Технические характеристики люминесцентных ламп и светильников

Люминесцентные лампы отличаются нанесением специального компонента на колбу. Видели его в составе электронно-лучевых трубок телевизоров — это люминофор. При облучении вещества электромагнитной волной генерируется свет видимого диапазона. К примеру, в телевизорах это зелёный, голубой и красный. Но в люминесцентных лампах обычно используется исключительно белый (с лёгким оттенком сиреневого). Потому изделия относятся к дневному свету. В действительности технические характеристики люминесцентных ламп и светильников, к примеру, светимость (световой поток) и спектр, не позволяют считать изделия полной заменой Солнцу. До появления светодиодов указанный тип светильников считался самым экономичным.

Как работает люминесцентная лампа

Среди энергосберегающих ламп попадаются люминесцентные. Разберёмся с магазинной терминологией. Это разрядные галогенные лампы, внутренняя поверхность колбы которых покрыта люминофором. Если брать ранние варианты, работающие на парах ртути, то первичная электромагнитная волна излучения попадает в инфракрасный диапазон. Глаз этого не увидит. Но люминофор, облучаемый инфракрасным источником, выдаёт белый свет.

Принцип работы

Принцип работы

Процесс возникает за счёт ионизации газовой смеси внутри стеклянной колбы. Ток течёт по плазме через два электрода, расположенных по концам резервуара. Начальный разряд образуется за счёт скачкообразного повышения напряжения до порога наступления пробоя. Потом сопротивление люминесцентной лампы сильно падает, она сгорела бы без использования балласта. Независимо колба работать не станет:

  1. Полагается сформировать напряжение поджига дуги (ионизация газа).
  2. Поддержать тление разряда в газовой среде.

Балласт и стартер люминесцентной лампы

Совокупно с люминесцентными лампами идут стартер и балласт. Первый представляет любой род устройств, способных поднять напряжение. В простейшем случае это заряжаемый конденсатор либо автотрансформатор. Дроссель, скорее, балласт. Люминесцентная лампа обнаруживает участок с отрицательным сопротивлением: номинал падает с ростом тока. В результате электроды бы сгорели, не будь последовательно с ними включён балласт, демонстрирующий варианты типов.

Обыкновенный

В маломощных лампах, в особенности неоновых, последовательно с нитями катода и анода ставится обыкновенный резистор. Его сопротивление после розжига становится определяющим для величины тока. При мощности более 2-х Вт методика обычно не применяется. Но помните, когда речь идёт об энергосберегающих лампах, эквивалент в виде ламп накала составляет до 1000% от номинала — уже 20 Вт.

Аналогичный балласт часто идёт рука об руку со светодиодными лампами. Резисторы заметны взору — маленькие черные кубики на светодиодной ленте. Драйверы лампочек освещения устроены намного сложнее.

Светимость лампы

Светимость лампы

Саморегулирующийся

В 30-60-х годах прошлого века применялся саморегулирующийся балласт. Отличие: с ростом тока сопротивление повышается. Типичным примером такого устройства считается простая лампочка накала, нить которой в холодном состоянии отличается сравнительно малым номиналом сопротивления. При нагреве ситуация коренным образом меняется. Лампочка накала на 60 Вт при измерении тестером даёт 60 Ом на вольфрамовой нити (220 х 220 / 60 = 800 Вт).

Это кажущееся преувеличение нивелируется разогревом в процессе работы. Ток через лампочку накала в начальный момент бывает чрезвычайно большим, но длится считаные доли секунды. По указанной причине момент перегорания совпадает обычно со щелчком настенного выключателя. В прошлом столетии часто в виде саморегулирующейся нагрузки применялся бареттер. А для избранных ртутных ламп используется тонкий ход: в цепь катода включаются нити вольфрама. Это ограничивает ток по мере разогрева материала. Минус в одновременном падении КПД и росте потерь.

Реактивный

Реактивный балласт считается самым распространённым типом дешёвых устройств на основе люминесцентных ламп. Индуктивная нагрузка не даёт току бесконечно возрасти. Но энергосбережение люминесцентных ламп падает за счёт снижения коэффициента мощности. Это возникает из-за сдвига фаз между напряжением и током, образующимся на индуктивности. В состав балласта часто включается компенсирующий конденсатор. Его назначение в максимальном уменьшении сдвига фаз. Так экономится от 5 до 25% энергии, что выглядит значимым при большом объёме площадей.

Люминесцентный светильник

Люминесцентный светильник

Электронный

Электронный балласт чаще встречается в миниатюрных изделиях. К примеру, там, где тип цоколя люминесцентных ламп соответствует общепринятому Е27. В основании здесь стоит миниатюрный электронный преобразователь. Люминесцентная лампа питается уже напряжением, частота которого сильно отличается от 50 Гц. Зато пропадает эффект мерцания, видный в предыдущих случаях.

Оговоримся, что далеко не все люминесцентные лампы на Е27 снабжаются указанным продвинутым балластом. Скорее, допустимо назвать драйвером, ведь устройство формирует должным образом питающее напряжение. Обычно применяется инверторный (импульсный) блок питания, когда через малогабаритный трансформатор с тиристорных ключей приходит частота 20 кГц.

При быстром моргании мерцание люминесцентных ламп перестаёт быть заметным. Одновременно обеспечивается гальваническая развязка по току, и автоматически наступает ограничение. Частота 20 кГц выбрана не случайно. Это минимальный порог при котором КПД люминесцентной лампы стремится к единице. Особенно резкий скачок заметен на частоте 10 кГц, потом наблюдается рост до указанной выше границы. Подобные драйверы люминесцентных ламп допустимо назвать ультразвуковыми. Плюсы их очевидны, вдобавок повышенный коэффициент мощности.

Классификация балласта люминесцентной лампы по функциям

Упомянутая классификация характеризует, скорее, элементную базу, но для выбора с прилавка гораздо удобнее альтернативная. Она условно показывает, какую роль выполняет балласт люминесцентной лампы в составе устройства:

Виды люминесцентных лампочек

Виды люминесцентных лампочек

  • Габариты люминесцентных ламп сильно снизятся, если применять балласт мгновенного старта (Instant Start). Тут не проводится дополнительный подогрев катода, а просто подаётся напряжение 600 В (к примеру) на колбу. В результате происходит мгновенный старт. Минус — это приводит к ускоренному износу катода, и преимущества люминесцентных ламп в виде высокого энергосбережения нивелируются низким сроком службы. Википедия упоминает 2000 циклов включения и выключения при общей длительности работы 20000 часов. Если взять карандаш, просчитаем, что лимитирующим станет первый параметр.
  • Технические характеристики люминесцентных светильников значительно улучшатся, если применять балласт быстрого старта (Rapid Start). В этом случае производится, пусть и незначительный, предварительный разогрев катода, время циклов работы существенно возрастает и перестаёт выглядеть сильно лимитирующим фактором.
  • Диммический балласт (Dimmable), как следует из названия, позволяет регулировать яркость. Из определения понятно, что устройство непростое. Это, скорее, уже драйвер, где при помощи специальных мер регулируется напряжение тления разряда, меняя в широких пределах яркость. В подобных устройствах используются более сложные тиристоры: квадрак (диак и триак в одном корпусе). Для работы в диапазоне низких напряжений (малый световой поток) параллельно с лампой включается резистор на 10 кОм. По этому отличительному признаку распознаются драйверы для люминесцентных ламп этого типа.
  • Балласт с программируемым стартом тонко управляет спиралью подогрева катода. За счёт этого число циклов включения и выключения достигает 100.000. Подобные устройства идеальны в сочетании, к примеру, с сенсорами движения.
  • Гибридный балласт работает на частоте промышленной сети, заметны мерцания. Наравне с дросселем в состав включается электронный выключатель цепи подогрева катода. Это позволяет чуть снизить потребление.

Для оценки эффективности балласта используется фактор ANSI. При этом действие устройства сравнивается с неким эталонным. Учитывается светоотдача люминесцентных ламп в лм при прочих равных условиях. Эталонный фактор равен единице, а для конкретного балласта устанавливается в пределах от нуля до 100%. Низкими считаются значения ниже 70%. Подобный балласт призван работать в режиме быстрого старта, во избежание снижения сроков службы изделия.

Нельзя сказать, чтобы фактор ANSI стал выражением энергетической эффективности. Скорее, это средство, на которое ориентируются дизайнеры для получения заданных визуальных эффектов.

Технические характеристики и свойства люминесцентных ламп

В энергосбережении люминесцентным лампам не было равных до выхода светодиодных. И сегодня их плюсы используются, когда требуется сэкономить. Люминесцентные лампы стоят ощутимо дешевле, но светимость сильно уступает светодиодам при прочих равных (хотя на упаковке указывается приблизительно одинаковое значение). Вдобавок большинство дешёвых моделей сильно мерцает. Учитывая сказанное, нет особого смысла сегодня экономить копейки, когда проще выгодно приобрести светодиодные лампы.

Люминесцентное освещение остаётся приемлемым способом экономии на счетах поставщиков. Если сравнивать время работы, оно снижается дважды, нежели у светодиодов. Остаётся ограничение с количеством включений. Достойная люминесцентная лампа не должна мерцать. Драйвер в этом случае работает на частоте 20 кГц, чем одновременно повышается КПД прибора. Проверить проще всего при помощи фотоаппарата низкого качества. Не включайте режим видеосъёмки.

Мощность люминесцентных ламп обычно не настолько высока, поэтому мерцание заметно слабее, нежели у низкокачественных светодиодов. Последнее вызвано инерционностью плазмы внутри колбы. Главное назначение люминесцентных ламп – сбережение энергии. По правилам европейских стандартов на упаковке изделия указывается эффективность в виде шкалы из цветных стрелок разных цветов. Параметр редко опускается ниже категории А. И если внешний вид люминесцентной колбы напоминает лампочку накала (на прилавке), отличить нужный продукт помогает упомянутая шкала.

Полагаем, что недостатки люминесцентных ламп сводятся лишь к уходу в прошлое, вытесняемые светодиодными моделями. Это не слишком низкая цена, недостаточно высокое энергосбережение, сравнительно малый световой поток. К безусловным плюсам описанной категории отнесём замысловатой формы колбу. Подобные решения, касательно люминесцентных ламп, нравятся дизайнерам.

В остальном рекомендуется смотреть на температуру свечения. Если она высокая (от 4000 К), люминесцентные лампы относятся к классу дневного света. В противном случае получаются тёплые оттенки, скорее, уместные в спальне.