Луминесцентни лампи: параметри, устройство, схема, плюсове и минуси в сравнение с други

Съвременните луминесцентни лампи (ЛЛ) се справят отлично с осветлението на жилищни, работни и технически помещения с голяма площ и позволяват да се намали общото потребление на електроенергия с 50-83%, като по този начин намаляват сметките за комунални услуги.

В тази статия ще разгледаме работните характеристики на ЛЛ, тяхното устройство, ще анализираме основните предимства и недостатъци в сравнение с други видове осветителни уреди. В допълнение ще представим тематични снимки и схеми, както и видеоклипове за принципа на работа на луминесцентните крушки и особеностите на тяхното приложение.

Принцип на работа и устройство на ЛЛ

Луминесцентният уред представлява газоразряден източник на светлина, където в живачни пари електрическият разряд създава интензивно ултравиолетово лъчение.

Компактните модули от луминесцентен тип имат стандартен цокъл, благодарение на който стават удобна замяна на ярките, но по-енергоемки лампи с нажежаема жичка.

Как работи луминесцентната крушка?

Във видимата за човешкото око светлина я превръща специален състав, наречен луминофор, състоящ се от калциев халофосфат, смесен с допълнителни елементи.

След включване на луминесцентната лампа към централната електрическа мрежа, вътре в стъклената колба трябва да се поддържа така нареченият тлеящ разряд.

Той дава възможност да се осигури светене на луминофорния слой в постоянен режим и дори в период на краткотрайно изключване на централното захранване.

Преди класическата луминесцентна лампа имаше вид на запоена от двете страни тръба, вътре в която се намират живачни пари. Сега уредите се произвеждат в по-разнообразни форми и конфигурации

Конструкционни особености на уреда

Традиционна луминесцентна лампа е стъклен цилиндър с външен диаметър 12, 16, 26 и 38 мм, обикновено представена като:

• права удължена тръба;
• извит U-образен модул;
• пръстен;
• сложна фигура.

В крайните краища са херметично впоени крачета. От вътрешната им страна са разположени волфрамови електроди, конструктивно напомнящи биспирални нагревателни тела, вградени в крушките на „Илич“.

В отделни типове луминесцентни лампи се използват по-прогресивни триспирали, представляващи усукана биспирала. Оборудваните с тях уреди имат повишено ниво на КПД и по-нисък праг на топлинна загуба, които значително повишават общата ефективност на светлинния поток.

От външната част електродните елементи са впоени към металните щифтове на металния цокъл, на които се подава работното напрежение.

U-образните и правите уреди обикновено са оборудвани с цоколи G5 и G13, където буквеното кодиране означава щифтов тип на цокълния елемент, а цифровото показва на какво разстояние един от друг са разположени работните елементи.

Електропроводната среда, разположена вътре в стъклената колба, притежава отрицателно съпротивление. Когато между два противоположни електрода възникне нарастване на тока, изискващо ограничение, то се проявява и намалява работното напрежение.

В схемата на веригата за включване на обикновена луминесцентна крушка влиза дросел или баластник. Той отговаря за създаване на високоуровнево импулсно напрежение, необходимо за коректното активиране на лампата.

Фигурата показва вътрешното устройство на луминесцентната лампа и нагледно обяснява базовия принцип на работа на нейните основни съставни елементи.

Освен тази част, ЕмПРА се комплектова с стартер. Той представлява елемент на тлеен разряд, вътре в който са разположени два електрода, заобиколени от среда от инертен газ.

Единият от тях се състои от биметална пластина. В спящ режим двата електрода се намират в разтворено състояние.

Разпространени видове такива крушки

Първичната класификация на изделия на луминесцентна основа се извършва по нивото на базово налягане. Уредите с високо налягане се използват за осветителни инсталации с голяма мощност и за външно улично осветление.

Лампите с ниско налягане се прилагат в бита за подаване на светлина в производствени, технически и жилищни помещения с различно предназначение.

Вид #1 — модули с високо налягане

Устройствата с високо налягане изработват наситен светлинен поток с добра плътност. Вътрешната повърхност на колбовия елемент има специално луминофорно покритие от флуорогерманат или магнезиев арсенат.

Работната мощност на такива луминесцентни лампи варира в диапазона 50-2000 W.

Живачните модули с високо налягане за коректна работа се нуждаят от номинално мрежово напрежение от 220 волта. Коефициентът им на пулсация обикновено е от 61 до 74%

Пълното запалване на осветителния модул става в рамките на 3 секунди. Срокът на експлоатация на 80-125-ватовите изделия е около 6 000 часа, а лампите от 400 W и повече могат да работят до 15 000 часа при стриктно спазване на правилата за експлоатация, установени от производителя.

Вид #2 — изделия с ниско налягане

ЛЛ с ниско налягане се използва за осигуряване на светлинен поток в жилищни, технически и производствени помещения.

Конструктивно уредът представлява тръба от здраво стъкло, съдържаща вътре аргон под налягане 400 Pa и малко количество живак или амалгама. На пазара се предлага в най-разнообразни модификации и е оборудван с два електродни елемента.

Най-ниската температура, която ЛЛ с ниско налягане могат да издържат, е -15 °C. Затова за използване на открити площи тези източници на светлина се считат за неактуални

Стъклената колба може да има най-различен диаметър. Нивото на светлинен добив варира в зависимост от мощността на самото устройство. За коректната му работа е необходим стартер от дроселен тип. Средният срок на експлоатация е 10 000 часа.

Особености на компактните ЛЛ

ЛЛ от компактен тип са хибридни изделия, които съчетават някои специфични отличителни черти на лампите с нажежаема жичка и характеристиките на луминесцентните.

Благодарение на прогресивните технологии и разширените иновационни възможности, те имат малък диаметър и неголеми размери, присъщи на крушките на «Илич», както и високо ниво на енергийна ефективност, характерно за серията уреди ЛЛ.

ЛЛ от компактен тип се произвеждат с традиционни цоколи E27, E14, E40 и много активно изместват от пазара класическите лампи с нажежаема жичка, благодарение на осигуряването на качествена светлина при значително по-малко потребление на електроенергия

КЛЛ в повечето случаи са оборудвани с електронен дросел и могат да се използват в осветителни уреди от специфичен тип. Също така се прилагат за замяна в нови и редки осветителни тела на прости и познати лампи с нажежаема жичка.

При всички предимства компактните модули имат следните специфични недостатъци:

• стробоскопичен ефект или мигане – основните противопоказания тук засягат епилептици и хора с различни заболявания на очите;
• изразен шумов ефект – в процеса на продължителна употреба се появява акустичен фон, способен да предизвика определен дискомфорт у човек, намиращ се в помещението;
• мирис – в някои случаи изделията излъчват остри, неприятни аромати, които дразнят обонянието.

Последната позиция по-често се наблюдава при безименни изделия от китайски произход, а първите две често засягат дори маркови уреди, произведени според всички правила и съвременни изисквания. Рейтингът на най-добрите производители на КЛЛ сме представили в тази статия.

Базов спектър на цветовите температури

Цветът на излъчване е един от най-важните параметри, който пряко зависи от състава на луминофора, преобразуващ ултравиолетовото излъчване в светлина.

Днес към най-разпространените се отнасят 7 определения на нюансите на потока, произвеждан от луминесцентни лампи:

• ЛЕБ – естествен бял със забележим студен оттенък;
• ЛДЦ – натурален дневен с подобрено качество на цветопредаване;
• ЛТБ – топъл бял;
• ЛД – традиционен дневен бял;
• ЛБ – класически бял;
• ЛЕЦ – естествен с максимално качествено предаване на нюанси;
• ЛХБ – прост студен бял.

За жилищни помещения, където човек прекарва много време, подхождат нюанси от топла гама или натурални дневни лампи с повишено ниво на цветопредаване.

Белите и дневните тонове, като правило, присъстват в офисни, работни, промишлени помещения, кабинети и аудитории. Те спомагат за концентрация на вниманието, повишават мозъчната активност и подобряват общата обучаемост и производителност на труда.

Най-студените нюанси се прилагат в медицински учреждения, лаборатории, болници и технически помещения. Те придават на предметите допълнителна яснота и усилват остротата на зрението.

Луминесцентите за месни витрини на хранителни магазини се отличават със специално подбран спектър на излъчване на розов цвят. Той подчертава естествените нюанси на продукцията, правейки я по-привлекателна в очите на купувачите

Цветовите компоненти, добавени в луминофора, позволяват да се получават розови, сини, зелени и други необичайни лампови нюанси.

Такива устройства се използват за дизайнерски, рекламни и търговски цели. С тяхна помощ се създава оригинално излъчване, необходимо в конкретния отделно взет случай.

Повече информация за цветовата температура на светлината, особеностите на възприемане на цвета от човека и нюансите на избора сме писали в следващата статия.

Силни и слаби страни на устройствата

Както при всякакви технически приспособления, предназначени за осветление на битови и работни помещения, луминесцентните лампи имат своите слаби и силни страни.

На основание на тази информация може да се определи къде е по-разумно да се използват, а в кои случаи трябва да се даде предпочитание на източници на светлина от друг план.

Положителни страни на лампите

Основното предимство на луминесцентните изделия е повишеният светлинен поток и доброто ниво на КПД. Те осигуряват осветление на помещението, което не дразни очите, и показват нормална издръжливост дори при интензивна експлоатация.

Модулът надвишава около 5 пъти базовата мощност на обикновената крушка на Илич. А 20-ватовият луминесцент дава светлинен поток, равен на този, който осигурява лампа с нажежаема жичка от 100 вата.

Разнообразните температури на светлинните нюанси, близки по спектър до естествената слънчева светлина, позволяват да се избере подходящ осветителен уред за различни цели и за помещения с всякакво предназначение.

Светлинният поток, излъчван от модула, е не насочен, а разсеян. Спокойното, приятно за окото сияние излиза не само от волфрамовата нишка, разположена вътре, но и от цялата външна повърхност на крушката.

Това позволява да се използват луминесцентните източници както за създаване на общо фоново осветление, така и за организиране на зоново осветление.

За приложение в места, където осветлението се включва автоматично, според сигналите от сензори за движение, луминесцентните лампи не са подходящи. Те са ограничени по допустимия брой включвания за определен времеви период и при твърде честа активация могат да се повредят.

Продължителността на експлоатация на луминесцентните изделия варира в зависимост от модела и достига до 20 000 часа или до 5 години.

Въпреки това, купувачът трябва да знае, че този ресурс лампата изработва само при спазване на следните условия:

• наличие на достатъчен обем качествено електрозахранване без скокове и колебания;
• качествен баласт;
• определен брой активации, обикновено не повече от 2000 за първите 2 години на употреба, което представлява само 5 включвания на ден.

Нарушаването на тези основни условия значително ще влоши ефективността на осветителния уред и ще съкрати значително срока на неговия живот.

Модулите могат да се използват за осветление на оранжерии. Те осигуряват естествена светлина, максимално близка до слънчевата, не консумират много електроенергия и проявяват добра устойчивост към колебания на напрежението, характерни за извънградските електрозахранващи мрежи.

Нивото на енергопотребление при луминесцентните лампи е почти 5 пъти по-ниско от традиционните изделия, затова те могат да се отнесат към енергоспестяващите източници на светлина.

С тяхна помощ ще успеете ефективно да осветите голямо помещение, без да харчите много пари за комунални разходи.

Работната температура на повърхността на колбата не надвишава 50 градуса. Това дава възможност лампата да се използва в помещения, където към пожарната безопасност се предявяват повишени изисквания.

Основни недостатъци на модулите

Първият голям минус на изделията е прекомерната чувствителност към температурни промени. Те реагират силно на движението на живачния стълб и могат да спрат да работят при застудяване под -20 °C.

Жегата, надвишаваща +50 °C, далеч не се отразява най-добре на функционирането и сериозно ограничава спектъра на използване на тези източници на светлина.

Влагочувствителността също не е от плюсовете и не позволява широко да се прилагат изделията в бани и санитарни помещения.

С времето луминофорът в ламповите колби деградира и спектърът на излъчване се променя. Едновременно с това нивото на светлинния добив на уреда спада и значително се понижава КПД

Понякога към недостатъците се причислява и самият светлинен поток, който има линеен, неравномерен спектър, изкривяващ естествените нюанси на предметите, намиращи се в стаята.

Не всички усещат това визуално, но за тези, които долавят този минус твърде ясно, се продават лампи с луминофор, приближен към непрекъснат, по-натурален спектрален цвят. Вярно е, че тяхната светлинна ефективност е значително по-малка.

Случват се ситуации, когато луминесцентите трептят с удвоена честота на захранващата мрежа. Този проблем е разрешим чрез известно усъвършенстване на уреда, по-специално чрез използване на ЕПРА с подходящо ниво на капацитет на изглаждащия кондензатор на изправения ток на входа на инвертора.

Но това, че производителите се опитват да спестят и не оборудват уредите с кондензатори с необходимия капацитет, донякъде огорчава.

Битовите ЛЛ модули се чувстват най-добре, когато температурата на околния въздух се поддържа в диапазона от +5 до +35 ˚С. Когато термометърът показва по-ниски стойности, пускът на устройството значително се затруднява, а времето за експлоатация забележимо се съкращава

Необходимостта от допълнително пусково устройство също малко намалява популярността на лампите. Те задължително изискват или прекалено шумен и доста обемист дросел със стартер с ниска надеждност, или по-прогресивен ЕПРА, който има функция за коригиране на мощността, но струва сериозни пари.

Още едно уязвимо място на луминесцентите е високата чувствителност към включване. По време на непосредствената активация на лампата на електродите изгаря и се разпада специален състав, който осигурява стабилност на разряда и предпазва вътрешната волфрамова нишка от прегряване.

Постоянното включване значително намалява срока на експлоатация на уреда. Освен това се появява забележимо за окото, дразнещо трептене, а краищата на ламповата колба потъмняват и губят естетичност.

Химическа заплаха за здравето

Един от основните недостатъци на луминесцентните източници на светлина е химическата опасност. В колбата на лампата се съдържа високотоксичен живак, като количеството му варира от 1 до 70 мг.

Изпаренията на това вещество могат да навредят на здравето на хората, които постоянно пребивават в помещения, осветявани от уреди от типа ЛЛ.

Целостта на отработената лампа не трябва да се нарушава, иначе токсичният живак ще попадне във външната среда. За нерегламентирано обезвреждане е предвидена глоба, затова е по-добре да предадете изделието в център, който се занимава с преработка на елементи, опасни за природата и човека.

Когато модулът излезе от строя, в никакъв случай не трябва да се чупи или да се изхвърля в обикновено кошче. Необходимо е да се обезвреди според нормите и правилата, ясно описани в действащото законодателство.

Например, да се закарват на депа, където от населението се приемат токсични материали за правилното им унищожаване или преработка.

Сравнение с други източници на светлина

Изделията от типа ЛЛ се различават съществено както от остаряващите лампи с нажежаема жичка, така и от прогресивните светодиодни.

В сравнение с първите те консумират 5 пъти по-малко електроенергия, като осигуряват същото ниво на наситеност на светлинния поток. За сметка на това на LED устройствата те малко отстъпват по мощност в съчетание с енергопотреблението.

Таблицата нагледно с цифри показва колко по-изгодно е да се използват вместо традиционните крушки на Едисон по-съвременни източници на качествено осветление.

Вярно е, че лампата с нажежаема жичка през целия период на работа гори с еднаква интензивност, докато луминесцентните губят част от наситеността поради изгаряне на вътрешния слой, който отразява ултравиолетовата светлина.

LED изделията по време на експлоатация придобиват известна матовост поради деградация на работните диоди. А в отделни модели има възможност за регулиране на яркостта на осветлението с помощта на димер.

В лампите с нажежаема жичка или луминесцентните лампи такава функция не е предвидена. Но този удобен режим при LED устройствата не е безплатен и за него ще трябва да се плати допълнителна сума.

По ниво на конструкционна крехкост лампите с нажежаема жичка и луминесцентните са сходни, тъй като имат стъклена колба. LED модулите в това отношение са по-устойчиви на удари и механични повреди. Освен това липсата на каквито и да било вредни и токсични елементи вътре ги прави значително по-привлекателни за експлоатация в домашни условия.

Най-високите разходи за целия експлоатационен период води до използването на лампи с нажежаема жичка. Луминесцентните лампи изразходват енергия в разумни граници, а светодиодите дават възможност да се намалят разходите до най-минималните стойности.

Що се отнася до финансовата страна, първоначално по-евтина от другите е крушката с нажежаема жичка. Въпреки това, като се има предвид нейният работен ресурс от само 1 000 часа, едва ли може да се счита за ярко изразено предимство.

Базовата цена на луминесцентните лампи е по-висока, но и те работят значително по-дълго. Както казват солидни производители, те издържат 10 000-15 000 часа, в случай че броят на ежедневните активации не надвишава 5-6 пъти.

Светодиодните модули могат да се похвалят с още по-добри показатели, но и за това удоволствие ще трябва да се плати много повече, а това не във всички случаи е целесъобразно. Въпреки че тенденцията за замяна на едни източници на светлина с други се проследява навсякъде. За необходимостта от замяна на луминесцентните крушки със светодиодни и реда на извършване на тази работа писахме тук.

Изводи и полезно видео по темата

По какъв принцип работят луминесцентните лампи. Подробно обяснение на всички нюанси на функциониране на икономичните и енергоефективни осветителни устройства:

В какво се състоят основните разлики на луминесцентните елементи от простите и традиционни лампи с нажежаема жичка. Сравнение на мощността, светлинния поток и енергопотреблението на две съвременни осветителни изделия:

Какво представляват компактните енергоспестяващи крушки от луминесцентен тип. Как работят, колко вата консумират и за какви цели се използват:

Прибор от луминесцентен тип – това е практичен аналог на класическата лампа с нажежаема жичка. С негова помощ може да се осигури качествен светлинен поток в помещения с всякакви размери, като същевременно се намали енергопотреблението. Той ще служи дълго и няма да създаде на собствениците никакви съществени грижи.

След това, когато лампите изработят своя срок, те ще трябва да бъдат утилизирани, а вместо тях да се купят нови, по-прогресивни модули.

А вие какъв тип крушки предпочитате и какво мислите за луминесцентните крушки? Споделете с другите потребители вашето мнение, разкажете, в какво виждате основните плюсове на ЛЛ, а какво лично за вас е съществен недостатък на тези устройства.

Ако вие притежавате добри теоретични познания по темата на гореизложената статия и искате да допълните нашия материал с полезни нюанси, пишете, моля, своите коментари в блока по-долу.