Технические характеристики люминесцентных ламп

Из сравнения данных таблиц 1.7 и 1.6 следует, что биспиральная лампа накаливания Б-215-225-40 мощностью 40 Вт имеет све­товую отдачу ηv=10,3 лм/Вт (световой поток Фv = 415 лм), а люминесцентная лампа ЛД-40 той же мощности — световую отдачу ηv ⁼ 62,5 лм/Вт (световой поток Фv — 2500 лм), то есть световая отдача у люминесцентной лампы ЛД-40 больше в 6 раз, а если сравнить с лампой ЛБ-40, то больше в 7,7 раза. Если говорить о создании одного и того же светового потока, то выбирают люми­несцентную лампу, у которой мощность в 3,5 раза меньше мощно­сти лампы накаливания. В этом основное преиму­щество люминесцентных ламп. Другие их преимуще­ства — более благоприятные спектры излучения, большой срок службы (не менее 10 000 ч вместо 1000 ч у ламп накаливания), не­высокая температура поверхности трубки и меньшая яркость.

Недостатки люминесцентных ламп — необходимость за­пуска в работу с помощью специального пускорегулирующего ап­парата (ПРА), большие габаритные размеры, чувствительность к температуре окружающей среды, зависимость работы от значи­тельного снижения напряжения сети.

Электротехнические параметры люминесцентных ламп тесно связаны с их габаритными размерами. Наилучшим образом пара­метры сочетаются в лампах мощностью 40 Вт с прямолинейной трубчатой колбой длиной 1,2 м и диаметром 40 мм (светоотдача Лу —55...80 лм/Вт, см. табл. 1.7).

Эффективность отдачи люминесцентных ламп зависит также от состава люминофоров. В то же время при указанной высокой световой отдаче ламп яркость их в десятки раз меньше яркости ламп накаливания.

Эксплуатационные показатели люминесцентных ламп непре­рывно улучшаются. Разработаны лампы общего назначения, у ко­торых средняя продолжительность горения составляет 12 000... 15 000 ч.

В процессе эксплуатации наблюдается значительный спад по­тока излучения люминесцентных ламп, и к концу срока службы он составляет 54...60 % номинального. Наиболее интенсивно по­ток снижается в начальный период эксплуатации, поэтому за но­минальный принимают его значение после 100 ч работы лампы.

Работа люминесцентной лампы от сети переменного тока с ча­стотой 50 Гц сопровождается пульсацией потока излучения. У ламп типа ЛБ свойства люминофора таковы, что коэффициент пульсации К_п = 22...25%, у ламп с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ, ЛТБЦ, ЛЕЦ) коэффициент пульсации еще больше — 40...65%.

Коэффициент пульсации светового потока

(1.36)

где Ф_max, Ф_min —максимальное и минимальное значения светового потока (опре­деляемые по осциллограмме).

Наличие у люминесцентных ламп большой глубины пульсации светового потока приводит к тому, что при освещении движущих­ся предметов возникает так называемый стробоскопический эф­фект — зрительное ощущение множественности движущегося предмета и ложное впечатление о его неподвижности. Это приво­дит к искажению впечатления от освещенного объекта и вызывает быструю усталость глаз. В особенности опасно ложное впечатле­ние о неподвижности вращающихся объектов, что может привес­ти к травмам на производстве.

Чтобы исключить стробоскопический эффект, люминесцент­ные лампы включают на различные фазы сети или используют схему с расщепленной фазой. Уменьшение К_П в указанных схемах объясняется тем, что ток одной лампы отстает по фазе от тока дру­гой, а сдвиг токов приводит к сдвигу световых потоков. В этом случае суммарный световой поток будет иметь меньшую разницу между максимальным и минимальным значениями, следователь­но, и меньшее значение К_П. Так, при включении двух ламп ЛБ в расщепленную фазу или в две разные фазы К_П снижается до 10...10,5 %. А включение трех указанных ламп в три разные фазы дает К_П = 2,2 %.

При включении ламп ЛДЦ в аналогичных схемах коэффициен­ты пульсации К_п будут соответственно равны 17 и 3,5 %.

Преимущества люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания — основные параметры люминесцентных ламп меньше зависят от отклонений напряжения питающей сети, то есть изменению напряжения на 1 % соответствует изменение светового потока на 1 %, мощности — на 2 %, срока службы — на 3...4 %. Очень мало меняется и световая отдача.

Отклонения напряжения сети в значительных пределах отри­цательно сказываются на надежности работы ламп. Так, снижение напряжения более чем на 10% приводит к отказу зажигания, а снижение более чем на 20 % — к погасанию горящих ламп.

На работу люминесцентных ламп существенно влияют и фак­торы окружающей среды. Оптимальным интервалом рабочей тем­пературы считается температура воздуха 18...25 "С. Отклонение ее от указанных значений приводит к уменьшению потока излучения и эффективной отдачи ламп, а также ухудшает условия их зажига­ния. При низких положительных значениях температуры воздуха напряжение зажигания ламп повышается на 20...25 %, при отри­цательной температуре вероятность зажигания близка к нулю. Увеличение относительной влажности воздуха до 70...90 % сопро­вождается повышением напряжения зажигания ламп.

Стартерная схема. Стартерная схема включения люминесцент­ной лампы в электрическую сеть приведена на рисунке 1.23. По­мимо самой лампы ЕLосновные элементы схемы: дроссель L, стартер VL и конденсаторы С1, С2. Дроссель имеет стальной сер­дечник и обмотку. Стартер (рис. 1.24) представляет собой миниатюрную газоразрядную лампу 3 с биметаллическим подвижным 1 и неподвижным 2 электродами, заполненную смесью 60 % аргона, 28,8 % неона и 11,2 % гелия.

Стеклянная колба лампы стартера помещена в металлический или пластмассовый корпус цилиндрический формы 6. Напряже­ние зажигания лампы составляет 70 В для стартера, рассчитанного для работы в сети 127 В, и 130 В —для стартера 220 В. Включение стартера в схему осуществляется контактами 7.

При подаче напряжения на схему ток через лампу ЕL не идет, так как для пробоя газового промежутка необходимо напряжение, превышающее напряжение сети U_с. Однако в стартере VL возни­кает тлеющий разряд, сопровождающийся протеканием неболь­шого (20...50мкА) тока в электрической цепи: дроссель, электро­ды люминесцентной лампы, стартер.

Биметаллический подвижный электрод 1 стартера разогревает­ся, изгибается и замыкается на неподвижный электрод 2, что за­мыкает цепь электродов люминесцентной лампы через дроссель на напряжение сети. Протекающий при этом по электродам ток в 1,4... 1,6 раза превышает номинальный рабочий ток лампы. За 1...2 с электроды разогреваются до 700...900 °С, вследствие чего увеличи­вается электронная эмиссия и облегчаются условия пробоя газо­вого промежутка. После прекращения тлеющего разряда в старте­ре биметаллический электрод охлаждается и, возвращаясь в ис­ходное положение, разрывает цепь электродов люминесцентной лампы. В момент разрыва цепи возникает электродвижущая сила самоиндукции в дросселе L, пропорциональная индукции дроссе­ля и скорости изменения тока в момент разрыва цепи Скорость разрыва цепи стартером составляет около 1...2 мкс, а электродвижущая сила достигает нескольких киловольт. Для уве­личения длительности импульса высокого напряжения параллель­но контактам стартера (внутри корпуса) устанавливают конденса­тор С1, который уменьшает скорость изменения тока в цепи, сле­довательно, и электродвижущую силу самоиндукции (до 500... 1500 В), но увеличивает продолжительность ее существования (до 100 мкс). Это способствует более устойчивому зажиганию лампы. Образовавшийся за счет самоиндукции импульс повышенного на­пряжения прикладывается к электродам лампы. Происходит про­бой газового промежутка, и лампа начинает светиться.

После зажигания лампы приблизительно половина напряже­ния сети будет падать на дросселе, поэтому напряжения на старте­ре будет недостаточно для его зажигания, то есть при работающей лампе стартер не загорается. Если лампа не зажглась, зажигание автоматически повторяется.

Таким образом, стартер VL нужен в схеме для замыкания цепи с целью разогрева электродов и последующего разрыва цепи для получения импульса повышенного напряжения.

Дроссель L служит для ограничения тока при разогреве элект­родов и при работе лампы, для создания импульса повышенного напряжения и для стабилизации работы лампы при изменении напряжения сети.

Конденсатор С1 увеличивает время разрыва цепи и уменьшает искрение контактов стартера, а значит, снижает радиопомехи. Значение емкости конденсатора С1= 1000...1500 пФ.

Конденсатор С2 установлен для компенсации реактивной мощности (cos φ увеличивается от 0,5...0,6 до 0,92...0,95). Значение емкости конденсатора зависит от мощности лампы и составляет З..10мкФ.

Часто в схеме применяют конденсаторы небольшой емкости для защиты электрической сети от высших гармонических состав­ляющих, а также активное сопротивление, предназначенное для разряда емкости С2 после отключения схемы от сети.

Схема питания двух ламп с расщепленной фазой представляет собой две описанные выше стартерные схемы, одна из которых включена через фазосдвигающее устройство (емкость, индуктив­ность).

Бесстартерные схемы. Имеется также бесстартерная схема с расщепленной фазой для включения двух ламп способом мгно­венного зажигания. Образующийся при этом сдвиг на 120° между пульсирующими потоками ламп снижает коэффициент пульсации суммарного излучения более чем в два раза.

Желание исключить из схемы стартер как ненадежный эле­мент привело к появлению схемы с макальным трансформатором

Рис. 1.25. Бесстартерные схемы включения люминесцентных ламп:

а — с нахальным трансформатором; б— схема мгновенного зажигания лампы; LL — дроссель; ТV— нахальный трансформатор в схеме а) и автотрансформатор в схеме б); ЕL — лампа

(рис. 1.25, а). Указанную схему относят к схемам быстрого зажига­ния люминесцентной лампы. Надежность зажигания в схеме обес­печивается предварительным подогревом электродов, снижаю­щим напряжение зажигания до значения сетевого напряжения, и наличием на колбе лампы металлической полосы. Недостатк и таких бесстартерных схем — потери мощности у них выше, чем у стартерных; к тому же после зажигания лампы по нити нака­ла электродов протекает ток подогрева, уменьшающий срок служ­бы лампы.

На рисунке 1.25, б приведена бесстартерная схема мгновенного зажигания лампы с холодными электродами. В схеме используют напряжение 400...600 В. Этого достаточно для зажигания холодной лампы. Часть обмотки автотрансформатора ТV с большим внут­ренним сопротивлением создает напряжение зажигания, а часть ТV выполняет роль дросселя. За счет повышенного рассеяния в автотрансформаторе после зажигания разряда на лампе устанавли­вается рабочее напряжение, равное половине сетевого. Недо­статки схемы мгновенного зажигания — значительная потеря мощности (до 40 % мощности лампы) и быстрое распыление ок­сидного покрытия электродов.

Пускорегулирующая аппаратура.Совокупность всех элементов, обеспечивающих требуемые параметры пускового и рабочего ре­жимов газоразрядной лампы, принято называть пускорегулирующей аппаратурой (ПРА). ПРА подразделяют на стартерную, бесстартерную, токоограничивающую; выполняют в виде отдельных ап­паратов или специальных блоков и устройств.

Стартерные ПРА предназначены для ограничения тока при ра­зогреве и работе ламп и генерирования импульса повышенного напряжения.

Бесстартерные ПРА быстрого зажигания служат для предвари­тельного разогрева электродов лампы и ограничения ее рабочего тока. Бесстартерные ПРА мгновенного зажигания обеспечивают подачу напряжения, достаточного для холодного зажигания лам­пы и ограничения ее тока в рабочем режиме.

Токоограничивающие ПРА предназначены для ограничения тока дампы в рабочем режиме.

Принята следующая маркировка ПРА. Первая цифра указывает число ламп, включаемых с аппаратом; следующие за ней три буквы указывают на наличие или отсутствие стартера и характер сдвига фаз (УБ — стартерный, АБ — бесстартерный быст­рого зажигания; МБ — то же, мгновенного зажигания; И — индук­тивный, Е —емкостный, К —компенсированный); числитель дроби показывает мощность лампы в ваттах, знаменатель — на­пряжение сети в вольтах; последующими буквами обозначают конструктивное исполнение (А — антистробоскопический, В — встроенный, Н — независимый) и соответствие нормам по шуму в общественных и жилых помещениях (П — с пониженным уровнем шума и др.); последняя цифра обозначает номер разработки. При­мер маркировки: 1УБИ-80/220-ВП-06 означает, что пускорегули-рующий аппарат работает с одной лампой, стартерный (УБ), име­ет индуктивный сдвиг фаз, рассчитан на мощность лампы 80 Вт и напряжение 220 В, встроенный, соответствует нормам по шуму, шестой разработки. Ряд заводов вместо номера разработки приво­дит номер серии (110, 300, 600 и т. п.) и климатическое исполне­ние (У — для умеренного климата, ХЛ — для холодного климата) с категорией размещения (3,4 и т. д.) в помещениях.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: