Lampade fluorescenti: parametri, dispositivo, circuito, pro e contro rispetto ad altri

Le moderne lampade fluorescenti (FL) svolgono un ottimo lavoro nell'illuminazione di grandi locali residenziali, lavorativi e tecnici e possono ridurre il consumo complessivo di elettricità del 50-83%, riducendo così le bollette.

In questo articolo considereremo le caratteristiche operative degli LL, il loro design e analizzeremo i principali vantaggi e svantaggi rispetto ad altri tipi di dispositivi di illuminazione. Inoltre forniremo foto e diagrammi tematici, nonché video sul principio di funzionamento delle lampadine fluorescenti e sulle caratteristiche della loro applicazione.

Principio di funzionamento e dispositivo di LL

Un dispositivo luminescente è una sorgente luminosa carica di gas, in cui una scarica elettrica in vapori di mercurio crea un'intensa radiazione ultravioletta.

I moduli compatti di tipo fluorescente hanno una base standard, che li rende un comodo sostituto delle lampade a incandescenza luminose, ma che consumano più energia.

Come funziona una lampadina fluorescente?

Viene trasformato in luce visibile all'occhio umano da una speciale composizione chiamata fosforo, costituita da alofosfato di calcio mescolato con elementi aggiuntivi.

Dopo aver collegato una lampada fluorescente all'alimentazione centrale, all'interno del bulbo di vetro deve essere mantenuta una cosiddetta scarica a bagliore.

Permette di garantire il bagliore dello strato di fosforo in modalità costante e anche durante un'interruzione a breve termine dell'alimentazione centrale.

In precedenza, una classica lampada fluorescente sembrava un tubo sigillato su entrambi i lati, all'interno del quale c'erano vapori di mercurio. I dispositivi sono ora disponibili in una più ampia varietà di forme e configurazioni.

Caratteristiche di progettazione del dispositivo

La lampada tradizionale di tipo fluorescente è un cilindro di vetro con un diametro esterno di 12, 16, 26 e 38 mm, solitamente rappresentato come:

• tubo dritto allungato;
• modulo curvo a forma di U;
• squillo;
• figura complessa.

Le gambe sono sigillate ermeticamente nei bordi terminali. Sul lato interno si trovano gli elettrodi di tungsteno, che strutturalmente ricordano i corpi dei filamenti a spirale incorporati nelle lampadine Ilyich.

Alcuni tipi di lampade fluorescenti utilizzano triple spirali più avanzate, che sono una doppia spirale ritorta. I dispositivi dotati di essi hanno un maggiore livello di efficienza e una soglia di perdita di calore inferiore, che aumenta significativamente l'efficienza complessiva del flusso luminoso

Dall'esterno gli elementi dell'elettrodo sono saldati ai perni metallici del metallo zoccolo, a cui viene applicata la tensione operativa.

I dispositivi a forma di U e diritti sono generalmente dotati di basi G5 e G13, dove la codifica a lettere indica il tipo di perno dell'elemento base e il numero indica la distanza tra gli elementi di lavoro.

Il mezzo elettricamente conduttivo situato all'interno del bulbo di vetro ha una resistenza negativa. Quando si verifica un aumento di corrente tra due elettrodi opposti che richiede limitazione, si manifesta e riduce la tensione operativa.

Lo schema elettrico per l'accensione di una lampadina fluorescente convenzionale include acceleratore o zavorra. È responsabile della creazione della tensione impulsiva di alto livello necessaria per attivare correttamente la lampada.

La figura mostra la disposizione interna di una lampada di tipo fluorescente e spiega chiaramente il principio di funzionamento di base dei suoi componenti principali

Oltre a questa parte, è dotato di alimentatore elettronico antipasto. È un elemento a scarica ad incandescenza, all'interno del quale sono presenti due elettrodi circondati da un ambiente di gas inerte.

Uno di questi è costituito da una piastra bimetallica. In modalità sospensione, entrambi gli elettrodi sono aperti.

Tipi comuni di tali lampadine

La classificazione primaria dei prodotti a base fluorescente si basa sul livello di pressione della base. I dispositivi ad alta pressione vengono utilizzati per impianti di illuminazione ad alta potenza e illuminazione stradale esterna.

Le lampade a bassa pressione vengono utilizzate nella vita di tutti i giorni per fornire luce a locali industriali, tecnici e residenziali per vari scopi.

Tipo n. 1: moduli ad alta pressione

I dispositivi ad alta pressione producono un flusso luminoso ricco di buona densità. La superficie interna dell'elemento bulbo ha uno speciale rivestimento di fosforo in fluorogermanato o arseniato di magnesio.

La potenza operativa di tali lampade fluorescenti varia da 50 a 2000 W.

I moduli al mercurio ad alta pressione richiedono una tensione di rete nominale di 220 watt per funzionare correttamente. Il loro coefficiente di pulsazione è solitamente compreso tra il 61 e il 74%

L'accensione completa del modulo di illuminazione avviene entro 3 secondi.La durata dei prodotti da 80-125 watt è di circa 6.000 ore e le lampade da 400 W o più possono funzionare fino a 15.000 ore se vengono seguite rigorosamente le regole operative stabilite dal produttore.

Tipo n. 2: prodotti a bassa pressione

La bassa pressione LL viene utilizzata per fornire flusso luminoso a locali residenziali, tecnici e industriali.

Strutturalmente, il dispositivo è un tubo di vetro resistente contenente al suo interno argon ad una pressione di 400 Pa e una piccola quantità di mercurio o amalgama. Viene offerto sul mercato in un'ampia varietà di modifiche ed è dotato di due elettrodi.

La temperatura più bassa che i LL a bassa pressione possono tollerare è -15 °C. Pertanto, queste sorgenti luminose sono considerate irrilevanti per l'uso in aree aperte.

Un pallone di vetro può avere un'ampia varietà di diametri. Il livello di emissione luminosa varia a seconda della potenza del dispositivo stesso. Per il suo corretto funzionamento è necessario un avviatore a farfalla. La durata media è di 10.000 ore.

Caratteristiche dei LL compatti

Le LL di tipo compatto sono prodotti ibridi che combinano alcune caratteristiche distintive specifiche delle lampade ad incandescenza e le caratteristiche delle lampade fluorescenti.

Grazie alle tecnologie avanzate e alle estese capacità innovative, hanno il diametro piccolo e le dimensioni medie caratteristiche delle lampadine Ilyich, nonché un alto livello di efficienza energetica caratteristico della linea di dispositivi LL.

Le LL di tipo compatto sono prodotte per le prese tradizionali E27, E14, E40 e stanno sostituendo attivamente le classiche lampade a incandescenza dal mercato fornendo luce di alta qualità con un consumo energetico significativamente inferiore

Le CFL sono nella maggior parte dei casi dotate di un induttanza elettronica e possono essere utilizzate in tipi specifici di apparecchi di illuminazione. Vengono utilizzati anche per sostituire le lampade a incandescenza semplici e convenzionali in lampade nuove e rare.

Nonostante tutti i vantaggi, i moduli compatti presentano svantaggi specifici come:

• effetto stroboscopico o sfarfallio: le principali controindicazioni riguardano gli epilettici e le persone con varie malattie degli occhi;
• effetto sonoro pronunciato – durante l'uso prolungato si crea un sottofondo acustico che può provocare un certo disagio a chi si trova nella stanza;
• odore – in alcuni casi i prodotti emettono aromi pungenti, sgradevoli che irritano l’olfatto.

L'ultima posizione è più spesso osservata nell'artigianato senza nome di origine cinese, e anche i dispositivi di marca realizzati secondo tutte le regole e i requisiti moderni spesso soffrono dei primi due. Abbiamo dato la valutazione dei migliori produttori di CFL In questo articolo.

Gamma base di temperature di colore

Il colore del bagliore è uno dei parametri più importanti, direttamente dipendente dalla composizione del fosforo che converte la radiazione ultravioletta in luce.

Oggi le più comuni sono 7 definizioni delle sfumature di flusso prodotte dalle lampade fluorescenti:

• LEB – bianco naturale con una evidente sfumatura fredda;
• Paesi meno sviluppati – giorno naturale con migliore qualità di resa cromatica;
• LTB - bianco caldo;
• LD – tradizionale bianco diurno;
• LIBBRE – bianco classico;
• LEC – naturale con la massima qualità di resa delle sfumature;
• LHB – semplice bianco freddo.

Per gli spazi abitativi in ​​cui le persone trascorrono molto tempo, sono adatte tonalità calde o lampade a luce naturale con un'elevata resa cromatica.

I toni bianchi e diurni sono solitamente presenti in ufficio, lavoro, spazi industriali, aule e aule. Promuovono la concentrazione, aumentano l’attività cerebrale e migliorano l’apprendimento e la produttività complessivi.

Le tonalità più fresche sono utilizzate nelle istituzioni mediche, nei laboratori, negli ospedali e nei locali tecnici. Danno agli oggetti ulteriore chiarezza e migliorano l'acuità visiva.

I luminescenti per l'esposizione della carne nei negozi di alimentari si distinguono per uno spettro di emissione rosa appositamente selezionato. Sottolinea le sfumature naturali dei prodotti, rendendoli più attraenti agli occhi degli acquirenti.

I componenti colorati aggiunti al fosforo consentono di ottenere paralumi rosa, blu, verdi e altri insoliti.

Tali dispositivi vengono utilizzati per scopi di progettazione, pubblicità e commerciali. Con il loro aiuto creano la luminosità originale necessaria in un caso specifico.

Abbiamo scritto maggiori informazioni sulla temperatura del colore della luce, sulle peculiarità della percezione umana del colore e sulle sfumature di scelta nel prossimo articolo.

Punti di forza e di debolezza dei dispositivi

Come ogni dispositivo tecnico progettato per illuminare gli spazi domestici e di lavoro, le lampade fluorescenti hanno i loro punti di forza e di debolezza.

Sulla base di queste informazioni, puoi determinare dove è più saggio utilizzarle e in quali casi vale la pena dare la preferenza a sorgenti luminose di tipo diverso.

Aspetti positivi delle lampade

Il vantaggio principale dei prodotti luminescenti è considerato una maggiore emissione luminosa e un buon livello di efficienza. Forniscono all'ambiente un'illuminazione non irritante per gli occhi e dimostrano una normale resistenza anche in caso di utilizzo intensivo.

Il modulo è circa 5 volte la potenza base di una lampadina Ilyich convenzionale. Una lampada fluorescente da 20 watt produce un flusso luminoso pari a quello fornito da una lampada a incandescenza da 100 watt

Varie temperature di tonalità chiare, vicine nella gamma alla luce solare naturale, consentono di selezionare il dispositivo di illuminazione appropriato per vari scopi e per ambienti di qualsiasi scopo.

Il flusso luminoso prodotto dal modulo non è direzionato, ma diffuso. Una luce calma e piacevole alla vista proviene non solo dal filamento di tungsteno situato all'interno, ma anche dall'intera superficie esterna della muffola.

Ciò consente l'utilizzo di sorgenti luminescenti sia per creare un'illuminazione generale di fondo che per organizzare la luce zonale.

Per l'uso in luoghi in cui l'illuminazione si accende automaticamente, in base ai segnali dei sensori di movimento, le lampade fluorescenti non sono adatte. Sono limitati nel numero consentito di attivazioni in un determinato periodo di tempo e possono fallire se attivati ​​troppo frequentemente.

La durata dei prodotti luminescenti varia a seconda del modello e arriva fino a 20.000 ore o fino a 5 anni.

Tuttavia, l'acquirente dovrebbe sapere che la lampada produce questa risorsa solo se sono soddisfatte le seguenti condizioni:

• disponibilità di un volume sufficiente di alimentazione di alta qualità senza picchi e cadute;
• qualitativo zavorra;
• un certo numero di attivazioni, solitamente non più di 2000 per i primi 2 anni di utilizzo, ovvero solo 5 attivazioni al giorno.

La violazione di queste condizioni di base degraderà in modo significativo l'efficienza dell'apparecchio di illuminazione e ne ridurrà notevolmente la durata.

I moduli possono essere utilizzati per illuminare le serre.Forniscono luce naturale, il più vicino possibile a quella solare, non consumano molta energia e mostrano una buona resistenza alle sovratensioni tipiche delle reti di alimentazione suburbane.

Il livello di consumo energetico delle lampade luminescenti è quasi 5 volte inferiore a quello dei prodotti tradizionali, per cui possono essere classificate come risparmio energetico fonti di luce.

Con il loro aiuto sarà possibile illuminare efficacemente una grande stanza senza spendere molti soldi in bollette.

La temperatura operativa sulla superficie del pallone non supera i 50 gradi. Ciò consente di utilizzare la lampada in ambienti in cui sono imposti maggiori requisiti di sicurezza antincendio.

Principali svantaggi dei moduli

Il primo grande svantaggio dei prodotti è l’eccessiva sensibilità alle variazioni di temperatura. Reagiscono fortemente al movimento della colonna di mercurio e possono smettere di funzionare quando la temperatura scende sotto i -20 °C.

Il calore superiore a +50 °C non influisce al meglio sul funzionamento e limita fortemente il campo di utilizzo di queste sorgenti luminose.

Anche la sensibilità all'umidità non è un vantaggio e non consente un ampio utilizzo dei prodotti nei bagni e negli impianti sanitari.

Nel tempo, il fosforo nelle lampadine si degrada e lo spettro di emissione cambia. Allo stesso tempo, il livello di emissione luminosa del dispositivo diminuisce e l'efficienza diminuisce notevolmente

A volte il flusso luminoso stesso è considerato uno svantaggio, poiché ha uno spettro rigato e irregolare che distorce le tonalità naturali degli oggetti nella stanza.

Non tutti lo percepiscono visivamente, ma per coloro che percepiscono questo meno troppo chiaramente, le lampade vengono vendute con un fosforo che si avvicina a un colore spettrale solido e più naturale. È vero, la loro emissione luminosa è significativamente inferiore.

Ci sono situazioni in cui le luci luminescenti tremolano al doppio della frequenza della rete di alimentazione. Questo problema può essere risolto migliorando il dispositivo, in particolare utilizzando reattori elettronici con un adeguato livello di capacità del condensatore di livellamento della corrente raddrizzata all'ingresso dell'inverter.

Ma il fatto che i produttori stiano cercando di risparmiare denaro e non dotino i dispositivi di condensatori della capacità richiesta è alquanto sconvolgente.

I moduli LL per uso domestico funzionano meglio quando la temperatura ambiente è compresa tra +5 e +35 ˚С. Quando il termometro mostra valori più bassi, l'avvio del dispositivo diventa notevolmente più difficile e il tempo di funzionamento si riduce notevolmente

Anche la necessità di un dispositivo di avviamento aggiuntivo riduce leggermente la popolarità delle lampade. Richiedono sicuramente un acceleratore eccessivamente rumoroso e piuttosto ingombrante con un avviatore a bassa affidabilità o un alimentatore elettronico più avanzato con una funzione di regolazione della potenza, ma allo stesso tempo costa un sacco di soldi.

Un altro punto debole delle luminescenti è la loro elevata sensibilità all'accensione. Durante l'attivazione diretta della lampada, una composizione speciale brucia e si sbriciola sugli elettrodi, garantendo stabilità alla scarica e proteggendo il filamento interno di tungsteno dal surriscaldamento.

L'accensione costante riduce notevolmente la durata del dispositivo. Inoltre appare uno sfarfallio visibile e fastidioso e i bordi della lampadina si scuriscono e perdono la loro estetica.

Pericolo chimico per la salute

Uno dei principali svantaggi delle sorgenti luminose fluorescenti è il rischio chimico. Il bulbo della lampada contiene mercurio altamente tossico e la sua quantità varia da 1 a 70 mg.

I vapori di questa sostanza possono nuocere alla salute delle persone che si trovano costantemente in ambienti illuminati da apparecchi di tipo LL.

L'integrità della lampada esaurita non deve essere compromessa, altrimenti verrà rilasciato mercurio tossico nell'ambiente esterno. È prevista una multa per lo smaltimento non autorizzato, quindi è meglio trasferire il prodotto in un centro che tratta elementi pericolosi per la natura e l'uomo

Quando un modulo si guasta, in nessun caso deve essere rotto o gettato in un normale cestino dei rifiuti. È necessario smaltire secondo le norme e regole chiaramente descritte nella normativa vigente.

Ad esempio, trasportati in discariche dove i materiali tossici vengono accettati dalla popolazione per la loro corretta distruzione o riciclaggio.

Confronto con altre sorgenti luminose

I prodotti di tipo LL differiscono in modo significativo sia dalle lampade a incandescenza che dalle lampade a LED progressive.

Rispetto ai primi consumano 5 volte meno energia elettrica, pur garantendo lo stesso livello di saturazione del flusso luminoso. Ma sono leggermente inferiori ai dispositivi LED in termini di potenza combinata con consumo energetico.

La tabella mostra chiaramente in numeri quanto sia più redditizio utilizzare fonti di illuminazione più moderne e di alta qualità invece delle tradizionali lampadine Edison

È vero, una lampada a incandescenza brucia con la stessa intensità durante tutto il suo periodo di funzionamento, mentre le lampade fluorescenti perdono parte della loro saturazione a causa del consumo dello strato interno che riflette la radiazione ultravioletta.

I prodotti LED si attenuano leggermente durante il funzionamento a causa del degrado dei diodi funzionanti. E in alcuni modelli è possibile regolare la luminosità dell'illuminazione utilizzando un dimmer.

Le lampade a incandescenza o fluorescenti non forniscono questa funzione.Ma questa comoda modalità nei dispositivi LED non è gratuita e per averla dovrai pagare un importo aggiuntivo.

In termini di fragilità strutturale, le lampade a incandescenza e le lampade fluorescenti sono simili, poiché hanno un bulbo di vetro. A questo proposito, i moduli di ghiaccio sono più resistenti agli urti e ai danni meccanici. E l’assenza di elementi nocivi o tossici al loro interno li rende molto più attraenti per l’uso domestico.

I costi più elevati per l'intero periodo operativo sono sostenuti dall'uso di lampade a incandescenza. I luminescenti consumano energia entro limiti ragionevoli, mentre i LED consentono di ridurre al minimo i costi.

Per quanto riguarda il lato economico, inizialmente una lampadina a incandescenza costa meno delle altre. Tuttavia, data la sua durata operativa di sole 1.000 ore, questo difficilmente può essere considerato un vantaggio significativo.

Il prezzo base delle lampade fluorescenti è però più alto e durano molto più a lungo. Come affermano i produttori rinomati, durano 10.000-15.000 ore se il numero di attivazioni giornaliere non supera le 5-6 volte.

I moduli LED possono vantare prestazioni ancora migliori, ma per questo piacere dovrete anche pagare molto di più, e questo non è sempre consigliabile. Anche se la tendenza a sostituire alcune fonti luminose con altre si vede ovunque. Sulla necessità di sostituire le lampadine fluorescenti con quelle a LED e sulla procedura per eseguire questo lavoro abbiamo scritto qui.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Secondo quale principio funzionano le lampade luminescenti? Una spiegazione dettagliata di tutte le sfumature del funzionamento dei dispositivi di illuminazione economici ed efficienti dal punto di vista energetico:

Quali sono le principali differenze tra gli elementi fluorescenti e le lampade a incandescenza semplici e tradizionali? Confronto tra potenza, emissione luminosa e consumo energetico di due moderni prodotti di illuminazione:

Cosa sono le lampadine fluorescenti compatte a risparmio energetico? Come funzionano, quanti watt consumano e per quali scopi vengono utilizzati:

Un dispositivo di tipo fluorescente è un pratico analogo di una classica lampada a incandescenza. Con il suo aiuto, puoi fornire un flusso luminoso di alta qualità a una stanza di qualsiasi dimensione, riducendo al contempo il consumo di energia. Servirà a lungo e non causerà problemi significativi ai proprietari..

Quindi, quando le lampade avranno raggiunto la fine della loro vita utile, dovranno essere smaltite e in cambio dovranno essere acquistati nuovi moduli più avanzati.

Che tipo di lampadine preferisci e cosa ne pensi delle lampadine fluorescenti? Condividi la tua opinione con altri utenti, dicci quali sono secondo te i principali vantaggi di LL e quale, per te personalmente, è uno svantaggio significativo di questi dispositivi.

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