Люминесцентные лампы представляют собой разрядные источники света низкого давления, в которых ультрафиолетовое излучение ртутного разряда преобразуется люминофором в более длинноволновое излучение.
Явление люминесценции известно человеку достаточно давно, еще с восемнадцатого века. Однако практический интерес к нему начал возникать лишь с конца девятнадцатого века. Не обошлось здесь без неутомимого и многогранного изобретателя Томаса Эдисона, который после выдачи «путевки в жизнь» лампе накаливания увлекся другими принципами излучения света и в 1893 году представил на Всемирной выставке в Чикаго электрическую люминесцентную лампу. В конце 1890-х - начале 1900-х годов в США были впервые разработаны газоразрядные трубки, предназначенные для освещения. Постепенное улучшение характеристик разрядных трубок привело к созданию в 1930-х годах традиционных люминесцентных ламп. Вначале был найден оптимальный по светоотдаче газ - пары ртути при низком давлении - и установлено его наилучшее давление. Получившаяся ртутная лампа низкого давления давала приемлемое количество света (4-6 лм/Вт), однако ее свет имел выраженный зеленоватый оттенок и, следовательно, плохую цветопередачу. Эта особенность связана с тем, что основная мощность излучения разряда сосредоточена в ультрафиолетовом спектре, не воспринимающемся человеческим глазом. Возобновить исследования удалось только с изобретением специальных веществ- люминофоров. Это вещество испускает видимый свет под воздействием ультрафиолета – невидимого глазу излучения. Дальнейшие усовершенствования цвета люминесцентных ламп коснулись в основном химического состава и спектральных свойств люминофоров. Были созданы "трехполосные" и "пятиполосные" лампы, содержащие по три и пять цветных люминофоров соответственно. В зависимости от свойств люминофора его свечение может принимать практически любые оттенки, от насыщенного цветного до белого с любой цветовой температурой.
Так люминесцентные лампы начали свое победное шествие по общественным помещениям. Они стали основным источником света в освещении зданий и сооружений, где главными требованиями являются большие световые потоки, разнообразие цветов и высокая энергоэффективность. Оказалось, что лампы дневного света ощутимо экономичнее ламп накаливания – на создание одинаковой освещенности они требуют в несколько раз меньшее количество электроэнергии. Световая отдача люминесцентных ламп, в зависимости от диаметра трубки, состава газового наполнения и типа люминофора может находиться в интервале 40-110 лм/Вт, она в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Срок службы люминесцентных ламп может в 20 раз превышать срок службы ламп накаливания при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу включений и выключений.
Для включения люминесцентных ламп в сеть требуются устройства, ограничивающие их рабочий ток и обеспечивающие надежное зажигание – балласты. Схема включения должна обязательно содержать дроссель и зажигающее устройство, например, стартер. Развитие технологий позволило создать электронные балласты – приборы, осуществляющие поджиг газового разряда и при этом питающие люминесцентные лампы током высокой частоты, которую не воспринимают ни человеческий слух, ни зрение. Лампы стали работать без шума и пульсаций. Электроника позволяет также регулировать световой поток ламп, что невозможно в традиционных схемах включения. Дополнительным плюсом электронных балластов является возможность работы от любого источника питания постоянного или переменного тока напряжением от 3 до 240 Вольт (в зависимости от модели балласта).
Температура поверхности большинства люминесцентных ламп не превышает 60°С, благодаря чему они допускают попадание воды на нагретую колбу. Давление паров ртути внутри лампы существенно зависит от температуры окружающей среды, и это накладывает серьезные ограничения на диапазон допустимых наружных температур. Люминесцентные лампы рассчитаны на так называемую оптимальную окружающую температуру, которая обычно совпадает с комнатной (18-25°С). При меньших или больших температурах светоотдача лампы падает. Если окружающая температура ниже -5°С, зажигание лампы вообще не гарантируется. С этой особенностью связаны ограничения, накладываемые на применение этих ламп в наружном освещении. Это возможно только в регионах с относительно теплым климатом.
Габариты ламп напрямую связаны с их мощностью и диаметром колбы. Люминесцентные лампы являются крупноразмерными источниками рассеянного света, и поэтому не подходят для оптических систем со значительной концентрацией света. Размеры линейных ламп выбираются кратно длине строительного модуля (600 мм), либо размерам элементов подвесных потолков (549 мм).
Срок службы люминесцентных ламп определяется многими факторами и в основном зависит от качества их изготовления. Физическое перегорание лампы происходит в момент разрушения активного слоя либо обрыва одного из ее электродов. Наиболее интенсивное распыление электродов наблюдается при зажигании лампы, поэтому полный срок службы сокращается при частых включениях. Полезным сроком службы принято считать период, в течение которого лампа дает не менее 70% от начального светового потока. Этот период может истекать задолго до перегорания лампы как такового. Средний полезный срок службы современных люминесцентных ламп в зависимости от модели составляет 8000 -15000 ч.
Люминесцентные лампы охватывают практически весь диапазон цветовых температур от 2700 до 10000 К. Существуют также цветные лампы. Индекс цветопередачи Ra меняется от 60 (для ламп со стандартными люминофорами) до 92...95 (у ламп с очень хорошей цветопередачей). Улучшение цветопередачи сопровождается некоторым снижением световой отдачи.
Эксплуатационными особенностями люминесцентных ламп являются мерцание светового потока с частотой питающей сети и его спад в течение срока службы. Мерцание лампы незаметно глазу, однако сказывается на утомляемости зрительной доли мозга. Подобное освещение непригодно для напряженной зрительной работы (чтения, письма и т.п.) и может вызывать стробоскопический эффект на вращающихся предметах. Электронные балласты полностью исключают эту проблему, так что на сегодняшний день их можно рекомендовать для большинства применений.
В последнее время широкое распространение получили так называемые энергосберегающие лампы. Разнообразие их форм, размеров и цветов свечения удовлетворит сейчас самые придирчивые вкусы. Их длинная колба-трубка малого диаметра свернута в виде спирали или буквы U, а электронный балласт спрятан внутрь пластикового корпуса. Миниатюризация электронных компонентов привела к тому, что электронный балласт стал помещаться в объем спичечной коробки. И вместо штырьковых цоколей использован обычный патрон или «миньон», как для ламп накаливания. А принцип работы и внутренний состав остался тем же. Так что теперь миниатюрные люминесцентные лампы прочно завоевали наш быт, уже почти полностью вытеснив лампочку накаливания. Кто же в наш век экономии захочет покупать осветительный прибор, в котором большая часть потребляемой энергии тратится на бесполезный разогрев колбы? Купить люминесцентные лампы выгоднее и надежнее. Да они и попросту красивее – полет фантазии производителей порождает самые изысканные формы. Если вы бережете электроэнергию и остроту своего зрения, а также хотите забыть о том, что это такое – замена перегоревшей лампочки, – советуем вам купить люминесцентные лампы.
Люминесцентный свет в настоящее время абсолютно доминирует на рынке внутреннего освещения. Несмотря на стремительно развивающегося конкурента – светодиодные системы – традиционные люминесцентные лампы будут удерживать свои позиции еще много лет. В последнее время наблюдается также тенденция активного проникновения люминесцентного света в бытовые и дизайнерские применения. Ранее этот процесс сдерживался в основном несовершенством конструкции и не вполне удачной цветовой гаммой старого модельного ряда ламп.
Прогресс не стоит на месте. В настоящее время компаниями OSRAM, Philips и Lumco разрабатываются и успешно применяются в проектах инновационные люминесцентные источники света нового поколения с потрясающими характеристиками.
