Luminiscences spuldzes: parametri, uzbūve, shēma, plusi un mīnusi salīdzinājumā ar citām

Mūsdienu luminiscences spuldzes (LL) lieliski tiek galā ar lielu platību dzīvojamo, darba un tehnisko telpu apgaismošanu un ļauj samazināt kopējo elektroenerģijas patēriņu par 50–83%, tādējādi samazinot komunālo maksājumu rēķinus.

Šajā rakstā apskatīsim LL darba raksturlielumus, to ierīci, izanalizēsim galvenās priekšrocības un trūkumus salīdzinājumā ar cita veida apgaismes ierīcēm. Papildus sniegsim tematiskas fotogrāfijas un shēmas, kā arī video par luminiscences tipa spuldžu darbības principu un to izmantošanas īpatnībām.

LL darbības princips un ierīce

Luminiscences ierīce ir gāzizlādes gaismas avots, kurā dzīvsudraba tvaikos elektriskā izlāde rada intensīvu ultravioletu starojumu.

Kompakti luminiscences tipa moduļi ir ar standarta pamatni, pateicoties kam tie kļūst par ērtu aizstājēju spilgtām, bet energoietilpīgākām kvēlspuldzēm.

Kā darbojas luminiscences spuldze?

Cilvēka acij redzamā gaismā to pārvērš īpašs sastāvs, ko sauc par luminoforu, kas sastāv no kalcija halofosfāta, kas sajaukts ar papildu elementiem.

Pēc luminiscences spuldzes pieslēgšanas centrālajam elektrotīklam stikla kolbas iekšpusē ir jāuztur tā sauktais gruzdošais izlāde.

Tas ļauj nodrošināt luminofora slāņa mirdzumu pastāvīgā režīmā un pat īslaicīgas centrālās elektroapgādes atslēgšanas laikā.

Agrāk klasiskajai luminiscences tipa spuldzei bija no abām pusēm aizzīmogotas caurules izskats, kuras iekšpusē atradās dzīvsudraba tvaiki. Tagad ierīces tiek ražotas daudzveidīgākās formās un konfigurācijās.

Ierīces konstrukcijas īpatnības

Tradicionālā luminiscences tipa spuldze ir stikla cilindrs ar ārējo diametru 12, 16, 26 un 38 mm, parasti attēlots kā:

• taisna pagarināta caurule;
• izliekts U-veida modulis;
• gredzens;
• sarežģīta figūra.

Galos malās ir hermētiski ielodētas kājas. To iekšpusē ir izvietoti volframa elektrodi, kas pēc konstrukcijas atgādina bi-spirāles kvēlķermeņus, kas iebūvēti "Iļjiča" spuldzēs.

Atsevišķos luminiscenču spuldžu tipos tiek izmantotas progresīvākas trispirāles, kas ir savīta bispirāle. Ar tām aprīkotām ierīcēm ir augstāks lietderības koeficients un zemāks siltuma zudumu slieksnis, kas būtiski paaugstina kopējo gaismas plūsmas efektivitāti.

No ārējās puses elektrodu elementi ir pielodēti pie metāla pamatnes metāla tapām, uz kurām tiek padots darba spriegums.

U-veida un taisnās ierīces parasti ir aprīkotas ar G5 un G13 pamatnēm, kur burtu kods apzīmē tapu tipa pamatnes elementu, bet cipars norāda attālumu starp darba elementiem.

Elektrovadošā vide, kas atrodas stikla kolbas iekšpusē, piemīt negatīva pretestība. Kad starp diviem pretējiem elektrodiem rodas strāvas pieaugums, kam nepieciešams ierobežojums, tā izpaužas un samazina darba spriegumu.

Parastās luminiscences spuldzes ieslēgšanas ķēdē ietilpst droselis vai balasts. Tas ir atbildīgs par augstsprieguma impulsa radīšanu, kas nepieciešams pareizai spuldzes aktivācijai.

Attēls parāda luminiscences tipa spuldzes iekšējo uzbūvi un skaidri izskaidro tās galveno sastāvdaļu darbības pamatprincipu.

Papildus šai detaļai EPRA ir aprīkots ar starteri. Tas ir kvēlizlādes elements, kura iekšpusē atrodas divi elektrodi, ko ieskauj inerta gāze.

Viens no tiem sastāv no bimetāla plāksnes. Miega režīmā abi elektrodi atrodas atvērtā stāvoklī.

Izplatītākie šādu spuldžu veidi

Pirmatnējā uz luminiscences bāzes izgatavotu izstrādājumu klasifikācija tiek veikta pēc pamatspiediena līmeņa. Augstspiediena ierīces tiek izmantotas lieljaudas apgaismes iekārtām un āra ielu apgaismojumam.

Zemspiediena spuldzes tiek izmantotas sadzīvē gaismas nodrošināšanai ražošanas, tehniskajās un dzīvojamās telpās ar dažādu mērķi.

Veids #1 — augstspiediena moduļi

Augstspiediena ierīces rada piesātinātu gaismas plūsmu ar labu blīvumu. Kolbas elementa iekšējai virsmai ir īpašs luminofora pārklājums no fluorgermānāta vai magnija arsenāta.

Šādu luminiscences spuldžu darba jauda svārstās diapazonā no 50 līdz 2000 W.

Augsta spiediena dzīvsudraba moduļi pareizai darbībai ir nepieciešami 220 vatu nominālajā tīkla spriegumā. To pulsācijas koeficients parasti ir no 61 līdz 74%.

Pilnīga apgaismojuma moduļa iedegšana notiek 3 sekunžu laikā. 80-125 vatu izstrādājumu kalpošanas laiks ir aptuveni 6 000 stundu, savukārt 400 W un lielākas jaudas lampas var darboties līdz 15 000 stundām, stingri ievērojot ražotāja noteiktos ekspluatācijas noteikumus.

Veids #2 — zemspiediena izstrādājumi

Zema spiediena LL tiek izmantota dzīvojamo, tehnisko un ražošanas telpu apgaismojuma nodrošināšanai.

Konstrukcijas ziņā ierīce ir caurule no izturīga stikla, kas iekšpusē satur argonu zem 400 Pa spiediena un nelielā daudzumā dzīvsudrabu vai amalgamu. Tirgū tā tiek piedāvāta visdažādākajās modifikācijās un ir aprīkota ar diviem elektrodu elementiem.

Zemākā temperatūra, ko var izturēt zema spiediena LL, ir -15 °C. Tāpēc atklātās vietās šie gaismas avoti tiek uzskatīti par neaktuāliem.

Stikla kolbai var būt visdažādākais diametrs. Gaismas atdeves līmenis mainās atkarībā no pašas ierīces jaudas. Tās pareizai darbībai ir nepieciešams droseles tipa starteris. Vidējais kalpošanas laiks ir 10 000 stundu.

Kompakto LL īpatnības

Kompaktā tipa LL ir hibrīdi izstrādājumi, kas apvieno sevī dažas specifiskas kvēlspuldžu atšķirīgās iezīmes un luminiscenču raksturlielumus.

Pateicoties progresīvām tehnoloģijām un paplašinātajām inovācijas iespējām, tām ir neliels diametrs un mazi izmēri, kas raksturīgi «Iļjiča» spuldzītēm, kā arī augsts energoefektivitātes līmenis, kas raksturīgs LL ierīču līnijai.

Kompaktā tipa LL tiek ražotas tradicionālajām pamatnēm E27, E14, E40 un ļoti aktīvi izspiež no tirgus klasiskās kvēlspuldzes, nodrošinot kvalitatīvu gaismu ar ievērojami mazāku elektroenerģijas patēriņu.

CFL vairumā gadījumu ir aprīkotas ar elektronisko droseli un var tikt izmantotas specifiska tipa apgaismes ierīcēs. Tās tiek izmantotas arī vienkāršu un ierastu kvēlspuldžu aizstāšanai gan jaunās, gan retās lampās.

Neskatoties uz visām priekšrocībām, kompaktajiem moduļiem ir šādi specifiski trūkumi:

• stroboskopiskais efekts jeb mirgoņa – galvenās kontrindikācijas šeit attiecas uz epileptiķiem un cilvēkiem ar dažādām acu slimībām;
• izteikts trokšņu efekts – ilgstošas lietošanas laikā parādās akustisks fons, kas var radīt zināmu diskomfortu cilvēkam, kas atrodas telpā;
• smarža – dažos gadījumos izstrādājumi izdala kodīgas, nepatīkamas aromātas, kas kairina ožu.

Pēdējā pozīcija biežāk novērojama bezvārdu ķīniešu izcelsmes izstrādājumos, bet ar pirmajām divām bieži cieš pat zīmola ierīces, kas ražotas saskaņā ar visiem noteikumiem un mūsdienu prasībām. Labāko KLL ražotāju reitingu esam minējuši šajā rakstā.

Krāsu temperatūru pamatspektrs

Gaismas krāsa ir viens no svarīgākajiem parametriem, kas tieši atkarīgs no luminofora sastāva, kas pārveido ultravioletā starojumu gaismā.

Mūsdienās pie visizplatītākajām pieder 7 plūsmas toņu definīcijas, ko ražo luminiscences spuldzes:

• LEB – dabīgi balts ar ievērojamu aukstu nokrāsu;
• LDC – dabīgs dienasgaismas ar uzlabotu krāsu atveides kvalitāti;
• LTB – silts balts;
• LD – tradicionāls dienasgaismas balts;
• LB – klasisks balts;
• LEC – dabisks ar maksimāli kvalitatīvu toņu atveidi;
• LHB – vienkārši auksts balts.

Dzīvojamām telpām, kur cilvēks pavada daudz laika, ir piemēroti siltās gamma toņi vai dabīgas dienasgaismas spuldzes ar paaugstinātu krāsu atveides līmeni.

Balti un dienasgaismas toņi parasti ir sastopami biroja, darba, rūpniecības telpās, kabinetos un auditorijās. Tie veicina uzmanības koncentrāciju, paaugstina smadzeņu darbību un uzlabo vispārējo mācīšanās spēju un darba ražīgumu.

Visaukstākie toņi tiek izmantoti medicīnas iestādēs, laboratorijās, slimnīcās un tehniskajās telpās. Tie piešķir priekšmetiem papildu skaidrību un pastiprina redzes asumu.

Luminiscences spuldzes pārtikas veikalu gaļas vitrīnām atšķiras ar īpaši izvēlētu rozā krāsas starojuma spektru. Tas izceļ produktu dabīgos toņus, padarot tos pievilcīgākus pircēju acīs.

Krāsu komponenti, kas pievienoti luminoforam, ļauj iegūt rozā, gaiši zilu, zaļu un citus neparastus spuldžu toņus.

Šādas ierīces tiek izmantotas dizaina, reklāmas un komerciālos nolūkos. Ar to palīdzību tiek radīts oriģināls mirdzums, kas nepieciešams konkrētā atsevišķā gadījumā.

Vairāk informācijas par gaismas krāsu temperatūru, cilvēka krāsu uztveres īpatnībām un izvēles niansēm esam rakstījuši nākamajā rakstā.

Ierīču stiprās un vājās puses

Tāpat kā jebkurām tehniskām ierīcēm, kas paredzētas dzīvojamo un darba telpu apgaismošanai, arī luminiscences spuldzēm ir savas vājās un stiprās puses.

Pamatojoties uz šo informāciju, var noteikt, kur ir saprātīgāk tās izmantot, bet kādos gadījumos priekšroka jādod cita veida gaismas avotiem.

Spuldžu pozitīvās puses

Par galveno dienasgaismas izstrādājumu priekšrocību tiek uzskatīta paaugstināta gaismas atdeve un labs lietderības koeficients. Tie nodrošina telpu ar acīm neapgrūtinošu apgaismojumu un uzrāda normālu izturību pat intensīvas izmantošanas apstākļos.

Modulis ir aptuveni 5 reizes lielāks par parastās «Iļjiča» spuldzes pamatjaudu. Savukārt 20 vatu dienasgaismas spuldze nodrošina gaismas plūsmu, kas līdzvērtīga 100 vatu kvēlspuldzes nodrošinātajai.

Dažādas gaismas toņu temperatūras, kas pēc gamma ir tuvas dabiskajai saules gaismai, ļauj izvēlēties piemērotu apgaismes ierīci dažādiem mērķiem un jebkura veida telpām.

Moduļa izstarotā gaismas plūsma nav virzīta, bet izkliedēta. Mierīgs, acij patīkams mirdzums nāk ne tikai no iekšpusē esošā volframa pavediena, bet arī no visas spuldzes ārējās virsmas.

Tas ļauj izmantot dienasgaismas avotus gan vispārējā fona apgaismojuma veidošanai, gan zonālās gaismas organizēšanai.

Vietās, kur apgaismojums ieslēdzas automātiski pēc kustības sensoru signāliem, dienasgaismas spuldzes nav piemērotas. Tām ir ierobežots pieļaujamo ieslēgumu skaits noteiktā laika periodā, un pārāk biežas aktivācijas gadījumā tās var sabojāties.

Dienasgaismas izstrādājumu kalpošanas laiks atšķiras atkarībā no modeļa un sasniedz līdz 20 000 stundām jeb 5 gadiem.

Tomēr pircējam jāzina, ka spuldze šo resursu izmanto tikai ievērojot šādus nosacījumus:

• pietiekama kvalitatīva barošanas sprieguma bez lēcieniem un svārstībām;
• kvalitatīvs balasts;
• noteikts aktivāciju skaits, parasti ne vairāk kā 2000 pirmajos 2 lietošanas gados, kas ir tikai 5 ieslēgumi dienā.

Šo pamatnosacījumu neievērošana būtiski pasliktinās apgaismes ierīces efektivitāti un ievērojami samazinās tās kalpošanas laiku.

Moduļus var izmantot siltumnīcu apgaismošanai. Tie nodrošina dabisku gaismu, kas maksimāli tuvināta saules gaismai, nepatērē daudz elektroenerģijas un uzrāda labu izturību pret sprieguma svārstībām, kas raksturīgas lauku elektroapgādes tīkliem.

Dienasgaismas spuldžu enerģijas patēriņš ir gandrīz 5 reizes zemāks nekā tradicionālajiem izstrādājumiem, tāpēc tās var uzskatīt par enerģijas taupīšanas gaismas avotiem.

Ar to palīdzību izdosies efektīvi apgaismot lielu telpu, netērējot lielas naudas par komunālajiem maksājumiem.

Darba temperatūra uz spuldzes virsmas nepārsniedz 50 grādus. Tas dod iespēju izmantot lampu telpās, kurās ugunsdrošībai ir izvirzītas paaugstinātas prasības.

Moduļu galvenie trūkumi

Pirmais lielais izstrādājumu mīnuss ir pārmērīga jutība pret temperatūras svārstībām. Tie spēcīgi reaģē uz dzīvsudraba stabiņa kustību un var pārstāt darboties, ja temperatūra pazeminās zem -20 °C.

Karstums, kas pārsniedz +50 °C, nemaz nelabvēlīgi ietekmē darbību un būtiski ierobežo šo gaismas avotu izmantošanas spektru.

Mitrumjutība arī nav pieskaitāma pie plusiem un neļauj plaši izmantot izstrādājumus vannas istabās un sanitārajās telpās.

Laika gaitā luminofors spuldžu kolbās degradējas un starojuma spektrs mainās. Vienlaicīgi krītas ierīces gaismas atdeves līmenis un ievērojami samazinās lietderības koeficients.

Dažkārt pie trūkumiem tiek pieskaitīta arī pati gaismas plūsma, kurai ir līnijveida, nevienmērīgs spektrs, kas izkropļo telpā esošo priekšmetu dabiskos toņus.

Ne visi to izjūt vizuāli, bet tiem, kuri šo trūkumu uztver pārāk skaidri, tiek pārdotas spuldzes ar luminoforu, kas ir tuvināts nepārtrauktai, dabiskākai spektrālai krāsai. Tiesa, to gaismas atdeve ir ievērojami mazāka.

Gadās situācijas, kad luminiscences spuldzes mirgo ar dubultotu barošanas tīkla frekvenci. Šo problēmu var atrisināt ar noteiktu ierīces uzlabojumu, jo īpaši, izmantojot EPRA ar piemērotu kapacitātes līmeni izlīdzinošajam kondensatoram iztaisnotajai strāvai invertora ieejā.

Bet tas, ka ražotāji cenšas ietaupīt un neaprīko ierīces ar nepieciešamās kapacitātes kondensatoriem, nedaudz apbēdina.

Sadzīves LL moduļi vislabāk jūtas, kad apkārtējā gaisa temperatūra saglabājas diapazonā no +5 līdz +35 °C. Kad termometrs rāda zemākus rādītājus, ierīces iedarbināšana ievērojami apgrūtinās, un darbības laiks manāmi samazinās.

Nepieciešamība pēc papildu palaišanas ierīces arī nedaudz samazina spuldžu popularitāti. Tām obligāti ir nepieciešams vai nu pārlieku trokšņains un diezgan apjomīgs droselis ar zemas uzticamības starteri, vai arī progresīvāks EPRA, kam ir jaudas korekcijas funkcija, bet kas maksā ievērojamu naudu.

Vēl viena luminiscences spuldžu vājā vieta ir augstā jutība pret ieslēgšanu. Tiešās aktivācijas laikā uz elektrodiem izdeg un nobirst īpašs sastāvs, kas nodrošina izlādes stabilitāti un aizsargā iekšējo volframa kvēldiegu no pārkaršanas.

Pastāvīga ieslēgšana būtiski samazina ierīces kalpošanas laiku. Turklāt parādās acīm pamanāma, kairinoša mirgošana, un spuldzes kolbas malas kļūst tumšākas un zaudē estētiskumu.

Ķīmisks apdraudējums veselībai

Viens no galvenajiem dienasgaismas avotu trūkumiem ir ķīmiskā bīstamība. Spuldzes kolbā ir augsti toksisks dzīvsudrabs, un tā daudzums svārstās no 1 līdz 70 mg.

Šīs vielas tvaiki var kaitēt cilvēku veselībai, kuri pastāvīgi atrodas telpās, kuras apgaismo LL tipa ierīces.

Nolietotās spuldzes veselumu nedrīkst traucēt, citādi toksiskais dzīvsudrabs nokļūs ārējā vidē. Par neatļautu utilizāciju ir paredzēts sods, tāpēc labāk nodot izstrādājumu centram, kas nodarbojas ar dabas un cilvēkam bīstamo elementu pārstrādi.

Kad modulis sabojājas, to nekādā gadījumā nedrīkst sasist vai mest parastajā atkritumu tvertnē. Tas ir jāutilizē atbilstoši normām un noteikumiem, kas skaidri aprakstīti spēkā esošajos tiesību aktos.

Piemēram, vest uz poligoniem, kur no iedzīvotājiem pieņem toksiskus materiālus to pareizai iznīcināšanai vai pārstrādei.

Salīdzinājums ar citiem gaismas avotiem

LL tipa izstrādājumi būtiski atšķiras gan no novecojošām kvēlspuldzēm, gan no progresīvām LED spuldzēm.

Salīdzinājumā ar pirmajām tās patērē 5 reizes mazāk elektroenerģijas, vienlaikus nodrošinot tādu pašu gaismas plūsmas piesātinājuma līmeni. Toties tās nedaudz atpaliek no LED ierīcēm jaudas un enerģijas patēriņa kombinācijā.

Tabula uzskatāmi ar skaitļiem parāda, cik izdevīgāk ir izmantot tradicionālo Edisona spuldžu vietā mūsdienīgākus kvalitatīvus apgaismojuma avotus.

Tiesa, kvēlspuldze visā darbības periodā deg ar vienādu intensitāti, savukārt dienasgaismas spuldzes zaudē daļu piesātinājuma, jo izdeg iekšējais slānis, kas atstaro ultravioletos starus.

LED izstrādājumi ekspluatācijas laikā kļūst nedaudz blāvāki darba diožu degradācijas dēļ. Bet atsevišķos modeļos ir iespēja regulēt apgaismojuma spilgtumu ar dimmera palīdzību.

Kvēlspuldzēs vai dienasgaismas spuldzēs šāda funkcija nav paredzēta. Taču šis ērtais režīms LED ierīcēs nav bezmaksas, un par to būs jāmaksā papildu summa.

Pēc konstrukcijas trausluma līmeņa kvēlspuldzes un dienasgaismas spuldzes ir līdzīgas, jo tām ir stikla kolba. LED moduļi šajā ziņā ir izturīgāki pret triecieniem un mehāniskiem bojājumiem. Turklāt jebkādu kaitīgu un toksisku elementu neesamība iekšpusē padara tos ievērojami pievilcīgākus lietošanai mājas apstākļos.

Vislielākos izdevumus visā ekspluatācijas periodā rada kvēlspuldžu izmantošana. Luminiscences spuldzes patērē enerģiju saprātīgās robežās, savukārt gaismas diodes ļauj samazināt izmaksas līdz minimālajiem rādītājiem.

Runājot par finanšu pusi, sākotnēji kvēlspuldze maksā mazāk nekā citas. Tomēr, ņemot vērā tās darba resursu tikai 1 000 stundu, to diez vai var uzskatīt par izteiktu priekšrocību.

Luminiscences spuldžu bāzes cena ir augstāka, taču tās kalpo ievērojami ilgāk. Kā apgalvo cienījami ražotāji, tās pietiek 10 000–15 000 stundu, ja ikdienas aktivizāciju skaits nepārsniedz 5–6 reizes.

Gaismas diožu moduļi var lepoties ar vēl labākiem rādītājiem, taču par šo prieku būs jāmaksā daudz vairāk, un tas ne vienmēr ir lietderīgi. Lai gan tendence aizstāt vienus gaismas avotus ar citiem ir vērojama visur. Par nepieciešamību nomainīt luminiscences spuldzes pret gaismas diodēm un šī darba veikšanas kārtību mēs rakstījām šeit.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Pēc kāda principa darbojas luminiscences spuldzes. Detalizēts skaidrojums par visām ekonomisku un energoefektīvu apgaismes ierīču darbības niansēm:

Kādas ir galvenās atšķirības starp luminiscences elementiem un vienkāršām, tradicionālām kvēlspuldzēm. Divu mūsdienīgu apgaismes izstrādājumu jaudas, gaismas plūsmas un enerģijas patēriņa salīdzinājums:

Ko pārstāv kompaktās enerģijas taupīšanas spuldzes luminiscences tipa. Kā tās darbojas, cik vatus patērē un kādiem mērķiem tiek izmantotas:

Luminiscences tipa ierīce ir praktisks klasiskās kvēlspuldzes analogs. Ar tās palīdzību var nodrošināt kvalitatīvu gaismas plūsmu jebkura izmēra telpā, vienlaikus samazinot enerģijas patēriņu. Tā kalpos ilgi un nesagādās īpašniekiem nekādas būtiskas problēmas.

Pēc tam, kad spuldzes būs nostrādājušas savu laiku, tās būs jāutilizē, un to vietā jāiegādājas jauni, progresīvāki moduļi.

Bet kādu spuldžu tipu dodat priekšroku jūs un ko domājat par luminiscences spuldzēm? Dalieties ar citiem lietotājiem savās domās, pastāstiet, kādas jūs saskatāt LL galvenās priekšrocības, un kas, personīgi jums, ir būtisks šo ierīču trūkums.

Ja jums ir labas teorētiskās zināšanas par iepriekš minētā raksta tēmu un vēlaties papildināt mūsu materiālu ar noderīgām niansēm, lūdzu, rakstiet savus komentārus zemāk esošajā blokā.