Компактные люминесцентные лампы

Стремление уменьшить размеры ЛЛ всегда занимало умы кон­структоров ламп. Отдельные патенты по ЛЛ уменьшенных размеров—публиковались со времени их создания. До1980 выпускались ЛЛ U-, W-образной и кольцевой формы, которые наиболее близки к компактным ЛЛ (КЛЛ). КЛЛ безусловно яв­ляются энергоэкономичными источниками света, так как в подавляющем большинстве применяются (и должны применяться в первую очередь) вместо ламп накаливания, в том числе в быту. При этом экономия электроэнергии составляет 75 — 80 % (от 100 до 300 кВт • ч на лампу за весь срок службы в зависимости от мощности заменяемой лампы накаливания)..

Во ВНИИИС разработаны и выпускаются КЛЛ. В качестве наполняющего газа в КЛЛ используется Аг при давлении 400 Па. Лампа типа КЛ состоит из двух трубок, соединенных между собой перемычкой, причем с одной стороны в конец трубок вварены ножки с электродами, а другие (концы заглушены плоским до­нышком цоколя G23, состоящего из металлического колпачка и пластмассового корпуса, внутри которого размещены стартер и конденсатор. Перемычка между трубками полая и расположена на рассто­янии 10 мм от заглушенных концов трубок для создания в них наиболее холодной зоны. Зависимости Ф_Л =f(to.с) изменяются для разных положений горения лампы, что необходимо учитывать при проектировании светильников и выборе зон их эксплуатации. В лампах типа КЛ используется низкотемпературная амальга­ма, из которой ртуть в процессе работы испаряется и оседает в зоне заглушенных концов трубок (применяется также дозировка жидкой ртути в количестве 15 — 20 мг). Для выпуска ламп КЛ создано механизированное оборудование с производительностью до 400 шт./ч.

В КЛЛ применяются смеси РЗМ-люминофоров с узкополосным излучением в красной, синей и зеленой областях спектра. Ис­пользование этих люминофоров обусловлено чрезвычайно жестки­ми условиями работы их в разрядных трубках диаметром 10 — 14 мм. Исключить или уменьшить количество РЗМ-люминофоров можно путем одновременного увеличения диаметра и длины труб­ки, что для сохранения компактности ЛЛ требует использования многоканальной конструкции разрядной трубки и соответствую­щего увеличения числа соединений или изгибов прямолинейных участков. В результате резко возрастает трудоемкость изготовления ламп.

Классификация KJIJI. Все многообразие выпускаемых в на­стоящее время КЛЛ можно разделить на четыре основные группы:

1. Без внешней оболочки, с разрядной трубкой Н- или П-образной формы, специальным цоколем, выносным ПРА и встро­енным или, реже, выносным стартером;

2. С призматической или опаловой внешней оболочкой, слож­но изогнутой разрядной трубкой, стандартным резьбовым (или штифтовым) цоколем и встроенными стартером и ПРА;

3. Кольцевые, без внешней оболочки, со стандартным резь­бовым (или штифтовым) цоколем и встроенными стартером и ПРА;

4. Со стеклянной внешней оболочкой, сложно изогнутой раз­рядной трубкой, специальным цоколем и выносным стартером и ПРА.

В первую группу входят КЛЛ, получившие наибольшее рас­пространение. Лампы имеют разрядную трубку с d=12,5 мм и снабжены специальным двухштырьковым цоколем G23. Эти лампы с унифицированными размерами и электрическими параметрами выпускаются многими зарубежными фирмами (под марками PL, Dulux и др.) и нашей промышленностью (под маркой КЛ...../ТБЦ мощностью 7, 9, 11 Вт). Из-за малого диаметра излучение синей линии ртути значительно больше, чем в стандартных ЛЛ. Поэтому применение синего люминофора оказывается излишним, цветовой тон получается при использовании только двух УПЛ: зеленого(543 нм) и оранжево-красного(612 нм).

Выделение тепла в лампах этого типа благодаря высокой светоотдаче в 4—5 раз меньше, чем в ЛН с таким же световым потоком, что позволяет делать световые приборы значительно меньших размеров и применять пластмассы и другие аналогич­ные материалы. Однако и в КЛЛ этого типа имеются определен­ные ограничения по температуре, которые должны учитываться при разработке светильников.

Первое ограничение связано с тем, что в цоколе ламп этого типа смонтированы стартер и конденсатор. Температура этих деталей во время работы лампы во избежание их преждевремен­ного выхода из строя не должна превышать 100—110°С. Второе температурное ограничение возникает в конце продолжительно­сти горения лампы, когда полностью израсходуется эмиттерное покрытие на электродах и через электроды будет протекать бо­лее или менее длительно ток КЗ дросселя. При этом мощность, выделяющаяся на электродах, не должна вызывать чрезмерного нагрева цоколя. Зарубежные фирмы делают пластмассовую часть цоколя из термопластичного полиэстра, содержащего 20%' стекловолокна, который может в течение всего срока службы лампы выдерживать температуру до 160 °С.

В связи с указанными обстоятельствами при разработке ос­ветительного прибора для этих ламп контролю их теплового режима должно быть уделено особое внимание.

Вся серия этих ламп может работать от сети 220 В частотой 50 Гц с одним и тем же дросселем. Более того, можно с тем же одним дросселем включать последовательно две лампы мощ­ностью по 7 или по 9 Вт, поскольку они имеют низкие рабочие напряжения.

К этой же группе Н- и П-образных КЛЛ относятся недавно разработанные укороченные КЛЛ, лампы повышенной мощно­сти и некоторые U-образные лампы с уменьшенным расстоянием между прямыми участками трубок.

Укороченные Н-образные КЛЛ представляют собой две по­следовательно соединенные между собой укороченные Н-образ­ные лампы, установленные параллельно на небольшом расстоя­нии друг от друга на общем цоколе (G23) с встроенным в него стартером. Серия таких ламп, подготовленных к производству фирмой Philips (PLC), имеет мощности 9, 13, 17 и 25 Вт, длины 110, 145, 160 и 180 мм и номинальные световые потоки 600, 900, 1250 и 1800 лм соответственно. Укороченные КЛЛ мощностью 9 и 13 Вт могут работать с унифицированным дросселем от Н-образных ламп мощностью 7, 9 и 11 Вт.

Серия КЛЛ повышенной мощности состоит из трех ламп мощностью 18, 24 и 35 Вт с длинами 251, 362 и 443 мм, номи­нальными световыми потоками соответственно 1250, 2000 и 2500 лм и сроком службы 5000 ч. Лампы изготавливаются в трубках увеличенного до 15 мм диаметра и монтируются на специальном 4-штырьковом цоколе.

Во вторую группу входят довольно распространенные за ру­бежом КЛЛ со стеклянной или пластмассовой внешней оболоч­кой и стандартным резьбовым цоколем Е27. Внутри оболочки смонтированы ПРА, стартер и дважды U-образно изогнутая разрядная трубка. Основные параметры КЛЛ этого типа, выпускаемые за рубежом (SL) и в нашей стране (КЛС.../ТБЦ). 11.6 (2-я группа).

Ввиду того что разрядные трубки в этом типе ламп работа­ют в закрытой внешней оболочке при температурах, заметно превышающих оптимальную, и нет возможности искусственно создать холодную зону, разрядные трубки наполняются амаль­гамой ртути.

Лампы предназначены для непосредственной замены ЛН и дают большую экономию электроэнергии. К их недостаткам от­носятся сравнительно большие габариты и особенно масса по сравнению с ЛН, неразборность конструкции, в силу чего после выхода из строя разрядной трубки приходится заменять цели­ком всю лампу, включая дроссель. В связи с этим некоторые зарубежные фирмы выпускают подобные лампы в разборном исполнении.

В третью группу входит семейство кольцевых КЛЛ с резьбо­вым цоколем и встроенным ПРА, смонтированным в пластмас­совом корпусе, расположенном по диаметру кольцеобразной разрядной трубки. Световые отдачи кольцевых КЛЛ даже с полупроводниковыми ПРА уступают световым от­дачам Н-образных КЛЛ соответствующих мощностей. Удобство кольцевых КЛЛ состоит в том, что ими можно непосредственно заменять ЛН в осветительном приборе, допускающих такую за­мену по своим размерам и конструкции. Некоторые фирмы США выпускают кольцевые КЛЛ на корпусе с легкосъемной лампой. Такая конструкция позволяет менять лампу, не меняя ПРА, срок службы которого во много раз превосходит срок службы ламп (50 и 7,5 тыс. ч).

В четвертую группу входят лампы, имеющие цилиндрическую или грушевидную внешнюю оболочку, специальный четырех­штырьковый цоколь, выносные ПРА и стартер. Не ясно, в чем заключаются достоинства этой конструкции, тем более что эти КЛЛ имеют более низкие световые отдачи по сравнению с Н-, П-образными КЛЛ. Поэтому данные об этих лампах здесь не приводятся.

Большая масса ламп второй и третьей групп со стандарт­ным резьбовым цоколем и встроенными электромагнитными ПРА (0,4—0,6 кг) затрудняет или исключает их использование в осветительных приборах с шарнирными и гибкими стойками и в горизонтально расположенных патронах.

.