Введение
Люминесцентные газоразрядные лампы используют в своей работе принцип электрического разряда в заполненной газом среде. Еще в 1856 году Генрих Гайсслер впервые провел электрический ток через газ, пробив его с помощью включенного в цепь соленоида. Процесс сопровождался синим свечением стеклянной трубки, заполненной газом. Уже тогда была реализована стандартная схема включения газоразрядной лампы: для получения напряжения, пробивающего газ и возбуждающего разряд, был использован прообраз современного электромагнитного балласта - индуктивное сопротивление соленоида.
Лампы дневного света отличаются от обычных газоразрядных ламп тем, что источником света в них является не сам разряд, а вторичное излучение, создаваемое специальным покрытием колбы - люминофором. Это вещество испускает видимый свет под воздействием ультрафиолета - невидимого глазу излучения. Явление люминесценции известно человеку достаточно давно, еще с восемнадцатого века. Однако практический интерес к нему начал возникать лишь с конца девятнадцатого века. Не обошлось здесь без неутомимого и многогранного изобретателя Томаса Эдисона, который после выдачи «путевки в жизнь» лампе накаливания увлекся другими принципами испускания света и в 1893 году представил на Всемирной выставке в Чикаго электрическую люминесцентную лампу. В отличие от ламп накаливания, новика тогда широкого распространения не получила - приборы были сложны в изготовлении, дороги, громоздки, давали неровный и не слишком приятно окрашенный свет. Первыми пробили себе дорогу газоразрядные лампы, в которых для получения видимого света в заполнявшие колбу газы (азот и углекислый газ) добавляли пары металлов (ртути и натрия).
Люминесцентные линейные лампы стали использоваться на практике только с 1926 года, когда развитие химических технологий позволило создать флуоресцентный порошок, испускающий при поглощении энергии ровный свет со спектром, близким к дневному свету. Поэтому изобретателем лампы дневного света считается Эдмунд Джермер, разработавший первую такую лампу для серийного производства. В газоразрядной лампе он увеличил давление газов, а стенки колбы покрыл изнутри порошком. Патент Джермера приобрела знаменитая фирма General Electric, и уже к 1938 году люминесцентное освещение использовалось повсеместно. Приобретать новые источники света стали хозяева коммерческих фирм и промышленных предприятий, поскольку на рабочих местах клерков или операторов станков освещение получалось более естественным и меньше утомляющим глаза.
Так люминесцентные лампы начали свое победное шествие по общественным помещениям. Оказалось, что лампы дневного света ощутимо экономичнее ламп накаливания - на создание одинаковой освещенности они требуют в несколько раз меньшее количество электроэнергии. Да и больший срок службы многократно окупает их относительную дороговизну.
Развитие электроники позволило создать электронные балласты (ЭПРА) - приборы, осуществляющие розжиг газового разряда и при этом питающие люминесцентные газоразрядные лампы током высокой частоты, которую не воспринимают ни человеческий слух, ни зрение. Лампы стали светиться без шума и пульсаций. Кроме того, та же электроника дала возможность на порядок уменьшить размер и массу пускорегулирующих аппаратов, что открыло более широкие перспективы для использования газоразрядных ламп низкого давления.
Люминесцентные лампы сегодня по праву считаются одними из самых надежных, долговечных и экономически выгодных видов ламп. К другим их преимуществам относятся невысокая температура нагрева во время эксплуатации, повышенная световая отдача. Промышленное производство люминесцентных ламп впервые было начато в 30-е годы 20 века в США.
Проблема энергосбережения в нашей стране в настоящее время крайне актуальна.
Значительным шагом в энергосбережении явилось внедрение люминесцентных ламп, это позволило сократить энергопотребление приблизительно в 5 раз по сравнению с применением ламп накаливания. Однако применение этих люминесцентных ламп имело весьма существенное ограничение. Поскольку источником света является люминофор, покрывающий стенки газоразрядной трубки, то световой поток лампы прямо пропорционален площади поверхности, покрытой люминофором. Таким образом, для получения существенного светового потока, люминесцентные лампы должны были иметь значительные размеры.
По мере совершенствования технологии, появилась возможность создавать лампы с меньшими габаритными размерами и меньшей потребляемой мощностью, при сохранении светового потока.
Цель работы - изучить виды, конструкции люминесцентных ламп, кроме того в работе необходимо проанализировать их преимущество перед лампами накаливания.
Виды и конструкции люминесцентных ламп
люминесцентный лампа накаливание осветительный
Люминесцентные лампы - это «газоразрядные источники света, преобразующие электричество в оптическое излучение после прохождение электрического тока через газ». В качестве газа чаще всего используется газообразная ртуть. Ртуть создает ультрафиолетовое излучение после прохождения тока. Излучение действует на нанесенный на внутреннюю поверхность лампы люминофор, заставляя его светиться. Цвет лампы зависит от вида используемого люминофора.
Цилиндрические стеклянные колбы люминесцентных ламп заполнены парами ртути под низким давлением. В газонепроницаемых крышках с обоих концов колбы установлены контакты и - обращенные внутрь колбы - вольфрамовые электроды с эмиссионным слоем. Электроды окружены металлическими кольцами для предотвращения осаждения темного осадка у концов колбы. При включении лампы между электродами возникает электронный поток. Электроны сталкиваются с атомами ртути в газоразрядной трубке. Электроны перемещают электроны атома ртути на более высокие энергетические орбиты, или энергетические уровни. При возвращении на начальные орбиты электроны освобождают поглощенную энергию в виде электромагнитного излучения.
Большая часть этой энергии - коротковолновое ультрафиолетовое излучение; меньшая часть излучается в видимом дискретном спектре. Использование такого типа ламп очень ограничено; они могут быть источником чистого УФ излучения при использовании матовых фильтров, пропускающих ультрафиолет.
В лампах, используемых для освещения, внутренняя поверхность стекла покрыта порошкообразным флуоресцирующим слоем. Этот слой излучает видимый свет при попадании на него ультрафиолетового излучения газового разряда.
Рис. 1 - Конструкция люминесцентной лампы
Флуоресцентные материалы различного химического состава могут давать широкий диапазон эквивалентной цветовой температуры. Спектральное излучение представляет собой отдельные дискретные диапазоны, смешанные с основным непрерывным спектром.
Люминесцентные лампы (ЛЛ) делятся на осветительные общего назначения и специальные. К ЛЛ общего назначения относят лампы мощностью от 15 до 80 Вт с цветовыми и спектральными характеристиками, имитирующими естественный свет различных оттенков. Для классификации ЛЛ специального назначения используют различные параметры:
по мощности их разделяют на маломощные (до 15 Вт) и мощные (свыше 80 Вт);
- по типу разряда на дуговые, тлеющего разряда и тлеющего свечения;
- по излучению на лампы естественного света, цветные лампы, лампы со специальными спектрами излучения, лампы ультрафиолетового излучения;
- по форме колбы на трубчатые и фигурные;
- по светораспределению с ненаправленным светоизлучением и с направленным (рефлекторные, щелевые, панельные и др.).
Маркировка обычно состоит из 2-3 букв. Первая буква Л означает люминесцентная. Следующие буквы означают цвет излучения: Д - дневной; ХБ - холодно-белый; Б - белый; ТБ - теплобелый; Е - естественно-белый; К, Ж, 3, Г, С - соответственно красный, желтый, зеленый, голубой, синий; УФ - ультрафиолетовый. У ламп с улучшенным качеством цветопередачи после букв, обозначающих цвет, стоит буква Ц, а при цветопередаче особо высокого качества - буквы ЦЦ. В конце ставят буквы, характеризующие конструктивные особенности: Р - рефлекторная, У - U-образная, К - кольцевая, А - амальгамная, Б - быстрого пуска. Цифры обозначают мощность в ваттах. Маркировка ламп тлеющего разрада начинается с букв ТЛ.