Зміст:
- Як працює люмінесцентна лампа
- Що таке баласт і стартер люмінесцентної лампи
- Звичайний
- Саморегулюючий
- Реактивний
- Електронний
- Класифікація баласту люмінесцентної лампи по функціях
- Технічні характеристики і властивості люмінесцентних ламп
Люмінесцентні лампи відрізняються тим, що на їх колбу нанесений спеціальний компонент. Ми всі бачили його в складі електронно-променевих трубок телевізорів. Звичайно ж, це люмінофор. Суть в тому, що при опроміненні цієї речовини електромагнітної хвилею генерується світло видимого діапазону. Наприклад, в телевізорах це зелений, блакитний і червоний. Але в люмінесцентних лампах зазвичай використовується тільки білий (з легким відтінком бузкового). Ось чому такі вироби мають відношення до денного світла. Насправді технічні характеристики люмінесцентних ламп і світильників, такі як світність (світловий потік) і спектр, не дозволяють вважати ці вироби повною заміною Сонця. Як би те ні було, до появи світлодіодів саме цей тип світильників вважався найбільш економічним.
Як працює люмінесцентна лампа
По-перше, почнемо з того, що серед енергозберігаючих ламп як раз і трапляються люмінесцентні. Відразу розберемося з магазинної термінологією. Насправді це розрядні галогенні лампи, внутрішня поверхня колби яких покрита люмінофором. Якщо брати ранні варіанти, які працюють на парах ртуті, то в цьому випадку первинна електромагнітна хвиля випромінювання потрапляє в інфрачервоний діапазон. Око цього побачити не міг би. Але люмінофор, що опромінюється інфрачервоним джерелом, що дає білий світ.
Принцип роботи
Весь процес виникає за рахунок іонізації газової суміші всередині скляної колби. Струм тече по плазмі через два електрода, розташованих по обох кінцях резервуара. Початковий розряд утворюється за рахунок стрибкоподібного підвищення напруги до того порогу, де наступає пробій. Потім опір люмінесцентної лампи сильно падає, і вона згоріла б без використання баласту. Ви, напевно, вже зрозуміли, що сама по собі колба працювати не може, тому що: (Див. також: Технічні характеристики світлодіодних ламп і світильників)
Що таке баласт і стартер люмінесцентної лампи
Тому пліч-о-пліч з люмінесцентними лампами йдуть стартер і баласт. Перший являє собою будь-який рід пристроїв, які можуть підняти напругу. У найпростішому випадку це заряджається конденсатор або автотрансформатор. Багато хто помилково зараховують себе дросель, хоча він скоріше є баластом. Що це таке і навіщо потрібно? Люмінесцентна лампа сама по собі має ділянку з від’ємним опором: номінал падає із зростанням струму. В результаті електроди б згоріли, не будь послідовно з ними включений баласт, а він буває декількох типів.
Звичайний
У малопотужних лампах, в особливості неонових, послідовно з нитками катода і анода ставиться звичайний резистор. Його опір після розпалу є визначальним для величини струму. При потужності більше 2-х Вт така методика зазвичай не застосовується, але давайте згадаємо, що коли мова йде про енергозберігаючих лампах, то еквівалент у вигляді ламп розжарення становить до 1000% від номіналу. А це вже 20 Вт.
Аналогічний баласт часто йде рука об руку і зі світлодіодними лампами. А резистори кожен може бачити своїми очима. Це ті самі маленькі чорні кубики на світлодіодної стрічки. Що стосується драйвера лампочок освітлення, то вони влаштовані набагато складніше.
Світність лампи
Саморегулюючий
У 30-60-х роках минулого століття застосовувався саморегулюючий баласт. Відмінність його в тому, що із зростанням струму опір підвищується. Типовим прикладом такого пристрою може служити звичайна лампочка розжарення, нитка якої в холодному стані відрізняється порівняно малим номіналом опору. При нагріванні ситуація докорінно змінюється. Ось чому лампочка розжарення на 60 Вт при вимірюванні тестером дає близько 60 Ом на вольфрамової нитки (220 х 220 / 60 = 800 Вт).
Це позірне перебільшення нівелюється розігрівом в процесі роботи. Ось чому струм через лампочку напруження в початковий момент може бути дуже великим, але це триває лічені частки секунди. З тієї ж причини момент перегорання збігається зазвичай з клацанням настінного вимикача. У минулому столітті часто у вигляді саморегулівної навантаження застосовувався бареттер. А для деяких ртутних ламп, наприклад, використовується більш тонкий хід: в ланцюг катода включаються нитки вольфраму. Це обмежує струм по мірі розігріву матеріалу. Мінус тому, що одночасно падає ККД, і зростають втрати.
Реактивний
Реактивний баласт є і по сей день найпоширенішим типом дешевих пристроїв на основі люмінесцентних ламп. Ідея в тому, що індуктивне навантаження не дає струму нескінченно зрости. Але енергозбереження люмінесцентних ламп при цьому падає за рахунок зниження коефіцієнта потужності. Це виникає із-за зсуву фаз між напругою і струмом, що утворюється на індуктивності. Ось чому до складу баласту часто включається компенсуючий конденсатор. Його призначення в тому, що зсув фаз максимально зменшити. За рахунок цього економиться від 5 до 25% енергії, що може бути дуже значним при великому обсязі площ. (Див. також: Ремонт люмінесцентних світильників і люстр своїми руками)
Люмінесцентний світильник
Електронний
Електронний баласт все частіше зустрічається в мініатюрних виробах. Наприклад, там, де тип цоколя люмінесцентних ламп відповідає загальноприйнятому Е27. В основі тут варто мініатюрний електронний перетворювач. У цьому випадку люмінесцентна лампа живиться вже напругою, частота якого сильно відрізняється від 50 Гц. За рахунок цього пропадає ефект мерехтіння, який можна було б спостерігати у всіх попередніх випадках.
Відразу ж обмовимося, що далеко не всі люмінесцентні лампи Е27 забезпечуються саме таким просунутим баластом. Швидше це навіть можна назвати драйвером, тому як пристрій формує належним чином живляча напруга. Звичайно для цього застосовується інверторний (імпульсний) блок живлення. Суть в тому, що через малогабаритний трансформатор з тиристорних ключів приходить частота 20 кГц.
При такому швидкому моргання мерехтіння люмінесцентних ламп перестає бути помітним. В той же час забезпечується гальванічна розв’язка по струму, за рахунок чого автоматично настає обмеження. Частота 20 кГц вибрана не випадково. Це мінімальний поріг при якому ККД люмінесцентної лампи прагне до одиниці. Особливо різкий стрибок помітний на частоті 10 кГц, а далі спостерігається зростання аж до зазначеної вище межі. У цьому світлі можна назвати такі драйвери люмінесцентних ламп ультразвуковими. Плюси їх очевидні, крім того коефіцієнт потужності досить високий.
Класифікація баласту люмінесцентної лампи по функціях
Класифікація, дана вище, характеризує скоріше елементну базу, але для вибору з прилавка набагато зручніше інша. Вона умовно показує, яку роль виконує баласт люмінесцентної лампи у складі пристрою:
Види люмінесцентних лампочок
- Габарити люмінесцентних ламп можна сильно знизити, якщо застосовувати баласт миттєвого старту (Instant Start). В цьому випадку не проводиться додаткове підігрівання катода, а просто подається напруга 600 В (наприклад) на колбу. В результаті відбувається миттєвий старт. Мінус в тому, що це призводить до прискореного зносу катода, і переваги люмінесцентних ламп у вигляді високого енергозбереження можуть бути нівельовані низькими терміном служби. Зокрема, Вікіпедія дає нам близько 2000 циклів включення і виключення при загальній тривалості роботи 20000 годин. Якщо взяти за олівець, то можна зрозуміти, що лімітуючим в даному випадку є саме перший варіант.
- Технічні характеристики люмінесцентних світильників можна значно поліпшити, якщо застосовувати баласт швидкого старту (Rapid Start). В цьому випадку проводиться, нехай і незначний, попередній розігрів катода, за рахунок чого час циклів роботи істотно зростає і перестає бути сильно лімітуючим фактором.
- Диммический баласт (Dimmable), як це випливає з назви, дозволяє регулювати яскравість. З самого визначення зрозуміло, що такий пристрій не може бути простим. Це швидше вже драйвер, де за допомогою спеціальних заходів регулюється напруга тління розряду, за рахунок чого змінюється в широких межах яскравість. У подібних пристроях використовуються більш складні тиристори, такі як квадрак (діак і триак в одному корпусі). Для роботи в діапазоні низьких напруг (малий світловий потік) паралельно з лампою включається резистор 10 кОм. З цього відмітним ознакою можна розпізнати драйвери для люмінесцентних ламп цього типу.
- Баласт з програмованим стартом дозволяє тонко керувати спіраллю підігрівання катода. За рахунок цього кількість циклів включення і виключення досягає 100.000. Такі пристрої ідеальні в поєднанні, наприклад, з сенсорами руху.
- Гібридний баласт працює на частоті промислової мережі, тому будуть помітні мерехтіння. Рівні і дроселем в склад включається електронний вимикач ланцюга підігрівання катода. Це дозволяє дещо знизити споживання.
Для оцінки ефективності того чи іншого баласту використовується фактор ANSI. При цьому дія пристрою порівнюється з певним еталонним. Враховується світловіддача люмінесцентних ламп в лм при інших рівних умовах. Еталонний фактор дорівнює одиниці, а для конкретного баласту може лежати в межах від нуля до 100%. Низькими вважаються значення нижче 70%. Такий баласт повинен працювати в режимі швидкого старту, щоб уникнути зниження термінів служби виробу.
Не можна сказати, щоб фактор ANSI був виразом енергетичної ефективності. Скоріше це засіб, на який можуть орієнтуватися дизайнери для отримання заданих візуальних ефектів.
Технічні характеристики і властивості люмінесцентних ламп
В енергозбереженні люмінесцентним лампам не було рівних до виходу світлодіодних. І сьогодні їх плюси багатьма використовуються, коли потрібно заощадити. Люмінесцентні лампи коштують відчутно дешевше, але світність їх сильно поступається світлодіодам при інших рівних (хоча на упаковці може стояти приблизно однакове значення). До того ж більшість дешевих моделей сильно мерехтять. Враховуючи все сказане, немає особливого сенсу сьогодні економити копійки, коли можна вигідно придбати світлодіодні лампи.
Як би те ні було, люмінесцентне освітлення залишається досить хорошим способом економії на рахунках постачальників. Якщо порівнювати час роботи, то воно може бути до двох разів нижче, ніж у світлодіодів. І залишається обмеження з кількістю включень. Як це має бути вже зрозуміло, хороша люмінесцентна лампа не повинна мерехтіти. Драйвер в цьому випадку працює на частоті 20 кГц, чим одночасно підвищується ККД приладу. Перевірити цей факт простіше всього за допомогою фотоапарата низької якості. Зверніть увагу на те, що не повинен стояти режим відеозйомки.
Потужність люмінесцентних ламп зазвичай не настільки висока, тому мерехтіння буде помітно слабкіше, ніж у низькоякісних світлодіодів. Також це викликано інерційністю плазми всередині колби. Але головне призначення люмінесцентних ламп – заощадження енергії. За правилами європейських стандартів на упаковці вироби повинна бути зазначена його ефективність у вигляді шкали з кольорових стрілок різних кольорів. У нашому випадку цей параметр рідко опускається нижче категорії А. І якщо зовнішній вигляд люмінесцентної колби нагадує лампочку розжарювання (на прилавку), то вирізнити потрібний продукт допомагає саме ця шкала (ціна різниться не настільки сильно).
Ми вважаємо, що недоліки люмінесцентних ламп зводяться лише до того, що вони вже відходять у минуле, витісняючись світлодіодними моделями. Це і не занадто низька ціна, і недостатньо висока енергозбереження, і порівняно малий світловий потік. До безумовних плюсів саме цієї категорії можна віднести хитромудрої форми колбу. Такі рішення, щодо люмінесцентних ламп, повинні дуже подобається дизайнерам.
В іншому рекомендується звертати увагу на температуру світіння. Якщо вона висока (від 4000 До), то люмінесцентні лампи належать до класу денного світла. В іншому випадку виходять теплі відтінки, швидше доречні в спальні.