Устройство люминесцентного светильника
Люминесцентные светильники (светильники с люминесцентными лампами) бывают совершенно разнообразные. Кроме дизайна, они отличаются так же формой, количеством, размером, типом используемых люминесцентных ламп, а также электронной начинкой. И это далеко не весь список отличий между светильниками, которые в настоящее время можно купить в любом специализированном магазине. Но при всем при этом, их объединяет общий принцип работы, схема подключения и общее устройство.
Рассмотрим устройство светильника под трубчатые люминесцентные лампы T8, цоколь G13, это один из самых распространенных видов люминесцентных светильников, который вы наверняка встречали в повседневной жизни.
В качестве примера, возьмем светильник накладной люминесцентный 2х36 Вт «Айсберг» со степенью защиты ip65.
Устройство люминесцентного светильника
Конструктивно люминесцентный светильник состоит из:
1.
Пластикового корпуса.
Который закрывает и защищает все элементы электрической схемы, а также несет на себе крепежные элементы как для монтажа светильника на стену или потолок, так и для сборки всех составляющих осветительного прибора в единое целое.
2. Металлической монтажной панели – основания.
На ней располагаются все электронные составляющие, необходимые для работы светильника, а также фурнитура для установки люминесцентных ламп.
3. Светопрозрачного рассеивателя.
Который создает более комфортное для нашего зрения освещение, так как равномерно распределяет световой поток люминесцентных ламп.
Кроме этих основных компонентов, из которых состоит светильник, в комплекте поставки обычно присутствуют:
— крепежные элементы для установки люминесцентного светильника на стены или потолок.
— Фиксаторы, соединяющие светопрозрачный рассеиватель с корпусом. Позволяющие достаточно просто получать доступ к внутренностям светильника, в первую очередь к лампам, для их замены.
— Заглушки – мембраны. Которыми закрываются неиспользуемые вводные отверстия в светильник, а также герметизируется место ввода питающего кабеля.
Обратите внимание!Люминесцентные лампы, чаще всего, не входят в комплект поставки светильника и их необходимо покупать отдельно.
Устройство электрической части люминесцентного светильника
Чтобы разобраться в устройстве электрических компонентов, входящих в схему люминесцентного светильника, необходимо понимать
Обычно, люминесцентная лампа представляет собой трубку, заполненную инертным газом с парами ртути. Внутренняя поверхность лампы покрыта специальным веществом – люминофором. По краям трубки установлены электроды, между которыми, при включении электричества, образуется дуговой разряд, при этом, при прохождении электрического тока внутри лампы, образуется ультрафиолетовое (УФ) излучение, которое и воздействует на люминофор, вызывая его свечение.
Как вы понимаете, при таком сложном принципе действия, люминесцентная лампа не сможет полноценно работать при простом подключении к электрической сети. Более подробно причины этого, мы рассмотрим в одном из следующих материалах, всецелом посвященном люминесцентным лампам.
Сейчас же стоит отметить одно, для полноценной работы люминесцентых ламп в осветительных приборах, применяются специальные пускорегулирующие аппараты (ПРА) или по-другому балласты. Наиболее распространены электромагнитные балласты/пускорегулирующие аппараты (ЭмПРА) и электронные балласты/пускорегулирующие аппараты (ЭПРА).
В нашем примере, люминесцентном светильнике «Айсберг», использован электронный балласт, который установлен на монтажной панели – основании. Так же к пускорегулирующему аппарату подведены все необходимые провода. К одной из сторон балласта подходят провода идущие до гнезд подключения ламп, с другой стороны до клемм, к которым в подключается питающий кабель. На балласте присутствует схема подключения, согласно которой в любой момент можно восстановить соединение, или заменить неисправный ПРА, безошибочно подключив все провода к соответствующим клеммам.
Общую схему подключения люминесцентных светильников, которая разумеется полностью подходит для данного осветительного прибора Айсберг 2х36Вт, мы уже описывали в нашей статье «Схема подключения люминесцентного светильника».
Теперь, в общих чертах познакомившись с устройством люминесцентного светильника, можно переходить к его установке. В следующем материале «Установка люминесцентного светильника», мы подробно описываем весь процесс сборки и установки светильника с люминесцентными лампами. Для лучшего понимания устройства люминесцентного светильника, обязательно ознакомьтесь с этой статьей. Там довольно подробно оказаны все компоненты светильника, их взаимодействие и многое другое.
Все вопросы, которые у вас возникли после прочтения материала, задавайте в комментариях к статье, постараемся помочь!
Принцип работы люминесцентной лампы и ее устройство
Принцип работы люминесцентной лампы базируется на эффекте классической люминесценции.
Электрическим разрядом в ртутных парах создаётся ультрафиолетовое излучение, преобразуемое посредством люминофора в видимое свечение.
При самостоятельном подключении и ремонте таких осветительных приборов учитываются особенности устройства и принцип их действия.
Устройство люминесцентной лампы
Люминесцентная лампа относится к категории классических разрядных источников освещения низкого давления. Стеклянная колба такой лампы всегда имеет цилиндрическую форму, а наружный диаметр может составлять 1,2см, 1,6см, 2,6см или 3,8см.
Цилиндрический корпус чаще всего прямой или U-изогнутый. К торцевым концам стеклянной колбы герметично припаиваются ножки с электродами, выполненными из вольфрама.
Устройство лампочки
Внешней стороной электроды подпаиваются к цокольным штырям. Из колбы осуществляется тщательное откачивание всей воздушной массы через специальный штенгель, расположенный в одной из ножек с электродами, после чего происходит заполнение свободного пространства инертным газом с ртутными парами.
На некоторые типы электродов в обязательном порядке производится нанесение специальных активирующих веществ, представленных окислами бария, стронцием и кальцием, а также незначительным количеством тория.
Схема
Стандартная схема подключения люминесцентной лампы значительно сложнее, нежели процесс включения традиционной лампы накаливания.
Требуется применять особые пусковые устройства, качественные и мощностные характеристики которых оказывают непосредственное влияние на сроки и удобство эксплуатации осветительного прибора.
Схема подключения люминесцентных ламп без дросселя и стартера
В настоящее время практикуется несколько схем подключения, которые отличаются не только по уровню сложности выполняемых работ, но и набором используемых в схеме устройств:
- подключение с применением электромагнитного балласта и стартера;
- подключение с электронным пускорегулирующим аппаратом.
Второй вариант подключения предполагает генерирование высокочастотного тока, а сам непосредственный запуск и процесс работы осветительного прибора запрограммированы электронной схемой.
Схема подключения лампы с дросселем и стартером
Чтобы правильно выполнить подключение осветительного прибора, необходимо знать устройство дросселя и стартера, а также учитывать правила подключения такого оборудования.
Как загорается люминесцентная лампа?
Как работает люминесцентная лампа? Функционирование люминесцентного осветительного прибора обеспечивается следующими поэтапными действиями:
- на электроды, расположенные на цокольных штырях, подаётся напряжение;
- высокое сопротивление газовой среды в лампе провоцирует поступление тока через стартер с образованием тлеющего разряда;
- ток, проходящий через электродные спирали, в достаточной степени прогревает их, а разогретые стартерные биметаллические контакты замыкаются, что прекращает разряд;
- после остывания стартерных контактов происходит их полное размыкание;
- самоиндукция вызывает возникновение импульсного напряжения дросселя, достаточного для включения освещения;
- проходящий через газовую среду ток уменьшается, а полное отключение стартера обуславливается недостаточностью напряжения.
Лампы спецназначения
Основным назначением устанавливаемых конденсаторов является эффективное снижение помех.
Входные конденсаторы обеспечивают существенное понижение реактивной нагрузки, что важно при необходимости получить качественное освещение и продлить срок службы прибора.
Блок 1
Для чего нужен дроссель в люминесцентной лампе
Дроссель позволяет обеспечить требуемый для полноценного функционирования лампы электрический импульс. Принцип такого дополнительного устройства основан на сдвиге фазы переменного тока, что способствует получению необходимого количества тока для горения паров, которыми наполнена внутренняя часть лампы.
В зависимости от уровня мощности, рабочие параметры дросселя и сфера его использования могут варьироваться:
- 9 Вт — для стандартной энергосберегающей лампы;
- 11 w и 15 w — для миниатюрных или компактных осветительных приборов и энергосберегающих ламп;
- 18 w — для настольных осветительных приборов;
- 36 Вт — для люминесцентного светильника с малыми показателями мощности;
- 58 Вт — для потолочных светильников;
- 65 Вт — для многоламповых приборов потолочного типа;
- 80 Вт — для мощных осветительных приборов.
При выборе нужно также ориентироваться на индуктивное сопротивление, регулирующее показатели мощности тока, подающегося на контакты люминесцентного осветительного прибора.
Принцип работы стартера люминесцентной лампы
Конструкция устройства представлена компактной стеклянной колбой, заполненной инертным газом. Колба установлена внутри металлического или пластикового корпуса, с парой электродов, один из которых относится к биметаллическому типу.
Напряжение на зажигание стартера не должно быть выше, чем номинальное напряжение питающей сети. В процессе подключения схемы запуска к питающей электросети, значительная часть напряжения переходит на разомкнутые стартерные электроды. Под воздействием напряжения обеспечивается образование тлеющего разряда, небольшая часть которого используется для разогрева биметаллических электродов.
Схема работы стартера
Результатом нагревания становится изгиб и замыкание электроцепи, с последующим прекращением тлеющего разряда внутри стартера.
Проход тока по цепи последовательно соединенных дросселя и катодов вызывает их эффективный прогрев. Временем замкнутого состояния стартерных электродов определяется продолжительность прогрева катодов любой люминесцентной лампы.
Средний срок эксплуатации стартера равен продолжительности работы осветительного прибора, но с течением времени уровень интенсивности напряжения тлеющего внутреннего разряда заметно понижается.
Устройство и принцип работы люминесцентного светильника
Современные люминесцентные светильники относятся к категории наиболее распространенных типов надежных и долговечных осветительных приборов. Если до недавнего времени такие устройства использовались преимущественно в обустройстве освещения административных и офисных зданий, то в последние годы они всё чаще находят применение в жилых помещениях.
Источник света в таких видах светильников представлен люминесцентной или газоразрядной лампой, функционирующей благодаря свойству некоторых газообразных и парообразных веществ достаточно мощно светиться в условиях электрического поля.
Светильник люминесцентный
Люминесцентные лампы, устанавливаемые в малогабаритные и компактные светильники, могут обладать кольцевидной, спиралевидной или любой другой формой, что положительно сказывается на габаритах осветительного прибора.
Выпускаемые лампы принято подразделять на линейные и компактные модели. Первый вариант имеет характерные отличия по длине, а также диаметру колбы. Компактные модели имеют, как правило, изогнутую трубку, а основные различия представлены типом цоколя.
Блок 2
Несмотря на кажущуюся простоту устройства, и несложный принцип работы люминесцентной лампы, чтобы продлить срок службы прибора и получить качественное освещение, важно строго соблюдать схему подключения и использовать комплектующие только от проверенных и хорошо зарекомендовавших себя производителей.
Видео на тему
Бытовое освещение
Люминесцентные лампы являются гораздо более эффективными источниками света, чем лампы накаливания, но ими сложнее управлять. |
Электрический разряд, который возбуждает пары ртути, должен быть сначала запущен быстро и надежно, а затем необходимо контролировать ток, чтобы он не продолжал расти, пока он не сожжет трубку. Эта функция запуска и управления выполняется устройством, называемым балластом.Работа лампы накаливания довольно проста и саморегулируема. Вы подаете полное электрическое напряжение на лампочку, и ток нагревает нить накала до тех пор, пока она не начнет светиться. Нагрев нити увеличивает ее электрическое сопротивление, и это сопротивление ограничивает ток до контролируемого значения.
Вы не можете просто подать полное напряжение на люминесцентную лампу; необходимо предусмотреть запуск электрического разряда и последующее управление возникающим током при дуговом разряде в колбе. Было использовано множество различных стратегий и подходов — для получения подробной информации вам нужен отраслевой источник, подобный тому, который поддерживается в Интернете компанией Summit Electrical.
Запуск лампы — первая задача балласта. Основные типы пусковых стратегий: (1) предварительный нагрев, (2) мгновенный пуск в тонком корпусе и (3) быстрый пуск. Если вам нужна актуальная техническая информация, вам следует знать о двух более поздних типах: (4) модифицированный быстрый запуск и (5) мгновенный запуск ламп быстрого запуска.
Стратегия «предварительного нагрева» была оригинальным методом, используемым для флуоресцентных ламп. Нити накаливания в лампе нагреваются в течение нескольких секунд перед подачей на лампу полного рабочего напряжения. Это достигается за счет включения переключателя параллельно газовой трубке, который шунтирует ток вокруг пути газового разряда и через нагреватели накаливания. Через несколько секунд нити накала достигают температуры, необходимой для испускания электронов, и переключатель размыкается, подавая рабочее напряжение на трубку для запуска дугового разряда в газе. Затем балласт должен использовать схему регулирования тока, обсуждаемую ниже.
Система «тонкий мгновенный запуск» производит свет мгновенно, используя трансформатор в балласте, который создает напряжение, примерно в три раза превышающее нормальное рабочее напряжение, чтобы «зажечь дугу» в лампе. Предварительный нагрев нитей для этого типа системы не требуется.
Сообщается, что система «быстрого старта» в настоящее время является самой популярной в США. Эти балласты обеспечивают непрерывный нагрев нитей для подачи электронов. Они требуют, чтобы светильник был должным образом заземлен и чтобы лампы находились в пределах 1-2 см от металлического светильника для правильного запуска. Благодаря непрерывному нагреву нитей накала этим устройствам не требуется высокое пусковое напряжение, характерное для тонких моделей с мгновенным пуском. Лампы загораются сразу при низкой яркости и полностью загораются примерно через две секунды.
Когда лампочки зажгутся, балласт должен контролировать ток. Дуговой разряд по своей природе является переменным явлением и может быть подвержен высоким импульсным токам.
Основная масса балласта состоит из большой катушки, намотанной на многослойный стальной сердечник, образуя большой индуктор или «дроссель», как его часто называют в промышленности. Катушка также действует как трансформатор. Природа индуктора заключается в ограничении скорости изменения тока, поэтому большая индуктивность балласта подавляет скачки тока. Катушка с многослойным сердечником часто «залита» в такой материал, как асфальт, чтобы улучшить отвод тепла, а комбинация заключена в стальной корпус.
Существуют также электронные и гибридные балласты, которые выполняют задачи регулирования. Здесь можно добавить описание этих систем. Комментарии и предложения приветствуются. Если есть подробные схемы работы балласта, было бы интересно — не нашел.
Canon : Технологии Canon | Canon Science Lab
Для работы этого сайта требуется браузер с поддержкой JavaScript.
Лампы накаливания и люминесцентные лампы
Мы не можем производить солнечный свет, но мы можем создать подобное освещение.
Примеры включают лампы накаливания и люминесцентные лампы.
То, что излучает свет, называется источником света.
Источники света можно разделить на естественные источники света, такие как солнце, звезды, молния и биолюминесценция, и искусственные источники света, включая лампы накаливания, флуоресцентные лампы и натриевые лампы. Их также можно разделить на категории по характеристикам интенсивности света, т. е. постоянные источники света, которые излучают одинаковое количество света в течение фиксированного периода времени (например, солнце и лампы накаливания), и источники света, которые меняются во времени. Флуоресцентное освещение может казаться постоянным, но на самом деле оно меняется в зависимости от частоты источника питания. Человеческий глаз просто не способен обнаружить такие быстрые изменения.
Лампы накаливания светятся из-за тепла
Лампы накаливания выглядят желтоватыми по сравнению с флуоресцентными лампами. Это потому, что лампы накаливания производят свет от тепла.
В лампе накаливания нить нагревается. Нити сделаны из двойных катушек вольфрама, типа металла. Вольфрам имеет высокое электрическое сопротивление, поэтому он светится (накаливается) при протекании электрического тока. Электрический ток из-за высокого электрического сопротивления приводит к теплу из-за трения между материалом и электронами, протекающими через материал. Вольфрам используется для нитей накаливания ламп накаливания, потому что он чрезвычайно устойчив к плавлению при высоких температурах. Он также не горит, потому что в лампы накаливания впрыскивается газ для удаления всего кислорода.
Лампа накаливания была изобретена Томасом Эдисоном в 1879 году. В то время нити накаливания представляли собой карбонизированные волокна, полученные путем удушения определенного вида бамбука, выращенного в Киото, Япония, но в наши дни для производства лампочек используются различные материалы и методы. . Существует много типов лампочек, каждая из которых имеет свое предназначение. Например, есть кварцевые колбы с частицами кварца, покрытые электростатически на их внутренней поверхности, чтобы значительно улучшить светопропускание и рассеивание, криптоновые колбы, в которые впрыскивается газ криптон (более высокий атомный вес, чем обычно используемый газ аргон) для увеличения яркости, и рефлекторные лампы, использующие сильно отражающий алюминий на их внутренней поверхности.
Люминесцентные лампы сложнее, чем кажется
Люминесцентные лампы, распространенный вид освещения в офисах, имеют более сложный механизм излучения света, чем лампы накаливания. Ультрафиолетовые лучи, создаваемые люминесцентными лампами, преобразуются в видимый свет, который мы можем видеть. Важную роль здесь играют явления электрического разряда, «возбужденное состояние» и «основное состояние» электронов. Давайте начнем с рассмотрения базовой структуры люминесцентной лампы. Люминесцентные лампы представляют собой тонкие стеклянные трубки, покрытые люминесцентным веществом на внутренней поверхности.
Внутрь вводят пары ртути, к обоим концам присоединяют электроды. Когда подается напряжение, в электродах протекает электрический ток, в результате чего нити на обоих концах нагреваются и начинают испускать электроны. Далее выключается небольшая газоразрядная лампа внутри люминесцентной лампы; Электроны испускаются электродом и начинают течь к положительному электроду.
Именно эти электроны производят ультрафиолетовое излучение.
Столкновение электронов и атомов внутри люминесцентных ламп
Давайте подробнее рассмотрим механизм испускания ультрафиолетовых лучей флуоресцентным светом. Электроны, испускаемые электродом, сталкиваются с атомами ртути, составляющими пар внутри стеклянной трубки. Это приводит к тому, что атомы ртути переходят в возбужденное состояние, в котором электроны на самой внешней орбите атомов и молекул получают энергию, заставляя их переходить на более высокую орбиту.
Возбужденные атомы ртути постоянно пытаются вернуться в свое прежнее низкоэнергетическое состояние (основное состояние), поскольку они настолько нестабильны. Когда это происходит, разница энергий между двумя орбитальными уровнями высвобождается в виде света в форме ультрафиолетовых волн. Однако, поскольку ультрафиолетовые лучи не видны человеческому глазу, внутренняя часть стеклянной трубки покрыта флуоресцентным материалом, преобразующим ультрафиолетовые лучи в видимый свет.
Именно это покрытие заставляет люминесцентные лампы светиться белым светом. Люминесцентные лампы не всегда прямые. Они бывают и других форм, таких как кольца и лампочки. Некоторые типы люминесцентных ламп претерпели оригинальные модификации, такие как лампы, в которых используется металлическая линия на внешней поверхности трубки (тип быстрого пуска), что устраняет необходимость в газоразрядной лампе внутри.
Белые светодиоды, используемые в освещении
Светодиоды (светоизлучающие диоды), используемые в освещении, излучают белый свет, подобный солнечному. Белый свет создается, когда присутствуют три основных цвета света — RGB (красный, зеленый и синий). Сначала были только красные и зеленые светодиоды, но разработка синих светодиодов привела к разработке белых светодиодов для использования в освещении.
Есть два способа создания белых светодиодов. Первый — это «многочиповый метод», в котором каждый из трех светодиодов основного цвета комбинируется, а второй — «одночиповый метод», в котором сочетаются люминофор и синий светодиод.
Многочиповый метод с использованием трех цветов требует баланса между яркостью и цветом для реализации равномерного освещения и требует, чтобы каждый из трех цветных чипов был оснащен цепью питания.
Это послужило причиной разработки одночипового метода, который излучает почти белый (квазибелый) цвет с использованием одного синего светодиода и желтого люминофора. Это связано с тем, что синий свет и желтый свет, смешанные вместе, кажутся человеческому глазу почти белыми.
Используя метод с одним кристаллом, были разработаны белые светодиоды, в которых используется синий светодиод в сочетании с желтым + красным люминофором или зеленым + красным люминофором для достижения более естественного белого света на основе светодиодов. Кроме того, недавно были разработаны светодиоды, излучающие ближний ультрафиолетовый свет (светодиод ближнего ультрафиолетового света: длина волны 380–420 нм), которые, будучи использованы в качестве источника возбуждающего света, позволили создать белые светодиоды, способные излучать весь видимый диапазон света.
Источники света имеют «цветовую температуру»
В нашей повседневной жизни мы часто замечаем, что цвет одежды, видимый при свете флуоресцентных ламп в помещении, выглядит иначе при солнечном свете на улице, и что одна и та же пища кажется более аппетитной при свете ламп накаливания, чем при люминесцентное освещение. Вы когда-нибудь задумывались, что вызывает такие различия? Мы видим цвет объекта, когда свет падает на него и отражается обратно в наши глаза. Короче говоря, цвета, которые мы воспринимаем, изменяются в соответствии с длиной волны источника света, освещающего объекты, которые мы видим. Это приводит к вышеупомянутым различиям, которые мы видим в освещении одежды и пищи.
Различия в цвете представлены «цветовой температурой». Цветовая температура — это числовое значение, представляющее цветность, а не температуру источника света. Все объекты излучают свет при нагревании до чрезвычайно высокой температуры. Цветовая температура показывает, какой цвет мы увидели бы, если бы нагрели объект, который вообще не отражает свет, т.