Электролюминесценция

Содержание:

Общая характеристика
Флуоресцентные соединения
Запуск электронного балласта
Описание
Тушение люминесценции
Тушение люминесценции
Характеристики самых распространенных ЛЛ дневного света.
Что это такое
Общая характеристика
Различия между КЛЛ
Утилизация
Что это такое
Принцип работы
Основные выводы

Общая характеристика

«Будем называть люминесценцией избыток над температурным излучением тела в том случае, если это избыточное излучение обладает конечной длительностью примерно 10−10 секунд и больше». Таково каноническое определение люминесценции, данное советским учёным С. И. Вавиловым в 1948 году. Это значит, что яркость люминесцирующего объекта в спектральном диапазоне волн его излучения существенно больше, чем яркость абсолютно чёрного тела в этом же спектральном диапазоне, имеющего ту же температуру, что и люминесцирующее тело.

Первая часть определения позволяет отличить люминесценцию от теплового излучения, что особенно важно при высоких температурах, когда термоизлучение приобретает большую интенсивность. Важной особенностью люминесценции является то, что она способна проявляться при значительно более низких температурах, так как не использует тепловую энергию излучающей системы

За это люминесценцию часто называют «холодным свечением». Критерий длительности, введённый Вавиловым, позволяет отделить люминесценцию от других видов нетеплового излучения: рассеяния и отражения света, комбинационного рассеяния, излучения Черенкова. Длительность их меньше периода колебания световой волны (то есть

Физическая природа люминесценции состоит в излучательных переходах электронов атомов или молекул из возбуждённого состояния в основное. При этом причиной первоначального их возбуждения могут служить различные факторы: внешнее излучение, температура, химические реакции и др.

Вещества, имеющие делокализованные электроны (сопряжённые системы), обладают самой сильной люминесценцией. Антрацен, нафталин, белки, содержащие ароматические аминокислоты и некоторые простетические группы, многие пигменты растений и в частности хлорофилл, а также ряд лекарственных препаратов обладают ярко выраженной способностью к люминесценции. Органические вещества, способные давать люминесцирующие комплексы со слабо люминесцентными неорганическими соединениями, часто используются в люминесцентном анализе. Так, в люминесцентной титриметрии часто применяется вещество флуоресцеин.

Первоначально понятие люминесценция относилось только к видимому свету. В настоящее время оно применяется к излучению в инфракрасном, видимом, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах (см. шкала электромагнитных волн).

Многие формы природной люминесценции были известны людям очень давно. Например, свечение насекомых (светлячки), свечение морских рыб и планктона, полярные сияния, свечение минералов, гниющего дерева и других разлагающихся органических веществ. В настоящее время к природным формам прибавилось много искусственных способов возбуждения люминесценции. Твёрдые и жидкие вещества, способные люминесцировать, называют люминофорами (от лат. lumen — свет и др.-греч. phoros — несущий).

Чтобы вещество было способно люминесцировать, его спектры должны иметь дискретный характер, то есть его энергетические уровни должны быть разделены зонами запрещённых энергий. Поэтому металлы в твёрдом и жидком состоянии, обладающие непрерывным энергетическим спектром, не дают люминесценции. Энергия возбуждения в металлах непрерывным образом переходит в тепло. И лишь в коротковолновом диапазоне металлы могут испытывать рентгеновскую флуоресценцию, то есть под действием рентгеновского излучения испускать вторичные Х-лучи.

Флуоресцентные соединения

Лампы дрв 250: описание и технические характеристики

Флюоресценция в ультрафиолетовом свете 0,0001 % водных растворов: голубым — хинина, зелёным — флуоресцеина, оранжевым — родамина-B, жёлтым — родамина-6G

К флуоресценции способны многие органические вещества, как правило содержащие систему сопряжённых π-связей. Наиболее известными являются хинин, метиловый зелёный, метиловый синий, феноловый красный, кристаллический фиолетовый, бриллиантовый синий кризоловый, POPOP, флуоресцеин, эозин, акридиновые красители (акридиновый оранжевый, акридиновый жёлтый), родамины (родамин 6G, родамин B), нильский красный и многие другие.

Запуск электронного балласта

Лампа дри: назначение и применение

При использовании электронного балласта, как правило, нет необходимости в отдельном специальном стартере, так как этот балласт способен самостоятельно сформировать нужные последовательности напряжений.

Запуск люминесцентной лампы электронным балластом может производиться по разным технологиям. В наиболее типичной из них пускорегулирующее устройство подогревает катоды лампы и подает на них напряжение, которого достаточно для зажигания. Как правило, это переменное и высокочастотное напряжение. Такое подключение позволяет устранить мерцание ламп, которое является весомым недостатком электромагнитных балластов.

В зависимости от конструктивных особенностей и временных параметров последовательности пуска лампы, такие пускорегулирующие устройства могут обеспечивать как мгновенное включение света, так и плавное, с постепенным нарастанием яркости.

Часто используются комбинированные методы пуска, когда лампа активируется не только за счет подогрева катодов, но и благодаря тому, что цепь, подпитывающая ее, выступает в качестве колебательного контура. Характеристики колебательного контура подбираются таким образом, чтобы в случае отсутствия разряда в лампе, в нем возникало явление электрического резонанса, которое ведет к значительному повышению напряжениям между катодами лампы. Обычно это приводит также к возрастанию тока подогрева катодов. Причина заключается в том, что при использовании такой схемы пуска спирали накала катодов часто соединяются последовательным образом через конденсатор, и выступают частью колебательного контура. В результате из-за подогрева катодов и высокого напряжения между ними лампа быстро и легко зажигается.

После зажигания параметры колебательного контура меняются, резонанс прекращается, а напряжение в контуре значительно снижается, сокращая тем самым ток накала катодов.

Существуют разные вариации данной технологии. К примеру, в предельных случаях, балласт может не подогревать катоды вовсе, а лишь приложить к ним напряжение, достаточно высокое для зажигания за счет пробоя газа расположенного между катодами. Аналогичная технология используется для пуска ламп с холодным катодом. Она пользуется популярностью среди радиолюбителей, благодаря возможности осуществить запуск даже с перегоревшими нитями накала катодов. Обычными методами их запустить нельзя, так как катоды в таком случае не нагреваются. В частности, радиолюбители используют этот способ для восстановления компактных энергосберегающих ламп, представляющих собой обычные люминесцентные лампы с электронным балластом, встроенным в небольшой корпус. После переделки балласта, такая лампа долго работает, несмотря на перегорание спиралей подогрева. Срок ее службы ограничивается разве что временем полного распыления электродов.

Описание

Как правильно утилизировать люминесцентные лампы: контейнеры по сборы и договор на вывоз

Визуально люминесцентная лампа представляет собой стеклянную колбу. Как правило, выполняется в белом цвете, по краям выступают соответствующие контакты подключения. Форма может быть выполнена в виде:

Трубки или стержня
Тора
Спирали

Лампа в виде спирали

В процессе производства из колбы выкачивается воздух, после чего закачивается в конструкцию инертный газ. В результате действия электричества инертный газ приводит к последующему свечению самого изделия. При этом создаются потоки холодного, теплого света, последний называется «дневным». От этого и возникло второе название ламп. Лампа светить бы не могла, если на поверхность колбы с внутренней стороны не был нанесен люминофор. В самом изделии находится ртуть.

Внимание! Из-за наличия ртути в составе относительно актуальности использования лампы до сих пор не угасают многочисленные споры у экологов во всем мире. Виды ламп

Виды ламп

Тушение люминесценции

Отличие выхода люминесценции от единицы обусловлено т. н. процессами тушения. Различают концентрационное, внутреннее, температурное, внешнее статическое и динамическое тушение.

Внутреннее тушение обусловлено безызлучательными переходами внутренней конверсии и колебательной релаксации. Наиболее ярко оно проявляется в симметричных структурах с большим числом сопряжённых связей, конформационно нежёстких структурах.

Температурное тушение является разновидностью внутреннего. Под влиянием температуры способность молекулы деформироваться растёт, и, как следствие, растёт вероятность безызлучательных переходов.

Внешнее статическое тушение основано на взаимодействии люминесцирующего соединения с другой молекулой и образованием неизлучающего продукта.

Динамическое тушение наблюдается, когда возбуждённая молекула люминофора вступает в постороннюю реакцию и теряет свои свойства.

Концентрационное тушение — результат поглощения молекулами вещества собственного излучения.

Тушение люминесценции

Концентрационное тушение — результат поглощения молекулами вещества собственного излучения.

Характеристики самых распространенных ЛЛ дневного света.

Обозначения:

W — мощность;
U — напряжение на лампе;
I — ток лампы;
R (Лм) — световой поток;
S — световая отдача.

?Маркировка люминесцентных ламп.

Тип	W,Вт	U, в	I.A	R, Лм	S, Лм/Вт	Длинна мм L1/L2/D
лдц	15	58	0,3	450	30	437,4/452,4/25
ЛД ЛХБ	15	58	0,3	525	35	437,4/452,4/25
ЛБ	15	58	0,3	630	42	437,4 452,4 25
ЛТБ	15	58	0,3	600	40	437,4/452,4/25
лдц	20	60	0,35	620	31	589,8/604,8/38
ЛД	20	60	0,35	760	39	589,8/604,8/38
ЛХБ	20	60	0,35	900	45	589,8/604,8/38
ЛБ	20	60	0,35	980	49	589,8/604,8/38
ЛТБ	20	60	0,35	900	45	589,8 604,8 38
лдц	30	108	0,34	1110	37	894,6/909,6/25
ЛД	30	108	0,34	1380	46	894,6/909,6/25
ЛХБ	30	108	0,34	1500	50	894,6/909,6/25
ЛБ	30	108	0,34	1740	58	894,6/909,6/25
ЛТБ	30	108	0,34	1500	50	894,6/909,6/25
лдц	40	108	0,41	1520	38	1199,4/1214,4/38
ЛД	40	108	0,41	1960	49	1199,4/1214,4/38
ЛХБ	40	108	0,41	2200	55	1199,4/1214,4/38
ЛБ	40	108	0,41	2480	62	1199,4/1214,4/38
ЛТБ	40	108	0,41	2200	55	1199,4/1214,4/38
лдц	80	108	0,82	2720	34	1500/1515/38
ЛД	80	108	0,82	3440	43	1500/1515/38
ЛХБ	80	108	0,82	3840	48	1500/1515/38
ЛБ	80	108	0,82	4320	54	1500/1515/38
ЛТБ	80	108	0,82	3840	48	1500/1515/38

Что это такое

Лампа ДВС — это источник света, в котором в результате прохождения разряда в ртутных парах происходит образование ультрафиолетового излучения. При помощи люминофора (соединения галофосфата кальция) излучение преобразовывается в видимый свет.

Эффективность ламп дневного света выше, чем у ламп с нитью накаливания, в несколько раз. Срок службы данных ламп составляет примерно 5 лет.

Лампа ЛДС

Важно! Для максимального срока эксплуатации количество пусков должно составлять не более 2000 раз, то есть не более 5 раз в день в течение двухлетнего гарантийного периода. Преимущества и недостатки

Преимущества и недостатки

Люминесцентные источники света имеют следующие преимущества перед галогенными и лампами накаливаниями:

Высокая эффективность.
Отличная светоотдача, позволяющая при небольшой мощности создавать достаточно яркий свет.
Качество освещения (рассеянный свет).
Опять же, энергопотребление ниже по сравнению с лампами накаливания
Длительная эксплуатация (в среднем 6000-9000 часов), срок службы таких ламп может быть увеличен в несколько раз (до 20 000 часов), если соблюдаются идеальные условия работы.

У ртутьсодержащего источника света есть один главный недостаток — наличие вредных веществ в составе газовой заправки. Содержание ртути в колбе линейного осветительного элемента может достигать 1 грамма на единицу продукции

Поскольку габариты довольно большие, а стекло ламп очень тонкое, при использовании данного вида освещения следует соблюдать осторожность. Также лампы дневного света имеют и некоторые другие менее значительные недостатки:

Диапазон рабочих температур узок, поскольку этот тип осветительных элементов характеризуется пониженной эффективностью работы в условиях холода, а при отрицательных температурах и вовсе такие лампы могут перестать работать
Мигание при работе из-за конструктивных особенностей (решить эту проблему поможет использование специальных устройств, именуемых электронными балластами).
Через некоторое время испускаемый свет ухудшается из-за истончения слоя люминофора в процессе эксплуатации и изменения из-за этого цветовой температуры.

Важно! Несмотря на значительное количество проблем с такими осветительными элементами, они используются достаточно широко из-за своей высокой эффективности в сравнении с аналогами

Общая характеристика

Различия между КЛЛ

Колба компактной люминесцентной энергосберегающей лампы бывает:

U-образная (2 трубки
расположены параллельно, разработана для встроенных светильников);
с
тремя или четырьмя трубками – короче U-образной,
разработана для небольших светильников;
в
виде спирали (закрученной трубки);
2
трубки на одной плоскости для освещения помещений с большой площадью,
вставляется в накладные плоские светильники накладного типа;
в
виде кольца с большим потоком света.

Встречаются и более экзотические
конструкции: квадратные, с шестью трубками. Мощность зависит от длины колбы,
варьирующей в пределах 13,6- 151,4 см.

Выпускаются изделия различного цвета, более широкий ассортимент у зарубежных производителей. Например, Philips предлагает КЛЛ с встроенным фотоэлементом для наружного освещения. Лампа включается/выключается в зависимости от уровня естественного освещения.

Цоколь

Существует примерно 20 разновидностей
цоколей для ламп КЛЛ, так как для каждого изделия, отличающегося по мощности,
разрабатывается свой.

Самые распространенные:

Е14, Е27 и E40 – для замены лампочки накаливания, из-за отличий в размерах подходят не для всех светильников;
G23 – используется с вдвое сложенной трубкой и электромагнитным дросселем, для освещения душевых и ванных, установки в настольные и настенные светильники;
2G7 – с вдвое сложенной трубкой, ПРА электронный (без стартера);
G24 – с вчетверо сложенной трубкой, можно использовать в быту и промышленности;
G53 – для замены галогенных лампочек, выполнен в виде диска с диаметром 73 мм и толщиной 16-20 мм, встроен отражатель, рассеиватель и электронный ПРА, светильник может быть обычный или с герметичным корпусом;
2D – квадратный, колба изогнута на плоскости, стартер электронный, встроенный, расстояние между контактами 8 мм, используется при устройстве декоративного освещения.

Мощность

Мощность КЛЛ 5-55 Вт, в быту используются изделия на 5-23 Вт. Остальные невозможно вставить вместо лампочек накаливания

Это основной параметр, на который при покупке обращает внимание рядовой потребитель

При выборе можно использовать данные из
таблицы:

Накаливания (Вт)	КЛЛ (Вт)
20	5
40	8
60	12
75	15
100	20
150	30
200	40

Самые популярные изделия:

G23
–5-14 Вт;
G24
– 10-36 Вт;
G53
– 6-11 Вт;
2D
–16, 28 или 36 Вт.

Цветовая температура

Цвет свечения на российской продукции (по
ГОСТ 6825) определить просто:

ТБ
— тепло-белый (2700 — 3300 К);
Б
— белый (3500 К)
Е
— холодно-белой (4200 К);
ХБ
— естественной (5000 К);
Д
– дневной (6500 К) – для рабочих кабинетов;
С
– синий;
Г
– голубой;
З
– зеленый;
Ж
– желтый;
К
– красный.

Зарубежные производители продукцию маркируют каждый по-своему, расшифровка может создать проблемы.

Индекс цветопередачи

У ламп КЛЛ индекс CRI от 60 до 98 Ra.
Даже у одного производителя могут быть изделия с разным значением, чем больше
цифра, тем выше цена.

Характеристики следующие:

от
90 или 1А – очень хороший показатель;
80-89
или 1А и хорошая 70-79 или 2А — хороший;
60-69
или 2В и 40-59 или 3 – достаточный;
до
39 или 4 — недостаточный.

Что можно узнать из маркировки на упаковке

ГОСТ 6825 не обязует российских
производителей обозначать на упаковке индекс цветопередачи.

Зарубежные компании RA обозначают сразу
после мощности цифрой:

9-
если Ra = 90;
8-
если 80 < Ra < 90;
двузначная
цифра, если Ra = 50 — 70.

Например, на упаковке написано «827», значит Ra=80, цветовая температура 2700 К (как у лампочки накаливания).

Индекс цветопередачи иногда обозначается согласно DIN 5035. Диапазон 20-100 Ra разделен на 6 частей (4 — 1А).

Обязательно обозначается напряжение и частота сети, световой поток (лм или Lum). Хорошие производители указывают минимальный срок службы при соблюдении правил эксплуатации.

Утилизация

Основная статья:

Компактные люминесцентные лампы содержат 3—5 мг металлической ртути, 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.

Что это такое

Лампа ЛБ 36 — это люминесцентный светильник низкого давления на 36 Ватт. Является одной из самых популярных моделей, так как проста, надежна и дешева. Люминесцентные лампы мощностью 15-80 Ватт относятся к категории ламп общего назначения. Их главная задача — имитация естественного света.

ЛБ лампы выглядят как длинные тонкие трубки

Важно! Современным аналогом лампы на 36 В является устаревшая лампа на 40 В. Современные технологии позволяют понизить мощность, не меняя других характеристик

Название «Люминесцентная» связано с тем, что свечение лампочки происходит от слоя люминофора на внутренней стенке стеклянной трубки, а не от разогретого газа внутри. Люминесценция — это вторичное излучение, которое проявляется от действия потока положительно зараженных ионов.

Аббревиатура расшифровывается следующим образом:

Л — люминесцентная лампочка;
Б — белого цвета.

Существуют и другие сокращения цвета: Д — дневной, Е — естественный, У — универсальный, ХБ — холодный белый, ТБ — теплый белый. В маркировке могут быть и другие буквы: К (красный), З (зеленый), Г (голубой), С (синий). Отдельно обозначают УФ или ультрафиолет.

Узнать лампочку можно по отметке на ней

Люминесцентная лампа является газозарядным источником света. Свечение создается электрическим разрядом в ртутных парах, который создает ультрафиолетовое излучение. ЛБ работает от электросети переменного тока с напряжением 127-220 В и частотой 50 Гц.

По цветовой температуре лампочки ЛБ могут быть:

Теплыми белыми (2,7-3,4 тысячи К). Цвет мягкий, успокаивающий и расслабляющий, с желтоватым оттенком;
Естественный белый (3,4-5,6 тысячи К). Более холодный и резкий, яркий;
Холодный белый (5,6-6,4 тысячи К). Имеет синеватый оттенок, холодный и четкий, увеличивает работоспособность.

Свет может быть теплым и холодным

Принцип работы

Принцип работы такого устройства заключается в следующем:

В начале оба электрода, включенные в конструкцию, находятся в разомкнутом положении.
При подключении к электросети внутри устройства возникает тлеющий разряд, сила которого изменяется между 20 и 50 мА.
Результирующий разряд воздействует на биметаллический электрод и вызывает его постепенный нагрев.
Нагретый материал вызывает изгиб электрода привода. Из-за этого происходит исчезновение тлеющего разряда, что помогает затем замкнуть цепь.
Ток начинает двигаться в замкнутом контуре, что помогает нагревать дросселя и катодов люминесцентной лампы.
Из-за исчезновения тлеющего разряда биметаллический электрод через определенный промежуток времени начинает постепенно охлаждаться. В результате этих изменений электроды расходятся, что приводит к обрыву цепи.
Данное действие помогает генерировать быстрый импульс высокого напряжения, который воздействует на дроссель.
Дроссель имеет большую степень индуктивности, поэтому этот процесс способствует воспламенению лампы.
Освещенность лампы постепенно увеличивается, и она начинает потреблять большее количество напряжения от источника питания.
Стартер подключается параллельно с лампой, поэтому стартер начинает испытывать недостаток энергии и, следовательно, может генерировать новый тлеющий разряд. Поэтому электроды затем остаются в открытом состоянии.

Принцип работы ЛДС

Основные выводы

Срок службы
10 тыс. часов
может быть только у дорогих изделий Philips, Osram, General
Electric, поэтому покупать дешевые КЛЛ не стоит. Низкая
цена говорит о том, что изготовитель сэкономил на комплектующих.

Для каждой энергосберегающей лампы
определены оптимальные показатели температуры и влажности. Если условия
эксплуатации не соответствуют, срок эксплуатации значительно снижается. Эти
источники не стоит устанавливать в закрытые светильники, чтобы не перегревались
электроды ЭПРА.

Дополнительные советы:

во
время работы с КЛЛ необходимо соблюдать осторожность, чтобы не разбилась колба;
во
время эксплуатации нельзя допускать механических воздействий и вибраций,
попадания в пусковое устройство пыли и влаги;
хранить
лампы нужно в месте, которое не доступно детям.

Для каждого помещения необходимо выбрать источник с оптимальными техническими и оптическими характеристиками

Если светильник не меняется, особое внимание уделяется размерами изделия. Не стоит менять сразу все лампочки

Лучше купит одну или две, чтобы убедится, что они не вызывают ощущения дискомфорта. КЛЛ – лучший вариант для светильников, которые горят 3-4 часа в сутки. Для санузла или кладовки они не подходят из-за необходимости в частых включениях/выключениях.

Предыдущая
Лампы и светильникиКак выбрать настольную лампу для первоклассника: какой должен быть светильник на письменный стол школьника
Следующая
Лампы и светильникиДелаем светильник из дерева и эпоксидной смолы своими руками