Устройство и принцип работы люминесцентных светильников — особенности, преимущества и применение

Люминесцентные светильники — это устройства освещения, которые нашли широкое применение в различных областях. Они отличаются высокой экономичностью, долговечностью и отличным качеством света. В данной статье рассмотрим принцип работы таких светильников, а также их особенности.

Основой люминесцентных светильников является люминесцентная лампа, которая состоит из стеклянной трубки, внутри которой находится ртутный пар и электроды. Когда подается электрический ток, ртутный пар начинает испаряться и заполняет всю трубку. Затем электрический ток приводит к возникновению электрического поля, которое переводит электроны в возбужденное состояние.

Когда электроны возвращаются в нормальное состояние, они испускают фотоны света видимого спектра, что и создает яркое освещение. Для увеличения световой отдачи внутри трубки наносятся фосфорные покрытия различных цветов. Например, для получения белого света используется смесь нескольких фосфоров.

Одной из главных особенностей люминесцентных светильников является их высокий КПД и экономичность. Они расходуют гораздо меньше электроэнергии по сравнению с обычными лампами накаливания, что является существенным плюсом с точки зрения экономии электроэнергии и снижения затрат на освещение. Кроме того, люминесцентные светильники имеют более длительный срок службы, что позволяет значительно уменьшить расходы на замену и обслуживание осветительных систем.

Устройство люминесцентных светильников: принцип работы и особенности

Люминесцентные светильники используются повсеместно как осветительные приборы в офисах, учреждениях, магазинах и домашнем освещении. Они отличаются своей эффективностью, надежностью и долговечностью. Для понимания принципа работы люминесцентных светильников необходимо рассмотреть их устройство и основные компоненты.

Основой люминесцентного светильника является газоразрядная трубка, заполненная инертным газом и под давлением. Внутри трубки находятся катод и анод, между которыми создается электрическое поле. При подаче электрического тока катод излучает электроны внутрь трубки.

Главный компонент люминесцентной трубки — это фосфор. На внутренней поверхности трубки наносится слой фосфора, который светится при поглощении электронами. Фосфор может быть различных цветов, в зависимости от требуемого цвета свечения комнаты.

Когда электроны от катода сталкиваются с атомами газа, происходит ионизация атомов и выделение энергии. Энергия, полученная при ионизации, поглощается фосфором, что приводит к его свечению. Количество света, излучаемого фосфором, зависит от силы тока и свойств фосфора, используемого в трубке.

Помимо газоразрядной трубки, люминесцентные светильники содержат стартеры и балласты. Стартеры необходимы для установления ионизации в трубке при первом включении светильника. Балласты регулируют силу тока в трубке, предотвращая повреждение элементов и обеспечивая стабильную работу светильника.

Одной из ключевых особенностей люминесцентных светильников является их высокая энергоэффективность. Они потребляют значительно меньше электроэнергии по сравнению с обычными лампами накаливания и обладают длительным сроком службы. Также люминесцентные лампы обеспечивают равномерное освещение пространства и не мигают, что положительно влияет на зрительный комфорт.

Устройство люминесцентных светильников

Основные компоненты люминесцентных светильников:

1. Зажигательная система:	используется для начала газоразрядного процесса. Она состоит из стартера и конденсатора, которые создают токовый импульс для возбуждения газа в трубке.
2. Газоразрядная трубка:	является основной частью светильника. Внутри трубки находятся рарефицированные газы – аргон и неон, а также малое количество ртути. Фосфорное покрытие на внутренней стороне трубки преобразует ультрафиолетовое излучение в видимый свет.
3. Электронный балласт:	контролирует электрический ток и напряжение в светильнике. Он используется для стабилизации работы и повышения энергоэффективности.
4. Расширительная система:	предназначена для регулирования рабочей температуры трубки и защиты от повреждений.
5. Рефлектор:	улучшает распределение света, увеличивает эффективность освещения и предотвращает падение светового потока.

Зажигательная система активирует газоразряд в трубке, создавая электрическую дугу между двумя электродами. Внутреннее ультрафиолетовое излучение возбуждает фосфорное покрытие, что приводит к испусканию света. Балласт поддерживает постоянный поток электрического тока в трубке, чтобы поддерживать светильник в рабочем состоянии.

Люминесцентные светильники широко используются в офисах, торговых центрах, промышленных помещениях и других местах, где требуется качественное и энергоэффективное освещение.

Оребренный корпус

Оребренный корпус представляет собой коробчатую форму, внутри которой расположены ребра, направленные вдоль светильника. Такой дизайн помогает увеличить поверхность охлаждения и улучшает отвод тепла, создаваемого при работе люминесцентной лампы.

Ребра оребренного корпуса обычно изготавливаются из алюминиевого сплава, который обладает отличными теплоотводящими свойствами. Алюминий является хорошим проводником тепла, поэтому он эффективно отводит тепло от лампы, предотвращая ее перегрев и увеличивая срок службы.

Оребренный корпус также усиливает структурную прочность светильника и защищает его от механических повреждений. Ребра создают дополнительные жесткие элементы, которые предотвращают деформацию корпуса при падении или воздействии случайных ударов.

Кроме того, оребренный корпус способствует равномерному распределению света по всей площади светильника. Благодаря наличию ребер, свет рассеивается в разные стороны, избегая ярких пятен и обеспечивая более равномерное освещение.

Оребренные корпуса широко применяются в различных типах люминесцентных светильников, включая офисные, промышленные и уличные варианты. Предпочтение отдается оребренным корпусам из алюминиевого сплава, так как они обеспечивают надежность, эффективность и долговечность светильника.

Преимущества оребренного корпуса:
Эффективное охлаждение светильника
Улучшенный отвод тепла
Усиление структурной прочности
Равномерное распределение света
Защита от механических повреждений

Держатель для лампы

Держатель для лампы обычно изготавливается из негорючих материалов, таких как термопласты или керамика. Он имеет специальный механизм, который позволяет установить лампу внутри светильника и надежно закрепить ее. Держатель включает в себя несколько контактов, которые обеспечивают электрическое соединение с лампой. Эти контакты могут быть выполнены в виде металлических пластин, пружин или штырей.

Держатель для лампы также может иметь дополнительные элементы, такие как защитные кожухи или плафоны, которые способствуют равномерному и эффективному распространению света. Они защищают лампу от пыли, грязи и механических повреждений. Кроме того, некоторые держатели имеют возможность поворота или наклона, что позволяет направить свет в нужном направлении и создать комфортное освещение.

Держатель для лампы является важной деталью люминесцентного светильника, которая обеспечивает его надежное функционирование. Правильное использование и установка держателя для лампы позволяют максимально эффективно использовать светильник и получить качественное освещение в помещении.

Электронный балласт

Основное преимущество электронного балласта состоит в том, что он обеспечивает более эффективную и энергосберегающую работу светильника по сравнению с традиционными магнитными балластами. Электронный балласт позволяет улучшить качество освещения, уменьшить мерцание и повысить срок службы лампы.

Основной принцип работы электронного балласта заключается в преобразовании переменного напряжения сети в постоянное и подаче его на светодиоды или флуоресцентные лампы. Также он контролирует ток, проходящий через лампу, для управления ее яркостью и стабильностью свечения.

Конструкция электронного балласта обычно включает в себя микросхему, конденсаторы, индуктивности и запасные элементы. Внутри балласта происходят сложные физические процессы, такие как зажигание и поддержание разряда в лампе.

Преимущества электронного балласта:	Недостатки электронного балласта:
Более эффективное использование энергии	Более высокая стоимость по сравнению с магнитными балластами
Меньше потерь энергии в виде тепла	Большая чувствительность к перепадам напряжения в сети
Более высокая частота работы, что позволяет избежать эффекта мерцания	Сложность ремонта и замены в случае поломки
Более низкий уровень электромагнитных помех	Требуется дополнительная защита от перенапряжений

Таким образом, применение электронного балласта в люминесцентных светильниках предоставляет ряд значительных преимуществ, что делает его предпочтительным выбором для энергоэффективного освещения.

Раздел 2: Принцип работы люминесцентных светильников

Основным элементом люминесцентного светильника является люминесцентная лампа, состоящая из стеклянной трубки с внутренним напылением люминофора и электродов. Когда светильник включается, электрический ток протекает через электроды, создавая электрическое поле внутри трубки и ионизируя ртуть, находящуюся в лампе.

Ионизированная ртуть испускает ультрафиолетовое излучение, которое попадает на слой люминофора и вызывает его свечение. Люминофор преобразует ультрафиолетовое излучение в видимый свет различных цветов, в зависимости от используемого люминофора.

Для поддержания стабильности работы светильника используется электронный балласт. Он регулирует электрический ток, подаваемый на лампу, чтобы избежать перегрева и обеспечить длительный срок службы светильника.

Люминесцентные светильники также обладают электронными стабилизаторами, которые предотвращают мерцание света при включении и обеспечивают постоянное и равномерное освещение.

• Принцип работы люминесцентных светильников основан на превращении электрической энергии в световое излучение.
• Люминесцентная лампа содержит ртуть, люминофор и электроды.
• Электрический ток ионизирует ртуть, вызывая ее свечение и излучение ультрафиолетового излучения.
• Люминофор преобразует ультрафиолетовое излучение в видимый свет различных цветов.
• Электронный балласт и стабилизаторы обеспечивают стабильность работы светильника и защищают его от перегрева и мерцания.

Возбуждение ртути

Внутри светильника установлена стеклянная трубка, заполненная паром ртути. На концах трубки находятся электроды, через которые подается электрический ток.

Когда ток проходит через электроды, он приводит к ионизации атомов ртути в паре. Это происходит благодаря высокой температуре, которая возникает при пропускании тока через газ. В результате ионизации, электроны покидают атомы ртути и переходят на более высокие энергетические уровни.

После ионизации, электроны начинают возвращаться на нижние энергетические уровни, освобождая при этом энергию в виде видимого света. Этот процесс называется флуоресценцией. Кроме видимого света, флуоресцентные светильники также излучают ультрафиолетовое излучение, которое подавляется фосфорным покрытием внутри лампы и превращается в видимый свет.

В результате возбуждения ртути и высвечивания света, лампа люминесцентного светильника начинает светиться. Для стабилизации работы светильника используется балласт (пусковой и стабилизирующий), который регулирует ток, проходящий через лампу.

Важно отметить, что для достижения максимальной яркости света, люминесцентные светильники требуют небольшого времени для прогрева после включения. В это время происходит полное возбуждение ртути и лампа достигает максимальной яркости свечения.

Излучение ультрафиолетового света

УФ-излучение возникает в люминесцентных лампах благодаря процессу испускания фосфора, который наклонен к производству света определенного цвета. Внутри лампы находится трехконтактный (триодный) электрод, подключенный к источнику электрической энергии. В этой системе электрический ток протекает через электроды и закрытую оболочку, содержащую ртуть и небольшое количество аргонового газа.

При подаче электрического тока к электродам происходит ионизация атомов аргонового газа и образование электронов. Процесс диссоциации ртутной парами приводит к образованию ионов ртути.

Ионы ртути и электроны под действием электрической дуги образуют энергичную смесь, которая становится источником УФ-излучения. Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его видимость обеспечивается специальным фосфором, нанесенным на внутреннюю поверхность лампы. Фосфор поглощает УФ-излучение и преобразует его в видимый свет разных цветов — от теплого (темно-желтого) до холодного (белого).

Использование УФ-излучения в люминесцентных светильниках позволяет создавать свет максимально эффективным и энергосберегающим.

Преимущества	Недостатки
Экономия электроэнергии	Изначально плохое качество света, но с развитием технологий качество становится лучше
Длительный срок службы	Накаливание лампы перед включением
Отсутствие потребности в постоянной замене лампы	Небольшое содержание ртутных паров внутри лампы

Флуоресцентное покрытие

Фосфор, входящий в состав покрытия, обладает свойством поглощения ультрафиолетового (УФ) излучения и его переизлучения в видимом спектре. После включения светильника, УФ-излучение, генерируемое ртутными или люминофорными лампами, активирует фосфор, вызывая его люминесценцию.

Кроме того, флуоресцентное покрытие имеет различные составы и цвета, определяющие характеристики света, излучаемого светильником. Например, с помощью разных фосфорных соединений можно достичь различных оттенков белого света — от холодного белого до теплого. Также существуют специальные формулы покрытия, которые позволяют создавать светильники с цветовым излучением, например, красным, зеленым или синим.

Раздел 3: Особенности люминесцентных светильников

2. Длительный срок службы: Люминесцентные светильники отличаются продолжительным сроком службы. В отличии от обычных ламп накаливания, у которых срок службы составляет всего несколько тысяч часов, у люминесцентных светильников он может достигать внушительной отметки в 10-20 тысяч часов. Это позволяет существенно увеличить интервалы между заменой ламп, что является важным фактором для снижения эксплуатационных расходов.

3. Высокий световой поток: Люминесцентные светильники обладают высоким световым потоком, что позволяет обеспечить яркое и качественное освещение помещений. Благодаря этому можно достичь комфортных условий работы и повысить производительность деятельности.

4. Возможность регулировки яркости: Люминесцентные светильники можно оснастить электронными балластами, которые позволяют регулировать яркость света. Это особенно актуально для помещений, где требуется переменная степень освещенности в течение рабочего дня.

5. Стабильность работы: Люминесцентные светильники обеспечивают стабильную работу при изменении напряжения в электросети. Они могут работать без снижения яркости при колебаниях напряжения в пределах ±10% от номинального значения. Это позволяет избежать мерцания света, что может негативно сказываться на зрительном комфорте и здоровье людей.

6. Экологическая безопасность: Люминесцентные светильники являются экологически безопасным решением, так как содержат меньшее количество токсичных компонентов, чем ртутные лампы или энергосберегающие лампы компактного типа. Кроме того, они более эффективно используют энергию и имеют меньший уровень излучения тепла.

Экономичность

Одним из основных факторов обеспечения экономичности люминесцентных светильников является то, что они работают на принципе люминесценции. В отличие от ламп накаливания, где большая часть электроэнергии тратится на нагревание нити и излучение тепла, люминесцентные лампы превращают большую часть энергии в видимый свет. Благодаря этому, люминесцентные светильники обладают высокой КПД (коэффициентом полезного действия), что означает, что большая часть потребляемой энергии преобразуется в свет.

Еще одной особенностью, влияющей на экономичность светильников, является их длительный срок службы. Люминесцентные лампы обычно имеют гораздо большую напряжение, чем лампы накаливания, что означает, что они могут служить гораздо дольше. Благодаря этому, необходимость в замене ламп снижается, что в конечном итоге приводит к экономии на замене ламп и обслуживании светильников.

Важно отметить, что использование люминесцентных светильников также может помочь сократить электрические счета. Более эффективное энергопотребление позволяет значительно снизить расходы на электричество в долгосрочной перспективе. Кроме того, современные люминесцентные лампы также могут быть диммируемыми, что позволяет дополнительно управлять уровнем освещенности и экономить электроэнергию.

Таким образом, экономичность является одним из ключевых преимуществ люминесцентных светильников. Они позволяют снизить электрические расходы, обладают длительным сроком службы и обеспечивают высокий КПД. Все это делает их не только экологически дружелюбными, но и экономически выгодными решением при освещении помещений.

Таблица сравнения энергопотребления

Тип лампы	Мощность (Вт)
Лампа накаливания	60
Люминесцентная лампа	15
Светодиодная лампа	10
Металлогалогенная лампа	35

Видео:

Как просто проверить лампу дневного света.