Новые типы люминесцентных ламп с увеличенным сроком службы

За последние 5 лет ведущие электроламповые фирмы (Philips Lighting, General Electric Lighting, Osram) повысили срок службы линейных люминесцентных ламп (ЛЛ) массового применения с 10—12 тыс. ч до 15—16 тыс. ч, а при работе в схемах с электронными ПРА даже до  18 тыс. ч.

Шведская фирма Auraligjit АВ недавно привлекла к себе пристальное внимание экспертов на мировом светотехническом рынке, освоив производство нескольких серий специальных люминесцентных ламп с резко увеличенным сроком службы (27 — 40 тыс. ч).

Представляет интерес история образования и развития этой фирмы, являющейся в скандинавском регионе основным производителем источников света, в первую очередь, люминесцентных ламп.

Небольшой электроламповый завод в окрестностях Стокгольма начал выпуск первых серийных ламп накаливания в 1930 г. (тогда фирма называлась Luma). Через несколько лет было организовано собственное производство вольфрамовой проволоки. Для спиралей тел накала. В 1943 г. фирма Luma — одна из первых в Европе — начала массовое производство люминесцентных ламп. После второй мировой войны производство интенсивно развивалось, новые площади и мощности осваивались на заводе в Карлскроне, где в 1970 г. пущен в эксплуатацию большой цех с автоматизированным технологическим оборудованием.

Специализация предприятия в направлении разработки и выпуска люминесцентных ламп с повышенной продолжительностью горения, а также решение Швеции присоединиться к Европейскому Союзу при­вели к необходимости структурной перестройки в деятельности фирмы, которая была завершена в 1994 г.

Фирма оценивает свои производственные возможности выпуском примерно 3 млн. шт. люминесцентных ламп в год. При численности персонала фирмы 200 человек ее годовой оборот составляет около 60 млн. долларов.

В 1980 г. фирма Auralight АВ получила мировой патент на новую конструкцию электродного узла, позволившую в 2 -3 раза продлить полезный срок службы линейных люминесцентных ламп мощностью 18, 36 и 58 Вт в колбах диаметром 26 мм.

В 1990 г. фирма запатентовала новую технологию защиты дорогих узкополосных люминофоров и стекла от ртутного загрязнения в результате химических реакций в процессе эксплуатации люминесцентных ламп: снижение излучательной способности (эмиссии) люминофора существенно замедляется при нанесении на внутреннюю поверхность колбы специального бесцветного покрытия. (Использование такой внутренней защитной пленки в люминесцентных лампах серии TL-D Super 80 NG (Philips Lighting) и Polylux XL (GE-Lighting) позволило уменьшить спад светового потока к концу срока службы (12-15 тыс. ч) с 15-20 % до 5 %).

Рассмотрим особенности, преимущества и области применения каждой из четырех люминесцентных ламп с повышенным сроком службы, выпускаемых фирмой Auralight АВ.

Люминесцентные лампы серии AURA-Long-Life

Зависимости светового потока от времени наработки, иллюстрирует очень высокий полезный срок службы этих люминесцентных ламп, достигнутый за счет указанных выше усовершенствований.

Внешне люминесцентные лампы серии AURA-Long-Life ничем не отличаются от стандартных люминесцентных ламп диаметром 26 мм, значительное же различие между ними — в конструкции электродов. Спираль электрода окружена чашевидным экраном, закрепленным на нетоковедущем держателе, впаянном в стекло ножки между токовводами. Со стороны цоколя экранный узел снабжен донышком, сквозь которое проходят токовводы электрода, а со стороны разряда передний торец экрана имеет диафрагму с осевым отверстием. Диаметр этого отверстия выбран таким образом, что свободные электроны могут проникать через него беспрепятственно и элек­трические характеристики лампы в пусковом и рабочем режимах не выходят из нормируемого диапазона.

Электродный экран, примененный во всех сериях люминесцентных ламп фирмы Auralight АВ обеспечивает следующие преимущества:

• окращает скорость испарения эмиттерного вещества (окислы бария, стронция, кальция);
• уменьшает интенсивность бомбардировки катода ионами ртути;
• потемнение приэлектродных зон колбы.

Как известно, эмиттер, нанесенный на спираль электрода, предназначен для снижения работы выхода электронов, что не­обходимо для нормальных условий зажигания и стабилизации Разряда люминесцентных ламп. С обеднением эмиттерного слоя работа выхода электронов резко повышается и, начиная с определенного момента, когда масса эмиттера достигает критического минимума, лампа перестает функционировать.

Экран вокруг электродов повышает плотность электронов в околоспиральном слое, что, в свою очередь, увеличивает напряженность электрического поля непосредственно перед элек­тродом и, соответственно, приводит к меньшему катодноанодному падению потенциала. Таким образом, процесс расхода эмиттера у новых люминесцентных ламп замедляется по сравнению со стандартными лампами.

Высокий срок службы люминесцентных ламп и незначительный спад их светового потока в процессе эксплуатации обеспечивается также тщательным выполнением чрезвычайно жестких требований к чистоте исходных материалов, в том числе стекла, электроламповых газов, эмиттеров, люминофоров и строгим соблюдением технологических режимов на всех стадиях автоматизированного изготовления ламп.

Одним из важных факторов, определяющих качество люминесцентных ламп и поэтому подвергаемых постоянному контролю, является давление наполняющей смеси газов. Оно оказывает прямое воздействие на срок службы ламп, характеристики пускового режима и, в определенной мере, на процесс генерации светового излучения. Поэтому эффективный процесс откачки и применение инертных газов высокой чистоты принадлежат к числу основных предпосылок обеспечения заданных параметров люминесцентных ламп серии AURA Long-Life и других типов люминесцентных ламп с продленным сроком службы. Кроме того, во всех модификациях ламп применяется специальный геттер с увеличенной продолжительностью действия, связывающий газовые примеси, выделяемые во время работы ламп и негативно влияющие на срок службы.
Лампы серии AURA-Long-Life, основные характеристики которых приведены в табл. 1, выпускаются трех номиналов по мощности с пятью оттенками цвета излучения — от теплобелого ("домашнего", близкого к свету ламп накаливания) до холодного (дневного) и могут, в зависимости от состава люминофора, соответствовать двум различным классам качества цветопередачи: 1B (Ra = 80 - 90) или 2A (Ra = 70 - 80). Лампы с более качественной цветопередачей имеют световую отдачу на 12—17 % выше, в этих люминесцентных лампах применяются трехкомпонентные люминофоры, активированные редкоземельными элементами.

Характеристики ЛЛ серии AUSA-Long-Life

В табл. 1 и даны среднестатистические величины полезного срока службы — времени наработки люминесцентными лампами с электромагнитными ПРА, к которому световой поток снижается до уровня 70% от номинального (после первых 100 ч работы ламп). У ламп AURA-Long-Life с галофосфатными люминофорами, обеспечивающими класс качества цветопередачи 2 А (модификация Universette), полезный срок службы более чем в 3 раза превышает этот параметр у люминесцентных ламп обычного исполнения; у люминесцентных ламп модификации Luminette с высоким качеством цветопередачи полезный срок службы в 4 раза больше. Если говорить о полном физическом сроке службы, т.е. времени, в течение которого лампы надежно функционируют (зажигаются без «миганий» и стабильно горят), то оно, по данным фирмы, составляет для ламп AURA-Long-Life более 50 тыс. ч.

Очевидно, что полезный срок службы 27 — 36 тыс. ч у этих люминесцентных ламп, по сравнению с 5 — 7,5 тыс. ч у стандартных ламп, несмотря почти на 5-кратную разницу в цене, дает конечному потребителю существенные выгоды, позволяя резко сократить расходы  на  обслуживание  осветительных установок,   особенно в многоэтажных административных зданиях, высоких производственных цехах, крупных торговых центрах: уменьшаются более чем на 50% расходы на замену и утилизацию отработавших люминесцентных ламп. В перечисленных объектах, когда доступ к светильникам затруднен, затраты на замену одной люминесцентной лампы могут превысить ее цену, в помещениях промышленных зданий с 3-х сменной работой и непрерывным производственным процессом новые люминесцентные лампы могут проработать без замены 3 — 4 года; при применении стандартных люминесцентных ламп в осветительных установках, работающих в непрерывном режиме, пришлось бы за этот период провести 4 — 5 замен. Эти оценки справедливы для суммарного годового времени работы освещения 8760 ч. Однако типовая годовая наработка большинства осветительных установок админи­стративно-управленческих зданий, банков, магазинов и неко­торых производств составляет 3000 ч/год. Здесь время работы люминесцентных ламп серии AURA-Long-Life без замены еще более впечатляющее: 10 —12 лет. "Долгоживущие" люминесцентные лампы фирмы AuraUght АВ в раз­личных исполнениях, в том числе и "холодостойкие" моди­фикации уже применяются в скандинавских странах в различных осветительных установках: в высоких цехах, в машинных залах тепловых и атомных электростанций, для освещения подземных переходов, путепро­водов, а в ряде случаев — в осветительных установках туннелей.

Полезный срок службы ламп фирмы Auralight АВ определен при стандартном трехчасовом цикле (165 мин. включено, 15 мин. выключено) и при работе с электромагнитными ПРА.