4.8.3. Особенности эксплуатационного режима ламп дневного света

К особенностям эксплуатационного режима относятся факторы, определяющие надежность и долговечность работы ламп дневного света. Это процессы, протекающие в активной среде термокатодов, процессы, протекающие в люминесцирующем покрытии, процессы в газовой среде и особенности работы пускорегулирующей аппаратуры.

Процессы на катоде. Процессы, протекающие в термоактивном покрытии оксидного катода, относятся к числу наименее критичных к эксплуатационным параметрам. При среднем токоотборе порядка 0,1 А/см² практически никаких изменений в свойствах катодов, ограничивающих срок службы, не происходит. Однако из-за неоднородности токоотбора, характерного для процессов разогрева катода ионной бомбардировкой, неизбежны явления локального нагрева и интенсивного распыления активного вещества, приводящие к запылению люминофора и преждевременному перегоранию нити накала. Поэтому для обеспечения большого срока службы необходимы меры по совершенствованию конструкции катодов, а также тщательное соблюдение технологических режимов изготовления и нанесения активного покрытия. Разрушение активного слоя происходит и в период электронной бомбардировки, когда нить катода выполняет функцию анода. Установлено, что заметное снижение процесса распыления обеспечивается установкой в районе электрических выводов специальных выступов, принимающих на себя ток электронной бомбардировки.

Процессы в люминесцирующем покрытии. Как было уже отмечено, эксплуатация люминесцентной лампы сопровождается запылением люминофора продуктами испарения оксидного катода. Образующаяся на поверхности люминофора металлическая пленка – малопрозрачная для ультрафиолетового излучения. Поэтому в местах запыления резко снижается свечение. Ухудшаются параметры светоотдачи и вследствие химического воздействия ряда компонент газового состава. Особенно вредные последствия оказывает молекулярный и атомарный водород. Снижает светоотдачу и ртуть, особенно та ее часть, которая находится в мелкодисперсном состоянии. Активные примеси образуют с ртутью твердые растворы – амальгаму. Изменяется энергетическая структура люминофора, и снижается испаряемость ртути в объем люминесцентной лампы. Деградирует люминофор также под воздействием ультрафиолетового излучения с длиной волны 254 нм и в еще большей степени – 185 нм.

В настоящее время ведутся интенсивные работы по созданию новых материалов люминесцирующих покрытий.

Процессы в газовой среде. Во время работы люминесцентной лампы происходит постоянное снижение давления рабочего газа («жестчение» прибора). Снижение связано с поглощением ионизированных молекул стенками и элементами конструкции прибора и отмеченным выше поглощением ртути люминофором. В результате уменьшения давления растет величина катодного падения напряжения, что, в свою очередь, приводит к ускорению процесса распыления активного покрытия катодов. Указанные выше факторы приводят к снижению светового потока, усиливающегося с повышением температуры оболочки.

В соответствии с принятой в настоящее время методикой оценки работоспособности источников света за срок службы прибора принимают время, в течение которого световой поток падает до 70 % от начального уровня.

Светоотдача ламп дневного света зависит от теплового режима элементов конструкции, в первую очередь – от температуры оболочки. От величины температуры оболочки зависит давление паров ртути. Оптимальное значение температуры оболочки 40…50 ⁰С. При меньшем значении падает светоотдача, ухудшаются условия зажигания разряда. При больших температурах проявляется эффект тушения люминесценции. В соответствии с указанными особенностями принципиально важно обеспечить равномерность температуры по длине лампы. С этой целью рекомендуется устанавливать люминесцентные лампы в горизонтальном положении.

Особое место в оценке надежности и долговечности ламп дневного света занимают процессы в работе пускорегулирующей аппаратуры. Основное внимание уделяется условиям в наиболее распространенном варианте ПРА – в схеме с газоразрядным стартером. К ним относятся: залипание электродов, недовключение в начальный период работы, повторное включение в течение длительного времени. Помимо срывов в работе, эти факторы способствуют также ускорению процессов, сокращающих срок службы самой лампы.

Особенности эксплуатационных параметров определяют и предпочтительные области применения ламп дневного света.

Лампы дневного света являются высокоэкономичными источниками излучения с высококачественной цветопередачей. В качестве недостатков считаются более сложная, чем у ламп накаливания, схема включения, прерывистость излучения и большие габариты. В силу указанных особенностей преимущественно лампы дневного света применяются для освещения производственных помещений. Особенно предпочтительны эти источники света в тех случаях, когда требуется высокое качество цветового восприятия (производство красок, тканей). Наиболее подходящими для этих целей являются лампы типа ЛДЦ, имеющие цветовую температуру 6000 К. Лампы с теплым излучением рекомендуются для освещения в домах отдыха и в санаториях.

Прерывистость излучения проявляется при питании током промышленной частоты (50 Гц). В этих условиях частота светового потока 100 Гц. Человеческий глаз не замечает таких мельканий. Прерывистость излучения проявляется при наблюдении вращающихся объектов. В этом случае возникает стробоскопический эффект, в результате чего изменяется восприятие вращающегося объекта. В частности, объект может восприниматься как неподвижный, создается опасность появления производственных травм. Для количественной характеристики прерывистого светового потока вводят понятие коэффициент пульсации:

%,

где Ф_max, Ф_min и Ф_ср – соответственно максимальный, минимальный и средний уровень светового потока (рис. 4.6); Ф_ср ≈ (Ф_max + Ф_min)/2.

Например, для ламп типа ЛБ К_п ≈ 22…33 %; для ЛЕЦ К_п ≈ 73…75 %; для ЛТБ К_п ≈ 68…70 %.

В качестве мер, снижающих пульсации, можно рекомендовать;

1. включение ламп попарно со сдвигом по фазе;

2. групповое включение по три лампы в трехфазную сеть;

3. питание постоянным током. В этом случае для обеспечения длительной работы необходима периодическая переполюсовка питающего напряжения;

4. питание от высокочастотного источника.

Все газоразрядные лампы, в том числе и лампы дневного света, создают радиотехнические помехи на частоте примерно 0,15…1,5 МГц. Для снижения уровня помех рекомендуется параллельное включение конденсатора. Сохраняется проблема утилизации ламп, отработавших свой срок службы, связанная с наличием ртути в составе активной среды.