Энергосберегающая лампа: принцип работы. Энергосберегающие лампы устройство и принцип действия

Энергосберегающие лампочки (ЭСЛ) прочно вошли в обиход современных потребителей, так как они имеют массу преимуществ перед устаревшими лампами накаливания. Прежде всего, они позволяют экономить электроэнергию за счет меньшей мощности, при этом светоотдача будет в 4-5 раз больше, чем у «лампочки Ильича». Осветительные приборы данного типа являются разновидностью линейных люминесцентных ламп, но они более совершенны технически и имеют компактную для установки в светильники форму. Рассмотрим, как они устроены и как работают.

Из чего состоит ЭСЛ

Устройство довольно простое. Она состоит из двух основных частей: стеклянной колбы и корпуса. Эти элементы соединены между собой специальными проводами, которые наматываются к четырем штырькам, расположенным попарно на краях платы. В некоторых моделях они могут быть припаяны. В корпусе установлена электронная схема, еще ее называют балластом.

Отличительной особенностью компактных люминесцентных осветительных приборов является то, что они уже имеют электронный пускорегулирующий аппарат, его не придется подключать отдельно.

Корпус, в который умещена вся электроника, может быть выполнен из неплавкой пластмассы или керамики. Он заканчивается цоколем или штырьками, при помощи которых лампочку можно вкрутить в патрон или светильник. Современные ЭСЛ адаптированы к российским пользователям, они имеют такие цоколи:

• Е27 (стандартный цоколь Эдисона диаметром в 27 мм);
• Е14 (уменьшенный цоколь «миньон», в основном встречается в люстрах, светильниках, бра);
• Е40 (большой цоколь диаметром в 40 мм, который чаще всего используется на промышленных производствах).

Чтобы понять принцип работы энергосберегающей лампы, нужно разобраться, как устроена каждая ее составляющая. Рассмотрим более подробно внутреннее строение прибора, особенности его элементов.

Стеклянная колба

Трубка энергосберегающей лампы выполнена из стекла, потому нарушить ее целостность довольно просто. Ее внутренний слой покрыт люминофором, это специальное напыление, которое отвечает за трансформацию ультрафиолетового излучения в видимый для человека свет. Колба может иметь самые различные формы:

• U-образную;
• F-образную;
• спиралевидную и многие другие.

Благодаря закручиванию газоразрядной колбы производителям удалось уменьшить размер лампы, сохранив при этом приемлемые параметры светоотдачи. Она запаяна с обеих сторон, с нее выкачан весь воздух, а внутрь закачан специальный инертный газ (аргон, ксенон, креон и т.д.) и ртуть или ее сплавы.

По краям трубки расположены спирали накаливания, они покрыты слоем оксидов, который необходим для создания термоэлектродной эмиссии.

Устройство корпуса

В самом корпусе расположена электронная схема, которая отвечает за запуск лампы и ее выключение. Пускорегулирующее устройство – это импульсный преобразователь, который из переменного напряжения в 200 Вт делает переменное напряжение в 440 Вт. Высокочастотный преобразователь в этом виде осветительных приборов обеспечивает устранение мерцания, которое возникает при работе электромагнитного дросселя, работающего на частоте 50 Гц.

Сама схема имеет помехозащитный фильтр, он необходим для устранения помех в сети электропитания, когда включаются лампочки, и напряжение становится выше стандартного.

Также важным элементом балласта является предохранитель, именно он защищает всю электронику от перегорания во время скачков напряжения. В некоторых устройствах предохранитель заменяют ограничительным резистором. У резистора есть два выхода, один соединяется с резьбовым контактом цоколя, а второй с самой платой.

Механизм действия

Энергосберегающие лампы, устройство и принцип действия которых мы рассматриваем, не дают мерцания и шума при работе, как их линейные собратья, так как схема электронного запуска уже вмонтирована в устройство. Рассмотрим, как работает осветительный прибор.

Когда преобразованное напряжение поступает на спирали накаливания, они начинают разогреваться. Благодаря наличию оксидного слоя на них, проходит термоэлектродная эмиссия. В колбе образуется большое количество электронов, которые сталкиваются с атомами ртути.

Процесс приводит к тому, что образовывается низкотемпературная амальгама ртути, которая дает ультрафиолетовое излучение. Однако человек не может воспринимать эти лучи, их превращает в видимый свет люминофор, который нанесен на внутреннюю поверхность колбы.

Стоит отметить, что катод и анод в люминесцентной лампе меняются местами. Если бы этого не происходило, то анод постоянно перегревался бы от непрерывного потока электронов, а это очень быстро разрушило бы оксидный слой спирали разогрева.

Как разобрать лампу

Энергосберегающую лампу разбирать очень просто. Все модели имеют похожее крепление. Колба соединяется с корпусом при помощи специальных защелок или приклеивается. Чтобы отделить сегменты друг от друга, нужно найти тонкий стык на пластиковой части и аккуратно вставить в него тонкую отвертку или лезвие. Далее вы увидите провода, при помощи которых схема соединяется с самой трубкой. Эти провода нужно обязательно отсоединить, иногда они просто намотаны, в таком случае, нужно будет снять обмотку. Если же провод цельный, нужно его перерезать, но только так, чтобы потом можно было соединить заново.

Разборка проводится для осмотра ламп и выяснения причин их выхода из строя. Делать это нужно предельно осторожно, чтобы не повредить трубку, так как в ней содержится ртуть, опасная для здоровья.

Детали электронной схемы в некоторых случаях можно заменить, как и спирали накала. Однако делать это должен только квалифицированный специалист, который понимает, как работает экономка, и что именно в ней сломано.

В завершение

Принцип действия энергосберегающих компактных ламп схож с принципом работы люминесцентных линейных осветительных приборов. Однако у компактной версии есть определенные преимущества. Прежде всего, в нее уже вмонтирован ЭПРА, электронный балласт оснащен качественными деталями, которые предотвращают появление мерцания и шума во время работы. Также производителям удалось значительно уменьшить размеры осветительного прибора путем загибания его в спираль или дугу.

Экономки имеют высокий КПД и позволяют потреблять меньше электроэнергии, но будьте осторожны с их применением, внутри газоразрядной трубки содержится ртуть, потому эти изделия требуют специальной утилизации.

Схема энергосберегающей лампы зависит от конкретной разновидности источника света. В большинстве случаев энергосберегающими называют компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), оснащенные цоколем резьбового типа и характеризующиеся мощностью от 7 Вт и выше.

Их популярность по сравнению с линейными изделиями обусловлена компактностью, наличием стандартного цоколя (E27 или E14 для ночников) и отсутствием потребности в ПРА (пускорегулирующий аппарат).

Виды энергосберегающих ламп

Существует несколько критериев, по которым классифицируют энергосберегающие лампы. Самые распространенные из них - цоколь и температура свечения.

Цоколем называется элемент, использующийся для фиксации изделия в осветительном приборе и подаче электроэнергии. Его основные типы - резьбовой и штырьковый.

Наиболее часто в бытовой сфере используют резьбовые цоколи, вкручиваемые в обычные патроны. Они обозначаются буквой E и числовым значением, указывающим на диаметр в миллиметрах. Стандартным считается E27, в то время как E14 применяется в настольных светильниках или бра. И все же резьбовые цоколи чаще устанавливают в ДРЛ и натриевых лампах, предназначенных для уличного освещения.

Штырьковый тип применяют для специфических светильников. Выпускаются с двумя или четырьмя штырьками, а сами разъемы имеют маркировку с буквой G и числовым значением. Актуальны для мощных осветительных приборов.

В зависимости от температуры свечения энергосберегающая лампа излучает свет определенного оттенка (измеряется в Кельвинах):

1. Теплый свет (желтый) - 2700 К. Оттенок схож со свечением обычных ламп (накаливания).
2. Естественный белый свет - 4200 К. Лампы дневного света, нейтральный оттенок.
3. Холодный свет (белый) - 6400 К. Приближен к синему спектру, поэтому характеризуется голубоватым оттенком. Обычно применяется на промышленных объектах в лампах от 65 Вт и выше.

Также энергосберегающие лампы выпускаются разных форм - бывают трубчатыми, спиральными, дугообразными. В первом случае отсутствуют какие-либо защитные элементы.

Принцип работы и устройство энергосберегающей лампы

КЛЛ состоит из стеклянной колбы полого типа, внутренняя часть которой заполнена парами ртути. При подаче электрического тока между электродами образуется дуговой разряд, связанный с пусковым конденсатором. За счет этого формируется ультрафиолетовое излучение, спектр которого невидим для человеческого глаза. Чтобы преобразовать свечение в видимый свет, внутренние стенки покрываются люминофором, гарантирующим яркое свечение. Если сравнить с лампой накаливания одинакового энергопотребления, то световая отдача будет существенно выше. Стоимость прибора зависит от того, из чего состоит люминофор.

Недостатком энергосберегающих ламп является тот факт, что их нельзя напрямую подключать к сети питания на 220 В. Находящиеся в них в выключенном состоянии пары ртути имеют высокое сопротивление, поэтому для формирования разряда нужен импульс с большим напряжением. После образования разряда сопротивление становится отрицательным. Если в схеме нет защитных элементов, то это приведет к короткому замыканию. В трубчатых приборах применяют электромагнитный балласт, устанавливаемый непосредственно в светильник.

Составляющие схемы

Помимо стандартных конструктивных элементов, таких как колба и цоколь, под корпусом спрятана электронная схема (ЭПРА - пускорегулирующий аппарат). Она есть далеко не в каждой «экономке» (к примеру, в КЛЛ отсутствует). Сегодня ПРА остается самым надежным изделием для работы люминесцентных ламп, от качества которого и зависит срок службы.

Электронная схема состоит из следующих компонентов:

• пусковой конденсатор - формирует мощный импульс, необходимый для запуска лампы;
• фильтры - нужны для устранения радиочастотных помех и электромагнитного излучения, которые попадают в схему вместе с током (снижают мерцание);
• емкостный фильтр - дополнительный элемент, сглаживающий оставшиеся пульсации;
• дроссель для ограничения тока - для защиты схемы от высокого тока (поддерживает силу тока на заданном уровне);
• биполярные транзисторы;
• драйвер - для ограничения тока;
• предохранитель - препятствует выходу лампы из строя, исключает воспламенение схемы при скачках напряжения.

Как происходит зажигание

Падающее на динистор напряжение приводит к формированию импульса, поступающего на транзистор и приводящего к открытию элемента. Как только запуск будет выполнен, цепь блокируется диодным мостом. В момент открытия транзистора происходит зарядка конденсатора, предотвращающего повторное открытие динистора.

Транзистор оказывает действие на трансформатор из ферритового кольца с тремя обмотками в несколько рядов. Через резонансный контур и конденсатор подается напряжение на нити.

Как только появляется свечение в трубке, оно характеризуется резонансной частотой, определяемой емкостным конденсатором. При зажигании напряжение достигает 600 В (в момент запуска значение в 4–5 раз выше среднего), поэтому необходимо следить за целостностью и герметичностью колбы. Если это игнорировать, то транзисторы будут повреждены.

Когда газ в колбе полностью ионизируется, происходит шунтирование конденсатора с наибольшей емкостью. Снижается частота, управление переходит ко второму конденсатору. Уменьшается напряжение до значения, достаточного для поддержания свечения лампы. Катод и анод меняются местами, что гарантирует бесперебойное функционирование электронной схемы и при необходимости упрощает ремонт.

Как производится ремонт

Чтобы найти причину неисправности, следует разобрать лампу на составные части. Отсоедините верхнюю и нижнюю части и отключите колбу. Используя омметр, проверьте спирали накала на самой колбе. В случае перегорания одной из них выполните ремонт колбы. Для замыкания спирали воспользуйтесь резистором на 10 Ом с высокой мощностью. Кроме того, удалите шунтирующий данную спираль диод (если таковой имеется в схеме).

В случае перегорания резистора в лампах мощностью свыше 30 Вт (включительно) велика вероятность выхода из строя транзисторов, что связано с пробоем конденсатора. Для исправления ситуации монтируется новый резистор, выполняющий функцию предохранителя, а также заменяются транзисторы.

Также возможна модернизация. Просверлите в цоколе отверстия, необходимые для вентиляции. Некоторые модели энергосберегающих ламп выпускаются уже с ними, но попадаются недобросовестные производители, не думающие об охлаждении.

Важно! Ни в коем случае не применяйте лампы с просверленным цоколем в помещениях с высоким уровнем влажности. Это может привести к выходу из строя конденсатора или всего прибора.

Заключение

Перед выполнением ремонтных работ хорошо подумайте: разбирать люминесцентную лампу можно лишь в том случае, если вы обладаете необходимыми знаниями и опытом работы.

Категорически запрещается выполнять ремонт энергосберегающих ламп с поврежденными колбами, ведь внутри трубки содержится ртуть или другие опасные элементы, а при разгерметизации изделие становится крайне небезопасным для здоровья человека.

Схемы практически одинаковы, независимо от производителя. Различия могут касаться диодов, шунтирующих спиралей, но если известны принципы конструкции одного изделия, то вы без проблем разберетесь с остальными.

Сегодня люди все чаще стали использовать в быту энергосберегающие лампы. Популярность этих ламп вызвана, прежде всего, их экономичным потреблением энергии. Ведь энергосберегающая лампа позволяет сэкономить деньги. В отличие от лампы накаливания ЭСЛ дает больший световой поток при меньшей потребляемой мощности.

Устанавливается энергосберегающая лампа в такой же патрон, что и обычная лампа накаливания. Достоинства ЭСЛ очевидны, в то время как недостатков практически нет. Поэтому неудивительно, что многие люди уже давно перешли на использование так называемых экономок вместо обычных лампочек накаливания.

Компактная энергосберегающая лампа является разновидностью люминесцентных ламп, уже ставших нам привычными. Данные ЭСЛ легко устанавливаются в патрон вместо лампы накаливания. В нашу жизнь уже прочно вошли лампы такого типа. И вскоре их будут называть не «энергосберегающими лампами», а просто «лампами».

Многие видят в работе этой лампы какую-то загадку, несмотря на всю простоту устройства. Рассмотрим и попробуем разобраться в принципе ее работы.

Как устроена энергосберегающая лампа

Устройство практически всех энергосберегающих ламп одинаковое. В состав лампы входит несколько деталей. Газоразрядная трубка – это видимая часть лампы, излучающая свет. Газоразрядная трубка соединяется с корпусом. В корпусе находится внутренняя часть лампы, представляющая собой электронную схему пуска и питания. По-другому эту схему называют электронным балластом. Электронная схема выполняет задачу зажигания лампы.

Цоколь имеет контакты для питания лампы и резьбу для вкручивания в патрон. Обычная лампа накаливания имеет практически такой же цоколь, что и ЭСЛ. Устанавливать компактную энергосберегающую лампу можно в небольшие светильники. Существует несколько типов цоколей, которые распространены в России: G4, GU10, E40, E27, E14, G5.3.

Энергосберегающие лампы с цоколем Е40, Е27 и Е14 можно устанавливать в патроны, предназначенные для обычной лампы накаливания. Е27 – патрон стандартный бытовой, имеет резьбу 27 мм, Е14 – уменьшенный патрон, резьба которого 14 мм, Е40 – патрон с резьбой 40 мм, относится к стандартным промышленным патронам.

Трубка, запаянная с двух сторон, называется колбой энергосберегающей лампы. Электроды находятся на противоположных концах этой колбы. ЭС лампа имеет изогнутую колбу, покрытую слоями люминофора. Эта колба содержит инертный газ и небольшое количество ртутных паров. Ионизация паров ртути является причиной свечения лампочки при подключении к ней питания.

Когда на электроды подается напряжение, через них течет ток прогрева. Он разогревает электроды, из-за чего протекает термоэлектронная эмиссия. Когда электроды достигают определенной температуры, они испускают поток электронов. Сталкиваясь с атомами ртути, электроны вызывают излучение ультрафиолета, после чего ультрафиолетовое излучение попадает на люминофор, который преобразовывает это излучение в видимый свет. Цветовая температура лампы зависит от типа люминофора, она может быть 2700-6500К.

Помните, что пары ртути опасны для организма человека, поэтому если энергосберегающая лампа разбилась очень важно правильно утилизировать осколки и обработать место.

Вы ни когда не задумывались почему в энергосберегающей лампе колба имеет причудливо изогнутую форму? Поверьте это сделано не с проста. Изогнутая форма колбы позволяет уменьшить длину всей лампы. За счет спиральной намотки длину самой газоразрядной трубки можно увеличить при этом длина лампы при такой форме будет уменьшена. Если бы этого не делали то не каждая такая лампа помещалась в обычный светильник или люстру.

Для изготовления корпуса лампы применяется негорючий пластик. Колба люминесцентной лампы крепится в верхней части. Пускорегулирующее устройство, соединительные провода и предохранитель находятся в корпусе. На поверхности лампы есть маркировка, в ней указана цветовая температура, мощность, напряжение питания.

Внутреннее устройство энергосберегающей лампы

Внутри корпуса ЭСЛ находится круглая печатная плата. На ней собран высокочастотный преобразователь. В результате использования довольно высокой частоты преобразования нет того «моргания», которое свойственно лампам с электромагнитным балластом (где используется дроссель), работающим на частоте 50 Гц. Современные лампы имеют пускорегулирующий аппарат, оснащенный помехозащитным фильтром. Фильтр защищает от появления помех в сети электропитания.

Добраться до электронной схемы легко. Внимательно рассмотрите лампу, лучше использовать перегоревшую. Кажется, что корпус лампы разобрать невозможно. Но это ошибочное мнение. Ближе к колбе в верхней части лампы есть неглубокая канавка. Возьмите небольшую отвертку или узкое лезвие и попытайтесь разделить корпус. После небольшого усилия у вас в руках будет уже две части. В первый раз могут возникнуть сложности, зато потом эта операция будет занимать считанные секунды.

После отделения цоколя от колбы, эти элементы соединяются между собой проводами которые необходимо аккуратно отделить от платы. Сделать это можно с помощью паяльника, нагрев место пайки, либо просто разрезав провода (но режьте так чтобы, потом можно было их восстановить).

В некоторых видах ламп провода, которые идут от электронной платы в газоразрядную трубку, просто намотаны на специальные штырьки. После того как провода будут откинуты только тогда вы сможете выполнить дальнейший осмотр и диагностику лампы. Далее отсоедините цоколь от электронного блока. Для удобства наращивания проводов, их нужно разрезать посередине.

Внутри вы увидите круглую плату. Это и есть внутреннее благодаря которому она работает. От перегрева радиоэлементы платы, как правило, почерневшие (если у вас в руках нерабочая лампа).

Проводки от колбы примотаны к четырем штырькам, имеющим квадратное сечение. Они расположены попарно по краям платы. Никакой пайки проводов нет, они именно примотаны, на что стоит обратить внимание.

Предохранитель является основным элементом схемы. Он защищает от перегорания все компоненты электронной платы. Иногда вместо предохранителя используется входной ограничительный резистор. Когда в лампе возникает какая-либо неисправность, в цепи растет ток, что приводит к сгоранию резистора, тогда цепь питания разрывается.

Один вывод резистора соединен с платой, а второй – с резьбовым контактом цоколя. Усажен резистор в термоусадочной трубке. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживает конденсатор. Дроссель или тороидальный трансформатор имеет кольцевой магнитопровод, на нем расположены как правило 3 обмотки.

Мигание лампы при частоте сети 50 Гц случается 100 раз в секунду. Поэтому энергосберегающая лампа может неблагоприятно сказываться на общем физическом состоянии человека, его работоспособности, особенно если он находится в условиях такой освещенности длительное время. Все эти вредные составляющие устранены в современных электронных балластах. Поэтому на здоровье окружающих не оказывается никакого негативного влияния.

Современный электронный балласт представляет собой небольшую электронную схему, в ней реализованы функции зажигания лампы без миганий, а также плавный разогрев спиралей катодов лампы. В современной энергосберегающей лампе происходит свечение газа с частотой 30-100 кГц. Шума при работе абсолютно нет, а электромагнитное поле практически отсутствует. На высокой частоте (30-100кГц) за счет близкого к единице коэффициента потребления электроэнергии формируется повышенная светоотдача.

Лампа может зажигаться с полным накалом практически сразу, либо яркость может нарастать постепенно. Это зависит от схемы балласта. В некоторых лампах процесс нарастания яркости может занимать пару минут. В таком случае сразу после включения наблюдается полумрак. К сожалению, на энергосберегающей лампе не указывают, какой используется алгоритм включения. Понять алгоритм можно только после того, как вы вкрутили лампочку в патрон.

Принцип работы энергосберегающей лампы

С вопросом , мы разобрались, теперь давайте в общих чертах разберемся, как работает лампа.

С обеих сторон внутри колбы находится два электрода анод и катод, в виде спиралей. Разряд между электродами возникает после того, как произошла подача питания. Ток протекает через смесь ртутных паров и инертного газа. Лампа зажигается, когда быстро движущиеся электроны сталкиваются с медлительными атомами ртути.

Однако, большая часть светового излучения (98%), производимого энергосберегающей лампой – это ультрафиолет. Для человеческого зрения он невиден. Видимый же человеку свет, который идет от лампы, возникает благодаря слоям люминофора.

Под воздействием ультрафиолетового излучения эти слои светятся. От химического состава люминофора зависит цветность освещения, которую вырабатывает люминесцентная лампа. Люминофор нанесен на внутреннюю поверхность стеклянной колбы.

Успех энергосберегающих ламп на рынке объясняется их уникальным строением, благодаря которому они значительно превосходят по эффективности своих предшественников. Некоторые элементы и электронные узлы отличаются в зависимости от производителя, мощности и назначения, однако, в целом они все имеют аналогичную принципиальную схемотехнику.

Виды энергосберегающих ламп

Энергосберегающие устройства различают по двум основным признакам – цоколь и температура свечения.

Цоколь – элемент, который необходим для фиксации лампы в светильнике. При этом подключении соединяются электропроводящие контакты самой ЭСЛ и светильника. В зависимости от назначения цоколи делятся на два основных типа резьбовые и штырьковые.

• Резьбовые чаще всего используются в быту, они предназначены для обычных патронов. Такие цоколи маркируются цифрами и буквами: E14, E27 и E40, где числа означают диаметр резьбы. Ими оснащаются ДРЛ или натриевые модели для уличного освещения. Такой цоколь имеют бытовые лампы марок Camelion, Delux, Feron, Luxel, Maxus, Osram, Космос, Навигатор, Uniel и т. д.
• Штырьковые цоколи используются в специфических светильниках. Делятся на двухштырьковые и четырехштырьковые. Разъемы маркируются как 2D, G13, G23, G24, G27, G53. Применяются, чтобы подключить лампы в специализированных и высокомощных светильниках.

Теплота свечения определяет цвет, которым будет светить ЭСЛ. Производители выпускают три основных типа, которые обозначаются в градусах Кельвина:

• Теплый белый свет (2700 К) – желтый цвет, который очень похож на свечение нити вольфрама.
• Естественный белый свет (4200 К) – цвет окружающей среды при солнечном освещении, самый нейтральный и благоприятный для глаза человека.
• Холодный белый свет (6400 К) – цвет имеет уклон в синий спектр, отчего свечение принимает голубоватый оттенок. Обычно используется на предприятиях, устанавливается в лампочках на 65 и более Вт.

Некоторые производители подразделяют цвета на семь категорий, где маркировка выполняется кириллическими буквами, где Л – люминесцентная лампа (для отличия от С – светодиодной):

• ЛБ – обычный белый цвет;
• ЛТБ – белый теплый цвет;
• ЛКБ – природный белый цвет;
• ЛЕЦ – естественный свет, улучшенная передача цветов;
• ЛД – дневной свет;
• ЛДЦ – дневной свет, улучшенная передача цветов;
• ЛХБ – холодный белый свет.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Такое подробно разделение необходимо для подбора наиболее комфортного освещения, а также для специфических целей – работы с мелкими предметами, выращивания животных и растения и т. д. Благодаря такому широкому разнообразию есть возможность устроить удобные условия в любом помещении.

Дополнительно существует разделение по форме выпуска самих ламп: трубчатые (Т 4, Т5, Т8, Т10 и Т12, где цифры означают диаметр 1.27, 1.59, 2.54, 3.17 и 3.80 см соответственно), спиральные, прямые (pl-u11w). Трубчатые варианты предназначены для установки в специальные светильники, т. к. не имеют некоторых защитных элементов в схеме.

Принципы работы и устройства

Люминесцентные лампы представляют собой стеклянную полую колбу, которая наполнена ртутными парами. В момент включения в них создается электрический дуговой разряд между двумя электродами, устроенный пусковым конденсатором. Он приводит к возникновению ультрафиолетового излучения, невидимого для человеческого глаза. Для его преобразования в видимый свет на стенки колбы наносится люминофор (чаще всего используют соединения галофосфат кальция или ортофосфат кальция-цинка). При прохождении ультрафиолета через люминофор образуется яркий свет. Его светоотдача значительно превосходит свечение вольфрама в лампах накаливания при аналогичном энергопотреблении. Цвет зависит от состава люминофора.

В отличие от обычной лампы, энергосберегающие люминесцентные модели нельзя подсоединить напрямую к источнику тока 220 В. В выключенном состоянии пары ртути внутри колбы имеют очень большое сопротивление, поэтому для образования разряда необходимо подать импульс высокого напряжения. Кроме того, в момент запуска, сразу после возникновения разряда, лампа имеет большое отрицательное сопротивление, которое без защитных элементов в схеме может привести к короткому замыканию. Для трубчатых вариантов используется электромагнитный балласт, который устанавливается в сам светильник.

Составляющие схемы

Энергосберегающие лампы, создающие внутри помещения атмосферу дневного света, работают благодаря следующему строению. Помимо цоколя и колбы присутствует корпус, под которым скрывается электронная схема энергосберегающей лампы, она называется ЭПРА – электронный пускорегулирующий аппарат. На сегодняшний день он является наиболее надежным элементом для люминесцентных ламп, от его качества напрямую зависит ее долговечность. Подробная анатомия с описанием функций каждого элемента такова:

• пусковой конденсатор – обеспечивает непосредственный старт лампы;
• фильтры – поглощают радио- и прочие помехи, проникающие в схему вместе с электрическим током (предназначены для снижения мерцания и прочих сбоев в постоянной работе);
• емкостный фильтр – отдельный фильтр, которые нейтрализует и сглаживает остаточные пульсации от выпрямления переменного тока (предназначен для устранения мерцания и обеспечения подачи в схему более стабильного тока, что значительно продлевает эксплуатационный срок лампы);
• токоограничивающий дроссель – защищает электронную схему от чрезмерного тока, поддерживая его силу на постоянном уровне;
• биполярные транзисторы;
• плавковый предохранитель – предотвращает выход из строя и воспламенение электронной схемы при резком повышении напряжения в сети 220 В.

Обратите внимание! Устройство энергосберегающих ламп аналогично, что на 15 Вт, что на 100 – 105 Вт и более. Промышленный 150-ваттный светильник имеет устойчивые к перепаду напряжения элементы, там может стоять более энергоэффективный пусковой механизм, компенсирующий большую мощность ЭСЛ.

Отличия люминесцентных ЭСЛ от ламп накаливания

• У люминесцентных свечение люминофора значительно превосходит накал спирали вольфрама, поэтому при аналогичной мощности экономки будут светить гораздо ярче.
• Почему лампы накаливания так греются? Их КПД очень малое, более 90% электроэнергии уходят на разогрев и поддержание накала вольфрамовой нити.
• За счет возможности регулирования состава люминофора выбирают цвет свечения наиболее комфортный для человеческого глаза.
• Из-за используемых веществ люминесцентные модели превосходят по сроку службы лампы накаливания почти в 20 раз.
• Минимальная теплоотдача в экономках позволяет устанавливать их в компактные настольные светильники, декоративную подсветку и торшеры, для таких целей подойдут лампочки на 11 Вт, а также мощные на 20, 24 и 25 Вт. Их подключают даже от зарядного устройства или аккумулятора.
• Максимальная яркость в лампах накаливания и светодиодных вариантах достигается сразу, а в экономках разогрев паров ртути может занять от 1 до 3 минут.
• На морозе интенсивность свечения люминофора снижается почти в 2 раза.
• Люминесцентные лампы не приспособлены к работе в помещениях, где часто пользуются выключателем, это грозит выходом из строя пускового конденсатора, и лампа может сгореть.
• ЭСЛ не работают в схеме с диммерами, при падении напряжения они выключаются.

Ремонт энергосберегающих ламп своими руками

Если ЭСЛ перестала включаться, есть смысл попробовать самостоятельно восстановить ее работоспособность. Для этого необходимо выполнить разбор, аккуратно сняв цоколь и вытащив электронную схему из корпуса, затем нужно осмотреть ее на исправность. Разборка и ремонт выполняется путем замен вышедших из строя деталей.

• Предохранитель. Является наиболее частой причиной поломки лампы. Его выгорание обычно определяется визуально. Проблема решается выпаиванием старого и установкой нового, аналогичной емкости.
• Нити накала колбы. Для их проверки необходимо выпаять по одному выводу с каждого конца. Сопротивление каждой нити должно быть одинаковым. При обнаружении сгоревшей нити на параллельную спираль припаивается резистор с аналогичным сопротивлением, как у поврежденного участка.
• С помощью мультимера или иного прибора необходимо проверить транзисторы, конденсаторы, диоды, триаки и стабилитроны. Они повреждаются во время сильной перегрузки или короткого замыкания. При обнаружении такого элемента – разобрать и перепаять на аналогичный, перед этим проверить заменяемую деталь.
• При повреждении самой колбы необходимо правильно осуществить утилизацию – в обычных условиях ее восстановить невозможно.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

В связи с популяризацией энергосберегающих ламп возрастает потребность в развенчивании мифов об этом устройстве. Одни источники гласят о безвредности и экономичности данного прибора, а другие - о вреде для здоровья и об неэффективности энергосбережения. В данной статье попробуем разобраться как работают энергосберегающие лампы и о целесообразности покупки так называемых “экономок”.

Устройство и принцип работы энергосберегающих ламп

Принцип работы обычной энергосберегающей лампы напоминает люминесцентный светильник. Основные составляющие энергосберегающей лампы:

• пускорегулирующее устройство;
• люминесцентная колба.

Обычная энергосберегающая лампа отличается от люминесцентного светильника наличием электрического пускорегулирующего устройства.

Люминесцентные колбы бывают U-образных или спиральных форм. Внутренние стенки колбы имеют люминофоровое покрытие и состоят из двух спиралей, которые запаяны в конце трубки. При раскалении ЭСЛ происходит выход электронов на поверхность спирали. Между спиралями возникает большое напряжение и в парах ртути выделяется ультрафиолетовое излучение, которое обеспечивает процесс освещения. От количества ртути в составе люминофора зависит цвет свечения лампы. Строк эксплуатации ЭСЛ составляет от 6000 до 15000 часов.

Схема энергосберегающей лампы мощностью 11 Вт:

• помехозащитный дроссель;
• предохранитель;
• диодный мост;
• фильтрирующий конденсатор.

Разновидности энергосберегающих ламп

Некоторые источники называют энергосберегающими лампами, только люминесцентные лампы, но это неправильно. Ведь энергосберегающей лампой имеет право называться любое устройство, которое обладает хорошей светоотдачей, но при этом потребляет небольшое количество электроэнергии.

Поэтому к энергосберегающим лампам относят:

• люминесцентные лампы компактного типа;
• линейные люминесцентные лампы;
• некоторые разновидности светодиодных ламп.

Последний вариант имеет больше преимуществ, чем обычные люминесцентные лампы. Светодиодные лампы не содержат в составе ртути и других опасных для жизни человека веществ. Уровень светоотдачи светодиодных ламп намного выше, а механическая прочность обеспечивает долгую и бесперебойную работу такого устройства.

По составу определяется температура энергосберегающих ламп, а, соответственно, и цвет, который излучает обычная ЭСЛ. Для получения мягкого белого цвета выбирают лампу 2700 К (измерение по шкале Кельвина), лампа 4200 К - обладает мягким белым цветом, а 6400 К - излучает холодный белый оттенок.

Виды люминесцентных энергосберегающих ламп

По типу устройства выделяют люминесцентные лампы:

• с электромагнитным дросселем;
• с электрическим дросселем.

Второй вариант отличается бесшумностью и лучшим качеством работы.

По размерам цоколя выделяют:

• Е14 имеет резьбовое отверстие 1,4 см и устанавливаются в уменьшенные бытовые патроны;
• Е27- 2,7 см подходит для установки в стандартные патроны;
• Е40- 4,0 см отличаются встроенным электронным балластом.

Энергосберегающие лампы имеют международную маркировку, которая характеризует яркость света, излучаемого лампой. Чтобы узнать показатель цветопередачи, первую цифру маркировки умножьте на 10. Интервал показателя от 60 до 100.

Вторая и третья цифры маркировки, это температура по шкале Кельвина, разделенная на 100. Например, покупая лампу с индексом маркировки 827, необходимо 8*10, а 27*100. Получается показатель цветопередачи 80, а температура и цвет - 2700.

Для освещения метро, магазинов, общественных помещений используют энергосберегающие лампы с маркировкой от 2700 до 3500 К.

Наилучший вариант освещения жилого помещения обеспечивает ЭСЛ с маркировкой 830, 840.

Чтобы увеличить строк службы энергосберегающих ламп необходимо придерживаться некоторых правил:

• избегать колебаний напряжения, по возможности установить стабилизаторы напряжения;
• ограничить количество включений и выключений лампы.

Устранение основных неисправностей энергосберегающих ламп

Причины появления неисправностей в работе энергосберегающей лампы:

• использование некачественных компонентов при изготовлении или при ремонте лампы;
• использование деталей, которые не подходят под существующее напряжение;
• постоянная работа лампы приводит к перегреву корпуса и выходу лампы из строя, так как в колбе отсутствует вентиляция, все детали быстро нагреваются.

При прекращении работы энергосберегающей лампы первым делом проверьте целостность ламповых нитей. Потемнения стекла энергосберегающей лампы является главным признаком того, что нить оборвалась. Для восстановления такой лампы воспользуйтесь резистором 10 Ом 0,25 Вт, удалите диод, который шунтирует данную спираль. После этой процедуры, при запуске лампы на протяжении 10 секунд будет наблюдаться мерцание.

В следствии нарушений теплового режима выходят из строя транзисторы.Чтобы осуществить замену транзисторов, сначала выпаяйте данные элементы, а затем установите новые. При выборе транзисторов ориентируйтесь на серию 13003.

Наименование транзисторов в зависимости от мощности энергосберегающих ламп:

• от 1 до 9 Вт - 13001 ТО-92;
• 9 Вт - 13002 ТО-92;
• от 15 Вт до 20 Вт - 13003 ТО-126;
• от 25 Вт до 40 Вт - 13005 ТО-220;
• от 40 Вт до 65 Вт - 13007 ТО-200;
• 85 Вт - 13009 ТО-220;

Для устранения мерцания энергосберегающей лампы нужно проверить конденсатор. В следствии повышенного напряжения возникает пробой. В таком случае замените конденсатор.

Если быстро перегорают энергосберегающие лампы, значит отсутствует вентиляция, например, в точечных светильниках или присутствуют резкие скачки напряжения. Для этого следует установить стабилизатор.

Энергосберегающие лампы - влияние на здоровье человека

Перед тем как разобрать вопрос о влиянии энергосберегающих ламп на здоровье человека, рассмотрим основные преимущества и недостатки данного устройства.

Преимущества ЭСЛ:

• длительный срок использования;
• использование небольшого количества электроэнергии;
• гарантия, которая позволяет произвести замену лампы;
• наличие стабильного светового потока;
• использование при высоких ограничениях температурного режима;
• возможность выбора типа освещения.

Недостатки ЭСЛ:

• высокая стоимость, по сравнению с обычными лампочками;
• при механическом повреждении возможно проникновение ртути в окружающую среду;
• довольно большая цокольная часть, которая не вписывается во все светильники;
• научно доказанный вред энергосберегающих ламп на здоровье человека.

При проведении исследований энергосберегающих ламп было выявлено, что данные устройства обладают высоким уровнем электромагнитного и ультрафиолетового излучения, поэтому рекомендуется устанавливать энергосберегающие лампы на расстоянии 300 см от человека. Не рекомендуется устанавливать такие лампы в светильники или приборы, вблизи которых человек постоянно находится. Последствия электромагнитного излучения:

• обострение хронических болезней;
• влияние на нервную и сердечно-сосудистую систему;
• ускорение расхода ресурсных сил организма.

Большое количество включенных энергосберегающих ламп наносит вред не только здоровью человека, но и негативно влияет на электротехническую безопасность.

Содержание ртути в одной лампочке способно с легкостью отравить большое количество людей, поэтому рекомендуется сдавать данные устройства на утилизацию в специальные заведения. Продолжительное влияние минимальных паров ртути также негативно влияет на здоровье человека и приводит к микромеркуализму - отравлению ртутью, сопровождающееся повышенной усталостью, сонливостью, апатией и другими симптомами.

Для людей, чувствительных к ультрафиолету, такие лампы представляют большую опасность. Ведь через колбу выходит наружу небольшое количество ультрафиолета, который вызывает кожные мутации. Ультрафиолетовый свет энергосберегающих ламп представляет наибольшую опасность для глаз, поэтому не используйте энергосберегающие лампы на расстоянии, которое превышает 200-300 см.

Энергосберегающие лампы характеристики и обзор производителей

Энергосберегающие лампы купить возможно в любом магазине электроники или на строительном рынке. Среди разнообразия торговых марок, изготавливающих ЭСЛ, тяжело не растеряться, поэтому рассмотрим основных производителей энергосберегающих ламп:

1. OSRAM (Германия) - энергосберегающие лампы, которые имеют различные формы: спирали, шара, круга, свечи, цоколя и более сложные комбинации.

Разновидности энергосберегающих ламп OSRAM:

• интегрированного типа;
• неинтегрированного типа.

Первый вариант запускается автоматически, а второй - требует наличия специального пускового устройства в патроне светильника.

У данного производителя энергосберегающих ламп отзывы только положительного характера. Лампы не перегорают и исполняют функции в течении длительного времени.

Цена от 2 до 6 $.

2. UNIEL (Россия) - представляет три серии энергосберегающих ламп:

• Премиум - ЭСЛ имеют улучшенные характеристики и длительный срок службы;
• Промо - имеют высокий световой поток и первый класс энергопотребления;
• Стандарт - лампы имеют форму открытой спирали, экономят 80 % электроэнергии.

Разнообразие форм: спираль, груша, полуспираль, точечные лампы, рефлекторы, свечи, линейные лампы, модульные, прожекторные и ультрафиолетовые лампы.

Цена: от 3 до 5 $.

3. Philips (Голландия) - представляет большой выбор энергосберегающих ламп, которые отличаются разнообразием форм, цветов и сферы применения.

Особенности:

• высокая энергоэффективность;
• разнообразие цветовых температур;
• отсутствие нагревания колбы.

Цена от 4 до 7 $.

4. Camelion (Гонконг) - энергосберегающие лампы, которые имеют ряд преимуществ:

• срок службы в восемь раз выше, чем у обычной лампочки;
• использование как в открытых, так и в закрытых светильниках;
• при включении лампы отсутствует мерцание;
• излучение мягкого света, который не ослепляет глаза;
• термоустойчивость от -25 до +50 градусов;
• широкий выбор мощностей и моделей ламп;
• три серии: Классик, ПРО и Эко.

Цена от 2 до 5 $.

5. Космос (Россия) - представляет энергосберегающие лампы, которые излучают максимальный свет при минимальных размерах.

Использование:

• спальня или гостиная для создания романтической атмосферы;
• лампы, выполнены в необычной декоративной форме, которая позволяет использовать их без светильника;
• жилые или промышленные помещения;
• освещение декоративных потолков или выставочных центров.

Цена от 2 до 4 $.

6. Wolta (Германия) - используются для освещения рабочих мест или жилых помещений.

Особенности:

• компактные модели;
• широкий спектр применения;
• экономичность;
• высокая надежность и долговечность.

Цена от 4 до 9 $.

7. Vito (Турция) - энергосберегающие лампы, которые представлены сериями Spiral и Vito T8.

Характеристика:

• эксплуатация в течении 8000 часов;
• спиралевидная форма ламп;
• цвета: от теплого белого до холодного синего;
• крепкий корпус, для предотвращения механических повреждений.

Цена от 5 до 7 $.

8. General Electric (США) - представляет разнообразные модели ЭСЛ.

Особенности:

• линейка энергосберегающих ламп Link - представляет собой “умные лампы”, которые управляются при помощи смартфона. Стоимость таких устройств составляет от 25 до 60 $;
• компания создала вакуумные лампы накаливания, которые актуальны уже более 30-ти лет.

Цена от 5 до 9 $.