Устройство за флуоресцентни лампи

Луминесцентни лампи - Вторият най-широко използван източник на светлина в света и в Земята на изгряващото слънце заемат дори първото място, изпреварвайки лампите с нажежаема жичка. Веднъж годишно в света се произвеждат повече от 1 милиард милиарда луминесцентни лампи.

1-ви проби флуоресцентни лампи модерен тип бяха показани на американците
General Electric Company на световното изложение в Ню Йорк през 1938 г. В продължение на 70 години съществуване те са влезли здраво в нашия живот и в момента е трудно да си представим голям магазин или кабинет, в който няма да има едно осветително тяло с флуоресцентни лампи.

Флуоресцентна лампа Това е нормален бит Източник на светлина с ниско налягане, каква е освобождаването от отговорност в консистенцията на живачни пари и инертен газ, в повечето случаи - аргон. Устройството на лампата е показано на фиг. 1.

Фиг. 1

Тръба на лампата - това винаги е цилиндър от стъкло с външен диаметър 38, 26, 16 или 12 мм. Цилиндърът може да бъде прав или извит под формата на пръстен, буква U или по-сложна фигура. Лицето краища на цилиндрите плътно запоени стъклени крака 2, при което вътрешната страна на електродите 3. Електродите са монтирани върху структурата на тялото, подобен на нажежаема жичка навити намотка и също е изработена от волфрамов проводник. При някои видове лампи електродите се произвеждат под формата на триспирал, с други думи, спирали от биспирала. На външната страна електроди запоени към щифтовете 5. капачка 4 прави и U-образни лампи използват само два вида капачки - G5 и G13 (номера 5 и 13 показват, разстоянието между игли в mm).

Както и при лампите с нажежаема жичка, въздухът от тръби от флуоресцентни лампи се изпомпва трудно през шингела 6, който се заварява в един от краката. След изпомпване обемът на тръбата се запълва с инертен газ 7 и в него се въвежда живак под формата на малка капка от 8масата на живака в една лампа обикновено е около 30 mg) или под формата на така наречената амалгама, с други думи, сплав от живак с бисмут, индий и други метали.

В електроди двойно спирални или trispiralnye лампа винаги слой насърчаване вещество - обикновено е смес от оксиди на барий, стронций, калций, от време на време с малка добавка на торий.

Ако на лампата се приложи напрежение, по-голямо от напрежението на запалване, между електродите се появява електронен разряд, чийто ток е задължително ограничен от някои външни елементи. Въпреки че тръбата е запълнена с инертен газ, в нея винаги се съдържат живачни пари, броят на които се определя от температурата на най-яката точка на тръбата. Атомите на живака са развълнувани и йонизирани в изхвърлянето дори по-лесно от атомите на инертен газ, така че токът през лампата и неговата светлина се определя специално от живак.

При изхвърлянията на живак с ниско налягане, частта от видимото излъчване не надвишава 2% от разрядната мощност, а светлинната мощност на изхвърлянето на живак е само 5-7 lm / W. Но повече от половината от мощността, освободена при изхвърлянето, се превръща в невидима ултравиолетова радиация с дължини на вълната 254 и 185 nm. От физиката е ясно: колкото по-къса е дължината на вълната на радиацията, толкова повече енергия има тази радиация. С помощта на специални вещества, наречени луминофори, че е възможно да се превърне една светлина в друга, в този случай, според закона за запазване на енергията, "нов" радиация може да бъде само "по-малко енергични" от основния. Следователно, UV радиацията може да бъде прераждана във видимата с помощта на фосфор и видима в ултравиолетовите лъчи - това е невъзможно.

Цялата цилиндрична част на тръбата от вътрешната страна е покрита с тесен слой от този фосфор9, което превръща ултравиолетовото излъчване на живачните атоми в видими. В повечето съвременни луминесцентни лампи калциевият фосфат се използва като фосфор с добавки на антимон и манган (както казват експертите, "активирани с антимон и манган"). Когато облъчва такъв фосфор с ултравиолетово лъчение, той започва да блести със снежнобяла светлина с различни цветове. Обхватът на емисиите на фосфор - непрекъснато с 2 максимуми - около 480 и 580 nm (фиг.2).

Фиг. 2

Първият максимум се определя от наличието на антимон, а вторият е манган. Промяна на съотношението на тези вещества (активатори), можете да получите бяла светлина с различни цветове - от топло до ден. Тъй като фосфорите превръщат повече от половината от разрядната енергия в видима светлина, тяхната луминисценция конкретно определя характеристиките на осветлението на лампите.

През 70-те години на миналия век започва да прави лампи с не един фосфор, стремето и с пикове на емисиите в синьо, зеленикаво и червеникавите области на диапазона (450, 540 и 610 нанометра). Тези луминофори са правени за пръв път за цветни телевизионни епруветки, където са успели да се възползват пълноценно от възпроизвеждането на цветовете. Съставът на 3 луминофора позволява да се постигне значително по-добро възпроизвеждане на цветовете в лампите и едновременно увеличаване на светлинната мощност, отколкото при калциевия халофосфат. Но новите фосфор са още по-скъпи от старите, защото използват съединения от редкоземни елементи - европий, церий и тербий. следователно в повечето флуоресцентни лампи луминисцентните вещества, базирани на калциев халофосфат, се използват както преди.

Електродите в луминесцентни лампи правят функциите на източници и приемници на електрони и йони, поради които електронен ток преминава през пролуката. За да електрони започва да тече от електродите в лумена на газоразрядни (както се казва, катод емисии на електроните да започне), електродите трябва да се нагрява до температура от 1100-1200 0 ° С. При тази температура волфрамът излъчва с много слаб черешов цвят, изпарението му е много малко. Но за растежа на броя на излъчвани електрони към електродите, слой на активиращо средство, което по същество по-малко устойчивост на топлина от волфрам, и по време на работа на този слой се напръсква равномерно от електродите и отлага върху стените на тръбата. Обикновено процесът на пръскане на активиращото покритие на електродите определя живота на лампите.

За да се постигне по-голяма ефективност на разтоварване, с други думи, за по-голям добив на живак UV лъчение, е необходимо да се поддържа определена температура на епруветката. Диаметърът на тръбата се избира специално от това изискване. Всички лампи осигуряват приблизително еднаква плътност на тока - текущата стойност, разделена на напречното сечение на тръбата. Ето защо лампите с различна мощност в колбите с първи диаметър обикновено работят при равни токове. Напрежението на напрежението в лампата е пряко пропорционално на дължината му. И тъй като мощността е равна на произведението на тока, напрежението им е равно, то тогава с подобен диаметър на тръбите и мощността на лампите е директно пропорционална. При най-масовите лампи с мощност 36 (40) W дължината е 1210 mm, за лампите 18 (20) W - 604 mm.

Дългата дължина на лампите непрекъснато ни накара да намерим начини да я намалим. Средното намаляване дължина и постигане на подходящ капацитет губи поради увеличаването на разряден ток, защото при същите температурни увеличения тръби, което води до увеличаване на налягането живачни пари и намаляване на светлинен ефикасността на лампи. Тъй вземащите лампа се опитват да намалят своите размери поради формата на матрицата - една продълговата цилиндрична тръба е сгънат на половина (U-на наблюдатели различни лампи) или пръстен (пръстеновидни лампи). В СССР през 50-те години на миналия век бяха направени U-образни лампи с мощност 30 W в епруветка с диаметър 26 mm и мощност 8 W в епруветка с диаметър 14 mm.

Но кардинално за решаване на проблема с намаляването на размера на лампите е възможно само през 80-те години, когато започнаха да използват фосфор, които позволяват огромни електронни товари, което значително намалява диаметъра на тръбите. Епруветките са изработени от стъклени тръби с външен диаметър 12 мм и многократно огънати, намалявайки общата дължина на тръбите. Налице са така наречените компактни луминесцентни лампи. На механизма на работа и вътрешното устройство малките лампи не се различават от обикновените линейни лампи.

В средата на 90-те години се появи ново поколение луминесцентни лампи на световния пазар, в маркетинговата и техническа литература, наречена серия T5 (Германия - T16). В тези лампи външният диаметър на тръбата се намалява до 16 mm (или 5/8 инча, оттук и името Т5). По механизма на действие те също не се различават от обикновените линейни лампи. При проектирането на лампите е направена една фундаментална промяна: фосфорът от вътрешната страна е покрит с тесен защитен филм, прозрачен както за ултравиолетово, така и за видимо излъчване. Филмът защитава фосфор от падане на играта живак частици, и активиране на покритието с волфрамови електроди, на изключено "отравяне" на фосфор е предвидено и най-високата стабилност на светлинния поток по време на живота. Съставът на пълнежния газ и конструкцията на електродите също са променени, което прави операцията на такива лампи в старите комутационни вериги неприложима. В допълнение - за първи път от 1938 г. - Промяна на дължината на такива лампи Макаров, размерите на осветление тях не съответства на размера на стандартните модули е много престижна за момента окачени тавани.

Флуоресцентните лампи, особено последното поколение в крушки с диаметър 16 мм, значително надвишават крушките с нажежаема жичка и продължителността на живота си. Текущите стойности на тези характеристики са 104 lm / W и 40 000 часа.
Но флуоресцентни лампи имат много недостатъци, които трябва да бъдат известни и взети под внимание при избора на източници на светлина:

1. Огромните размери на лампите често не позволяват преразпределението на светлинния поток по необходимия начин.
2. За разлика от лампите с нажежаема жичка, светлинният поток на флуоресцентни лампи зависи много от температурата на околната среда (фиг.3).

Фиг. 3

3. Лампите съдържат живак - много токсичен метал, което ги прави опасни за околната среда.
4. Светлинният поток на лампите не се установява веднага след включването им, но след известно време, в зависимост от конструкцията на осветителното тяло, температурата на околната среда и самите лампи. Някои видове лампи, в които живакът се въвежда под формата на амалгам, този път може да достигне 10-15 минути.
5. Дълбочината на пулсациите на светлинния поток е много по-висока от тази на лампите с нажежаема жичка, особено за лампи с фосфор от редкоземни елементи. Това затруднява инсталирането на лампи в почти всички производствени съоръжения и освен това оказва отрицателно влияние върху здравето на хора, работещи в такова осветление.
6. Както е посочено по-горе, флуоресцентни лампи, както всички газоразрядни устройства, изискват допълнителни устройства да бъдат включени в мрежата.