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.
Spis treści |
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.
Jest to lampa elektryczna mająca najczęściej kształt rury, pokrytej od wewnątrz luminoforem, wypełniona parami rtęci i argonem, w której źródłem świecenia jest promieniowanie widzialne emitowane przez warstwę luminoforu pokrywającego wewnętrzną powierzchnię rury. Wyładowania zachodzące pomiędzy elektrodami wolframowymi zabudowanymi przy końcach rury wytwarzają głównie niewidzialne promieniowanie ultrafioletowe o długości fali około 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.
Ze względu na stosowane luminofory, świetlówki można podzielić na:
Do zasilania świetlówek używane są dwa układy stabilizacyjno-zapłonowe:
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 (starter).
Starter jest małą lampą jarzeniową wypełnioną neonem z dodatkiem argonu pod niskim ciśnieniem. Jedna lub obie elektrody zapłonnika jest wykonana z termobimetalu w ten sposób, że pod wpływem ciepła elektrody zwierają się.
Przebieg zapłonu świetlówki pokazany jest na animacji. Po załączeniu napięcia do elektrod lampy i równolegle połączonego startera doprowadzone jest pełne napięcie sieci, gdyż spadek napięcia na dławiku, wobec braku przepływu prądu, jest równy zeru. Napięcie to powoduje powstanie wyładowania jarzeniowego w gazie wypełniającym zapłonnik. Prąd przepływa przez dławik, obie katody świetlówki oraz starter powodując nagrzewanie termobmetalicznych elektrod zapłonnika. W pewnym momencie następuje zwarcie elektrod zapłonnika i przepływ prądu ograniczony jedynie przez impedancję dławika L i rezystancję katod świetlówki. Przepływ dużego prądu wywołuje szybkie rozgrzewanie się termokatod wykonanych z drutu oporowego zmniejszając napięcie zapłonu. W tym czasie bimetal startera stygnie, a powracając po upływie ok. 1 s 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. Napięcie to dodając się do napięcia sieci wywołuje przez krótką chwilę wysokie napięcie między katodami, które doprowadza do wyładowania w gazie lampy. Jeśli tak się stanie to po zapłonie świetlówki, dzięki spadkowi napięcia na dławiku, napięcie na lampie obniża się do napięcia wyładowania jarzeniowego. Napięcie to jest mniejsze od napięcia zapłonu neonówki i jak długo lampa się świeci zapłonnik pozostaje nieaktywny. Jeśli zapłon świetlówki nie nastąpi za pierwszym razem po jej włączeniu to proces powtarza się od nowa, aż do skutku.
Wbudowany w zapłonnik kondensator o niewielkiej pojemności zmniejsza amplitudę impulsu zapłonowego do kilkuset V jednocześnie wydłużając czas jego trwania. Zmniejsza to iskrzenie, ograniczając zużycie styków. Kondensator redukuje również zakłócenia elektromagnetyczne wysokiej częstotliwości zarówno w trakcie zapłonu jak i pracy lampy.
Drugi kondensator o pojemności kilku μF połączony równolegle do zacisków sieci nie jest niezbędny do pracy, a jego zadaniem jest powiększenie współczynnika mocy oprawy.
Używanych jest kilka standardowych średnic rur:
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.
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.
| ||||||||||||||||
