Что такое кольцевые люминесцентные лампы и чем отличаются от линейных

Люминесцентные лампы дневного света могут принимать различные формы. И кольцо – не самая сложная из них. Стоит отметить, что источником света служит сама колба, на которую нанесен люминофор. Получается сплошная светящаяся цилиндрическая поверхность. Ни один другой источник света не имеет такой особенности. Эти светильники оригинально смотрятся даже без плафонов и абажуров. Расскажем о лампах кольцевых люминесцентных для общего пользования.

Устройство и принцип действия

Кольцевая люминесцентная лампа, как и любая люминесцентная, имеет 2 встроенные в противоположные концы колбы электрода, сделанные в виде спирали накаливания. Стеклянная колба покрыта изнутри люминофором, который преобразует ультрафиолетовое излучение в видимый для человека спектр света. Для запуска лампы применяется пусковая регулирующая аппаратура электромагнитного (ПРА) или электронного (ЭПРА) типа.

При изготовлении колбы из нее откачивается воздух, после чего колба заполняется инертным газом аргоном или смесью с добавлением неона или криптона. В качестве активного вещества, дающего ультрафиолетовое излучение при ионизации, вводится ртуть. При запуске лампы ртуть переходит в парообразное состояние.

Для покрытия колбы используют галофосфатные люминофоры на основе кальция или других щелочноземельных металлов, чаще их силикатных соединений. Различное сочетание инертных газов и компонентов люминофора позволяет получать разный спектр дневного света и цветопередачи.

В качестве основных элементов ПРА используется дроссель и стартер. Дроссель обеспечивает электромагнитный импульс для электрического разряда между двумя электродами и ограничивает силу рабочего тока. Стартер представляет собой малогабаритную газоразрядную лампу с биметаллическим контактом. Его задача – замкнуть цепь между двумя катодами на короткое время, чтобы по спиралям прошел пусковой ток, разогревающий газ и ртуть. Для снижения реактивной составляющей, которую дает дроссель, в качестве компенсатора в схему добавляют конденсатор.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Более современная электронная пуско-регулирующая аппаратура (ЭПРА) реализует тот же принцип, что и устаревшая ПРА, но с применением электронных элементов. При этом ЭПРА увеличивает частоту переменного тока с 50 Гц до 25-133 кГц, что исключает мерцание люминесцентной лампы.

При подаче напряжения через дроссель на электроды лампы и стартера в последнем образуется тлеющий разряд, который нагревает биметаллический контакт. При нагреве контакт изгибается и замыкает электрическую цепь. Протекающий большой пусковой ток разогревает спирали катодов, которые в свою очередь разогревают инертный газ и жидкую ртуть, превращая ее в пары ртути.

При замыкании контактов стартера тлеющий разряд прекращается, и контакты после остывания размыкаются. В момент размыкания контактов происходит резкое снижение силы пускового тока, и дроссель формирует электромагнитный импульс до 1 киловольта. Этого достаточно для образования разряда между катодами в парах ртути. Появляется устойчивая электрическая дуга. Напряжение между катодами значительно снижается, поэтому повторный тлеющий разряд в стартере не происходит. Если разряд между катодами не произошел или электрическая дуга оборвалась, то на катодах и контактах стартера вновь появляется напряжение 220В, и процесс запуска повторяется. При нормальных условиях пуск лампы в работу длится не более 1 секунды.

Образовавшаяся электрическая дуга – это, по сути, короткое замыкание между фазой и нулевым проводником. Дроссель является индуктивным сопротивлением, ограничивающим силу переменного тока. Конденсатор между фазой и нулевым проводом (С1 на схеме) нужен для компенсации реактивной составляющей тока, снижения потерь реактивной электроэнергии в сети. Конденсатор между контактами стартера (С2) служит для защиты контактов. При размыкании препятствует образованию искрящей дуги, повреждающей контакты. На запуск и работу лампы конденсаторы не влияют и могут отсутствовать в схеме.

Под воздействием электрического разряда в колбе лампы с инертным газом и парами ртути образуется ультрафиолетовое свечение. Большая часть этого излучения невидима человеческому глазу. Но люминофор, покрывающий колбу, под воздействием УФ-излучения дает уже видимый спектр излучения. Поэтому человек видит светящуюся колбу и свет, исходящий из нее.

Схема подключения кольцевой люминесцентной лампы

Что нужно для подключения кольцевой люминесцентной лампы? Конечно, ПРА. Пускорегулирующая аппаратура еще называется балластом, поскольку одной из функций ПРА является ограничение силы рабочего тока. В электротехнике устройства, ограничивающие силу тока, называются балластом. Его роль выполняет дроссель или резистор в схемах без дросселя. В ЭПРА для ограничения тока может использоваться также дроссель меньшей мощности, резистор и электронные элементы: транзисторы, другие управляемые полупроводники.

ЭПРА создают возможность работать люминесцентным лампам от источников постоянного тока.

Какой нужен балласт для кольцевой лампы? Отдельной схемы для подключения кольцевой лампы нет. Любая схема для люминесцентной лампы линейного, U-образного, спирального и другого типов подойдет и для кольцевой.

Так почему существует столько разнообразных схем подключения люминесцентных ламп? Множество видов схем объясняется желанием разработчиков и любителей добиться, кроме запуска лампы, иных целей:

• удешевление стоимости элементов ПРА;
• запуск без применения дросселя и(или) стартера как наиболее дорогих элементов ПРА;
• запуск и работа от источника постоянного тока;
• запуск с перегоревшими нитями спирали катода;
• подключение и запуск одновременно двух ламп;
• щадящий режим запуска с ограничением величины пускового тока;
• запуск при низких и отрицательных температурах (ртуть переходит в газообразное состояние при +30 – +40 ⁰С);
• запуск и поддержание работы при низком напряжении в сети.

Подбирая схему подключения кольцевой лампы, нужно учесть условия эксплуатации. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. Кольцевые лампы в основном используются в теплых помещениях в стандартных условиях. Поэтому при выборе ПРА могут оказаться важными другие факторы.

Как подобрать ПРА? Если выбирается стандартный балласт, выпускаемый серийно, решающее значение будет иметь мощность кольцевой люминесцентной лампы. Чтобы увеличить мощность, приходится удлинять расстояние между электродами. Но чем больше расстояние, тем выше должно быть напряжение импульса – для надежного пробоя электрическим разрядом инертных газов между электродами. При этом сила пускового и рабочего токов также возрастает. Следовательно, дроссель должен иметь другие, соответствующие мощности лампы параметры. Поэтому важно знать мощность подключаемой лампы при выборе ПРА. А на самом ПРА производитель обязательно указывает диапазон мощности ламп, которые можно к нему подключить. Нельзя применять ПРА и ЭПРА с лампами несоответствующей мощности.

Отличие кольцевой от линейной формы

Линейная люминесцентная лампа имеет прямую колбу. Разряд тока между электродами проходит по прямой. У кольцевой лампы колба имеет фигуру тора. Разряд тока повторяет фигуру колбы. На принцип работы лампы ее форма не влияет. Но конструкционные отличия все же есть.

У кольцевой лампы катоды расположены близко друг к другу, и нет необходимости тянуть и прятать провода к противоположной спирали. Это позволяет использовать кольцевую лампу без длинной арматуры светильника.

Сферы применения и особенности

Кольцевые источники света дают очень мягкую, с размытыми очертаниями, тень. Применяя несколько таких источников, можно добиться эффекта отсутствия тени. Такой специфический эффект очень полезен при работе с натурой в помещении для фото-, видеосъемок, а также в работе гримеров и визажистов. Лучшая освещенность объемных предметов позволяет правильно определять тональность оттенков и цветопередачу на предмете с разных сторон.

Для достижения этих целей можно использовать и другие источники света, располагая их по периметру помещения. Но у кольцевой лампы есть одно важное преимущество. Световой поток излучает вся поверхность ее колбы. Другими словами, если взять разные типы ламп с равной силой светового потока, то на люминесцентную колбу человек может смотреть относительно спокойно, не закрывая глаз и не жмурясь. В то время как на лампу накаливания или светодиод невозможно прямо смотреть, если они находятся перед человеком и светят в лицо.

Кольцевые лампы часто применяют для дизайнерского оформления помещений, выставленных предметов и целых экспозиций. Они ярко освещают объект, не режут глаз и не препятствуют осмотру объектов искусства. Есть лампы, выпускаемые для технических помещений, гаража, подвала. Встречаются даже кольцевые в форме квадрата, применяемые для подсветки большой лупы. Есть немало ситуаций, когда компактная кольцевая гораздо лучше длинной линейной лампы.

Цветопередача и цветовая температура

Среди особенностей у любых лампочек выделяются цветопередача и цветовая температура. Это схожие характеристики источника света, но измеряются разными методами и имеют разные единицы измерения.

Цветопередача зависит от ширины спектра видимого света, которую излучает источник. Если какой-то цвет в спектре источника отсутствует, то невозможно будет увидеть этот цвет. Поэтому очень важно, чтобы источник давал свет в спектре, очень близком к солнечному. За величину в 100 RA принят видимый естественный солнечный спектр. У люминесцентных ламп эта величина может быть от 60 до 95 RA.

Цветовая температура лампы указывает, к какой части видимого спектра ближе ее самое сильное излучение. Измеряется в Кельвинах (К) от 1000 до 10000. Теплому свету соответствует от 2700 до 3500К, естественному белому – 3500-4000К, холодному белому – 4000-5000К, дневному белому – 5000-6000К, холодный дневной излучает свыше 6500К.

При маркировке люминесцентных ламп цветопередача и цветовая температура обозначается цифровым кодом производителя. У каждого бренда он свой. Но все чаще используется трехзначный код OSRAM, где в первой цифре зашифрован индекс цветопередачи, который нужно умножить на 10 и таким образом получить значение RA. Две следующие цифры указывают на цветовую температуру, их надо умножить на 100, чтобы получить значение в Кельвинах. Например, код 830 означает, что лампа имеет индекс цветопередачи 80 и температуру цвета 3000К.

На лампах российского производства может встречаться отечественная маркировка. Первая буква Л – люминесцентная. Далее обозначается цветность: ТБ – теплый белый, Б – белый, Д – дневной, ХБ – холодный белый. У ламп с улучшенной цветопередачей дополнительно присутствует буква Ц. Например, ЛДЦ – 40, люминесцентная, дневной свет, улучшенной цветности, 40 Вт.

Из-за специфики применения кольцевых люминесцентных ламп они выпускаются чаще с улучшенной цветопередачей. Для достижения наибольшего эффекта в цветопередаче и приближенности качества освещения к солнечному свету рекомендуется использовать несколько ламп с разной цветовой температурой.

Лучшие кольцевые лампы

При выборе лучших ламп учитывается цветопередача (RA) и бренд производителя. Световой поток должен максимально соответствовать солнечному спектру, а лампа – исправно отработать в течение всего срока службы. Выпускают люминесцентные источники света с определенными цветовыми характеристиками разной мощности.

Самыми известными брендами, производящими кольцевые люминесцентные колбы, являются: OSRAM, PHILIPS, SYLVANIA, General Electrik (GE).

Кольцевые люминесцентные лампы OSRAM

FC lumilux 40w/830 2gx13 кольцевая люминесцентная OSRAM

L 32w/840 g10q кольцевая люминесцентная OSRAM

L 22w/840 G10q кольцевая люминесцентная OSRAM

Кольцевые люминесцентные лампы PHILIPS

TL5 circular 40w/830  2gx13 кольцевая люминесцентная FHILIPS

 TL-E CIRCULAR SUPER 80 PRO 22W/840 G10q кольцевая люминесцентная PHILIPS

Кольцевые люминесцентные лампы SYLVANIA

 FC 32w/830 C G10q кольцевая люминесцентная SYLVANIA

Кольцевые люминесцентные лампы General Electrik (GE)