Świetlówka - lampa fluorescencyjna - odmiana
lampy wyładowczej
, w której
światło
emitowane jest przez
luminofor
wzbudzony przez
promieniowanie UV
, powstałe wskutek
wyładowania jarzeniowego
w rurze wypełnionej
gazem
.
Historia
Prace nad zbudowaniem lampy zaczęły się w
latach 30. XX
wieku. Badaniami
luminescencji
zajmowali się wybitni fizycy - w Polsce
Stefan Pieńkowski
. Pierwszą w świecie świetlówkę (emitującą bladozielone światło), stworzył w
1935
roku
Arthur Compton
z
General Electric
, a w
1939
zaprezentował zestaw świetlówek na wystawie w
Nowym Jorku
.
Konstrukcja
Jest to lampa elektryczna mająca najczęściej kształt rury, pokrytej od wewnątrz
luminoforem
wypełniona parami
rtęci
i
argonu
, w której źródłem świecenia jest promieniowanie widzialne emitowane przez warstwę luminoforu pokrywającego wewnętrzną powierzchnię rury. Wyładowania zachodzące pomiędzy elektrodami
wolframowymi
zabudowanymi na końcach rury wytwarzają promieniowanie w zakresie widma niewidzialnego (
promieniowanie ultrafioletowe
) 254
nm
. Odpowiednio dobrane luminofory przetwarzają to promieniowanie na promieniowanie widzialne o pożądanej
barwie światła
(dzienne, chłodnobiałe, białe, ciepłobiałe, a nawet - głównie do celów dekoracyjnych - różnokolorowe, np. zielone, niebieskie, żółte, czerwone itp.).
Poza świetlówkami prostymi (liniowymi), istnieją również świetlówki kołowe, U-kształtne oraz
świetlówki kompaktowe
(tzw. żarówki energooszczędne), zintegrowane z układem zapłonowym i stabilizującym. Świetlówki takie mogą być wkręcane w miejsce tradycyjnych
żarówek
, ponieważ posiadają taki sam
gwint
, jak żarówka.
Odmiany konstrukcyjne
Ze względu na stosowane luminofory, świetlówki można podzielić na:
- standardowe z luminoforami halofosforanowymi
- trójpasmowe z luminoforami wąskopasmowymi
- z luminoforami wielopasmowymi
Do zasilania świetlówek używane są dwa układy stabilizacyjno-zapłonowe:
Zasada działania magnetycznego układu stabilizacyjno-zapłonowego
Schemat magnetycznego układu zapłonowego świetlówki: L - dławik, C -kondensator, powyżej kondensatora - zapłonnik
Do zapłonu krótkich świetlówek może wystarczyć zwykłe napięcie sieciowe, jednak dla większości dłuższych świetlówek napięcie sieciowe jest za niskie do wywołania wyładowania elektrycznego w rurze świetlówki, dlatego stosuje się układ zapłonowy.
Po załączeniu napięcia przez obwód elektryczny złożony z
dławika
L,
katody
świetlówki prawej,
zapłonnika
i katody lewej płynie prąd o niewielkim natężeniu, ograniczany przez bardzo duży opór zapłonnika (
neonówki
o specyficznej konstrukcji, zawierającej w swoim wnętrzu także normalnie rozwarty styk
bimetalowy
). Jarzący się
neon
nagrzewa blaszkę bimetalu, która wyginając się zwiera styk. Powoduje to zwarcie neonówki i wywołuje przepływ prądu ograniczonego jedynie przez dławik L i rezystancję katod świetlówki. Następuje rozgrzewanie się katod wykonanych z
drutu
oporowego, co dodatkowo zmniejsza napięcie zapłonu. W tym czasie bimetal startera stygnie, a powracając do stanu pierwotnego rozwiera obwód elektryczny. W momencie rozwarcia następuje gwałtowna zmiana prądu przepływającego przez dławik co wytwarza
siłę elektromotoryczną
samoindukcji
o wartości kilkuset
woltów
, która dodając się do napięcia sieci wywołuje przez krótką chwilę wysokie napięcie między katodami, które może doprowadzić do wyładowania w gazie. Jeśli tak się stanie to po wyładowaniu, dzięki dławikowi, napięcie obniża się do poziomu napięcia w sieci. Jest ono wystarczające do podtrzymania wyładowania neonówki ale za mała do nagrzania blaszki bimetalu. Jeśli zapłon świetlówki nie nastąpi za pierwszym razem po jej włączeniu to proces powtarza się od nowa, aż do skutku.
Kondensator C zmniejsza iskrzenie na styku, ograniczając zużycie styku i zakłócenia elektromagnetyczne.
Zalety i wady w porównaniu z oświetleniem żarowym
Zalety świetlówki w porównaniu z
żarówką
- wytwarza znacznie mniej ciepła
- wyższa
skuteczność świetlna
(do 105
lm
/
W
)
- dłuższy czas pracy (od ok. 8000 h do nawet 20000 h przy użyciu stateczników elektronicznych i świetlówek najnowszej generacji)
- mniejsza zależność
strumienia świetlnego
od napięcia zasilającego
- można wytwarzać świetlówki o różnych
temperaturach barwowych
- mniejsza
luminacja
- przy użyciu świetlówek liniowych łatwiej jest uzyskać oświetlenie bezcieniowe, niż za pomocą żarówek
Wady (głównie przy stosowaniu magnetycznego układu stabilizacyjno-zapłonowego)
- wymaga skomplikowanych opraw z dodatkowym wyposażeniem (
statecznik
i
zapłonnik
)
- gorsza jakość światła (nieciągłe widmo), szczególnie w wykonaniu z luminoforami halofosforanowymi i trójpasmowymi
- wydajność świetlna lampy zależna jest od temperatury otoczenia
- większy niż u żarówek spadek żywotności przy dużej częstości włączeń/wyłączeń
- w typowych rozwiązaniach brak możliwości regulacji strumienia świetlnego za pomocą regulatorów napięcia (tak zwanych "ściemniaczy")
- tętnienie strumienia świetlnego powodujące
zjawisko stroboskopowe
- powoduje szybsze zmęczenie oka w porównaniu do tradycyjnych żarówek
- utrudniony zapłon przy obniżonym napięciu oraz w niskiej temperaturze
- niski
współczynnik mocy
(ok. 0,5) powodujący konieczność stosowania
kondensatorów
kompensujących
- zawierają
rtęć
, która jest silną
trucizną
- mogą być niebezpieczne po stłuczeniu
- wyższy koszt zakupu, konieczność poniesienia kosztów utylizacji zużytych świetlówek
Standardy, oznaczenia
Używanych jest kilka standardowych średnic rur:
- 38 mm - świetlówki tradycyjne starszej konstrukcji (T12),
trzonek
G13
- 26 mm – nowsza generacja, najbardziej rozpowszechnione (T8), trzonek G13
- 16 mm - świetlówki miniaturowe (T5), trzonek G5
- 12 mm - najnowsza generacja świetlówek (T4), trzonek G5
- 7 mm - najnowsza generacja świetlówek (T2), trzonek G4,3
Ra, Wb, - współczynnik oddawania barw (CRI - colour rendering index). Praktycznie tylko światło dzienne, światło żarówek i lamp halogenowych dają możliwość pełnego rozróżniania barw (Ra=100). Źródła te charakteryzują się ciągłym widmem elektromagnetycznym (pełne pasmo). Większość lamp wyładowczych ma luki w widmie światła co ma wpływ na zdolność oddawania barw. Najlepsze świetlówki z wielopasmowym luminoforem osiągają Ra rzędu 96-98 (są to świetlówki tzw. color proof), kosztem mniejszej wydajności świetlnej.
Przykładowo oznaczenie 18W/830/G13 opisuje świetlówkę 18
watową
, Ra=80 lub więcej o
temperaturze barwowej
3000
K
na trzonku G13.
Ciekawostki
Oświetlenie
lampami wyładowczymi
nie jest wskazane w pomieszczeniach, gdzie pracują wirujące części maszyn. Wiąże się to z tym, iż przy
częstotliwości
prądu
sieciowego 50 Hz może wystąpić
efekt stroboskopowy
, sprawiający wrażenie, że wirująca część jest nieruchoma lub obraca się wolno. Takiemu efektowi zapobiega się m.in. stosując co najmniej 2 świetlówki zasilane z różnych faz lub włączając w szereg z kolejną świetlówką kondensator, przesuwający fazę o 90°. Dobór odpowiedniego w takim przypadku oświetlenia precyzuje norma PN-EN 12464-1:2004. W niektórych rozwiązaniach efekt stroboskopowy minimalizuje się przez zasilanie świetlówki napięciem o częstotliwości kilkudziesięciu kHz, wytwarzanym przez elektroniczny układ zasilania, rozwiązanie to jest stosowane w
świetlówkach kompaktowych
.
Zobacz też
Bibliografia