Технические характеристики люминесцентных ламп и светильников. Состав люминесцентные лампы

Люминесцентный состав для энергоэкономичных ламп дневного света

 

Использование изобретения: люминесцентные лампы с улучшенной цветопередачей типа ЛДЦ-18. Сущность изобретения: люминесцентный состав состоит из следующих компонентов, мас. ортофосфат стронция, магния, активированный оловом, 23 32; галофосфат стронция, активированный сурьмой, 22 34; галофосфат кальция, активированный сурьмой и марганцем с цветовой температурой 3600 6500 К, 3 20; титанат-фосфат бария 27 44. Состав получают смешиванием компонентов в шаровой мельнице. Характеристики ламп 18 Вт с составом, содержащим указанные компоненты в перечисленной последовательности: 28, 29, 4 и 39 мас. световой поток через 100 ч горения 885 лм, координаты цветности: x 0,320; y 0,341. Состав обеспечивает необходимое для этих ламп распределение потока излучения по зонам спектра. 1 ил. 1 табл.

Изобретение относится к люминесцентным материалам и может быть использовано в светотехнике при изготовлении люминесцентных ламп с улучшенной цветопередачей типа ЛДЦ 18.

Известно, что в лампах дневного света цветности "ДЦ" с цветовой температурой 6200 К применяют светосоставы, содержащие ортофосфат стронция, магния, активированного оловом, титанат-фосфат бария и галофосфат кальция, активированный сурьмой и марганцем. Такие составы успешно используются в традиционных люминесцентных лампах мощностью 20,4 и 80 Вт. С появлением новых энергоэкономичных ламп мощностью 18, 36 и 58 Вт увеличился вклад разряда паров ртути в видимое излучение ламп и представленные выше составы не обеспечивают требуемых координат цветности и спектрального состава излучения ламп. Наиболее близким к изобретению по составу и функциональному назначению является люминесцентный состав, содержащий следующие компоненты, мас. Ортофосфат стронция, магния, активированный оловом 23-28 Титанат-фосфат бария 17-27 Галофосфат кальция, активированный сурьмой и марганцем 50-58 Этот состав обеспечивает распределение потока излучения по спектральным зонам для ламп ЛДЦ мощностью 40 Вт с начальной световой отдачей 58,5-60,7 лм/Вт и с цветовыми координатами 0,315x0,330 и 0,325 y 0,350. Целью изобретения является улучшение цветовых характеристик и обеспечение заданного распределения светового потока по спектральным зонам ламп мощностью 18 Вт. Это достигается тем, что люминесцентный состав содержит следующие компоненты, мас. Ортофосфат стронция, магния, активированный оловом 23-32 Галофосфат стронция, активированный сурьмой 22-32 Галофосфат кальция, активированный сурьмой и марганцем с цветовой температурой 3500-6500 К 3-20 Титанат-фосфат бария 27-44 Сущность технического решения заключается в совместном использовании близких по спектру излучения титанат-фосфата бария и галофосфата стронция, активированного сурьмой, которые в сочетании с ортофосфатном стронция, магния, активированным оловом и галофосфатом кальция, активированным сурьмой и марганцем с цветовой температурой 3500-6500 К, обеспечивают необходимое для энергоэкономичных ламп мощностью 18 Вт распределение потока излучения по зонам спектра и требуемые координаты цветности. На чертеже изображена зона допусков (ограничена кривой) для ламп цветности "ДЦ" (ГОСТ 68-25-74) и координаты цветности ламп ЛДЦ 18 с предлагаемым составом и с известными составами. Номера точек соответствуют номерам примеров, представленных в таблице. П р и м е р 1. Готовят люминесцентный состав смешиванием 28 мас. ортофосфата стронция, магния, активированного оловом [(Sr, Mg, Sn)3(PO4)2] 29 мас. галофосфата стронция, активированного сурьмой [Sr10(PO4)6F2Sb] 4 мас. галофосфата кальция, активированного сурьмой и марганцем с цветовой температурой 3500-6500 К [Ca10(PO4)6(F,Cl):Sb:Mn] 39 мас. титанат-фосфата бария (Ва2ТiP2O9). Смесь тщательно перемешивают в шаровой мельнице для обеспечения однородности состава. Данный люминесцентный состав обеспечивает в энергоэкономичных лампах мощностью 18 Вт следующие параметры: световой поток через 100 ч горения 885 лм координаты цветности: х 0,320; y 0,341 распределение потока по зонам спектра, 380-420 нм 0,017; 420-440 нм 0,43; 440-460 нм 0,54; 460-510 нм 8,9; 510-560 нм 45,5; 560-610 нм 35,6; 610-660 нм 8,8; 660-760 нм 0,46. П р и м е р ы 2-14. Смеси готовят аналогично примеру 1. Составы смесей и параметры ламп ЛДЦ 18 с использованием этих смесей представлены в таблице. При содержании в смеси галофосфата стронция менее 22 мас. и более 34 мас. координаты цветности ламп ЛДЦ 18 выходят из зоны допусков, нарушается распределение излучения ламп по зонам спектра (примеры 8-11). При содержании галофосфата кальция с цветовой температурой 3500-6500 К менее 3 мас. снижается ниже допустимого световой поток ламп (пример 8). Если галофосфата кальция более 20 мас. то нарушается распределение светового потока по зонам спектра (примеры 9 и 11). Титанат-фосфат бария в количествах более 44 мас. вызывает выход координат цветности из зоны допусков (пример 8), менее 27 мас. несоответствие координат цветности и распределение светового потока по спектральным зонам требованиям ГОСТ 6825-74 (пример 10). Увеличение ортофосфата стронция, магния, активированного оловом свыше 32 мас. приводит к выходу координат цветности из зоны допусков и нарушению распределения потока по спектральным зонам (пример 10). При содержании этого люминофора менее 23 мас. доля излучения лампы в области 610-660 нм составляет 8,5% (пример 11). Использование изобретения позволяет обеспечить более высокий выход готового продукта и выпуск ламп ЛДЦ 18 с требуемыми цветовыми и спектральными характеристиками.

Формула изобретения

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ЭНЕРГОЭКОНОМИЧНЫХ ЛАМП ДНЕВНОГО СВЕТА, включающий ортофосфат стронция, магния, активированный оловом, титанатфосфат бария и галофосфат кальция, активированный сурьмой и марганцем, отличающийся тем, что, с целью улучшения цветовых характеристик и обеспечения заданного распределения светового потока по спектральным зонам ламп мощностью 18 Вт, он содержит галофосфат кальция, активированный сурьмой и марганцем с цветовой температурой 3500 6500 К, и дополнительно галофосфат стронция, активированный сурьмой, при следующем содержании указанных компонентов, мас. Ортофосфат стронция, магния, активированный оловом 23 32 Галофосфат стронция, активированный сурьмой 22 34 Галофосфат кальция, активированный сурьмой и марганцем с цветовой температурой 3500-6500 К 3 20 Титанатфосфат бария 27 44

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

Принцип работы люминесцентных ламп

Скорее всего, нам не придется отмечать 200-летний юбилей обычной бытовой лампы накаливания. Государственные программы многих стран Европы уже ставят жесткие ограничения по использованию этих ламп, а сегодня купить обычную лампу накаливания для применения в быту едва ли удастся, если ее мощность превышает 25 Вт. Вполне возможно, что эта тенденция доберется и до нас. Как альтернатива, в странах Евросоюза уже более 10 лет используются люминесцентные осветительные приборы, которые стоят немного дороже, но и ресурс у них гораздо выше. С их устройством и принципом работы, видами и применением более детально познакомимся сегодня.

Содержание:

1. Что такое лампа люминесцентная
2. Длина излучаемой  волны
3. Мощность и характеристики люминесцентной лампы
4. Светильники для люминесцентных ламп

Что такое лампа люминесцентная

Самая первая промышленная люминисцентнаялампа была представлена публике на всемирной промышленной выставке в Нью-Йорке в 39-м году, но распространялась новинка довольно медленно. В силу привычки, да и по причинам высокой на то время стоимости, люминесцентные лампы практически не использовались в быту, срок их службы был не ахти какой, да и размеры не могли конкурировать с лампой накаливания. Характеристики и продолжительность службы люминесцентных ламп постоянно улучшались, лампа становилась компактнее и доступнее, а уже сегодня свойства и принцип работы люминесцентных ламп позволяют говорить об их явном преимуществе как в плане надежности, так и с точки зрения эффективности излучения светового потока.

В принципе, люминесцентная лампа — это разновидность газоразрядных ламп. Для возбуждения ртутных паров в среде аргона и неона используется электрический ток определенных характеристик. В результате прохождения тока и возбуждения ртутных паров образуется холодное плазменное свечение. Этот разряд способен излучать только коротковолновой ультрафиолетовый свет. Как и любая газоразрядная лампа, люминесцентный источник света имеет катод, в роли которого выступает вольфрамовая спираль со сложным многокомпонентным покрытием, в состав которого входят стронций, барий и двуокись кальция. Когда мы подаем электрический ток на оба конца вольфрамовой спирали, она может нагреваться до температуры, необходимой для излучения электронов. Эти электроны ионизируют газовый коктейль, который находится в колбе и вызывает плазмообразование.

Длина излучаемой  волны

Вот только излучаемый свет с длиной волны, не видимой человеческому глазу, мог так бы и статься предметом изучения для лабораторий, если бы не поверхность колбы, которая имеет особенное внутреннее покрытие. Это покрытие и сделало лампу пригодной к использованию, как источника достаточного количества света. Человеческий глаз способен воспринимать световую волну длиной от 380 нм до 750 нм и без этого покрытия свет плазмы был бы недоступен глазу. Люминофор — флуоресцентное покрытие колбы, преобразует длину волны свечения в диапазоне от 430 до 540 нм и благодаря ему свет становится видимым.

Длина волны, которая излучается лампой, может регулироваться составом люминофора, в который входит масса химических элементов. Благодаря разной процентной доле компонентов удалось достичь и разной длине волны, которая соответствует всем цветам, которые мы различаем. Следовательно, и цвет свечения можно регулировать составом покрытия и составом стекла, из которого выполнена колба лампы. Кроме того, некоторые из элементов предотвращают попадание вредных ультрафиолетовых волн на сетчатку глаза.

Точная регулировка длина волны, которая характерна для дорогих люминесцентных ламп, позволяет передавать цвета практически без искажений, в том диапазоне, к которому глаз привык, а мы сравниваем цветопередачу, как правило с солнечным светом и цвета, воспринимаемые глазом при воздействии этого света, считают базовыми. Таким образом удалось получить довольно широкий диапазон цветовых температур свечения люминесцентных ламп в пределах от 2700К до 6500К и каждая из этих ламп применяется в зависимости от цветовой температуры и интенсивности света.

Мощность и характеристики люминесцентной лампы

Когда мы идем в магазин, чтобы купить обычную лампу, нам достаточно знать только ее мощность, да еще маркировку цоколя на всякий случай, поскольку характеристики ламп накаливания особенным разнообразием не отличаются. С люминесцентной лампой такие шутки не проходят. Здесь необходимо знать не просто мощность, которую эта лампа потребляет, но характеристики цвета, обусловленные составом покрытия колбы. К тому же, если мы поставим в один светильник две лампы с разными характеристиками по цвету, результат может быть самый непредсказуемый, а цвет свечения может получиться не самый приятный для восприятия. Поэтому необходимо быть в курсе маркировки, которую производители наносят на колбу ламп и знать, что она обозначает.

Конструктивно лампа может быть выполнена, как угодно, но самый основной показатель — размещение пуско-регулирующей аппаратуры (ПРА), к которой мы еще вернемся. ПРА может быть установлено как в самой лампе (энергосберегающие лампы под стандартный патрон), так и работать в паре с вынесенным ПРА. Трубчатые линейные люминесцентные лампы могут быть выполнены только для подключению к внешней ПРА, а лампы сложных форм, экономки, нестандартные фасонные светильники, могут иметь пусковую аппаратуру в цоколе. Основные размеры колб трубчатых ламп следующие:

• Т12 соответствует трубе диаметром 38мм;
• Т8 — 26 мм;
• Т5 — 16мм.

Последние, самые компактные лампы, разработаны для использования только с электронными пускорегулирующими устройствами. Мощность лампы всегда указана на колбе, также на ней указана цветовая температура в виде индекса и часто в виде расшифровки, к примеру, холодный белый, или теплый желтый. Поэтому кроме мощности лампы необходимо учитывать и эти параметры тоже.

Светильники для люминесцентных ламп

Для работы обычной люминесцентной лампы необходима специальная пускорегулирующая аппаратура, о которой мы говорили. В зависимости от схемы включения лампы, применяют или электронные ПРА, или электромагнитные, которые включают в себя:

1.  Дроссель для люминесцентной лампы.
2.  Стартер для люминесцентной лампы.
3. Гнезда или патроны для фиксации, в зависимости от конструкции лампы.

Схемы включения ламп с электромагнитной ПРА приведены на рисунке и это самая простая и старая схема включения. Сегодня же в энергосберегающих лампах применяются электронные балласты, которые фактически заменяют устаревшую и громоздкую ПРА. К тому же ПРА электромагнитные сильно шумят и могут терять большое количество энергии в зависимости от качества комплектующих, поэтому уже сегодня их стараются заменять на электронную ПРА. В связи с тем, что в колбе такой лампы находятся инертные газы, после выхода из строя люминисцентная лампа подлежит обязательной утилизации.

Таким образом, вкратце мы знаем, что такое люминесцентная лампа и каковы основные ее характеристики. Поэтому применять ее мы станем обдуманно и эффективно.

Читайте также Какие светильники лучше для натяжного потолка

nashprorab.com

Технические характеристики люминесцентных ламп и светильников

Люминесцентные лампы отличаются нанесением специального компонента на колбу. Видели его в составе электронно-лучевых трубок телевизоров — это люминофор. При облучении вещества электромагнитной волной генерируется свет видимого диапазона. К примеру, в телевизорах это зелёный, голубой и красный. Но в люминесцентных лампах обычно используется исключительно белый (с лёгким оттенком сиреневого). Потому изделия относятся к дневному свету. В действительности технические характеристики люминесцентных ламп и светильников, к примеру, светимость (световой поток) и спектр, не позволяют считать изделия полной заменой Солнцу. До появления светодиодов указанный тип светильников считался самым экономичным.

Как работает люминесцентная лампа

Среди энергосберегающих ламп попадаются люминесцентные. Разберёмся с магазинной терминологией. Это разрядные галогенные лампы, внутренняя поверхность колбы которых покрыта люминофором. Если брать ранние варианты, работающие на парах ртути, то первичная электромагнитная волна излучения попадает в инфракрасный диапазон. Глаз этого не увидит. Но люминофор, облучаемый инфракрасным источником, выдаёт белый свет.

Принцип работы

Процесс возникает за счёт ионизации газовой смеси внутри стеклянной колбы. Ток течёт по плазме через два электрода, расположенных по концам резервуара. Начальный разряд образуется за счёт скачкообразного повышения напряжения до порога наступления пробоя. Потом сопротивление люминесцентной лампы сильно падает, она сгорела бы без использования балласта. Независимо колба работать не станет:

1. Полагается сформировать напряжение поджига дуги (ионизация газа).
2. Поддержать тление разряда в газовой среде.

Балласт и стартер люминесцентной лампы

Совокупно с люминесцентными лампами идут стартер и балласт. Первый представляет любой род устройств, способных поднять напряжение. В простейшем случае это заряжаемый конденсатор либо автотрансформатор. Дроссель, скорее, балласт. Люминесцентная лампа обнаруживает участок с отрицательным сопротивлением: номинал падает с ростом тока. В результате электроды бы сгорели, не будь последовательно с ними включён балласт, демонстрирующий варианты типов.

Обыкновенный

В маломощных лампах, в особенности неоновых, последовательно с нитями катода и анода ставится обыкновенный резистор. Его сопротивление после розжига становится определяющим для величины тока. При мощности более 2-х Вт методика обычно не применяется. Но помните, когда речь идёт об энергосберегающих лампах, эквивалент в виде ламп накала составляет до 1000% от номинала — уже 20 Вт.

Аналогичный балласт часто идёт рука об руку со светодиодными лампами. Резисторы заметны взору — маленькие черные кубики на светодиодной ленте. Драйверы лампочек освещения устроены намного сложнее.

Светимость лампы

Саморегулирующийся

В 30-60-х годах прошлого века применялся саморегулирующийся балласт. Отличие: с ростом тока сопротивление повышается. Типичным примером такого устройства считается простая лампочка накала, нить которой в холодном состоянии отличается сравнительно малым номиналом сопротивления. При нагреве ситуация коренным образом меняется. Лампочка накала на 60 Вт при измерении тестером даёт 60 Ом на вольфрамовой нити (220 х 220 / 60 = 800 Вт).

Это кажущееся преувеличение нивелируется разогревом в процессе работы. Ток через лампочку накала в начальный момент бывает чрезвычайно большим, но длится считаные доли секунды. По указанной причине момент перегорания совпадает обычно со щелчком настенного выключателя. В прошлом столетии часто в виде саморегулирующейся нагрузки применялся бареттер. А для избранных ртутных ламп используется тонкий ход: в цепь катода включаются нити вольфрама. Это ограничивает ток по мере разогрева материала. Минус в одновременном падении КПД и росте потерь.

Реактивный

Реактивный балласт считается самым распространённым типом дешёвых устройств на основе люминесцентных ламп. Индуктивная нагрузка не даёт току бесконечно возрасти. Но энергосбережение люминесцентных ламп падает за счёт снижения коэффициента мощности. Это возникает из-за сдвига фаз между напряжением и током, образующимся на индуктивности. В состав балласта часто включается компенсирующий конденсатор. Его назначение в максимальном уменьшении сдвига фаз. Так экономится от 5 до 25% энергии, что выглядит значимым при большом объёме площадей.

Люминесцентный светильник

Электронный

Электронный балласт чаще встречается в миниатюрных изделиях. К примеру, там, где тип цоколя люминесцентных ламп соответствует общепринятому Е27. В основании здесь стоит миниатюрный электронный преобразователь. Люминесцентная лампа питается уже напряжением, частота которого сильно отличается от 50 Гц. Зато пропадает эффект мерцания, видный в предыдущих случаях.

Оговоримся, что далеко не все люминесцентные лампы на Е27 снабжаются указанным продвинутым балластом. Скорее, допустимо назвать драйвером, ведь устройство формирует должным образом питающее напряжение. Обычно применяется инверторный (импульсный) блок питания, когда через малогабаритный трансформатор с тиристорных ключей приходит частота 20 кГц.

При быстром моргании мерцание люминесцентных ламп перестаёт быть заметным. Одновременно обеспечивается гальваническая развязка по току, и автоматически наступает ограничение. Частота 20 кГц выбрана не случайно. Это минимальный порог при котором КПД люминесцентной лампы стремится к единице. Особенно резкий скачок заметен на частоте 10 кГц, потом наблюдается рост до указанной выше границы. Подобные драйверы люминесцентных ламп допустимо назвать ультразвуковыми. Плюсы их очевидны, вдобавок повышенный коэффициент мощности.

Классификация балласта люминесцентной лампы по функциям

Упомянутая классификация характеризует, скорее, элементную базу, но для выбора с прилавка гораздо удобнее альтернативная. Она условно показывает, какую роль выполняет балласт люминесцентной лампы в составе устройства:

Виды люминесцентных лампочек

• Габариты люминесцентных ламп сильно снизятся, если применять балласт мгновенного старта (Instant Start). Тут не проводится дополнительный подогрев катода, а просто подаётся напряжение 600 В (к примеру) на колбу. В результате происходит мгновенный старт. Минус — это приводит к ускоренному износу катода, и преимущества люминесцентных ламп в виде высокого энергосбережения нивелируются низким сроком службы. Википедия упоминает 2000 циклов включения и выключения при общей длительности работы 20000 часов. Если взять карандаш, просчитаем, что лимитирующим станет первый параметр.
• Технические характеристики люминесцентных светильников значительно улучшатся, если применять балласт быстрого старта (Rapid Start). В этом случае производится, пусть и незначительный, предварительный разогрев катода, время циклов работы существенно возрастает и перестаёт выглядеть сильно лимитирующим фактором.
• Диммический балласт (Dimmable), как следует из названия, позволяет регулировать яркость. Из определения понятно, что устройство непростое. Это, скорее, уже драйвер, где при помощи специальных мер регулируется напряжение тления разряда, меняя в широких пределах яркость. В подобных устройствах используются более сложные тиристоры: квадрак (диак и триак в одном корпусе). Для работы в диапазоне низких напряжений (малый световой поток) параллельно с лампой включается резистор на 10 кОм. По этому отличительному признаку распознаются драйверы для люминесцентных ламп этого типа.
• Балласт с программируемым стартом тонко управляет спиралью подогрева катода. За счёт этого число циклов включения и выключения достигает 100.000. Подобные устройства идеальны в сочетании, к примеру, с сенсорами движения.
• Гибридный балласт работает на частоте промышленной сети, заметны мерцания. Наравне с дросселем в состав включается электронный выключатель цепи подогрева катода. Это позволяет чуть снизить потребление.

Для оценки эффективности балласта используется фактор ANSI. При этом действие устройства сравнивается с неким эталонным. Учитывается светоотдача люминесцентных ламп в лм при прочих равных условиях. Эталонный фактор равен единице, а для конкретного балласта устанавливается в пределах от нуля до 100%. Низкими считаются значения ниже 70%. Подобный балласт призван работать в режиме быстрого старта, во избежание снижения сроков службы изделия.

Нельзя сказать, чтобы фактор ANSI стал выражением энергетической эффективности. Скорее, это средство, на которое ориентируются дизайнеры для получения заданных визуальных эффектов.

Технические характеристики и свойства люминесцентных ламп

В энергосбережении люминесцентным лампам не было равных до выхода светодиодных. И сегодня их плюсы используются, когда требуется сэкономить. Люминесцентные лампы стоят ощутимо дешевле, но светимость сильно уступает светодиодам при прочих равных (хотя на упаковке указывается приблизительно одинаковое значение). Вдобавок большинство дешёвых моделей сильно мерцает. Учитывая сказанное, нет особого смысла сегодня экономить копейки, когда проще выгодно приобрести светодиодные лампы.

Люминесцентное освещение остаётся приемлемым способом экономии на счетах поставщиков. Если сравнивать время работы, оно снижается дважды, нежели у светодиодов. Остаётся ограничение с количеством включений. Достойная люминесцентная лампа не должна мерцать. Драйвер в этом случае работает на частоте 20 кГц, чем одновременно повышается КПД прибора. Проверить проще всего при помощи фотоаппарата низкого качества. Не включайте режим видеосъёмки.

Мощность люминесцентных ламп обычно не настолько высока, поэтому мерцание заметно слабее, нежели у низкокачественных светодиодов. Последнее вызвано инерционностью плазмы внутри колбы. Главное назначение люминесцентных ламп – сбережение энергии. По правилам европейских стандартов на упаковке изделия указывается эффективность в виде шкалы из цветных стрелок разных цветов. Параметр редко опускается ниже категории А. И если внешний вид люминесцентной колбы напоминает лампочку накала (на прилавке), отличить нужный продукт помогает упомянутая шкала.

Полагаем, что недостатки люминесцентных ламп сводятся лишь к уходу в прошлое, вытесняемые светодиодными моделями. Это не слишком низкая цена, недостаточно высокое энергосбережение, сравнительно малый световой поток. К безусловным плюсам описанной категории отнесём замысловатой формы колбу. Подобные решения, касательно люминесцентных ламп, нравятся дизайнерам.

В остальном рекомендуется смотреть на температуру свечения. Если она высокая (от 4000 К), люминесцентные лампы относятся к классу дневного света. В противном случае получаются тёплые оттенки, скорее, уместные в спальне.

vashtehnik.ru

---

• 
  Стабилизатор напряжения 220в своими руками схема
• 
  Ачр это
• 
  Генератор трехфазный своими руками
• 
  Промышленных роботов виды
• 
  Антенны для интернета самодельные
• 
  Самый сильный ультразвук
• 
  Остановить счетчик электроэнергии
• 
  В чем измеряется электродвижущая сила
• 
  Ключ на транзисторе
• 
  Прямое напряжение диода
• 
  Дали свет