Zářivky - co to je? Princip činnosti

Zářivky jsou zdroje světla s plynem. Jejich světelný tok vytvořené v důsledku luminiscence fosforů, které jsou ovlivněny ultrafialové záření vypouštění. Jeho viditelná svítivost obvykle nepřesahuje 1-2%. Zářivky (LL) jsou široce používány při osvětlení prostor různých typů. Jejich světelná účinnost je mnohonásobně vyšší než u běžných žárovek. Za určitých podmínek (vysokokvalitní zdroj energie, používání předřadníku, dodržování omezení počtu spínání) mohou být tyto lampy desítkykrát delší než žárovky. Dnes se seznámíme s historií zářivky a zásadou její práce.

Rozsah použití

Lineární zářivky se dlouhodobě stávají nejvhodnější a ekonomičtější metodou osvětlení veřejných prostranství: kanceláří, vzdělávacích institucí, obchodů, nemocnic, podniků a tak dále. S příchodem moderních technologií, které umožňují vytvářet kompaktní LL pro běžné kazety E14 nebo E27, rychle získaly popularitu v každodenním životě a začaly vytlačovat žárovky. Nejčastěji v každodenním životě používejte úsporné zářivky o výkonu 18 a více wattů.

Díky použití elektronických předřadníků namísto obvyklého elektromagnetického záření je možné výrazně zlepšit provozní charakteristiky svítidel - zbavit se bzučení a blikání, aby se zvýšila účinnost a kompaktnost.

Hlavní výhody zářivek ve srovnání s běžnými pro všechny žárovky žárovky jsou vysoký světelný výkon (více než několikrát) a delší doba práce (více než několik desítekkrát). Jejich použití je obzvláště důležité v případech, kdy se osvětlení dlouhodobě nevypíná, protože zapnutí je nejtěžší režim a trvání práce závisí na počtu zapnutí. I přes vyšší náklady mohou zářivky výrazně šetřit.

Dějiny

První podobnost svítidla s fluorescenční lampou byla vyvinuta v roce 1856 Heinrichem Geisslerem, který dosáhl luminiscence ze skleněné trubice naplněné plynem a vzrušen pomocí solenoidu. V roce 1893 na výstavě v Chicagu Thomas Edison poprvé předvedl veřejnosti světelnou záři. O rok později mf Světlo naplněné dusíkem a oxidem uhličitým a vyzařující růžově bílé světlo vytvořil Moore. Úspěch tohoto vynálezu byl velmi omezen. V roce 1901 vytvořil Peter Hewitt ortuťovou lampu, která vyzařovala modrozelené světlo. To bylo kvůli barvě, že to bylo nevhodné pro praktické použití. Hittův vynález však byl v blízkosti moderních lamp a měl mnohem větší potenciál než předchůdcové lampy. V roce 1926 navrhl Edmund Jermer společně se svým spolupracovníkem zvýšit tlak uvnitř baňky a zakrýt ho fluorescenčním práškem, který převede ultrafialové záření na uniformní bílou barvu. Společnost General Electric brzy koupila patent od vynálezce a pod jeho vedením do roku 1938 společnost LL přinesla na široký trh. Tedy s Jermer je to často spojeno začátek historie zářivek.

Princip činnosti

Když je zářivka připojena k síti, dochází k elektrickému vybití mezi dvěma elektrodami umístěnými na svých protilehlých koncích. Vzhledem k průchodu proudu rtuťovými výpary, které naplní vnitřní dutinu lampy, dochází k UV záření, které je pro lidské oko neviditelné. Pomocí fosforu uloženého na stěnách se toto záření mění na viditelné světlo. Tak je fosfor navržen tak, aby absorboval UV záření a vyzařoval viditelné světlo. Změnou jeho složení se může měnit odstín žárovky.

Výhody a nevýhody žárovek

LL mají následující výhody:

1. Vysoká svítivost a účinnost.
2. Různé odstíny záře.
3. Rozptýlené světlo.
4. Dlouhá životnost.

Nevýhody žárovek:

1. Chemické nebezpečí. Důvodem je toxická rtuťová pára.
2. Nerovnoměrná, nepříjemná pro některé světlo, způsobující zkreslení barvy osvětlených ploch. Svítidla bez tohoto problému mají méně světelného výkonu.
3. Fosfor "pracuje" v průběhu času, v důsledku toho dochází ke změně spektra, k poklesu výkonu světla ak poklesu účinnosti.
4. V případě dvojité síťové frekvence mohou některé lampy blikat.
5. Dostupnost ovládacích zařízení.
6. Nízký výkonový faktor.

Připojení

Z elektrického hlediska je zářivka zařízením s negativním odporem. To znamená, že čím silnější prochází proud, tím větší je pokles odporu. V tomto ohledu s přímým připojením lampy k elektrické síti rychle selže z důvodu příliš silného proudu. Tento problém je řešen připojením lampy tzv. Zátěží.

V nejjednodušší verzi funguje jednoduchý odpor jako předřadník. Jeho nevýhodou je ztráta významného množství energie. Ztrátu je možné zabránit použitím kondenzátorového zátěže nebo indukční cívky, čímž vznikne reaktance. Elektromagnetické a elektronické předřadníky jsou v současnosti nejoblíbenější.

Elektromagnetický předřadník

Předřadníky zářivky jsou balastní zařízení. Zařízení tohoto druhu jsou tlumivka (indukční odpor) zapojená v sérii se svítilnou. Chcete-li zapnout lampu se zátěží, potřebujete také startér. Výhodou tohoto spojení je jeho jednoduchost a nízká cena. Hlavní nevýhodou je blikání lampy při dvojnásobné frekvenci síťového napětí. Z tohoto důvodu lidé, kteří jsou v místnosti, zvyšují únavu očí, což může mít nepříznivý vliv na jejich zdraví. Kromě toho svítidla s elektromagnetickým předřadníkem běží relativně dlouhou dobu (od jedné až několika sekund, v závislosti na jejich životnosti), bzučet a vyzařovat více energie než jejich protějšky s elektronickým předřadníkem.

Navíc k výše uvedeným nevýhodám stojí také za zmínku vliv vrtání, ke kterému dochází kvůli blikání lamp. Její podstatou spočívá ve skutečnosti, že při pozorování rotačního nebo oscilačního objektu, jehož frekvence se rovná blikání fluorescenční lampy, se tento objekt může zdát stacionární. Podobný účinek může nastat například při sledování otáčecího vřetene nebo vrtačka, kuchyňský mixér, cirkulační pila a další hnací zařízení. Proto, aby se zabránilo zranění, je při výrobě používání zářivkových svítidel pro zvýraznění pohyblivých mechanismů dovoleno pouze s dodatečnou instalací žárovek.

Elektronický předřadník

Tento typ předřadníku je reprezentován elektronickým obvodem, který přeměňuje síťové napětí na vysokofrekvenční střídavý proud, který napájí lampu. Výhodou tohoto předřadníku je absence blikání a bzučení. Navíc ve srovnání s elektromagnetickým analogem má menší hmotnost a velikost.

Při použití tohoto typu připojení můžete dosáhnout takzvaného studeného startu - okamžitého spuštění lampy. Nicméně vzhledem k tomu, že tento režim má negativní vliv na životnost lamp, je aplikován horký start, který zahrnuje předehřívání elektrod. Musíme přiznat, že vytápění trvá nejdéle jednu sekundu, takže tato vlastnost spojení nevyvolává žádné potíže.

Elektromagnetické startování zátěže

V klasickém schématu spouštění lampy s elektromagnetickým předřadníkem se používá spouštěč (startér), což je miniaturní neonová výbojka s dvojicí kovových elektrod. Jedna z elektrod je tuhá a stacionární, druhá je bimetalická a ohýbá se. Proto jsou v počátečním stavu elektrody otevřené.

Startér je aktivován paralelně s lampou. V okamžiku zapnutí se na elektrody startéru a lampy aplikuje plné napětí. To je způsobeno skutečností, že proud nesvítí a pokles napětí na startéru je nulový.

Vzhledem k tomu, že elektrody lampy jsou studené, síťové napětí nestačí k jejich zapálení. Vzhledem k výskytu výboje ve spouštěči proud prochází lampou a stačí na startovací elektrody, ale nestačí k ohřevu lampy. Výsledkem je, že proud ve společném obvodu roste a ohřívá elektrody lampy. Když k tomu dojde, startovací elektrody se ochladí a otevírají. Kvůli okamžitému přerušení okruhu dochází ke špičce napětí u tlumivky, která stimuluje zapálení lampy. Elektrody jsou zatím dostatečně teplé.

Během spalování je napětí v lampě přibližně polovinu sítě a také startér. Důvodem je to, že prochází skrz škrticí klapku, klesá, což eliminuje opakované ovládání startéru.

Po zapálení může startér několikrát pracovat. To je způsobeno odchylkami jeho vlastností od vlastností lampy. V některých případech startér začne cyklovat. Pokud k tomu dojde, lampa se neustále zhasne a bliká znovu. Při hašení je možno uvažovat o záření katod ohřívaných proudem.

Elektronický start balastu

Pokud používáte elektronický předřadník, zpravidla není třeba samostatný speciální spouštěč, protože tento předřadník je schopen nezávisle vytvářet potřebné sekvence napětí.

Spuštění zářivek s elektronickým předřadníkem lze provádět pomocí různých technologií. V nejběžnějším z nich řídící jednotka ohřívá katody lampy a dodává je s dostatečným napětím pro zapálení. Je to zpravidla střídavé a vysokofrekvenční napětí. Takové spojení eliminuje blikání lamp, což je významná nevýhoda elektromagnetických předřadníků.

V závislosti na konstrukčních vlastnostech a časových parametrech sekvence startu lampy mohou tato řídicí zařízení zajišťovat jak okamžité přepínání světla, tak plynulé s postupným zvyšováním jasu.

Často se používají kombinované spouštěcí metody, když je lampa aktivována nejen zahříváním katod, ale také proto, že napájení obvodu působí jako oscilační obvod. Charakteristiky kmitavého obvodu jsou zvoleny tak, že při neexistenci výboje ve výbojce se v nich vyskytuje fenomén elektrické rezonance, což vede k významnému zvýšení napětí mezi katody lampy. Obvykle to také vede ke zvýšení katodového topného proudu. Důvodem je, že při použití takového spouštěcího okruhu vlákna jsou katody často spojovány sériově přes kondenzátor a působí jako součást oscilačního obvodu. Výsledkem je, že díky předehřátí katod a vysokému napětí mezi nimi se lampa rychle a snadno zapálí.

Po zapálení se parametry změny oscilačního obvodu, rezonance zastaví a napětí v okruhu je výrazně sníženo, čímž se sníží proud vlákna katod.

Existují různé varianty této technologie. Například v extrémních případech nemusí zátěž katody vůbec zahřívat, ale na ně se vztahuje pouze napětí, které je dostatečně vysoké pro zapálení v důsledku rozbití plynu umístěného mezi katody. Podobná technologie se používá ke spouštění trubek se studenou katodou. Je oblíbený mezi šunky, díky schopnosti spouštět i s vlákny spálené katody. Obvyklé metody nemohou začít, protože katody se v tomto případě nezahřívají. Zvláště rádioamatéři využívají tuto metodu k obnovení kompaktních úsporných zářivek, což jsou obyčejné zářivky s elektronickým předřadníkem zabudovaným do malého balení. Po přepracování zátěže tato lampa funguje po dlouhou dobu, a to i přes předehřívání topných cívek. Jeho provozní životnost je omezená, s výjimkou doby úplného rozprašování elektrod.

Důvod poruch

Elektrody fluorescenčních lamp jsou wolframové vlákna potažené aktivní hmotou (pastou) kovů alkalických zemin. Právě tato pasta zajišťuje zářící výboj. Bez něj by wolframové vlákna vyhořely mnohem rychleji. V procesu pracovního lampa pasta se postupně rozpadá, vybledne a vypaří se. Proces se zrychluje v případě častého startu, kdy výboj během krátké doby nepřesáhne celou oblast elektrody, ale na malé části jejího povrchu. To vede k přehřátí elektrody a výskytu ztmavnutí na koncích lampy, což obvykle naznačuje její bezprostřední selhání.

Když je pasta zcela vyhořela, proud lampy klesá a napětí se zvyšuje. Výsledkem je, že startér začne neustále střílet, což způsobuje blikání, což také naznačuje, že jsou rozsvíceny dny lampy. Elektrody jsou neustále ohřívány a nakonec jeden z nich vyhoří. K tomu dochází několik dní po vzniku blikání.

V posledních minutách práce lampa svítí bez blikání. V tomto okamžiku průchod prochází zbytky elektrody, na které již neexistuje aktivní hmota. Když zbytky wolframu spadnou nebo se odpaří, výboj vstupuje do křížové hlavy (wolframové vlákna vyrobené z drátu). Po vyhoření traverzu začne lampa znovu blikat. Pokud je vypnete a opět zapnete, nebude svítit.

Výše popsaný mechanismus pro vyhoření lampy platí pro ty modely, které používají elektromagnetické předřadníky. V případě elektronických předřadníků se všechno děje trochu jinak. Stejně jako v předchozím případě vše začíná spálením aktivní hmoty elektrod, následované jejich přehřátím a vyhořením jedné z vláken. Rozdíl je v tom, že bezprostředně po vypálení zhasne lampa bez blikání a bliká. To je způsobeno konstrukcí elektronického předřadníku, který umožňuje automatické vypnutí lampy v případě poruchy.

Fosfor a emisní spektrum

Mnoho uživatelů považuje fluorescenční světlo za hrubé a nepříjemné. Kromě toho může být barva předmětů osvětlených takovými lampami zkreslena. To je způsobeno modrými a zelenými čarami v emisním spektru výboje a typem použitého fosforu.

V levných svítidlech s fluorescenčními lampami se používá halogenfosfátový fosfor, který vydává především žluté a modré světlo av menší míře zelené a červené světlo. Pro oko se zdá, že taková směs barev vypadá jako bílé světlo, ale pokud se světlo odráží od objektů, změní se spektrum a nastane zkreslení. Výhodou těchto svítilen je vysoký světelný výkon.

V dražších modelech je používán tříbarevný nebo pětipólový fosfor. Díky tomu lze dosáhnout rovnoměrnější distribuce záření nad viditelným spektrem. Takže světlo je reprodukováno přirozeněji. Nevýhodou těchto svítilen není tak vysoký světelný výkon jako v předchozím případě.

Tam jsou také speciální zářivky používané při osvětlení místností, kde ptáci žijí. Jejich rozsah obsahuje téměř ultrafialové světlo, které dovoluje domácím zvířatům téměř necítit rozdíl mezi přirozeným a umělým osvětlením. Potřeba těchto technologií je způsobena skutečností, že na rozdíl od člověka mají ptáci čtyřstupňovou vizi.

Možnosti provedení

Standardně jsou žárovky rozděleny do žárovky a jsou kompaktní. Oba typy se používají poměrně široce.

Žárovky mají skleněnou trubku jako plášť. Mohou se lišit v typu a průměru základny. Takové lampy se často používají ve velkých prostorách: obchody, kanceláře, dílny, sklady atd.

Kompaktní zářivky mají plášť ve tvaru tenčí (v porovnání s žárovkou) zakřivenou trubičkou. Ty se vyznačují typem suterénu a velikostí. Tyto lampy jsou vyráběny pod standardní kazetou E27 a E14, takže je lze použít v klasických lampách místo žárovek. Jejich síla se zpravidla pohybuje od 16 do 36 wattů. Zářivka tohoto typu má malou velikost a odolnost proti mechanickému namáhání (samozřejmě mírně).

Kromě typu základny je na krabici pod svítilnou uvedena tato data:

1. Radiační barva: D - den, B - bílá, HB - studená bílá, atd.
2. Výkon: 16W, 18W, atd.
3. Délka těla (pokud se jedná o flakonovou verzi zářivky): 765, 450 atd. Jedná se o délku v milimetrech.

Při návratu k typu základny je třeba poznamenat, že jsou závitové (například E27) a kolíkové (například G13). Žárovka může mít jiné typy čepic, ale nejsou příliš časté.

Využití zářivek

Všechny lampy tohoto typu obsahují rtuť, o které je známo, že je toxickou látkou. U různých modelů lamp může být jeho dávka v rozmezí od 40 do 70 mg. Ale i malé množství rtuti v zářivce 18 W je dostatečné k poškození zdraví. Rtuť je prezentována ve formě páry, takže pokud je lampa přerušena, musíte okamžitě větrat pokoj.

Když život lampy vyprší, jsou obvykle odhozeny prostým odpadem, což je zcela špatné. Existují firmy, které tyto lampy recyklují, ale pouze velké podniky se k nim obracejí. Při spravedlnosti je třeba poznamenat, že množství rtuti vstupující do ovzduší z ložisek na skládkách není tak velké jako množství této látky uvolněné při výrobě elektrické energie. A protože LL jsou ekonomické, jejich využití má pozitivní vliv na ekologický stav planety. Likvidace zářivek je však otevřeným problémem.