Как подключить люминесцентную лампу: схемы и особенности
Люминесцентная лампа является сложным техническим изделием. В основе её функционирования заложено несколько физических принципов. Чтобы изделие начало работать как лампа, излучающая свет, необходимо последовательно включить элементы её структуры. Для этого нужно разобраться в вопросе, как подключить люминесцентную лампу к электрической сети, и выяснить все нюансы в рабочих схемах подключения.
Читайте в статье
- 1 Люминесцентные светильники
- 1.1 Устройство и принцип действия
- 1.2 Пуск лампы
- 1.3 Поддержание рабочего режима
- 2 Преимущества и недостатки балластов разного типа
- 2.1 ЭмПРА
- 2.2 ЭПРА
- 3 Особенности и порядок классического подключение через электромагнитный балласт
- 3.1 Схема подключения люминесцентной лампы с дросселем
- 3.2 Схема люминесцентного светильника с двумя лампами
- 4 Особенности и порядок подключения через современный электронный балласт
- 4.
1 Включение электронного балласта для люминесцентных ламп: схема 36 w - 4.2 Схема светильника 2 × 36 с электронным балластом
- 4.3 Схема с использованием умножителей напряжения
- 4.
- 5 Проверка работоспособности системы
- 6 Замена лампы
- 7 Заключение
Люминесцентные светильники
Разные источники света используют разные физические принципы для создания светового излучения. В лампочке накаливания ярко светится раскалённая электрическим током вольфрамовая проволока. Электричество превращается в тепло, а тепловая энергия – в световой поток. И всё это – в одной маленькой вольфрамовой спиральке. В люминесцентном светильнике в разных его элементах происходят разные физические процессы.
ФОТО: esklad59.ruЛюминесцентная лампаУстройство и принцип действия
Люминесцентная лампа является представителем группы газоразрядных источников света. Внешне она изготовлена в виде стеклянного баллона произвольной формы – от трубки до спирали с завитушками.
Баллон наполнен инертным газом и парами ртути. Если в этом объёме создать электрический разряд, то в парах ртути возникает ультрафиолетовое излучение.
На внутреннюю поверхность баллона нанесён слой люминофора. Это такое вещество, которое под действием ультрафиолета начинает светиться в видимом спектре. Техническая задача состоит в том, чтобы заставить лампу непрерывно светиться после нажатия кнопки «Пуск» и до момента нажатия кнопки «Стоп».
В конструкции лампы смонтированы два катода, выводные штыри, концевая панель, трубки для отвода инертного газа, ртуть, стеклянная штампованная ножка, дополненная электровводами, и другие детали. Катоды имеют вольфрамовую спираль.
ФОТО: avatars.mds.yandex.netУстройство люминесцентной лампыПуск лампы
Чтобы запустить лампу в работу, сначала нужно на её контакты подключить напряжение. Нить накала начнёт нагреваться, и с неё пойдёт поток частиц эмиттера. Частицы активируют смесь инертного газа и паров ртути, газовая смесь начнёт ультрафиолетовое излучение.
Ультрафиолет активирует люминофор, покрывающий внутреннюю поверхность колбы, и появляется свет видимого спектра. Лампа запущена.
В пусковую схему изначально поступает напряжение. Сначала ток не будет проходить через лампу, поскольку он ограничивается высоким сопротивлением внутренней среды. Он попадает на спирали катодов и производит их разогрев. Одновременно ток идёт на стартер и даёт толчок к образованию внутри него тлеющего разряда. После того как под действием тока контакты дросселя разогреются, наступает замыкание биметаллической пластины. В результате металл становится проводником и действие разряда прекращается. На следующем этапе происходит остывание биметаллического электрода, что приводит к размыканию контактов.
Поддержание рабочего режима
Режим «Включено» должен продолжаться до появления команды «Выключить». В составе люминесцентной лампы имеется два функциональных устройства – дроссель и стартер.
ФОТО: electricalschool.infoСхематическое изображение устройства стартера тлеющего разряда: 1 – выводы, 2 – металлический подвижный электрод, 3 – стеклянный баллон, 4 – биметаллический электрод, 6 – цокольСтартер – это стеклянный баллончик, наполненный инертным газом и содержащий два электрода – неподвижный и биметаллический.
Стартер замыкает и размыкает электрическую цепь и запускает механизм розжига инертного газа, находящегося в колбе. Изменение температурного режима внутри стартера приводит к отрыву биметалической пластинки от неподвижного электрода.
В дросселе под влиянием самоиндукции возникает импульс повышенного напряжения, который пробивает газовый промежуток в колбе. Он даёт толчок к зажиганию лампы. Лампа будет продолжать свою работу. В этом смысл включения стартера и дросселя в схему управления лампой.
Преимущества и недостатки балластов разного типа
Для ограничения величины тока в газовом разряде и предупреждения выхода из строя из-за этого электродов в схемы последовательно включается нагрузка, которая называется по-разному: дроссель, балласт, балластник. Это представители категории пуско-регулирующией аппаратуры (ПРА). Существуют и применяются два вида балластников: электромагнитный и электронный.
ЭмПРА
Электромагнитный балласт (электромеханическая пускорегулирующая аппаратура – ЭПРА) создан на основе трансформаторной комплектации.
Это и есть тот самый дроссель – катушка с сердечником. Дроссель при размыкании контактов формирует импульс напряжения с большой величины, обеспечивающий зажигание. Газовая среда в баллоне лампы излучает ультрафиолет, он облучает люминофор, а тот испускает видимый свет.
ЭПРА
Электронная пускорегулирующая аппаратура создаётся на обычных компонентах электронной техники: диодах, триодах, транзисторах, динисторах и т. п. В этом случае в одном устройстве в одной электронной схеме реализуются функции и дросселя, и стартера. Устройство получается лёгким, компактным и дешёвым.
У электронных пусковых устройств имеется хороший набор преимуществ перед магнитными. Они быстро срабатывают и включают лампы. Включённые лампы не мерцают, а устройства работают бесшумно. Тепловые потери снижены. Оптимальная схемотехника обеспечивает длительный срок службы.
Лампа с электронным балластом многофункциональна. Она работает в четырех режимах: включения, предварительного разогревания, зажигания и горения.
Особенности и порядок классического подключение через электромагнитный балласт
Развитие и совершенствование схемотехники пускорегулирующей аппаратуры люминесцентных ламп привело к созданию целого ряда вариантов ПРА и схем подключения ламп.
Схема подключения люминесцентной лампы с дросселем
Дроссель включается последовательно с лампой дневного света, и его функцией является ограничение тока, протекающего через электроды лампы. Дроссель создаёт безопасный ток для конкретной лампы для разогрева её электродов при разжигании.
Функции дросселя состоят в поддержании равномерности разряда и корректировке тока при необходимости. В тот момент, когда светильник включается, дроссель сдерживает пусковой ток, после разогрева спиральных нитей выдаёт пиковое напряжение от самоиндукции и зажигает лампу.
ФОТО: avatars.mds.yandex.netСхемы бесстартерного включения одной и двух люминесцентных ламп: Л – люминесцентная лампа, Д – дроссель, НТ – накальный трансформаторДроссель образует импульс повышенного напряжения, благодаря которому возникает разряд в колбе лампы и обеспечивается стабилизация электрического разряд.
При отклонениях напряжения в электрической сети дроссель обеспечивает бесперебойную работу лампы.
В трансформаторных схемах быстрого пуска люминесцентных ламп, использующих в качестве балластного сопротивления дроссель, начальный подогрев катодов выполняется накальным трансформатором или автотрансформатором.
К особенностям бесстартерного подключения относятся некоторые специфические моменты. Поскольку ЭЛРА подбирается под конкретную нагрузку, то подсоединять к одной лампе устройство, предназначенное для двух ламп, запрещено. Если ЭПРА подключить к сети без нагрузки, то аппарат выйдет из строя.
Схема люминесцентного светильника с двумя лампами
Один светильник может состоять из двух одновременно работающих ламп. В этом случае каждый комплект монтируется в определённой последовательности, и между собой комплекты тоже смонтированы последовательно.
В светильниках, состоящих из двух ламп дневного света, два комплекта подключаются последовательно. Сначала фазный провод подключается ко входу дросселя.
Затем провод с выхода дросселя идёт на один контакт лампы 1, со второго контакта уходит на стартер. Отсюда идёт связь со второй парой контактов той же лампы 1, а свободный контакт соединяют с нулевым проводом питания (N).
Так же подключается вторая трубка: сначала дроссель, с него — на один контакт лампы 2, второй контакт этой же группы идёт на второй стартер, выход стартера соединяется со второй парой контактов осветительного прибора 2 и свободный контакт соединяется с нулевым проводом ввода.
Особенности и порядок подключения через современный электронный балласт
Электронный балласт считается более современным и эффективным решением. Для пользователя существенно, что работающая лампа почти не мигает и другие технические характеристики значительно выше.
Включение электронного балласта для люминесцентных ламп: схема 36 w
Вся работа по переходу на новую электронную пускорегулирующую аппаратуру состоит в том, что старый балласт и стартер нужно удалить из конструктива лампы и прикрепить новый электронный балласт.
Его входные клеммы подключаются к электрической сети, а выходные клеммы подключаются к двум полюсам лампы.
Схема светильника 2 × 36 с электронным балластом
Применение электронного балластника позволяет электрикам создавать различные варианты включения люминесцентных ламп. Разработаны схемы с высоким или низким коэффициентом полезного действия (КПД), на большую или меньшую мощность ламп. Лампы прекрасно работают с любым вариантом электроники.
ФОТО: fb.ruСхема балласта с высоким КПДСхема с использованием умножителей напряжения
Умножитель напряжения – это фрагмент электронной схемы, состоящий из конденсатора и диода. Открытый диод позволяет конденсатору зарядиться до уровня, при котором он может питать нагрузку. Если нагрузка отсутствует, накопленное напряжение сохраняется, диод больше не открывается.
Умножитель может зажечь лампу, сам он в это время выполняет функцию выпрямителя.
Умножитель напряжения может включить люминесцентный источник света в отсутствии дросселя-клапана и стартера. Его роль заключается в продлении срока службы сгоревших светильников. Эта схема сохраняет работоспособность даже при сгоревших нитях накала, так как выводы замыкаются между собой. Если умножитель выдаёт напряжение, достаточное для запуска, то лампа загорится.
Схема не рассчитана на длительную работу, она выручает в чрезвычайных и аварийных ситуациях. Даже перегоревшие приборы способны проработать некоторое время при мощностях, не превышающих 40 Вт.
Внимание! Службы, охраняющие здоровье работников, не рекомендуют применять это в жилых помещениях, мастерских или гаражах из-за высокого коэффициента мерцания.
Проверка работоспособности системы
Каждый заново созданный продукт (и любое техническое изделие таковым является) после изготовления следует протестировать. Это комплексный процесс, состоящий из проверок на безопасность, функционирование, полноту возможностей, соответствие техническим стандартам и нормам.
Функциональное тестирование даёт полную информацию о состоянии проверяемого продукта на текущий момент, а также подробное описание недоработок и перспективы их устранения. В ходе анализа учитывается специфика продукта и требования к нему.
Люминесцентные лампы в своём составе имеют вольфрамовую нить накаливания. Для повышения срока её живучести нить покрывается слоем активного щелочного металла. Но при частых и многочисленных включениях и выключениях защитное покрытие осыпается и нить перегорает. Проверить, цела ли нить накала, легко можно мультиметром. При нарушении герметичности баллона в лампу попадает воздух, и такую лампу следует заменять.
Неисправность дросселя обнаруживается по его гудению, мерцанию лампы, появлению «змеек» внутри лампы, слишком короткой работе после включения. Сгоревший дроссель пахнет горелым, он ремонту не подлежит, надо только менять
Замена лампы
У пользователей популярны лампы с цоколем G5, G13. Иногда есть дефект в самой лампе, иногда неисправен дроссель или стартер.
При замене на исправный нужно сначала обесточить светильник, снять плафон, потом вынуть лампу, повернув её на 900 и слегка потянув. Купить такую же новую и вставить её на то же место. Можно подключить электричество и проверить, что всё работало. А вот если новая лампа не заработает, есть все основания подозревать дроссель. Его изъятие и замена требуют специальных знаний и умений. И стоимость будет высокой, почти равной стоимости самого светильника.
Заключение
Люминесцентные лампы дневного света экономичнее, чем привычные лампы накаливания, но их работоспособность требует регулярных проверок, а мерцание может навредить глазам. Удобнее работать со светодиодными лампами, но они стоят дороже. Эта техника непрерывно совершенствуется и обновляется. Просто нужно следить за информацией.
Подключение люминесцентных ламп без дросселя и стартера
К сожалению, даже подключенные к современной электронной пускорегулирующей аппаратуре (ЭПРА) люминесцентные лампы перегорают.
Такое случается с большими светильниками, и с компактными люминесцентными лампами (КЛЛ), более известными как экономлампы. И если сгоревшую электронику починить можно, то лампу с перегоревшей нитью попросту выбрасывают.
Понятно, что если у лампы, подключенной до дросселя со стартером или к ЭПРА, перегорит одна из нитей накала, то светильник уже не включится. Кроме того, старая «брежневская» схема подключения имеет ещё несколько недостатков: затяжной запуск стартером, сопровождающийся раздражающими миганиями; мерцание лампы с удвоенной частотой сети.
Однако выход прост — запитать люминесцентную лампу не переменным, а постоянным током, и чтобы не использовать капризные стартеры, нужно приложить при запуске повышенное напряжение сети. Таким образом, мало того, что источник света перестанет мерцать, но и после подключения по новой схеме даже перегоревшая люминесцентная лампа проработает ещё не один год.
Для запуска с умноженным напряжением сети не понадобится нагревать спирали — электроны для начальной ионизации будут вырваны уже при комнатной температуре, даже из перегоревших спиралей.
Так как не нужен нагрев до температуры 800–900 градусов для тлеющего стартового разряда, то резко продлевается срок службы любой люминесцентной лампы, и с целыми спиралями. После запуска, кусочки нитей становятся теплыми за счет стабильного потока электронов. Простейшая схема, имеющая эти преимущества, следующая:
На рисунке показана схема двухполупериодного выпрямителя с удвоением напряжения, здесь лампа загорается мгновенно
При подключении по такой схеме нужно соединить вместе оба внешних вывода каждой нити накала лампы — без разницы, перегоревшие они, или целые.
Конденсаторы С1, С4 нужны неполярные с рабочим напряжением более чем в 2 раза больше сетевого (например, МБМ не ниже 600 вольт). В этом и есть главный минус схемы — в ней применяются два конденсатора большой емкости, на высокое напряжение. Такие конденсаторы имеют значительные габариты.
Конденсаторы С2, С3 тоже нужны неполярные и желательно, чтобы они были слюдяными на напряжение 1000 В.
На диодах Д1, Д4 и конденсаторах С2, С3 напряжение подскакивает до 900 В, чем обеспечивается надежное зажигание холодной лампы. Также эти две емкости способствуют подавлению радиопомех. Светильник можно зажечь и без этих конденсаторов и диодов, но с ними включение становится более безотказным.
Резистор нужно намотать самостоятельно из нихромовой или манганиновой проволоки. Рассеиваемая на нем мощность значительна, так как светящаяся люминесцентная лампа не имеет своего внутреннего сопротивления.
Подробные номиналы элементов схемы в зависимости от мощности светильника приведены в таблице:
Диоды можно использовать необязательно указанные в таблице, а аналогичные современные, главное, чтоб они подходили по мощности.
Чтобы зажечь неподдающуюся лампу на один из концов наматывают колечко из фольги и соединяют его проводком со спиралью на противоположной стороне. Такой ободок шириною в 50 мм вырезается из тонкой фольги и приклеивается к колбе лампы.
Следует заметить, что люминесцентная лампа вовсе не предназначена для работы на постоянном токе.
При таком питании световой поток от неё со временем ослабевает из-за того, что пары ртути внутри трубки постепенно собираются возле одного из электродов. Хотя, восстановить яркость свечения достаточно легко, нужно лишь перевернуть лампу, поменяв местами плюс с минусом на её концах. А чтобы вовсе не разбирать светильник, имеет смысл заранее установить в нем переключатель.
В цоколе маленькой КЛЛ уместить такую схему, разумеется, не получиться. Но и зачем это нужно! Можно же всю схему пуска собрать в отдельной коробке и через длинные провода подсоединить к светильнику. Важно из энергосберегающей лампы вытянуть всю электронику, а также соединить два вывода каждой её нити накоротко. Главное, не забыть, и не всунуть в такой самодельный светильник исправную лампу.
Рекомендуем также прочитать:
- Подключение люминесцентных ламп с дросселем.
- ЭПРА для люминесцентных ламп
Автор: Виталий Петрович, Украина, Лисичанск.
Проблемы с флуоресцентным освещением и способы их устранения
» Каталог домашней электропроводки
» Руководство по электропроводке в жилых помещениях
» Нужна помощь по электрике? Получите быстрый ответ! Спросите электрика
Как устранить проблемы с люминесцентным освещением: наиболее распространенные проблемы с люминесцентным освещением и способы их устранения, устранение проблем с люминесцентными осветительными приборами. |
| ||||
Руководство по люминесцентным светильникам и способам их ремонта
Электрика Вопрос: Мой люминесцентный свет на кухне не включался быстро, если вообще включался.
- Я заменил балласт, который устранил проблему примерно на 3 дня.
- Теперь он снова не включается.
- Когда вы нажимаете на выключатель, вы видите мерцание света на одном конце U-образных ламп, но это все.
- Этот светильник имеет 2 люминесцентных лампы U-образной формы.
Спасибо за помощь!
История: Джим, домовладелец из Саутингтона, Коннектикут.
Дополнительные комментарии: Отличный сайт.
Ответ Дейва:
Спасибо за вопрос по электропроводке, Джим.
Применение: Устранение неполадок с люминесцентными светильниками.
Уровень мастерства: от начального до среднего. Этот проект электропроводки лучше всего выполняется лицензированным подрядчиком по электротехнике.
Необходимые инструменты: основные ручные инструменты, тестер напряжения и безопасная лестница.
Расчетное время: зависит от личного опыта, светильника и доступа к светильнику.
Меры предосторожности: Определите цепь осветительного прибора, выключите ее и пометьте примечанием, прежде чем работать с проводкой.
- Неисправные лампы
- Обозначается темными кружками на концах ламп.
- Просто заменяйте лампы, как правило, каждые два года в зависимости от частоты использования.
- Если допустить перегорание ламп в патронах, это может привести к перегоранию балласта.
- При замене балласта всегда заменяйте все лампы и начинайте заново. Лампы
- намного дешевле, чем балласт, и, кроме того, вам не нужно некоторое время беспокоиться о лампах.
- Обозначается темными кружками на концах ламп.
- Плохой балласт
- Как указано выше, при замене балласта убедитесь, что он предназначен именно для используемых ламп.
- Если в приборе был старый магнитный балласт, вы можете рассмотреть возможность его замены на твердотельный балласт.
- В большинстве случаев патроны менять не нужно, но опять же, вам нужно будет подобрать лампы к балласту.
- Твердотельные балласты гораздо более энергоэффективны, выделяют меньше тепла и менее чувствительны к проблемам запуска при низкой температуре.
- Лампы с одним штифтом
- Это когда один из контактов лампы не находится в гнезде или не контактирует с гнездом.
- Это очень распространенная проблема, но ее легко устранить.
- Снимите лампу и переустановите ее, обращая внимание на совмещение контактов с патроном лампы, а затем поверните лампу, чтобы штифты встали на место.
- Некоторые патроны предназначены для установки штифтов лампы на место с небольшим усилием защелкивания.
- Осмотрите патроны для ламп, чтобы определить тип вашего светильника. Никогда не применяйте силу к лампе.
- Это когда один из контактов лампы не находится в гнезде или не контактирует с гнездом.
- Без провода заземления
- Люминесцентные лампы требуют, чтобы заземляющий провод от электрической цепи был прикреплен к металлическому каркасу светильника, а заземленный металлический отражатель должен быть установлен на расстоянии не более 1/2 дюйма от ламп.
- В некоторых случаях, когда заземляющий провод подключен неправильно, люминесцентные лампы могут вообще не гореть или гореть тускло, что приведет к преждевременному перегоранию ламп.
- Низкие температуры
- Многие из старых магнитных балластов медленнее запускаются при более низких температурах, и после запуска лампы мерцают, пока не прогреются.
- Например: более ранние балласты неэлектронного магнитного типа имеют минимальную пусковую температуру от 50 до 60 градусов по Фаренгейту для ламп T12 F40, однако новые балласты электронного типа имеют минимальную пусковую температуру 0 градусов по Фаренгейту для ламп T8 F32.
- Как видите, в более холодных условиях лучше заменить осветительную арматуру на электронный балласт и установить новые лампы, что устранит проблемы, связанные с низкой температурой.
- Многие из старых магнитных балластов медленнее запускаются при более низких температурах, и после запуска лампы мерцают, пока не прогреются.
Как установить электрическую проводку на кухне
Полное объяснение требований к электрической проводке для проектов кухни с фотографиями и схемами проводки .
Использование тестировщиков для определения проблем с электричеством
Тестеров, чтобы помочь решить проблемы с электричеством
Устранение неполадок.
Электрическая проводка . для осветительных приборов
Вам также может быть полезно:
| ||||
Устранение неполадок и ремонт электропроводки Методы модернизации электропроводки Коды NEC для домашней электропроводки .  …и многое другое. | ||||||||
Будьте осторожны и соблюдайте меры безопасности — никогда не работайте с цепями под напряжением!
Проконсультируйтесь с местным строительным отделом о разрешениях и проверках для всех проектов электропроводки.
Самый безопасный способ проверки электрических устройств и идентификации электрических проводов!Бесконтактный электрический тестер Это инструмент для тестирования, который я носил в своей личной сумке для электрических инструментов в течение многих лет, и это первый тестовый инструмент, который я беру, чтобы помочь идентифицировать электрическую проводку.  Это бесконтактный тестер, который я использую для простого определения напряжения в кабелях, шнурах, автоматических выключателях, осветительных приборах, выключателях, розетках и проводах. Просто вставьте конец тестера в розетку, патрон лампы или приложите конец тестера к проводу, который вы хотите проверить. Очень удобный и простой в использовании.style=”clear: left”>Самый быстрый способ проверить неисправность электропроводки! Тестер розеток Снимите изоляцию проводов, не надрезая и не повреждая электрический провод! Инструмент для зачистки проводов и кусачки стиль=”очистить: слева”> | ||
style=”clear: left”>От дуги до ламп накаливания, люминесцентных ламп и светодиодов
Введение Изобретение и использование искусственного света имело решающее значение для развития цивилизации, поскольку оно позволило людям увеличить продолжительность дня.
Сегодня некоторые лампочки диммируются со сроком службы более 15 000 часов. Однако лампочка не всегда была такой эффективной и надежной. Научному сообществу потребовалось более 200 лет, чтобы модернизировать лампочку. В этой статье мы обсудим эволюцию электрического света и разработку современной лампочки .
Эволюция искусственного света началась с изобретения дуговой лампы в начале 1800-х годов корнуоллским изобретателем и химиком по имени Хамфри Дэви. Углеродная дуговая лампа была первой коммерчески успешной формой электрической лампы.
Эксплуатация: В дуговой угольной лампе электроды представляют собой угольные стержни, находящиеся на открытом воздухе. Чтобы инициировать реакцию зажигания лампы, стержни должны соприкасаться друг с другом. Это позволяет относительно низкому напряжению зажигать дугу. Дуга – это электрический разряд, возникающий при ионизации газа. После первоначального контакта между стержнями они медленно раздвигаются, поскольку электрический ток нагревает и поддерживает дугу в зазоре.
Концы угольного стержня нагреваются этой дугой, и углерод начинает испаряться. Этот светящийся углеродный пар производит яркий свет. Учитывая особенности этой реакции, стержни со временем перегорают и расстояние между ними необходимо регулярно регулировать для поддержания дуги. Было изобретено множество механических устройств для регулирования расстояния между угольными стержнями после возбуждения начальной дуги. Большинство этих изобретений были основаны на соленоидах.
Соображения: В 19 веке угольная дуговая лампа была единственным электрическим источником света, способным освещать большие площади. Эти лампы оказались дешевле газовых или масляных ламп, когда их использовали для уличного освещения. Однако через короткое время пришлось заменить карбоновые стержни, и их замена превратилась в постоянную работу в городе. Лампы излучают опасные ультрафиолетовые лучи и могут вызывать радиопомехи. Дуговые лампы также были довольно опасны для использования в помещении, поскольку они могли легко вызвать пожар в результате чрезмерного нагрева или искрового излучения.
Углеродная дуговая лампа: для этой конкретной модели требуется ручная регулировка расстояния между стержнями. Предоставлено Википедией.
Лампа накаливания Изобретение лампы накаливания может быть аккредитовано многочисленными учеными, начиная с 1761 года, когда Эбенезер Киннерсли, английский ученый и изобретатель, продемонстрировал нагрев провода до накала. Томасу Эдисону часто приписывают коммерциализацию лампы накаливания в Соединенных Штатах, поскольку он смог создать лучший вакуумный насос для полного удаления воздуха из лампы и разработать винт Эдисона. Винт Эдисона теперь является стандартным патроном для лампочек. К октябрю 1879 г.Эдисон и его команда изготовили лампу накаливания с карбонизированной нитью из хлопчатобумажной нити, которая могла работать около 14,5 часов. Экспериментируя с различными нитями, они обнаружили, что использование бамбука гарантирует срок службы до 1200 часов. Таким образом, эта нить накала стала стандартом для ламп Эдисона.
Эксплуатация: Современная лампа накаливания обычно состоит из стеклянного корпуса с вольфрамовой нитью. Вольфрам используется, так как он имеет чрезвычайно высокую температуру плавления. Электрический ток проходит через нить накала и нагревает ее до температуры, при которой возникает свет. Лампы накаливания обычно содержат стержень или стеклянную опору, прикрепленную к основанию лампы. Это позволяет электрическим контактам проходить через оболочку без утечки газа или воздуха внутрь. Маленькие провода, встроенные в стержень, поддерживают нить накала и ее подводящие провода. Окружающий стеклянный корпус содержит либо вакуум, либо инертный газ для сохранения и защиты нити накала от испарения.
Рекомендации: В отличие от дуговых ламп, о которых говорилось выше, лампы накаливания не требуют внешнего регулирующего оборудования. Они имеют относительно низкие производственные затраты и одинаково хорошо работают с переменным током или постоянным током . В результате лампы накаливания стали широко использоваться в бытовом и коммерческом освещении. Однако с точки зрения эффективности у ламп накаливания определенно есть свои недостатки. Они преобразуют менее 5% потребляемой ими энергии в видимый свет. Оставшаяся энергия выделяется в виде тепла.
Лампа накаливания: Схема, показывающая соответствующие части лампы. Предоставлено 123РФ.
Люминесцентная лампаВ 1890-х годах Томас Эдисон и Никола Тесла экспериментировали с люминесцентными лампами, но ни один из изобретателей не смог произвести их в промышленных масштабах. Только в начале 20-го века Питер Купер Хьюитт, инженер-электрик американского происхождения, создал сине-зеленый свет, пропуская ток через пары ртути. Лампы Хьюитта оказались значительно эффективнее ламп накаливания. Однако они также были непрактичны из-за цвета света.
В 1974 году исследователи из Osram Sylvania начали исследовать способы регулировки цвета излучаемого света и минимизации размера балласта, чтобы сделать лампу более практичной.
В 1976 году Эдвард Хаммер из General Electric открыл способ сгибания люминесцентной лампы в виде спирали, создав первый компактный люминесцентный светильник (КЛЛ).
Эксплуатация: Подобно лампе накаливания, люминесцентные лампы представляют собой герметичную стеклянную трубку с электродами на обоих концах. Трубка содержит небольшое количество ртути и инертный газ, обычно аргон, под очень низким давлением. Эта трубка также содержит порошок люминофора, который нанесен на внутреннюю поверхность стекла.
При протекании тока через лампу происходит значительное падение напряжения на электродах. Затем электроны ускоряются в газе от одного конца трубки к другому. Этот процесс испаряет ртуть внутри трубки. Когда электроны и заряженные атомы движутся по трубке, они сталкиваются с газообразными атомами ртути. Это столкновение переводит электроны в атомах ртути на более высокие энергетические уровни. Когда электроны возвращаются в свое основное состояние , они испускают фотоны.
Рекомендации: Что касается эффективности, компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) потребляют примерно на 75 % меньше энергии и служат примерно в 10 раз дольше, чем лампы накаливания. Однако мерцание, происходящее с высокой частотой, может раздражать людей и вызывать напряжение глаз или мигрень. Кроме того, флуоресцентный свет сильно рассеивается, что делает его непрактичным для сфокусированных лучей, таких как фары или фонарики.
Люминесцентная лампа: Схема работы люминесцентной лампы. Предоставлено HowStuffWorks.
Светоизлучающий диод (LED) В 1962 году светодиоды использовались в качестве практичных электронных компонентов. Эти светодиоды могли излучать только инфракрасный свет низкой интенсивности. Первые видимые светодиоды также имели низкую интенсивность и ограничивались красным светом. Первые коммерческие светодиоды обычно использовались в качестве замены ламп накаливания и неоновых индикаторных ламп. Они также использовались в семисегментных дисплеях.
До 1968 года светодиоды видимого и инфракрасного диапазона были очень дорогими (200 долларов за единицу) и поэтому имели ограниченную практичность. Сегодня современные светодиоды доступны в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазоне длин волн с высокой интенсивностью излучения.
Эксплуатация: Светодиод представляет собой полупроводниковый источник света с двумя выводами. Это просто диод с p-n переходом, который излучает свет при активации. Диод, в своей самой простой форме, представляет собой электронное устройство, которое позволяет току течь в определенном направлении, нарушая его течение в противоположном направлении. Когда к выводам прикладывается пороговое напряжение (обычно от 0,5 до 0,7 вольт), электроны начинают перемещаться по цепи и рекомбинировать с электронными дырками внутри устройства. Это явление высвобождает энергию в виде фотонов. Этот эффект называется электролюминесценцией. Цвет излучаемого света полностью зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника.
