Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 1

Вред и польза от энергосберегающих люминесцентных ламп

Люминесцентные лампы и их характеристики (Часть1)

Необходимо серьезно отнестись к выбору плафонов. Именно они отнимают до 50% света. Энергосберегающим лампам зачастую не нужно подобное обрамление. Пять или даже восемь компактных “энергосберегалок” в люстре дают мягкое освещение. Если возникает необходимость установки лампы в закрытый светильник, не следует забывать о нагреве ее электроники.

Люминесцентные осветительные приборы на рынке существуют уже много лет. Эта группа товаров для освещения широко распространена во всём мире, и ежегодно количество таких отходов неуклонно растёт. Утилизация использованных ламп – это глобальная проблема, так как условия хранения ртутьсодержащих ламп соблюдаются далеко не везде.

Внутренние стенки ламп при их производстве покрываются люминофором. Веществом, которое способно поглощать ультрафиолетовое излучение и преобразовывать его в видимый свет.

В настоящее время многие стремятся получить максимальную выгоду при пользовании энергоресурсами, а эксплуатация люминесцентных лампочек позволяет это сделать. Но люди зачастую просто не знают, что делать, если разбилась люминесцентная лампа.

Главными достоинствами люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания являются высокая светоотдача (люминесцентная лампа 23 Вт даёт освещенность как 100 Вт лампа накаливания) и более длительный срок службы (2000 — 20000 часов против 1000 часов).В некоторых случаях это позволяет люминесцентным лампам экономить значительные средства, несмотря на более высокую начальную цену.

Большинство люминесцентных светильников создает ультрафиолетовое излучение, которое при долгом воздействии на кожу может вызвать разрушение коллагена и эластина. Это приводит к старению кожи, увеличивает вероятность роста раковых клеток.

Почему энергосберегающие лампы так стремительно набирают популярность?

Популярность данных ламп обусловлена в первую очередь их способностью использовать намного меньше электроэнергии (в сравнении с лампами накаливания экономия составляет около 85%).

Также интересно, что за счет высокой светоотдачи энергосберегающая лампа мощностью двадцать Ватт светит так же ярко, как и обычная лампа сто Ватт, а это, согласитесь весьма большая разница.

Еще одной их особенностью можно назвать снижение нагрузки на проводку, что снижает вероятность выбитых пробок или внезапного возгорания, что делает их более безопасными.

Но, пожалуй, главной отличительно чертой таких лампочек является большой срок службы. В сравнении с обычными лампами они прослужат Вам намного дольше.

Лампочки накаливания выходят из строя достаточно быстро. В свою очередь комплексные люминесцентные лампы служат примерно в десять-пятнадцать раз дольше.

Кстати, большинство фирм еще и прилагают гарантию к каждой лампочке. Она составляет в среднем 2-3 года, а иногда и 4, что весьма удобно и приятно.

Благодаря вышеперечисленным особенностям энергосберегающие лампы отлично подходят для мест, где заменить лампочку не всегда легко, к примеру, в помещениях с высоким потолком или в потолочных люстрах.

Еще один немаловажный плюс данных лампочек — низкая теплоотдача. Вся затраченная энергия уходит на освещение, а тепла выделяется достаточно мало. Это делает их более безопасными.

И еще одно неоспоримое преимущество — это возможность подобрать комфортный для Вас цвет светового потока.

Описание люминесцентных ламп

Они относятся к газоразрядным лампам низкого давления – внутри колбы оно не превышает 400 Па. Средой для распространения электрического разряда служит инертный газ аргон. Для увеличения проницаемости среды в него добавлена металлическая ртуть, превращающаяся в пар при разогреве.

Дело в том, что газовая смесь со ртутью дает свечение сине-зеленого цвета, плохо воспринимающееся глазом человека. Люминофор сдвигает спектр излучения в более комфортную для него область. Обычно оно имеет белый или синеватый оттенок, аналогичный свету солнца в полдень. Поэтому источники света такого типа получили обиходное название «лампы дневного света».

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.

Люминесценты для мясных витрин продовольственных магазинов отличаются специально подобранным спектром излучения розового цвета. Он подчеркивает естественные оттенки продукции, делая ее более привлекательной в глазах покупателей

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 и размеры

Каждая люминесцентная лампа имеет свои технические характеристики, обуславливающие ее применение в тех или иных условиях. Обычно вся информация о конкретном приборе зашифрована в маркировке.

Все обозначения начинаются с буквы Л, которая означает лампу. Затем идет буквенное обозначение оттенка.

МаркировкаЗначение
Ддневное свечение
Ббелый свет
ХБхолодно-белый
ТБтепло-белый
Еестественный свет
ХЕхолодный естественный свет
Г, К, З, Ж, Рразличные оттенки, зависящие от типа используемого газа и применяемого люминофора

Иногда в маркировке можно встретить обозначение Ц или ЦЦ, что свидетельствует об улучшенной цветопередачи применяемого люминофора. Например, обозначение ЛДЦ характерно для лампы дневного света с улучшенной цветопередачей.

Далее следуют цифровые обозначения, подчиняющиеся общемировым стандартам. Предусмотрено три цифры, первая из которых определяет качество цветопередачи, а остальными обозначается конкретная цветовая температура. Чем больше первая цифра, тем лучше цветопередача. Повышение остальных цифр свидетельствует о более холодном свечении.

Рисунок 3. Типы цоколя ЛЛ

Приборы ЛЛ также различаются по размерам. За размеры отвечает специальное обозначение, имеющее вид «ТX», где X – конкретный параметр размера. В частности, аппараты с обозначением Т5 имеют диаметр 5/8 дюйма, а Т8 – 8/8 дюйма.

Дополнительно на лампе указывается питающее напряжение и метод запуска. Если на коробке имеется обозначение RS – значит никакого дополнительного оборудования для работы не потребуется. Все необходимые элементы уже встроены в цоколь.

Срок — служба — люминесцентная лампа

Стартерная компенсированная схема включения люминесцентной лампы. Д — симметрированный дроссель. Л — лампа. С — стартер для кратковременного замыкания цепи электродов при пуске в целях их первоначального нагрева. / С / — конденсатор для подавления радиопомех. К2 — конденсатор для повышения коэффициента мощности. R — шунтирующее сопротивление.

Срок службы люминесцентных ламп составляет 10 000 ч, однако к концу срока службы световой поток лампы снижается до 60 % первоначального.

Срок службы люминесцентных ламп при надлежащем качестве их изготовления в несколько раз превосходит срок службы ламп накаливания. Таким образом, применение в установках уличного освещения люминесцентных ламп имеет все предпосылки для самого широкого развития.

Светильник местного освещения.

Срок службы люминесцентных ламп больше, чем ламп накаливания; он достигает 2000 — 3000 час.

Схема включения люминесцентной лампы.

Срок службы люминесцентных ламп составляет 5000 ч, после чего их световой поток уменьшается до 60 % его начального значения.

Срок службы люминесцентных ламп сокращается при этом на 20 — 30 %, а ламп накаливания и ДКсТ — в 2 раза. Это обусловливает необходимость жесткой стабилизации напряжения на зажимах источников света. Стабилизация напряжения позволяет резко повысить экономичность использования осветительных установок промышленных предприятий.

Установленные стандартами сроки службы люминесцентных ламп в 5 раз, а ртутных в 3 раза превышают срок службы ламп накаливания. Следовательно, газоразрядные лампы эффективны и экономичны для освещения подавляющего большинства производственных помещений предприятий железнодорожного транспорта.

Одноламповая схема стартерного зажигания.

Люминесцентные лампы по сравнению с лампами накаливания обладают следующими преимуществами: а) они значительно экономичнее: при одинаковой мощности световой поток люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у лампы накаливания; б) люминесцентные лампы дают свет, близкий по спектру к дневному, что является в ряде случаев крайне необходимым ( например в полиграфической, текстильной промышленности, в помещениях без естественного света и др.); в) температура колбы не превышает — f — 50 C, это делает лампу относительно пожаробезопасной; г) срок службы люминесцентной лампы в 2 — 2 5 раза больше, чем лампы накаливания.

Ниже описаны основные способы освещения помещения ЩУ люминесцентными лампами, так как при их использовании удается резко повысить уровень освещенности благодаря высокой световой отдаче. Кроме того, срок службы люминесцентных ламп во много раз превосходит срок службы ламп накаливания.

Распределение энергии в спектре люминесцентных ламп.

Экономичность люминесцентных ламп без учета потерь в балластном дросселе колеблется в пределах 30 — 50 лм / вт, а их световой кпд в 2 5 раза выше, чем у ламп накаливания. Дроссель необходим, во-первых, для стабилизации разряда и, во-вторых, потому, что напряжение горения ламп значительно ниже напряжения сети. Срок службы люминесцентных ламп равен 2500 — 3000 часов против примерно 1000 часов для ламп накаливания. Причиной порчи люминесцентной лампы обычно бывает распыление катода.

К недостаткам регулирования освещенности отключением отдельных групп источников света относится усложнение сетей ( необходимость прокладки дополнительных осветительных линий), применение программных управляющих устройств с выделением очередности отключения и включения отдельных групп источников света отрицательно влияет на срок их службы. От многократного включения источников света ( при трехсменной работе отключение части источников света производится в периоды между сменами 3 раза в сутки или около 1000 раз в год) наступает так называемый износ включением, значительно сокращающий срок службы ламп некоторых типов. Срок службы ламп накаливания при числе включений около 2500 практически не снижается. Сокращение срока службы люминесцентных ламп на каждое включение составляет примерно 2 ч; при трехсменной работе за год срок службы уменьшается на 2000 ч, что составит 17 % номинального срока службы.

Положительные стороны люминесцентных ламп

Среди ключевых достоинств люминесцентных ламп следует выделить:

  1. Экономичность. Поскольку КПД этих источников освещения значительно выше, чем у ламп накаливания, потребление энергии у них ниже (примерно в 5 раз). В плане экономии с люминесцентными лампами могут конкурировать только светодиоды, но они имеют свою специфику.
  2. Высокую световую отдачу, что позволяет освещать помещения большой площади.
  3. Длительный срок службы. Ресурс эксплуатации источников освещения, работающих с использованием люминофора, составляет несколько десятков тысяч часов при условии отсутствия частых включений-выключений. В отличие от ламп накаливания, они не выходят из строя в результате перегорания нити накаливания.
  4. Минимальный нагрев, что позволяет использовать люминесцентные лампы для светильников с ограниченным уровнем максимально допустимой температуры.
  5. Большая площадь поверхности, за счет чего свет в помещении распределяется намного равномернее.

Эксплуатационные преимущества люминесцентных ламп сопровождаются и эстетическими достоинствами — разнообразие оттенков освещения позволяет подобрать решение для любого интерьера. Это же касается уровня освещенности, который можно очень легко изменить при помощи замены источников освещения на более мощные.

Запуск электронного балласта

При использовании электронного балласта, как правило, нет необходимости в отдельном специальном стартере, так как этот балласт способен самостоятельно сформировать нужные последовательности напряжений.

Запуск люминесцентной лампы электронным балластом может производиться по разным технологиям. В наиболее типичной из них пускорегулирующее устройство подогревает катоды лампы и подает на них напряжение, которого достаточно для зажигания. Как правило, это переменное и высокочастотное напряжение. Такое подключение позволяет устранить мерцание ламп, которое является весомым недостатком электромагнитных балластов.

В зависимости от конструктивных особенностей и временных параметров последовательности пуска лампы, такие пускорегулирующие устройства могут обеспечивать как мгновенное включение света, так и плавное, с постепенным нарастанием яркости.

Часто используются комбинированные методы пуска, когда лампа активируется не только за счет подогрева катодов, но и благодаря тому, что цепь, подпитывающая ее, выступает в качестве колебательного контура. Характеристики колебательного контура подбираются таким образом, чтобы в случае отсутствия разряда в лампе, в нем возникало явление электрического резонанса, которое ведет к значительному повышению напряжениям между катодами лампы. Обычно это приводит также к возрастанию тока подогрева катодов. Причина заключается в том, что при использовании такой схемы пуска спирали накала катодов часто соединяются последовательным образом через конденсатор, и выступают частью колебательного контура. В результате из-за подогрева катодов и высокого напряжения между ними лампа быстро и легко зажигается.

После зажигания параметры колебательного контура меняются, резонанс прекращается, а напряжение в контуре значительно снижается, сокращая тем самым ток накала катодов.

Существуют разные вариации данной технологии. К примеру, в предельных случаях, балласт может не подогревать катоды вовсе, а лишь приложить к ним напряжение, достаточно высокое для зажигания за счет пробоя газа расположенного между катодами. Аналогичная технология используется для пуска ламп с холодным катодом. Она пользуется популярностью среди радиолюбителей, благодаря возможности осуществить запуск даже с перегоревшими нитями накала катодов. Обычными методами их запустить нельзя, так как катоды в таком случае не нагреваются. В частности, радиолюбители используют этот способ для восстановления компактных энергосберегающих ламп, представляющих собой обычные люминесцентные лампы с электронным балластом, встроенным в небольшой корпус. После переделки балласта, такая лампа долго работает, несмотря на перегорание спиралей подогрева. Срок ее службы ограничивается разве что временем полного распыления электродов.

Антенна Туркина

Прислано пользователем Дмитрий.

Итак, в чем же отличие светодиодной лампы от люминесцентной?

Энергопотребление ламп

Энергопотребление ламп накаливания оставляет желать лучшего. К примеру, люминисцентная лампа аналогичной светосилы потребляет в 4-5 раз меньше. В связи с постоянным ростом цен на энергоносители и, соответственно, повышением стоимости электроэнергии мы не будем рассматривать лампы накаливания в данном обзоре.

Энергопотребление светодиодной лампы составляет около 65% от энергопотребления люминесцентной лампы.

Спектр света

Цветовая составляющая спектра люминесцентной лампы менее качественна, её свет кажется ненатуральным. Диаграмма имеет резкие пики в основных цветах спектра, поэтому люминесцентные лампы неправильно передают некоторые оттенки света. Светодиодные же лампы имеют спектр наиболее близкий к естественному свету, и их спектр представляет более сглаженную кривую. Также в люминисцентных лампах заметно для глаза мигание. Этот недостаток был присущ и первым моделям светодиодных ламп, однако технологии не стоят на месте — данная проблема решена.

Нагрев корпуса лампы

Люминесцентная лампа нагревается до 60 градусов Цельсия, она не может причинить ожог, но при неисправностях пускорегулирующей аппаратуры («залипание» стартера и т.д.), может произойти сильнейший нагрев вплоть до 200 градусов (и до 120 градусов – дросселей). Светодиодная лампа является абсолютно пожаробезопасной. Максимальный нагрев её корпуса составляет 40-50 градусов Цельсия, и за время работы остается постоянным. Поэтому её можно смело использовать рядом с легковоспламеняющимися материалами.

Экологичность

Люминесцентные лампы, используемые в квартирах, содержат до 5 мг ртути – ядовитого вещества относящегося к первому классу опасности. Выбрасывать их в общий мусоропровод категорически запрещено. Поэтому люминесцентные лампы рассчитаны на ответственных граждан и обязывают к специальной утилизации, что вносит, конечно, существенные неудобства. Также все люминесцентные лампы испускают ультрафиолет и инфракрасное излучение. Длительное ультрафиолетовое излучение способствует развитию меланомы, ускоряет старение кожи и может вызвать ожог сетчатки. Сильное и длительное инфракрасное излучение также представляет опасность для глаз. Светодиодные лампы не содержат никаких ядовитых веществ, способных причинить вред человеку. В их работе отсутствует инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, поэтому светодиодная лампа считается экологичным источником освещения.

КПД

Коэффициент полезного действия – это эффективность преобразования энергии в свет. У светодиодной лампы он достигает 90%.

Срок службы

Срок службы люминесцентной лампы в 5 раз ниже светодиодной.

На практике данное правило не всегда соблюдается. Так, в дешевых моделях светодиодных ламп в связи с недостаточно эффективных охлаждением наблюдается выход из строя светодиодов (выгорание), вследствие чего лампа перестает работать. Как правило, это происходит через шесть-двенадцать месяцев работы.

Другие особенности

Обычно люминесцентная лампа зажигается через 0,5-1 сек. К тому же при температуре ниже 10 °C яркость люминесцентной лампы значительно снижается из-за уменьшения давления в ней газа. При низких температурах ртуть становится не такой летучей и требуется длительно время для набора яркости. Повышенная влажность окружающего воздуха также вредит люминесцентной лампе и вызывает образование плёнки на её поверхности, которая негативно влияет на зажигание лампы. Светодиодная лампа включается моментально и работает в диапазоне температур от – 20 до +40 °C.

Также хотелось бы обратить внимание на эстетические характеристики приборов, у современных светодиодных ламп они на порядок выше

Преимущества и недостатки

Изучив материалы по газоразрядным осветительным приборам, можно понять их особенности. Такие лампы используются несколько десятилетий, можно сказать, что они уже достигли своего предела совершенствования и создать источник света, который будет еще лучше, на этих же физических принципах работы, уже невозможно.

Плюсы

Хорошее равномерное рассеивание света;
Большая экономичность (КПД в несколько раз выше, чем у ламп накаливания);
Большая светоотдача;
Больший срок службы в сравнении с лампами накаливания;
Меньший нагрев при работе;
Разнообразие форм;
Разнообразие цвета люминофора;
Антибактерицидное излучение (отдельный тип);
Можно подключить источник света с обрывом электродов на постоянный ток.

Минусы

Сложности утилизации (колба содержит ртуть);
Постепенная потеря КПД;
Выгорание люминофорного покрытия;
Схема подключения имеет дополнительные элементы;
Прочие малозначимые недостатки.

Мы надеемся, что статья была полезна читателям.

Устранение неисправности проводится в следующем порядке:

  • Лампу переставить так, чтобы неисправный и нормально светящиеся концы ее поменялись местами. Если при такой перестановке свечение будет отсутствовать, данная лампа является дефектной и должна быть заменена новой.Если при замене лампы нет свечения, необходимо проверить схему включения и патрон лампы, устранить их замыкания, в случае необходимости патрон сменить.

Свечение на концах лампы имеется и сохраняется длительное время, но лампа не зажигается.

Причину нужно искать в неисправности стартера, патрона или проводки. Если стартер вынуть и свечение исчезнет, значит, данный стартер подлежит замене. Если и при отсутствии стартера на концах лампы будет свечение, необходимо проверить проводку, патрон стартера и устранить имеющиеся в них замыкания.

На концах включенной лампы появляется и исчезает тусклое оранжевое свечение, лампа не зажигается и через некоторое время свечение вообще исчезает. Такая лампа должна быть заменена, так как в нее попал воздух.

Если лампа зажигается нормально, но уже в первые часы горения наблюдается сильное потемнение ее концов и через некоторое время она перестает зажигаться, то неисправен дроссель, т.к. пусковой и рабочий токи имеют значения, не соответствующие вольтамперной характеристике.

Для этого надо проверить значение пускового и рабочего токов. В отдельных случаях преждевременное потемнение концов лампы может быть вызвано плохим качеством ее катодов.

Если лампа зажигается нормально, но при горении разряд не заполняет равномерно все пространство между электродами и на отдельных участках извивается в виде змейки, то неисправен дроссель — ток лампы слишком велик. Необходимо проверить значение пускового и рабочего токов лампы, и, если они выходят за пределы, указанные в вольтамперной характеристике, дроссель должен быть заменен новым.

Если значение токов не выходит за пределы, то в отдельных случаях может быть неисправна сама лампа — ее катоды обработаны недостаточно хорошо. Лампу следует несколько раз погасить и зажечь, повернуть ее в патронах вокруг собственной оси на 120° и еще раз зажечь и погасить. Если и после этого разряд не заполнит все пространство между электродами, лампу нужно заменить.

Если лампа периодически зажигается и гаснет, то неисправна лампа и стартер.

Лампа неисправна, т. к. падение напряжения на лампе во время ее горения превышает напряжение зажигания разряда в стартере.

Необходимо проверить падение напряжения в лампе. Если оно превышает значения, указанные в таблице, то данная лампа должна быть заменена новой. Если напряжение зажигания разряда в стартере ниже минимально допустимого значения, значит неисправен стартер.

Лампа зажигается нормально, но горит очень тускло, световой поток, излучаемый лампой, недостаточен.

Это объясняется тем, что дроссель не обеспечивает надлежащего режима работы лампы. Если рабочий ток лампы меньше, чем минимально допустимое значение, указанное в таблице, то следует сменить дроссель. Если ток лампы не выходит за нижний предел, значит, лампа должна быть заменена, поскольку в ней мало ртути.

Если при включении установки перегорают спирали лампы, то должен быть заменен дроссель, т.к. в его обмотке частично или полностью пробита изоляция.

При любой неисправности в установке с люминесцентными лампами установка должна быть немедленно отключена. Причина неисправности должна быть выяснена и устранена, поскольку неисправность одного элемента может привести к порче других.

Люминесцентная лампа представляет собой газоразрядный источник света, световой поток которого формируется в основном за счёт свечения нанесённого на внутреннюю поверхность колбы слоя люминофора. При включении лампы в парах ртути, которыми заполнена колба, происходит электрический разряд и образовавшееся при этом ультрафиолетовое излучение воздействует на покрытие из люминофора. При этом происходит преобразование частот невидимого ультрафиолетового излучения (185 и 253,7 нм) в излучение видимого спектра.

Подобные лампы в наше время широко используются для общего освещения производственных и бытовых площадей самых различных народнохозяйственных и жилищных объектов. По сравнению с традиционными лампами накаливания они имеют лучшую световую отдачу и значительно больший срок службы и составляют, поэтому, серьёзную конкуренцию привычным для нас осветительным приборам.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации