Люминесцентные лампы дневного света

Что такое люминесцентная лампа

Люминесцентные лампы – это газоразрядные источники света, излучающие винимую часть спектра света за счёт белого покрытия на стенке лампы – люминофора. Изначально люминесцентные лампы создавались для замены классической лампы с нитью накаливания, так как их светоотдача на порядок выше, чем у нити накаливания, а мощность потребления при этом – в несколько раз ниже. Люминесцентная лампа от любых ламп с нитью накала отличается значительно более продолжительным сроком службы и значительно более разнообразными вариантами использования (ее используют в самых разных сферах – от домашнего освещения до бактерицидной обработки помещений). И, как у любого источника света, у нее есть свои плюсы и минусы, особенности устройства и принцип работы.

Содержание:
1) Как работает люминесцентная лампа
2) Конструкция лампы
3) Виды люминесцентного освещения
    3.1) Общий свет
    3.2) Лампы для растений
    3.3) лампы для аквариумов
    3.4) Цветные лампы
    3.5) Лампы для птиц
    3.6) Подсветка продуктов в супермаркетах
    3.7) Лампы для загара в солярии
    3.8) BLB лампы (специальный свет)
    3.9) Бактерицидные лампы
    3.10) УФ лампы
4) Внешнее исполнение люм.лампы
5) Цветовая температура и цветопередача
6) Преимущества люминесцентной технологии
7) Недостатки люминесцентной технологии

Из чего состоит и как работает люминесцентная лампа

Физический принцип работы люминесцентной лампы основан на двух эффектах –
1. генерация широкого спектра излучения парами ртути, через которые проходит электрический ток, и
2. фильтрация полученного излучения так, чтобы осталась только видимая часть спектра света (необходимо убрать опасное ультрафиолетовое излучение).

Строгое определение лампы включает в себя оба этих явления: люминесцентная лампа - это прибор, в котором источником света является разряд между катодом и анодом, проходящий через пары ртути, который испускает ультрафиолетовый свет, уже который преобразуется в видимый свет с помощью люминофора (вещества, способного преобразовывать поглощаемую им энергию в световое излучение).

Конструкционно, для обеспечения правильной работы люминесцентной лампы, используются следующие элементы конструкции:

Колба лампочки – это стеклянная трубка линейной или закрученной формы, расположенная внутри корпуса из металла или огнеупорного пластика. В основании этого корпуса по противоположным сторонам размещено два электрода, или любой другой цоколь. Колба заполняется инертным газом и определенным количеством паров ртути. На участке между электродами при подаче питания образуется дуговой разряд: высокая температура выбивает электроны с поверхности катодов и заставляет их двигаться. Перемещаясь, они сталкиваются с парами ртути и образуют ультрафиолет, который преобразуется в видимый свет при помощи люминофора.

Цоколь. Обеспечивает контакт лампочки с электросетью. Производят в нескольких модификациях: винтовые Е14, Е27 и Е40, штырьковые GU10, G5.3 и ряд подобных.

Корпус. Встречается не во всех люминесцентных лампах. Линейные и промышленные лампы, которые стоят в офисах и торговых залах магазинов – состоят только из колбы и цоколя. Это нужно для удешевления конструкции, так как лампа в системе освещения – сменный элемент. В бытовом освещение необходимо, чтобы лампа могла напрямую быть использована в обычных бытовых люстрах и светильниках – поэтому всю электронную аппаратуру, необходимую для работы люминесцентной лампы – прячут в корпус. Он содержит в себе небольшую электронную плату, на которой расположен пускорегулирующий аппарат, соединительные провода и предохранитель.

ЭПРА – электронный пускорегулирующий аппарат. Он обеспечивает запуск лампы, отвечает за создание света без мерцаний. Без него лампа работать не сможет. В промышленном освещении ЭПРА – это отдельный блок, устанавливаемый внутрь люминесцентного светильника. В бытовом освещении ЭПРА – это маленький электронный модуль внутри корпуса энергосберегающей лампы (не разбирая лампу вы его не увидите).

Люминесцентное освещение: виды и назначения

Люминесцентные лампы, помимо форм и размеров, обладают возможностью светить разными цветами и разными спектрами, что определяется характеристиками люминофора, нанесённого на колбу лампы. Поэтому люминесцентное освещение обладает огромным видовым разнообразием, которое зависит от характеристики спектра, которым будет светить лампочка. Кроме того, отдельные виды деятельности требуют специального светового спектра, который поможет увидеть пятна, царапины или отметки на предметах, незаметные при обычном свете. Итак, вот несколько вариантов:

Общий свет. Уже по названию понятно, что лампы нужны для того, чтобы было светло. Если никаких больше требований нет, то подойдут самые обычные линейные люминесцентные лампы. Однако могут быть ещё и специальные требования – например, необходимо не просто видеть предметы, но и чётко воспринимать их цвета. И тогда нужны люминесцентные лампы с высоким требованием к передаче цветности (индекс цветопередачи в характеристиках лампы). Восприятие объектов под таким светом не искажается, а цветовая палитра исключает метамерию, то есть зрительный обман: два разных оттенка одного тона не сливаются в один, а сохраняют различия. Такие лампы незаменимы для типографских работ, освещения музеев и галерей, витрин магазинов продуктов и одежды. Их устанавливают в стоматологических кабинетах, лабораториях и магазинах ткани – везде, где необходимо получить максимально естественную передачу цвета.

Кроме яркости и цветопередачи есть ещё параметр световой температуры, которая измеряется в кельвинах – от тёплого белого 2700К до дневного белого 6500К. Световая температура 2700К – это немного «желтоватый» белый свет, которые приносит спокойствие и умиротворение. В суточный биоритмах человека есть привычка видеть такой свет обычно на закате дня. Поэтому люминесцентные лампы с параметром 2700К рекомендуют устанавливать дома, в спальне или в зоне отдыха.

Люминесцентные лампы с температурой 6500 К создают яркий дневной свет и рекомендованы для установки в местах, где надо «проснуться и начать активно работать»: офисы, здания банков и супермаркеты. Такой свет мы обычно видим в первой половине дня – и биоритмы человека воспринимают такое освещение как сигнал к пробуждению.

Специальные лампы для подсветки растений, рассады и аквариумов, где преобладает синий и красный свет. Такой спектр благотворно воздействует на фотобиологические процессы: стимулирует рост и здоровое развитие флоры. Часто их комбинируют с источниками дневного света от 5400К до 6700К, чтобы придать общему световому фону естественные оттенки. Люминесцентные лампы для растений широко используют как в пищевой промышленности – для выращивания свежей зелени зимой, так и в домашних хозяйствах – как лампы для рассады перед дачным сезоном.

Специальные лампочки для подсветки аквариумных животных, где преобладает синий цвет. Он обеспечивает достаточное количество света и делает условия жизни близкими к естественной морской среде. Декоративные виды ламп используют для повышения окраски рыб и кораллов. Для создания приятной освещенности такие лампы сочетают с аналогами дневного света (5400 K – 6700 K). Ещё есть люминесцентные лампы специально для морских аквариумов – с цветовыми температурами 8000К, 10000К, 12000К и даже 20000К.

Цветные лампочки: синие, красные, зеленые, желтые или розовые. Их основное предназначение – декоративное освещение, создание праздничных иллюминаций и подсветка на дискотеках. Помимо декоративного люминесцентного освещения есть ещё одно узкое интересное применение: лампы с желтым светом отличает полное отсутствие ультрафиолета, поэтому их можно использовать в общем освещении, а также в условиях стерильного производства (например, при изготовлении микросхем, где светочувствительные элементы реагируют на ультрафиолет).

Специальные люминесцентные лампы для освещения птичников. В спектре такой лампы есть ультрафиолет «А»-типа, который помогает создать комфортный свет для пернатых. Поскольку птицы – обладатели четырехкомпонентного зрения, освещение подобного спектра воспринимается ими как естественное и приятное. В процессе развития молодняка (речь не только о цыплятах, но и о попугаях, например), не происходит нарушения формирования органов зрения и не нарушаются репродуктивные функции.

Люминесцентные лампы для освещения продуктов питания, где определенный спектр помогает придать аппетитную расцветку мясу, рыбе или свежей выпечке. В освещении мясной продукции используют свет с преобладанием красных оттенков, для хлебобулочных – с желтыми нотами. Лампы не искажают восприятие цветности, но продукты при этом становятся более привлекательными для покупателя.

Специальные люминесцентные лампы для солярия. Обладают различной мощностью и спектром ультрафиолета – типа «А» и «В». Последний бывает в минимальном или равно-оптимальном значении, которое обеспечивает защиту от ожогов кожи (при условии правильного использования). В зависимости от вида, такие лампочки способствуют получению и закреплению искусственного загара.

Специальные лампы, изготовленные в колбе из темного стекла с нанесением особого люминофора (люминесцентные BLB лампы). Они создают длинноволновой ультрафиолет и не пропускают видимый свет с длиной волны больше 400 нм. Такие лампы предназначены для работы с материалами, которые обладают эффектом флуоресценции: когда на них попадает ультрафиолет, содержащиеся на материале вещества попадают в зону видимости, которая недоступна при обычном свете. Лампы незаменимы в области криминалистики, текстильной и пищевой промышленности, проверке купюр на подлинность и прочих сферах, где видимый свет не позволяет выявить дефекты, обнаружить пятна и т.д.

Бактерицидные источники. В них преобладает ультрафиолет «С»-типа (UVC), который оказывает губительное воздействие на вредоносную микрофлору: за короткое время лампа уничтожает вирусы, бактерии, грибки и микробы, создавая полную стерильность. Такие лампы применяют в закрытых/открытых облучателях для обеззараживания воды, поверхности и помещений любого назначения – от производственных цехов и больниц до детских садов, дома или офиса.

Люминесцентные лампы с преобладанием синего спектра для профессиональной обработки пластмассы, лаков и краски. Люминесцентный слой такой лампы состоит обычно из одного тонкого слоя люминофора, который пропускает и видимый спектр, и большую часть UVA спектра. Помимо промышленного применения такие люминесцентные лампы используют для привлечения летающих насекомых в специальных ловушках (требуется в пищевом производстве), применяют в стоматологии и прочих сферах, где работают с чувствительными к синему цвету материалами.

Внешнее исполнение люминесцентной лампы

Различают два основных вида люминесцентных ламп – линейные и компактные, каждый из которых располагает различными вариантами исполнения.

Линейные – представлены прямой, U-образной и кольцевой формой. Самый распространенный тип – это прямолинейные лампочки с диаметром трубки 12,5 мм (Т4), 16 мм (Т5) и 26 мм (Т8). Два первых варианта оснащают цоколем G5, где расстояние между штырьками составляет 5 мм. Трубки Т8 производят с цоколем G13, а расстояние между штырьками составляет 13 мм. Лампочки обладают широким диапазоном мощности: трубка Т8 – от 10 до 70 Вт, Т5 – от 6 до 28 Вт, Т4 – от 6 до 24 Вт. Основная область применения такой лампы – это освещение офисов, магазинов и торговых центров, производственных помещений и других смежных объектов.

Компактные или энергосберегающие – одна часть представлена грушеобразной, шаровидной и витой формой. Такие лампы производят под стандартные патроны для прямой замены лампочек накаливания: они оснащены цоколем Е14, Е27 и Е40. Другая часть компактных люминесцентных источников представлена изогнутой трубкой, поэтому корпус таких приборов бывает достаточно плоским и подходит для установки в малогабаритные светильники. Лампы оснащают штырьковым цоколем (G23, G27 и ряд других), который отличается простотой и удобством монтажа. Лампы используют для создания общего освещения (от душевых до лабораторий), монтируя в настенные светильники.

Цветовая температура и цветопередача люминесцентной лампы

Главный параметр, который отвечает за восприятие света – это цветовая температура лампы, она традиционно измеряется в Кельвинах или сокращенно «К». Люминесцентные источники производят свет различного спектра – от очень теплых до очень холодных оттенков, поэтому от выбора цветовой температуры для конкретного помещения во многом зависит уровень комфортности, например:


1) В освещении офисов оптимальным выбором станет температура от 6000 до 6500 К – это холодный белый свет, который создаст бодрящую атмосферу на рабочем месте.

2) Предпочтительная температура для освещения детской комнаты или гостиной – 4200 К. Лампы создают нейтральный белый свет, близкий к естественному освещению. Он мягко воспринимается зрением и наполняет пространство уютом.

3) Для кухни или спальни отличным вариантом станет лампочка с температурой от 2700 К – она создает теплый свет с желтыми нотами, похожий на оттенки привычной лампы накаливания, и располагает к спокойному отдыху.

Подбирая температуру лампочки, важно помнить о другой значимой характеристике – ее цветопередаче, которая в буквенном обозначении передается двумя вариантами: «Ra» или «CRI». От этого показателя зависит качество передачи цвета окружающих предметов: при низком коэффициенте цветность будет менее насыщенной и естественной, в отличие от лампы с высоким значением Ra.

Условно индекс цветопередачи делится на три ступени(см рисунок 20):

1) От 90 Ra и выше – отлично передает цвета;
2) От 80 до 90 Ra – хорошо передает цвета;
3) Ниже 80 Ra – стандартная передача.

На упаковке лампочек часто можно встретить маркировку цветности, которая состоит из трехзначного числа. Например, 830. Первая цифра обозначает индекс цветопередачи (ноль здесь опускается), а две соседние передают значение температуры по шкале Кельвина. Что это означает: индекс цветности равен 80 единицам, а цветовая температура 3000 К.

Чтобы не ошибиться при выборе лампочки, можно заглянуть в специальную таблицу с маркировкой и соответствием цветности:

Таблица 1. Применение люминесцентных ламп с разным индексом цветопередачи

Преимущества люминесцентной лампы

1) Главное достоинство люминесцентных источников, которое выгодно отличает их от устаревшего образца с нитью накаливания – это увеличенная световая отдача. Классическая лампа мощностью 100 Вт производит столько же света, сколько люминесцентная лампа мощностью 20 Вт.

2) КПД в несколько раз превосходит показатели стандартной лампы: 70% получаемой энергии люминесцентные источники расходуют на выработку света, тогда как у лампы накаливания на эти цели уходит лишь 20% от общего энергопотребления.

3) Низкое выделение тепловой энергии обеспечивает высокую пожарную безопасность, разрешая использовать лампы в светильниках с температурным ограничением.

4) Разнообразие формы позволяет подобрать лампочку даже для малогабаритных светильников, а наличие разной цветности открывает возможность светового оформления помещений.

5) Лампы обладают продолжительной жизнью: минимальный срок службы составляет 6-8 тысяч часов, максимальный – 70.

Недостатки люминесцентной лампы

1) Чувствительны к частым включениям/выключениям – это может повлиять на срок службы приборов.

2) С течением времени люминофорное покрытие начинает деградировать, приводя к изменениям светового спектра и частичному потемнению колбы.

3) Создают мерцания, если их использовать без ЭПРА.

4) Для выхода на полную рабочую мощность лампе потребуется около 45 секунд (в условиях комнатной температуры).

5) Люминесцентные приборы содержат в составе ртуть, поэтому их нельзя утилизировать с общими бытовыми отходами – необходимы специальные условия.