Люминесцентные лампы¶

Люминесцентные лампы — газоразрядные источники света низкого давления, в которых ультрафиолетовое излучение разряда в парах ртути преобразуется в видимый свет с помощью люминофора, нанесённого на внутреннюю поверхность колбы. Относятся к классу газоразрядных ламп, работают при давлении пара ртути порядка 0,3–1,0 Па и требуют пускорегулирующего устройства (ПРА). Широко применялись для общего и профессионального освещения зданий, производств, торговых объектов.

¶Принцип работы

Внутри стеклянной колбы, заполненной инертным газом (обычно аргоном с небольшой добавкой паров ртути) и снабжённой вольфрамовыми электродами с эмиссионным покрытием, при подаче напряжения возникает тлеющий разряд. Электроны, разгоняемые электрическим полем, ионизируют атомы газа и возбуждают атомы ртути, которые испускают ультрафиолетовые фотоны, преимущественно на длинах волн 185 и 254 нм.

Нанесённый на внутреннюю стенку колбы люминофор поглощает ультрафиолет и переизлучает его в видимом диапазоне. Состав люминофора определяет цветовую температуру и цветопередачу лампы. В лампах дневного света применяются смеси вольфраматов кальция, ортосиликата цинка с добавками, сурика и других соединений; в лампах высокой цветопередачи используются сложные многокомпонентные люминофоры на основе ортофосфатов.

¶Устройство и конструкция

Основные элементы люминесцентной лампы:

• Колба — стеклянная трубка, чаще линейная цилиндрическая (типы T5, T8, T12), реже кольцевая, U-образная или сложной формы. Внутренняя поверхность покрыта люминофором.
• Электроды — вольфрамовые спирали, покрытые эмиссионным составом (оксиды бария, стронция, кальция), обеспечивающие термоэлектронную эмиссию.
• Наполнение — инертный газ (аргон, неон, их смеси) при давлении около 300–500 Па и капелька ртути.
• Токовводы и цоколь — типовой цоколь G13 для линейных ламп, G23 и GX23 для компактных.

Для запуска и поддержания разряда необходимо ограничение тока, поскольку с ростом тока сопротивление дугового промежутка падает. Решается это с помощью дросселя (индуктивного балласта) в электромагнитной пускорегулирующей аппаратуре либо с помощью электронного ПРА, которое повышает частоту до 20–60 кГц и обеспечивает плавный пуск.

¶Классификация

По давлению в разряде:

• Низкого давления — основной тип, описанный выше.
• Высокого давления — лампы ДРЛ (дуговые ртутные люминесцентные), в которых свет создаётся и прямым разрядом, и люминофором; работают при давлении нескольких атмосфер.

По назначению:

• Общего освещения (ЛБ — лампа белая, ЛД — лампа дневная) — цветовая температура 2700–6500 К.
• Высокой цветопередачи (ЛВЦ — лампа белая холодная, ЛДЦ — лампа дневная цветная) — индекс цветопередачи Ra 80–95.
• Специального назначения — ультрафиолетовые (без люминофора или с прозрачной колбой), лампы для фотолечения, обеззараживания, ловушки насекомых, медицинские и лабораторные.
• Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) — изогнутая колба малого диаметра с интегрированным или выносным электронным ПРА, конструктивно заменяют лампу накаливания в стандартном патроне E27.

¶Характеристики

Люминесцентные лампы низкого давления имеют световую отдачу 60–100 лм/В, что в 3–5 раз превышает показатель ламп накаливания. Срок службы при работе на электронном ПРА достигает 10–20 тысяч часов. Цветовая температура варьируется от 2700 К (тёплый белый) до 6500 К (дневной). Индекс цветопередачи типовых ламп — Ra 60–75, у высококачественных модификаций — до 95.

Недостатки: мерцание на частоте 100 Гц при электромагнитном ПРА, наличие ртути (до 1–5 мг в компактной лампе), сложность утилизации, неработоспособность при низких температурах (ниже −20 °C разряд не поддерживается), задержка включения при электромагнитном ПРА.

¶Применение

Люминесцентные лампы получили массовое распространение в XX веке для освещения производственных и административных зданий, магазинов, школ, больниц, теплиц, аквариумов. В СССР лампы типа ЛБ и ЛД выпускались с 1950-х годов и стали основой освещения общественных интерьеров. Компактные люминесцентные лампы активно продвигались в 2000-е годы как энергосберегающие замены лампам накаливания.

С начала 2010-х годов вытесняются светодиодными источниками света, превосходящими их по световой отдаче, сроку службы, экологичности и отсутствию ртути. В России и Европе производство и продажа КЛЛ сокращается, ряд стран ограничивает их оборот в связи с содержанием ртути (Базельская конвенция).

¶Утилизация

Люминесцентные лампы относятся к отходам I класса опасности из-за содержания паров ртути. Сбор отработавших ламп организуется через специальные пункты приёма; промышленная переработка включает дробление колбы, извлечение и конденсацию ртути, обезвреживание стекла и люминофора. В России функционируют предприятия по переработке ртутьсодержащих отходов, в частности в Свердловской и Челябинской областях.

Источники:

• ГОСТ 6825-94. Лампы люминесцентные низкого давления. Общие технические условия.
• Кашин С. И. «Источники света» — М.: Издательство МЭИ, 2006.
• Гуревич М. М. «Цвет и свет» — М.: Наука, 1978.
• Патрушев В. М. «Источники света» — М.: Высшая школа, 1991.