Светотехника
05.12.11 |
Безэлектродные люминесцентные лампы. Устройство, схема безэлектродных люминесцентных ламп.
Срок службы обычных люминесцентных ламп определяется двумя факторами: спадом светового потока за счет «отравления» люминофора атомами ртути и продуктами распыления электродов и потерей эмиссионной способности электродов из-за полного расхода активирующего покрытия. Если раньше решающим был первый из этих факторов, то в последние годы научились делать лампы с защитной пленкой на люминофоре, значительно уменьшившей спад светового потока, и срок службы ламп нового поколения (Т5) определяется, в основном, уже только эмиссионной способностью электродов. Поэтому создание ламп без электродов — это реальный путь повышения срока службы люминесцентных ламп.
Возбуждение атомов до высокого энергетического уровня и связанное с этим свечение могут происходить не только при протекании электрического тока через разрядный промежуток, но и при воздействии высокочастотного электромагнитного поля. Спектр излучения при этом остается таким же, как и при возбуждении атомов протекающим электрическим током. Это давно известное явление удалось претворить в реальные и жизнеспособные конструкции источников света только в 90-е годы минувшего века благодаря достижениям полупроводниковой электроники. Сейчас три мировых лидера в области источников света (Philips, Osram, General Electric) производят безэлектродные люминесцентные лампы низкого давления трех разных типов.
Рис. 1. Устройство безэлектродных люминесцентных ламп
Несмотря на совершенно различное конструктивное исполнение, принцип работы этих трех типов ламп одинаков (рис. 1). С помощью преобразователя 1 напряжение сети преобразуется в высокочастотное, которое питает индуктор 2. Высокочастотное электромагнитное поле передается индуктором в разрядный объем 3, представляющий собой стеклянную колбу, наполненную инертным газом и ртутью и покрытую изнутри люминофором.
Под действием высокочастотного электромагнитного поля в разрядном объеме происходит возбуждение атомов ртути, при котором до 80 % подводимой мощности превращается в ультрафиолетовое излучение. Это излучение вызывает свечение люминофора точно так же, как это происходит в обычных лампах. Строго говоря, в «разрядном объеме» никакого разряда нет — в нем нет электродов, и электрический ток там не протекает и не может протекать. Но так как физические процессы, вызывающие свечение, здесь аналогичны тем, которые происходят в люминесцентных лампах, безэлектродные лампы традиционно относят к классу разрядных источников света.
Первые промышленные образцы безэлектродных люминесцентных ламп под названием QL были выпущены фирмой Philips в 1991 году. Лампы имеют грушевидную форму с диаметром колбы около 100 мм, мощность 85 Вт, световую отдачу около 50 лм/Вт и срок службы 60000 (!) часов. Цветность излучения определяется составом люминофора. Преобразователь, работающий с частотой 2,65 МГц, находится в отдельной коробке, расположенной рядом с лампой, индуктор — в патроне. Сейчас лампы типа QL выпускаются с двумя значениями мощности — 85 и 125 Вт (рис. 2).
Рис. 2. Безэлектродная люминесцентная лампа QL
Большой срок службы этих ламп делает их незаменимыми там, где светильники труднодоступны для обслуживания (то есть для замены ламп) — в высоких цехах, в заградительных огнях на высоких трубах или мачтах и т.п. Лампы очень дороги, но часто их применение экономически вполне оправдано. В качестве примера их использования можно назвать сигнально-заградительные огни на трубах Норильского горно-металлургического комбината высотой около 300 метров.
В 1994 году фирма General Electric выпустила свою безэлектродную люминесцентную лампу под названием Genura. Лампа мощностью 23 Вт по форме и размерам близка к лампе накаливания мощностью 100 Вт (диаметр 80 мм) и снабжена цоколем Е27. По световому потоку она эквивалентна лампе накаливания мощностью 100 Вт, а по сроку службы превосходит ее в 15 раз. Цветность лампы Genura также близка к цветности ламп накаливания. Рабочая частота преобразователя, который находится в цоколе лампы, — 2,5 МГц.
В 1998 году и третий электроламповый гигант — Osram — начал производить свои безэлектродные люминесцентные лампы под названием Endura. Мощность первой лампы этого типа — 150 Вт, световая отдача — около 80 лм/Вт. Лампа сделана в виде буквы О с
длиной 414, шириной 139 и высотой 72 мм. По обеим коротким сторонам лампы расположены индукторы в виде кольцевых трансформаторов, охватывающих колбу. Преобразователь расположен в отдельном блоке, который может быть удален от лампы на расстояние до 0,5 м. Частота генерации преобразователя — около 250 кГц. Срок службы таких ламп — 60000 часов. С 1999 года Osram начал производство ламп Endura мощностью 100 Вт с меньшими габаритами — (313 х 139 х 72 мм). Лампы Endura применяются для освещения улиц в некоторых городах Германии, а также для освещения промышленных предприятий, особенно таких, где светильники расположены на большой высоте и замена ламп вызывает определенные трудности.
На выставке «Интерсвет-2003» в Москве впервые были показаны безэлектродные люминесцентные лампы китайского производства.
В России безэлектродные люминесцентные лампы не производятся.
Возбуждение атомов до высокого энергетического уровня и связанное с этим свечение могут происходить не только при протекании электрического тока через разрядный промежуток, но и при воздействии высокочастотного электромагнитного поля. Спектр излучения при этом остается таким же, как и при возбуждении атомов протекающим электрическим током. Это давно известное явление удалось претворить в реальные и жизнеспособные конструкции источников света только в 90-е годы минувшего века благодаря достижениям полупроводниковой электроники. Сейчас три мировых лидера в области источников света (Philips, Osram, General Electric) производят безэлектродные люминесцентные лампы низкого давления трех разных типов.
Рис. 1. Устройство безэлектродных люминесцентных ламп
Несмотря на совершенно различное конструктивное исполнение, принцип работы этих трех типов ламп одинаков (рис. 1). С помощью преобразователя 1 напряжение сети преобразуется в высокочастотное, которое питает индуктор 2. Высокочастотное электромагнитное поле передается индуктором в разрядный объем 3, представляющий собой стеклянную колбу, наполненную инертным газом и ртутью и покрытую изнутри люминофором.
Под действием высокочастотного электромагнитного поля в разрядном объеме происходит возбуждение атомов ртути, при котором до 80 % подводимой мощности превращается в ультрафиолетовое излучение. Это излучение вызывает свечение люминофора точно так же, как это происходит в обычных лампах. Строго говоря, в «разрядном объеме» никакого разряда нет — в нем нет электродов, и электрический ток там не протекает и не может протекать. Но так как физические процессы, вызывающие свечение, здесь аналогичны тем, которые происходят в люминесцентных лампах, безэлектродные лампы традиционно относят к классу разрядных источников света.
Первые промышленные образцы безэлектродных люминесцентных ламп под названием QL были выпущены фирмой Philips в 1991 году. Лампы имеют грушевидную форму с диаметром колбы около 100 мм, мощность 85 Вт, световую отдачу около 50 лм/Вт и срок службы 60000 (!) часов. Цветность излучения определяется составом люминофора. Преобразователь, работающий с частотой 2,65 МГц, находится в отдельной коробке, расположенной рядом с лампой, индуктор — в патроне. Сейчас лампы типа QL выпускаются с двумя значениями мощности — 85 и 125 Вт (рис. 2).
Рис. 2. Безэлектродная люминесцентная лампа QL
Большой срок службы этих ламп делает их незаменимыми там, где светильники труднодоступны для обслуживания (то есть для замены ламп) — в высоких цехах, в заградительных огнях на высоких трубах или мачтах и т.п. Лампы очень дороги, но часто их применение экономически вполне оправдано. В качестве примера их использования можно назвать сигнально-заградительные огни на трубах Норильского горно-металлургического комбината высотой около 300 метров.
В 1994 году фирма General Electric выпустила свою безэлектродную люминесцентную лампу под названием Genura. Лампа мощностью 23 Вт по форме и размерам близка к лампе накаливания мощностью 100 Вт (диаметр 80 мм) и снабжена цоколем Е27. По световому потоку она эквивалентна лампе накаливания мощностью 100 Вт, а по сроку службы превосходит ее в 15 раз. Цветность лампы Genura также близка к цветности ламп накаливания. Рабочая частота преобразователя, который находится в цоколе лампы, — 2,5 МГц.
В 1998 году и третий электроламповый гигант — Osram — начал производить свои безэлектродные люминесцентные лампы под названием Endura. Мощность первой лампы этого типа — 150 Вт, световая отдача — около 80 лм/Вт. Лампа сделана в виде буквы О с
длиной 414, шириной 139 и высотой 72 мм. По обеим коротким сторонам лампы расположены индукторы в виде кольцевых трансформаторов, охватывающих колбу. Преобразователь расположен в отдельном блоке, который может быть удален от лампы на расстояние до 0,5 м. Частота генерации преобразователя — около 250 кГц. Срок службы таких ламп — 60000 часов. С 1999 года Osram начал производство ламп Endura мощностью 100 Вт с меньшими габаритами — (313 х 139 х 72 мм). Лампы Endura применяются для освещения улиц в некоторых городах Германии, а также для освещения промышленных предприятий, особенно таких, где светильники расположены на большой высоте и замена ламп вызывает определенные трудности.
На выставке «Интерсвет-2003» в Москве впервые были показаны безэлектродные люминесцентные лампы китайского производства.
В России безэлектродные люминесцентные лампы не производятся.