Fluorescentne svjetiljke - što je to? Načelo djelovanja

Fluorescentne svjetiljke su svjetlosni izvori s plinom. njihov svjetlosni tok nastaju zbog luminiscencije fosfora koji su zahvaćeni ultraljubičasto zračenje iscjedak. Njegova vidljiva svjetlost obično ne prelazi 1-2%. Fluorescentne svjetiljke (LL) široko se koriste u osvjetljavanju prostorija različitih vrsta. Njihova svjetlosna učinkovitost je mnogo puta veća od učinkovitosti konvencionalnih žarulja sa žarnom niti. Pod određenim uvjetima (visokokvalitetno napajanje električnom energijom, korištenje balasta, usklađenost s ograničenjem broja prebacivanja), takve lampe mogu služiti desetke puta dulje od žarulja sa žarnom niti. Danas ćemo se upoznati s poviješću fluorescentne svjetiljke i načelom njezina rada.

Opseg uporabe

Linearne fluorescentne svjetiljke već se dugo dokazuju kao najpogodnija i najekonomičnija metoda rasvjete javnih prostora: ureda, obrazovnih ustanova, trgovina, bolnica, poduzeća i tako dalje. S dolaskom moderne tehnologije, koja omogućuje stvaranje kompaktnog LL-a pod uobičajenim E14 ili E27 ulošcima, brzo su stekli popularnost u svakodnevnom životu i počeli istiskivati ​​žarulje sa žarnom niti. Najčešće u svakodnevnom životu koriste ekonomične fluorescentne svjetiljke za 18 i više vata.

Zahvaljujući korištenju elektroničkih prigušnica umjesto uobičajenih elektromagnetskih, moguće je značajno poboljšati radne karakteristike svjetiljki - kako bi se oslobodili šumova i treperenja, povećali učinkovitost i kompaktnost.

Glavne prednosti fluorescentnih svjetiljki u usporedbi s uobičajenim za sve žarulje sa žarnom niti su visoki svjetlosni učinak (više od nekoliko puta) i duže razdoblje rada (više od nekoliko desetaka puta). Njihova upotreba je posebno važna u slučajevima kada se rasvjeta ne isključuje dulje vrijeme, budući da je uključivanje najteži način rada, a trajanje rada ovisi o broju uključivanja. Dakle, unatoč višim troškovima, fluorescentne svjetiljke mogu značajno uštedjeti.

Povijest

Prvu sličnost svjetiljke s fluorescentnom svjetiljkom razvila je 1856. godine Heinrich Geissler, koji je postigao luminescenciju iz staklene cijevi napunjene plinom i pobuđen pomoću solenoida. Na izložbi u Chicagu, 1893. godine, Thomas Edison je javnosti prvi put pokazao blistav sjaj. Godinu dana kasnije, mf Moore je stvorio svjetiljku ispunjenu dušikom i ugljičnim dioksidom, koja je emitirala ružičasto-bijelo svjetlo. Uspjeh ovog izuma bio je vrlo ograničen. Godine 1901. Peter Hewitt je stvorio živinsku svjetiljku koja emitira plavo-zeleno svjetlo. To je zbog boje bilo neprikladno za praktičnu uporabu. Međutim, Hittov izum bio je blizu modernih svjetiljki i imao je mnogo više potencijala od prethodnika. Godine 1926. Edmund Jermer je, zajedno sa svojim osobljem, predložio da se poveća tlak u tikvici i prekrije ga fluorescentnim prahom koji pretvara ultraljubičasto zračenje u jednoličnu bijelu boju. Uskoro je tvrtka General Electric otkupila patent od izumitelja, a pod njegovim vodstvom do 1938. LL je došao na široko tržište. Stoga je početak povijesti fluorescentnih svjetiljki često povezan s Jermerom.

Načelo djelovanja

Kada je fluorescentna svjetiljka priključena na električnu mrežu, dolazi do električnog pražnjenja između dvije elektrode smještene na njegovim suprotnim krajevima. Zbog prolaska struje kroz živinu paru, koja je ispunila unutarnju šupljinu svjetiljke, nalazi se UV zračenje, koje je nevidljivo ljudskom oku. Uz pomoć fosfora koji se nalazi na zidovima, ovo zračenje se pretvara u vidljivo svjetlo. Dakle, fosfor je dizajniran da apsorbira UV zračenje i emitira vidljivo svjetlo. Promjena sastava može varirati boju žarulje.

Prednosti i nedostaci fluorescentnih svjetiljki

LL ima sljedeće prednosti:

1. Visoka svjetlosna učinkovitost i učinkovitost.
2. Razne nijanse sjaja.
3. Malo svjetla.
4. Dugi vijek trajanja.

Nedostaci fluorescentnih svjetiljki:

1. Kemijska opasnost. Razlog je toksična para žive.
2. Neujednačena, neugodna za malo svjetla, uzrokujući izobličenje boje osvijetljenih površina. Svjetiljke bez ovog problema imaju manje svjetla.
3. Fosfor "radi" tijekom vremena, kao rezultat toga, spektar se mijenja, izlaz svjetlosti se smanjuje i učinkovitost pada.
4. U slučaju dvostruke mrežne frekvencije, neke žarulje mogu treperiti.
5. Dostupnost upravljačkih uređaja.
6. Mali faktor snage.

veza

S električnog gledišta, fluorescentna svjetiljka je uređaj s negativnim otporom. To znači da što je jača struja kroz nju, to je veći pad otpora. U tom smislu, s izravnim spajanjem žarulje na električnu mrežu, ona se brzo prekida zbog prejake struje. Ovaj problem je riješen spajanjem lampe kroz tzv. Balast.

U najjednostavnijoj verziji, jednostavni otpornik djeluje kao balast. Njegov nedostatak je gubitak značajne količine energije. Gubitak se može izbjeći uporabom kondenzatorskog balasta ili induktivne zavojnice, stvarajući reaktanciju. Elektromagnetne i elektroničke prigušnice su trenutno najpopularnije.

Elektromagnetski balast

Prigušnice fluorescentne svjetiljke su balastne naprave. Uređaji ovog tipa su prigušnica (induktivni otpor) spojena u seriju s lampom. Za pokretanje žarulje s balastom, također vam je potreban starter. Prednost ove veze je njegova jednostavnost i niska cijena. Glavni nedostatak je treperenje svjetiljki na dvostrukoj frekvenciji mrežnog napona. Zbog toga, ljudi koji su u sobi, povećao umor očiju, što može negativno utjecati na njihovo zdravlje. Osim toga, svjetiljke s elektromagnetskim balastom traju relativno dugo (od jedne do nekoliko sekundi, ovisno o njihovom vijeku trajanja), emitiraju i emitiraju više energije nego njihovi kolege s elektroničkim balastom.

Osim gore navedenih nedostataka, vrijedi spomenuti i učinak vratarenja, koji nastaje zbog treperenja svjetiljki. Njegova suština leži u činjenici da, kada promatramo rotirajući ili oscilirajući objekt, čija je frekvencija jednaka frekvenciji treperenja fluorescentne svjetiljke, ovaj objekt može izgledati stacionarno. Sličan učinak može se dogoditi, na primjer, kod nadzora rotirajućeg vretena ili stroj za bušenje, kuhinjski mikser, cirkularna pila i ostali pokretni uređaji. Stoga, kako bi se izbjegla ozljeda, u proizvodnji korištenje fluorescentnih svjetiljki za isticanje pokretnih mehanizama dopušteno je samo uz dodatnu ugradnju žarulja sa žarnom niti.

Elektronski balast

Ovaj tip balasta predstavlja elektronički sklop koji pretvara mrežni napon u visokofrekventnu izmjeničnu struju koja napaja svjetiljku. Prednost ovog balasta je odsustvo treperenja i pjevušenja. Osim toga, u usporedbi s elektromagnetskim analogom, ima manju masu i veličinu.

Kada koristite ovu vrstu priključka, možete postići takozvani hladni start - trenutno pokretanje žarulje. Međutim, zbog činjenice da ovaj način štetno utječe na vijek trajanja svjetiljki, primjenjuje se vrući start, koji uključuje predgrijavanje elektroda. Moramo priznati da grijanje ne traje duže od jedne sekunde, tako da ova značajka veze ne stvara nikakve neugodnosti.

Elektromagnetsko lansiranje balasta

U klasičnoj shemi pokretanja lampe s elektromagnetskim balastom koristi se starter (starter), koji je minijaturna neonska svjetiljka s plinskim pražnjenjem s parom metalnih elektroda. Jedna od elektroda je kruta i nepomična, a druga je bimetalna, savija se. Stoga su u početnom stanju elektrode otvorene.

Starter se aktivira paralelno s lampom. U trenutku uključivanja puni napon se primjenjuje na elektrode startera i svjetiljke. To je zbog činjenice da struja kroz lampu ne ide, a pad napona na starteru je nula.

Budući da su elektrode žarulje hladne, mrežni napon nije dovoljan za njegovo paljenje. Zbog pojave pražnjenja u starteru, struja prolazi kroz svjetiljku i dovoljna je za elektrode startera, ali nedovoljno za zagrijavanje svjetiljke. Kao rezultat, struja u zajedničkom krugu raste i zagrijava elektrode svjetiljke. Kada se to dogodi, elektrode startera se ohlade i otvore. Zbog trenutnog prekida kruga dolazi do naponskog napona na prigušnici, što potiče paljenje svjetiljke. Elektrode su u međuvremenu dovoljno tople.

Tijekom izgaranja, napon u žarulji je oko polovice glavne mreže, kao i na starteru. Razlog tome je što prolazi kroz prigušivač, pada, što eliminira ponovljeno pokretanje startera.

Kada se upali, starter može raditi nekoliko puta. To je zbog odstupanja njegovih karakteristika od karakteristika svjetiljke. U nekim slučajevima, starter počinje ciklus. Ako se to dogodi, žarulja se stalno gasi i ponovno treperi. Prilikom gašenja moguće je promatrati sjaj katoda zagrijanih strujom.

Pokretanje elektroničkog balasta

Kada se koristi elektronički balast, u pravilu nema potrebe za posebnim posebnim starterom, jer je ovaj balast sposoban samostalno formirati potrebne naponske sekvence.

Lansiranje fluorescentne svjetiljke s elektroničkim balastom može se provesti uporabom različitih tehnologija. U najtipičnijem od njih, upravljački uređaj zagrijava katode svjetiljke i opskrbljuje ih naponom koji je dovoljan za paljenje. U pravilu, to je izmjenični i visokofrekventni napon. Takva veza eliminira treperenje svjetiljki, što je značajan nedostatak elektromagnetskih prigušnica.

Ovisno o konstrukcijskim značajkama i vremenskim parametrima redoslijeda pokretanja žarulje, takvi upravljački uređaji mogu pružiti i trenutno prebacivanje svjetla i glatko, uz postupno povećanje svjetline.

Često se kombinirane metode pokretanja koriste kada se žarulja aktivira ne samo zagrijavanjem katoda, već i zbog toga što napajanje kruga djeluje kao oscilirajući krug. Karakteristike oscilirajućeg kruga odabrane su tako da u odsutnosti pražnjenja u svjetiljci u njoj nastaje fenomen električne rezonancije, što dovodi do značajnog povećanja napona između katoda svjetiljke. Obično to također dovodi do povećanja struje grijanja katode. Razlog tomu je što se katodni spojevi često koriste serijski kroz kondenzator i koriste se kao dio oscilacijskog kruga. Kao rezultat toga, zbog predgrijavanja katoda i visokog napona između njih, žarulja se brzo i lako pali.

Nakon paljenja, parametri oscilacijskog kruga se mijenjaju, rezonanca se zaustavlja, a napon u krugu znatno se smanjuje, čime se smanjuje struja filamenta katoda.

Postoje različite varijacije ove tehnologije. Na primjer, u ekstremnim slučajevima, balast uopće ne može zagrijavati katode, već primjenjuje samo na njih dovoljno visoki napon za paljenje zbog kvara plina koji se nalazi između katoda. Slična se tehnologija koristi za pokretanje cijevi s hladnom katodom. Popularna je među šunkama, zahvaljujući mogućnosti lansiranja čak i sa spaljenim katodnim filamentima. Konvencionalne metode ne mogu ih pokrenuti, jer se katode u ovom slučaju ne zagrijavaju. Konkretno, radioamateri koriste ovu metodu za obnavljanje kompaktnih energetski štedljivih svjetiljki, koje su obične fluorescentne svjetiljke s elektroničkim balastom ugrađenim u mali paket. Nakon prerade balasta, takva svjetiljka radi dugo vremena, unatoč predgrijavanju zavojnica za grijanje. Njegov je vijek trajanja ograničen, osim u vrijeme potpunog prskanja elektroda.

Razlog kvarova

Elektrode fluorescentnih svjetiljki su volframove niti obložene aktivnom masom (paste) zemnoalkalnih metala. Upravo ta pasta osigurava sjajno pražnjenje. Bez nje bi volframove niti brže izgorjele. U procesu rada lampa tijesto postupno mrviti, uvenuti i ispariti. Proces se ubrzava u slučaju čestih pokretanja, kada pražnjenje u kratkom vremenskom razdoblju prolazi ne preko cijelog područja elektrode, nego na malom dijelu njegove površine. To dovodi do pregrijavanja elektrode i pojave zamračenja na krajevima svjetiljke, što obično ukazuje na njegov neizbježan neuspjeh.

Kada se pasta potpuno izgori, struja žarulje opada i napon se povećava. Kao rezultat, starter počinje neprestano pucati, uzrokujući treperenje, što također ukazuje na to da su dani žarulje istekli. Elektrode su u stalnom zagrijavanju i na kraju jedna od njih izgara. To se događa nekoliko dana nakon pojave treperenja.

U posljednjim minutama rada lampica svijetli bez treperenja. U tom trenutku pražnjenje prolazi kroz ostatke elektrode, na kojoj više ne postoji aktivna masa. Kada ostaci volframa padnu ili ispare, ispust ulazi u križnu glavu (volframove niti od žice). Nakon prestanka prijelaza, lampica ponovno treperi. Ako ga isključite i ponovno ga uključite, više neće svijetliti.

Gore opisani mehanizam sagorijevanja žarulje vrijedi za one modele koji koriste elektromagnetske prigušnice. U slučaju elektroničkih prigušnica, sve se događa nešto drugačije. Kao iu prethodnom slučaju, sve počinje s izgaranjem aktivne mase elektroda, nakon čega slijedi njihovo pregrijavanje i izgaranje jedne od vlakana. Razlika je u tome što se odmah nakon izgaranja žarulja gasi bez treperenja i treptanja. To je zbog dizajna elektroničke prigušnice koja omogućuje automatsko isključenje svjetiljke u slučaju kvara.

Fosfor i spektar emisije

Mnogi korisnici smatraju da je fluorescentno svjetlo grubo i neugodno. Osim toga, boja objekata koji su osvijetljena takvim svjetiljkama može biti iskrivljena. Razlog tome su plave i zelene linije u spektru emisije ispuštanja i vrsta korištenog fosfora.

U jeftinim svjetiljkama s fluorescentnim svjetiljkama koristi se fosfor halofosfata koji emitira uglavnom žutu i plavu svjetlost, au manjoj mjeri i zeleno i crveno svjetlo. Oko takva mješavina boja izgleda kao bijela svjetlost, ali ako se svjetlo odbija od objekata, njegov spektar se mijenja i nastaje efekt izobličenja. Prednost takvih svjetiljki je visoka svjetlosna snaga.

U skupljim modelima koristi se fosfor s tri ili pet svjetiljki. Zbog toga je moguće dobiti ravnomjerniju distribuciju zračenja preko vidljivog spektra. Tako se svjetlost prirodnije reproducira. Nedostatak ovih svjetiljki nije tako visok svjetlosni učinak kao u prethodnom slučaju.

Postoje i posebne fluorescentne svjetiljke koje se koriste za osvjetljavanje prostorija u kojima ptice žive. Njihov raspon sadrži gotovo ultraljubičasto svjetlo, što kućnim ljubimcima omogućuje da gotovo ne osjete razliku između prirodne i umjetne rasvjete. Potreba za takvim tehnologijama je posljedica činjenice da, za razliku od ljudi, ptice imaju četvero-komponentni vid.

Opcije izvršavanja

Standardno, fluorescentne svjetiljke su podijeljene u lukovice i kompaktne. Oba se tipa rabe prilično široko.

Žarulje s rasvjetom imaju staklenu cijev kao školjku. Mogu se razlikovati po vrsti i promjeru baze. Takve svjetiljke često se koriste u velikim prostorijama: trgovinama, uredima, radionicama, skladištima i tako dalje.

Kompaktne fluorescentne svjetiljke imaju ljusku u obliku tanje (u odnosu na žarulju) zakrivljenu cijev. Razlikuju se prema vrsti podruma i veličini. Ove žarulje se proizvode pod standardnim patronama E27 i E14, tako da se mogu koristiti umjesto žarulja sa žarnom niti u konvencionalnim svjetiljkama. Njihova snaga, u pravilu, kreće se od 16-36 vata. Fluorescentna lampa ovog tipa ima malu veličinu i otpornost na mehanička naprezanja (naravno, umjerena).

Osim vrste podnožja, na kutiji ispod svjetiljke navedeni su sljedeći podaci:

1. Boja zračenja: D - dan, B - bijela, HB - hladno bijela, itd.
2. Snaga: 16W, 18W, itd.
3. Duljina tijela (ako je tikvica verzije fluorescentne svjetiljke): 765, 450 itd. To je dužina u milimetrima.

Vraćajući se na tip baze, vrijedi napomenuti da su navojni (na primjer, E27) i igla (na primjer, G13). Fluorescentna svjetiljka može imati i druge tipove čepova, ali oni nisu vrlo česti.

Korištenje fluorescentnih svjetiljki

Sve svjetiljke ovog tipa sadrže živu, za koju se zna da je otrovna tvar. U različitim modelima svjetiljki, njegova doza može varirati od 40 do 70 mg. Ali čak i mala količina žive u fluorescentnoj svjetiljci od 18 W dovoljna je da uzrokuje oštećenje zdravlja. Merkur je predstavljen u obliku pare, pa ako je svjetiljka slomljena, morate odmah provjetravati prostoriju.

Kada život žarulje istekne, obično se bacaju jednostavnim otpadom, što je potpuno pogrešno. Postoje tvrtke koje recikliraju takve svjetiljke, ali se samo njima obraćaju velika poduzeća. Pošteno treba napomenuti da količina žive koja ulazi u zrak iz ležišta na odlagalištima nije tako velika kao količina te tvari koja se oslobađa tijekom proizvodnje energije. A budući da su LL ekonomični, njihova upotreba čak ima pozitivan učinak na ekološko stanje planeta. Međutim, odlaganje fluorescentnih svjetiljki je otvoren problem.