Разрядные лампы обладают высокой эффективностью преобразования электрической энергии в световую. Эффективность измеряется отношением люмен/Ватт.
В разрядных лампах могут использоваться разные газы: пары металлов (ртути или натрия), инертные газы (неон, ксенон и другие), а также их смеси. Наибольшей эффективностью, на сегодняшний день, обладают натриевые лампы (ДНаТ) они работают в парах натрия и имеют эффективность 150 лм/Вт. Подавляющее большинство разрядных ламп — это ртутные лампы, они работают в парах ртути. Среди ртутных ламп можно упомянуть дуговые ртутные люминесцентные лампы (ДРЛ). Кроме этого, широко распространены металлогалогенные лампы (МГЛ или ДРИ) — в них используется смесь паров ртути, инертных газов и галогенидов металлов. Меньше распространены безртутные разрядные лампы, содержащие инертные газы: ксеноновые лампы (ДКсТ), неоновые лампы и другие.
Люминесцентные лампы
Люминесцентная лампа - это типичный разрядный источник света низкого давления, в котором разряд происходит в смеси паров ртути и инертного газа, чаще всего - аргона. В середине 90-х годов на мировом рынке появилось новое поколение люминесцентных ламп, в рекламной и технической литературе называемое «серией Т5» (в Германии - Т16). У этих ламп наружный диаметр колбы уменьшен до 16 мм (или 5/8 дюйма, отсюда и название Т5). В конструкцию ламп внесено одно очень важное изменение - люминофор с внутренней стороны покрыт тонкой защитной пленкой, которая защищает люминофор от попадания на него частиц ртути, благодаря чему обеспечивается высокая стабильность светового потока в течение срока службы.
Однако люминесцентные лампы имеют и множество недостатков, которые необходимо знать и учитывать:
В лампах содержится ртуть - очень ядовитый металл, что делает их экологически опасными;
Световой поток ламп устанавливается не сразу после включения, а спустя некоторое время;
Глубина пульсаций светового потока значительно выше, чем ламп накаливания. Это отрицательно сказывается на самочувствии людей, работающих при таком освещении;
Люминесцентные лампы, как и все газоразрядные приборы, требуют для включения в сеть дополнительных устройств. Самая простая и распространенная схема включения люминесцентных ламп – стартерно-дроссельная, когда для ограничения тока через лампу на требуемом уровне используется дроссель. Дроссели создают два неприятных момента - провоцируют сдвиг фаз между током и напряжением, а также создают гудящий звук той или иной интенсивности. Многие недостатки люминесцентных ламп и дросселей устраняются при использовании электронных высокочастотных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) (рис.1).
Принципиальное отличие электронных схем включения люминесцентных ламп от стартерно-дроссельных заключается в том, что лампы в таких схемах питаются током высокой частоты, обычно 20 - 40 кГц, вместо 50 Гц. Высокочастотное питание ламп дает следующие положительные результаты:
Из-за особенностей высокочастотного разряда увеличивается световая отдача ламп;
Глубина пульсаций светового потока с частотой 100 Гц уменьшается примерно до 5 %;
Исключаются звуковые помехи, создаваемые дросселями;
Исключается мигание ламп при включении;
За счет исключения миганий при включении и точного прогрева электродов повышается срок службы ламп;
Таким образом, электронные пускорегулирующие аппараты устраняют большинство недостатков люминесцентных ламп со стартерно-дроссельными схемами включения.
Светодиоды
осветительный прибор люминесцентная лампа
В светоизлучающих диодах используется принцип генерации света при прохождении электрического тока через границу полупроводникового и проводящего материалов.
Основу светодиодов (рис. 2) составляет полупроводниковый кристалл 1, расположенный на проводящей подложке 2. К кристаллу и подложке подводится электрическое напряжение через вводы 3 и 4. Кристалл окружен отражателем 5, направляющим свет в одну сторону. От внешних воздействий кристалл защищен корпусом 6 из прозрачной эпоксидной смолы или поликарбоната. Внутренний отражатель и корпус-линза формируют световой поток, излучаемый кристаллом надлежащим образом, поэтому в светильниках со светодиодами не требуется применения какой-либо дополнительной оптической системы, как при «обычных» источниках света. Кроме большого срока службы (50 000 часов), светодиоды имеют много других достоинств: высокую надежность; очень высокую устойчивость к внешним воздействующим факторам (окружающей температуре, влажности, механическим нагрузкам); малые габариты; полную экологическую безопасность из-за отсутствия ртути и стекла.
Основные недостатки — высокая цена, кроме того, многие светодиодные лампы светят только в одном направлении (что может быть и достоинством). Производители ламп в целях повышения светоотдачи снижения тепловыделения и экономии на радиодеталях часто полностью или частично пренебрегают сглаживанием пульсаций питающего светодиоды тока вследствие чего такие лампы имеют невидимое невооружённому глазу мерцание с удвоенной частотой питающей электросети, а из-за экономии на теплоотводящих элементах возможен перегрев и порча светодиодов, особенно в закрытых плафонах.
Заключение
Как в свое время расширение производства ламп накаливания спровоцировало развитие производства специального стекла и тугоплавких материалов, так и расширение применения светодиодов даст толчок к развитию производства новых материалов и технологий в различных областях. Не следует также забывать о том, что производство классических источников света экологически более опасно, нежели производство светодиодов. Да и утилизация вышедших из строя ламп (особенно ртутных) процесс гораздо более сложный, дорогостоящий и экологически более опасный.
Литература
1. Карякин Н. А., Световые приборы прожекторного и проекторного типов, М., 1966;
2. Айзенберг Ю. Б., Ефимкина В. Ф., Осветительные приборы с люминесцентными лампами, М., 1968;
3. Трембач В. В., Световые приборы, М., 1972.
4. В.В. Мешков, М.М. Епанешников. «Осветительные установки»