Радиопомехи, создаваемые люминесцентными лампами, и меры борьбы с ними Радиопомехи, создаваемые люминесцентными лампами, и меры борьбы с ними

Виды помех. В связи с широким развитием радио и телевидения возникла проблема борьбы с радиопомехами, которые создаются различного рода промышленными, а отчасти и бытовыми электроустановками. Существуют определенные правила, регламентирующие допустимую величину радиопомех, создаваемых различными электроустановками. В зависимости от происхождения радиопомехи люминесцентных ламп разделяют на шумы включения и зажигания, катодные и анодные шумы. Шумы включения и зажигания имеют небольшую длительность и повторяемость. В рабочем режиме возникают анодные и катодные шумы. Анодные шумы имеют звуковую частоту несколько килогерц и связаны с колебаниями пространственного заряда положительных ионов у анода. Катодные шумы имеют широкий спектр излучения, лежащий в области от 0,15 до 1,5 МГц и связаны с колебаниями пространственного заряда электронов у катода. Установлено также, что чем хуже контакт слоя оксида с керном, тем выше уровень шумов, т. е. больше «шумят» плохие или долго работавшие люминесцентные лампы. Уровень радиопомех стандартных люминесцентных ламп в диапазоне 0,15 до 1,5 МГц составляет от 40 до 75 децибел. Высокочастотные колебания, возникающие в люминесцентной лампе, распространяются с окружающем пространстве в виде электромагнитных волн как непосредственно, так и вдоль проводов сети. Меры снижения уровня помех. Имеются два направления уменьшения радиопомех: путем улучшения конструкции и технологии изготовления электродов люминесцентных ламп и при помощи схемотехнических приемов. Из мер, направленных на улучшение конструкции и технологии изготовления электродов люминесцентных ламп, надо отметить устранение экранов, которые являются подобием антенн, и улучшение контакта оксида с керном, в результате чего уменьшается искрение в переходном слое. Из мер схемного порядка чаще всего применяют конденсаторы небольшой емкости (не более 0,02 мкФ), подключаемые параллельно люминесцентной лампе для шунтирования радиопомех. Конденсаторы обычно монтируют в корпусе стартера. Для предотвращения распространения радиопомех вдоль проводов электрической сети используют электрические фильтры в виде конденсаторов. Хорошие результаты дает экранировка люминесцентных ламп, причем роль экранов частично выполняют металлические корпуса светильников. При эксплуатации люминесцентной лампы с электрическими фильтрами уровень радиопомех не превышает допустимых норм. Хорошее действие оказывает постоянный подогрев электродов. Поэтому в схемах с подогревом электродов во время работы ламп уровень помех значительно ниже. Помехи существенно уменьшаются при питании люминесцентных ламп током повышенной частоты, так как при этом улучшаются условия перезажигания ламп.

Люминесцентные лампы. Устройство и принцип действия Люминесцентные лампы. Устройство и принцип действия

Люминесцентные лампы (ртутные НД) представляют собой цилиндрическую стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким равномерным слоем люминофора. По обоим концам трубки впаяны ножки с электродами. В лампах дугового разряда применяются самокалящиеся катоды, которые представляют собой вольфрамовые биспирали или триспирали, покрытые слоем оксида. У некоторых типов электродов наряду с активированной биспиралью имеются экраны той или иной конструкции. В лампах тлеющего разряда используются холодные катоды. Схематически изображены основные типы современных люминесцентных ламп. После тщательной откачки и обезгаживания лампа наполняется небольшим количеством ртути и инертным газом до давления в несколько сот паскалей. В обычных люминесцентных лампах в качестве инертного газа используется аргон при давлении около 300 Па. В последнее время разработаны люминесцентные лампы, в которых для наполнения использованы смеси инертных газов. Основное назначение инертного газа состоит в уменьшении распыления электродов при работе лампы и облегчении зажигания разряда. Помимо того, инертный газ оказывает существенное влияние также на механизм излучения разряда и явления у катода. Лампы включают в сеть при помощи специальных схем, обеспечивающих надежное зажигание разряда и нормальный режим работы. После зажигания в лампе возникает разряд низкого давления в парах ртути и в наполняющем газе. Вследствие более низких потенциалов возбуждения и ионизации ртути по сравнению с аргоном или другими инертными газами ионизуются и излучают практически только атомы ртути. Исключение составляют прикатодные области, где за счет наличия быстрых электронов наряду со свечением ртути возникает также свечение и ионизация инертного газа. Ртутный разряд низкого давления является весьма эффективным источником резонансного излучения, лежащего в УФ-части спектра. Излучение видимых линий очень незначительно, и светоотдача разряда составляет не более 5—7 лм/Вт. Положение коренным образом меняется при наличии слоя люминофора. В этом случае УФ-излучение разряда поглощается слоем люминофора и превращается им в полосу видимого или УФ-излучения, выходящего из лампы. Спектр излучения люминесцентных ламп состоит из излучения люминофора, на которое накладывается линейчатый спектр ртутного разряда. Доминирующую часть потока излучения лампы составляет излучение люминофора. Роль разряда сводится в основном к генерации УФ-излучения, возбуждающего свечение люминофора. Применение различных люминофоров или их смесей дает возможность получать излучение практически любого спектрального состава. Люминесцентные лампы обладают значительно более высокой световой отдачей, чем чисто ртутный разряд. Срок службы современных люминесцентных ламп достигает 15-103 ч и более. Существуют также люминесцентные лампы с разрядом только в инертных газах, без ртути. Люминофор возбуждается в них УФ-излучением разряда в инертных газах. Эти лампы имеют более низкую световую отдачу и поэтому не получили широкого применения для общего освещения. Их применяют в специальных случаях, например для декоративного и рекламного освещения, для облучений растений и т. п. Достоинством этих ламп является независимость «режима от окружающей температуры и отсутствие ртути. К числу наиболее важных параметров, определяющих технико-экономическую эффективность лампы, относят ее энергетический КПД, срок службы и стоимость. Как ясно из принципа действия люминесцентной лампы, ее энергетический КПД зависит от эффективности преобразования электрической энергии в УФ-излучение разряда, а излучения разряда — в излучение слоя люминофора. Коэффициент полезного действия и срок службы ламп являются сложными функциями условий разряда, которые определяются родом и давлением наполняющих газов или их смесей, силой тока, формой колбы и ее размерами, а также явлениями у электродов. Исключительно большое влияние на срок службы и КПД оказывают конструкция и технология изготовления электродов, рецептура и технология изготовления люминофора и технология изготовления самой лампы. Коэффициент полезного действия и продолжительность горения лампы весьма сильно зависят также от внешних условий ее эксплуатации, таких, как электрические характеристики включающего устройства, внешняя температура, форма кривой тока и т. п. Ввиду многообразия и сложности влияния всех этих факторов на характеристики люминесцентных ламп OSRAM и PHILIPS отдельные зависимости приходится рассматривать изолированно от их взаимной связи. Но при этом всегда надо помнить, что в реальных условиях работы ламп изменение одного параметра влечет за собой изменение почти всех остальных. Первые образцы отечественных люминесцентных ламп были созданы в 1936—1940 гг. группой ученых и инженеров г. Москвы, работавших под общим руководством академика С. И. Вавилова. Наиболее широкое применение получили ртутные люминесцентные лампы, дающие свет, близкий к белому или дневному. В настоящее время они являются источниками света массового применения.