21. Основные характеристики и эксплуатационные свойства люминесцентных ламп

В современных люминесцентных лампах около 20% подводимой электрической энергии превращается в из­лучение видимого диапазона длин волн. Световая отдача в 4... 6 раз превышает соответствующий показатель ламп накаливания такой же мощности. Выпускаемые нашей промышленностью люминесцент­ные лампы общего назначения различаются главным об­разом по единичной мощности и по распределению энергии в спектре излучения Лам­пы мощностью 15 и 20 Вт рассчитаны на включение в сеть с номинальным напряжением 127 В. Лампы мощ­ностью 30, 40, 80, 125, 150 Вт включаются в сеть с напря­жением 220 В. Размеры люминесцентных ламп непосредственно свя­заны с их мощностью, номинальным напряжением, све­товым потоком и световой отдачей. Длина лампы опре­деляется ее рабочим напряжением, а диаметр при задан­ной мощности и длине выбирается таким, чтобы плот­ность тока составляла 0,03 ...0,063 А-см-². При этом тепловая нагрузка на поверхность лампы должна быть 0,025 ...0,05 Вт-см~², что обеспечивает нагрев трубки в номинальных условиях (при температуре неподвижного окружающего воздуха +20 °С) до 4О...5О^СС, когда дав­ление паров ртути в колбе достигнет требующейся вели­чины (1,3 Па) и выход ультрафиолетового излучения с длиной волны 253,7 нм будет максимальным. Это, в свою очередь, обеспечит наибольшее для данной лампы значе­ние светового потока, излучаемого люминофором. Лампы мощностью 40 Вт имеют наиболее удачное сочетание размеров с электрическими параметрами. Поэтому при прочих равных условиях они обладают наивысшей све­товой отдачей, что следует из таблицы 2 приложений. На светотехнические свойства люминесцентных ламп оказывает влияние ряд весьма различных факторов. В качестве примеров можно назвать следующие: единич­ная мощность и состав люминофора, вид балластного со­противления и соотношения длины и диаметра трубки лампы и др. Световая отдача люминесцентных ламп зависит как от состава люминофора, так и от единичной мощности. Наивысшей световой отдачей обладают при равных еди­ничных мощностях лампы оттенка ЛБ, а при одинаковой цветности излучения наибольшую световую отдачу имеет лампа мощностью 40 Вт. Яркость люминесцентных ламп составляет 3000... 10 000 кд-м~². В средней части трубки, на протяжении примерно ²/з ее длины, яркость наибольшая и постоян­ная. По мере приближения к концам трубки яркость уменьшается за счет снижения интенсивности возбуж­дающего ультрафиолетового излучения, затенения стенок трубки электродами и других причин. Практическое зна­чение имеет соотношение между световым потоком и Силой света. Для бтёчёственных ламп бнб выражается зависимостью F = 9,251. (7.1) Соотношение между световым потоком и средней яркостью лампы в направлении, перпендикулярном ее продольной оси, имеет следующий вид: Яркость люминесцентных ламп во много раз меньше яркости ламп накаливания, что является преимуществом при использовании первых в осветительных установках.

Выпускаются люминесцентные рефлекторные лампы, предназначенные для эксплуатации в условиях повышен­ной запыленности. Отличие этих ламп от обычных со­стоит лишь в том, что примерно на ²/з внутренней поверх­ности вдоль всей колбы под слоем люминофора наносит­ся диффузно отражающий слой с высоким коэффициен­том отражения. Весь световой поток лампы излучается направленно в пределах выходного окна (рис. 7.7). Сила света в направлении выходного окна превышает на 70 ...80% силу света обычной люминесцентной лампы. Основным преимуществом таких ламп является то, что их можно использовать в светильниках без отражателей, кроме того, резко снижается влияние запыления поверх­ности лампы, так как пыль, оседающая главным обра­зом на верхней части колбы, не уменьшает ее световой поток. За счет потерь в отражающем слое световой по­ток лампы на 15% меньше, чем у обычной лампы, такой же цветности и мощности. Однако следует иметь в виду, что потери светового потока за счет запыления в обыч­ных лампах могут достигать 30% и более. Пульсация светового потока свойственна любому ис­точнику излучения, питаемому от сети переменного тока. Однако у источников, основанных на тепловом излуче­нии, она практически неощутима благодаря большой тепловой инерции тела накала. Газоразрядные источники излучения, в которых не используется свечение люмино­фора, безынерционны, то есть мгновенное значение све­тового потока пропорционально изменяющемуся во вре­мени значению разрядного тока. Излучение люминес­центных ламп обладает некоторой инерционностью за счет явления «послесвечения» люминофора, которое вы­ражается в том, что световой поток при переходе мгно­венного значения тока через нулевое значение уменьша­ется не до нуля. Явление «послесвечения» проявляется в различной степени в зависимости от состава люмино­фора. Пульсация светового потока (рис. 7.8) оценивается ко­эффициентом пульсации Следует отметить, что глубина пульсаций светового потока зависит и от вида балластного сопротивления, так как длительность паузы тока и форма кривой его мгновенных значений определяются видом балластного сопротивления, включенного последовательно с газораз­рядной лампой. Пульсация светового потока отрица­тельно влияет на органы зрения, снижает работоспособ­ность. Особо необходимо подчеркнуть, что возникающее в условиях периодической пульсации светового потока явление стробоскопического эффекта, вы­ражающегося в искажении зрительного восприятия дви­жущихся предметов, создает опасность травматизма. На­пример, если наблюдаемый объект освещается люминес­центной лампой и вращается или

тельное движение с часто­той, равной или кратной ча­стоте пульсации светового потока, то создается иллю­зия неподвижности объекта. Поэтому при люминесцент­ном освещении производст­венных и других помещений, особенно когда в поле зре­ния людей находятся дви­жущиеся предметы, необхо­димо принять меры, направ­ленные на устранение стро­боскопического эффекта. Для этой цели применяются

специальные схемы включения люминесцентных ламп, позволяющие сдвинуть во времени пульсации световых потоков двух или трех ламп, освещающих одно рабочее место, так, чтобы суммарный их поток имел значитель­но меньшую глубину пульсаций. Двух- и трехламповые схемы включения люминес­центных ламп позволяют существенно уменьшить глуби­ну пульсации суммарного светового потока (см. рис. 8.2). Средняя продолжительность работы люминесцентных ламп, установленная ГОСТом, составляет от 12 000 до 15 000 ч. Среднее значение светового потока к концу этого срока должно быть не менее 60% от номинального. Резкое снижение светового потока происходит в первые десятки часов работы лампы. Номинальным считается по­ток после 100 ч работы. Срок службы люминесцентных ламп существенно зависит от способа зажигания, вида балластного сопротивления и числа включений, так как при каждом зажигании расходуется оксидное покрытие электродов (особенно интенсивно при зажигании лампы без предварительного подогрева электродов). Число срабатываний стартера может значительно превосходить число включений лампы, так как зажига­ние лампы может длиться в течение минуты, на протя­жении которой стартер успеет многократно замкнуть свои контакты. Стартер рассчитан на 10^s срабатываний и на 1500 включений люминесцентной лампы. Влияние отклонений напряжения питающей сети на показатели работы люминесцентных ламп зависит от вида балластного сопротивления, его значения, а также от схемы включения лампы.

25 Ртутные лампы высокого давления (ДРЛ, ДВЛ)

Энергия, подводимая к столбу газового разряда, распределяется на нагревание стенок колбы, содержащей газ, нагревание самого газа, находящегося в пределах столба. Зависимость световой отдачи ртутного разряда от давления ртутного пара показана на рисунке 1. Из рисунка видно, что при повышении давления (и плотности тока) до определенных пределов разряд становится все более эффективным по излучению и при этом имеет место излучение нерезонансных линий. Вследствие относительно малого потенциала ионизации ртути зажигание разряда в парах ртути при наличии аргона возможно уже при таком давлении ее паров, которое имеет место при нормальной температуре. По мере прохождения тока через разрядный промежуток стенки сосуда нагреваются, что приводит к росту давления паров ртути. Когда температура стенок достигает температуры кипения ртути, она полностью испаряется и дальнейший рост давления паров ртути будет пропорционален их средней температуре (в Кельвинах), вместо резкой зависимости от температуры самой холодной части колбы, как это было при насыщающих парах, т.е. при наличии в сосуде ртути в жидком виде. Конечное давление, которое создадут пары ртути в данной лампе, будет зависеть от количества ртути в ней и тока, определяемого для любых газоразрядных ламп параметрами последовательно с ней включенного балласта, т.е. давление паров будет зависеть от количества введенной в лампу ртути, рассеиваемой в лампе мощности, размеров ее колбы и условий охлаждения. С ростом давления паров ртути изменяется излучение разряда. Главной особенностью излучения при повышенном давлении является наличие наряду с излучением в видимой области спектра значительного излучения в ультрафиолетовой области, в особенности в интервале длин волн 300-400 нм, полное отсутствие в красной области видимого спектра в интервале длин волн 600…700 нм. Эти особенности излучения потребовали для целей освещения исправление его цветности путем преобразования ультрафиолетового излучения в красное.

Для получения ртутного разряда высокого давления, дающего описанное выше излучение, используются трубчатые кварцевые лампы, которые принято называть "горелками", рис.2. В кварцевую трубку с обоих концов запаяны самокалящиеся оксидные катоды 3, рассчитанные на большие токи, чем катоды люминесцентных ламп низкого давления. Так как лампы рассчитаны на работу в сетях переменного тока, то оба электрода одинаковы и