Как влияет внешняя среда на работу и характеристики люминесцентных ламп

Рассмотрим, как влияют среда, в которой работает люминесцентная лампа, и условия ее работы на ее ха­рактеристики.

Схема подключения люминесцентной лампы.

К внешним факторам, влияющим на работу люми­несцентных ламп, следует отнести температуру и влаж­ность окружающего воздуха.

Срок службы, световая от­дача и мощность ламп зависят от способа их зажига­ния, числа включений лампы, формы тока, проходящего через лампу, и от постоянства напряжения питающей сети.

Важнейшими моментами, определяющими качество люминесцентного освещения, являются пульсация светового потока, создаваемого лампами, и степень по­давления радиопомех, появляющихся при зажигании и горении ламп. Температура окружающего воздуха оказывает влия­ние на давление паров ртути в лампе, так как с измене­нием температуры воздуха меняется температура сте­нок трубки.

Стандартные люминесцентные лампы рас­считаны на работу при температуре окружающего воз­духа 15—40° С и имеют максимальную световую отдачу при температуре 20—25° С. Можно создать лампы, при­способленные к работе при более низких температурах, например, лампа мощностью 125 вт имеет наилучшие световые характеристики в диапазоне температур от —15 до +10° С. При отклонении окружающей темпера­туры от оптимальных значений, на которые рассчитана лампа, ее световой поток уменьшается. Так, при темпе­ратуре стенок трубки около 0°С световой поток лампы падает до 10—15% номинального значения, а при пре­вышении их температуры до 50° С он снижается примерно на 0,8% на каждый ГС повышения температуры сте­нок.

Схема устройства люминесцентной лампы.

На световой поток лампы также влияет изменение условий отвода тепла от нее, которые определяются на­личием или отсутствием движения окружающего возду­ха. Говорят, что лампа боится «сквозняков».

От температуры окружающего воздуха зависят спо­собы зажигания лампы. Напряжение зажигания лампы будет иметь минимальное значение при температуре стенок трубки, соответствующей оптимальным условиям ионизации паров ртути. Если температура снижается, то превращение ртути в пары замедляется, число атомов ртути в газе недостаточно для обеспечения начала раз­ряда в лампе, нужны дополнительные источники свобод­ных электрических зарядов.

Таким источником могут стать только атомы наполняющего трубу газа — аргона, но напряжение, при котором начинается ионизация ато­мов аргона, на 50% выше, чем соответствующее напря­жение для атомов ртути. Следовательно, при низкой температуре для зажигания лампы требуется подать на нее более высокое напряжение. Из этого положения сле­дует вывод, что при низких температурах окружающего воздуха лампы будут зажигаться с большими затрудне­ниями.

В связи с этим в установках наружного освещения для обеспечения зажигания люминесцентных ламп в хо­лодную погоду приходится прибегать к специальным ме­рам.

Лампы помещают в стеклянные защитные рубашки или общий колпак. Тепловые потери лампы создают необходимый нагрев внутреннего объема кожуха и обес­печивают зажигание ламп при низких температурах. Иногда при особо низких температурах можно наблю­дать в начальной стадии зажигания свечение только кон­цов ламп, и после достаточного прогрева всего объема кожуха происходит зажигание лампы.

Схема подключения люминесцентной лампы к стартеру.

Повышенная влажность окружающей среды вызывает образование пленки на поверхности трубки, снижающей ее поверхностное сопротивление. Изменение поверхност­ного сопротивления трубки влияет на напряжение зажи­гания лампы. При относительной влажности 75—80% напряжение зажигания имеет максимальное значение.

С изменением относительной влажности в ту или другую сторону напряжение зажигания лампы умень­шается. Для исключения влияния влажности на напря­жение зажигания ламп они должны быть снабжены проводящей полосой либо иметь специальное водоотталки­вающее покрытие.

Срок службы ламп при прочих равных условиях зави­сит от количества оксидного покрытия на катодах и ско­рости его расходования в процессе горения. Во время работы лампы оксидное покрытие постепенно испаряет­ся, и частички оксида, осаждаясь на стенках трубки, приводят к почернению ее концов вблизи катодов.

Наиболее бурно процесс испарения оксида протека­ет в момент зажигания лампы. Поэтому следует прини­мать меры по уменьшению влияния пускового режима на срок службы ламп. Для этого должно быть выполнено основное условие — зажигать лампу нужно только при достаточно прогретых катодах. Если на лампу подать напряжение, достаточное для зажигания в ней разряда, а катоды при этом будут иметь температуру ниже необ­ходимой для начала термоэлектронной эмиссии, то като­ды подвергнутся усиленной бомбардировке ионами, имеющими высокую энергию, а это вызовет резкое рас­пыление оксида. Такой процесс включения ламп называ­ют холодным зажиганием.

Напряжение в сети, как правило, в процессе эксплу­атации ламп не остается постоянным по величине и мо­жет изменяться в довольно широких пределах. Пара­метры люминесцентных ламп меняются вместе с изме­нением напряжения в питающей сети, однако в этом случае колебания напряжения меньше влияют на харак­теристики ламп, чем это имеет место для ламп накали­вания.

Схема подключения к электронному балласту.

В зависимости от типа (индуктивный или емкостный) и величины балластного сопротивления меняется элек­трический режим лампы при изменении напряжения в сети.

При индуктивном балласте с повышением напряже­ния в сети напряжение на лампе падает, ток и мощ­ность лампы увеличиваются, а световая отдача умень­шается. В среднем на каждый 1 % изменения напряже­ния в сети мощность, световой поток и ток изменяются на 2%. При очень сильном снижении напряжения в се­ти, более 25% номинального, лампы не будут зажигать­ся вообще.

При емкостном балласте характер зависимости оста­ется такой же, как и при индуктивном балласте. Однако R этом случае на каждый 1 % изменения напряжения в сети, мощность, световой поток и ток изменяются в среднем только на 1%.

Световой поток, излучаемый источником света при питании его переменным током не остается постоянным, а меняется по величине, следуя за изменениями тока через лампу. В момент, когда ток, проходящий через лампу, имеет нулевое значение, равен нулю и создавае­мый лампой световой поток. Следовательно, световой по­ток лампы пульсирует с двойной частотой по отношению к частоте сети.
При освещении лампами накаливания мы не заме­чаем пульсации светового потока из-за тепловой инер­ционности нити накала.

Люминесцентные лампы не обладают такой инерци­онностью, поэтому прекращение тока в них приводит к немедленному погасанию разряда и исчезновению све­чения лампы. Люминофоры обладают свойством после­свечения, т. е. в течение некоторого промежутка времени после прекращения их облучения ультрафиолетовым из­лучением они продолжают излучать видимый свет, что сглаживает пульсацию светового потока лампы. Для разных типов люминофоров время и интенсивность послесвечения различные.

http://fazaa.ru/www.youtube.com/watch?v=xrez6daflrM

Интенсивность пульсации светового потока, создавае­мого люминесцентными лампами, также зависит от дли­тельности начальной и конечной пауз тока, которые, в свою очередь, определяются типом балласта.

При освещении движущихся или вращающихся пред­метов пульсирующим световым потоком может появить­ся так называемый стробоскопический эффект, связан­ный с искажением зрительного восприятия. Если, на­пример, освещать таким пульсирующим световым пото­ком вращающееся с определенной угловой скоростью колесо, то при равенстве или кратности угловой скоро­сти вращения колеса частоте пульсации потока оно при этом освещении будет казаться неподвижным. Если угловая скорость вращения будет меньше частоты пуль­сации, то нам покажется, что колесо медленно враща­ется в обратную сторону по сравнению с действительным направлением вращения.

Такой обман зрения опасен с точки зрения техники безопасности, так как при этом возможно получение травм. Кроме того, пульсация све­тового потока оказывает влияние на эффективность зри­тельной работы, вызывая повышенную утомленность органа зрения. Явление стробоскопического эффекта мо­жет возникнуть не только при наличии движущихся предметов в поле зрения работающего, но и при выпол­нении любой работы, когда происходит относительное перемещение глаза и освещаемого предмета. В связи с этим при устройстве люминесцентного освещения сле­дует принимать меры к максимальному снижению пуль­сации светового потока.

http://fazaa.ru/www.youtube.com/watch?v=oC1q08b6_fc

При работе люминесцентной лампы и в моменты ее зажигания излучаются электромагнитные колебания, лежащие в диапазоне радиочастот, которые могут созда­вать радиопомехи, мешающие нормальной работе радио­аппаратуры. Источником помех, идущих в окружающее пространство и частично в сеть, являются дуговой раз­ряд в лампе, а также искрение на катодах, зависящее от качества обработки вольфрамовой спирали и хороше­го сцепления спирали с оксидным покрытием. Источни­ком помех также могут быть стартеры, в момент раз­рыва контактов которых возникают электромагнитные колебания. При разработке схем включения ламп прихо­дится принимать меры к снижению уровня радиопомех, создаваемых лампой и ее пускорегулирующей аппарату­рой.