Основные типы ЛЛ
Российские ЛЛ имеют обозначение из 2…4 букв, обозначающих их цветовые и конструктивные особенности и цифр, указывающих мощность, например, ЛТБЦК 40.
1-я буква обозначения (Л) – люминесцентная лампа.
2-я (иногда и 3-я) буква обозначения – цветовая характеристика: ТБ, Б, ХБ, Д, Е (основные типы), Г, Р, С, З, К, Ж (цветные), УФ (ультрафиолетовая).
Следующая буква – Ц или ЦЦ – для ламп с улучшенной цветопередачей.
Последняя буква характеризует конструктивные особенности: Р – рефлекторная, У – U-образная, К – кольцевая, Б – быстрого пуска, А – амальгамная.
Цифра 2, иногда стоящая после мощности, указывает модификацию ЛЛ с меньшим диаметром трубки при том же световом потоке.
Энергоэкономичные ЛЛ характеризуются применением разрядной трубки Т8 с меньшим диаметром трубки – 26 мм (вместо 38 мм у старой серии Т12). У ламп Т8 при той же длине и световом потоке мощность на 10 % меньше, чем у серии Т12 (18, 36 и 58 Вт вместо 20, 40 и 65 Вт). Эти лампы имеют ту же область применения и могут быть в использованы в тех же светильниках с прежними ПРА.
Благодаря уменьшению диаметра трубки в энергоэкономичных лампах снижен расход материалов – стекла, люминофора, ртути, аргона. В них используются редкоземельные люминофоры, которые примерно в 40 раз дороже используемого в стандартных лампах ГФК. Поэтому в лампах используют двухслойное люминофорное покрытие – на трубку наносят ГФК, который покрывают тонким слоем редкоземельного люминофора. В результате цену ламп удаётся снизить, но они всё равно остаются в несколько раз дороже обычных.
Лампы серии Т5 – новое поколение ЛЛ. Их отличает малый диаметр трубки – 16 мм, и предназначены они для работы с электронными ПРА. Ведущие фирмы разрабатывают всю новую осветительную технику на основе этих ЛЛ. Объём выпускаемых ламп Т5 в США, Германии, Великобритании достиг 30…40 % общего выпуска, а в Швеции – даже 70 %.
Это объясняется следующими преимуществами ЛЛ серии Т5:
– самая высокая для ЛЛ световая отдача – до 105 лм/Вт;
– пониженный спад светового потока по мере эксплуатации – всего на 5 % через 10000 часов горения вместо 20…30 % у обычных ЛЛ;
– повышенная оптимальная температура среды (35 °С вместо 22…25 °С у стандартных ЛЛ), позволяет использовать эти ЛЛ в жарких помещениях;
– пониженное содержание ртути – 3 мг вместо 30 мг;
– увеличенная средняя продолжительность горения – до 16…20 тыс. часов;
– высокий индекс цветопередачи – от 80 до 90;
– уменьшение диаметра трубки по сравнению с серией Т8 примерно на 40 % и уменьшение длины трубки примерно на 50 мм;
– повышение эффективности светильников, так как малый диаметр ЛЛ позволяет использовать более качественную оптику для отражателей;
– лучшие эстетические свойства светильников с лампами малого диаметра.
Компактные ЛЛ (КЛЛ) являются наиболее перспективными для внедрения в жилых помещениях, как для общего освещения, так и в настольных светильниках.
КЛЛ подразделяются на штырьковые, электронный ПРА для которых встраивается в светильник, и имеющие резьбовой цоколь (Е27) со встроенным в него электронным ПРА.
КЛЛ сочетают в себе узкую (до 7 мм в диаметре) разрядную трубку с уменьшенными в длину размерами. Уменьшение габаритов достигается за счёт многократного изгиба или извива трубки и использования высокостабильных узкополосных люминофоров.
КЛЛ с резьбовым цоколем предназначены для замены ЛН в тех же светильниках и патронах. Подобная замена позволяет примерно в 5 раз сократить расход электроэнергии при сохранении той же освещённости в помещении.
Световая отдача КЛЛ лежит в пределах 45…75 лм/Вт (меньшее значение относится к КЛЛ малой мощности). Средняя продолжительность горения – 8…12 тыс. часов. Цена КЛЛ с встроенным ПРА, выпускаемых известными фирмами, составляет 5…10 $ (2006 г.). Однако даже столь высокая цена позволяет считать, что КЛЛ окупится примерно за третью часть периода своей службы благодаря высокой световой отдаче и большой средней продолжительности горения.
Следует отметить, что в настоящее время в продаже можно встретить большое число ламп польского, китайского и турецкого производства, в которых используются дешёвые люминофоры. Эти КЛЛ имеют очень низкий индекс цветопередачи, быстро снижают световой поток (примерно на 50 % после 1000 часов горения) и крайне ненадёжный ПРА, что делает их использование нежелательным.
Ведущие фирмы выпускают так же КЛЛ с дополнительными возможностями:
– с регулируемым световым потоком;
– с встроенным фотоэлементом – автоматически включаются с наступлением темноты и отключаются при дневном свете.
2. В зависимости от назначения ЛЛ дугового разряда принято различать:
– ЛЛ общего назначения;
– ЛЛ специального назначения, к которым относятся:
– рефлекторные типа ЛБР (с отражающим зеркальным слоем в верхней части разрядной трубки) имеют направленный световой поток и предназначены для использования в запылённых помещениях;
– цветные (красные ЛК, жёлтые ЛЖ, зелёные ЛЗ, голубые ЛГ, розовые ЛР, синие ЛС);
– осветительно-облучательные типа ЛБУФ для использования в соляриях и северных городах;
– бактерицидные для обеззараживания воздуха и поверхностей;
– для светокультуры, используемые в оранжереях, аквариумах.
3. В зависимости от формы разрядной трубки имеются следующие разновидности ЛЛ дугового разряда общего назначения:
– прямые трубчатые;
– фигурные – кольцевые (рис. 40а); U-образные (рис. 40б), W-образные (рис. 40в),), которые, занимая меньший объём, позволяют снизить стоимость светильника;
– прямые желобковые – по сравнению с трубчатыми ЛЛ имеют меньшую длину при той же мощности за счет специальной формы трубки (лампа 80 Вт имеет ту же длину, что и обычная в 40 Вт). На разрядной трубке сделан ряд поперечных вдавленностей (рис. 41), что искривляет разрядный шнур, который имеет такую же длину как и в обычной трубчатой ЛЛ;
– компактные (КЛЛ) со штырьковым и резьбовым цоколем (рис. 42) с внешним и встроенным в цоколь ПРА.
4. В зависимости от диаметра разрядной трубкиЛЛ дугового разряда общего назначения подразделяются на разновидности:
– Т12 – трубка диаметром 38 мм;
– Т8 – трубка диаметром 26 мм;
– Т5 – трубка диаметром 16 мм;
– Т2 – трубка диаметром 7 мм.
Важно, что уменьшение диаметра трубки приводит к повышению экономических характеристик. Серия ЛЛ с трубкой Т8 называется энергоэкономичной. Ещё лучшие экономические показатели у серии Т5, которая в настоящее время считается наиболее перспективной. В настоящее время в западных странах использование ЛЛ с трубкой Т12 практически прекращено.
5.В зависимости от цветности излученияразличают следующие разновидности ЛЛ:
ЛТБ – тёпло-белого света имеют цветовую температуру 2880…3200 К и желтоватый оттенок как у ЛН;
ЛБ – белого (нейтральнобелого) света имеют цветовую температуру 3500 К, соответствующую яркому солнечному дню;
ЛХБ – холодно-белого (универсальнобелого) света имеют цветовую температуру 4100 К;
ЛД – дневного света имеют цветовую температуру 5500…7000 К и голубоватый оттенок, соответствующий голубому небу без солнца;
Все вышеперечисленные разновидности ЛЛ, называемые стандартными, не обеспечивают оптимального различения цвета, имея индекс цветопередачи в пределах от 50 до 70. Поэтому для освещения помещений, где требуется обеспечить близкую к оптимальной цветопередачу используются специальные типы ЛЛ с улучшенной цветопередачей. В обозначении таких ЛЛ российского производства добавляется буква Ц (улучшенная цветопередача) или ЦЦ (особо улучшенная):
ЛДЦ – лампы дневного света с улучшенной цветопередачей (R = 90);
ЛЕЦ – лампы естественно белого света с улучшенной цветопередачей (R = 85);
ЛТБЦ – лампы тёпло-белого света с улучшенной цветопередачей (R = 88) ;
ЛХЕЦ – лампы холодно-естественного света с улучшенной цветопередачей (R = 92).
В ЛЛ с улучшенной цветопередачей используются редкоземельные люминофоры, имеющие узкополосные спектры излучения с максимумами, попадающими в видимую область спектра. Применение таких люминофоров в ЛЛ в лампах зарубежных фирм (PHILIPS Lighting, OSRAM, Дженерал Электрик Лайтинг) позволило увеличить световой поток у трёхполосных ЛЛ на 30 % по сравнению со стандартными при индексе цветопередачи 80…89 (в маркировке ЛЛ цветность обозначена как 8..), а у пятиполосных (в маркировке ЛЛ цветность обозначена как 9..) – достичь индекса цветопередачи 90…97 при незначительном (на 9 %) снижении световой отдачи.
ВОПРОС 6. Начертите стартерную схему включения люминесцентной лампы и объясните её работу.
ОТВЕТ:
Основными элементами схемы наряду с ЛЛ являются балластный дроссель ДрБ, включённый последовательно с электродами ЛЛ, и так называемый стартер Сттлеющего разряда..
Стартер представляет собой небольшое термоионное реле, созданное на основе неоновой лампы. Основными частями стартера являются колба, заполненная неоном, цоколь, контакты для подвода напряжения и два электрода. Один электрод неподвижный, а второй – подвижный биметаллический из двух спаянных металлических пластин с разными коэффициентами линейного расширения (иногда снабжается крючком). В холодном состоянии электроды между собой не соединены.
После подачи на контакты стартера напряжения сети в нём возникает разряд в атмосфере неона, так как напряжение зажигания стартера UЗСТ меньше напряжения сети. Разрядный промежуток имеет некоторое сопротивление и разряд в стартере сопровождается выделением тепла. При этом биметаллический электрод разогревается, начинает изгибаться и через некоторое время приходит в соприкосновение с другим электродом. Возникает цепь с нулевым сопротивлением и выделение тепла прекращается. Через некоторое время tКОН, называемое «временем контактирования», биметаллический электрод остынет и электроды стартера разомкнуться. Таким образом, стартер характеризуется двумя параметрами: UЗСТ и tКОН.
Зажигание ЛЛ в стартерной схеме происходит следующим образом:
После включения схемы в сеть переменного напряжения, оно будет приложено, как к ЛЛ, так и к стартеру. Разряд в ЛЛ не возникнет, так как напряжение зажигания лампы UЗЛЛбольше напряжения сети. Зато зажжётся разряд в стартере: UЗСТ < UС . По цепи «сеть – дроссель –электроды ЛЛ – стартер» начнёт протекать ток (около 0,1 А), разогревающий электроды ЛЛ. Через некоторое время (2…5 с), биметаллический электрод стартера, разогревшись, замкнётся с неподвижным электродом – начнётся второй этап. Длительность этого этапа равна времени контактирования электродов стартера (0,2…0,8 с). При этом напряжении на ЛЛ близко к нулю, а ток через его электроды заметно возрастает (до 1 А), так как сопротивление цепи минимально. Этот ток интенсивно разогревает электроды ЛЛ (до 800…1000 °С), готовя её к пуску.
По окончании времени контактирования электроды стартера разомкнутся – начнётся третий этап. Произойдёт разрыв цепи с индуктивностью (её роль исполняет балластный дроссель). По второму закону коммутации ток в такой цепи мгновенно измениться не может, но возникнет всплеск (импульс) напряжения в несколько раз превышающий сетевое. Благодаря этому всплеску тлеющий разряд в ЛЛ, возникший в результате интенсивного прогрева электродов, перейдёт в дуговой – лампа зажжётся. Ток через ЛЛ существенно возрастёт, что вызовет рост падения напряжения на дросселе и напряжение на ЛЛ снизится до рабочего (около 50 % сетевого). Это напряжение UРАБменьше UЗСТ, разряд в стартере погаснет, и он в дальнейшем не будет оказывать влияния на работу схемы. Для правильной работы схемы важно, чтобы выполнялось соотношение между напряжениями: UЗЛЛ > UС >UЗСТ >UРАБ.
Общая длительность пуска зависит от типа стартера и составляет 5..10 с.
Стартер в схеме необходим для автоматического замыкания и последующего размыкания цепи. В случае его отсутствия или неисправности то же самое можно сделать, используя обычную кнопку с самовозвратом.
Дроссель в этой схеме выполнят следующие функции:
1. Является балластным сопротивлением, т.е. стабилизирует ток ЛЛ. При этом
потери в дросселе составляют около 20 % мощности ЛЛ.
2. Обеспечивает всплеск напряжения на лампе в момент её зажигания.
3. Обеспечивает уменьшение радиопомех (высокочастотных колебаний), источником которых является ЛЛ из-за постоянного перезажигания в ней разряда. Радиопомехи распространяются в эфире и по сетевым проводам. Уменьшение радиопомех достигается симметрированием дросселя, то есть делением его на две части. Индуктивность в каждом из сетевых проводов для высокочастотных колебаний является большим сопротивлением (ХL = wL). Кроме того, две полуобмотки дросселя образуют взаимную ёмкость, закорачивая высокочастотные колебания, для которых является сопротивлением близким к нулю (ХС =1/wС).
Конденсатор С1 (0,004…0,01 мкФ):
– уменьшает радиопомехи, создаваемые стартером;
– облегчает размыкание контактов стартера, снижает вероятность их приваривания;
– увеличивает длительность импульса напряжения, приложенного к ЛЛ при зажигании.
КонденсаторС2 предназначен для повышения коэффициента мощности (поэтому схема называется компенсированной) не менее, чем до 0,85. При отсутствии этого конденсатора Cos φ схемы .равнялся бы 0,5 (при ЛЛ 36…80 Вт) или даже 0,25…0,35 (при ЛЛ 15 и 20 Вт).
Недостатком данной схемы является её невысокая надежность, объясняемая нестабильностью параметров стартера: