Iluminación fluorescente. Lámparas fluorescentes
Es una fuente de luz a base de fósforos (son los encargados de la “conversión” de la radiación ultravioleta en luz visible). Normalmente, las lámparas de este tipo se utilizan para crear iluminación general en habitación.
Tipos de lámparas fluorescentes
Moderno Lámparas fluorescentes Disponible en una amplia variedad de modificaciones, tamaños y bases. Los principales tipos de este tipo de lámparas son los siguientes:
- lineal (o tubular);
- anillo;
- En forma de U.
En una sauna es importante que la fuente de luz no proporcione demasiada o poca luz. La luz demasiado brillante sería demasiado brillante y demasiado oscura, causando ansiedad. Además, las bombillas deben soportar temperaturas superiores a los 100 grados centígrados, por lo que mejor elección son lámparas fluorescentes domésticas para estufas.
En el baño debes elegir maquillaje, afeitado y un estilo cálido y luminoso. luz blanca, que está en el rango superior a 500 Kelvin. Para la parte de la habitación más adecuada para el relax, y donde se encuentra, por ejemplo, la bañera, se recomienda temperaturas de color por debajo de 300 Kelvin.
Además, estas lámparas se dividen en altas (para alumbrado público) y baja presión(para apartamentos o instalaciones industriales). Además existe una clasificación bombillas fluorescentes por la “sombra” de luz que emiten:
- luz blanca (marca LB): fría (LHB) o cálida (LTB);
- naturales (LE);
- diario (LD).
¿Cómo deshacerse correctamente de las bombillas?
A la hora de desechar las lámparas, recuerda siempre que sólo puedes utilizar bombillas y lámparas halógenas en los residuos domésticos. Todas las demás lámparas se clasifican como residuos peligrosos. En particular, los tubos fluorescentes que contienen mercurio pueden suponer una enorme carga para el medio ambiente. Actualmente se pueden encontrar en muchos supermercados, farmacias o ferreterías.
Precaución: No desenchufe una lámpara fundida del enchufe inmediatamente después de apagarla. Todos los tipos de lámparas se calientan mucho con el tiempo, por lo que rápidamente te quemarás los dedos. Sus ventajas, como la durabilidad y la agradable luz, se utilizan cada vez más en la tecnología publicitaria.
Ventajas y desventajas de las lámparas fluorescentes.
Las fuentes de luz fluorescente tienen muchas ventajas, entre ellas:
- alta fiabilidad;
- excelente rendimiento luminoso;
- largo período de funcionamiento (aproximadamente 5 años);
- eficiencia bastante alta;
- muchas áreas de aplicación;
- eficiencia;
- dimensiones compactas;
- no hay un fuerte calentamiento de la superficie;
- diferente espectro de radiación (desde luz fría hasta luz casi diurna).
Desventajas asociadas con el diseño de tubos fluorescentes
Lámparas fluorescentes disponible en una forma que conocemos desde hace unos cien años. Sus predecesores no eran lo suficientemente brillantes como para servir como fuente de luz normal en el trabajo o en casa. Pero debido a que el interior de la lámpara estaba recubierto con un fósforo que convertía la luz ultravioleta en el espectro visible, las lámparas fluorescentes comenzaron su ascenso triunfal en cocinas, comedores, oficinas y, por supuesto, en la industria publicitaria. Hace apenas unos años el 75% luz artificial en Alemania procedían de lámparas fluorescentes.
Además de las indudables ventajas de utilizar Lámparas fluorescentes, también existen desventajas características de este método de iluminación.
En primer lugar, la necesidad de una eliminación especial. Esto se debe al hecho de que los modelos luminiscentes contienen una cierta cantidad de mercurio (alrededor de 3 mg). Cuando se utilizan correctamente, las lámparas no suponen ningún daño para la salud humana.
La composición del fósforo determina en gran medida el color de la luz emitida. Es necesario agregar tres sustancias para la luz roja, verde y azul para que se agregue luz blanca. Interior El tubo está lleno de un gas que emite radiación ultravioleta cuando se aplica alto voltaje.
De manera persistente, recibe el nombre de tubo de neón, ya que se utiliza principalmente una mezcla de mercurio y argón como relleno. Por cierto, también hay tubos de neón reales. Se trata de lámparas fluorescentes en las que el gas de llenado brilla directamente con colores. Probablemente conozcas las letras hechas con estos tubos. El neón se ilumina con un color rojo anaranjado de alto voltaje. Las lámparas fluorescentes tienen entre cinco y diez veces más eficiencia energética que las lámparas incandescentes, que convierten una gran cantidad de energía en calor en lugar de luz.
En segundo lugar, hay que tener en cuenta el hecho de que las lámparas fluorescentes emiten radiación ultravioleta. Pero su contenido es tan insignificante que no puede afectar negativamente al cuerpo humano.
Además, el parpadeo de estas fuentes de luz suele ser irritante para los ojos e incluso puede provocar distorsiones de formas y colores (especialmente en personas con baja visión).
Las lámparas incandescentes alcanzan hasta 10 lúmenes por vatio, las lámparas fluorescentes hasta 45-100 lúmenes por vatio. Sin embargo, incluso la descripción de una técnica bastante compleja muestra algunas deficiencias graves de los tubos. Ingredientes tóxicos: los tubos fluorescentes contienen mercurio altamente tóxico. Cuando una trompa se rompe, se liberan unos 10 miligramos. 150 miligramos se considera una dosis letal para los humanos. Por lo tanto, las tuberías viejas no deben retirarse de Desechos domésticos. Se devuelven a los patios de reciclaje de ciudades y pueblos de forma gratuita.
La conexión a la red eléctrica es sólo un camino indirecto: la tensión de red normal de 230 voltios no es suficiente para hacer pasar corriente a través del tubo fluorescente. Para que el gas se encienda, la lámpara debe encenderse mediante un pulso de alto voltaje. Por tanto, las lámparas no se pueden conectar directamente a la red.
Áreas de aplicación de lámparas fluorescentes.
Las lámparas de este tipo se utilizan para la iluminación general de diversas instituciones. Este salas de oficina y tiendas, centros medicos y hospitales, instalaciones industriales y edificios residenciales. Además, utilizan Lámparas fluorescentes y con fines publicitarios (incluida la publicidad callejera).
Para terminar la historia sobre las nuevas fuentes de luz: las lámparas fluorescentes, consideremos qué ventajas y desventajas tienen en comparación con las bombillas incandescentes convencionales. Comparemos todas las propiedades más importantes de las lámparas una por una.
Necesita un estrangulador, que regula el voltaje de encendido y funcionamiento, y un motor de arranque, que calienta el filamento como una bombilla cuando está encendida. Baja resistencia de conmutación: El proceso de encendido descrito provoca el envejecimiento del motor de arranque. En este caso, la lámpara fluorescente deberá sustituirse por completo en caso de que consecuencias ambientales mercurio Por lo tanto, las lámparas tubulares sólo son adecuadas para iluminación continua, nunca en situaciones en las que se encienden y apagan con frecuencia.
Luz desagradable: Muchas personas perciben la luz fluorescente como molesta. Esto no sólo se debe al parpadeo frecuente a medida que las lámparas envejecen, sino también al color de la luz. Como se describe, esto debe lograrse utilizando la mezcla correcta varios fósforos. En general funciona muy bien, puedes elegir entre diferentes tonos como blanco cálido o blanco neutro. Sin embargo, no se pueden descartar valores atípicos ni cambios a lo largo del tiempo. Especialmente en el caso de los carteles publicitarios, esto es muy negativo si se instalan tubos de diferentes colores de luz.
Económico. En primer lugar, comparemos las lámparas por su eficiencia, es decir, por la cantidad de luz que proporcionan con el mismo consumo de energía. Como ejemplo comparativo, tomemos una fuente que emite toda la energía consumida íntegramente en forma de radiación de cuantos con una energía de 2,23 eV, es decir, cuantos que mejor percibe el ojo. Tomemos como tal la eficiencia de dicha fuente.
Tres letras representan palabra inglesa diodo emisor de luz, para un LED alemán o simplemente un LED. El elemento semiconductor, cuya fabricación también es económica, emite luz visible en cuanto pasa corriente a través de él. La longitud de onda de la luz y por lo tanto color claro dependerá de los materiales utilizados. el color blanco logrado en fósforos mediante la mezcla aditiva de luz. En los faros de los automóviles y en las linternas de alto rendimiento demuestran su superioridad sobre otras lámparas.
Este método ha logrado importantes avances en este sentido, pero ahora se acerca a un máximo teórico de 350 lúmenes por vatio. Ya no existe un potencial de ahorro ilimitado. De este modo, la conversión ahorra aproximadamente dos tercios de los costes energéticos anteriores. Por cierto, los ahorros en letras de neón “reales” son aún mayores. Con una estancia media diaria de diez horas, el canje podrá reembolsarse transcurrido el primer año, en función del coste del sistema y del precio de la electricidad.
Ya hemos dicho que la calidad de dicha fuente no nos satisface. Desde este punto de vista, la mejor fuente sería aquella que produzca sólo luz visible, con la misma proporción de cuantos de diferentes energías que está presente en la luz blanca “natural”. Si calculamos la eficiencia de dicha fuente ideal, será aproximadamente igual a 0,35.
Al reemplazar, preste atención a la compatibilidad.
Si bien las luces fluorescentes también tienen una duración de aproximadamente 000 horas, ahora sabemos que el motor de arranque probablemente no durará tanto. Esto no es tan sencillo como las lámparas incandescentes con marcos estandarizados. Primero averigüe qué tipo de lastre se está utilizando. La forma más sencilla es utilizar lastre normal o de baja pérdida. Ambos quedan en la base de la lámpara, sólo se retira el arrancador utilizando el tubo viejo. Preste atención a comprar “reequipamientos” y, por supuesto, al tamaño correcto. Sin embargo, esto reemplazo parcial es un compromiso porque el plan todavía permite el antiguo y ahora inútil lastre.
La eficiencia de las lámparas fluorescentes, calculada de la misma forma, es 0,06 y la de las bombillas incandescentes es sólo 0,02. Así, aunque las lámparas fluorescentes son tres veces más económicas que las bombillas incandescentes, todavía están muy lejos de ser una fuente ideal.
¿Cuáles son las razones de las pérdidas de energía en las lámparas fluorescentes? ¿Se conocen formas de reducir estas pérdidas?
Por el contrario, los balastos electrónicos normalmente deben retirarse por completo. Por lo tanto, se requiere cableado nuevo, lo cual sólo puede realizar un electricista calificado. Con poca transparencia iluminada, es cuestionable si el esfuerzo vale la pena. Los proveedores cuentan con los catálogos correspondientes. aunque viejo sistema eléctrico no se puede reutilizar, en el futuro será posible una conexión sencilla a 230 voltios sin contaminación residual en el circuito.
Los especialistas en materiales publicitarios LED deben ofrecer, además de transparencia luminosa, muchos conceptos diferentes. Letreros iluminados indirectamente: texto y logotipo grabados en vidrio acrílico. El grabado hace que la pantalla brille desde dentro. Es adecuado como soporte, colgador o para montaje en pared. Sin embargo, su efecto sólo se manifiesta en la oscuridad.
Los cálculos y mediciones han demostrado que aproximadamente dos tercios de la energía total consumida por la lámpara se destina a la emisión de cuantos ultravioleta con energías de 4,9 y 6,7 eV. El tercio restante se utiliza para calentar los electrodos, para el calor generado en las paredes del tubo cuando la corriente pasa a través de él, y también para la emisión de cuantos infrarrojos. Sólo un poco más del uno por ciento de la energía se gasta en emitir directamente luz visible.
Paneles retroiluminados: son especialmente populares en restaurantes porque puedes marcar el área con bolígrafos fluorescentes una y otra vez. Al recibir radiación ultravioleta de onda corta. El tubo contiene una pequeña cantidad de vapor de mercurio y un gas inerte, generalmente argón o neón, a una presión ligeramente inferior a la atmosférica. Además, en los extremos del tubo se encuentran dos filamentos de tungsteno.
Estas lámparas que contienen nitrógeno y dióxido de carbono, emitieron luz blanca y rosa, respectivamente, y tuvieron un éxito moderado. Desde la instalación Mantenimiento y la reparación de estas lámparas fue difícil, no tuvieron éxito. Sin embargo, su diseño era muy parecido al de lámparas modernas, además de ser más eficientes que lámparas incandescentes similares.
Los cuantos ultravioleta que aparecen en el tubo son la principal fuente de su brillo, ya que bajo su influencia se excita el fósforo depositado en las paredes. Sin embargo, como ya hemos dicho, cuando la radiación ultravioleta se convierte en luz visible, la diferencia entre la energía de los cuantos ultravioleta y los cuantos de luz visible se convierte en calor y la perdemos casi por completo. Ésta es la principal razón de la infrautilización de energía en las lámparas fluorescentes. Además, es necesario tener en cuenta las pérdidas de luz en la capa de fósforo, la absorción de parte de los cuantos ultravioleta en el vidrio, las pérdidas de energía en la bobina de autoinducción y algunas otras pérdidas menos significativas. Como resultado, resulta que las lámparas fluorescentes son entre 5 y 6 veces menos económicas que una fuente de luz ideal.
Elementos necesarios para su funcionamiento
Inman lo puso a disposición para uso comercial en las conocidas lámparas de encendido directo y de precalentamiento, que se mostraron por primera vez al público en la Feria Mundial de Nueva York, dentro de un año. Desde entonces, los principios de funcionamiento se han mantenido sin cambios, con la excepción de las técnicas de fabricación y el uso de materias primas, lo que propició precios más bajos y contribuyó a popularizar estas lámparas en todo el mundo. Figura - Diagrama de conexión de una lámpara fluorescente.
En esta figura destacan, además de la propia lámpara, dos elementos principales: el cebador y la reactancia inductiva. El cebador está formado por una pequeña ampolla de vidrio llena de gas neón a baja presión, en cuyo interior hay un contacto formado por láminas bimetálicas. Paralelamente a este contacto existe uno diseñado para funcionar como succionador de chispas o apagachispas. La presencia de este condensador no es esencial para el funcionamiento del tubo fluorescente, pero ayuda a aumentar la vida útil del par bimetálico cuando se somete a funcionamiento como interruptor de alto voltaje.
De lo anterior, podemos concluir que la principal forma de aumentar la eficiencia de las lámparas fluorescentes es mediante un uso más ventajoso de la radiación ultravioleta excitante, es decir, una relación más favorable entre la energía de los cuantos excitantes y la energía de los cuantos emitidos por el fósforo. . No se puede descartar la posibilidad de seleccionar el fósforo y el gas que llena el tubo de manera que se “intercambie” un cuanto ultravioleta por dos visibles.
Por este motivo, se recomienda utilizar iluminación fluorescente en modo continuo en lugar de iluminación intermitente. El elemento de reactancia inductiva consiste en una bobina enrollada sobre un núcleo de placas de acero denominada balastro o lastre. El penúltimo término no debe confundirse con el material utilizado en la construcción de vías férreas.
Cuando se aplica la tensión de alimentación, el gas contenido en la bombilla de cebado se ioniza, lo que aumenta su temperatura lo suficiente como para que la lámina bimetálica deforme el circuito, provocando que los filamentos de los extremos del tubo se enciendan. La función del condensador contenido en el cebador es absorber los picos de tensión que se producen al abrir y cerrar el contacto, evitando el desgaste por chispas que de otro modo se producirían.
Por supuesto, no se debe descuidar la reducción de otros costes energéticos improductivos, por ejemplo, el calentamiento de los electrodos y el calor generado en la bobina de autoinducción.
Composición de la luz. Gracias a la gran variedad de fósforos, se pueden mezclar con cualquier composición luminosa deseada. Además de una luz muy próxima a la luz del día (“lámparas fluorescentes”), es posible obtener diferentes tonalidades de luz blanca (“lámparas de luz blanca”, “lámparas de luz blanca cálida”) y luz de varios colores.
La capacidad de producir luz de cualquier composición es una de las principales ventajas de las lámparas fluorescentes frente a las bombillas incandescentes.
Brillo. Mirar directamente al filamento de una bombilla incandescente, incluso la más débil, es desagradable. El ojo se cansa rápidamente y pierde sensibilidad. Esto se debe a que la luz se emite desde una superficie muy pequeña. En luminotecnia se dice que "el brillo de la fuente es alto", y por brillo se entiende la intensidad de la luz de cada centímetro cuadrado de la fuente. El alto brillo es desagradable y perjudicial para la visión.
Para reducir el brillo de las bombillas incandescentes, es necesario utilizar pantallas y tapas, que reducen la ya baja eficiencia de las bombillas.
Para una lámpara fluorescente, la superficie de radiación es todo el tubo. Por lo tanto, el brillo de las lámparas fluorescentes es cientos de veces menor que el brillo de las bombillas incandescentes y pueden usarse incluso sin accesorios protectores.
Toda la vida. Plazo medio Vida útil de la bombilla incandescente: 1000 horas. Habiéndose quemado durante este período, la bombilla se apaga, ya que en ese momento su filamento generalmente se quema. Las lámparas fluorescentes son dos o tres veces más duraderas.
Además, no suelen fallar de inmediato, sino de forma paulatina, funcionando cada vez peor y, por así decirlo, advirtiendo de la necesidad de sustitución. Primero, el flujo de luz que produce la lámpara disminuye, luego se vuelve más difícil encender y, finalmente, deja de funcionar por completo. Su vida útil no se considera el tiempo de funcionamiento hasta que la lámpara falla por completo, sino el tiempo durante el cual el flujo luminoso disminuye aproximadamente un 20%.
Cabe señalar que la vida útil de la lámpara depende de la frecuencia con la que se enciende. Cuando la lámpara está encendida, el voltaje es mucho mayor que cuando está encendida, y esto provoca que los electrodos chisporroteen. Por lo tanto, una lámpara fluorescente es más duradera cuanto más tiempo permanezca encendida de forma continua cada vez.
Parpadeo de luz. Sabemos que la corriente alterna que utilizamos para iluminar cambia de dirección cien veces por segundo. Una bombilla incandescente prácticamente no siente estos cambios. Durante el ascenso y descenso de la corriente, la temperatura del filamento permanece casi sin cambios. Por lo tanto, la intensidad luminosa de la bombilla varía de forma bastante imperceptible.
Una lámpara fluorescente se comporta de manera diferente. La luz que emite cae casi a cero cuando se detiene la corriente. Sólo queda un ligero brillo residual.
Fósforo. El ojo humano no nota este parpadeo de la luz, ya que la impresión de luz en el ojo permanece durante algo más de una décima de segundo. Este tiempo es suficiente para que la luz de la lámpara fluorescente nos parezca continua.
Sin embargo, un objeto que se mueve rápidamente, iluminado por una lámpara fluorescente, parece multiplicarse en varios objetos idénticos, desplazados entre sí. Puedes comprobarlo pasando rápidamente la mano por delante de la lámpara.
Para eliminar este fenómeno, encienda dos o tres lámparas para que no se apaguen simultáneamente. Algunas instalaciones utilizan la denominada corriente trifásica. EN tres cables corriente trifásica el voltaje relativo al cuarto cable "neutro" no cambia simultáneamente, sino con un desplazamiento entre sí de una tres centésimas de segundo.
Conectando tres lámparas entre cada uno de los cables principales y cable neutral(Fig. 23), obtenemos casi
Bobina de autoinducción
Inicio
Arroz. 24. Un método para conectar dos lámparas a una red de iluminación normal para reducir el parpadeo.
Luz continua. Primero, una lámpara se apagará, la segunda, después de una tercera centésima de segundo, la tercera, después de dos tres centésimas de segundo. Después de tres tres centésimas, es decir, después de una centésima de segundo, el primero volverá a apagarse, etc.
En las redes de iluminación convencionales, donde se utiliza corriente alterna monofásica, se encienden dos lámparas simultáneamente. Utilizando una conexión especial de bobinas de autoinducción y condensadores (Fig. 24), es posible garantizar que cada lámpara se apague en el momento en que la otra arde más. Uniformidad con dos lámparas.
Aunque hay menos luz que con tres, es mucho mejor que cuando solo hay una lámpara encendida.
Influencia de la temperatura ambiente. Una de las desventajas más importantes de las lámparas fluorescentes es su gran sensibilidad a la temperatura ambiente. Una bombilla incandescente funciona en cualquier condición de temperatura y una lámpara fluorescente cambia notablemente sus propiedades cuando la temperatura aumenta o disminuye.
Cuando se enfría, la densidad del vapor de mercurio disminuye. Esto reduce la cantidad de cuantos ultravioleta emergentes y, en consecuencia, debilita el brillo del fósforo. Un mayor enfriamiento dificulta el encendido de la lámpara y, a una temperatura ambiente Alrededor de cero la lámpara deja de funcionar por completo. Cuando la lámpara se sobrecalienta, aumenta la cantidad de cuantos infrarrojos que emite y, en consecuencia, su eficiencia disminuye.
Esta dependencia del funcionamiento de las lámparas fluorescentes de la temperatura ambiente limita enormemente el ámbito de su aplicación. Es especialmente difícil utilizar estas lámparas para alumbrado público V horario de invierno. Se realizan varios intentos para reducir la sensibilidad de una lámpara fluorescente a la temperatura ambiente. La forma más sencilla es rodearlo con una carcasa de cristal. Un espacio de aire entre la carcasa y la lámpara ayuda a mantener una temperatura más constante en las paredes de la lámpara.
Actualmente se están realizando experimentos para iluminar las calles de Moscú y Leningrado con lámparas fluorescentes.
Encendido y mantenimiento de lámparas. Incluir una bombilla incandescente en la red de iluminación es muy
Justo. Para ello, solo se necesitan un portabrocas universal y un interruptor. Y para conectar una lámpara fluorescente a la red, necesita un arrancador, una bobina de autoinducción y un condensador.
Solo puede reemplazar una lámpara defectuosa por una lámpara de la misma potencia; de lo contrario, necesitará otra bobina de autoinducción y otro condensador. Además, dado que los tamaños de las lámparas de diferentes potencias son diferentes, los accesorios con una cierta distancia entre los casquillos son adecuados sólo para determinadas lámparas. La gran longitud de la lámpara, útil desde el punto de vista de reducir la luminosidad de su superficie, en algunos casos puede resultar incómoda para la instalación.
El mantenimiento de las lámparas fluorescentes también es más complicado que el de las lámparas incandescentes; en particular, son posibles alteraciones en el funcionamiento normal de la lámpara (dificultad para encenderse, parpadeo, etc.), que no están asociadas con un fallo de la lámpara, sino con daños a cualquiera de ellas. de los dispositivos auxiliares.