Люмінесцентна лампа - газорозрядне джерело світла низького тиску. Його світловий потік визначається свіченням люмінофора під впливом ультрафіолетового випромінювання, яке виникає внаслідок електричного розряду.
З середини стінка колби покрита сумішшю люмінесцентних порошків, яка називається люмінофор. Лампи з трьох-смуговим люмінофором більш економічні, оскільки світлова віддача у них становить (до 104 Лм / Вт), але володіють найгіршою передачею кольору (Ra = 80), а лампи з п'яти-полісним люмінофором мають відмінну передачу кольору (Ra = 90-98) при меншій світловий віддачі (до 88 Лм / Вт).
Існує два способи запалювання люмінесцентних ламп - електромагнітним та електронним баластом. Тип баласту впливає на запалювання ламп, а також на мерехтіння в роботі і термін служби паливних електродів. При підпалі люмінесцентних ламп з електромагнітним баластом відбувається до 30% втрат електроенергії. Основною відмінністю люмінесцентного світильника з електронним баластом від такого ж світильника з електромагнітним баластом, крім енергозбереження, ваги та об'єму, є частота мерехтіння: Лампи з електронним баластом працюють з високою частотою мерехтіння близько 42000 Гц в секунду, тоді як лампи з електромагнітним баластом працюють з частотою 100 Гц в секунду, що при тривалому використанні викликає втому очей.
Рис. 1.5. Прямі трубчасті люмінесцентні лампи
Прямі трубчасті люмінесцентні лампи (рис. 1.5) - це газорозрядні лампи низького тиску. Складаються зі скляного балона, двох цоколів з вивідними контактами на обох кінцях балона, двох підігрівних катодів з вольфрамової нитки або сталевої трубки. Балон наповнений парами ртуті і інертним газом (аргоном). Довжина трубки безпосередньо пов'язана зі світловіддачею лампи. Застосовуються в житлових і громадських приміщеннях.
Люмінесцентні лампи у вигляді кільця (рис. 1.6), завдяки своїй формі застосовуються в широкому діапазоні освітлювальних приладів. Через малі габарити трубки цю лампу використовувати можна в максимально плоских світильниках. Вона застосовується для освітлення громадських та житлових приміщень.
Рис. 1.6. Люмінесцентні лампи у вигляді кільця
1.3 Газорозрядні лампи високого тиску
Особливостями газорозрядних ламп (рис. 1.7) , за словами фахівців, є їх висока світловіддача і тривалий термін служби в широкому діапазоні температур навколишнього середовища. У нашому кліматичному поясі для архітектурного (зовнішнього) освітлення краще використовувати саме газорозрядні лампи, оскільки вони відмінно працюють при мінусовій температурі.
Застосування газорозрядних ламп рекомендується тільки з захисним склом, якісним комплектуючим та кваліфікованим складанням схеми, інакше вони небезпечні для домашнього використання. Так, наприклад, вибух лампи або коротке замикання в ланцюзі може призвести до пожежі. Також слід зазначити, що газорозрядні лампи світять на повну силу не відразу, а після закінчення 2 - 7 хвилин.
До групи газорозрядних ламп входять металогалогенні, натрієві та ртутні лампи.
Рис.1.7. Газорозрядні лампи високого тиску
1. Металогалогенні лампи - це ртутні лампи високого тиску, в яких використовуються добавки із йодидів металів, у тому числі рідкоземельних, а також складні з'єднання цезію та галогеніди олова. Всі ці добавки значно покращують світлову віддачу і характеристики передачі кольору ламп при ртутному розряді.
Всі металогалогенні лампи дають біле світло з різною колірною температурою. Їхня особливість полягає в хорошому рівні перенесення кольорів. Будь-які предмети та рослини під ними виглядають абсолютно природно.
Металогалогенні лампи широко використовуються у висвітленні об'єктів комерційної нерухомості, а також виставок, службових приміщень, готелів і ресторанів, для підсвічування рекламних щитів і вітрин, освітлення спортивних споруд та стадіонів, для архітектурного підсвічування будівель і споруд.
2. Натрієві лампи належать до числа найбільш ефективних джерел видимого випромінювання: вони мають найвищу світлову віддачу серед газорозрядних ламп, економні та мають тривалий термін служби. Зазвичай лампи випромінюють характерний жовтий колір, але якщо до складу запалюваної речовини входить ксенон, вони дають яскраве біле світло.
У ксенонової газорозрядної лампи немає нитки розжарювання, світло створюється в маленькій сфері, яка наповнена сумішшю хлоридів деяких металів та інертними газами (один з них - ксенон, звідси і назва - ксенонове світло). Електрична енергія у лампі перетворюється в світлову при горінні електричного дугового розряду, створеного між двома електродами в атмосфері ксенону, світло такої лампи легко сформувати в точний світловий пучок. Характерною особливістю цих ламп є безперервний спектр випромінювання, близький до сонячного, тобто випромінювання ксеноновою лампою є чітким білим світлом подібним до денного світла.
Для роботи ксенонової лампи обов'язково необхідний додатковий електронно пускорегулюючий блок, здатний спочатку "розпалити" лампу (напругою 25 000 Вольт), а потім підтримувати стійку електричну дугу (при цьому на неї подається вже близько 100 Вольт).
Основні переваги ксенонових ламп в порівнянні з традиційними галогенними: висока світловіддача, світловий потік, випромінюваний ксеноновим лампою (більше 3000 люмен) майже в 2 рази інтенсивніший за порівняно зі звичайною галогенною лампою розжарювання потужністю 55 Вт (1550 люмен). А величина повного світлового потоку, що випускається ксеноновою лампою перевищує той же галогенний показник майже в 3 рази.
Спектральну характеристику ксенонової лампи можна розглянути на прикладі лампи XE-2000 (додаток 1, рис. 1).
Газорозрядні натрієві лампи застосовуються для освітлення вулиць, а також промислових приміщень, де основними умовами є економність і яскравість, а вимоги до передачі світла несуттєві.
3. Ртутна лампа високого тиску РЛВТ
Робота ртутної лампи ґрунтується на використанні випромінювання електричного розряду в парах ртуті. Лампи даного типу відрізняються високою світловіддачею при порівняно невеликих габаритах, вони мають тривалий термін служби. 40% випромінювання припадає на ультрафіолетову область спектру. Для збільшення світловіддачі ультрафіолетове випромінювання перетворюється у видиме світло за допомогою люмінофора, яким покрита колба лампи.
Ці лампи дозволяють значно знижувати витрати при установці, експлуатації та технічному обслуговуванні в наступних областях застосування: дорожнє освітлення, освітлення ландшафтів.
Ртутна лампа високого тиску містить пари ртуті, парціальний тиск яких під час роботи досягає 105 Па. Такі лампи мають високу надійність, гарну передачею кольору, дозволяють знизити витрати на встановлення та технічне обслуговування. Застосовуються для внутрішнього і зовнішнього освітлення комерційних і виробничих об'єктів, для декоративного і охоронного освітлення.
Ртутно-вольфрамова лампа (рис. 1.8) - лампа, всередині якої в одній і тій же колбі знаходяться розрядна трубка ртутної лампи високого тиску і спіраль лампи розжарювання, з'єднані послідовно. Колба може бути покрита люмінофором. Вольфрамова спіраль служить додатковим джерелом світла в червоній області спектру й одночасно виконує функцію баластового тиску для ртутного пальника. Завдяки цьому пристрою поліпшується передача кольору і відпадає необхідність використання додаткового дроселя.
Рис. 1.8. Ртутно-вольфрамова лампа
1.4 Напівпровідникові світлодіоди
На думку більшості фахівців, майбутнє освітлення - за лампами і світильниками на світлодіодах (рис. 1.9). На даний момент вони ще не так затребувані на ринку, як люмінесцентні лампи або лампи розжарювання, і в основному застосовуються в архітектурному, ландшафтному і декоративному освітленні. Особливу увагу хотілося приділити світлодіодам, які продукують великий світловий потік, як правило, ці світлодіоди з потужністю від 1 Вт до
15 Вт. Дані джерела світла мають достатньо велику світловіддачу, що наближається вже до значення світловіддачі газорозрядних ламп, великий термін служби, компактні розміри і досить велика яскравість. Всі ці властивості відкривають нові можливості застосування світлодіодів, як для загального, так і для прожекторного освітлення.
Завдяки відсутності тіла розжарювання світлодіоди відрізняються високим ККД і великим терміном служби (80 000 - 100 000 годин). Нове джерело світла випромінює світло червоного, жовтого, білого, блакитного або зеленого кольору (додаток 1, рис. 5).
Світлодіоди випускають випромінювання з вузьким спектром, довжина хвилі якого залежить від напівпровідникового матеріалу і від способу його легування. Яскравість випромінювання більшості світлодіодів знаходиться на рівні 103-105 кд/м2. ККД видимого випромінювання світлодіода становить від 0,01% до кількох відсотків. Іноді для поліпшення світлотехнічних характеристик світлодіодів для кристалів вибирають напівсферичну форму і забезпечують випромінювач параболічним або конічним відбивачем. Такі світлодіоди мають ККД до 40%.
В промисловості випускаються дискретні та інтегральні (багатоелементні) світлодіоди. Дискретні світлодіоди використовують в якості сигнальних індикаторів. Інтегральні світлодіоди - цифро-знакові або багатобарвні панелі - застосовують у різноманітних системах відображення інформації. Світлодіоди широко застосовуються в оптичній локації (ІЧ- світлодіоди), в оптичному зв'язку. У ряді областей застосування світлодіоди конкурують з напівпровідниковими лазерами, які генерують когерентне випромінювання.
Рис. 1.9. Світлодіоди
2. Переваги і недоліки різних джерел випромінювання
Лампи розжарювання. До переваг ламп розжарювання слід віднести: зручність експлуатації, суцільний спектр, що забезпечує в багатьох випадках прийнятне перенесення кольорів; відпрацьовану технологію виготовлення ламп в широкому діапазоні потужностей; малу вартість; достатньо високу надійність.
Недоліками ламп розжарювання є низька світлова віддача (світловий ККД освітлювальних ламп становить 1-3%, тобто лампи розжарення є малоекономічними джерелами світла); дають лише 5% світла і 95% тепла; спектральний склад істотно відрізняється від спектрального складу сонячного випромінювання.
Галогенні лампи. Перевагами галогенних ламп є висока світловіддача; стабільно яскраве світло протягом терміну служби; довгий термін служби; мініатюрна конструкція; можливість регулювання світлового потоку; високий рівень безпеки, особливо в умовах підвищеної вологості (низьковольтні лампи).
Недоліки галогенів в тому, що вони потребують бережного ставлення. До скляної поверхні лампи краще не торкатися голими руками, тому що на ній залишаються жирні плями, що може привести до оплавлення в цьому місці скла колби. Галогенні лампи дуже чутливі до скачок напруги мережі, тому їх слід включати через стабілізатор напруги, а низьковольтні - через трансформатор. Температура колби може досягати 500 ° С, тому при установці ламп слід дотримуватися норм протипожежної безпеки (наприклад, забезпечити достатню відстань між поверхнею перекриття і підвісною стелею).
