Люминесцентные лампы

Люминесцентная лампа – один из самых распространённых газоразрядных источников света. Ниже разберём, как она устроена и работает, какие бывают виды, чем определяются её экономичность и срок службы, почему лампа содержит ртуть и как связана с ультрафиолетом.

Как устроена и работает люминесцентная лампа

Газоразрядные источники света – это приборы, в которых электрическая энергия преобразуется в оптическое излучение при прохождении тока через газы (например, через ртуть, находящуюся в парообразном состоянии; ртуть оказалась наиболее оптимальным веществом; поскольку давление в стеклянной трубке невысокое, угрозы для здоровья потребителей нет никакой). Словом, под воздействием электрического поля в парах ртути образуется незаметное для человеческого глаза ультрафиолетовое излучение.

Чтобы теперь превратить его в видимое, на внутреннюю поверхность трубки наносят особое вещество – люминофор. Меняя виды люминофора, можно варьировать цветовые характеристики ламп.

Таким образом, цепочка преобразования такая: электрический разряд → возбуждение паров ртути → ультрафиолетовое излучение (в основном линия 254 нм) → люминофор → видимый свет. Именно поэтому обычная люминесцентная лампа наружу почти не выпускает ультрафиолет: его поглощает люминофорный слой и стекло колбы. О самом механизме образования УФ в парах ртути – в статье искусственные источники УФ-А.

Устройство и форм-факторы

Температура поверхности колбы не превышает в среднем 50–60 °С, что явно недостаточно для воспламенения предметов. Поэтому к колбе можно прикасаться голыми руками, и лампа непожароопасна.

Люминесцентные лампы бывают различной формы: прямые трубчатые (линейные), фигурные и компактные (КЛЛ). Диаметр трубок может быть в пределах 16–60 мм, но он никак не связан с мощностью лампы, которая порой достигает 200 Вт.

Линейные источники света обычно имеют двухштырьковые цоколи следующих типов: G-13 (расстояние между штырьками 13 мм) для ламп диаметром 40 и 26 мм и G-5 для ламп диаметром 16 мм.

Диаметр трубки принято обозначать буквой T и числом восьмых долей дюйма: T12 (38 мм), T8 (26 мм), T5 (16 мм). Чем тоньше трубка, тем современнее и экономичнее серия: T5 и T8 с электронной аппаратурой пришли на смену старым толстым T12.

Виды люминесцентных ламп

Цветовая температура и цветопередача

Подбором люминофора задают цветовую температуру света: тёплый белый (~2700–3000 K), нейтральный (~4000 K) и холодный дневной (~6500 K). Второй важный параметр – индекс цветопередачи (CRI, Ra): чем он выше, тем естественнее выглядят цвета под лампой. В маркировке это часто кодируют тремя цифрами, например «840» – Ra около 80 и цветовая температура 4000 K, «865» – Ra около 80 и 6500 K. Лампы с высоким CRI обычно чуть менее экономичны.

Пускорегулирующая аппаратура (ПРА)

Люминесцентной лампе нужен балласт, ограничивающий ток разряда, и устройство поджига:

• Электромагнитная ПРА (ЭмПРА) – дроссель и стартер. Дешёвая, но даёт заметное мерцание на 50 Гц, гудение и более долгий запуск.
• Электронная ПРА (ЭПРА) – работает на высокой частоте: мгновенный запуск без мерцания, тише, экономичнее и продлевает срок службы лампы.

Энергоэффективность и срок службы

Люминесцентные лампы невероятно энергоэкономичны. Их световая отдача зависит от мощности пускорегулирующей аппаратуры и достигает значений 50–90 лм/Вт – то есть раз в пять эффективнее ламп накаливания! (Впрочем, справедливости ради отметим, что люминесцентные лампы небольшой мощности и с высоким качеством цветопередачи менее экономичны.)

Средний срок службы люминесцентных ламп 5 000–8 000 ч. Импортные образцы могут иметь данный показатель, доходящий и до 10 000 ч. На ресурс сильно влияет число включений: частые пуски изнашивают электроды быстрее, чем непрерывная работа.

Условия эксплуатации

Прямые трубчатые люминесцентные лампы хорошо работают в любом положении, однако наиболее предпочтительна их горизонтальная ориентация.

Люминесцентные лампы не приспособлены к работе при температуре воздуха ниже 5 °С: во-первых, «поджечь» ртутный разряд в минусовой температуре гораздо сложнее, а во-вторых, пары ртути будут излучать меньше ультрафиолета, и, значит, лампа станет гореть более тускло.

Ртуть и безопасная утилизация

Главный экологический минус люминесцентных ламп – наличие паров ртути. В целой лампе они опасности не представляют, но разбитую лампу нельзя выбрасывать в обычный мусор: её сдают в пункт приёма ртутьсодержащих отходов. При случайном повреждении лампы помещение проветривают, осколки собирают, не создавая пыли, и не используют пылесос. Это ещё одна причина, по которой в быту и на производстве люминесцентные лампы всё чаще заменяют светодиодными – в светодиодах ртути нет.

Люминесцентные лампы как источник ультрафиолета

Обычная люминесцентная лампа задумана как источник видимого света, и ультрафиолета наружу выпускает мало – его поглощают люминофор и стекло. Но существуют специальные УФ-люминесцентные лампы: у них люминофор подобран так, чтобы излучать в области УФ-А (пик около 365 нм), а колба сделана из стекла, пропускающего ультрафиолет. Такие лампы («чёрный свет», актинические) применяют как источники УФ-А – для люминесцентного анализа, детекции, в соляриях, а раньше и для отверждения УФ-материалов. Подробнее об источниках – в статьях искусственные источники УФ-А и разные типы УФ-ламп: что выбрать.

Люминесцентные лампы или светодиоды

Тот же переход происходит и в ультрафиолетовой технике: для отверждения УФ-клеёв, смол, гелей и полимеров газоразрядные и УФ-люминесцентные лампы вытеснены светодиодами на 365/395/405 нм.

Почему для УФ-задач берут светодиодные лампы «Спектр»?

Если люминесцентная (или другая газоразрядная) лампа использовалась у вас как источник ультрафиолета для отверждения, её удобно заменить светодиодной: без ртути, почти без нагрева, с мгновенным запуском и большим ресурсом. У «Спектр» это линейная лампа УФ LED 30 см 365 нм, лампа 56 см 365 нм, лампа 395 нм 15 Вт со светильником, фонарь 3LED 30 Вт 395 нм и прожектор 144 Вт 395 нм; весь ассортимент – в разделе УФ-лампы. Как связаны длина волны и материал – в статье 365, 395 и 405 нм, а сам механизм отверждения – в статье УФ-полимеризация.

Часто задаваемые вопросы

Как работает люминесцентная лампа?
Ток проходит через пары ртути под низким давлением, возникает ультрафиолетовое излучение (в основном 254 нм), а люминофор на стенках колбы превращает его в видимый свет. Цвет света задают подбором люминофора.

Почему люминесцентная лампа экономичнее лампы накаливания?
Она преобразует в свет гораздо большую долю энергии: световая отдача 50–90 лм/Вт против примерно 10–15 лм/Вт у ламп накаливания – примерно в пять раз эффективнее.

Почему нельзя выбрасывать люминесцентные лампы в обычный мусор?
Они содержат пары ртути. Отработавшие и разбитые лампы сдают в пункт приёма ртутьсодержащих отходов; при повреждении лампы помещение проветривают, а осколки собирают без пылесоса.

Излучает ли люминесцентная лампа ультрафиолет?
Внутри лампы УФ есть всегда (он и рождает свет), но наружу его выходит мало – поглощают люминофор и стекло. Специальные УФ-лампы («чёрный свет», актинические) излучают УФ-А наружу и служат источниками ультрафиолета.

Почему лампа плохо загорается на морозе?
При температуре ниже +5 °С труднее «поджечь» ртутный разряд, а пары ртути излучают меньше ультрафиолета, поэтому лампа горит тускло или не зажигается.

Чем светодиодная лампа лучше люминесцентной?
В светодиодах нет ртути, у них выше световая отдача и ресурс (25 000–50 000 ч), нет мерцания, они стабильно работают на морозе и не боятся частых включений. Для УФ-задач LED-источники 365/395/405 нм точнее по длине волны и удобнее.

Обращайтесь, если необходима помощь с выбором УФ-ламп и УФ-материалов – детально проконсультируем по возникшим вопросам.

E-mail: market@nipg.ru
Тел.: +7 (831) 414-01-71, 8 (800) 600-76-32
WhatsApp: +7 (905) 014-00-15, Telegram: NIPGSpektr, МАХ

Материал подготовлен техническим специалистом ООО НИПГ «Спектр». При полном или частичном копировании материалов ссылка на источник обязательна.