Зависимость параметров ламп от напряжения сети

Юминесцентные

лампы

Знакомство с люминесцентным освещением

Основные физические понятия

Люминесценция— излучение, которое не требует нагрева тел и может возни­кать в газообразных, жидких и твердых телах под действием, например, ударов электронов, движущихся со скоростями, достаточными для возбуждения.

Люминофоры— твердые или жидкие вещества, способные излучать свет под действием различного рода возбудителей.

В люминесцентных и ряде других типов газоразрядных ламп используют фотолюминесценцию— оптическое излучение, возникающее в результате поглощения телами оптического излучения, но с другой длиной волны.

Электрические лампы, в которых электроэнергия превращается в свето­вую непосредственно, независимо от теплового состояния вещества, за счет люминесценции, называются люминесцентными.

В зависимости от давления газа в лампе бывают люминесцентные лампы низкого давления (ЛНД) и высокого давления.

Определение

Люминесцентные лампы— это газоразрядные лампы низкого давления, в которых возникающее в результате газового разряда невидимое для челове­ческого глаза ультрафиолетовое излучение преобразуется люминофорным покрытием в видимый свет (принцип работы люминесцентной лампы).

Устройство реальной люминесцентной лампы

Люминесцентная лампа представляет собой стеклянную герметически закрытую трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора (рис.14.1)

Из трубки удален воздух и в нее введены неболь­шое количество газа (аргона) и дозированная капля ртути. Внутри трубки на ее концах, в стеклянных ножках, укреплены биспиральные электроды из вольфрама, соединенные с двухштырьковыми цоколями, служащими для присоединения лампы к электрической сети посредством специальных пат­ронов. При подаче напряжения к лампе между электродами возникает электрический разряд в парах ртути, в результате электролюминесценции паров лампа излучает свет.

Рис. 14.1. Устройство люминесцентной лампы

Достоинства люминесцентных ламп

Основным преимуществом люминесцентных ламп по сравнению с лам­пами накаливания являются:

· более высокий коэффициент полезного действия (15. .20%), высокая световая отдачаи в несколько раз больший срок службы. Таким образом, при затрате той же мощности достигается значительно большая освещенность по сравнению с лампами накаливания;

· правильный выбор ламп по цветности может создать освещение, близ­кое к естественному;

· благоприятные спектры излучения,обеспечивающие высокое качество цветопередачи;

· люминесцентные лампы значительно менее чувствительны к повышениям напряжения,поэтому их экономично применять на лестничных клетках и в помещениях, освещаемых ночью, когда в сети напряжение повыше­но. Лампы накаливания (очень чувствительные к повышениям напряже­ния) быстро перегорают;

· малая себестоимость;

· низкая яркость поверхностии ее низкая температура(не выше 50°С).

Недостатки люминесцентных ламп

Основным недостатками люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливании являются:

· сложность схемы включения;

· ограниченная единичная мощность (до 150 Вт):

· зависимость от температуры окружающей среды (при снижении темпера­туры лампы могут гаснуть или не зажигаться);

· значительное снижение светового потока к концу срока службы;

· акустические помехи и повышенная шумность работы;

· при снижении напряжения сети более чем на 10% от номинального зна­чения лампа не зажигается;

· дополнительные потери энергии в пускорегулирующей аппаратуре, дости­гающие 25...35% мощности ламп;

· наличие радиопомех;

· лампы содержат вредные для здоровья вещества, поэтому вышедшие из строя газоразрядные лампы, требуют тщательной утилизации.

Принцип действия

Принцип действия люминесцентной лампы низкого давления основан надуговом разрядев парах ртути низкого давления. Получающееся при этом ультрафиолетовое излучениепреобразуется в видимое в слое люминофора,

покрывающего внутренние стенки лампы. Лампы представляют собой длин­ные стеклянные трубки, в торцы которых впаяны ножки, несущие по два электрода, между которыми находится катод в виде спирали.

В трубку лампы введены пары ртутии инертный газ,главным образом аргон. Назначением инертных газовявляется обеспечение надежного заго­рания лампы и уменьшение распыления катодов. На внутреннюю поверх­ность трубки нанесен слой люминофора.

Если к электродам, вставленным в концы стеклянной трубки, которая запол­нена разряженным инертным газом или парами металла, приложить напряжениеиз расчета не менее 500...2000 В на 1 м длины трубки, то свободные электроны в полости трубки начинают лететь в сторону электрода с положительным заря­дом. Когда к электродам приложено переменное напряжение, направление дви­жения электронов изменяется с частотой приложенного напряжения.

В своем движении электроны встречаются с нейтральными атомами газа — заполнителя полости трубки — и ионизируютих, выбивая электроны с верхней орбиты в пространство. Возбужденные таким образом атомы, вновь сталкиваясь с электронами, снова превращаются в нейтральные атомы. Это обратное превращение сопровождается излучением кванта световой энер­гии. Каждому инертному газу и парам металла соответствует свой спектраль­ный составизлучаемого света:

· трубки с гелием светятся светло-желтым или бледно-розовым светом;

· трубки с неоном — красным светом;

· трубки с аргоном — голубым светом.

Смешивая инертные газы или нанося люминофоры на поверхность раз­рядной трубки, получают различные оттенки свечения.

Люминесцентные лампы дневного и белого света выполняют в виде прямой или дугообразной трубки из обычного стекла, не пропускающего короткие ультрафиолетовые лучи. Электроды изготавливают из вольфрамовой проволоки. Трубку заполняют смесью аргона и паров ртути. Внутри поверхность трубки покрыта люминофором — специальным составом, который светится под воздей­ствием ультрафиолетовых лучей, возникающих при электрическом разряде в парах ртути. Аргон способствует надежному горению разряда в трубке.

Зависимость параметров ламп от напряжения сети

При изменении напряжений сети в пределах +10% изменение параметров лампы можно определить из соотношения d_xX = N_x х dU_c/U_c, где X — соответ­ствующий параметр лампы; d_x — его изменение; N_x — коэффициент для соот­ветствующего параметра. Для схемы с дросселем коэффициенты имеют следую­щие значения: для силы света N_i = 2,2; для мощности N_p = 2,0; для светового потока N_gb = 1,5. В схеме с емкостно-индуктивным балластом величины N_x несколько меньше. При падении напряжения сети ниже допустимого ухудшают­ся условия перезажигания. Повышение напряжения выше допустимого вызывает перекал катодов и перегрев пускорегулирующих устройств. И в том, и в другом случае происходит значительное сокращение срока службы ламп.