Компактна люмінесцентна лампа

Матеріал з Вікіпедії – вільної енциклопедії
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Компактна люмінесцентна лампа з вбудованим у цоколі (Е27) електронним ПРА
Електронний дросель лампи
Інструкція з використання енергозберігаючої лампи

Компактна люмінесцентна лампа (КЛЛ) - люмінесцентна лампа , що має вигнуту форму колби, що дозволяє розмістити лампу у світильнику менших розмірів. Такі лампи нерідко мають вбудований електронний дросель . Компактні люмінесцентні лампи розроблені для застосування в конкретних специфічних типах світильників або заміни ламп розжарювання у звичайних.

Часто компактні люмінесцентні лампи називають енергозберігаючими лампами , що не зовсім точно, оскільки існують енергозберігаючі лампи і на інших фізичних принципах, наприклад, світлодіодні або люмінесцентні лампи лінійного типу зі зниженим вмістом ртуті та меншим діаметром трубки.

Також випускаються лампи з кулястою колбою без спіралей розжарювання (слабке місце звичайних КЛЛ). Для збудження розряду в газі використовується індуктор , що живиться високочастотною напругою.

Типи цоколя

Існують кілька типів цоколів компактних люмінесцентних ламп: штиркові та різьбові . Найбільш поширені штиркові:

  • 2D
  • G23
  • 2G7
  • G24Q1
  • G24Q2
  • G24Q3
  • G53

Також випускаються лампи з різьбовим цоколем для встановлення в різьбові патрони E14, E27 та E40 з вбудованим електронним пускорегулюючим апаратом (ПРА). Цокольні гнізда для таких ламп дуже прості для монтажу у звичайні світильники, заявлений термін служби таких ламп становить від 3000 до 15000 годин .

2D

Лампа 2D у герметичному світильнику
2D потужністю 16 ват

Являє собою вигнуту в одній площині люмінесцентну лампу з контурами у формі квадрата . Цоколь є прямокутником 36×60 мм, має вбудований електронний стартер, у центрі 2 латунних контакти на відстані 8 мм один від одного, як кріплення на висоті 20 мм від центру використовується пластиковий затвор. Потужність ламп 2D становить 16, 28 та 36 Вт . Основне застосування: як декоративне освітлення, іноді зустрічаються в герметичних світильниках для душових кабінок і як інтегроване освітлення сучасних душових кабінок.

G23

G23 та світильник з індуктивним ПРА

Лампа G23 є U-подібною трубкою. Усередині цоколя розташований стартер, для запуску лампи додатково потрібний тільки електромагнітний дросель . Випускаються на потужність 5-14 Вт. Основне застосування - настільні лампи, але найчастіше зустрічаються у світильниках для душових та ванних кімнат. Цокольні гнізда таких ламп мають спеціальні отвори для монтажу у звичайні настінні світильники.

2G7

Форма трубки та застосування аналогічні G23, але лампа може працювати і з електронним ПРА. Стартер і конденсатор відсутні, на цоколь виведено чотири контакти.

G24

G24
Відмінності цоколів G24q-1, G24q-2 та G24q-3.

Лампа G24 аналогічна лампі G23, але трубка лампи вигнута вчетверо. Випускаються на потужність від 10 до 36 Вт. Застосовуються як у промислових, і у побутових світильниках. Лампи з двоштирковим цоколем G24d призначені для використання з електромагнітними ПРА (ЕмПРА). Цоколі цих ламп містять стартер та конденсатор для придушення електромагнітних перешкод. Лампи із чотириштирковим цоколем G24q призначені для використання з електронними ПРА (ЕПРА). Цоколі G24q-1, G24q-2 та G24q-3 відрізняються розташуванням напрямних штирьків.

G53

Пристрій лампи G53

Лампи G53 являють собою диск товщиною 16-20 мм і діаметром близько 73 мм, в який розташовується вигнута люмінесцентна трубка. Лампа оснащена вбудованими відбивачем, розсіювачем та електронним пускорегулюючим апаратом (ЕПРА). Цоколь таких ламп має 2 латунні Т-подібні контакти з боків на відстані 53 мм один від одного. Потужність таких ламп становить від 6 до 11 ват, світильники для ламп цього типу випускаються як у герметичному виконанні IP44 для вологих приміщень, так і в звичайному - для монтажу в гіпсокартонну або натяжну стелю на заміну більш енергоємним галогенним лампам .

Е14, Е27 та E40

Лампа E27 без розсіювача

Призначені для встановлення в патрон замість ламп розжарювання. Ці лампи вже мають вбудований електронний ПРА. Вперше з'явилися на ринку наприкінці 1980-х . Цоколі ламп Е14, Е27 і E40 мають різьблення діаметром 14 мм, 27 мм і 40 мм відповідно, що дозволяє проводити монтаж у стандартні побутові та промислові патрони (E14 для патрона «міньйон», E27 для стандартного побутового патрона та E40 для стандартного промислового патрона) . В цілому, типова люмінесцентна лампа з вбудованим ПРА за габаритами більша за лампу розжарювання при рівному світловому потоці, тому така заміна можлива не для всіх світильників. Лампи під такий патрон випускаються як із відкритою трубкою, так і з розсіювачем.

Маркування та колірна температура

Color temperature.svg
Приклад маркування КЛЛ
Параметр Значення
споживана потужність 11 Вт
Світловий потік 535 лм
кольорова температура 2700 К
Тип цоколя Е27
Напруга 220-240 В
Частота мережі живлення 50/60 Гц
Номінальний термін служби
(при роботі приблизно 2,7 години на день / час служби
8 років

Трицифровий код на упаковці лампи містить, як правило, інформацію щодо якості світла ( індекс кольору і колірної температури ).

Перша цифра — індекс кольоропередачі в 1х10 Ra (чим вище індекс, тим достовірніша кольоропередача; компактні люмінесцентні лампи мають 60—98 Ra)

Друга та третя цифри – вказують на колірну температуру лампи.

Таким чином, маркування «827» вказує на індекс передачі кольору в 80 Ra, і колірну температуру в 2700 К (що відповідає колірній температурі лампи розжарювання).

Найбільш поширені компактні люмінесцентні лампи з корельованою колірною температурою 2700K, 4000K, 4500K, 6500K.

Крім того, індекс кольору може позначатися відповідно до DIN 5035, де діапазон кольору 20-100 Ra поділений на 6 частин - від 4 до 1А [1] (нім.) .

Робота 2,7 години на день або 2,74 години на день вказується виробниками через простоту розрахунків та порівняння з іншими типами ламп. Так як за такого графіку лампа за один рік прогоряє приблизно 1000 годин. Такий малий час роботи на добу виробники пояснюють середнім часом роботи всіх ламп у квартирі, включаючи розрахунок і ті, які використовуються короткий час (наприклад, у санвузлі).

Спектр КЛЛ

Спектр люмінесцентної лампи видимий у відображенні поверхні компакт-диска .
  • Спектр такої лампи лінійний (від 2-3 смуг у видимій області для найдешевших ламп до 9 для дорогих). Це призводить не тільки до неправильної передачі кольору, але і до підвищеної втоми очей. (Візуально порівняти спектр ламп можна в райдужних відблисках світла лампи від компакт-диска .) (Ця проблема може бути вирішена із застосуванням ламп з безперервним спектром випромінювання, див. розділ Лампи безперервного спектру ). Крім того, оскільки люмінесцентна лампа — по суті, не температурне джерело світла, а лише імітує таке, неправильний підбір навіть багатолінійчастої суміші люмінофорів може зробити її спектр неприємним оку. Також спектр розбалансується принаймні нерівномірного старіння компонентів суміші у роботі.
  • У спектрі деяких низькоякісних КЛЛ та трубчастих люмінесцентних ламп є частка короткохвильового УФ випромінювання , що збільшується в міру старіння люмінофора. Ультрафіолет у великих дозах канцерогенний і викликає пожовтіння, знебарвлення та втрату міцності полімерних деталей, що оточують лампу. У переважній більшості ламп УФ спектр повністю затримується боросилікатним склом трубки.

Лампи безперервного спектру

Компактні люмінесцентні лампи безперервного спектру дають значно кращу передачу кольору, світловіддача таких ламп нижче, ніж у звичайних КЛЛ.

За деякими даними, використання ламп, що випромінюють світло з безперервним спектром, сприятливіше позначається на здоров'ї, ніж використання звичайних компактних люмінесцентних ламп зі світлом лінійного спектру [1] (нім.) .

Кольорові та спеціальні лампи

Ультрафіолетова КЛЛ «чорного світла»

Крім ламп з відтінками білого, призначених для загального освітлення, також випускаються:

Порівняння з іншими лампами

Порівняння ефективності ламп розжарювання, галогенних ламп , компактних люмінесцентних ламп (зелена лінія) і світлодіодних ламп, по-вертикалі осі графіка відкладена споживана потужність в Вт , по горизонтальній осі графіки - світловий потік ) у Люменах (лм)

У порівнянні з лампами розжарювання КЛЛ теоретично мають більший термін служби. Однак через підвищені вимоги до якості виготовлення та умов експлуатації термін служби КЛЛ на практиці може бути порівнянний або навіть виявитися меншим за термін служби ламп розжарювання. Основними причинами, що знижують термін служби лампи, є нестабільність напруги в мережі, часті включення-вимикання лампи, експлуатація при підвищеній або зниженій температурі навколишнього середовища.

По енергоефективності (коефіцієнту корисної дії) КЛЛ приблизно в 5 разів перевершують лампи розжарювання. Однак, на відміну від ламп розжарювання, більшість КЛЛ мають низьку якість як споживача електроенерії, яке характеризується коефіцієнтом потужності близько 0,5. Низький коефіцієнт потужності призводить до спотворення форми напруги в мережі, додаткових навантажень та втрат при передачі електроенергії. Для усунення зазначеного недоліку ЕПРА деяких ламп забезпечують коректорами коефіцієнта потужності.

Нові розробки дозволили використовувати енергозберігаючу лампу разом із пристроями зниження/збільшення освітлення (димерами). Для димування компактних люмінесцентних ламп світлорегулятори, розроблені для ламп розжарювання, не підходять - у цьому випадку слід використовувати КЛЛ тільки зі спеціальними електронними пускорегулюючими апаратами (ЕПРА) з можливістю керування.

Завдяки застосуванню електронного ПРА КЛЛ мають покращені характеристики порівняно з традиційними люмінесцентними лампами – швидке включення, відсутність мерехтіння та дзижчання. Також існують лампи із системою плавного запуску. Система плавного запуску прогріває електроди лампи при включенні протягом 1-2 секунд: це значно продовжує термін служби лампи, але все ж таки не дозволяє уникнути ефекту « тимчасової світлової сліпоти ».

У той же час компактні люмінесцентні лампи за габаритами, енергоефективністю та терміном служби програють світлодіодним лампам , а по світловій віддачі поступаються газорозрядним металогалоговим лампам .

КЛЛ з індуктивним збудженням електричного розряду в газі мають ще більший термін служби (15000-18000 годин), їх термін служби не зменшується від частих включень та вимкнень і мають ширший температурний діапазон роботи.

Порівняння споживаної потужності КЛЛ та ЛН

Потужність
КЛЛ, Вт
Потужність
ЛН, Вт
Світловий
потік, Лм
5 25 250
8 40 400
12 60 630
15 75 900
20 100 1200
24 120 1500
30 150 1900

Співвідношення потужностей КЛЛ та ЛН при рівному світловому потоці становить приблизно 1:5.

Пояснення до таблиці:

  • КЛЛ – компактні люмінесцентні лампи;
  • ЛН - лампи розжарювання.

Суб'єктивне сприйняття яскравості може змінюватись в залежності від колірної температури. Наприклад, тепле світло з колірною температурою 2700 К здається більш м'яким і тому менш яскравим, ніж світло з колірною температурою 4200 К, яке називається «білим» світлом або «холоднішим» і візуально виглядає різкішим. 6400-12000 До лампи взагалі неофіційно називають «синім» та некомфортним «холодним світлом». Яскравість холодного світла важко визначити візуально через некомфортність і суб'єктивність його індивідуального сприйняття.

Історія

Рання модель компактної люмінесцентної лампи Philips SL 18

Перші компактні люмінесцентні лампи з'явилися на світовому ринку наприкінці 1980-х.

Патентна заявка на компактну люмінесцентну лампу з вбудованим електронним ПРА була подана в 1984 [2] .

Переваги

  • Висока світловіддача (світловий ККД ): при рівній споживаної з мережі потужності світловий потік КЛЛ в 4-6 разів вище, ніж у лампи розжарювання , що дає економію електроенергії 75-85%.
  • На відміну від лампи розжарювання, КЛЛ не є точковим джерелом, а випромінює світло всією поверхнею колби.
  • Тривалий термін служби у безперервному циклі експлуатації (без частого увімкнення/вимкнення).
  • Можливість створення ламп з різними значеннями колірної температури , а також ламп різних кольорів та м'якого ультрафіолету з високим ККД .
  • Нагрів корпусу та колби значно нижчий, ніж у лампи розжарювання. Втім він все ж таки має певне місце, на відміну від світлодіодного освітлення .
  • На відміну від традиційних «ламп денного світла» з електромагнітним дроселем, трубка яких живиться змінною напругою з частотою мережі живлення, КЛЛ не справляє стробоскопічний ефект на деталях обладнання, що обертаються, і в інших тому подібних ситуаціях.

Недоліки

Спектр випромінювання : безперервний 60-ватної лампи розжарювання (вгорі) і лінійний 11-ватної компактної люмінесцентної лампи (внизу), лінійний спектр випромінювання може викликати спотворення у кольоропередачі

Незважаючи на те, що використання компактних люмінесцентних ламп дійсно сприяє економії електроенергії, досвід масового застосування в побуті виявив цілу низку проблем, головна з яких — короткий термін експлуатації в реальних умовах побутового застосування, який можна порівняти з терміном служби ламп розжарювання.

Неповна сумісність із існуючою інфраструктурою освітлення

  • КЛЛ не розраховані на часті включення. Інтервал між включеннями, що встановлюється гарантійними умовами для досягнення належного напрацювання, може бути більше двох хвилин (це пов'язано з роботою простих схем передпускового розігріву). При цьому правильно сконструйована лампа запалюється не миттєво, а приблизно через 0,5-1 секунд після подачі напруги, що створює додатковий дискомфорт. Лампа ж, що включає миттєво, без попереднього прогріву катодів, втрачає при кожному включенні значну частину терміну служби. Все це перешкоджає застосуванню КЛЛ у різних автоматичних схемах з датчиками руху, гірляндах, світлової сигналізації, у санвузлах тощо.
  • Компактні люмінесцентні лампи несумісні з димерами звичайних типів (що послідовно включаються з лампою). Дімери для таких ламп існують, але вимагають особливого підключення з прокладанням додаткових дротів [3] .
  • Запалювання побутових КЛЛ не гарантовано при негативних температурах та зниження напруги живлення більш ніж на 10%. Підвищена вологість та випадання конденсату призводять до пробоїв у схемі електронного ПРА, де в момент запалення діють напруги близько 1000 вольт . При роботі в закритій арматурі або за підвищеної температури навколишнього середовища перегрів колби призводить до «почервоніння» спектра лампи і значного зменшення світловіддачі, а при подальшому збільшенні температури виходить з ладу електронний ПРА. Все це робить застосування КЛЛ у вологих та неопалюваних приміщеннях і на відкритому повітрі (у тому числі в герметичних світильниках), а також у ряді відповідальних застосувань недоцільним [4] .
  • Неможливість використання без спеціальних пристроїв у системах аварійного освітлення, оскільки КЛЛ має певну мінімальну напругу, у якому можливий її запуск. На відміну від них, лампи розжарювання можуть світити навіть при «просіданні» мережевої напруги, наприклад, у випадку ЧП [5] .
  • Коефіцієнт потужності більшості КЛЛ з ЕПРА 0,92-0,97 [ джерело не зазначено 3274 дня ] , у КЛЛ з винесеним електромагнітним ПРА без фазозсувного конденсатора 0,5. У багатьох лампах кидок пускового струму нічим не обмежений і може призвести до імпульсних перешкод мережі. Також більшість КЛЛ, що продаються, не мають електромагнітних фільтрів і екранів, що захищають від наведень навколишню радіоапаратуру. У дешевих лампах відсутні схеми корекції коефіцієнта потужності, і для його підвищення виробники знижують ємність конденсатора, що згладжує, що в свою чергу веде до збільшення коефіцієнта пульсацій світлового потоку лампи.
  • Совместное воздействие повышенной температуры внутри компактной конструкции и перенапряжений в сети (импульсных или продолжительных) снижает надёжность работы электронных компонентов ПРА КЛЛ. В отношении термического режима предпочтительнее лампы с вынесенным ПРА, позволяющим лучше организовать охлаждение и применять более мощные компоненты с большим запасом по параметрам.

Периодическое самопроизвольное вспыхивание выключенной лампы

Большое внутреннее сопротивление и значительная ёмкость отключённой лампы приводят к тому, что даже небольшие утечки тока в её цепи способны постепенно зарядить конденсатор ЭПРА до напряжения включения инвертора ЭПРА и кратковременного пробоя газового промежутка лампы. При достижении этого напряжения лампа на мгновение вспыхивает, при этом конденсатор ЭПРА разряжается, а затем снова начинает накапливать заряд, после чего цикл повторяется. В зависимости от интенсивности утечки период вспышек может составлять от нескольких минут до долей секунды. Об этом недостатке, за редким исключением, производители обычно не сообщают в инструкциях по эксплуатации. Исключение составляют лампы, оснащённые устройством «мягкого пуска»: в них данный неприятный эффект отсутствует.

Эти вспышки и порождаемый ими звук могут раздражать, особенно ночью, и, по некоторым данным, способны привести к преждевременному выходу лампы из строя [6] . Кроме того, они иногда создают помехи в радиоэлектронных устройствах.

Причини

Причинами периодических вспышек могут служить:

  • Использование широко распространённых выключателей с неоновой или светодиодной подсветкой. Мигают очень многие КЛЛ, зачастую часто, как стробоскоп, некоторые модели мигают даже в полную яркость.
  • Установка выключателя в разрыв нулевого провода. Случаи мигания редки.
  • Прочие механизмы утечки. Обычно — очень длинный провод от выключателя до разрыва (распайки) питающей линии лампы. Такой провод (особенно если он длиной более метра) становится при разомкнутом выключателе своеобразным конденсатором, пропускающим переменный ток в достаточном для вспышек количестве. Лампы мигают в основном дешевые без плавного старта, мигание происходит примерно раз в 10 секунд до 2 минут.

Устранение

  • Для ликвидации этого эффекта необходимо параллельно светильнику включить параллельно в цепь питания конденсатор ёмкостью 0,33—0,68 мкФ на напряжение не ниже 400 В, пригодный для работы в цепях переменного тока — бумажный, например, МБГЧ или полиэтилентерефталатный, например, К73-16. Применение электролитических конденсаторов недопустимо [3] . Этот способ можно рекомендовать и для устранения схожего эффекта в светодиодных лампах . Конденсатор при таком включении практически не потребляет энергию, подлежащую учёту бытовым счетчиком электроэнергии, так как через него протекает реактивный ток и потери в диэлектрике качественных современных конденсаторов ничтожны.
  • Если вспыхивание вызвано установкой выключателя в разрыв нулевого провода, необходимо переключить его в разрыв фазного провода.
  • Если в светильнике или люстре несколько ламп, можно одну из них заменить на лампу накаливания, это также поможет устранить эффект вспыхивания.
  • При использовании выключателя с подсветкой можно попробовать увеличить сопротивление в цепи питания подсветки (для светодиодных — в 2—4 раза, а для неоновых до 2 МОм). В большинстве случаев это устранит вспышки, если нет, следует воспользоваться другими методами.

Экологические аспекты

  • В колбе КЛЛ содержится металлическая ртуть, что даже при налаженной системе утилизации отслуживших ламп представляет опасность при повреждении такой лампы в быту. Однако в современных амальгамированных лампах количество ртути снижено уже до 5—7 мг на лампу средней мощности, и, по утверждениям производителей, специальная демеркуризация помещения при разрушении колбы лампы в таком случае не требуется.
  • КЛЛ технологически представляет собой сочетание обычной стеклянно-вольфрамовой лампы накаливания сложной конфигурации (колба), специфических для ЛДС химических веществ (ртуть, люминофоры, покрытия катодов) и схемы полупроводникового высокочастотного преобразователя (трансформатор), совокупные экологические издержки производства которых (добыча редких элементов, изготовление электронных схем, затраты энергии в производстве и т. п.) значительны и должны быть тщательно просчитаны, чтобы не перекрыть выгоды от перехода на КЛЛ с традиционных ламп накаливания. Тем более что требования к качеству света (и сложности состава люминофора), к надёжности (и сложности) ЭПРА непрерывно растут, вынуждая производителей дополнительно усложнять технологию.
  • 24 сентября 2014 года Россия подписала Минаматскую конвенцию по ртути . По этой конвенции, с 2020 г. будет запрещено производство, импорт или экспорт предметов, содержащих ртуть. Под запрещение Минаматской конвенции попадают лампы люминесцентные малогабаритные общего освещения мощностью 30 ватт или менее, и содержанием ртути свыше 5 мг в колбе ламп. Это не относится к компактным люминесцентным лампам, в которых содержание ртути (см. ниже) составляет 3—5 мг.

Утилизация

Компактные люминесцентные лампы содержат 3—5 мг металлической ртути [7] , ядовитого вещества 1-го класса опасности («чрезвычайно опасные»).

Разрушенная или повреждённая колба лампы высвобождает пары ртути, что может вызвать отравление ртутью . Зачастую на проблему утилизации люминесцентных ламп в России индивидуальные потребители не обращают внимания, а производители стремятся отстраниться от проблемы. На упаковке ламп такого производителя, как Navigator отсутствует информация о наличии ртути в продукте и необходимости утилизации. Продукт маркируется как «лампа энергосберегающая», а не «лампа люминесцентная». К примеру, у продукции EKF и Camelion данная информация содержится в прилагаемой к каждой лампе инструкции по эксплуатации.

Если вы разбили энергосберегающую лампу, то необходимо аккуратно собрать осколки колбы, обработать место раствором марганцовки (0,2 % марганцево-кислого калия) и проветрить помещение. Порядок действий подробнее описан в статье демеркуризация .

Див. також

Примітки

  1. 1 2 Dietlinde Quack. Energiesparlampe als EcoTopTen-Produkt (нем.) 24. Freiburg (12. Januar 2004). Дата обращения: 27 июля 2011. Архивировано 20 февраля 2012 года.
  2. ARCOTRONIC AG: Patentanmeldung für WO 85/04769 (недоступная ссылка)
  3. 1 2 Достоинства и недостатки КЛЛ (недоступная ссылка) . Дата обращения: 28 июля 2009. Архивировано 27 ноября 2012 года.
  4. Люминесцентные лампы и их характеристики (Часть1)
  5. FAQ раздела «лампы» компании «Космос» (недоступная ссылка) . Дата звернення: 18 жовтня 2013 року. Архівовано 19 жовтня 2013 року.
  6. Инструкция по эксплуатации люминесцентной лампы Camelion® . Дата звернення: 28 липня 2011 року.
  7. http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2009:076:0003:01:EN:HTML Commission Regulation (EC) No 244/2009 of 18 March 2009 implementing Directive 2005/32/EC of the European Parliament and of the Council with regard to ecodesign requirements for non-directional household lamps Text with EEA relevance, ANNEX IV (англ.)

Посилання