Разновидность газоразрядных источников света, в которых используется способность некоторых веществ (люминофоров) светиться под действием ультрафиолетового излучения электрического разряда в газе (обычно - в аргоне и парах ртути). Люминесцентные лампы выпускают мощностью от 8 до 150 Вт и различают в зависимости от состава люминофора по оттенкам свечения: ЛД - дневного света, ЛБ - белого света, ЛХБ - холодно-белого света, ЛТБ - тёпло-белого света. Кроме того, создана серия ламп с улучшенной цветопередачей: ЛЕЦ, ЛТБЦ и ЛДЦ (соответственно естественного, тёпло-белого и дневного света с улучшенной цветопередачей). Стоящие после буквенных обозначений цифры указывают мощность лампы в Вт. Например, ЛХБ-20 означает люминесцентная холодно-белая мощностью 20 Вт.
По сравнению с лампами накаливания люминесцентные лампы более экономичны, т.к. имеют в 7-8 раз большую световую отдачу, обладают большим сроком службы (несколько тысяч часов) и дают мягкий рассеянный свет, меньше слепящий глаза и вызывающий меньшее утомление зрения. Свет люминесцентных ламп (особенно типа ЛЕЦ, ЛДЦ) похож на дневной и позволяет различать цвета точно так же, как и при естественном освещении.
К недостаткам люминесцентных ламп следует отнести их относительную громоздкость, необходимость в специальном пускорегулирующем аппарате (ПРА), чувствительность к температуре окружающего воздуха (при температуре ниже + 10 °С лампа может не зажечься) и наличие стробоскопического эффекта. Последний вызывается частыми (100 раз в секунду) неуловимыми для глаз миганиями люминесцентной лампы в такт с колебаниями переменного тока в осветительной сети, что может привести к искажению действительной картины движения освещаемых предметов.
Сущность стробоскопического эффекта состоит в следующем. Пусть вращающийся предмет, например шпиндель токарного станка, за время между двумя последовательными вспышками лампы успевает сделать полный оборот или целое число оборотов. Значит, при каждой очередной её вспышке наблюдатель будет видеть шпиндель в одном и том же положении, т.е. как бы неподвижным. Если же вращающийся предмет за время между вспышками сделает немного больше (меньше) полного оборота, то наблюдателю будет казаться, что вращение происходит в сторону истинного перемещения (в обратную сторону), но значительно медленнее, чем на самом деле. Стробоскопический эффект имеет много полезных применений, однако он может быть чрезвычайно опасен, в частности в школьных мастерских.
При неправильном включении (без защитных конденсаторов) люминесцентные лампы являются также источниками помех для радиоприёмников и телевизоров. Несмотря на эти недостатки, люминесцентная лампа - один из наиболее совершенных источников света. В быту находят всё более широкое применение главным образом лампы мощностью от 13 до 65 Вт в настенных и настольных светильниках, люстрах.
Внешний вид люминесцентных ламп приведён на рис. 1. По форме они бывают прямыми, кольцевыми, U-, W-образными и т.д., и эти названия нашли отражение в старых обозначениях светильников для люминесцентных ламп. В настоящее время все лампы, кроме прямых, называют фигурными. Упрощённая схема включения люминесцентной лампы в сеть дана на рис. 2. При замыкании выключателя SA в стартёре E1 (небольшая неоновая лампочка) возникает чуть заметный тлеющий разряд, под действием которого разогреваются электроды стартёра. Один из электродов - биметаллический; разогреваясь, он изгибается и касается другого электрода. В результате ток в цепи значительно увеличивается, а разряд в стартёре гаснет. Увеличившийся ток разогревает электроды 2 люминесцентной лампы, и они начинают испускать электроны (это подготовка к зажиганию лампы). Электроды стартёра тем временем остывают, биметаллическая пластина распрямляется и, наконец, между этими электродами образуется зазор; сила тока в цепи резко уменьшается, а в дросселе LL1 возникает кратковременное значительное напряжение (напряжение самоиндукции), препятствующее уменьшению этого тока. Складываясь с напряжением сети, напряжение самоиндукции создаёт в лампе импульс напряжения, достаточный для возникновения электрического разряда в газе (сначала в аргоне, а затем - после разогрева лампы - в парах ртути). Когда лампа горит, напряжение на её электродах(и, следовательно, на электродах стартёра, который присоединён параллельно лампе) ниже напряжения сети на величину эдс самоиндукции, возникающей в дросселе при зажигании лампы. Таким образом, назначение дросселя, кроме зажигания люминесцентной лампы, состоит ещё и в том, что он препятствует неограниченному возрастанию тока разряда (в отсутствие дросселя возрастание тока привело бы либо к разрушению лампы, либо к перегоранию предохранителей в квартирной электросети). Конденсатор С1 в цепи стартёра служит для подавления радиопомех, конденсатор С2 - для повышения коэффициента мощности cosφ (см. статью 1. Электромонтажник).
Рис. 1. Внешний вид люминесцентных ламп: а - прямых; б - фигурных (кольцевые, U-образные, W-образные).
Рис. 2. Упрощённая схема включения люминесцентной лампы в сеть переменного тока.
Стробоскопический эффект может быть почти полностью устранён парным включением ламп (рис. 3), при котором одна из них включается через дополнительный конденсатор большой ёмкости СЗ (до 2,5 мкФ). С помощью этого конденсатора между токами в лампах создаётся сдвиг по фазе. В результате, когда одна лампа пригасает, другая горит максимально ярко и освещённость выравнивается. Подобная схема включения применяется в выпускаемых промышленностью двухламповых светильниках, но может быть выполнена и в домашних условиях.
Рис. 3. Принципиальная схема включения двух люминесцентных ламп в сеть однофазного переменного тока: H1 и H2 - люминесцентные лампы; E1 и E2 - стартёры; С1 и С2- конденсаторы, встроенные в стартёры, для подавления радиопомех; С3 - балластный конденсатор для создания сдвига фаз между токами в лампах; LL1 и LL2 - дроссели; R1 - разрядный резистор; SA1 - выключатель; I, I1, и I2 - токи соответственно в сети, первой и второй лампах; Uc - напряжение сети.
8.1. Замена люминесцентной лампы и стартёра
Рассеиватель 2 (рис. 4, а) установлен на отбортованном основании 3, закреплён винтом 1 и съёмной крышкой 4. На рис. 4, б рассеиватель и лампа 13 сняты и видно, что на основании укреплены: патрон 12 для лампы, в который вставлен также стартёр 11, ПРА 10, конденсатор 9, колодка 8 для присоединения светильника к сети и пружинный ламподержатель 6. Лампа закреплена перемычкой 14, которая привинчена к патрону винтом 15. На рис. 4, д видны четыре гнезда 16 для лампы и два гнезда 17 для стартёра. Лампа 13 показана отдельно на рис. 4, в. Для выводов от ПРА служат зажимы (рис. 4, л). Винтами 18 присоединяют внешние провода; внутренние провода припаивают к перьям (лепесткам) 19. В отверстия в перьях вводят, а затем припаивают облуженные концы проводов. Элементы светильника соединяют по схеме рис. 4, ж. Провода от сети вводят через отверстия 7 и присоединяют к зажимам (рис. 4, е). Отверстия в колодке служат: 20 - для ввода проводов, 21 - для отвёртки, 22 - для крепления светильника к основанию. Провода зажимают между пластинами 25 и 26. Пластины 26 имеют насечку и отверстия с резьбой для винтов 23. На винты надеты пружинящие (разрезные) шайбы 24. Для крепления к стене служат отверстия 5.
Рис. 4. Настенный светильник с U-образной люминесцентной лампой: а - общий вид; б - расположение элементов люминесцентной лампы; в - устройство U-образной лампы; г - расположение выводов от ПРА; д - установка лампы и стартёра; е - устройство элементов крепления; ж - соединение элементов светильника и их включение в сеть.
Замена лампы. Чтобы заменить лампу, надо: а) отвинтить винт 1 и снять рассеиватель; б) отвинтить винт 15 и освободить перемычку 14; в) освободить лампу от ламподержателя 6 и вынуть её из патрона 12; г) снять перемычку 14 и переставить её на новую лампу; д) вставить новую лампу в патрон, закрепить перемычку и установить пружинный ламподержатель 6; е) поставить рассеиватель 2 и привинтить его винтом 1.
Примечание. Погасание люминесцентной лампы далеко не всегда говорит о её повреждении. Причина может быть в неисправности ПРА, конденсатора или стартёра.
Замена стартёра. Признак неисправности стартёра - вспышки концов лампы. Чехол стартёра изнутри изолирован конденсаторной бумагой и прикреплён к основанию 29 из изолирующего материала. В основание вставлены два штифта 30. К ним припаяны выводы неоновой лампочки 27 с биметаллическим контактом и конденсатора 28 для подавления радиопомех. Чтобы заменить стартёр, надо вынуть его из гнёзд 17 патрона 12, а затем вставить в них новый стартёр.