Устройство и принцип работы люминесцентной лампы

Сегодня поможем разобраться в теме: "Устройство и принцип работы люминесцентной лампы". Предлагаем полное описание тематики, взятое из источников, заслуживающих доверия, с комментариями специалистов. Если все же остаются вопросы, то их можно задать дежурному консультанту.

Особенности люминесцентной лампы

Вот уже продолжительное время, весь мир напряженно думает о дополнительной экономии электрической энергии. Этому способствует использование энергосберегающих ламп, которые известны миру более 50 лет. Это достойная альтернатива традиционным лампам накаливания. Единственным спорным моментом является вопрос ее утилизации. Ниже предлагается рассмотреть, как устроена люминесцентная лампа, на что обратить внимание потенциальному покупателю.

Описание

Визуально люминесцентная лампа представляет собой стеклянную колбу. Как правило, выполняется в белом цвете, по краям выступают соответствующие контакты подключения. Форма может быть выполнена в виде:

В процессе производства из колбы выкачивается воздух, после чего закачивается в конструкцию инертный газ. В результате действия электричества инертный газ приводит к последующему свечению самого изделия. При этом создаются потоки холодного, теплого света, последний называется «дневным». От этого и возникло второе название ламп. Лампа светить бы не могла, если на поверхность колбы с внутренней стороны не был нанесен люминофор. В самом изделии находится ртуть.

Внимание! Из-за наличия ртути в составе относительно актуальности использования лампы до сих пор не угасают многочисленные споры у экологов во всем мире.

Технические характеристики

Перед совершением покупки необходимо знать, какое напряжение на люминесцентной лампе и почему обязательно стоит обратить внимание на данный показатель при выборе изделия:

  • Накаливание мощностью 20 Вт будет соответствовать люминесцентной, мощностью 5-7 Вт.
  • Накаливание мощностью 40 Вт будет соответствовать люминесцентной, мощностью 10-13 Вт.
  • Накаливание мощностью 60 Вт будет соответствовать люминесцентной, мощностью 15-16 Вт.
  • Накаливание мощностью 75 Вт будет соответствовать люминесцентной, мощностью 18-20 Вт.
  • Накаливание мощностью 100 Вт будет соответствовать люминесцентной, мощностью 25-30 Вт.
  • Накаливание мощностью 150 Вт будет соответствовать люминесцентной, мощностью 40-50 Вт.
  • Накаливание мощностью 200 Вт будет соответствовать люминесцентной, мощностью 60-80 Вт.

Достоинства и недостатки

К преимуществам данного изделия можно отнести энергоэффективность. Под данным определением принято понимать количество потребляемой во время эксплуатации светильником с подключенными люминесцентными лампами электрической энергии.

Внимание! Отмечается, что изделие куда выгоднее обычной лампы накаливания и может запросто использоваться в дальнейшем во время эксплуатации как альтернативный источник света.

Благодаря устройству светильника с люминесцентными лампами качество излучения в разы выше. При учете, что цветовая передача лампы накаливания сравнительно невысока, под действующим светом люминесцентной лампы можно запросто различать истинные цвета без искажений.

К достоинствам стоит отнести и долговечность. Они могут запросто обеспечивать свечение вплоть до 10000 часов.

Мягкий свет благоприятно влияет на зрение, при этом само освещение куда более комфортное, поскольку излучение равномерно распределено по всей поверхности изделия. К примеру, если взять лампу накаливания, то яркая спираль быстро вызывает усталость глаз.

К недостаткам относится зависимость от условий сети, а также определенное количество запусков. Выходит из строя, как правило, ранее заявленного производителем срока. Нельзя не отметить и наличие паров ртути в конструкции.

Принцип работы

Инертный газ необходим для обеспечения тлеющего разряда. Ртуть же является актуальным компонентом, который позволяет усиливать разряд. Люминофор потребуется для последующего преобразования ультрафиолетового света, что актуально в свете видимого спектра. Электроды потребуются в дальнейшем для подключения лампы в электрическую схему, создания соответствующих разрядов электронов.

Как только напряжение подается на контакты, электроды начинают испускать электроны, которые, перемещаясь по колбе, создают разряд. Специально для этого, в схему дополнительно включают устройство, которое создает разовый электрический разряд, актуальный для старта свечения. Данное устройство носит название стартер фото, его задача сводится к тому, чтобы в кратковременном отрезке увеличивать силу тока примерно в 3-4 раза.

Внимание! Чтобы обеспечивать полноценный запуск, последующую работу люминесцентной лампы, потребуется дополнительное устройство, которое называется дросселем. Это название фактически устарело, но продолжает активно использоваться.

Область применения

Актуальным решением станет использование лампы для освещения жилых домов, а также медицинских, общественных и учебных заведений. Помимо этого, нашла широкое применение в спортивных, а также торговых комплексах, прочно войдя в жизнь каждого пользователя. Постепенно люминесцентные конструкции все же сумели вытеснить традиционные лампы накаливания.

Актуальными данные элементы стали по той причине, что по технико-экономическим показателям они значительно эффективнее обычных ламп накаливания. Традиционная лампочка в этом случае будет расходовать только 6-8% на выполнение освещения, остальная же энергия будет трансформироваться в нагрев. В данном случае стоит отметить, что у люминесцентных источников данный показатель будет на 80% выше, что и обеспечит выгоду от его последующей покупки. Могут обеспечивать создание разного спектра, как дневного, естественного, так и холодного или теплого. Это позволит без проблем разнообразить и украсить палитру интерьера.

Помимо этого, они часто используются как источник контролируемого ультрафиолетового излучения, который отличается полезностью для жителей наиболее крупных мегаполисов. Их отличает продолжительность эксплуатации, доходит порой до 20000 часов, а также возможность легко устанавливать взамен неактуальных ламп накаливания.

Подключение к сети

Перед тем как выполнить подключение, стоит продумать разметку. Следует относиться к этому процессу с должным вниманием, ведь от этого во многом зависит качество последующей работы. Пометки необходимо делать в тех местах, где планируется установить как лампочку, так и выключатель. Выключатель ставится возле двери на высоте порядка 80-90 сантиметров от пола. Важно следить, чтобы при открытии двери выключатель не был перекрыт, чтобы оставался к нему полноценный доступ.

Внимание! Отмечаются маршруты последующей проводки, она должна идти непосредственно от выключателя и вплоть до распределительного элемента, после чего также нужно отметить и путь от лампочки до той же распределительной коробки или розетки.

Люминисцентные лампы на данный момент намного опережают по уровню энергоэффективности давно устаревшие лампы накаливания. Они прочно вошли в обиход как жителей квартир, так и владельцев промышленных зданий, чему способствует их широкая палитра спектра освещения и экономичность.

Источник: http://rusenergetics.ru/lampochki/printsip-raboty-lyuminestsentnoy

Люминесцентные лампы. Устройство и принцип работы.

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.

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).

Читайте так же:  Как получить военный билет по состоянию здоровья

Устройство люминесцентных ламп.

Люминесцентная лампа представляет собой стеклянную герметически закрытую трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора. 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 электрического тока к лампе между электродами возникает электрический разряд в парах ртути, в результате электролюминесценции паров лампа излучает свет.

И если раньше люминесцентные лампы выглядели в основном как длинные белые трубочки различной длины, то теперь повсеместно встречаются люминесцентные лампы с обычными цоколями для использования в стандартных светильниках и люстрах. Это так называемые энергосберегающие лампы, приобретающие все более широкое использование наряду с галогенными лампами и светодиодными светильниками.

Достоинства и преимущества люминесцентных ламп.

Основным преимуществом люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания являются:

  • более высокий коэффициент полезного действия (15 — 20%);
  • высокая световая отдача и в несколько раз больший срок службы ламп (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 (очень чувствительные к повышениям напряжения лампы накаливания быстро перегорают);
  • малая себестоимость;
  • низкая яркость поверхности и ее низкая температура (до 50 °С).

Недостатки люминесцентных ламп

Основным недостатками люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания 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;
  • вредные для зрения пульсации светового потока;
  • акустические помехи и повышенная шумность работы;
  • при снижении напряжения в 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 люминесцентных ламп.

Принцип действия люминесцентной лампы низкого давления основан на дуговом разряде в парах ртути низкого давления. Получающееся при этом ультрафиолетовое излучение преобразуется 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 ртути и инертный газ, главным образом аргон. Назначением инертных газов является 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 напряжение из расчета не менее 500 — 2000в 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 ионизируют их, 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.

Цвета люминесцентных ламп.

Каждому инертному газу и парам металла соответствует свой спектральный состав излучаемого 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.

Утилизация люминесцентных ламп.

В свете современных тенденций мы стремимся экономить электроэнергию. Для этого мы покупаем энергосберегающие лампочки, которые, как правило, являются люминесцентными. При покупке люминесцентных энергосберегающих ламп надо ответственно подходить к вопросу их утилизации, так как они в своем составе содержать вещества, очень вредные для окружающей среды, в частности, ртуть.

Надо знать, понимать и помнить, что эти лампочки нельзя просто так выкинуть в мусорное ведро и вместе с остальным мусором отправить на мусорную свалку. Это преступное отравление экологической среды Вашего района. Такие лампы необходимо сдавать в специальные пункты утилизации.

Вы можете отнести энергосберегающие лампочки на утилизацию в свою управляющую компанию и сдать их туда совершенно бесплатно. Закон обязывает управляющие компании ставить у себя специальные контейнеры для сбора у населения токсичных ламп.

Наш дежурный электрик в Королеве сообщил, что специальный контейнер для передачи на утилизацию люминесцентных ламп стоит в гипермаркете «Глобус» на входе. Адрес магазина: г. Королев, ул. Коммунальная, д.1. Электрик в Щелково подтвердил, что в щелковском «Глобусе» также стоит контейнер для лампочек (адрес: г. Щелково, Пролетарский пр-т, д. 18). Такую же информацию мы получили от нашего мастера электрика в Пушкино: пушкинский «Глобус» на Ярославском шоссе также принимает лампочки на утилизацию. Лампочки, батарейки и ртутные градусники потом поступают в специальные пункты, с которыми у сети заключены соответствующие договоры.

А наш электрик в Сергиевом Посаде, который выезжал для проведения электромонтажных работ на одном из районных предприятий, так и не смог найти компанию по утилизации ламп в Сергиевом Посаде. Пришлось обращаться в московский пункт приема люминесцентных ламп.

Если материал этой статьи был для вас интересен и полезен, поделитесь им со своими знакомыми в социальных сетях. Возможно, кому-то эта информация очень пригодится. C уважением, Королевский электрик в Мытищах.

Источник: http://elektrik-korolev.ru/luminischent.html

Классификация, параметры и область применения люминесцентных ламп

Люминесцентные лампы получили свое название от люминофора, которым покрыта внутренняя поверхность трубки. Это вещество состоит из фосфора — естественного источника света, позволяющего усилить мощность светового потока. При одинаковом энергопотреблении яркость люминесцентных конструкций намного выше в сравнении с лампами накаливания.

Дополнительные составляющие позволяют создать разнообразные цветовые эффекты.

Устройство и принцип действия

В основе функционирования изделий лежит процесс люминесценции. Внутренняя часть колбы покрывается люминофором, «впитывающим» ультрафиолет и выдающим свечение в спектре, видимом для глаз человека. Для формирования ультрафиолетовых лучей используется ртуть или инертный газ, которым заполнена колба. При прохождении электрического заряда капли ртути начинают испаряться, образуя излучение.

Читайте так же:  Что будет работодателю за черную зарплату

Изделия состоят из колбы с электродами, одного или двух цоколей и пускорегулирующей аппаратуры (ПРА). Последний компонент бывает встроенным и вынесенным.

В свою очередь ПРА содержит дроссель и стартер. Первое устройство ограничивает подачу тока, понижая напряжение до рабочего, а второе ускоряет процесс нагрева электродов и выход лампочки на заданный режим.

Включение изделия обеспечивается путем реализации следующих этапов:

  • нагрев электродов;
  • подача импульса для поджига;
  • уменьшение и стабилизация напряжения.

к содержанию ↑

Классификация

Существует несколько критериев классификации таких электротехнических изделий. Они могут:

  • испускать дневной или белый свет;
  • иметь разную ширину поперечной трубки (с ее увеличением повышается мощность лампы, от которой зависит возможная площадь освещаемого помещения);
  • иметь несколько контактов;
  • выпускаться со стартером или без него (во втором случае модель более экономична);
  • работать от сети разного напряжения;
  • отличаться формой (дуговые, в виде шара или спирали).

Маркировка

В России и за рубежом используются разные стандарты маркировки данных изделий.

Международная маркировка

Американские производители люминесцентных ламп маркируют свои продукты по схеме FxTy, где

  • F — fluorescent (в переводе с англ. — «люминесцентный»);
  • x — мощность (Вт);
  • T — tubular (в переводе с англ. — «трубчатый»), может быть иной формы;
  • Y — диаметр 1/8 дюйм.

После этого латинскими буквами указывается цвет прибора:

  • WW — теплый белый;
  • CW — холодный белый;
  • N — нейтральный;
  • D — дневной;
  • WWX — теплый белый с высокой цветопередачей;
  • CWX — холодный белый с высокой цветопередачей;
  • BLB — ультрафиолет.

В конце строки добавляются буквы, указывающие на особенности изделия. Это могут быть следующие обозначения:

  • RS — быстрый старт;
  • IS — мгновенный старт;
  • HO — высокая эффективность.

Как видно, производители указали в маркировке изделия основные технические характеристики.

Российская маркировка

Отечественные производители наносят иную маркировку с использованием букв кириллицы:

  • «Л» — лампа;
  • «Д» — дневной свет;
  • «Б» — белый;
  • «Т» — теплый;
  • «Е» — естественный;
  • «Х» — холодный.

Если модель компактная, то в начале маркировки используется буква «К». Лампы дневного света с улучшенной цветопередачей в конце строки имеют букву «Ц». Иногда можно встретить две такие буквы, что указывает на наилучшую цветопередачу.

Первая цифра в маркировке описывает цветовую передачу (нужно умножить на 10), две следующие — цветовую температуру (в кельвинах), деленную на 100.

Внешний вид

Есть две основные разновидности люминесцентных ламп по внешнему виду.

Линейный тип

Конструкция подразумевает использование удлиненной колбы (трубки). Область применения — общественные и промышленные объекты (например, торговые или спортивные залы). Маркировка содержит букву «Т».

Компактный тип (КЛЛ, или «экономки»)

Предназначены для бытового применения. Характеризуются изогнутой колбой, напоминающей спираль. Делятся на две подкатегории:

  • со штырьковым цоколем — в маркировке используется буква G, а цифрами обозначается расстояние между штырьками;
  • со стандартным цоколем (по аналогии с лампами накаливания) — буква E, цифрами указан диаметр цоколя.

Штырьковые КЛЛ без дросселя эксплуатируют в настольных светильниках.

Преимущества и недостатки

Преимущества люминесцентных ламп:

  1. Более долговечные по сравнению с лампами накаливания (продолжительность эксплуатации в часах в 10–20 раз выше), но только при отсутствии существенных перепадов напряжения.
  2. Высокая светоотдача.
  3. Разнообразие цветовых решений.
  4. Световой поток по спектру приближен к солнечному свету.
  5. Рассеянное свечение по всей площади колбы (в лампах накаливания излучение идет от вольфрамовой нити).

Недостатки, которые обязательно нужно учитывать:

  1. Более высокая стоимость.
  2. Представляют собой источник угрозы, поскольку в колбе содержится ртуть — это усложняет их утилизацию, а в случае утечки вредит здоровью человека.
  3. Высокая чувствительность к влажности, пониженной или повышенной температуре. Эксплуатация возможна в диапазоне температур от –20 или выше +50 °C.
  4. При включении наблюдается задержка — требуется дополнительное время для разогрева.
  5. При малейших дефектах (или в дешевых китайских изделиях) создается мерцание, вредное для глаз человека.

Подключение

В зависимости от типа активного балласта подключение люминесцентных ламп к сети будет разным. В электромеханической конструкции питание подается на стартер, постепенно нагревающий и приводящий к замыканию электрода (при нагреве компонент деформируется, изгибается и замыкает цепь). Далее повышается температура электродов, после чего цепь размыкается. Балласт периодически включается и выключается, но данный процесс сопровождается посторонним шумом и мерцанием.

Электронные лампы не используют стартер. Прибор включается плавно, а прогрев осуществляется электроникой, что устраняет мерцание. Пользователь задает настройки балласта, от которых зависит, как быстро электротехнический элемент будет выходить на рабочий режим.

Внимание! Основная причина, по которой ломаются изделия, — механический износ вольфрамовой нити, расположенной в колбе.

Электромагнитные люминесцентные лампы при сильном износе начинают резко мерцать, в то время как электронные отключаются незамедлительно.

Область применения

Люминесцентные лампы используются во всех сферах человеческой жизнедеятельности. Доступность на рынке и экономичность при эксплуатации делают КЛЛ выбором номер один для общественных организаций, административных центров.

Нередко их можно встретить в учебных заведениях, торговых центрах, спортивных залах и медицинских или банковских учреждениях. Люминесцентные лампы с резьбовым цоколем используются даже в быту.

Важно! Для повышения долговечности люминесцентного изделия необходимо гарантировать стабильное напряжение без перепадов, а также свести к минимуму количество включений и выключений.

Для бытового применения рекомендуется покупать лампы с электронным балластом, что исключает мерцание. Из-за небольшого содержания ртути в колбе приборы следует утилизировать отдельно от остального мусора.

Источник: http://220.guru/osveshhenie/istochniki-sveta/lyuminescentnye-lampy.html

Как правильно подключать лампу дневного света

ЛЛ подходят, как и для бытового освещения, так и для использования на различных предприятиях. Они достаточно экономичны, за это и завоевали свою любовь среди потребителей. В этой статье рассказывается о том, что такое люминесцентная лампа и какими преимуществами обладает, а также показаны схемы правильного соединения.

Что это такое

Люминесцентные устройства выглядят как стеклянный сосуд, который может иметь разнообразный вид, матового цвета с выступающими на концах контактами подключения.

Конфигурация люминесцентных изделий может быть по типу трубки, тора, либо спирали. При изготовлении поверхности лампы в ней делают вакуумную среду и наполняют ее инертным газом. Именно реакция инертного газа в совокупности с электричеством делает свечение, производят лучи холодного или теплого оттенка, который обычно называют дневным. Поэтому ЛЛ называют устройствами дневного света.

Преимущества и недостатки

Главным плюсом люминесцентных устройств будет высокая светоотдача и отличный уровень КПД. Они дают помещению хорошую яркость, которая не портит глаза, и исправно работают спустя долгие часы.

Различные цветовые температуры, похожие по оттенку на дневной свет, помогают выбрать необходимый светильник под разнообразные задачи и для помещений любого предназначения.

Свет от таких ламп будет рассеянным. Мягкое, приятное для глаз сияние испускается не только от нити из вольфрама, но и от всего сосуда лампочки сразу.

Читайте так же:  Какие травмы относятся к производственным

Это позволяет применять люминесцентное освещение не только для подсветки, но и для зонирования помещения.

Срок службы люминесцентных устройств будет в диапазоне от 10000 до 20 000 часов либо до 4 лет.

Главным большим недостатком лампочек будет высокая чувствительность к температурным скачкам. Уже при температуре −15 градусов изделие будет плохо работать. При высокой жаре лампочки перестают включаться и могут сильно перегреться.

Характеристики

Основные параметры люминесцентных ламп:

  • спектр мощности лампочки — от 10 до 90 ватт (для бытового пользования);
  • среднее напряжение — 220 и 127 В;
  • температура плавления вольфрама — 6000К;
  • световой луч — может превышать 100 Лм/1Вт;
  • параметры цоколя — 1E14 и стандарт E27;
  • размер сосуда — 14, 18, 28, 38мм;
  • срок эксплуатации — от 10000 до 35000 часов;
  • КПД свыше 20%.

Принцип работы

В начале работы появляются свободно перемещающиеся электроны. Это начинается во время включения рабочего переменного напряжения в зонах около вольфрамовых нитей внутри колбы.

Вольфрамовые нити из-за того, что покрыты пленкой из тяжёлых металлов по мере накаливания выполняют эмиссию электронов. Внешнего напряжения будет не хватать для получения электронного потока. Во время перемещения эти свободные частицы выталкивают электроны с краев атомов инертного газа (аргон). После этого они начинают также перемещаться хаотично.

Далее в итоге совместной деятельности стартера и электромагнитного дросселя получаются условия для повышения силы тока и получение тлеющего разряда аргона. Далее начинается световой поток.

Перемещающиеся атомы обладают необходимой кинетической энергией, которая нужна для перевода электронов паров ртути, которая есть в составе ЛЛ на более высокую орбиту. Получение яркого света получается в слое люминофора, который покрывает внутреннюю часть лампочки.

Устройство

Конструкция люминесцентной лампы состоит из:

  • прозрачной вытянутой трубки;
  • двух цоколей с двумя электродами;
  • стартер, начинающий работать от розжига;
  • электромагнитный дроссель;
  • конденсатор от сети.

Колба лампочки производится из кварцевого стекла. В начале работы на производстве из колбы выкачивают воздух и создают вакуумную среду, а потом она наполняется смесью инертного газа с добавлением ртути. Последняя должна быть в газообразном состоянии, потому что внутри высокое давление.

Поверхность колбы изнутри покрывается фосфоресцирующим веществом, оно перерабатывает энергию ультрафиолетового света в видимый человеческому глазу луч.

К концам электродов лампочки подсоединяется переменное напряжение сети. Нити из вольфрама покрываются тяжелым металлом, который во время работы испускает электроны. В основном используются цезий, барий, талий. Дроссель похож на катушку, у которой высокая величина магнитной проницаемости.

Электрод

Наружной частью электрод спаивается с цоколем. Из сосуда начинают обильное откачивание всего воздуха с помощью штенгеля, который находится в одной из ножек c электродами. Далее начинается наполнение вакуумной среды инертными газами c добавками ртути.

На определенные виды электродов обязательно напыляют активирующее вещество, например оксид бария, талия или кальция.

Атом ртути

В люминесцентную лампу добавляют немного ртути, которая превращается в пар во время розжига разряда, и некоторую часть аргона, которая помогает повышению срока эксплуатации изделия и улучшению условий для оживления атомов ртути.

Видео (кликните для воспроизведения).

При включении устройства к сети подается электрический разряд, оживляющий работу паров ртути. Тонкая пленка люминофора активизируется под воздействием света паров ртути.

Стеклянная трубка

Трубка из стекла может иметь различный диаметр. Сила светового потока может быть разной, это зависит от мощности люминесцентной лампы. Для ее правильной работы необходим стартер дроссельного вида.

Внимание! Температура в трубке не должна быть свыше 55 градусов. Поэтому данную лампу нельзя применять в промышленных горячих цехах.

Люминофор

Самой главной частью люминесцентного устройства будет слой люминофора. КПД люминофоров— соотношение величины излучаемых квантов к величине, поглощённых по большей степени, зависит от качества сырья, используемого при производстве люминофора.

Как собрать лампу дневного света

На рисунке 8 можно увидеть подробную электрическую схему для лампы дневного света. Ниже описано пошагово как правильно ее устанавливать своими руками.

Как правильно подключить

Подключение люминесцентных ламп проводится с помощью различных вариантов. С использованием дросселя, с балластом, со стартером или без него. Далее в статье приведено подробное описание каждого способа.

С дросселем и без него

Люминесцентную установку нельзя просто зажечь — ей необходимо наличие зажигателя и токоотвод. В небольших изделиях фабрики все эти нюансы учитывают и встраивают в корпус и покупателю нужно только лишь вкрутить лампочку в подходящий плафон светильника/торшера и нажать выключатель.

А для более крупных лампочек необходима пускорегулирующая установка, которая может быть как электромеханическая, так и электронная.

Для правильного подсоединения и бесперебойной работы лампочки нужно знать схему.

Здесь рассматривается поэтапное подключение двух трубчатых люминесцентных ламп к сети с применением стартерной установки. Для работы необходимо иметь два стартера, дроссель, вид которого должен непременно соответствовать виду лампы.

А также необходимо помнить о суммарной мощности пускового аппарата, она не должна быть выше, чем у дросселя.

При включении питающего кабеля к лампочке необходимо помнить, что в роли ограничителя тока будет дроссель.

Поэтому, фазную жилу нужно подключать через него, а на изделие подключить нулевой кабель.

Данная схема подключения подходит для крупных осветительных ламп. А более меньшие модели оснащены вмонтированным устройством запуска и регулировки — портативным ЭПРА, который расположен в корпусе.

Подключение без использования дросселя

Такой вариант подключения будет более тяжелым, и не подойдет для новичка.

Для работы можно использовать диодный мост с несколькими конденсаторами и подсоединенная последовательно в цепь в роли балласта, лампа накаливания.

Основной плюс этого подключения в том, что можно включить не только обычную лампу без дросселя, но и испорченную, в которой нет спиралей.

Для изделий мощностью 18 ватт необходимо брать следующие элементы:

  • диодный мост GBU405;
  • конденсатор 2NF (до 1 кв)
  • конденсатор 3NF (до 1 кв)
  • люминесцентная лампа 50 Вт

Для трубок большей мощности нужно увеличить объем конденсатора. После всего схема подключается к дневному освещению.

С электронным балластом

Провести работу по подключению с применением ЭПРА для люминесцентных изделий легко произвести, если человек имеет базовые навыки работы с электрикой. Фактически, в изделии будет находиться сам блок, элемент проводов и лампы дневного освещения.

Для начала необходимо выбрать в корпусе лампы удобное место для подключения электронного блока управления, полагаясь на практичную расстановку клемм, которые находятся на корпусе.

Зафиксировать его с корпусом с помощью саморезов простым шуруповёртом. Соединить блок управления с изделием и клеммой подключения.

Программа подключения двух люминесцентных изделий такая же, только они включаются последовательно, поэтому мощность блока управления должна быть больше. По такой же схеме можно подключить три и более лампочки.

После завершения работы, необходимо убедиться в верности подключения всех проводов, и только потом крепить светильник на место. Проверив вольтметром отсутствие напряжения в электросети, подсоединить светильник к электрической проводке.

Читайте так же:  Алименты на ребенка старше 18 лет

В завершении нужно включить напряжение, чтобы проверить работы люминесцентной лампы. Если все было произведено правильно, то это будет заметно сразу.

Лампы сразу включатся, не нужно ждать пока они разогреются, а также они перестанут издавать шум, исчезнет мерцание, а яркость будет гораздо выше.

Если человек не уверен в своей способности, то лучше вызвать специалиста для этой работы.

Со стартером

Схему подключения люминесцентной лампы со стартером будет выполнить проще всего. Здесь для примера будет взята лампочка на 40 Вт. Дроссель должен быть с такой же мощностью, а для стартера будет достаточно 60 Вт.

Пошаговое подключение по схеме:

  • параллельно установить стартер к выступающим боковым контактам на краях люминесцентной лампочки. Эти контакты похожи на куски нитей накаливания вакуумной колбы;
  • теперь на контакты необходимо начать подсоединять дроссель;
  • к этим контактам подсоединить конденсатор, непоследовательно, а параллельно. Из-за этого конденсатору будет возмещаться реактивная мощность и уменьшаться помехи в электросети.

Такую простую схему может осуществить любой человек, но перед тем, как включаться лампочку, нужно замерить напряжение в сети. Включать светильник только после теста мультиметром.

Схема запуска

Когда подключение лампочки произведено, необходимо убедиться в ее правильности и в исправности пускорегулирующих аппаратов. Для проведения тестов нужно иметь мультиметр, при помощи которого можно проверить катодные тела накала.

Разрешенный уровень сопротивления не превышает 10 Ом. Если мультиметр указал сопротивление как бесконечное, то не нужно торопиться выбрасывать лампу. Это устройство еще сохраняет работоспособность, но применять его необходимо в системе холодного запуска. Теперь можно пробовать запустить светильник.

Внимание! В обычных условиях провода стартера разомкнуты, а его конденсатор не позволяет постоянному току проходить. Проще говоря, мультиметр должен показывать достаточно высокое сопротивление, которое может быть больше 100 Ом.

В заключении нужно отметить, что схема люминесцентной лампы достаточно тяжелая, которая не под силу обычному человеку. Но существует множество вариантов, благодаря которым работа значительно упрощается. Важно помнить о том, что детей нельзя допускать к этому виду деятельности. При монтаже светильника нужно обесточить все помещение.

Источник: http://rusenergetics.ru/lampochki/skhema-podklyucheniya-lyuminestsentnoy-lampy

Электронные лампы — история, принцип действия, конструкция, применение

Электронная лампа (радиолампа) — техническое нововведение начала XX в., которое коренным образом изменило методы использования электромагнитных волн, определило становление и быстрый расцвет радиотехники. Появление радиолампы стало также важным этапом того направления развития и применения радиотехнических знаний, которое позже получило название «электроника».

Открытие механизма работы всех ваккумных электронных приборов (теромоэлектронной эмиссии) совершил Томас Эдисон в 1883 году во время работы над усовершенствованием своей лампы накаливания. Подробнее об эффекте термоэлектронной эмиссии смотрите здесь — Электрический ток в вакууме.

В 1905-м году используя это открытие Джон Флеминг создал первую электронную лампу — «прибор для преобразования переменного тока в постоянный». Эту дату считают началом рождения всей электроники (смотрите — В чем различия электроники и электротехники). Золотой эрой всей ламповой схемотехники считают период с 1935 по 1950 год.

Патент Джона Флеминга

Электронные лампы сыграли в развитии радиотехники и электроники очень важную роль. При помощи электронной лампы оказалось возможным генерировать незатухающие колебания, необходимые для радиотелефонии и телевидения. Появилась возможность усиливать принимаемые радиосигналы, благодаря чему стал доступен прием весьма отдаленных станций.

Далее, электронная лампа оказалась наиболее совершенным и надежным модулятором, т. е. прибором для изменения с низкой частотой амплитуды или фазы высокочастотных колебаний, что необходимо для радиотелефонии и телевидения.

Выделение колебаний звуковой частоты в приемнике (детектирование) также наиболее успешно осуществляется при помощи электронной лампы. Работа электронной лампы в качестве выпрямителя переменного напряжения долгое время обеспечивало питание радиопередающих и радиоприемных устройств. Кроме всего этого, электронные лампы широко применялись в электроизмерительной технике (вольтметры, частотомеры, осциллографы и др.), а также на них были построены первые компьютеры.

Появление во втором десятилетии XX века серийных технически пригодных электронных ламп дало радиотехнике мощный толчок, преобразивший всю радиотехническую аппаратуру и позволивший решить ряд задач, недоступных для радиотехники затухающих колебаний.

Патент на вакуумную лампу 1928 года

Реклама ламп в радиотехническом журнале 1938 года

Недостатки электронных ламп: большие размеры, громоздкость, низкая надежность устройств прстроеных на большом количестве ламп (в первых компьтерах использовались тысячи ламп), необходимость в дополнительной энергии для нагрева катода, большое выделение тепла, часто требующее дополнительного охлаждения.

Принцип работы и устройство электронных ламп

В электронной лампе используется процесс термоэлектронной эмиссии — испускания электронов накаленным металлом, находящимся в эвакуированном баллоне. Давление остатков газа настолько ничтожно, что разряд в лампе практически можно считать чисто электронным, так как ток положительных ионов исчезающе мал по сравнению с электронным током.

Устройство и принцип работы электронной лампы рассмотрим на примере электронного выпрямителя (кенотрона). Эти выпрямители, использующие электронный ток в вакууме, обладают наиболее высоким коэффициентом выпрямления.

Кенотрон состоит из стеклянного или металлического баллона, в котором создан высокий вакуум (порядка 10 -6 мм рт. ст.). Внутри баллона помещается источник электронов (нить), служащий катодом и накаливаемый током от вспомогательного источника: он окружен электродом большой площади (цилиндрическим или плоским), являющимся анодом.

Электроны, испускаемые катодом, попадая в поле между анодом и катодом, увлекаются к аноду, если его потенциал выше. Если же потенциал катода выше, то кенотрон тока не пропускает. Вольт-амперная характеристика кенотрона практически идеальна.

Высоковольтные кенотроны применялись в схемах питания радиопередатчиков. В лабораторной и радиолюбительской практике были широко распространены небольшие кенотронные выпрямители, позволяющие получить 50 — 150 мА выпрямленного тока при 250 — 500 В. Для накала нитей применялся переменный ток, снимаемый со вспомогательной обмотки трансформатора, питающего аноды.

Для упрощения монтажа выпрямителей (обычно двухполупериодных) использовались двуханодные кенотроны, содержащие в общем баллоне два раздельных анода при общем катоде. Сравнительно небольшая межэлектродная емкость кенотрона подходящей конструкции (в этом случае его называли диодом) и нелинейность его характеристики позволяли использовать его для различных радиотехнических нужд: детектирования, автоматических регулировок режима приемника и других целей.

В электронных лампах применялись две конструкции катодов. Катоды непосредственного (прямого) накала выполняются в виде нити или ленты, накаливаемой током от аккумулятора или трансформатора. Катоды косвенного накала (подогревные) устроены сложнее.

Вольфрамовая нить накала — нагреватель изолируется теплоустойчивым слоем керамики или окислов алюминия и помещается внутрь никелевого цилиндрика, покрытого снаружи оксидным слоем. Цилиндрик нагревается благодаря теплообмену с нагревателем.

Благодаря тепловой инерции цилиндра температура его, даже при питании переменным током, практически постоянна. Оксидный слой, дающий заметную эмиссию при низких температурах, является катодом.

Недостатком оксидного катода является неустойчивость его работы при недокале или перекале. Последний может получиться при слишком большом анодном токе (вблизи насыщения), так как из-за большого сопротивления катод при этом перегревается, оксидный слой теряет эмиссию и может даже разрушиться.

Читайте так же:  Принуждение к увольнению по собственному желанию

Большим преимуществом подогревного катода является отсутствие падения напряжения вдоль него (обусловленного током накала при прямом накале) и возможность питать нагреватели нескольких ламп от общего источника при полной независимости потенциалов их катодов.

Своеобразные формы нагревателей связаны со стремлением уменьшить вредное магнитное поле тока накала, создающее «фон» в громкоговорителе радиоприемника при питании нагревателя переменным током.

Обложка журнала «Radio-Craft» 1934 года

Двухэлектродные лампы применялись для выпрямления переменного тока (кенотроны). Подобные же лампы, применяемые при радиочастотах для детектирования, назывались диодами.

Через год после появления технически пригодной двухэлектродной лампы в нее был введен третий электрод — сетка, выполненный в виде спирали, расположенной между катодом и анодом. Получившаяся таким образом трехэлектродная лампа (триод) приобрела ряд новых ценных свойств и получила широкое применение. Такая лампа уже могла работать в качестве усилителя. В 1913-м году с ее помощью был создан первый автогенератор.

Изобретатель триода Ли де Форест (добавил в электронную лампу управляющую сетку)

Триод Ли де Фореста, 1906 год

В диоде анодный ток является функцией только анодного напряжения. В триоде же напряжение на сетке также управляет анодным током. В радиосхемах триоды (и многоэлектродные лампы) обычно использовались при переменном сеточном напряжении, называемом «управляющим напряжением».

Многоэлектродные лампы были созданы для того что бы повысить коэффициент усиления и уменьшить входную емкость лампы. Дополнительная сетка как бы экранирует анод от прочих электродов, поэтому ее называют экранирующей (экранной) сеткой. Емкость между анодом и управляющей сеткой в экранированных лампах снижается до сотых долей пикофарады.

У экранированной лампы изменения анодного напряжения сказываются на анодном токе гораздо меньше, чем у триода, следовательно, коэффициент усиления и внутреннее сопротивление лампы резко возрастает, крутизна же отличается от крутизны триода сравнительно мало.

Но работа экранированной лампы осложняется так называемым динатронным эффектом: при достаточно больших скоростях электроны, достигающие анода, вызывают вторичную эмиссию электронов с его поверхности.

Для его устранения между экранирующей сеткой и анодом вводится еще одна сетка, называемая защитной (противодинатронной). Она соединяется с катодом (иногда внутри лампы). Находясь под нулевым потенциалом, эта сетка тормозит вторичные электроны, не оказывая существенного влияния на движение основного электронного потока. Благодаря этому провал в характеристике анодного тока устраняется.

Подобные пятиэлектродные лампы — пентоды — получили широкое распространение, так как в зависимости от конструкции и режима работы им могут быть приданы разнообразные свойства.

Старинная реклама пентода фирмы Philips

Высокочастотные пентоды имеют внутреннее сопротивление порядка мегома, крутизну — до нескольких миллиампер на вольт, коэффициент усиления — до нескольких тысяч. Для низкочастотных выходных пентодов характерно значительно меньшее внутреннее сопротивление (десятки килоом) при крутизне того же порядка.

В так называемых лучевых лампах динатронный эффект устраняется не третьей сеткой, а концентрацией электронного пучка между второй сеткой и анодом. Она достигается симметричным расположением витков обеих сеток и удалением от них анода.

Из сеток электроны выходят концентрированными «плоскими лучами». Расхождение лучей дополнительно ограничивается защитными пластинами, имеющими нулевой потенциал. Концентрированный электронный луч создает у анода пространственный заряд. Вблизи анода образуется минимум потенциала, достаточный для торможения вторичных электронов.

В некоторых лампах управляющая сетка выполнена в виде спирали с переменным шагом. Так как густота сетки определяет коэффициент усиления и крутизну характеристики, то в этой лампе крутизна оказывается переменной.

При слабо отрицательных потенциалах сетки работает вся сетка, крутизна получается значительной. Но если потенциал сетки сделать сильно отрицательным, то густая часть сетки практически не будут пропускать электроны и работа лампы будет определяться свойствами редко намотанной части спирали, поэтому коэффициент усиления и крутизна значительно снижаются.

Для преобразования частоты служат пятисеточные лампы пентагриды. Две из сеток являются управляющими — на них подаются напряжения различной частоты, три другие сетки выполняют вспомогательные функции.

Реклама электронных вакуумных ламп в журнале 1947 года

Оформление и маркировка ламп

Существовало громадное количество различных типов электронных ламп. Наряду с лампами, имеющими стеклянный баллон были широко распространены лампы с металлическим или металлизированным стеклянным баллоном. Он экранирует лампу от внешних полей и увеличивает ее механическую прочность.

Электроды (или большая часть их) выводятся к штырькам цоколя лампы. Наиболее распространен восьмиштырьковый цоколь.

Малогабаритные лампы «пальчикового» типа, типа «желудь» и миниатюрные с диаметром баллона 4 — 10 мм (вместо обычного диаметра 40 — 60 мм) цоколя не имеют: выводы электродов делаются через основание баллона — это снижает емкость между вводами. Малые по размеру электроды также имеют небольшую емкость, поэтому такие лампы могут работать при более высоких частотах, чем обычные: до частот порядка 500 мггц.

Для работы на более высоких частотах (до 5000 мггц) использовали «маячковые» лампы. Они отличаются конструкцией анода и сетки. Дискообразная сетка расположена у плоского основания цилиндра, впаянного в стекло (анода) на расстоянии десятых долей миллиметра. В мощных лампах баллоны делали из специальной керамики (металлокерамические лампы). Имеются и другие лампы для очень высоких частот.

В электронных лампах на очень большие мощности, приходилось увеличивать площадь анода и даже прибегать к принудительному воздушному или водяному охлаждению.

Маркировка и цоколевка ламп очень разнообразна. Кроме того, системы маркировки несколько раз изменялись. В СССР было принято обозначение из четырех элементов:

1. Число, указывающее напряжение накала, округленное до целых вольт (наиболее распространены напряжения 1,2; 2,0 и 6,3 В).

2. Буква, указывающая тип лампы. Так, диоды обозначаются буквой Д, триоды С, пентоды с короткой характеристикой Ж, с длинной К, выходные пентоды П, двойные триоды Н, кенотроны Ц.

3. Число указывающее порядковый номер заводской разработки.

4. Буква, характеризующая оформление лампы. Так металлические лампы теперь совсем не имеют последнего обозначения, стеклянные обозначаются буквой С, пальчиковые П, желуди Ж, миниатюрные Б.

Подробные данные о маркировке, цоколевке и размерах ламп лучше всего искать в специализированной литературе 40-х — 60-х годов XX века.

Использование ламп в наше время

В 70-х годах все электронные лампы были вытеснены полупроводниковыми приборами: диодами, транзисторами, тиристорами и др. В некоторых областях вакуумные лампы применяются до сих пор, например в микроволновых печах используются магнетроны, а кенотроны используются выпрямления и быстрой коммутации большого напряжения (десятки и сотни киловольт) на электрических подстанциях для передачи электроэнергии постоянным током.

Существует большое количество любителей, т.н. «лампового звука», которые в наше время конструируют любительские звуковые устройства на электронных вакуумных лампах.

Видео (кликните для воспроизведения).

Источник: http://electricalschool.info/spravochnik/poleznoe/2135-elektronnye-lampy-istoriya-princip-deystviya.html

Устройство и принцип работы люминесцентной лампы
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here