Краткие теоретические сведения. Люминесцентные лампы состоят из цилиндрической стеклянной трубки – колбы (рис

Люминесцентные лампы состоят из цилиндрической стеклянной трубки – колбы (рис. 2), внутренняя поверхность которой покрывается веществом, способным светиться (флуоресцировать). Это вещество называется люминофором. Стеклянная трубка (колба) наполняется газом аргоном с несколькими каплями ртути. Люминофор преобразует ультрафиолетовое излучение видимой части спектра. Внутри трубки на ее концах впаиваются электроды, представляющие собой вольфрамовые спирали. К электродам подводится напряжение от источника тока.

Рисунок 2 - Общий вид люминесцентной лампы: 1 – штыри; 2 – цоколи; 3 – стеклянная ножка;

4 – проволочные экраны; 5 – вольфрамовые биспирали; 6 – цилиндрическая колба

Чтобы вызвать свечение в лампе, необходимо предварительно разогреть электроды. Предварительный нагрев обеспечивает термоэмиссию, после чего возникает разряд: вначале в аргоне, а затем переходит в пары ртути. Для получения дугового разряда служит специальное устройство – стартер, включаемое на короткое время последовательно в цепь электродов.

Стартер представляет собой миниатюрную газоразрядную лампу с биметаллическими электродами. В нем возникает тлеющий разряд; в это время биметаллическая пластинка стартера нагревается, изгибается и замыкает цепь электродов люминесцентной лампы. По цепи протекает ток, величина которого определяется величиной напряжения сети и сопротивлением цепи. В результате протекания тока разогреваются электроды лампы, а электроды стартера остывают и разрывают цепь электродов люминесцентной лампы. Так как при этом снижается ток в цепи, то в дросселе возникает э.д.с. самоиндукции, напряжение на лампе возрастает, и в лампе появляется электрический разряд, который в дальнейшем, при правильно подобранном балластном сопротивлении, стабилизуется и поддерживается. Последовательно с лампой включается дроссель, служащий для ограничения рабочего тока в лампе и поддержания дугового разряда при включении лампы.

Преобразование электрической энергии в энергию излучения видимой части спектра в люминесцентной лампе происходит в результате электрического

разряда в парах ртути и преобразования его в излучении ультрафиолетовой части спектра, которое, в свою очередь, воздействует на люминофор и превращает его в энергию видимой части спектра. Цветность люминесцентной лампы определяется в основном составом люминофора.

На рис.3 приводится схема включения люминесцентной лампы. Параллельно стартеру включается конденсатор емкостью С₁, уменьшающий подгорание контактов.

С некоторым приближением считается, что световой поток люминесцентной лампы пропорционален освещенности и подчиняется следующему соотношению:

F’=(E’/E_н)F_н , (1)

где F’ – световой поток лампы при отличном от номинального напряжении, лм; F_н – световой поток лампы при номинальном напряжении, лм; E_н – освещенность, измеренная люксметром при номинальном напряжении, лк; E’ – освещенность при напряжении, отличном от номинального, лк.

Люминесцентные лампы обладают более высоким коэффициентом полезного действия, чем лампы накаливания.

Рисунок 3 - Схема включения люминесцентной лампы: 1 – дроссель; 2 – стартер;

3 – конденсатор; 4 – лампа

Методические указания

Изучая каждый элемент установки и назначение отдельных элементов, следует обратить внимание на устройство люксметра и способы пользования им. Если в схеме имеются шунты или добавочные сопротивления, то не забыть записать их параметры и учесть при подсчете результатов показаний измерительных приборов.

Ознакомление с устройством люминесцентных ламп производится на демонстрационных щитах, где в разобранном виде представлены люминесцентные лампы. Необходимо выяснить назначение каждого элемента (части) люминесцентной лампы и изучить схему ее включения.

Проведение опыта по определению распределения напряжения на отдельных элементах схемы включения люминесцентной лампы производится по схеме, изображенной на рис. 1. После того как схема будет собрана, необходимо показать ее руководителю занятия для проверки. После проверки и получения разрешения на включение опыт проводится при нажатой кнопке Кл. С помощью ЛАТР необходимо вначале установить номинальное напряжение , а затем, наблюдая за показаниями электроизмерительных приборов, записать в таблицу 1 значения тока I_уст, напряжения на лампе U_л и дросселе U_др, а также напряжение сети U_с, мощности установки P_уст, на дросселе Р_др, лампы Р_л.

Таблица 1 – Данные опыта

№ п.п.	Iуст, а	Uс, в	Uл, в	Uдр, в	Руст, вт	Рл, вт	Рдр, вт

Проведение опыта по определению светового потока и светоотдачи люминесцентной лампы производится по схеме, показанной на рис. 1. С помощью ЛАТР устанавливают напряжение, равное 1,1 от номинального, а затем изменяют его в сторону снижения и доводят до 0,7 – 0,8 от номинального. Наблюдают за показаниями электроизмерительных приборов и их показания заносят в

таблицу 2.

Таблица 2 – Данные опыта

№ п.п.

Iуст, а

Uс, в

Uл, в

Uдр, в

Руст, вт

Рл, вт

Рдр, вт

cos φ

Е, лк

F, лм

Нл, лм/вт

Нуст, лм/вт

Световой поток люминесцентной лампы с некоторым приближением пропорционален величине освещенности и определяется по формуле 1.

Технические характеристики и основные параметры люминесцентных ламп общего назначения приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Технические характеристики и основные параметры люминесцентных ламп.

Марка лампы	Номинальные величины	Средняя величина F после 2000 ч горения, лм
I, a	P, вт	U, в	F, лм	Н, лм/вт

ЛДЦ-15 ЛД-15 ЛХБ-15 ЛБ-15 ЛТБ-15 ЛДЦ-20 ЛД-20 ЛХБ-20 ЛБ-20 ЛТБ-20 ЛДЦ-30 ЛД-30 ЛХБ-30

0,3     0,35     0,34

Средняя продолжительность работы люминесцентных ламп, установленная ГОСТом , составляет не менее 5000 ч. Чем чаще включается и выключается лампа, тем сильнее сокращается срок ее службы, так как при каждом зажигании расходуется оксидное покрытие электродов. Светоотдача Н_л люминесцентной лампы определяется как отношение светового потока лампы к ее мощности, т.е.

Н_л=F_л / Р_л (2)

Светоотдача установки Н_уст определяется как отношение светового потока лампы к мощности установки

Н_уст= F_л / Р_уст (3)

Отчет по работе составляется по форме, указанной в приложении 1. В отчете рекомендуется привести краткое описание устройства и принцип действия люминесцентной лапы. Выполнить график зависимости светового потока от величины подведенного к лампе напряжения. Объяснить порядок проведенной работы и ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

6.1. Из каких основных частей состоит люминесцентная лампа?

6.2. Каковы преимущества люминесцентной лампы по сравнению с лампой накаливания?

6.3. Для какой цели люминесцентная лампа снабжается стартером?

6.4. Зачем нужен дроссель в схеме люминесцентной лампы?

6.5. Какие типы люминесцентных ламп выпускает промышленность?

Федеральное агентство по образованию

ФГОУ СПО «Астраханский колледж вычислительной техники»

Специальность 140613

Лабораторная работа №3