От лампы накаливания к люминесцентной лампе (стр. 4 из 6)
Чем выше температура нагрева нити накала, тем больше света излучает лампа. При этом интенсивнее протекает процесс испарения нити, и сокращается срок службы лампы.
Средняя продолжительность горения лампы накаливания при расчетном напряжении не превышает 1000 часов. После 750 часов горения световой поток снижается в среднем на 15%.
Внимание!
Лампы накаливания очень чувствительны даже к относительно небольшим повышениям напряжения: при повышении напряжения всего на 6% срок службы снижается вдвое. По этой причине лампы накаливания, освещающие лестничные клетки, довольно часто перегорают, так как ночью электросеть мало нагружена и напряжение повышено.
Причины быстрого перегорания ламп накаливания
В одном из немецких городов есть фонарь, в который вкручена одна из первых ламп накаливания. Ей уже больше 100 лет. Но она сделана с огромным запасом надежности, поэтому горит до сих пор. В наше время лампочки накаливания выпускаются массово, но с очень малым запасом надежности. Бросок тока, возникающий при включении освещения, часто выводит лампочку из строя из-за малого сопротивления в холодном состоянии. Поэтому при включении освещения лампочку надо разогреть малым током, а затем включить на полную мощность. Лампа накаливания выходит из строя, как правило, при включении из-за малого сопротивления холодной нити накала.Рассмотрим небольшие хитрости по продлению жизни лампам накаливания.Учет номинального напряжения
В настоящее время промышленность производит лампы накаливания, на которых указано не одно напряжение (127 или 220 В), а диапазон напряжений (125...135, 215...225, 220...230, 230...240 В).
В пределах каждого диапазона лампа накаливания дает хороший световой поток и достаточно долговечна. Наличие нескольких диапазонов объясняется тем, что рабочее напряжение в сети отличается от номинального: у источника питания (подстанции) оно выше, а вдали от источника питания ниже.
В связи с этим, чтобы лампы долго служили и хорошо светили, необходимо правильно выбрать необходимый диапазон. Очевидно, что если напряжение в вашей квартирной сети равно 230 В, то покупать и устанавливать лампы накаливания, на которых указан диапазон 215...225 В, не имеет смысла. Такие лампы работают с перекалом и долго служить не будут — они перегорают преждевременно.
Влияние вибрации на срок службы ламп
Лампы накаливания, которые работают в условиях вибрации и подвергаются толчкам, выходят из строя чаще, чем работающие в спокойном состоянии. Если возникает необходимость пользоваться переноской, то лучше осуществлять ее перемещение в выключенном состоянии.
Профилактика патрона, в котором часто перегорают лампы
Иногда бывает, что в люстре перегорает одна и та же лампа, причем при работе лампы патрон очень горячий. В этом случае необходимо почистить и подогнуть центральный и боковые контакты, подтянуть контактные соединения проводов, подходящих к патрону. Желательно все лампы в люстру установить одинаковой мощности.
Зависимость срока службы ламп накаливания от напряжения в сети
Если вы думаете, что колебания напряжения в сети не отражаются на лампах накаливания, то вы ошибаетесь. Отражаются, да еще как.
Красная линия на графике слева - зависимость срока службы лампы от величины напряжения в сети (относительно номинального значения). Выразить это можно формулой, приблизительно верной для большинства ламп и ориентации нити накала:
Lifetime=(U0 /U)13.
Впечатляет, правда? Если у вас напряжение в сети 230V вместо 220V, то средний срок службы ламп составляет, по сравнению с номинальным (220/230)13=0.56, т.е. примерно половина от номинального срока службы. Однако, если вы живете на большом расстоянии от электрической станции и, пока до вас "дойдет" электричество, оно растеряет по дороге десять вольт, то срок службы ламп составит (220/221)13=1.83, т.е. почти в два раза больше.
Световой поток при этом выражается формулой:
Light=(U/U0 )3.4.
В первом случае, лампа будет давать света (230/220)3.4=1.16, чуть больше пятнадцати процентов. Во втором - (210/220)3.4=0.85, на пятнадцать процентов меньше.
Из всего вышесказанного следует, что имеет смысл позаботиться о стабильности напряжения в сети, особенно, если вы используете дорогие криптоново-неодимовые лампы.
Другим фактором, который может повысить срок службы, является использование схем для плавного включения ламп. Чаще всего лампа перегорает в момент включения тока, когда спираль холодная и ток максимальный. При использовании таких схем можно "оттянуть" не очень приятный момент перегорания лампы. Но нужно отметить, что если напряжение скачет, то пользы от таких выключателей нет.
Но на электрической лампочке завоевание света не остановилось. Задача в том, чтобы как можно больше энергии превращать в свет и как можно меньше энергии терять в виде тепла. Для этого надо отказаться от высоких температур, выбросить нить накаливания, то есть от лампочек накаливания перейти к лампочкам без накаливания. К люминесцентным лампам.
2. Люминисцентная лампа
Люминесцентная лампа — газоразрядный источник света, световой поток которого определяется в основном свечением люминофоров под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; видимое свечение разряда не превышает нескольких процентов. Люминесцентные лампы широко применяются для общего освещения, при этом их световая отдача в несколько раз больше, чем у ламп накаливания того же назначения. Срок службы люминесцентных ламп может до 20 раз превышать срок службы ламп накаливания при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу коммутаций, в противном случае быстро выходят из строя. Наиболее распространённой разновидностью подобных источников является ртутная люминесцентная лампа. Она представляет собой стеклянную трубку, заполненную парами ртути, с нанесённым на внутреннюю поверхность слоем люминофора.
Область применения
Коридор, освещенный люминесцентными лампами.
Люминесцентные лампы — наиболее распространённый и экономичный источник света для создания рассеянного освещения в помещениях общественных зданий: офисах, школах, учебных и проектных институтах, больницах, магазинах, банках, предприятиях. С появлением современных компактных люминесцентных ламп, предназначенных для установки в обычные патроны E27 или E14 вместо ламп накаливания, они стали завоёвывать популярность и в быту. Применение электронных пускорегулирующих устройств (балластов) вместо традиционных электромагнитных позволяет ещё более улучшить характеристики люминесцентных ламп — избавиться от мерцания и гула, ещё больше увеличить экономичность, повысить компактность.
Главными достоинствами люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания являются высокая светоотдача (люминесцентная лампа 23 Вт даёт освещенность как 100 Вт лампа накаливания) и более длительный срок службы (2000-20000 часов против 1000 часов). В некоторых случаях это позволяет люминесцентным лампам экономить значительные средства, несмотря на более высокую начальную цену.
Применение люминесцентных ламп особенно целесообразно в случаях, когда освещение включено продолжительное время, поскольку включение для них является наиболее тяжёлым режимом, и частые включения-выключения сильно снижают срок службы.
Первым предком лампы дневного света была лампа Генриха Гайсслера, который в 1856 году получил синее свечение от заполненой газом трубки, которая была возбуждена при помощи соленоида. В 1893 году на всемирной выставке в Чикаго, штат Иллинойс, Томас Эдисон показал люминесцентное свечение. В 1894 году М. Ф. Моор создал лампу, в которой использовал азот и углекислый газ, испускающий розово-белый свет. Эта лампа имела умеренный успех. В 1901, Питер Купер Хьюитт демонстрировал ртутную лампу, которая испускала свет синего-зелёного цвета, и таким образом была непригодна в практических целях. Это было, однако, очень близко к современному дизайну, и имело более высокую эффективность, чем лампы Гайсслера и Эдисона. В 1926 году Эдмунд Джермер и его сотрудники предложили увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбужденной плазмой в более однородный белоцветный свет. Э.Джермер в настоящее время признан как изобретатель лампы дневного света. General Electric позже купила патент Джермера, и под руководством Джорджа Э. Инмана довела лампы дневного света до широкого коммерческого использования к 1938 году.
Принцип работы
При работе люминесцентной лампы между двумя электродами, находящимися в противоположных концах лампы, возникает электрический разряд. Лампа заполнена парами ртути и проходящий ток приводит к появлению УФ излучения. Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом — люминофором, которое поглощает УФ излучение и излучает видимый свет. Изменяя состав люминофора можно менять оттенок свечения лампы.
Особенности подключения
С точки зрения электротехники люминесцентная лампа — устройство с отрицательным дифференциальным сопротивлением (чем больший ток через неё проходит — тем меньше её сопротивление, и тем меньше падение напряжения на ней). Поэтому при непосредственном подключении к электрической сети лампа очень быстро выйдет из строя из-за огромного тока, проходящего через неё. Чтобы предотвратить это, лампы подключают через специальное устройство (балласт).
В простейшем случае это может быть обычный резистор, однако в таком балласте теряется значительное количество энергии. Чтобы избежать этих потерь при питании ламп от сети переменного тока в качестве балласта может применяться реактивное сопротивление (конденсатор или катушка индуктивности).