Люминесцентная лампа
Люминесце́нтная ла́мпа, разрядный источник света низкого давления, в котором ультрафиолетовое излучение электрического разряда преобразуется с помощью люминофоров в более длинноволновое (видимое) излучение. Наиболее распространены ртутные люминесцентные лампы. В стеклянной колбе содержится некоторое (дозированное) количество ртути, испаряющейся при зажигании разряда, а также инертный газ (например, аргон либо смесь аргона с неоном или криптоном); на внутреннюю поверхность колбы наносится тонкий слой люминофора. Инертный газ в смеси со ртутью способствует облегчению зажигания разряда и снижает распыление электродов. При подключении люминесцентной лампы к источнику переменного тока между электродами лампы возникает электрический разряд, который возбуждает интенсивное резонансное излучение атомов ртути (с длиной волны 184,9 и 253,7 нм), вызывающее свечение люминофора. Давление ртутных паров в люминесцентной лампе обычно не превышает единиц Па.
Люминесцентные лампы – наиболее массовые разрядные источники света, применяемые для освещения. Основные достоинства люминесцентной лампы: высокая световая отдача и большой срок службы (до 15–20 тыс. ч, что в несколько раз выше, чем у ламп накаливания), простота конструкции, благоприятный для глаза спектр излучения, обеспечивающий высокое качество цветопередачи, низкие яркость и температуру поверхности лампы; недостатки – относительная громоздкость, необходимость в пускорегулирующем устройстве, чувствительность к температуре окружающей среды (диапазон рабочих температур 5–50 °C). Мощность люминесцентных ламп 4–2000 Вт.
По характеру разряда люминесцентные лампы разделяют на лампы дугового разряда (с самокалящимися или подогревными катодами), лампы тлеющего разряда с холодными катодами и безэлектродные лампы. Наибольшее распространение получили люминесцентные лампы дугового разряда, зажигаемые от сетевого напряжения; они экономичны и просты в эксплуатации. В большинстве ламп используется излучение однородного положительного столба разряда с цилиндрической симметрией. Колба имеет вид прямой или изогнутой трубки, длина осевой линии которой значительно превышает диаметр. В некоторых типах малогабаритных (компактных) люминесцентных ламп, применяемых для сигнализации или подсветки шкал приборов, используется излучение приэлектродных областей тлеющего или дугового разряда; по форме колбы они подобны лампе накаливания. В безэлектродных лампах используется излучение высокочастотного вихревого разряда, создаваемого в смеси паров ртути и инертного газа в шаровом или цилиндрическом баллоне с помощью индуктора, соединённого с высокочастотным генератором.
В люминесцентной лампе, как правило, используют электромагнитные пускорегулирующие аппараты (ПРА). Наиболее экономичными и перспективными являются электронные ПРА, которые позволяют повысить световую отдачу и увеличить срок службы ламп, исключить пульсацию светового потока и акустические шумы от светильников, обеспечить возможность регулирования светового потока.
Люминесцентные лампы подразделяются на осветительные лампы общего и специального назначения. Лампы общего назначения – трубчатые прямые (линейные), фигурные (например, U-образные, кольцевые) и компактные – служат для освещения помещений общественных и жилых зданий, промышленных предприятий и т. п. Различают люминесцентные лампы следующих типов: дневного света (ЛД, цветовая температура излучения Тц до 7500 К), холодного белого света (ЛХБ, Тц до 5100 К), белого света (ЛБ, до 3800 К) и тёплого белого света (ЛТБ, около 2800 К). Стандартные люминесцентные лампы (массового применения) выпускаются мощностью 15–80 Вт, их световая отдача от 40 до 80 лм/Вт. Лампы специального назначения имеют особые эксплуатационные свойства, обусловленные конструкцией, спектром излучения и областью применения. К ним относятся: лампы с направленным светораспределением – так называемые рефлекторные, предназначенные для освещения промышленных помещений, витрин и др.; цветные – для декоративного освещения и световой рекламы; сигнальные малогабаритные тлеющего разряда – для систем автоматики и радиоэлектроники; осветительно-облучательные – для одновременного освещения и ультрафиолетового облучения, дающие, кроме белого света, излучение в УФ-зонах (320–400 нм и 280–320 нм); для взрывозащищённых и взрывобезопасных светильников и др.
Первые образцы отечественных люминесцентных ламп созданы в конце 1930-х гг. группой инженеров под руководством С. И. Вавилова. Первые лампы (с цилиндрической колбой, диаметром 38 мм) выпускались с галофосфатными люминофорами мощностью 4–150 Вт и световой отдачей до 70–75 лм/Вт; средняя продолжительность горения составляла 5–8 тыс. ч. В 1980-х гг. освоено производство энергоэкономичных ламп диаметром 26 мм. Появление новых трёхкомпонентных люминофоров позволило повысить световую отдачу до 95 лм/Вт при одновременном улучшении качества цветопередачи и снижении спада светового потока в конце срока службы до 15 % от начального. В середине 1990-х гг. созданы люминесцентные лампы нового поколения – прямые трубчатые диаметром 16 мм (максимальная световая отдача до 104 лм/Вт, средняя продолжительность горения не менее 16 тыс. ч при спаде светового потока 5 %), а также сверхтонкие лампы (7 мм), предназначенные для встраивания в мебель, витрины и т. п. Лампы нового поколения могут работать только с электронными пускорегулирующими аппаратами; экономия электроэнергии при их использовании достигает 25 %.