Jaké typy zářivek existují? Fluorescenční lampa. Značení dovážených lamp

Co je to zářivka, jaký je její princip fungování a výhody ve srovnání s alternativními možnostmi. Při pohledu do budoucna bych chtěl okamžitě poznamenat, že tato verze zdroje osvětlení nese určité nebezpečí, pokud je náhle. Proto nejprve doporučujeme pečlivě prostudovat Specifikace zářivky, na základě kterých můžete zvážit klady a zápory výběru této možnosti.

přístroj

Konstrukce zářivky má určité podobnosti s konstrukcí halogenových produktů. Skládá se z uzavřené baňky a elektrod.

Baňka je naplněna inertním plynem a malým množstvím rtuti (do 30 mg). Vnitřní stěny baňky jsou potaženy fosforem, který přeměňuje ultrafialové záření na světlo, viditelný pro člověka. Elektrody jsou instalovány na obou stranách baňky (na koncích). Konstrukce elektrody je stejné wolframové vlákno, ke kterému jsou připájeny kontaktní nohy, které přenášejí elektrický proud. Princip činnosti je následující: při průchodu elektřiny se elektroda zahřeje a objeví se ultrafialové záření, které se při průchodu stěnami žárovky přemění na viditelný světelný tok.

Charakteristický

Technické vlastnosti zářivek:

  • výkonový rozsah produktu – od 15 do 80 W (pro obecný účel);
  • jmenovité napětí - 220 a 127 V;
  • teplota wolframového vlákna - od 2700 do 6500 stupňů (Kelvin);
  • světelná účinnost - může dosáhnout rekordních 104 Lm/1 W (v průměru od 40 do 80 Lm/1 W);
  • velikost základny – 14 mm (E14 minion) a 27 mm (standard E27);
  • průměr baňky – 12,16,26,38 mm;
  • životnost – od 10 000 do 40 000 hodin;
  • součinitel užitečná akce přesahuje 20 %.

Charakteristika energeticky úsporných žárovek

Typy

Představujeme vám hlavní typy zářivek:

  • lineární;
  • kompaktní.

Lineární zářivkové světelné zdroje se používají k osvětlení průmyslových a kancelářských budov, ale i sportovišť. Jejich vlastností je vysoký výkon a zvýšený světelný výkon. Tyto produkty navíc dokážou ušetřit až 30 % spotřebované elektrické energie, což je jejich hlavní výhoda.

Kompaktní nebo jinými slovy energeticky úsporné zářivky (CFL) se používají pro všeobecné účely. Mají specifický design, reprezentovaný zakřivenou baňkou. Produkty se používají nejen při, ale také k dekorativnímu osvětlení výloh a také k dezinfekci nemocničních prostor. Hlavní výhodou je vysoká světelná účinnost a dlouhá životnost.

Označení

Dnes existuje několik značek pro zářivky, nyní zvážíme každé z nich.

Domácí

Tuzemské značení je reprezentováno alfanumerickou zkratkou, která je na obrázku rozluštěna.

První písmeno "L" je lampa.

Druhé písmeno je charakteristika světelného toku (D - denní světlo, HB - studená bílá, TB - bílá, EB - přírodní bílá, B - bílá, UV - ultrafialová, G - modrá, C - modrá, K - červená, F - žlutá, Z - zelená).

Třetí písmeno je kvalita barevného podání (C – vylepšená kvalita, CC – zvláště vysoká kvalita).

Čtvrté písmeno je designový prvek (A – amalgám, B – rychlý start, K ​​– kroužek, P – reflex, U – tvar y).

Číslo za písmeny je mocnina ve W.

Upozorňujeme, že označení zářivky může obsahovat zkratky jako LHE a LE, což znamená přirozené světlo a studené přirozené světlo.

Zahraniční, cizí

Zahraniční značky jsou uvedeny v této tabulce:

Jak vidíte, místo alfanumerické šifry je použito třímístné číslo a také definice ve formě jednoduchého podpisu na anglický jazyk(například značka studená bílá znamená „studené světlo“).

Výhody

Úspora energie fluorescenční žárovky mají mnoho výhod, a proto zaujímají druhé místo na světovém trhu světelných zdrojů po lídrech - LED produktech.

Hlavní výhody jsou:

  1. Vysoce energeticky úsporné indikátory, ve kterých jsou lepší než žárovky;
  2. Dobrá kvalita světla a světelná účinnost;
  3. Široká škála produktů pro speciální a všeobecné účely;
  4. Dlouhá životnost (řádově delší než životnost).

Nedostatky

Mezi nevýhody zářivek patří:

  1. Zvýšené náklady na produkty;
  2. Škodlivé účinky na lidskou pohodu při dlouhodobém používání umělého osvětlení. Kromě toho jsou takové hospodyně škodlivé pro oči;
  3. Životnost se znatelně zkracuje při častém zapínání/vypínání světla;
  4. Selhávají kvůli napěťovým rázům (je třeba dodatečně nainstalovat);
  5. Intenzitu světla nelze nastavit pomocí stmívače;
  6. Nepoužívejte v prašných nebo vlhkých prostorách (například když);
  7. Nefungují dobře při nízkých teplotách;
  8. Pokud je baňka rozbitá, rtuť může negativně ovlivnit lidské tělo;
  9. Vyžadují specializovanou likvidaci, která nemusí být dostupná v každém městě.

Jak vidíte, tyto produkty mají více nevýhod než výhod. Přesto, kdy správné použití všechny nedostatky okamžitě „odletí“, přičemž zůstane pouze hlavní výhoda - vysoká energetická úspora.

Zářivky nízký tlak byly první výbojky, které díky své vysoké světelné účinnosti, dobrému spektrálnímu složení a dlouhé životnosti našly uplatnění pro všeobecné osvětlovací účely, a to i přes určité potíže s připojením k elektrické síti. Vysoké světelné účinnosti zářivek je dosaženo kombinací obloukového výboje v nízkotlakých rtuťových parách, vyznačujících se vysokou účinností přechodu elektrické energie na ultrafialové záření, s přeměnou ultrafialového záření na viditelné záření v fosforová vrstva.

Zářivky jsou dlouhé skleněné trubice, na jejichž koncích jsou připájeny nožky nesoucí elektrody (obrázek 1). Elektrody jsou wolframové bi-helix nebo tri-helix s nanesenou vrstvou účinná látka, která má nízkou pracovní funkci při teplotě ohřevu cca 1200 K (oxidové katody), nebo studená oxidová katoda se zvýšeným povrchem, zabraňujícím překročení její teploty při hoření výbojky.

Obrázek 1. Schéma zářivky:
1 - noha; 2 - elektroda; 3 - katoda; 4 - fosforová vrstva; 5 - trubice baňky; 6 - základna; 7 - páry rtuti

Oxidová katoda je pokryta vrstvou emitující látky skládající se z oxidů kovů alkalických zemin získaných zahřátím a rozkladem karbonidů (BaCO 3, CaCO 3, SrCO 3). Povlak je aktivován malými nečistotami prvků alkalických zemin. Jako výsledek vnější povrch Katoda se změní na polovodičovou vrstvu s nízkou pracovní funkcí. Oxidové katody pracují při 1250 - 1300 K, poskytují dlouhou životnost a nízké poklesy napětí katody.

Malé množství rtuti se zavede do trubice zářivky, čímž se vytvoří tlak nasycených par při 30 - 40 °C a inertní plyn s parciálním tlakem několika stovek pascalů. Tlak par rtuti určuje pokles výbojového zapalovacího napětí a také výkon ultrafialová radiace rezonanční čáry rtuti 253, 65 a 184,95 nm. Argon se používá především jako inertní plyn ve zářivce při tlaku 330 Pa. V poslední době se k plnění výbojek pro všeobecné použití používá směs skládající se z 80 - 90 % Ar a 20 - 10 % Ne o tlaku 200 - 400 Pa. Přidání inertního plynu k parám rtuti usnadňuje zapálení výboje, snižuje rozprašování oxidového povlaku katody, zvyšuje gradient elektrického potenciálu výbojového sloupce a zvyšuje radiační výkon rezonančních čar rtuti. U zářivek pochází 55 % výkonu z čáry 253,65 nm, 5,7 % z čáry 184,95 nm, 1,5 - 2 % z čáry 463,546 a 577 nm a 1,8 % ze světelné emise ostatních čar. Zbytek energie se spotřebuje na ohřev žárovky a elektrod. Na vnitřní povrch trubice je nanesena tenká vrstva fosforu rovnoměrně po celé její délce. Díky tomu se světelná účinnost rtuťového výboje rovná 5 - 7 lm/W zvyšuje na 70 - 80 lm/W u moderních 40W zářivek. Při použití luminoforů na bázi prvků vzácných zemin se světelná účinnost zářivky o průměru 26 mm zvyšuje na 90 - 100 lm/W.

Nízký tlak rtuťových par používaných ve zářivkách, získaný při teplotě baňky mírně odlišné od teploty vnější prostředí, jeho parametry jsou závislé na vnější podmínky. Provozní parametry výbojek jsou určeny parametry předřadníků.

Vzhledem k rozmanitosti a složitosti výše uvedených závislostí budeme každou z nich posuzovat samostatně. Zároveň budeme mít na paměti, že v reálných provozních podmínkách svítilen jsou vzájemně propojeny.

Základní vlastnosti nízkotlakého výboje rtuti

Hlavní část radiačního výkonu nízkotlakého rtuťového výboje používaného ve zářivce je soustředěna v rezonančních čarách rtuti o vlnových délkách 253,65 a 184,95 nm. Toto záření se vyskytuje ve výbojovém sloupci při tlaku rtuťových par 1 Pa a proudové hustotě asi 10 A/mm². Tlak nasycených par rtuti je, jak známo, určen teplotou nejchladnější části baňky lampy obsahující rtuť v kapalné fázi.

Emise rezonančních čar závisí na tlaku rtuťových par, typu a tlaku inertního plynu použitého ve výbojkách. Tato závislost pro čistou rtuť a rtuť s argonem je znázorněna na obrázku 2. Zvýšení toku záření ve výbojkách plněných rtuťovými parami (křivka 2 na obrázku 2) při tlacích do 5 Pa, téměř úměrných tlaku rtuti, při vysokých tlacích dochází k nasycení. To je způsobeno skutečností, že se zvyšujícím se tlakem se zvyšuje koncentrace atomů rtuti, což vede ke zvýšení počtu srážek atomů rtuti s elektrony, ke zvýšení počtu excitovaných atomů a v důsledku toho ke zvýšení v počtu emitovaných fotonů.

Zavedení přísady inertního plynu (křivka 1 na obrázku 2) zvyšuje výtěžek rezonančního záření atomů rtuti, protože přítomnost inertního plynu, i v malých koncentracích, vede ke zvýšení tlaku ve výbojce. Ve rtuťovém výboji je také značná koncentrace nestabilních atomů, které se obvykle usazují na stěnách trubice a zvyšují její teplotu. Se zvyšujícím se tlakem v lampě naplněné inertním plynem prudce klesá pravděpodobnost, že metastabilní atomy dosáhnou stěn, aniž by se srazily s jinými atomy plynu nebo elektrony. Výsledkem je, že většina atomů rtuti přejde do excitovaného stavu s následnou emisí energie, což zvyšuje světelný výkon.

Obrázek 3 ukazuje závislost výstupu rezonančního záření pro 253,65 nm rtuťové čáry na proudové hustotě J. Vzhledem k tomu, že hlavním zdrojem rezonančního záření je výbojkový sloupec, který zabírá pouze část prostoru mezi elektrodami, je zřejmé, že světelná účinnost rezonančního záření bude záviset na délce výbojky, s nárůstem vlivu katodové oblasti, která se nepodílí na tvorbě rezonančního záření, se sníží. Obrázek 4 ukazuje závislost světelné účinnosti zářivky na její délce l.

Pokles napětí na lampě klesá se zvyšující se proudovou hustotou. To znamená, že s rostoucí proudovou hustotou klesá i potenciálový gradient na jednotku délky výbojového sloupce. Hodnota úbytku napětí na jednotku délky sloupce v závislosti na proudu je nezbytná pro výpočty související se stanovením parametrů výbojky. Obrázek 5 ukazuje závislost gradientu potenciálu E na jednotku délky sloupce v závislosti na proudu pro výbojky různých průměrů a na obrázku 6 je znázorněna závislost poklesu napětí v oblasti katody výboje U na tlak a druh plnicího plynu.
U zářivky se samozahřívacími oxidovými katodami je úbytek katodového napětí, získaný extrapolací závislosti napětí na zářivce na délce výbojkového sloupce, od 12 do 20 V. Proto u většiny typů zářivek Předpokládá se, že katodový úbytek napětí je 10 - 15 V a anoda 3 - 6 V.


Obrázek 5. Závislost gradientu potenciálu na jednotku délky kladného sloupce na proudu pro výbojky různých průměrů, mm:
1 - 19; 2 - 25; 3 - 38; 4 - 54
Obrázek 6. Závislost úbytku napětí v katodové oblasti výboje na tlaku a typu inertního plynu (tlak par rtuti asi 1 Pa) Obr.

V moderních zářivkách se zpravidla používají oxidové katody pracující v samozahřívacím režimu s katodovou skvrnou a zvýšenou termionickou emisí z celého povrchu. Návrhy oxidové katody jsou znázorněny na obrázku 7.

Obrázek 7. Konstrukce katod zářivek:
A- studená katoda doutnavého výboje; b- samozahřívací oxidová katoda; 1 - katoda; 2 - anoda; 3 - elektrody

Množství aktivační látky obsažené v oxidové vrstvě určuje skutečnou životnost výbojek, protože právě tato látka se při spalování spotřebovává.

Konce wolframového drátu, který tvoří základ samozahřívací oxidové katody, jsou vyvedeny z lampy, což umožňuje průchod proudu jak pro zpracování a aktivaci katody, tak pro její předehřívání za účelem snížení zapalovací napětí za provozních podmínek. Během tvorby oxidové vrstvy se na rozhraní mezi wolframovým drátem a oxidovou pastou objeví mezivrstva v důsledku difúze iontů kovů alkalických zemin do povrchové vrstvy wolframu. To podporuje přenos elektronů z wolframu na oxid. Jejich výstup do plynové výtlačné mezery je zajištěn díky nízké pracovní funkci zahřátého barya. Po vytvoření obloukového výboje se výstup elektronů soustředí na katodový bod umístěný na nové lampě blízko konce elektrody, která je přímo připojena ke zdroji energie. Jak se baryum odpařuje do výbojky, katodový bod se pohybuje po spirále elektrody na opačný konec, což vede k postupnému mírnému zvyšování napětí na výbojce. Na konci životnosti lampy, kdy je baryum spotřebováno podél celé oxidové katody, se výrazně zvýší vypalovací napětí lampy; žárovka zapnutá s konvenčními předřadníky přestane svítit.

Momentálně nedostupné plná metoda výpočet katod. Proto je jejich vývoj prováděn na základě experimentálních dat a představuje jeden z pracovně nejnáročnějších procesů vytváření luminiscenčních tlapek.

Optimální výtěžnost rezonančního záření závisí na tlaku nasycených par rtuti, který je dán teplotou nejchladnější části baňky. Teplota konců baňky, ve kterých jsou umístěny katody, je poměrně vysoká, protože teplota termionické emise oxidové katody přesahuje 1200 K. Při absenci jakýchkoliv speciálních zařízení v konvenčních zářivkách je tedy plocha výbojového sloupce uprostřed žárovky bude nejchladnější. Závislost teploty baňky t k od moci P 1., uvolněné ve výtlačné koloně, na jednotku vnějšího povrchu a v závislosti na vnějším průměru trubice baňky, lze získat ze vztahu

P 1. = π × dC × ( t Komu - t PROTI),

Kde C- koeficient slabě závislý na průměru trubky d 2 ; t in - teplota životní prostředí(vzduch).

Vzhledem k tomu, že na výrobních linkách je obtížné měřit průměr trubic, byl pro výrobu svítidel různého výkonu zvolen určitý rozsah průměrů - 16, 25, 38 a 54 mm. Závislost teploty vnějšího povrchu trubice lampy na proudu a průměru je znázorněna na obrázku 8. Obrázek ukazuje, že s rostoucím proudem, tedy výkonem lampy, aby se získala prakticky přijatelná délka a zajistila se teplota stěny , je nutné zvětšit průměr trubice žárovky. Lampy stejného výkonu mohou být v zásadě vytvořeny v baňkách různých průměrů, ale zároveň budou mít různé délky. Pro sjednocení svítidel a možnosti jejich použití v různých svítidlech jsou délky zářivek standardizovány a jsou 440, 544, 900, 1505 a 1200 mm.

Barva a složení záření lampy

Záření zářivek vzniká především díky fosforu, který přeměňuje ultrafialové záření výboje na rtuťový prach. Účinnost přeměny ultrafialového záření na viditelné záření závisí nejen na parametrech původního fosforu, ale také na vlastnostech jeho vrstvy. U zářivek pokrývá vrstva fosforu téměř zcela uzavřený povrch trubice a záře je buzena zevnitř a využívána zvenčí. Celkový světelný tok zářivek obsahuje kromě luminiscenčního toku viditelné záření rtuťových výbojových vedení, které prosvítá přes vrstvu fosforu. Světelný tok zářivek tak závisí jak na absorpčním koeficientu fosforu, tak na koeficientu odrazu. Barva zářivky přesně neodpovídá barvě použitého fosforu. Zdá se, že tok záření rtuťového výboje posouvá barvu lampy do modré oblasti spektra. Tento posun je zanedbatelný, takže korekce barev je v toleranci barvy lampy.

Pro zářivky používané v instalacích obecného osvětlení byly z mnoha odstínů, které lze získat pomocí fosforečnanu vápenatého, vybrány čtyři, které definují typy zářivek: LD - denní světlo, barevná teplota 6500 K; LCB - studené bílé světlo s barevnou teplotou 4800 K; LB - bílé světlo s barevnou teplotou 4200 K; LTB - teplé bílé světlo s barevnou teplotou 2800 K. Mezi výbojkami uvedených barev jsou i výbojky s vylepšeným spektrálním složením záření, poskytující dobré podání barev. K označení takových lamp se za písmeny charakterizující barvu záření přidává písmeno C (například LDC, LHBC, LBC, LTBC). Pro výrobu lamp se zlepšeným podáním barev se do halogenfosforečnanu vápenatého přidávají další fosfory, které vyzařují hlavně v červené oblasti spektra. Sledování shody výbojek s vyzařováním dané barvy se provádí kontrolou barvy záření pomocí kolorimetrů.

U zářivek pokrývá záření téměř celý viditelný rozsah s maximem ve žluté, zelené nebo modré části. Barvu takto složitého záření nelze odhadnout pouze podle vlnové délky. V těchto případech je barva určena souřadnicemi chromatičnosti X A y, jehož každá dvojice hodnot odpovídá určité barvě (bodu na barevném grafu).

Správné vnímání barvy okolních objektů závisí na spektrálním složení světelného zdroje. V tomto případě je zvykem mluvit o barevném podání světelného zdroje a hodnotit ho hodnotou parametru R a, nazývaný obecný index podání barev. Význam R a je indikátor vnímání barevného předmětu při osvětlení daným umělým zdrojem světla v porovnání s referenčním. Čím vyšší je hodnota R a(maximální hodnota 100), tím vyšší je kvalita podání barev lampy. Pro zářivky typu LDC R a= 90, LHE - 93, LEC - 85. Celkový index podání barev je zprůměrovaný parametr světelného zdroje. V řadě speciálních případů navíc R a použijte indexy podání barev, označené R i, které charakterizují vnímání barvy například její silnou sytostí, nutností správného vnímání barvy lidské kůže a podobně.

Procesy v plynu, fosforu a na katodě výbojek při procesu spalování

Sledujme procesy, ke kterým v průběhu času dochází v plynu nebo kovových parách, když jimi prochází elektrický proud, a také některé specifické procesy charakteristické pro zářivky, zejména jejich fosforovou vrstvu.

V prvních hodinách spalování dochází k určité změně elektrických parametrů, spojené s dokončením aktivace katody a s absorpcí a uvolněním některých nečistot z materiálů vnitřních částí výbojek za podmínek zvýšené chemické aktivity charakteristické pro plazma. Po zbytek životnosti zůstávají elektrické parametry nezměněny až do vyčerpání zásoby aktivační látky v oxidové katodě, což vede k výraznému zvýšení zapalovacího napětí, tedy k praktické nemožnosti dalšího provozu katody. lampy.

Ke snížení životnosti zářivek může dojít i v důsledku poklesu obsahu rtuti, který určuje tlak nasycených par. Při ochlazení výbojky se rtuť částečně usadí na fosforu, který ji při vhodné struktuře vrstev dokáže navázat tak, že se již nepodílí na dalším procesu odpařování.

Během životnosti ve fosforové vrstvě dochází k nevratným procesům, které vedou k postupnému snižování světelného toku zářivek. Jak je patrné z křivek změn světelného toku zářivek v průběhu jejich životnosti znázorněných na obrázku 9, dochází k tomuto poklesu zvláště intenzivně během prvních 100 hodin spalování, poté se zpomaluje a po 1500 - 2000 hodinách se stává přibližně úměrným na dobu spalování. Tento charakter změny světelného toku zářivek během jejich životnosti je vysvětlen následovně. Během 100 hodin dojde ke změnám ve složení fosforu chemické reakce s nečistotami v plnicím plynu; Během celého spalovacího procesu dochází k pomalé destrukci fosforu pod vlivem vysokoenergetických kvant, odpovídající rezonančnímu záření rtuti. K posledně uvedenému procesu se přidává tvorba vrstvy adsorbované rtuti na povrchu luminoforu, která je neprůhledná pro vzrušující ultrafialové záření. Kromě těchto procesů, jakož i změn v důsledku interakce se sklem, se na fosforové vrstvě ukládají produkty rozpadu katod, které tvoří charakteristické tmavé, někdy nazelenalé prstencové zóny poblíž konců lampy.

Experimenty prokázaly, že trvanlivost fosforové vrstvy závisí na specifickém elektrickém zatížení. Pro zářivky se zvýšenou elektrickou zátěží se používají fosfory, které jsou odolnější než halogenfosforečnan vápenatý.

Základní parametry svítidel

Zářivky se vyznačují následujícími hlavními parametry.

Parametry světla: 1) barva a spektrální složení záření; 2) světelný tok; 3) jas; 4) pulsace světelného toku.

Elektrické parametry: 1) výkon; 2) provozní napětí; 3) typ napájecího proudu; 4) typ výboje a použitá světelná plocha.

Provozní parametry: 1) světelný výkon; 2) životnost; 3) závislost světelných a elektrických parametrů na napájecím napětí a podmínkách prostředí; 4) rozměry a tvar lamp.

Hlavním znakem, který odlišuje svítidla pro hromadné použití pro osvětlení od celé řady zářivek, je jejich spalovací napětí, které souvisí s typem použitého výboje. Na základě této vlastnosti jsou lampy rozděleny do tří hlavních typů.

1. Obloukové výbojkové zářivky se spalovacím napětím do 220 V. Tyto svítidla jsou u nás nejrozšířenější resp. Evropské země. Takové lampy mají samozahřívací oxidovou katodu a při předehřátí se zapálí, což určuje hlavní rysy jejich konstrukce.

2. Obloukové zářivky se spalovacím napětím do 750 V. Takové výbojky (typ Slim line) se rozšířily v USA, pracují bez předehřívání katod a mají výkon více než 60W.

3. Doutnavkové zářivky se studenými katodami. Tento typ lampy se používá pro reklamní a signální osvětlení. Pracují při nízkých proudech (od 20 do 200 mA) ve vysokonapěťových instalacích (až několik kilovoltů). Vzhledem k malému průměru použitých trubek je lze snadno tvarovat do jakéhokoli tvaru.

Zvláštní skupinu tvoří vysoce svítivé výbojky se zvýšeným výkonem, které mají rozměry výbojek první skupiny. V takových lampách se ukázalo, že je nutné použít speciální metody udržování tlaku nasycených par rtuti.

Zvažme hlavní parametry zářivek první skupiny. Z výše uvedených parametrů, které charakterizují zářivky, jsme již uvažovali barvu a spektrální složení záření, světelný tok, výkon, typ výboje a použitou světelnou plochu. Hodnoty ostatních parametrů zářivek jsou uvedeny v tabulce 1. Průměrný termínŽivotnost svítidel všech typů s výkonem od 15 do 80 W v současnosti přesahuje 12 000 hodin s minimální dobou hoření každé žárovky 4 800 - 6 000 hodin. Během průměrné životnosti norma umožňuje pokles světelného toku maximálně o 40 % původního a po dobu rovnající se 70 % průměrné životnosti – maximálně 30 %.

stůl 1

Charakteristika univerzálních zářivek podle GOST 6825-74

Typy lamp Výkon, W Aktuální, A Provozní napětí, V Rozměry, mm Světelný tok, lm Životnost, h
Délka se špendlíky Průměr průměrný po minimální době hoření průměrný minimální
LB15
15 LTB
LHB15
LD15
LDC15
15 0,33 54 451,6 27 820
820
800
700
600
600
540
525
450
410
15000 6000
LB20
20 LTB
LHB20
LD20
LDC20
20 0,37 57 604 40 1200
1100
1020
1000
850
940
760
735
730
630
12000 4800
LB30
30 LTB
LHB30
LD30
LDC30
30 0,36 104 908,8 27 2180
2020
1940
1800
1500
1680
1455
1395
1180
1080
15000 6000
LB40
40 LTB
LHB40
LD40
LDC40
40 0,43 103 1213,6 40 3200
3100
3000
2500
2200
2490
2250
2250
1900
1630
12000 4800
LB65
LTB65
LHB65
LD65
LDC65
65 0,67 110 1514,2 40 4800
4650
4400
4000
3160
3720
3310
3165
2705
2500
13000 5200
LB80
80 LTB
LHB80
LD80
LDC80
80 0,865 102 1514,2 40 5400
5200
5040
4300
4800
4170
3745
3650
3100
2890
12000 4800

Jas zářivek různých barev a výkonu se pohybuje od 4 × 10³ do 8 × 10³ cd/m². Jas lampy souvisí s jejím světelným tokem F l a geometrickými rozměry poměrem

Kde L 0 - střední průměr jasu střední části svítilny ve směru kolmém k ose, cd/m2; F l - světelný tok, lm; k- koeficient zohledňující pokles jasu směrem ke koncům trubice, k= 0,92 pro všechny žárovky, s výjimkou žárovek 15 W, pro které k = 0,87; d- vnitřní průměr trubky, m; l sv - délka svítící části tubusu, m.

Nerovnoměrnost jasu podél průměru tubusu je spojena se změnou odrazivosti skla, která se zvyšuje s rostoucím úhlem dopadu. Je třeba poznamenat, že všechny udávané elektrické a světelné parametry zářivek se zjišťují při rozsvícení svítidla příkladnou měřicí tlumivkou (DOI) při jmenovitém stabilizovaném napětí.

Svítivost zářivek já v ve směru kolmém na jejich osu, souvisí se světelným tokem vztahem

já v= 0,108 x Fl.

Prostorové rozložení svítivosti zářivek v podélné rovině se blíží difuznímu.

Při zapnutí zářivek na střídavou síť v každém půlcyklu výboj v zářivce zhasne a znovu se zapálí, což vede k pulzaci světelného toku. Vlivem dosvitu luminoforu je pulsace světelného toku lampy oslabena oproti pulsaci výboje. Stroboskopický efekt vznikající pulzujícím světelným tokem zářivek se snižuje vhodným připojením skupin současně spínaných zářivek k napájecí síti např. na dvou nebo třech protilehlých fázích napájecí sítě.

Elektrické a světelné parametry zářivek jsou určeny parametry spínacího obvodu a síťového napětí. Při změně síťového napětí se mění i elektrické parametry svítidel a světelné a provozní parametry, které přímo souvisejí s elektrickými parametry. Pro jakékoli schéma spínání závisí parametry zářivek mnohem méně na napájecím napětí než.

Závislost parametrů zářivek na tlaku nasycených par rtuti určuje jejich citlivost na změny okolní teploty a podmínek chlazení. Obrázek 10 ukazuje závislost světelného toku na okolní teplotě. Jak je známo, vzduch v závislosti na rychlosti svého pohybu výrazně mění svůj chladicí účinek. Závislost světelné účinnosti výbojek, jak je patrné z obrázku 10, je tedy určena nejen teplotou, ale také rychlostí pohybu vzduchu.

Lampy se samozahřívacími oxidovými katodami

Většina zářivek se samozahřívacími oxidovými katodami se vyrábí ve formě rovných trubic, které se liší průměrem a délkou, to znamená výkonem. Délka lamp je přísně regulována normou. To umožňuje instalaci žárovek do svítidel.

Pro přímé zářivky se používá několik provedení patice. Konstrukce stanovená podle GOST 1710-79 se jmenovitými rozměry je znázorněna na obrázku 11. Základna je připojena k lampě pomocí kolíkového tmelu stejným způsobem jako žárovky.

Velká délka přímých zářivek v některých případech omezuje jejich použití, zejména v běžném životě. Proto byly vyvinuty a vyrobeny zářivky různé tvary: U A W-tvarové, prstencové a v posledních letech i kompaktní zářivky, které se svým designem blíží žárovkám pro obecné osvětlení, včetně patice, což zajišťuje jejich úspěšné použití. Kudrnatý U A W-tvarované lampy poskytují možnost jednostranného upevnění a připojení k napájení. Tvarové výbojky jsou vyráběny ohýbáním svařovaných, ale ještě nevyprázdněných rovných výbojek požadovaného výkonu. Světelný výkon zakřivených svítidel je menší než u přímých svítidel díky vzájemnému stínění částí žárovky. Kruhové zářivky jsou ohnuty do téměř souvislého prstence. Vzdálenost mezi konci ohýbané lampy je dána možností připojení ohýbané lampy k vakuové instalaci pro čerpání a vakuové zpracování. Tato malá mezera je v hotové lampě vyplněna speciální základnou se čtyřmi kolíky. Parametry některých zářivek jsou uvedeny v tabulce 2.

tabulka 2

Parametry jednoúčelových zářivek

Typ lampy Výkon zářivek, W Aktuální, A Provozní napětí, V Rozměry, mm Světelný tok, lm Životnost, h
Délka bez špendlíků Průměr nominální Po 40 % průměrné doby hoření průměrný Každá lampa
Malé velikosti
LB4-1
LB6-2
LB8-3
LB13-1
4
6
8
13
0,15
0,15
0,17
0,175
30
46
61
95
135,8
211,0
288,2
516,8
16
16
16
16
110
250
385
780
85
187
290
585
6000
6000
6000
6000
-
-
-
-
Kudrnaté (ve tvaru U, W, prsten)
LBU30-U4
LB30-U4
LBK22
LBK32
LBK40
30
30
22
32
40
0,36
0,35
0,38
0,41
0,44
104
108
66
82
110
465
231
-
-
-
86
230
216
311
412
1920
1800
1050
1900
2600
1280
1280
790
1420
1950
15000
15000
7500
7500
7500
6000
6000
3000
3000
3000
Reflex
LBR40
LBR80
LHBR40
LHBR80
40
80
40
80
0,43
0,865
0,43
0,865
103
102
103
102
1213,6
1514,2
1213,6
1514,2
40
40
40
40
2500
4350
2080
3460
390 *
600 *
300 *
500 *
10000
10000
10000
10000
4000
4000
4000
4000
Amalgám
LBA15-1
LBA30-1
LBA40
15
30
40
0,33
0,36
0,43
54
104
103
451,6
908,8
1213,6
27
27
40
780
2040
3040
550
1450
2260
12000
12000
12000
4800
4800
4800
Barevný
LK40BP
LV40BP
LR40BP
LZ40BP
LG40BP
40
40
40
40
40
0,43
0,43
0,43
0,43
0,43
103
103
103
103
103
1213,6
1213,6
1213,6
1213,6
1213,6
40
40
40
40
40
330
1450
560
2100
1000
230
1020
390
1500
700
7500
7500
7500
7500
7500
4000
4000
4000
4000
4000

* Intenzita světla v kandelách

Aby bylo možné využít barevných výhod zářivek a jejich nízké teploty v lokálních osvětlovacích instalacích, byla vyvinuta řada malých svítidel v baňce o průměru 16 mm. Výbojky této řady, jejichž parametry jsou uvedeny v tabulce 2, se od výbojek hlavní řady liší nižší světelnou účinností a životností. Pro připojení k napájecímu zdroji jsou vybaveny válcovými zásuvkami typu G-5 v souladu s GOST 17100-79 (obrázek 11).

Pro provoz při vysokých okolních teplotách, například v uzavřených výbojkách, se vyrábějí speciální amalgámové zářivky, ve kterých je rtuť nahrazena amalgámem (tab. 2). Amalgám je slitina kovu a rtuti. V závislosti na poměru rtuti a kovu mohou být amalgámy při pokojové teplotě v kapalném, polotekutém nebo pevném stavu. Na vysoké teploty amalgám se rozkládá za uvolňování rtuti, která se při odpařování podílí na procesech tvorby plynového výboje jako u klasické zářivky. Zavedení amalgámu zvyšuje teplotu, při které je dosaženo optimálního tlaku par rtuti (až 60 - 90 °C), což umožnilo vytvořit výbojky s vysokým měrným výkonem na jednotku délky, pracující při okolních teplotách zvýšených na 70 - 95 °C. Zavedení rtuti ve formě amalgámu však znesnadňuje rozsvícení lamp. Navíc postupným odpařováním rtuti dochází k postupnému zvyšování světelného toku výbojek – jejich spalování po určitou dobu. Doba hoření amalgámových lamp při výše uvedených teplotách okolí je 10 - 15 minut. Jako amalgám v domácích lampách se používá kompozice skládající se z 20 % rtuti, 75 % olova a 5 % berylia v pevném stavu.

Další zvýšení výkonu zářivek v rozměrech přijatelných pro jejich praktické použití si vyžádalo vývoj technik a metod pro udržení tlaku nasycených rtuťových par v požadovaných mezích za podmínek zvyšující se teploty ve střední části baňky. Udržení tlaku rtuťových par při vysokém měrném zatížení je dosaženo vytvořením chladnějšího místa na baňce výbojky, než je její střední část. Hlavními metodami tohoto druhu jsou: přivaření válcového nástavce uprostřed baňky, jako by prodlužoval část vnějšího povrchu baňky do větší vzdálenosti od osy vypouštění (obrázek 12, A); zvětšení délky kaskádové oblasti se stíněním konce trubice před ohřevem katodovým zářením (obrázek 12, b). Nevýhodou těchto metod je, že při ochlazení lampy se veškerá rtuť hromadí na chladném místě, v důsledku čehož se zpomaluje záblesk lampy. Zvětšení délky kaskádové oblasti vede ke zmenšení délky výstupní kolony. Proto je světelná účinnost takových amalgámových výbojek nižší než u výbojek s konvenčním katodovým designem. Oblasti jejich použití jsou určeny parametry prostředí. Mezi další nevýhody lamp s odbočkou upozorňujeme na náročnost jejich balení a přepravy.

Obrázek 12. Metody pro získání studených zón na baňce:
A- větev na baňce; b- podlouhlá a stíněná kaskádová oblast; PROTI- rýhovaná baňka

Nejlepších výsledků se dosáhne použitím drážkovaných trubek (obrázek 12, PROTI). Tento tvar baňky vede k prodloužení vypouštěcího kanálu, jehož osa se zdánlivě ohýbá po střídajících se drážkách, zatímco se řada úseků povrchu trubky oddaluje od vypouštěcí osy. Zvětšení délky vybíjecí mezery u takových konstrukcí však nevede ke znatelnému zvýšení zapalovacího napětí. Delší vybíjecí mezera umožňuje získat stejný výkon na úkor mírně nižšího proudu. Vývoj takových zářivek se v poslední době zastavil kvůli pokroku ve výrobě lamp vysoký tlak, primárně sodík se zlepšeným podáním barev a vysokou světelnou účinností.

Ze speciálních zářivek je třeba zmínit také tzv. ozařovací lampy, jejichž záření leží mimo viditelnou oblast. Mezi takové výbojky patří zejména baktericidní výbojky, které neobsahují fosfor. Germicidní lampy mají významný tok záření v ultrafialové oblasti spektra (dominantní vlnová délka 253,65 nm), vyznačující se baktericidním účinkem, to znamená schopností neutralizovat bakterie. Pro žárovky takových lamp se používá speciální uviolové sklo, které propouští více než 50 % toku záření o vlnové délce 253,65 nm.

Germicidní výbojky typu DB o výkonu 8, 15, 30 a 60 W se vyrábějí v baňkách stejných velikostí jako zářivky o stejném výkonu. Záření baktericidních lamp se posuzuje ve speciálních jednotkách baktericidního toku - bacts (1bq - tok záření o výkonu 1 W o vlnové délce 253,65 nm). Výbojky typu DBR8 (reflektor) mají radiační tok 3 bq, DB15 - 2,5 bq, DB30-1 - 6,6 bq, DB60 - 8 bq.
Zářivky s baňkami z uviolového skla, ale s horší propustností záření o vlnové délce 253,65 nm v důsledku aplikace fosforu na bázi fosforečnanu vápenatého na vnitřní stěnu vytvářejí erytémový tok záření používaný v řadě opalovacích a terapeutických instalací. Záření erytémových lamp se odhaduje v jednotkách toku erytému - éry (1 er - tok záření o výkonu 1 W o vlnové délce 297 nm). Erytémové lampy se vyrábí v typech LE, LER a LUFSh o výkonu od 4 do 40 W s erytémovým tokem na vzdálenost 1 m od 40 do 140 starosta/m².

Kromě diskutovaných se vyrábí ozařovací zářivky speciálního designu, reklamní, signální a dekorativní. Série dekorativních lamp tedy zahrnuje lampy různých barev, což je uvedeno v jejich označení (R - červená, F - žlutá, P - růžová, Z - zelená, G - modrá).

Kromě uvažovaných zářivek s oxidovými samozahřívacími katodami používaných ve startovacích okruzích existují lampy určené pro provoz v bezstartérových okruzích a okruzích okamžitého zapalování. Žárovky pro provoz v bezstartérových okruzích - rychlozápalné žárovky se designem neliší od spouštěcích žárovek, ale mají normalizované hodnoty katodového odporu a vodivý pásek na žárovce, který usnadňuje zapalování.

Zvláštní skupinu zářivek tvoří reflektorová svítidla se směrovým rozložením světla. Na vnitřní povrch trubice (do 2/3 jejího obvodu) je nanesena vrstva kovového prášku s difúzním odrazem a následně vrstva fosforu. Reflexní vrstva koncentruje tok záření. Takové výbojky mají nižší světelnou účinnost díky absorpci v reflexní vrstvě, ale poskytují vyšší účinnost svítidla. Lampy s takovým povlakem se nazývají štěrbinové lampy. Štěrbinové lampy mají vysokou koncentraci záření, což umožňuje jejich použití v elektrických zařízení(výbojky typ LSch47) a pro ozařování rostlin ve sklenících (typ LFR150).

V souvislosti s vývojem vysoce stabilních úzkopásmových luminoforů na bázi prvků vzácných zemin bylo možné vyrábět vysoce ekonomické zářivky v baňce o průměru 26 mm místo 38 mm. Takové žárovky mají snížený výkon - 18 místo 20 W, 36 místo 40 W, 58 místo 65 W a vysokou světelnou účinnost (až 100 lm/W), díky čemuž je jejich světelný tok vyšší než u standardních žárovek. vyšší moci.

Výroba zářivek zahrnuje použití toxické rtuti. Vývoj bezrtuťových výbojek proto dlouho přitahoval pozornost. Podařilo se vytvořit nízkotlaké výbojky v baňkách o průměru 38 a délce 1200 mm, plněné neonem, s fosforem na bázi oxidu yttria, se světelnou účinností 23 - 25 lm/W. Vzhledem k většímu gradientu potenciálu výbojového sloupce v neonu (asi 2x vyšší než u rtuťových zářivek) je možné vytvořit úsporné zářivky pro určité účely. Bezrtuťové zářivky se díky svým snadnějším podmínkám zapalování při nízkých teplotách používají například v osvětlovacích zařízeních pro podvodní rybolov.

Nízkotlaké zářivky byly prvními plynovými výbojkami, které pro svou vysokou světelnou účinnost, dobré spektrální složení a dlouhou životnost našly i přes určité potíže s připojením k elektrické síti uplatnění pro účely všeobecného osvětlení. Vysoké světelné účinnosti zářivek je dosaženo kombinací obloukového výboje v nízkotlakých rtuťových parách, vyznačujících se vysokou účinností přechodu elektrické energie na ultrafialové záření, s přeměnou ultrafialového záření na viditelné záření v fosforová vrstva.

Zářivky jsou dlouhé skleněné trubice, na jejichž koncích jsou připájeny nožky nesoucí elektrody (obrázek 1). Elektrody jsou wolframová bi-helix nebo tri-helix s nanesenou vrstvou účinné látky, která má nízkou pracovní funkci při teplotě ohřevu cca 1200 K (oxidové katody), nebo studená oxidová katoda se zvýšeným povrchem , čímž se zabrání překročení její teploty během hoření lampy.

Obrázek 1. Schéma zářivky:
1 - noha; 2 - elektroda; 3 - katoda; 4 - fosforová vrstva; 5 - trubice baňky; 6 - základna; 7 - páry rtuti

Oxidová katoda je pokryta vrstvou emitující látky skládající se z oxidů kovů alkalických zemin získaných zahřátím a rozkladem karbonidů (BaCO 3, CaCO 3, SrCO 3). Povlak je aktivován malými nečistotami prvků alkalických zemin. V důsledku toho se vnější povrch katody změní na polovodičovou vrstvu s nízkou pracovní funkcí. Oxidové katody pracují při 1250 - 1300 K, poskytují dlouhou životnost a nízké poklesy napětí katody.

Malé množství rtuti se zavede do trubice zářivky, čímž se vytvoří tlak nasycených par při 30 - 40 °C a inertní plyn s parciálním tlakem několika stovek pascalů. Tlak par rtuti určuje pokles výbojového zápalného napětí a také výstup ultrafialového záření z rtuťových rezonančních čar 253, 65 a 184,95 nm. Argon se používá především jako inertní plyn ve zářivce při tlaku 330 Pa. V poslední době se k plnění výbojek pro všeobecné použití používá směs skládající se z 80 - 90 % Ar a 20 - 10 % Ne o tlaku 200 - 400 Pa. Přidání inertního plynu k parám rtuti usnadňuje zapálení výboje, snižuje rozprašování oxidového povlaku katody, zvyšuje gradient elektrického potenciálu výbojového sloupce a zvyšuje radiační výkon rezonančních čar rtuti. U zářivek pochází 55 % výkonu z čáry 253,65 nm, 5,7 % z čáry 184,95 nm, 1,5 - 2 % z čáry 463,546 a 577 nm a 1,8 % ze světelné emise ostatních čar. Zbytek energie se spotřebuje na ohřev žárovky a elektrod. Na vnitřní povrch trubice je nanesena tenká vrstva fosforu rovnoměrně po celé její délce. Díky tomu se světelná účinnost rtuťového výboje rovná 5 - 7 lm/W zvyšuje na 70 - 80 lm/W u moderních 40W zářivek. Při použití luminoforů na bázi prvků vzácných zemin se světelná účinnost zářivky o průměru 26 mm zvyšuje na 90 - 100 lm/W.

Nízký tlak par rtuti používaný ve zářivkách, který je výsledkem teploty baňky, která se jen málo liší od okolní teploty, činí její parametry závislými na vnějších podmínkách. Provozní parametry výbojek jsou určeny parametry předřadníků.

Vzhledem k rozmanitosti a složitosti výše uvedených závislostí budeme každou z nich posuzovat samostatně. Zároveň budeme mít na paměti, že v reálných provozních podmínkách svítilen jsou vzájemně propojeny.

Základní vlastnosti nízkotlakého výboje rtuti

Hlavní část radiačního výkonu nízkotlakého rtuťového výboje používaného ve zářivce je soustředěna v rezonančních čarách rtuti o vlnových délkách 253,65 a 184,95 nm. Toto záření se vyskytuje ve výbojovém sloupci při tlaku rtuťových par 1 Pa a proudové hustotě asi 10 A/mm². Tlak nasycených par rtuti je, jak známo, určen teplotou nejchladnější části baňky lampy obsahující rtuť v kapalné fázi.

Emise rezonančních čar závisí na tlaku rtuťových par, typu a tlaku inertního plynu použitého ve výbojkách. Tato závislost pro čistou rtuť a rtuť s argonem je znázorněna na obrázku 2. Zvýšení toku záření ve výbojkách plněných rtuťovými parami (křivka 2 na obrázku 2) při tlacích do 5 Pa, téměř úměrných tlaku rtuti, při vysokých tlacích dochází k nasycení. To je způsobeno skutečností, že se zvyšujícím se tlakem se zvyšuje koncentrace atomů rtuti, což vede ke zvýšení počtu srážek atomů rtuti s elektrony, ke zvýšení počtu excitovaných atomů a v důsledku toho ke zvýšení v počtu emitovaných fotonů.

Zavedení přísady inertního plynu (křivka 1 na obrázku 2) zvyšuje výtěžek rezonančního záření atomů rtuti, protože přítomnost inertního plynu, i v malých koncentracích, vede ke zvýšení tlaku ve výbojce. Ve rtuťovém výboji je také značná koncentrace nestabilních atomů, které se obvykle usazují na stěnách trubice a zvyšují její teplotu. Se zvyšujícím se tlakem v lampě naplněné inertním plynem prudce klesá pravděpodobnost, že metastabilní atomy dosáhnou stěn, aniž by se srazily s jinými atomy plynu nebo elektrony. Výsledkem je, že většina atomů rtuti přejde do excitovaného stavu s následnou emisí energie, což zvyšuje světelný výkon.

Obrázek 3 ukazuje závislost výstupu rezonančního záření pro 253,65 nm rtuťové čáry na proudové hustotě J. Vzhledem k tomu, že hlavním zdrojem rezonančního záření je výbojkový sloupec, který zabírá pouze část prostoru mezi elektrodami, je zřejmé, že světelná účinnost rezonančního záření bude záviset na délce výbojky, s nárůstem vlivu katodové oblasti, která se nepodílí na tvorbě rezonančního záření, se sníží. Obrázek 4 ukazuje závislost světelné účinnosti zářivky na její délce l.

Pokles napětí na lampě klesá se zvyšující se proudovou hustotou. To znamená, že s rostoucí proudovou hustotou klesá i potenciálový gradient na jednotku délky výbojového sloupce. Hodnota úbytku napětí na jednotku délky sloupce v závislosti na proudu je nezbytná pro výpočty související se stanovením parametrů výbojky. Obrázek 5 ukazuje závislost gradientu potenciálu E na jednotku délky sloupce v závislosti na proudu pro výbojky různých průměrů a na obrázku 6 je znázorněna závislost poklesu napětí v oblasti katody výboje U na tlak a druh plnicího plynu.
U zářivky se samozahřívacími oxidovými katodami je úbytek katodového napětí, získaný extrapolací závislosti napětí na zářivce na délce výbojkového sloupce, od 12 do 20 V. Proto u většiny typů zářivek Předpokládá se, že katodový úbytek napětí je 10 - 15 V a anoda 3 - 6 V.


Obrázek 5. Závislost gradientu potenciálu na jednotku délky kladného sloupce na proudu pro výbojky různých průměrů, mm:
1 - 19; 2 - 25; 3 - 38; 4 - 54
Obrázek 6. Závislost úbytku napětí v katodové oblasti výboje na tlaku a typu inertního plynu (tlak par rtuti asi 1 Pa) Obr.

V moderních zářivkách se zpravidla používají oxidové katody pracující v samozahřívacím režimu s katodovou skvrnou a zvýšenou termionickou emisí z celého povrchu. Návrhy oxidové katody jsou znázorněny na obrázku 7.

Obrázek 7. Konstrukce katod zářivek:
A- studená katoda doutnavého výboje; b- samozahřívací oxidová katoda; 1 - katoda; 2 - anoda; 3 - elektrody

Množství aktivační látky obsažené v oxidové vrstvě určuje skutečnou životnost výbojek, protože právě tato látka se při spalování spotřebovává.

Konce wolframového drátu, který tvoří základ samozahřívací oxidové katody, jsou vyvedeny z lampy, což umožňuje průchod proudu jak pro zpracování a aktivaci katody, tak pro její předehřívání za účelem snížení zapalovací napětí za provozních podmínek. Během tvorby oxidové vrstvy se na rozhraní mezi wolframovým drátem a oxidovou pastou objeví mezivrstva v důsledku difúze iontů kovů alkalických zemin do povrchové vrstvy wolframu. To podporuje přenos elektronů z wolframu na oxid. Jejich výstup do plynové výtlačné mezery je zajištěn díky nízké pracovní funkci zahřátého barya. Po vytvoření obloukového výboje se výstup elektronů soustředí na katodový bod umístěný na nové lampě blízko konce elektrody, která je přímo připojena ke zdroji energie. Jak se baryum odpařuje do výbojky, katodový bod se pohybuje po spirále elektrody na opačný konec, což vede k postupnému mírnému zvyšování napětí na výbojce. Na konci životnosti lampy, kdy je baryum spotřebováno podél celé oxidové katody, se výrazně zvýší vypalovací napětí lampy; žárovka zapnutá s konvenčními předřadníky přestane svítit.

V současné době neexistuje úplná metoda pro výpočet katod. Proto je jejich vývoj prováděn na základě experimentálních dat a představuje jeden z pracovně nejnáročnějších procesů vytváření luminiscenčních tlapek.

Optimální výtěžnost rezonančního záření závisí na tlaku nasycených par rtuti, který je dán teplotou nejchladnější části baňky. Teplota konců baňky, ve kterých jsou umístěny katody, je poměrně vysoká, protože teplota termionické emise oxidové katody přesahuje 1200 K. Při absenci jakýchkoliv speciálních zařízení v konvenčních zářivkách je tedy plocha výbojového sloupce uprostřed žárovky bude nejchladnější. Závislost teploty baňky t k od moci P 1., uvolněné ve výtlačné koloně, na jednotku vnějšího povrchu a v závislosti na vnějším průměru trubice baňky, lze získat ze vztahu

P 1. = π × dC × ( t Komu - t PROTI),

Kde C- koeficient slabě závislý na průměru trubky d 2 ; t c - teplota okolí (vzduchu).

Vzhledem k tomu, že na výrobních linkách je obtížné měřit průměr trubic, byl pro výrobu svítidel různého výkonu zvolen určitý rozsah průměrů - 16, 25, 38 a 54 mm. Závislost teploty vnějšího povrchu trubice lampy na proudu a průměru je znázorněna na obrázku 8. Obrázek ukazuje, že s rostoucím proudem, tedy výkonem lampy, aby se získala prakticky přijatelná délka a zajistila se teplota stěny , je nutné zvětšit průměr trubice žárovky. Lampy stejného výkonu mohou být v zásadě vytvořeny v baňkách různých průměrů, ale budou mít různé délky. Pro sjednocení svítidel a možnosti jejich použití v různých svítidlech jsou délky zářivek standardizovány a jsou 440, 544, 900, 1505 a 1200 mm.

Barva a složení záření lampy

Záření zářivek vzniká především díky fosforu, který přeměňuje ultrafialové záření výboje na rtuťový prach. Účinnost přeměny ultrafialového záření na viditelné záření závisí nejen na parametrech původního fosforu, ale také na vlastnostech jeho vrstvy. U zářivek pokrývá vrstva fosforu téměř zcela uzavřený povrch trubice a záře je buzena zevnitř a využívána zvenčí. Celkový světelný tok zářivek obsahuje kromě luminiscenčního toku viditelné záření rtuťových výbojových vedení, které prosvítá přes vrstvu fosforu. Světelný tok zářivek tak závisí jak na absorpčním koeficientu fosforu, tak na koeficientu odrazu. Barva zářivky přesně neodpovídá barvě použitého fosforu. Zdá se, že tok záření rtuťového výboje posouvá barvu lampy do modré oblasti spektra. Tento posun je zanedbatelný, takže korekce barev je v toleranci barvy lampy.

Pro zářivky používané v instalacích obecného osvětlení byly z mnoha odstínů, které lze získat pomocí fosforečnanu vápenatého, vybrány čtyři, které definují typy zářivek: LD - denní světlo, barevná teplota 6500 K; LCB - studené bílé světlo s barevnou teplotou 4800 K; LB - bílé světlo s barevnou teplotou 4200 K; LTB - teplé bílé světlo s barevnou teplotou 2800 K. Mezi výbojkami uvedených barev jsou i výbojky s vylepšeným spektrálním složením záření, poskytující dobré podání barev. K označení takových lamp se za písmeny charakterizující barvu záření přidává písmeno C (například LDC, LHBC, LBC, LTBC). Pro výrobu lamp se zlepšeným podáním barev se do halogenfosforečnanu vápenatého přidávají další fosfory, které vyzařují hlavně v červené oblasti spektra. Sledování shody výbojek s vyzařováním dané barvy se provádí kontrolou barvy záření pomocí kolorimetrů.

U zářivek pokrývá záření téměř celý viditelný rozsah s maximem ve žluté, zelené nebo modré části. Barvu takto složitého záření nelze odhadnout pouze podle vlnové délky. V těchto případech je barva určena souřadnicemi chromatičnosti X A y, jehož každá dvojice hodnot odpovídá určité barvě (bodu na barevném grafu).

Správné vnímání barvy okolních objektů závisí na spektrálním složení světelného zdroje. V tomto případě je zvykem mluvit o barevném podání světelného zdroje a hodnotit ho hodnotou parametru R a, nazývaný obecný index podání barev. Význam R a je indikátor vnímání barevného předmětu při osvětlení daným umělým zdrojem světla v porovnání s referenčním. Čím vyšší je hodnota R a(maximální hodnota 100), tím vyšší je kvalita podání barev lampy. Pro zářivky typu LDC R a= 90, LHE - 93, LEC - 85. Celkový index podání barev je zprůměrovaný parametr světelného zdroje. V řadě speciálních případů navíc R a použijte indexy podání barev, označené R i, které charakterizují vnímání barvy například její silnou sytostí, nutností správného vnímání barvy lidské kůže a podobně.

Procesy v plynu, fosforu a na katodě výbojek při procesu spalování

Sledujme procesy, ke kterým v průběhu času dochází v plynu nebo kovových parách, když jimi prochází elektrický proud, a také některé specifické procesy charakteristické pro zářivky, zejména jejich fosforovou vrstvu.

V prvních hodinách spalování dochází k určité změně elektrických parametrů, spojené s dokončením aktivace katody a s absorpcí a uvolněním některých nečistot z materiálů vnitřních částí výbojek za podmínek zvýšené chemické aktivity charakteristické pro plazma. Po zbytek životnosti zůstávají elektrické parametry nezměněny až do vyčerpání zásoby aktivační látky v oxidové katodě, což vede k výraznému zvýšení zapalovacího napětí, tedy k praktické nemožnosti dalšího provozu katody. lampy.

Ke snížení životnosti zářivek může dojít i v důsledku poklesu obsahu rtuti, který určuje tlak nasycených par. Při ochlazení výbojky se rtuť částečně usadí na fosforu, který ji při vhodné struktuře vrstev dokáže navázat tak, že se již nepodílí na dalším procesu odpařování.

Během životnosti ve fosforové vrstvě dochází k nevratným procesům, které vedou k postupnému snižování světelného toku zářivek. Jak je patrné z křivek změn světelného toku zářivek v průběhu jejich životnosti znázorněných na obrázku 9, dochází k tomuto poklesu zvláště intenzivně během prvních 100 hodin spalování, poté se zpomaluje a po 1500 - 2000 hodinách se stává přibližně úměrným na dobu spalování. Tento charakter změny světelného toku zářivek během jejich životnosti je vysvětlen následovně. Během 100 hodin převažují změny ve složení fosforu spojené s chemickými reakcemi s nečistotami v plnicím plynu; Během celého spalovacího procesu dochází k pomalé destrukci fosforu pod vlivem vysokoenergetických kvant, odpovídající rezonančnímu záření rtuti. K posledně uvedenému procesu se přidává tvorba vrstvy adsorbované rtuti na povrchu luminoforu, která je neprůhledná pro vzrušující ultrafialové záření. Kromě těchto procesů, jakož i změn v důsledku interakce se sklem, se na fosforové vrstvě ukládají produkty rozpadu katod, které tvoří charakteristické tmavé, někdy nazelenalé prstencové zóny poblíž konců lampy.

Experimenty prokázaly, že trvanlivost fosforové vrstvy závisí na specifickém elektrickém zatížení. Pro zářivky se zvýšenou elektrickou zátěží se používají fosfory, které jsou odolnější než halogenfosforečnan vápenatý.

Základní parametry svítidel

Zářivky se vyznačují následujícími hlavními parametry.

Parametry světla: 1) barva a spektrální složení záření; 2) světelný tok; 3) jas; 4) pulsace světelného toku.

Elektrické parametry: 1) výkon; 2) provozní napětí; 3) typ napájecího proudu; 4) typ výboje a použitá světelná plocha.

Provozní parametry: 1) světelný výkon; 2) životnost; 3) závislost světelných a elektrických parametrů na napájecím napětí a podmínkách prostředí; 4) rozměry a tvar lamp.

Hlavním znakem, který odlišuje svítidla pro hromadné použití pro osvětlení od celé řady zářivek, je jejich spalovací napětí, které souvisí s typem použitého výboje. Na základě této vlastnosti jsou lampy rozděleny do tří hlavních typů.

1. Obloukové výbojkové zářivky se spalovacím napětím do 220 V. Tyto svítidla jsou nejrozšířenější u nás a v evropských zemích. Takové lampy mají samozahřívací oxidovou katodu a při předehřátí se zapálí, což určuje hlavní rysy jejich konstrukce.

2. Obloukové zářivky se spalovacím napětím do 750 V. Takové výbojky (typ Slim line) se rozšířily v USA, pracují bez předehřívání katod a mají výkon více než 60W.

3. Doutnavkové zářivky se studenými katodami. Tento typ lampy se používá pro reklamní a signální osvětlení. Pracují při nízkých proudech (od 20 do 200 mA) ve vysokonapěťových instalacích (až několik kilovoltů). Vzhledem k malému průměru použitých trubek je lze snadno tvarovat do jakéhokoli tvaru.

Zvláštní skupinu tvoří vysoce svítivé výbojky se zvýšeným výkonem, které mají rozměry výbojek první skupiny. V takových lampách se ukázalo, že je nutné použít speciální metody udržování tlaku nasycených par rtuti.

Zvažme hlavní parametry zářivek první skupiny. Z výše uvedených parametrů, které charakterizují zářivky, jsme již uvažovali barvu a spektrální složení záření, světelný tok, výkon, typ výboje a použitou světelnou plochu. Hodnoty ostatních parametrů zářivek jsou uvedeny v tabulce 1. Průměrná životnost svítidel všech typů s výkonem od 15 do 80 W v současnosti přesahuje 12 000 hodin s minimální dobou svícení každé svítidla 4 800 - 6 000 hodin . Během průměrné životnosti norma umožňuje pokles světelného toku nejvýše o 40 % původního a po dobu rovnající se 70 % průměrné životnosti – nejvýše o 30 %.

stůl 1

Charakteristika univerzálních zářivek podle GOST 6825-74

Typy lamp Výkon, W Aktuální, A Provozní napětí, V Rozměry, mm Světelný tok, lm Životnost, h
Délka se špendlíky Průměr průměrný po minimální době hoření průměrný minimální
LB15
15 LTB
LHB15
LD15
LDC15
15 0,33 54 451,6 27 820
820
800
700
600
600
540
525
450
410
15000 6000
LB20
20 LTB
LHB20
LD20
LDC20
20 0,37 57 604 40 1200
1100
1020
1000
850
940
760
735
730
630
12000 4800
LB30
30 LTB
LHB30
LD30
LDC30
30 0,36 104 908,8 27 2180
2020
1940
1800
1500
1680
1455
1395
1180
1080
15000 6000
LB40
40 LTB
LHB40
LD40
LDC40
40 0,43 103 1213,6 40 3200
3100
3000
2500
2200
2490
2250
2250
1900
1630
12000 4800
LB65
LTB65
LHB65
LD65
LDC65
65 0,67 110 1514,2 40 4800
4650
4400
4000
3160
3720
3310
3165
2705
2500
13000 5200
LB80
80 LTB
LHB80
LD80
LDC80
80 0,865 102 1514,2 40 5400
5200
5040
4300
4800
4170
3745
3650
3100
2890
12000 4800

Jas zářivek různých barev a výkonu se pohybuje od 4 × 10³ do 8 × 10³ cd/m². Jas lampy souvisí s jejím světelným tokem F l a geometrickými rozměry poměrem

Kde L 0 - střední průměr jasu střední části svítilny ve směru kolmém k ose, cd/m2; F l - světelný tok, lm; k- koeficient zohledňující pokles jasu směrem ke koncům trubice, k= 0,92 pro všechny žárovky, s výjimkou žárovek 15 W, pro které k = 0,87; d- vnitřní průměr trubky, m; l sv - délka svítící části tubusu, m.

Nerovnoměrnost jasu podél průměru tubusu je spojena se změnou odrazivosti skla, která se zvyšuje s rostoucím úhlem dopadu. Je třeba poznamenat, že všechny udávané elektrické a světelné parametry zářivek se zjišťují při rozsvícení svítidla příkladnou měřicí tlumivkou (DOI) při jmenovitém stabilizovaném napětí.

Svítivost zářivek já v ve směru kolmém na jejich osu, souvisí se světelným tokem vztahem

já v= 0,108 x Fl.

Prostorové rozložení svítivosti zářivek v podélné rovině se blíží difuznímu.

Při zapnutí zářivek na střídavou síť v každém půlcyklu výboj v zářivce zhasne a znovu se zapálí, což vede k pulzaci světelného toku. Vlivem dosvitu luminoforu je pulsace světelného toku lampy oslabena oproti pulsaci výboje. Stroboskopický efekt vznikající pulzujícím světelným tokem zářivek se snižuje vhodným připojením skupin současně spínaných zářivek k napájecí síti např. na dvou nebo třech protilehlých fázích napájecí sítě.

Elektrické a světelné parametry zářivek jsou určeny parametry spínacího obvodu a síťového napětí. Při změně síťového napětí se mění i elektrické parametry svítidel a světelné a provozní parametry, které přímo souvisejí s elektrickými parametry. Pro jakékoli schéma spínání závisí parametry zářivek mnohem méně na napájecím napětí než.

Závislost parametrů zářivek na tlaku nasycených par rtuti určuje jejich citlivost na změny okolní teploty a podmínek chlazení. Obrázek 10 ukazuje závislost světelného toku na okolní teplotě. Jak je známo, vzduch v závislosti na rychlosti svého pohybu výrazně mění svůj chladicí účinek. Závislost světelné účinnosti výbojek, jak je patrné z obrázku 10, je tedy určena nejen teplotou, ale také rychlostí pohybu vzduchu.

Lampy se samozahřívacími oxidovými katodami

Většina zářivek se samozahřívacími oxidovými katodami se vyrábí ve formě rovných trubic, které se liší průměrem a délkou, to znamená výkonem. Délka lamp je přísně regulována normou. To umožňuje instalaci žárovek do svítidel.

Pro přímé zářivky se používá několik provedení patice. Konstrukce stanovená podle GOST 1710-79 se jmenovitými rozměry je znázorněna na obrázku 11. Základna je připojena k lampě pomocí kolíkového tmelu stejným způsobem jako žárovky.

Velká délka přímých zářivek v některých případech omezuje jejich použití, zejména v běžném životě. Proto byly vyvinuty a vyrobeny zářivky různých tvarů: U A W-tvarové, prstencové a v posledních letech i kompaktní zářivky, které se svým designem blíží žárovkám pro obecné osvětlení, včetně patice, což zajišťuje jejich úspěšné použití. Kudrnatý U A W-tvarované lampy poskytují možnost jednostranného upevnění a připojení k napájení. Tvarové výbojky jsou vyráběny ohýbáním svařovaných, ale ještě nevyprázdněných rovných výbojek požadovaného výkonu. Světelný výkon zakřivených svítidel je menší než u přímých svítidel díky vzájemnému stínění částí žárovky. Kruhové zářivky jsou ohnuty do téměř souvislého prstence. Vzdálenost mezi konci ohýbané lampy je dána možností připojení ohýbané lampy k vakuové instalaci pro čerpání a vakuové zpracování. Tato malá mezera je v hotové lampě vyplněna speciální základnou se čtyřmi kolíky. Parametry některých zářivek jsou uvedeny v tabulce 2.

tabulka 2

Parametry jednoúčelových zářivek

Typ lampy Výkon zářivek, W Aktuální, A Provozní napětí, V Rozměry, mm Světelný tok, lm Životnost, h
Délka bez špendlíků Průměr nominální Po 40 % průměrné doby hoření průměrný Každá lampa
Malé velikosti
LB4-1
LB6-2
LB8-3
LB13-1
4
6
8
13
0,15
0,15
0,17
0,175
30
46
61
95
135,8
211,0
288,2
516,8
16
16
16
16
110
250
385
780
85
187
290
585
6000
6000
6000
6000
-
-
-
-
Kudrnaté (ve tvaru U, W, prsten)
LBU30-U4
LB30-U4
LBK22
LBK32
LBK40
30
30
22
32
40
0,36
0,35
0,38
0,41
0,44
104
108
66
82
110
465
231
-
-
-
86
230
216
311
412
1920
1800
1050
1900
2600
1280
1280
790
1420
1950
15000
15000
7500
7500
7500
6000
6000
3000
3000
3000
Reflex
LBR40
LBR80
LHBR40
LHBR80
40
80
40
80
0,43
0,865
0,43
0,865
103
102
103
102
1213,6
1514,2
1213,6
1514,2
40
40
40
40
2500
4350
2080
3460
390 *
600 *
300 *
500 *
10000
10000
10000
10000
4000
4000
4000
4000
Amalgám
LBA15-1
LBA30-1
LBA40
15
30
40
0,33
0,36
0,43
54
104
103
451,6
908,8
1213,6
27
27
40
780
2040
3040
550
1450
2260
12000
12000
12000
4800
4800
4800
Barevný
LK40BP
LV40BP
LR40BP
LZ40BP
LG40BP
40
40
40
40
40
0,43
0,43
0,43
0,43
0,43
103
103
103
103
103
1213,6
1213,6
1213,6
1213,6
1213,6
40
40
40
40
40
330
1450
560
2100
1000
230
1020
390
1500
700
7500
7500
7500
7500
7500
4000
4000
4000
4000
4000

* Intenzita světla v kandelách

Aby bylo možné využít barevných výhod zářivek a jejich nízké teploty v lokálních osvětlovacích instalacích, byla vyvinuta řada malých svítidel v baňce o průměru 16 mm. Výbojky této řady, jejichž parametry jsou uvedeny v tabulce 2, se od výbojek hlavní řady liší nižší světelnou účinností a životností. Pro připojení k napájecímu zdroji jsou vybaveny válcovými zásuvkami typu G-5 v souladu s GOST 17100-79 (obrázek 11).

Pro provoz při vysokých okolních teplotách, například v uzavřených výbojkách, se vyrábějí speciální amalgámové zářivky, ve kterých je rtuť nahrazena amalgámem (tab. 2). Amalgám je slitina kovu a rtuti. V závislosti na poměru rtuti a kovu mohou být amalgámy při pokojové teplotě v kapalném, polotekutém nebo pevném stavu. Při vysokých teplotách se amalgám rozkládá za uvolňování rtuti, která se při odpařování podílí na procesech tvorby plynového výboje jako u klasické zářivky. Zavedením amalgámu se zvyšuje teplota, při které je dosaženo optimálního tlaku par rtuti (až 60 - 90 °C), což umožnilo vytvořit výbojky s vysokým měrným výkonem na jednotku délky, pracující při okolních teplotách zvýšených na 70 - 95 °C. Zavedení rtuti ve formě amalgámu však znesnadňuje rozsvícení lamp. Navíc postupným odpařováním rtuti dochází k postupnému zvyšování světelného toku výbojek – jejich spalování po určitou dobu. Doba hoření amalgámových lamp při výše uvedených teplotách okolí je 10 - 15 minut. Jako amalgám v domácích lampách se používá kompozice skládající se z 20 % rtuti, 75 % olova a 5 % berylia v pevném stavu.

Další zvýšení výkonu zářivek v rozměrech přijatelných pro jejich praktické použití si vyžádalo vývoj technik a metod pro udržení tlaku nasycených rtuťových par v požadovaných mezích za podmínek zvyšující se teploty ve střední části baňky. Udržení tlaku rtuťových par při vysokém měrném zatížení je dosaženo vytvořením chladnějšího místa na baňce výbojky, než je její střední část. Hlavními metodami tohoto druhu jsou: přivaření válcového nástavce uprostřed baňky, jako by prodlužoval část vnějšího povrchu baňky do větší vzdálenosti od osy vypouštění (obrázek 12, A); zvětšení délky kaskádové oblasti se stíněním konce trubice před ohřevem katodovým zářením (obrázek 12, b). Nevýhodou těchto metod je, že při ochlazení lampy se veškerá rtuť hromadí na chladném místě, v důsledku čehož se zpomaluje záblesk lampy. Zvětšení délky kaskádové oblasti vede ke zmenšení délky výstupní kolony. Proto je světelná účinnost takových amalgámových výbojek nižší než u výbojek s konvenčním katodovým designem. Oblasti jejich použití jsou určeny parametry prostředí. Mezi další nevýhody lamp s odbočkou upozorňujeme na náročnost jejich balení a přepravy.

Obrázek 12. Metody pro získání studených zón na baňce:
A- větev na baňce; b- podlouhlá a stíněná kaskádová oblast; PROTI- rýhovaná baňka

Nejlepších výsledků se dosáhne použitím drážkovaných trubek (obrázek 12, PROTI). Tento tvar baňky vede k prodloužení vypouštěcího kanálu, jehož osa se zdánlivě ohýbá po střídajících se drážkách, zatímco se řada úseků povrchu trubky oddaluje od vypouštěcí osy. Zvětšení délky vybíjecí mezery u takových konstrukcí však nevede ke znatelnému zvýšení zapalovacího napětí. Delší vybíjecí mezera umožňuje získat stejný výkon na úkor mírně nižšího proudu. Vývoj těchto zářivek se v poslední době zastavil kvůli úspěchům dosaženým při výrobě vysokotlakých výbojek, především sodíkových výbojek se zlepšeným podáním barev a vysokou světelnou účinností.

Ze speciálních zářivek je třeba zmínit také tzv. ozařovací lampy, jejichž záření leží mimo viditelnou oblast. Mezi takové výbojky patří zejména baktericidní výbojky, které neobsahují fosfor. Germicidní lampy mají významný tok záření v ultrafialové oblasti spektra (dominantní vlnová délka 253,65 nm), vyznačující se baktericidním účinkem, to znamená schopností neutralizovat bakterie. Pro žárovky takových lamp se používá speciální uviolové sklo, které propouští více než 50 % toku záření o vlnové délce 253,65 nm.

Germicidní výbojky typu DB o výkonu 8, 15, 30 a 60 W se vyrábějí v baňkách stejných velikostí jako zářivky o stejném výkonu. Záření baktericidních lamp se posuzuje ve speciálních jednotkách baktericidního toku - bacts (1bq - tok záření o výkonu 1 W o vlnové délce 253,65 nm). Výbojky typu DBR8 (reflektor) mají radiační tok 3 bq, DB15 - 2,5 bq, DB30-1 - 6,6 bq, DB60 - 8 bq.
Zářivky s baňkami z uviolového skla, ale s horší propustností záření o vlnové délce 253,65 nm v důsledku aplikace fosforu na bázi fosforečnanu vápenatého na vnitřní stěnu vytvářejí erytémový tok záření používaný v řadě opalovacích a terapeutických instalací. Záření erytémových lamp se odhaduje v jednotkách toku erytému - éry (1 er - tok záření o výkonu 1 W o vlnové délce 297 nm). Erytémové lampy se vyrábí v typech LE, LER a LUFSh o výkonu od 4 do 40 W s erytémovým tokem na vzdálenost 1 m od 40 do 140 starosta/m².

Kromě diskutovaných se vyrábí ozařovací zářivky speciálního designu, reklamní, signální a dekorativní. Série dekorativních lamp tedy zahrnuje lampy různých barev, což je uvedeno v jejich označení (R - červená, F - žlutá, P - růžová, Z - zelená, G - modrá).

Kromě uvažovaných zářivek s oxidovými samozahřívacími katodami používaných ve startovacích okruzích existují lampy určené pro provoz v bezstartérových okruzích a okruzích okamžitého zapalování. Žárovky pro provoz v bezstartérových okruzích - rychlozápalné žárovky se designem neliší od spouštěcích žárovek, ale mají normalizované hodnoty katodového odporu a vodivý pásek na žárovce, který usnadňuje zapalování.

Zvláštní skupinu zářivek tvoří reflektorová svítidla se směrovým rozložením světla. Na vnitřní povrch trubice (do 2/3 jejího obvodu) je nanesena vrstva kovového prášku s difúzním odrazem a následně vrstva fosforu. Reflexní vrstva koncentruje tok záření. Takové výbojky mají nižší světelnou účinnost díky absorpci v reflexní vrstvě, ale poskytují vyšší účinnost svítidla. Lampy s takovým povlakem se nazývají štěrbinové lampy. Štěrbinové lampy mají vysokou koncentraci záření, což umožňuje jejich použití v elektrických zařízeních (výbojky typu LShch47) a pro ozařování rostlin ve sklenících (typ LFR150).

V souvislosti s vývojem vysoce stabilních úzkopásmových luminoforů na bázi prvků vzácných zemin bylo možné vyrábět vysoce ekonomické zářivky v baňce o průměru 26 mm místo 38 mm. Takové žárovky mají snížený výkon - 18 místo 20 W, 36 místo 40 W, 58 místo 65 W a vysokou světelnou účinnost (až 100 lm/W), díky čemuž je jejich světelný tok vyšší než u standardních žárovek. vyšší moci.

Výroba zářivek zahrnuje použití toxické rtuti. Vývoj bezrtuťových výbojek proto dlouho přitahoval pozornost. Podařilo se vytvořit nízkotlaké výbojky v baňkách o průměru 38 a délce 1200 mm, plněné neonem, s fosforem na bázi oxidu yttria, se světelnou účinností 23 - 25 lm/W. Vzhledem k většímu gradientu potenciálu výbojového sloupce v neonu (asi 2x vyšší než u rtuťových zářivek) je možné vytvořit úsporné zářivky pro určité účely. Bezrtuťové zářivky se díky svým snadnějším podmínkám zapalování při nízkých teplotách používají například v osvětlovacích zařízeních pro podvodní rybolov.

Zářivky, také tzv zářivky, jsou skleněná trubice uzavřená na obou koncích, potažená na vnitřní straně tenkou vrstvou fosfor. Samotná lampa je plněna inertním plynem - argonem při velmi nízkém tlaku. Lampa obsahuje uvnitř malé množství rtuti, která se při zahřátí mění na rtuťové páry.

Zářivky jsou stejné jako žárovky, ale s mírnými vylepšeními. Princip záře jsou založeny na ohřevu wolframového prvku, elektrickém výboji ve směsi inertních plynů a rtuťových par, který je obsažen ve skleněné baňce, způsobujícím záření v ultrafialovém spektru (tj. pro člověka neviditelné). Toto záření je absorbováno speciálním složením, kterým je baňka zevnitř potažena, což způsobuje záři, která lidské oko může vnímat. Složení, které způsobuje záři, se nazývá fosfor, je směs různých látek na bázi fosforu. Má různé barvy, nejen bílou.

Pro výpočet osvětlení místnosti můžete použít kalkulačku osvětlení místnosti.

Je to fosfor, který poskytuje světelný výkon zářivky několikanásobně vyšší než u klasických žárovek (se stejnou úrovní spotřeby elektrické energie - asi 5krát), proto se jim říká energeticky úsporné. Wolframové vlákno po zapálení dále hoří, ale pouze jako podpora pro doutnavý výboj.

Zářivky se skládají z následujících hlavních částí:

1 - rtuť;

2 - ražená skleněná noha s elektrickými vstupy;

3 - čerpací trubka (při výrobě);

4 - výstupní piny;

5 - koncová zásuvka;

6 - katoda s povlakem emitoru.

V závislosti na zamýšleném použití se zářivky běžně rozdělují do kategorií podle rozsahů teplot žhavení:

  • do 2700 stupňů - tzv. zářivky měkké světlo;
  • od 2700 do 4200 stupňů - denní světlo;
  • od 4200 do 6400 stupňů - studené světlo.

V závislosti na zamýšlených provozních podmínkách mohou mít lampy vestavěný spouštěcí mechanismus - se startérem, elektronickým nebo elektromagnetickým předřadníkem.

Také lampy se mohou výrazně lišit velikostí a tvarem samotných skleněných žárovek a mohou mít také různé objímky. Často se nacházejí přímé a spirálové lampy

Značení zářivek obvykle se skládá ze 2-3 písmen. První písmeno L znamená luminiscenční. Následující písmena označují barvu záření:

  • D - denní;
  • ХБ - studená bílá;
  • B - bílá;
  • TB - teplá bílá;
  • E - přírodní bílá;
  • K, F, 3, G, S - červená, žlutá, zelená, modrá, modrá; UV - ultrafialové.

U svítidel se zlepšenou kvalitou podání barev jsou písmena Ts umístěna za písmeny označujícími barvu a pro zvláště kvalitní podání barev se používají písmena TsTs. Na konci jsou písmena, která charakterizují konstrukční vlastnosti: P - reflex, U - tvar U, K - kroužek, A - amalgám, B - rychlý start. Čísla udávají výkon lampy W. Označení doutnavek začíná písmeny TL.

Značení zahraničních výrobců zářivek?: OSRAM, PHILIPS, GENERAL ELECTRIC.

Zářivky mají různé vlastnosti, protože se používají nejen pro vnitřní osvětlení běžné použití, ale takése aktivně používají v medicíně, obchodu, showbyznysu atd.

Velikost zářivek. (průměr trubky - 26 mm).


Výhody a nevýhody LL:

  • dobrý světelný výkon a vyšší účinnost (ve srovnání s žárovkami);
  • různé odstíny světla;
  • rozptýlené světlo;
  • dlouhá životnost (2 000 - 20 000 hodin oproti 1 000 u žárovek), za určitých podmínek.

nedostatky:

  • chemické nebezpečí (LL obsahují rtuť v množství od 10 mg do 1 g);
  • nerovnoměrné, pro oko nepříjemné, někdy způsobující barevné zkreslení osvětlených předmětů (existují lampy s fosforem spektra blízkého spojitému, ale s nižším světelným výkonem);
  • V průběhu času dochází k vyhoření fosforu, což vede ke změně spektra, snížení světelného výkonu a v důsledku toho ke snížení účinnosti LL;
  • blikání lampy s dvojnásobnou frekvencí síťového napájení;
  • přítomnost přídavného zařízení pro spouštění lampy - předřadník (objemná tlumivka s nespolehlivým startérem);
  • velmi nízký účiník žárovek - takové žárovky jsou neúspěšným zatížením elektrické sítě (problém je vyřešen pomocí pomocných zařízení).

Schémata zapojení pro zářivky pomocí startérů.

Startéry pro zářivky.

Jednorázová aktivace.


  • LL - zářivka;
  • V - předřadník;
  • D - plyn;
  • Un - síťové napětí;
  • St - startér.

Schéma sériového zapojení pro dvě žárovky.

  • LL - zářivka;
  • V - předřadník;
  • D - plyn;
  • Un - síťové napětí;
  • K - kompenzační kondenzátor (je-li požadován);
  • St - startér.

Schéma zapojení páru.

  • LL - zářivka;
  • V - předřadník;
  • D - plyn;
  • Un - síťové napětí;
  • K - kompenzační kondenzátor (je-li požadován);
  • St - startér.

Recyklace zářivek.

Merkur, který nachází se v zářivkách,když bojují, je to potenciální zdroj znečištění. Jeden světélkující lampa, která byla neopatrně rozbitá, je schopna vyhodit do vzduchu asi 50 metrů krychlových. m. jedovaté rtuťové páry. Současně se tyto páry nerozpouštějí ve vzduchu, ale „visí“ po dlouhou dobu.

Nebezpečí chronické otravy rtutí je možné ve všech místnostech, ve kterých je kovová rtuť v kontaktu se vzduchem, i když je koncentrace jejích par velmi nízká (maximální přípustná koncentrace par v pracovním prostoru je 0,01 mg/m3 a v atmosférickém vzduch - 30krát méně). Potřeba speciálních podmínek recyklace rtuťových výbojek To se vysvětluje především jejich vysokou toxicitou a přísnými požadavky ze strany kontrolních orgánů.

Rtuťové výbojky jsou klasifikovány jako prvotřídní odpad nebezpečí a podléhají likvidaci.

Shromažďování a skladování zářivek na území podniků je povoleno dočasně do doby jejich odeslání k likvidaci předepsaným způsobem.

Zářivka nebo zářivka (LL, LDS) je inertní plyn ve skleněné baňce, který vyzařuje viditelné světlo.

Princip činnosti LDS spočívá v nasycení plynu rtutí a následném průchodu výboje, jehož výsledkem je vznik UV záření, které se díky fosforové vrstvě obsažené ve vnitřním povrchu žárovky přemění na viditelné světlo. Tento článek se bude zabývat LDS, jejich popisem a technickými vlastnostmi.

Odrůdy

Nejpoužívanější při implementaci plynové výbojky na bázi vysokotlaké (GRLVD) nebo nízkotlaké (GRLND) rtuti:


Oblast použití

Zářivkové světelné zdroje jsou velmi žádané ve veřejných organizacích: školy, nemocnice, vládní agentury.

S dalším vývojem byly výbojky vybaveny elektronickým předřadníkem a bylo možné je použít v běžných standardních paticích E14 a E27.

LL je vhodnější pro použití v průmyslových prostorách, kde poskytuje větší obvod osvětlení s minimální spotřebou energie. Používají se také při osvětlení billboardů a fasád.

Luminiscenční zařízení spojují charakteristické vlastnosti efektivního a ekonomického využití elektrické energie. V každodenním životě se stropní a stolní zářivky používají pro rostliny, osvětlení pracovních ploch a obývacích pokojů.

Význam použití zářivek

LL se rozšířila díky mnoha výhodám, jmenovitě:

  • vysoká světelná účinnost (10 W LDS poskytuje osvětlení srovnatelné s 50 W žárovkou);
  • velký rozsah odstínů vyzařovaného světla;
  • úplné rozptýlení světla.

Garantovaná životnost LDS je od 2 tisíc hodin oproti 1 tisíci hodin u žárovek.

Nevýhody fluorescenčních zařízení:

  • chemické nebezpečí (LDS obsahuje až 1 g rtuti);
  • nerovnoměrné spektrum, které je lidskému oku nepříjemné;
  • postupná destrukce fosforové vrstvy, což vede ke snížení osvětlení;
  • blikání lampy dvojnásobnou frekvencí sítě;
  • přítomnost mechanismu, který reguluje start;
  • Výkon LL neposkytuje vysoký koeficient.

Principy práce

Během provozu LL hoří obloukový výboj mezi dvěma elektrodami umístěnými na jeho okrajích, což vede k vytvoření UV záře uvnitř baňky naplněné plynem obsahujícím páry rtuti.

Lidské vidění je imunní vůči UV rozsahu luminiscence, proto jsou vnitřní stěny baňky ošetřeny fosforovou kompozicí, která má vlastnosti pohlcovat ultrafialové záření s jeho další přeměnou na viditelnou bílou záři. Základem fosforové vrstvy jsou kalcium-zinkové orthofosforečnany a halogenfosforečnany. Také může být fosfor nasycen jinými látkami, aby se získal určitý odstín světla. Termionická emise elektrod z katody vytváří podporu pro elektrický oblouk v LDS. Další zahřívání katod průchodem proudu jimi nebo bombardováním ionty způsobí spuštění zařízení.

Specifikace

Konečný provoz LDS - požadované osvětlení - závisí na technických vlastnostech.

Napájení

Světelný výkon, který ovlivňuje osvětlenou plochu, závisí na indikátoru napájení LL. V implementaci jsou běžné lampy různých příkonů.

Žárovky 4–6W

Vhodné do malých místností. Skvělé do zemědělských oblastí, strážnic nebo stanů. Tyto LDS jsou nenáročné na spotřebu elektrické energie a díky transformátorovým měničům jsou tyto lampy schopny pracovat na 12 voltů, což umožňuje nastartovat lampu připojením k autobaterii v podmínkách bez napájení. Nízkopříkonová zářivková zařízení se používají také k osvětlení rostlin nebo akvárií.

Nejběžnější LL z hlediska výkonu lampy. Lze je nalézt všude: v místnosti, garážích, kancelářích, pavilonech.

Také se rozšířily. Používají se ve stejných místnostech jako LL 18 W, s tím rozdílem, že zvětšují plochu osvětlení.

58W a 80W

Tyto vysoce výkonné LDS se používají pouze ve velkých výrobních dílnách, skladech a hangárech, v podzemních prostorách.

Někdy lze LL takové síly nalézt v otevřených oblastech za podmínek vysokého rozptylu světla. Takové LL jsou na rozdíl od 18W a 36W žárovek energeticky náročnější a jejich použití v každodenním životě nebo osvětlení kanceláří je nerentabilní. Jsou také vybaveny přídavnými zářivkami, díky čemuž je jejich použití jako stropních zářivek v malých prostorech ještě méně důležité.

Barevná teplota

Další hlavní parametr LDS. Kvalita osvětlení závisí na kvalitě světla a teplotě barev. Tyto parametry se zobrazují jako třímístná hodnota na žárovce zařízení.

Hodnota 627

Vyhovuje zařízením s 60% kvalitou světla a teplotou barev 2700K.

Hodnota 727

Lampy se 70% kvalitou světla a podobnou barevnou teplotou.

Hodnota 765

Barevná teplota je 6500 K, což mají všechny LDS bez výjimky. Kvalita barev 70%.

Je nutné vzít v úvahu, že 2700 Kelvinů je barevná teplota klasických žárovek a LL se stejnou barevnou teplotou bude vyzařovat paprsky vnímané lidským zrakem, které jsou žluté. S přihlédnutím k lidskému vnímání barvy záře se vyrábějí luminiscenční zařízení s různými teplotami barev.

Mnoho kompaktních LL (energeticky úsporných světelných zdrojů) vyzařuje žluté světlo. Barevná teplota 6500 je společná pro všechna lineární zařízení a odpovídá bílému světlu s mírně modrým nádechem. Vyrábí se také úzkoprofilová svítidla s barevnou teplotou 1300K, při zapnutí je pozorován červený odstín. V některých případech se k získání jedinečného odstínu záře používají barevné LDS.

Internetové připojení

Nejjednodušší schéma zapojení zářivek je založeno na startéru, tlumivce (předřadníku) a kondenzátoru. Samotné lampy neumožňují jejich přímé připojení k elektrickému obvodu, protože po vypnutí mají fluorescenční zařízení vysoký odpor, který lze překonat pouze vysokonapěťovým impulsem.

Je také možné zapojit dvě výbojky do série, se 2 startéry a jednou tlumivkou, ale musí být dimenzována na celkový výkon výbojek. Schéma žárovky se 2 žárovkami je uvedeno níže. Ve schématu není žádný kondenzátor, ale lze jej nainstalovat i na vstup lampy.

Schematický diagram lampy je někdy aplikován na pouzdro startéru.

Tlumivka (předřadník) je součástí elektrického obvodu jako přídavný odpor, který chrání před zkraty. Startér umožňuje nabíjet induktor ve chvílích vysokého odporu lampy a zároveň zahřívat cívky lampy.

Bez škrticí klapky není možné nastartovat zářivku. Celková spotřeba energie všech zařízení připojených společně se zářivkovým zdrojem světla do elektrického obvodu závisí na uspořádání schématu zapojení.

Elektromagnetická tlumivka (EMPRA)

Konstantní indukční reaktantní tlumivka, připojená pouze k obvodu s LL určitého výkonu. Po zapnutí začne odpor elektronického předřadníku obsaženého v obvodu hrát roli omezování přívodu proudu do lampy.

Konstrukce elektronických předřadníků je jednoduchá a levná na výrobu, což znamená, že výbojky s elektromagnetickým předřadníkem jsou také levnější. Navzdory své levnosti a jednoduchosti má řadu nevýhod:

  • doba spuštění až 3 sekundy (doba závisí na opotřebení lampy);
  • vysoká spotřeba energie plynem;
  • postupné zvyšování frekvence v škrticích kotoučích v důsledku opotřebení;
  • blikání při dvojnásobné frekvenci sítě (100 nebo 120 Hz) při zapnutí, což negativně ovlivňuje vidění;
  • masivnost a rozměry luminiscenčních zařízení (ve srovnání s analogy elektronických předřadníků);
  • pravděpodobná porucha elektrického obvodu s mechanismem škrticí klapky při teplotách pod nulou Celsia;
  • zkrat vedoucí k připájení elektrod induktoru k zařízení, po kterém jej nelze odstranit.

Schéma zapojení pro plynové výbojkové zářivky s elektronickými předřadníky zajišťuje přítomnost startéru, který reguluje zapalování žárovky. Dodatečně však spotřebovává elektřinu.

Elektronický plyn

Elektronický předřadník (EPG) poskytuje výbojkám vysokofrekvenční výkon 25–133 kHz. Při zapnutí LDS s elektronickým plynem člověk krátkodobě pozoruje jasné blikání. Pomocí elektronického předřadníku jsou implementovány dva principy fungování pro rozsvícení lamp.

Studený start

Okamžitě spustí zařízení, ale způsobí značné poškození elektrod. Lampy s takovými možnostmi spouštění jsou určeny pro nízkofrekvenční zapínání/vypínání během dne.

Horký start

Před zapnutím lampy se elektrody zahřejí na 1 sekundu, pak to funguje. Nechybí ani tepelný indikátor, který poskytuje zařízení ochranu proti přehřátí.

LL založené na elektronických předřadnících jsou ekonomičtější, a proto si získaly významnou popularitu, což nelze říci o analogech elektronických předřadníků.

Příčiny poruchy

LDS elektrody jsou reprezentovány wolframovou spirálou potaženou aktivními alkalickými kovy, které poskytují náboj. Po dobu provozu aktivní hmota odpadne z elektrod a ty se stanou nepoužitelnými.

V okamžiku rozsvícení lampy (zahájení výboje a následného ohřevu elektrod) dochází k dodatečnému zatížení aktivní hmoty, která ji dále ničí. V oblastech s největší ztrátou aktivní hmoty je dodáváno menší napětí, což vede k nerovnoměrnému výkonu a člověk pozoruje blikání lampy během jejího provozu. Uvolnění aktivní hmoty také vede k úplné poruše lampy a na koncích trubice se objeví tmavý odstín.

Z toho vyplývá, že životnost LL závisí i na kvalitě aktivní hmoty a četnosti zapínání svítilny. Ale i přes tato omezení je životnost LDS přinejmenším mnohem delší (2000 startů oproti 1000 u klasických žárovek).

Druhy provedení

Luminiscenční zařízení se dělí na dva typy podle provedení žárovky.

Lineární lampy

Tyto LL jsou reprezentovány nízkotlakými rtuťovými výbojkami. Většina z Světlo z těchto lamp je vyzařováno fosforem. Luminiscenční zařízení montovaná na strop jsou hlavním představitelem lineárních svítidel. Zářivkové stropní svítidlo si získalo obrovskou poptávku po celém světě v prostorách pro různé účely.

Mezi lineárními lampami v Rusku jsou běžné LDS s kruhovou trubicí T8 (D=26 mm) a paticí G13. Výkon těchto výbojek souvisí s velikostí tubusu - standardní 18W LDS mají délku tubusu 600 mm a 36W výbojky jsou již dvakrát delší, 1200 mm. Existují i ​​lampy jiných výkonů, ale ty jsou méně rozšířené nebo mají úzký rozsah použití.

Za zmínku stojí, že v sovětském období byly nejrozšířenější LDS s baňkou T12, jejíž průměr byl 38 mm. Tyto lampy byly energeticky náročnější – 20 W krátké a 38 W dlouhé oproti 18 W a 36 W, v tomto pořadí. Existovaly také lampy s trubicí T10 (32 mm), ale nebyly ve srovnání s T12 příliš žádané.

V západní státy PROTI minulé roky začaly převládat výbojky s trubicí T5 poslední generace o průměru 16 mm. Jsou poměrně tenké a v interiéru našly širší využití.

Pokud se dotkneme technologického pokroku, pak právě nedávno čínští vývojáři vytvořili zařízení s baňkou T4 (12,5 mm). Jedná se pouze o nový produkt, který ještě nebyl široce používán, a je příliš brzy mluvit o vyhlídkách takových trubicových žárovek. LDS s ještě menším průměrem trubky nebyly dosud v praxi vyrobeny.

Oboustranná přímá lampa je skleněná trubice se skleněnými nohami přivařenými na koncích, do kterých jsou namontovány elektrody. Hermeticky uzavřená trubice obsahuje argon nebo neon obohacený rtutí, který po zapnutí lampy přechází do plynného stavu. Objímky na koncích elektronky jsou opatřeny kontakty pro připojení svítilny k obvodu.

Lineární LDS spotřebuje pouze 15 % spotřeby žárovky a poskytuje podobné osvětlení. Tyto lampy se často nacházejí ve výrobě, kancelářích a dopravě.

Kompaktní žárovky

Jsou to zářivky se zakřivenou trubicí.

Kompaktní lampy mohou mít libovolný (libovolný) tvar žárovky a jsou běžné pro soukromé použití. Mezi kompaktní zářivky patří také takzvané energeticky úsporné zářivky.

Běžné jsou také kompaktní lampy komorované pro standardy E14, E27 a E40, které se používají v lampách.

Možnosti aplikace

V současné době jsou luminiscenční zařízení široce používána jak při osvětlení průmyslových zařízení, tak při organizaci interiéru místnosti. Lampy se zářivkami a žárovkami s bílým světlem se používají k mnoha účelům:

  • Nízkotlaké zářivky LB 40, určené k osvětlení celého prostoru uzavřené místnosti.
  • Zářivka pro akvária a pokojové rostliny poskytující místní osvětlení.
  • Fytolampy (květinové lampy) - zářivky na květiny a rostliny.
  • Stolní a nástěnná zářivka, která poskytuje měkké osvětlení pro útulnou atmosféru při čtení nebo odpočinku.

Označení

Označení je navrženo tak, aby si spotřebitel mohl při nákupu snadno vybrat požadovaný LL. Nejběžnější označení jsou:

  • LB (bílé světlo);
  • LD (denní světlo);
  • LCB (studené bílé světlo);
  • LTB (teplé bílé světlo);
  • LE (přirozené světlo);
  • LHE (studené přirozené světlo).

Viditelný odstín je přímo závislý na teplotě barvy. Barevná teplota LDS je 6400–6500K, což odpovídá přibližné barvě bílého světla.

Kromě typu lampy jsou také uvedeny nezbytné technické vlastnosti lampy: napětí, tvar, rozměry atd. Označení se aplikuje na skleněnou baňku nebo tělo LDS.

Bez výjimky všechny LDS obsahují plyny nasycené rtuťovými parami. Při nehodách, kdy se lampa rozbije, se rtuťové páry dostanou do vzduchu.

V budoucnu může rtuť skončit v lidském těle a způsobit poškození zdraví. Se zářivkami byste proto měli zacházet opatrně.

Video k tématu



mob_info