Świetlówki fluorescencyjne: charakterystyka, rodzaje, zasada działania

Lampy fluorescencyjne są gazowo-wyładowczym źródłem światła, w którym ładunek elektryczny w oparach rtęci wytwarza promieniowanie ultrafioletowe. Zamieniany jest na promieniowanie widzialne za pomocą luminoforu. Jego rolę odgrywa halofosforan wapnia i inne pierwiastki. Skuteczność świetlna świetlówek jest kilkakrotnie wyższa niż żarówki o dokładnie takiej samej mocy.

Klasyfikacja lamp fluorescencyjnych

Żarówki fluorescencyjne mają żywotność około 5 lat, pod warunkiem, że liczba uruchomień jest ograniczona do 2000. Oznacza to, że w okresie gwarancyjnym wynoszącym 2 lata nie ma więcej niż 5 włączeń dziennie. Najczęściej spotykane są wysoko i niskociśnieniowe lampy rtęciowe z wyładowaniem gazowym.

Charakterystyki lamp fluorescencyjnych są następujące:

1. Modele wysokociśnieniowe są używane do oświetlenia ulicznego i opraw oświetleniowych o dużej mocy;
2. Modyfikacje niskociśnieniowe są stosowane w pomieszczeniach mieszkalnych i przemysłowych.

Niskociśnieniowa rtęciowa lampa wyładowcza jest szklaną rurką pokrytą luminoforem. Produkt napełniany jest argonem i amalgamatem pod ciśnieniem 400 Pa. Wyświetlacze plazmowe to kolejna modyfikacja świetlówek.

Zakres lamp

Lampy fluorescencyjne są szeroko stosowane do oświetlania budynków użyteczności publicznej. Od tego czasu, gdy pojawiły się modyfikacje typu kontaktu, wyposażony w statecznik elektroniczny, zaczęły być aktywnie wykorzystywane zamiast zwykłych urządzeń oświetleniowych.

Korzystanie z tych urządzeń do oświetlenia ogólnego ma sens, zwłaszcza jeśli musisz pracować na dużym obszarze. Dzięki temu możliwa jest poprawa warunków oświetleniowych oraz zmniejszenie zużycia energii o 80%.. Wydłuża to żywotność lamp.. Są przyzwyczajeni:

• lokalne oświetlenie przestrzeni roboczej;
• oświetlenie fasad;
• reklama świetlna.

Takie urządzenia oświetleniowe działały jako jedyne źródło oświetlenia ekranów LCD aż do pojawienia się diod LED.

Plusy i minusy sprzętu oświetleniowego

Te urządzenia są popularne, bo mają cały zestaw zalet. Jaka jest ich przewaga nad żarówkami:

• wysoka skuteczność świetlna i dobre wskaźniki wydajności;
• rozproszone światło;
• szeroka gama odcieni światła;
• długa żywotność.

Mają też pewne wady.. Obejmują one:

• potencjalne zagrożenie dla zdrowia ze względu na zawartość rtęci;
• migotanie z podwójną częstotliwością;
• zachodząca w czasie zmiana widma spowodowana ujemnymi przemianami w luminoforze;
• obecność dodatkowego urządzenia do wyzwalacza lampy;
• zmniejszona moc znamionowa, co powoduje obciążenie sieci energetycznej.

Jak działa urządzenie

Po włączeniu urządzenia powstaje wyładowanie łukowe. Znajduje się na przeciwległych końcach lampy pomiędzy dwiema elektrodami. Urządzenie wypełnione jest parami rtęci i gazem obojętnym. Po przejściu prądu elektrycznego powstaje promieniowanie ultrafioletowe, które jest niewidoczne dla ludzkiego oka.

Od wewnątrz ścianki urządzenia pokryte są luminoforem. Jest to specjalna substancja, która może pochłaniać promieniowanie ultrafioletowe. Emanuje z niego światło widzialne. Zmieniając skład luminoforu, można zmienić odcień blasku lampy. Funkcja fosforu wykonywane głównie przez ortofosforany i halofosforany wapnia.

Cechy znakowania

Postrzeganie koloru przez ludzkie oko zależy bezpośrednio od poziomu oświetlenia. Jeśli jest mały, to czerwony jest postrzegany jako najgorszy. Jednocześnie osoba jest w stanie dość dobrze rozpoznać niebieski odcień. Średnie oświetlenie budynków mieszkalnych to 75 Lux. W pracowniach i biurach jest równy 400 Lux.

Jeśli światło dzienne mieści się w zakresie od 5000 do 6500 kelwinów, przy słabym oświetleniu wydaje się mieć niebieski odcień. Światło o temperaturze barwowej 3000 Kelvin wygląda najbardziej naturalnie przy oświetleniu od 50 do 75 Lux. Jeśli oświetlenie wynosi 400 luksów, powstałe światło wydaje się żółte. Najbardziej naturalne jest światło o temperaturze od 4 do 6 tys. Kelwin.

Przemysł produkuje różne modyfikacje lamp. Znakowanie pozwala dowiedzieć się, dla której strefy odpowiedni jest dany model. Kod cyfrowy wskazuje parametry, takie jak jakość światła, temperatura barwowa i współczynnik oddawania barw. Pierwsza cyfra oznacza wskaźnik oddawania barw.

W przypadku świetlówek ta charakterystyka waha się od 60 do 98 Ra. W związku z tym, im wyższy wskaźnik, tym bardziej wiarygodne jest odwzorowanie kolorów. Druga i trzecia cyfra oznaczają temperaturę barwową modelu. Na przykład, jeśli jest oznaczenie 827, oznacza to, że temperatura barwowa wynosi tutaj 2700 kelwinów, a odwzorowanie kolorów wynosi 80 Ra. Te parametry odpowiadają parametrom żarówki.

Połączenie elektryczne

Lampy wyładowcze wszystkich typów nie są bezpośrednio podłączone do sieci. To jest ich główna różnica w stosunku do lamp żarowych. Są ku temu dwa powody:

1. Wysoka odporność na zimno. Z tego powodu do zapłonu wyładowania potrzebny jest impuls wysokiego napięcia.
2. Po wystąpieniu wyładowania urządzenie oświetleniowe tworzy ujemną rezystancję. Dlatego jeśli włączysz rezystancję w obwodzie, nastąpi zwarcie i urządzenie oświetleniowe ulegnie awarii.

Aby rozwiązać te problemy, stosuje się stateczniki. Są to stateczniki specjalnego typu. Najpopularniejszymi obecnie metodami połączenia są:

1. zastosowanie statecznika elektronicznego;
2. zastosowanie statecznika elektromagnetycznego w połączeniu ze starterem neonowym.

Opis statecznika elektromagnetycznego

Urządzenie jest dławikiem elektromagnetycznym. Ma reaktancję indukcyjną. Jest połączony z lampami w określonej kolejności. Rozrusznik, który jest lampą neonową, jest podłączony do żarnika. Jego konstrukcja obejmuje kondensator i elektrody bimetaliczne. Dziś zalety wagi elektromagnetycznej to długa żywotność, łatwość obsługi i niezawodność. Jednocześnie ujawniają się również pewne wady, na przykład długi rozruch. Czas waha się od 1 do 3 sekund w zależności od stopnia zużycia urządzenia.

Równowaga elektromagnetyczna zużywa dużą ilość energii z powodu dławienia. Czasami może być brzęczenie płytek magnetycznych o niskiej częstotliwości. Nie dodaje zalet i nie migocze z dwukrotnie większą częstotliwością sieci. Może to niekorzystnie wpłynąć na widzenie człowieka. Oprawy te, w tym balast, nie mogą być używane do oświetlania mechanizmów i ruchomych części zamków. Warto też zwrócić uwagę na imponujące gabaryty urządzenia. Masa takiego balastu to kilka kilogramów. Jeśli temperatury są poniżej zera, urządzenie może się nie uruchomić.

Począwszy od statecznika elektromagnetycznego i rozrusznika

Klasyczny schemat przewiduje połączenie wagi elektromagnetycznej z rozrusznikiem. Ta ostatnia to neonówka z kondensatorem połączonym równolegle, ukrytym w obudowie. Elektrody są początkowo w stanie otwartym. Rozrusznik jest podłączony równolegle do lampy, dzięki czemu prąd elektryczny przepływa przez spiralę lampy. Dzieje się tak po zamknięciu elektrod.

Duży kondensator jest połączony równolegle. Konieczne jest stworzenie obwodu rezonansowego, który tworzy impuls o długim czasie trwania. Dzięki temu można zapalić lampę. Gdy rozrusznik jest otwarty, spirale lamp są rozgrzane. Należy zapewnić wystarczające napięcie udarowe, aby zapalić wyładowanie.

Napięcie robocze oprawy oświetleniowej jest niskie, ponieważ spada na dławiku. Dlatego początkowo w lampie zapłonowej ustawiany jest wyższy poziom napięcia gaszenia. W rezultacie rozrusznik nie włącza się ponownie.

Napięcie robocze urządzenia oświetleniowego stopniowo wzrasta, gdy zbliża się koniec jego żywotności, napięcie może wzrosnąć. Z tego powodu powstaje charakterystyczne ciągłe miganie uszkodzonej lampy. Gdy tylko zgaśnie, widać świecące katody zainstalowane na całej powierzchni rozrusznika.

Statecznik elektroniczny i jego właściwości

Ten element odpowiada za zasilanie lampy prądem elektrycznym. W takim przypadku powstaje napięcie o częstotliwości poza siecią, która waha się od 50 do 60 Hz. Przewidziane są tutaj wysokie poziomy częstotliwości od 25 do 133 kiloherców, dzięki czemu mruganie, drażniące dla oczu, jest wyeliminowane.

Możliwe jest rozróżnienie zimnego i gorącego startu modelu. W pierwszym przypadku urządzenie oświetleniowe jest zamykane po włączeniu. Ta metoda jest stosowana, gdy lampa jest rzadko używana. Częste stosowanie tej techniki nie jest zalecane, ponieważ uszkadza elektrody.

Drugi rodzaj rozruchu obejmuje wstępne podgrzewanie elektrod. Lampka zapala się po 1 sekundzie, ale ma też dłuższą żywotność, zwłaszcza gdy przewidywane jest regularne korzystanie z urządzenia.

Czynniki predysponujące do złamania

Elektrody w konstrukcji urządzenia oświetleniowego są spiralą z włókna wolframowego. Pokryte są warstwą metali ziem alkalicznych. Konieczne jest zapewnienie stabilności wyładowania. Podczas pracy warstwa ta stale się kruszy i odparowuje.

Dzieje się to szczególnie intensywnie podczas startu. Dlatego wszystkie oprawy świetlówkowe mają określoną żywotność. Zależy to od prędkości zapłonu i jakości elektrod. Przedłuża żywotność żarówki. Na końcach produktu tworzy się ciemnienie, które nasila się wraz ze zbliżaniem się czasu uszkodzenia. Po całkowitym wypaleniu pasty metalowej napięcie gwałtownie wzrasta. Z tego powodu obwód, w którym pracuje lampa, nie jest w stanie zapewnić wysokiego napięcia do spalania.

Lampy zrównoważone elektromagnetycznie mają podwyższone napięcie, gdy zbliża się koniec ich żywotności. Do tego czasu pasta całkowicie wypaliła się na jednej z elektrod. W rezultacie rozrusznik zaczyna działać nieprzerwanie.

Gdy rozrusznik ulegnie awarii, powstaje bocznik lampy wzdłuż obwodu, więc zapłon wyładowania staje się niemożliwy. Tylko żarniki pozostają do pracy, dlatego energia elektryczna zużywana przez urządzenie oświetleniowe staje się wyższa.

W przypadku urządzeń ze statecznikiem elektronicznym masa elektrod biorących udział w pracy jest aktywnie wypalana. Nici przegrzewają się i zawodzą. W modelach wysokiej jakości zapewnione jest automatyczne wyłączanie spalonego urządzenia. W modyfikacjach niskiej jakości taka ochrona jest nieobecna. Również w takich urządzeniach zainstalowany jest kondensator, zaprojektowany na napięcie zbliżone do napięcia nowej lampy. Wraz ze starzeniem się produktu wzrasta ciśnienie i następuje rozpad w skraplaczu. Z tego powodu zawodzą również tranzystory balastowe.

Widmo emisji fosforu

Tanie lampy wykorzystują luminofor halofosforanowy. Daje kolory niebieski i żółty. Dużo mniej czerwonych i zielonych tonów jest emitowanych. Ta mieszanina wydaje się być biała, ale po odbiciu widać niepełne widmo. Z drugiej strony takie urządzenia mają wysoki poziom strumienia świetlnego. Istnieją również specjalne świetlówki. o różnych parametrach spektralnych:

1. Świetlówki. Najbardziej zbliżony do naturalnego koloru w świetle dziennym 5400 kelwinów. Najczęściej takie urządzenia wykorzystywane są w muzeach, drukarniach, laboratoriach i gabinetach stomatologicznych.
2. Lampy fluorescencyjne, które są jak najbliżej światła słonecznego. Jeśli w pomieszczeniu nie ma wystarczającej ilości światła lub jeśli są jakieś ważne operacje robocze, zaleca się użycie tych modeli. Częściej można zobaczyć te urządzenia w bankach, biurach i sklepach. Poziom oświetlenia to 6500 kelwinów.
3. Modele do roślin i akwariów. Zakres widmowy jest tutaj wyświetlany na niebiesko i czerwono. Poziom oświetlenia wynosi od 5400 do 6700 kelwinów.
4. Modele dla mieszkańców akwarium. Promieniowanie waha się w zakresie światła niebieskiego i ultrafioletowego. Oświetlenie waha się również od 5400 do 6700 kelwinów.
5. Wzory dekoracyjne. Tworzą kolory niebieski, czerwony, zielony, żółty i karmazynowy. Polecany do sterylnej produkcji, sklepów do produkcji mikroukładów.

Istnieją również modele specjalne do solariów i salonów kosmetycznych, lady w supermarketach, pomieszczenia, w których trzymany jest drób. Przydziel modyfikacje ultrafioletowe za pomocą kolb z czarnego szkła. Są w stanie zamienić niewidzialne promieniowanie na światło, tworząc tzw. efekt fluorescencji. Stosowany w przemyśle spożywczym i tekstylnym.