Эксплуатация люминесцентных ламп

  Категория » Альтернативная энергетика » Другое оборудование   


В начале 80-х годов стали появляться многочисленные типы компактных люминесцентных ламп мощностью от 5 до 25 Вт со световыми отдачами комплекта лампа + ПРА от 30 до 60 лм/Вт и сроками службы от 5 до 10 тыс. ч. Часть типов компактных люминесцентных ламп предназначена для непосредственной замены ламп накаливания. Они имеют встроенный ПРА и снабжены стандартным резьбовым цоколем Е27. Другая часть компактных люминесцентных ламп работает с выносными ПРА, и для их использования требуются специальные светильники.

Разработка компактных люминесцентных ламп стала возможной только в результате создания высокостабильных узкополосных люминофоров (УПЛ), активированных редкоземельными элементами, которые могут работать при значительно более высоких поверхностных плотностях облучения, чем в стандартных люминесцентных ламп. Так, например, при работе этих люминофоров в разрядных трубках с с?1 = 10 мм при /=0,18 А (ОУ,«0,09 Вт/см2) спад светового потока на 20% происходит за 8—10 тыс. ч горения, в то время как галофосфатные люминофоры (ГФК) теряют в этих условиях яркость за несколько сот часов. Таким образом, удалось значительно уменьшить диаметр разрядной трубки. Что касается сокращения габаритов ламп в длину, то эта задача была решена путем разделения трубок на несколько более коротких участков, расположенных параллельно и соединенных между собой либо, изогнутыми участками трубки, либо вваренными стеклянными патрубками. Для этого пришлось разработать специальную промышленную технологию изгибания и сварки стеклянных трубок.

Высокая цена УПЛ, а следовательно, и ламп с ними побуждает вести интенсивную разработку компактных люминесцентных ламп не только с УПЛ, но и в трубках несколько большего диаметра с меньшими плотностями облучения, допускающих применение значительно более дешевого ГФК.

Основная область применения компактных люминесцентных ламп - замена малоэффективных ламп накаливания со световыми потоками до 2000—3000 лм. Объем производства компактных люминесцентных ламп в капиталистических странах уже достиг десятков миллионов штук в год и продолжает расти. Первоначально чрезвычайно быстро расширявшаяся номенклатура компактных люминесцентных ламп теперь начинает постепенно стабилизироваться. Однако еще отсутствует общепринятая классификация этих ламп.

В данной статье кратко рассмотрены только некоторые основные вопросы, связанные с разработкой и эксплуатацией компактных люминесцентных ламп. Более подробные сведения о состоянии, тенденциях и перспективах развития этих ламп, выпускаемых типах и их параметрах, классификации.

Эксплуатация люминесцентных ламп

Классификация компактных люминесцентных ламп.
Все многообразие выпускаемых в настоящее время компактных люминесцентных ламп можно разделить на четыре основные группы:
- без внешней оболочки, с разрядной трубкой Н- или П-образной формы, специальным цоколем, выносным ПРА и встроенным или, реже, выносным стартером;
- с призматической или опаловой внешней оболочкой, сложно изогнутой разрядной трубкой, стандартным резьбовым (или штифтовым) цоколем и встроенными стартером и ПРА;
- кольцевые, без внешней оболочки, со стандартным резьбовым (или штифтовым) цоколем и встроенным стартером и ПРА;
- со стеклянной внешней оболочкой, сложно изогнутой разрядной трубкой, специальным цоколем и выносным стартером и ПРА.

В первую группу входят компактные люминесцентные лампы, получившие наибольшее распространение. Лампы имеют разрядную трубку с d2=l2,5 мм и снабжены специальным двух-штырьковым цоколем G23. Эти лампы с унифицированными размерами и электрическими параметрами выпускаются многими зарубежными фирмами (под марками PL, Dulux и др.) и нашей промышленностью (под маркой КЛ.../ТБЦ).

Лампы наполнены Аг при РАГ=400 Па, что обеспечивает нормальную работу катодов и условия разряда. Выбор длины трубок определяется условием получения требуемого напряжения на лампе и мощности и при Н- или П-образной форме не является критичным, как в прямых люминесцентных лампах. Лампы легко зажигаются даже при t0 от —10 до —20 °С; время зажигания не превышает 10 с.

Ввиду повышенной поверхностной плотности электрической мощности ламп разрядная трубка имеет температуру в области столба около 60 °С при ^о=20°С. Нагрев в области электродов еще выше. Холодная зона для поддержания давления паров ртути на оптимальном уровне (?Хол=47°С) вынесена на торцы разрядных трубок за перемычкой. Длина торцов подобрана так, чтобы при работе лампы в горизонтальном положении в открытом светильнике при ?o=20°C гхол~45°С.

В зависимости от положения горения лампы, типа светильника и условий охлаждения максимум световой отдачи получается при различных значениях tD .

Ввиду значения wx«0,08+0,09 Вт/см2, повышенного в 2— 3 раза, и большей плотности облучения линией 185 нм по сравнению со стандартными люминесцентными лампами в данных лампах могут применяться только высокостабильные УПЛ. Из-за малого диаметра излучение синей линии ртути значительно больше, чем в стандартных люминесцентных лампах. Поэтому применение синего люминофора оказывается излишним и необходимый цветовой тон получается при использовании только двух УПЛ: зеленого (543) и оранжево-красного (612). Величина синего компонента (линия 436 нм) с ростом рАг и толщины слоя уменьшается.

Для лампы разработаны специальный цоколь типа G23 и патрон, которые обеспечивают ее фиксированное положение. В целях упрощения электрического включения ламп стартер с конденсатором смонтированы в центральной направляющей части полого корпуса цоколя. Поэтому для включения лампы нужны только два, а не четыре контакта.

Выделение тепла в лампах этого типа благодаря высокой светоотдаче в 4—5 раз меньше, чем в ЛН с таким же световым потоком, что позволяет делать световые приборы значительно меньших размеров и применять пластмассы и другие аналогичные материалы. Однако и в компактных люминесцентных лампах этого типа имеются определенные ограничения по температуре, которые должны учитываться при разработке светильников.

Первое ограничение связано с тем, что в цоколе ламп этого типа смонтированы стартер и конденсатор. Температура этих деталей во время работы лампы во избежание их преждевременного выхода из строя не должна превышать 100—110°С. Второе температурное ограничение возникает в конце продолжительности горения лампы, когда полностью израсходуется эмиттерное покрытие на электродах и через электроды будет протекать более или менее длительно ток КЗ дросселя. При этом мощность, выделяющаяся на электродах, не должна вызывать чрезмерного нагрева цоколя. Зарубежные фирмы делают пластмассовую часть цоколя из термопластичного полиэстра, содержащего 20% стекловолокна, который может в течение всего срока службы лампы выдерживать температуру до 160°С.

Эксплуатация люминесцентных ламп

В связи с указанными обстоятельствами при разработке осветительного прибора для этих ламп контролю их теплового режима должно быть уделено особое внимание. Оснащение производственных помещений компактными люминесцентными лампами позволяет существенно сэкономить на производственных расходах.

Вся серия этих ламп может работать от сети 220 В частотой 50 Гц с одним и тем же дросселем. Более того, можно с тем же одним дросселем включать последовательно две лампы мощностью по 7 или по 9 Вт, поскольку они имеют низкие рабочие напряжения.

К этой же группе Н- и П-образных компактных люминесцентных ламп относятся недавно разработанные укороченные компактные люминесцентные лампы повышенной мощности и некоторые U-образные лампы с уменьшенным расстоянием между прямыми участками трубок.

Укороченные Н-образные компактные люминесцентные лампы представляют собой две последовательно соединенные между собой укороченные Н-образные лампы, установленные параллельно на небольшом расстоянии друг от друга на общем цоколе (G23) с встроенным в него стартером. Серия таких ламп, подготовленных к производству фирмой Philips (PLC), имеет мощности 9, 13, 17 и 25 Вт, длины ПО, 145, 160 и 180 мм и номинальные световые потоки 600, 900, 1250 и 1800 лм соответственно. Укороченные компактные люминесцентные лампы мощностью 9 и 13 Вт могут работать с унифицированным дросселем от Н-образных ламп мощностью 7, 9 и 11 Вт.

Серия компактных люминесцентных ламп повышенной мощности состоит из трех ламп мощностью 18, 24 и 35 Вт с длинами 251, 362 и 443 мм, номинальными световыми потоками соответственно 1250, 2000 и 2500 лм и сроком службы 5000 ч. Лампы изготавливаются в трубках увеличенного до 15 мм диаметра' и монтируются на специальном 4-штырьковом цоколе. Во вторую группу входят довольно распространенные за рубежом компактные люминесцентные лампы со стеклянной или пластмассовой внешней оболочкой и стандартным резьбовым цоколем Е27. Внутри оболочки смонтированы ПРА, стартер и дважды U-образно изогнутая разрядная трубка.
Ввиду того что разрядные трубки в этом типе ламп работают в закрытой внешней оболочке при температурах, заметно превышающих оптимальную, и нет возможности искусственно создать холодную зону, разрядные трубки наполняются амальгамой ртути.

Лампы предназначены для непосредственной замены ламп накаливания и дают большую экономию электроэнергии. К их недостаткам относятся сравнительно большие габариты и особенно масса по сравнению с лампами накаливания, неразборность конструкции, в силу чего после выхода из строя разрядной трубки приходится заменять целиком всю лампу, включая дроссель. В связи с этим некоторые зарубежные фирмы выпускают подобные лампы в разборном исполнении .

В третью группу входит семейство кольцевых компактных люминесцентных ламп с резьбовым цоколем и встроенным ПРА, смонтированным в пластмассовом корпусе, расположенном по диаметру кольцеобразной разрядной трубки. Световые отдачи кольцевых компактных люминесцентных ламп даже с полупроводниковыми ПРА уступают световым отдачам Н-образных компактных люминесцентных ламп соответствующих мощностей. Удобство кольцевых компактных люминесцентных ламп состоит в том, что ими можно непосредственно заменять лампы накаливания в осветительном приборе, допускающих такую замену по своим размерам и конструкции. Некоторые фирмы США выпускают кольцевые компактные люминесцентные лампы на корпусе с легкосъемной лампой. Такая конструкция позволяет менять лампу, не меняя ПРА, срок службы которого во много раз превосходит срок службы ламп (50 и 7,5 тыс. ч).

В четвертую группу входят лампы, имеющие цилиндрическую или грушевидную внешнюю оболочку, специальный четырех-штырьковый цоколь, выносные ПРА и стартер. Не ясно, в чем заключаются достоинства этой конструкции, тем более что эти компактные люминесцентные лампы имеют более низкие световые отдачи по сравнению с Н-, П-образными компактными люминесцентными лампами. Поэтому данные об этих лампах здесь не приводятся.
Большая масса ламп второй и третьей групп со стандартным резьбовым цоколем и встроенными электромагнитными ПРА(0,4—0,6 кг) затрудняет или исключает их использование в осветительных приборах с шарнирными и гибкими стойками и в горизонтально расположенных патронах.

Эксплуатация люминесцентных ламп

Экономическая эффективность компактных люминесцентных ламп. Основные экономические преимущества компактных люминесцентных ламп —значительная экономия электроэнергии и уменьшение потребного количества ламп для выработки одинакового количества люмен-часов по сравнению с лампой накаливания. Кроме того, применение компактных люминесцентных ламп обеспечит значительную экономию основных материалов, идущих на изготовление ламп и новых осветительных приборов для них.

Усовершенствования конструкции и технологии компактных люминесцентных ламп. Современные компактные люминесцентные лампы сложны в производстве. Поэтому ведутся теоретические и экспериментальные исследования, направленные на усовершенствование этих ламп. Появляется также множество патентов с самыми различными предложениями.

Безэлектродные компактных люминесцентных ламп. В этих лампах, как и в других люминесцентных лампах, для возбуждения свечения люминофоров используется разряд в парах ртути НД в смеси с инертными газами (аргоном, криптоном). Поддержание разряда осуществляется за счет энергии электромагнитного поля, которое создается в непосредственной близости от разрядного объема. Создание безэлектродных компактных люминесцентных ламп стало возможным благодаря успехам полупроводниковой электроники, которые позволили разработать малогабаритные и сравнительно дешевые источники высокочастотной (ВЧ) энергии с высоким КПД.

Все возможные типы безэлектродных компактных люминесцентных ламп состоят из трех основных узлов: малогабаритного источника ВЧ энергии, устройства для эффективной передачи ВЧ энергии в разряд, называемого индуктором, и разрядного объема. Различия в устройстве и конструкции узлов определяются выбранной для возбуждения разряда ВЧ. В настоящее время известны три основных типа безэлектродных компактных люминесцентных ламп с примерно одинаковыми энергетическими параметрами: с тороидальным индуктором на ферримагнитном сердечнике (с f от 25 до 1000 кГц), с соленоидальным индуктором (с f от 3 до 300 МГц) и сверхвысокочастотные емкостного типа или с волноводами ( свыше 100 МГц). Каждый тип имеет свои достоинства и недостатки.

Анализ показал, что в настоящее время наиболее целесообразно использовать конструкцию соленоидальным индуктором и внешним по отношению к нему расположением разрядного объема. Она состоит из стандартного резьбового цоколя Е27, прикрепленного к переходной полости цилиндрической формы, в которой смонтирован блок автогенератора , заканчивающийся выступающим индуктором . Сверху на индуктор надевается стеклянная колба со специальным углублением для индуктора. С внешней стороны колба имеет грушевидную форму, подобную форме колб ламп накаливания. Внутренняя поверхность колб покрыта слоем люминофора. Колба после откачки и обезгаживания наполняется ртутью и инертным газом (аргон или криптон)3 до давления порядка 100 Па.
Экспериментальные образцы безэлектродных компактных люминесцентных ламп с соленоидальным индуктором (на /^18 МГц) мощностью порядка 30 Вт на сетевое напряжение 220 В 50 Гц с диаметром внешней колбы 75— 85 мм имеют световую отдачу 30—40 лм/Вт.

По данным зарубежной печати экспериментальные безэлектродные компактные люминесцентные лампы фирмы GEC с тороидальным ферримагнитным индуктором (f«100 кГц) мощностью 30—35 Вт с диаметром колбы 76 мм и длиной 150 мм имеют световую отдачу около 50 лм/Вт. Температура ферритового сердечника около 300 °С, а колбы 100°С. Оптимальное давление паров ртути поддерживается при этой температуре за счет применения амальгамы ртути (Hg+Bi-f--f-Pb+Sn). В лампе использованы два УПЛ, дающих зеленую и оранжево красную полосы люминесценции, синее излучение обеспечивается линией ртути. В качестве наполняющего газа использован криптон.

В настоящее время ни в одной стране нет промышленного выпуска безэлектродных компактных люминесцентных ламп и выпускаются только экспериментальные образцы.
Цена ламп на сетевое напряжение 220 В (50 Гц) довольно высока, главным образом, из-за высокой стоимости высоковольтных транзисторов и УПЛ.



Вы можете сохранить эту статью:

Эксплуатация люминесцентных ламп

из категории » Другое оборудование »  в сервисах:



Просто нажмите на кнопку нужного Вам сервиса и данная статья будет сохранена.

Дополнительная информация по теме:

Новая жизнь люминесцентных ламп Новая жизнь люминесцентных ламп

В общей сложности в мире выпускается более миллиарда люминесцентных ламп в год. Сегодня они разительно отличаются от тех, которые там использовались раньше, постоянно перегорали и неприятно мерцали. Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) - самый современный продукт светотехнической отрасли - сохраняю ...

Что нужно знать об энергосберегающих лампах? Что нужно знать об энергосберегающих лампах?

Компактные люминесцентные лампы вырабатывают свет по такому же принципу, что и обычные люминесцентные лампы: электрическое поле между электродами заставляет пары ртути выделять невидимое ультрафиолетовое излучение. Нанесенный на внутренние стенки люминофор преобразует ультрафиолетовое излучение в ви ...

Как выбрать энергосберегающие лампы? Как выбрать энергосберегающие лампы?

Большинство наших квартир освещаются лампами накаливания различной мощности. Кроме обычных ламп накаливания выпускают также криптоновые и би-спиральные лампы. Криптоновые лампы, наполненные инертным газом криптоном, имеют повышенную световую отдачу при одинаковом, по сравнению с обычными лампами нак ...

Преимущества энергосберегающих ламп Преимущества энергосберегающих ламп

Преимущества энергосберегающих ламп Maxus перед лампами накаливания для потребителя значительные. Компактная люминисцентная лампа выдает более яркий качественный свет дающий максимум комфортного освещения в двух вариантах - мягкий и яркий. При использовании данных ламп вы экономите потребление элект ...

Энергосберегающие лампы «MAXUS» Энергосберегающие лампы «MAXUS»

Энергосберегающие лампы через несколько лет вытеснят лампы накаливания. Сейчас, когда тарифы на электроэнергию достаточно высокие, такие лампы позволяют реально экономить на расходах, идущих на оплату потребляемого электрического тока. Использование энергосберегающих ламп также вносит большой вклад ...


Для поиска по всем категориям нашего сайта рекомендуем Вам пройти авторизацию либо зарегистрироваться.

Яндекс.Метрика Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru   "СМАРТ Системы"      © 2007-2016 Все права защищены.