Преимущества работы люминесцентных ламп против ламп накаливания

Люминесцентная лампа, электрическая газоразрядная лампа, охладитель и эффективнее, чем лампы накаливания, которая производит свет с помощью флуоресценции в виде люминофора покрытия. Люминесцентная лампа представляет собой стеклянную трубку, заполненную смесью паров аргона и ртути. Металлические электроды на каждом конце покрыты оксидом щелочноземельного металла, который легко испускает электроны. Когда ток проходит через газ между электродами, газ ионизируется и испускает ультрафиолетовое излучение. Внутренняя часть трубки покрыта люминофоры, вещества, поглощающие ультрафиолетовое излучение и флуоресцирующие (переизлучающие энергию в виде видимого света).

Флуоресцентные лампы – это большое семейство источников света. Существует три основных типа люминесцентных ламп: с холодным катодом, с горячим катодом и электролюминесцентные. Все они используют люминофоры, возбуждаемые электронами, для создания света. На этой странице мы обсудим лампы с холодным и горячим катодом. В электролюминесцентных лампах используется «флуоресценция», но они настолько разные, что описаны на другой странице. С этого момента, когда мы говорим о «люминесцентной лампе», мы будем говорить о лампе со стеклянной газоразрядной трубкой и флуоресцентным покрытием внутри. Так сконструированы лампы с холодным и горячим катодом. Индукционные лампы представляют собой разновидность люминесцентных ламп, но у них нет электродов.

Стандартная люминесцентная лампа была разработана для коммерческого использования в 1930-х годах, до сих пор продажа на machinerea.com такого оборудования является довольно прибыльным событием. Идея люминесцентной лампы возникла с 1880-х годов, однако потребовалась упорная работа на протяжении десятилетий, чтобы наконец создать работающую коммерчески жизнеспособную модель чтобы любой желающий мог воспользоваться технологией и, например, купить завод небольшеразмерный по такому производству. Эту работу проделали многие, а не один изобретатель.

Обычное применение:

Лампы для наружного и внутреннего освещения, подсветка ЖК-дисплеев, декоративное освещение и вывески, общее освещение как для высоких пролетов, так и для небольших площадей. Не используется для освещения издалека из-за рассеянного характера света.

Преимущества

Энергоэффективный, пока лучший свет для внутреннего освещения

Низкая стоимость производства (ламп, а не балластов)

Долгий срок службы ламп

Хороший выбор желаемой цветовой температуры (от холодного белого до теплого белого)

Распространенный свет (подходит для общее, ровное освещение, уменьшение резких теней)

Недостатки

Высокочастотное мерцание может вызывать раздражение у людей (напряжение глаз, головные боли, мигрень)

Мерцание обычного флуоресцентного света плохо смотрится на видео и создает уродливый зеленоватый или желтый оттенок на камере

Рассеянный свет (не подходит, когда вам нужен сфокусированным лучом, например, в фаре или фонарике)

Плохо / дешево спроектированные балласты могут создавать радиопомехи, которые мешают работе другой электроники

Плохо / дешево разработанные балласты могут вызвать возгорание при перегреве

В трубках есть небольшое количество ртути

Раздражающее мерцание в конце жизненного цикла

Мы обсуждаем два типа люминесцентных ламп: с горячим катодом и с холодным катодом.

Простое объяснение лампы с горячим и холодным катодом:

Люминесцентные лампы работают за счет ионизации паров ртути в стеклянной трубке. Это заставляет электроны в газе испускать фотоны на УФ-частотах. УФ-свет преобразуется в стандартный видимый свет с помощью люминофорного покрытия внутри трубки.

Как это работает: горячий катод

Самая распространенная люминесцентная лампа – это горячий катод:

Детали:

Эта лампа состоит из стеклянной трубки, заполненной инертным газом (обычно аргоном) под низким давлением. На каждой стороне трубки вы найдете вольфрамовый электрод. Балласт регулирует мощность переменного тока к электродам. В старых лампах для зажигания использовался стартер. В современных лампах используется импульсный пуск, который осуществляется компонентами балласта.

Как это работает:

пошаговое объяснение стандартной 4-футовой 40-ваттной прямой ламповой лампы (это самый популярный размер люминесцентных ламп в мире с 1940-х годов).

Примечание. Существует два типа балластов: магнитный балласт, в котором используются медные катушки (трансформаторы), и электронный балласт. Сегодня предпочтение отдается электронным балластам, потому что они используют намного меньше материала и более дешевы в производстве.

1.) Через балласт проходит переменный электрический ток. Балласт будет повышать напряжение переменного тока с 120 вольт (в США) до 216 В, затем мощность проходит через дроссель или реактор, это ограничивает ток и предотвращает короткое замыкание лампы, которое могло бы разрушить лампу. . Все дуговые газоразрядные лампы нуждаются в дросселе для ограничения тока.

2.) Стеклянная трубка лампы называется газоразрядной трубкой, и работает она за счет того, что электроны переходят от одного электрода к другому. Это образует так называемую «дугу». Начать это – настоящая проблема.

Чтобы лампа заработала, вам понадобится пик высокого напряжения, чтобы зажглась дуга. Чем холоднее лампа, тем большее напряжение нужно для запуска. Напряжение «проталкивает» ток через газообразный аргон. У газа есть сопротивление, чем холоднее газ, тем выше сопротивление, поэтому вам нужно более высокое напряжение при более низких температурах. Поскольку создание высокого напряжения является проблемой и опасностью, инженеры придумали способы «разогреть» лампу, так что требуется меньшее высокое напряжение. Существуют различные способы запуска лампы, включая: предварительный нагрев, мгновенный запуск, быстрый запуск, быстрый запуск, полурезонансный запуск и запрограммированный запуск. Мы расскажем вам о двух основных способах его запуска.

2а. Используйте стартер (пусковой выключатель). По мнению некоторых, этот метод является первым и, пожалуй, самым надежным способом запуска лампы. На многих предприятиях до сих пор есть более старые светильники с люминесцентными лампами предварительного нагрева с пусковым выключателем.

1.) В ранних системах стартер содержал небольшую неоновую или аргоновую лампу. Когда стартер сначала остыл, через выключатель стартера через неоновую лампу проходил ток. Лампа мощностью 1 Вт нагревает биметаллическую полосу в стартере, в то время как в трубке основной дуги ток проходит через вольфрамовые электроды, что заставляет их нагреваться и ионизировать часть газа. Это «подогревало» лампу.

2.) Ток проходит через вольфрамовые электроды на каждом конце лампы. Электроды похожи на нить накаливания: при прохождении тока они нагреваются и выделяют свободные электроны. Этот процесс выпуска свободных электронов называется термоэлектронной эмиссией. Свободные электроны ионизируют аргон в трубке. Первый ионизируемый газ находится прямо вокруг нити, это хорошо видно на фотографии выше. Ионизированный газ называется плазмой.

3.) Когда выключатель стартера –(с маленькой неоновой или аргоновой лампой внутри) достаточно нагревается, биметаллическая полоса переворачивается в другую сторону, замыкая цепь, минуя фонарик. Лампа гаснет и замыкается вся цепь. Во время короткого замыкания напряжение падает до нуля. Биметаллическая полоса охлаждается и снова открывается, размыкая цепь. В балласте трансформатор имеет магнитное поле, при отключении цепи магнитное поле схлопывается и образует «индуктивный удар» от балласта. Внезапно через лампу проходит толчок высокого напряжения, и возникает дуга. Если это не сработало, если лампа все еще слишком холодная,

2b. Быстрый пуск – этот современный метод пуска постоянно подогревает электрод (катод) с использованием низковольтного переменного тока. Дуга зажигается при прохождении через заземленный отражатель или стартовую полосу на внешней стороне стеклянной трубки. Сначала дуга возникает между электродом и стартовой полосой и быстро распространяется по всей газоразрядной трубке. Схема для этого и других современных способов запуска намного сложнее.

3.) Итак, ваша дуга началась и ток проходит от катода к аноду (от электрода к электроду) через газообразный аргон. Поскольку вы имеете дело с мощностью переменного тока, катод переключается вперед и назад. Электропитание переменного тока хорошо для лампы, потому что, если бы лампа была постоянным током, сторона катода была бы ярче и интенсивнее, так как там больше свободных электронов извергается из вольфрамового электрода. Также, если бы лампа была подключена к источнику постоянного тока, электрод, который действует как катод, стал бы слабее, поскольку он терял атомы вольфрама, и лампа не прослужила бы так долго. Поскольку мы используем переменный ток, электроны или ионы отрываются от одной стороны, достигают другой, а затем в следующем цикле отправляются обратно. Также лампа имеет равномерную яркость на обоих концах.

4.) Испарение ртути и включение света: обычная люминесцентная лампа имеет небольшое количество ртути в трубке. На холодной трубке вы бы увидели пару точек размером с булавочную головку, если бы сломали трубку, чтобы видеть внутри. Дуга, возникшая в газообразном аргоне, быстро нагревает ртутную жидкость, приставшую к стенке трубки. Ртуть кипит или испаряется в потоке дуги. Дуга легко проходит через испаренную ртуть. Это создает ультрафиолетовый свет. Этот свет излучается и попадает на люминофор внутри стеклянной трубки. Люминофоры преобразуют свет в полезный видимый свет.

Итак:

1. Электроды накаливания предварительно нагреты и светятся красным

2. Катод начинает ионизировать окружающий его газообразный аргон

3. Эта лампа питается от сети переменного тока, поэтому катод переключается на другую сторону, и вы видите, что левая сторона начинает ионизоваться, а другая сторона (теперь анод) остается теплой и ионизированной.

4. Катод с левой стороны полностью нагревается, и обе стороны нагреваются.

5. Балласт обеспечивает выброс высокого напряжения, который мгновенно ионизирует всю лампу до высокого уровня яркости.

6. Лампа вернется к нормальному напряжению, и ее тепло испарило всю ртуть, лампа работает в обычном режиме.