蛍光灯とその特徴。 参照データ。 パート1

無線電子工学と電気工学の百科事典 / 参考資料

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蛍光ランプの分類、従来の蛍光ランプの特性、ネットワーク電圧に対するランプパラメータの依存性、周囲温度および冷却条件に対する特性の依存性、燃焼中の蛍光ランプの特性の変化、エネルギー効率の高い蛍光ランプ、外国製蛍光ランプ、コンパクト蛍光灯、無電極蛍光灯。

蛍光灯の分類

蛍光灯（FL）は汎用照明と専用照明に分けられます。 汎用 LL には、さまざまな色合いの自然光を模倣する色とスペクトル特性を備えた、15 ～ 80 W の出力のランプが含まれます。 特殊目的の LL を分類するには、さまざまなパラメータが使用されます。 電力に基づいて、低電力 (最大 15 W) と高電力 (80 W 以上) に分類されます。 アーク、グロー放電、グローへの放電の種類別。 自然光ランプ、色付きランプ、特殊な放射線スペクトルを持つランプ、紫外線ランプからの放射線による。 フラスコの形状に応じて：管状および巻き毛。 無指向性発光および指向性（反射、スロット、パネルなど）による配光に応じて。

マーキングは通常 2 ～ 3 文字で構成されます。 最初の文字Lは発光を意味します。 次の文字は放射線の色を示します。D - 日光。 ХБ - 冷たい白。 B - 白。 TB - 暖かい白。 E - ナチュラルホワイト。 K、F、3、G、S - それぞれ赤、黄、緑、青、青。 UV - 紫外線。 演色性を向上させたランプには色を表す文字の後に「C」の文字が使用され、特に演色性の高いものには「CC」の文字が使用されます。 最後に、デザインの特徴を特徴付ける文字が表示されます。P - リフレックス、U - U 字型、K - リング、A - アマルガム、B - クイックスタート。 数字は電力をワット単位で示します。 グローランプのマーキングはTLの文字で始まります。

従来のLLの特徴

В 表1 最も一般的な昼光照明器具の特徴を示します。 指定: P - パワー; U はランプの両端の電圧です。 I - ランプ電流。 R - 光束。 S - 発光効率。

ランプパラメータの主電源電圧への依存性

主電源電圧が + 10% 以内で変化する場合、ランプ パラメータの変化は比率 dX/X = Nx dUc/Uc から決定できます。ここで、X は対応するランプ パラメータです。 dX - その変化。 Nx - 対応するパラメータの係数。 チョークを備えた回路の場合、係数は次の値になります。 光度 Ni = 2,2。 電力 Np = 2,0 の場合。 光束 Nф = 1,5 の場合。 容量性誘導性安定器を備えた回路では、Nx 値は若干小さくなります。

ネットワーク電圧が許容レベルを下回ると、再点火状態が悪化します。 許容レベルを超えて電圧を増加すると、カソードの過熱とバラストの過熱が発生します。 どちらの場合も、ランプの寿命は大幅に短縮されます。

表1

周囲温度および冷却条件による特性の依存性

最適温度と比べて管温度が上下に変化すると、光束の低下、点火条件の悪化、寿命の短縮が生じます。 スターターを使用する場合の標準ランプの点火信頼性は、-5°C を下回る温度や主電源電圧が低下すると、特に顕著に低下し始めます。 たとえば、-10°C でネットワーク電圧が 180 V ではなく 220 V の場合、点灯しないランプの数は 60 ～ 80% に達する可能性があります。 このような強い依存性により、低温の部屋での LL の使用は効果がありません。

周囲温度の上昇や、ランプが密閉された状態で動作している場合、最適温度よりも温度が上昇する可能性があります。 LL の過熱は、光束の低下に加えて、色の変化を伴います。 図では、 図 2 は、LL パラメータの周囲温度への依存性を示しています。

燃焼時のLL特性の変化

燃焼の最初の数時間では、陰極の追加の活性化、さまざまな不純物の放出と吸収に関連して、ランプの電気特性に何らかの変化が生じます。 これらのプロセスは通常、最初の 3 時間以内に終了します。 残りの耐用年数の間、電気的特性はほとんど変化しません。 蛍光体の明るさとランプの光束は徐々に減少します (図 1: 40 W LL の曲線 2、15 および 30 W LL の曲線 XNUMX)。 一部のランプでは、数百時間の燃焼後、陰極のスパッタリングに伴う暗い堆積物や斑点が管の端に現れ始めます。 これらはランプの品質が低いことを示しています。

エネルギー効率の高い蛍光灯 (FLL)

ELL は一般照明用に設計されており、ランプや安定器を交換することなく、既存の照明設備の電力 20、40、および 65 W の標準 LL と完全に互換性があります。 それらは、標準の長さ、ランプの動作電流と電圧の標準値、および10％削減された電力（18、36、および58 W）の対応する色の標準ランプと同じまたは類似の光束値を備えています。 。 外観上、ELL は直径が小さいこと (26 mm ではなく 38 mm) だけが標準ランプと異なります。 直径を小さくすることで、基本的な材料（ガラス、蛍光体、ガス、水銀など）の消費量が削減されます。

直径を小さくするときにランプ全体で同じ電圧降下を確実にするには、充填にアルゴンとクリプトンの混合物を使用し、圧力を (標準ランプでは通常 200 Pa ではなく) 330 ～ 400 Pa に下げる必要がありました。 ELL では、管温度は 50°C まで上昇しますが、冷却のための特別な条件は必要ありません。 ELL の蛍光体層はより厳しい動作条件にさらされるため、これらのランプには希土類蛍光体が最適です。 しかし、そのような蛍光体は標準的なハロリン酸カルシウム（HPA）よりも約 40 倍高価であるため、そのような蛍光体を備えたランプは従来のものよりも数倍高価になります。 ランプのコストを削減するために、XNUMX層コーティングが使用されます。 まず、GFC をガラスに塗布し、その上に薄い希土類蛍光体を置きます。

業界では、出力 18、36、および 58 W の同じ色の従来の LL のパラメータと一致する光パラメータを備えた、LB、LDC、および LEC 色の出力 20、40、および 65 W の ELL を製造しています。 LBCT ブランドの下で、希土類蛍光体の 15000 成分混合物を使用し、耐用年数 XNUMX 時間の ELL が製造されています。

外国のELL

外国企業は、希土類蛍光体の XNUMX 成分または XNUMX 成分混合物を使用し、XNUMX つまたは XNUMX つの標準化された色調で ELL を製造しています。 で 表2 OSRAM (ドイツ) の直径 26 mm のフラスコ内のいくつかのタイプの ELL のパラメーターが示されています。

コンパクト蛍光ランプ (CFL)

80 年代初頭には、出力 5 ～ 25 W、発光効率 30 ～ 60 lm/W、耐用年数 5 ～ 10000 時間のコンパクトな FL が数多く登場し始めました。 。 バラストが内蔵されており、標準の E27 ネジ付きベースが装備されています。

CFL の開発は、標準的な LL よりも高い表面照射密度で動作できる、希土類元素によって活性化される非常に安定した狭帯域蛍光体の作成の結果としてのみ可能になりました。 これにより、放電管の大幅な細径化が可能となりました。 ランプの長さの寸法を減らすことに関しては、この問題は、管をいくつかの短いセクションに分割し、平行に配置し、管の湾曲部分または溶接されたガラスパイプによって互いに接続することによって解決されました。

表2

表3

現在製造されているさまざまな CFL は、XNUMX つの主要なグループに分類できます。

1. 外殻なし、H 字型または U 字型の放電管、特別なベース、遠隔始動制御装置 (バラスト) および内蔵スターター付き (図 4、a) (1 は放電)チューブ; 2 - スターターとコンデンサーが内部に取り付けられた特別なベース G23)。

2. 角柱状またはオパールの外殻、複雑に湾曲した放電管、標準のネジ付き (またはピン) ベース、内蔵スターターおよびバラストを備えています (図 4、b)。ここで 1 は放電管です。 3 - スロットル。 4 - 外側フラスコ。 5 - 本体の中空部分。内部にはチョーク、スターター、コンデンサ、サーマルスイッチが取り付けられています。

3. 外殻のないリング。標準のネジ (またはピン) ベースとスターターとバラストが内蔵されています (図 4、c)。

4. ガラス外殻、複雑に湾曲した放電管、専用ベース、リモートスターター、バラストを装備。

最初のグループには、最も普及している CFL が含まれます。 ランプには直径 12,5 mm の放電管があり、特別な 23 ピン G400 口金が装備されています。 これらは、国内産業（KL/TBC ブランドの下）および多くの外国企業によって生産されています。 ランプには 20 Pa の圧力のアルゴンが充填されており、これにより陰極の正常な動作と放電状態が保証されます。 ランプは-10℃までの温度でも簡単に点灯し、点火時間は3秒を超えません。 このようなランプの主なパラメータを表 XNUMX に示します。

高出力 CFL シリーズは、出力 18、24、35 W、長さ 251、362、443 mm、公称光束がそれぞれ 1250、2000、2500 lm、耐用年数が 5000 つのランプで構成されています。 15 時間 ランプは直径 4 mm まで拡大されたチューブで製造され、特別な XNUMX ピン ベースに取り付けられています。

第二グループへ これには、ガラスまたはプラスチックの外殻と標準の E27 ネジ付きベースを備えた海外で非常に一般的な CFL が含まれます (図 4、b を参照)。 シェル内にはバラスト、スターター、ダブルU字型の放電管が取り付けられています。 このタイプの CFL (国内 CFL.../TBC および海外で生産されたもの (SL) の主なパラメータ) を表 3 (RE2/2001) (第 XNUMX グループ) に示します。

このタイプのランプの放電管は最適温度よりもかなり高い温度で閉じた外殻内で動作し、人為的にコールドゾーンを作り出す可能性がないため、放電管には水銀アマルガムが充填されています。

このランプは白熱灯を直接置き換えるように設計されており、大幅なエネルギー節約を実現します。 それらの欠点としては、比較的大きなものが挙げられます。

白熱ランプに比べて寸法、特に重量が大きく、分離不可能な設計のため、放電管が故障した後はインダクタを含むランプ全体を交換する必要があります。 これに関して、一部の外国企業は、折りたたみ可能なデザインでそのようなランプを製造しています。

第三グループへ には、リング状の放電管の直径に沿って配置されたプラスチック製のハウジングに取り付けられたネジ付きベースと内蔵バラストを備えたリング CFL のファミリーが含まれます (RE2/2001、図 4、c を参照)。 リング型 CFL の発光効率は、半導体安定器を使用した場合でも、対応する出力の H 型 CFL の発光効率より劣ります。 リング CFL の便利な点は、照明器具の白熱灯を直接置き換えることができることです。

XNUMX番目のグループに 円筒形または洋ナシ形の外殻を備えたランプ、特殊な 4 ピン ベース、リモート コントロール ギア、およびスターターが含まれます。 これらのランプは、H 字型および U 字型 CFL と比較して光出力が低くなります。 したがって、これらのランプに関するデータは提供されません。

CFL の主な経済的利点は、白熱灯と比較して大幅なエネルギー節約と、同じルーメン時間の生成に必要なランプの数の削減です。

最新の CFL は製造が困難です。 したがって、そのようなランプを改良することを目的とした理論的および実験的研究が行われています。

無電極CFL

これらのランプでは、蛍光体の輝きを励起するために、水銀蒸気を混合した低圧水銀蒸気中での放電が行われます。

不活性ガス（アルゴン、クリプトン）。 電荷は、放電容積のすぐ近くに生成される電磁場のエネルギーによって維持されます。 無電極 CFL の作成は、最新のマイクロエレクトロニクスのおかげで可能になり、小型で比較的安価で高効率の高周波エネルギー源を作成できるようになりました。

考えられるすべてのタイプの無電極ランプは、25 つの主要コンポーネントで構成されています。小型の RF エネルギー源、RF エネルギーを効果的に放電に伝達するためのインダクターと呼ばれるデバイス、および放電ボリュームです。 ユニットのデザインと設計の違いは、放電を励起するために選択される高周波によって決まります。 現在、ほぼ同じエネルギーパラメータを持つ 1000 つの主なタイプの無電極 CFL があります。強磁性コア上のトロイダル インダクタを備えたもの (周波数 3 ～ 300 kHz)、ソレノイド インダクタを備えたもの (周波数 100 ～ XNUMX MHz)、および超高磁性インダクタを備えたものです。 -周波数（XNUMX MHzを超える周波数）。

分析の結果、現時点では、ソレノイド インダクターと、それに対して放電容積の外部位置を備えた設計を使用することが最も賢明であることがわかりました。 このようなランプの設計を図に示します。 5、ここで 1 は E-27 塩基です。 2 - 自動発電機ユニット。 3 - 充填、水銀および不活性ガス、4 - ソレノイドインダクター。 5 - 蛍光体層。 6 - フラスコ内の円筒形の空洞。 7 - ガラスフラスコ。 ソレノイドインダクタ（周波数 18 MHz）を備え、主電源電圧 30 V 220 Hz で出力 50 W、電球外径 75 ～ 85 mm の無電極 CFL の実験サンプルの発光効率は 30 ～ 40 lm/W。 この場合、フェライトコアは300℃まで発熱します。

現在、どの国でも無電極 CFL の工業生産は行われておらず、実験サンプルのみが生産されています。

著者：S.I。 パラマレンコ、キーウ; 出版物：electrik.org

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