изделий считается повышенная светоотдача и хороший уровень КПД. Они обеспечивают помещение освещением, не раздражающим глаз, и демонстрируют нормальную выносливость даже в условиях интенсивной эксплуатации.

Разнообразные температуры световых оттенков, приближенные по гамме к естественному солнечному свету, позволяют подобрать подходящий осветительный прибор под различные цели и для помещений любого назначения.

Поток света, выдаваемый модулем, получается не направленным, а рассеянным. Спокойное, приятное глазу сияние исходит не только от вольфрамовой нити, располагающейся внутри, но и от всей наружной поверхности колбы.

Это позволяет использовать люминесцентные источники как для создания общего фонового освещения, так и для организации зонального света.

Продолжительность службы люминесцентных изделий варьируется в зависимости от модели и доходит до 20 000 часов или до 5 лет.

Однако, покупателю следует знать, что этот ресурс лампа вырабатывает только при соблюдении таких условий, как:

• наличие достаточного объема качественного электропитания без скачков и перепадов;
• качественный балласт;
• определенное количество активаций, обычно, не более 2000 за первые 2 года использования, что составляет всего 5 включений в день.

Нарушение этих базовых условий существенно ухудшит эффективность осветительного прибора, и значительно укоротит срок его жизни.

Уровень энергопотребления у люминесцентов почти в 5 раз ниже, чем у традиционных изделий, поэтому их можно отнести к энергосберегающим источникам света.

С их помощью удастся эффективно осветить большое помещение, не расходуя при этом больших денег на коммунальные платежи.

Рабочая температура на поверхности колбы не превышает 50 градусов. Это дает возможность эксплуатировать лампу в помещениях, где к пожарной безопасности предъявляются повышенные требования.

Основные недостатки модулей

Первым большим минусом изделий является излишняя чувствительность к температурным перепадам. Они сильно реагируют на движение ртутного столбика и могут перестать работать при похолодании ниже -20 °C.

Жара, превышающая +50 °C, далеко не лучшим образом сказывается на функционировании и серьезно ограничивает спектр использования этих источников света.

Влаговоспримчивость тоже не относится к плюсам и не позволяет широко применять изделия в ванных комнатах и санитарных помещениях.

Иногда к недостаткам причисляется и сам светопоток, имеющий линейчатый, неравномерный спектр, искажающий естественные оттенки находящихся в комнате предметов.

Не все ощущают это визуально, но для тех, кто улавливает этот минус слишком явственно, продаются лампы с люминофором, приближенным к сплошному, более натуральному спектральному цвету. Правда, их светоотдача существенно меньше.

Случаются ситуации, когда люминесценты мерцают с удвоенной частотой питающей сети. Проблема эта решаема некоторым усовершенствованием прибора, в частности, применением ЭПРА с подходящим уровнем емкости сглаживающего конденсатора выпрямленного тока на входе инвертора.

Но то, что производители пытаются сэкономить и не комплектуют приборы конденсаторами необходимой емкости, несколько огорчает.

Потребность в дополнительном пусковом устройстве тоже немного снижает популярность ламп. Им обязательно требуется либо чрезмерно шумный и довольно громоздкий дроссель со стартером низкой надежности или более прогрессивный ЭПРА, имеющий функцию корректировки мощности, но при этом стоящий солидных денег.

Еще одно уязвимое место люминесцентов – высокая чувствительность к включению. Во время непосредственной активации лампы на электродах выгорает и осыпается особый состав, который обеспечивает стабильность разряда и защищает внутреннюю вольфрамовую нить от перегрева.

Постоянное включение существенно снижает срок службы прибора. Кроме того, появляется заметное глазу, раздражающее мерцание, а края ламповой колбы темнеют и теряют эстетичность.

Химическая угроза здоровью

Одним из основных недостатков люминесцентных источников света является химическая опасность. В ламповой колбе содержится высокотоксичная ртуть, причем ее количество колеблется от 1 до 70 мг.

Пары этого вещества могут нанести вред здоровью людей, постоянно находящихся в помещениях, освещаемых приборами ЛЛ типа.

Когда модуль выходит из строя, его ни в коем случае нельзя разбивать или отправлять в обыкновенную урну. Его необходимо утилизировать соответственно нормам и правилам, четко описанным в действующем законодательстве.

Например, отвозить на полигоны, где от населения принимают токсичные материалы для их корректного уничтожения или переработки.

Технические особенности КЛЛ

Данный вид ламп подразделяется на три категории:

1. С трубкой П-образной или Н-образной формы, стартером внутри и внешней пускорегулирующей аппаратурой. (1)
2. С изогнутой трубкой, встроенными стартером и пускорегулирующей микросхемой. (2)
3. С трубкой в форме кольца, встроенными стартером и пускорегулирующей аппаратурой. (3)

Указанные виды компактных ламп обладают следующими особенностями:

1. Напряжение: 5-35 W.
2. Световой поток:
   400-900 Лм (1),
3. 425-1200 Лм (2),
4. 700-1450 Лм (2).
5. Индекс цветопередачи: 60-98 Ra.
6. Цветовая температура: 3000-6000 К
7. Цоколь:
   G23 (1),
8. Е27 (2) и (3)
9. Габариты:
   27 х 13 х 135-235 (1);
10. 85 х 150-180 (2);
11. 165-216 х 100 (3).

Сравнение с другими источниками света

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как правильно осветить дом

Посетители нашего сайта часто задают вопрос, сколько нужно для освещения люминесцентных ламп в ту или иную комнату, как правильно располагать источники света.

Несмотря на то, что существуют четкие регламенты по этому вопросу, ответить на него не так просто. Причина в том, что все мы по-разному воспринимаем свет и во многом должны полагаться на собственные ощущения.

Государственные стандарты лишь устанавливают минимальные значения. Измеряются они в Люксах, количество которых казано в следующей таблице.

1 Люкс – это 1 Люмен в расчете на 1 м2. То есть, чтобы получить нормативное освещение в жилой комнате 15 м2, вам нужно произвести следующий расчет: 15*150=2250 Люмен. Это совокупное количество света, которое должны выдавать лампы в комнате.

Лампа дневного света мощностью 10 Вт выдает порядка 400 Люмен, а значит, для такой комнаты необходимо минимум 6 таких ламп. Инструкция проста, но расчет приблизительный, так как нужно дополнительно учитывать расстояние от пол до ламп и прочие факторы, но он рабочий и применим для жилых комнат.

Советуем увеличить табличные показатели минимум в 1,5 раз.

В завершение предлагаем просмотреть видео-рассказ из известной телепередачи о лампах дневного света. Возможно, кто-то найдет для себя дополнительную интересную информацию.

Какие бывают разновидности ламп

Существует несколько исполнений, которые отличаются по спектру излучения. Выделяют всего три вида:

• стандартные;
• специальные;
• лампы люминесцентные с улучшенной светопередачей.

Излучение первого варианта характеризуется различными оттенками белого цвета. Это обусловлено тем, что конструкцией предусмотрено однослойное покрытие люминофора. В результате область применения таких источников света несколько сужается. Их обычно используют при организации осветительных систем производственных, административных и общественных объектов (офисы, магазины и прочее).

Различные формы исполнения

Исполнения специального типа характеризуются разным спектром излучения. Их главная задача – обеспечение максимально естественных условий для пребывания в различных помещениях. Например, существуют люминесцентные лампы дневного света, а также варианты конструкций, предназначенные для установки в аквариумах специально для растений или животных.

Существуют еще исполнения, которые используют в помещениях, где разводят птиц. Дополнительно к тому встречаются источники света декоративного целевого назначения. Их главное отличие от прочих вариантов – разноцветное свечение.

Лампы с улучшенной светопередачей имеют одно главное преимущество перед остальными видами, о нем довольно красноречиво говорит название таких источников света – более качественная передача цветов. Это достигается путем нанесения многослойного покрытия (3-5 слоев люминофора) на внутреннюю поверхность колбы/трубки.

Классификация по виду цоколя

Классификация данного вида осветительного прибора осуществляется еще и на основании отличий в конструкциях:

1. Линейные исполнения.
2. Компактные люминесцентные лампы.

Первый вариант называется еще трубчатым. А, кроме того, эта разновидность бывает прямой и U-образной конструкции. Линейные источники света подразделяются на группы еще и на основании отличий в размерах (длина и диаметр). Причем наблюдается прямая зависимость между габаритами изделия и его мощностью: чем длиннее лампа, тем выше значение данного параметра. Диаметр колбы также отличается: Т4, Т5, Т8, Т10, Т12. Из обозначения можно узнать размер изделия в дюймах. Тип цоколя для таких источников света – G13.

Подразделяются на исполнения по конструкции колбы

Люминесцентные лампы компактного типа подразделяются на исполнения по конструкции колбы (она может быть изогнута в разных вариантах) и цоколю: E14, E27, E40, а также 2D, G23, G27, G24, G53 и несколько подвидов (G24Q1, G24Q2, G24Q3). Первые три из вышеназванных конструктивных элементов дают возможность устанавливать осветительный прибор вместо исполнений с нитью накаливания.