Люминесцентные лампы. Запуск

Цилиндрические стеклянные колбы люминесцентных ламп заполнены парами ртути под низким давлением. В газонепроницаемых крышках с обоих концов колбы установлены контакты и — обращенные внутрь колбы — вольфрамовые электроды с эмиссионным слоем. Электроды окружены металлическими кольцами для предотвращения осаждения темного осадка у концов колбы. При включении лампы между электродами возникает электронный поток. Электроны сталкиваются с атомами ртути в газоразрядной трубке. Электроны перемещают электроны атома ртути на более высокие энергетические орбиты, или энергетические уровни.

При возвращении на начальные орбиты электроны освобождают поглощенную энергию в виде электромагнитного излучения. Большая часть этой энергии — коротковолновое ультрафиолетовое излучение; меньшая часть излучается в видимом дискретном спектре. Использование такого типа ламп очень ограничено; они могут быть источником чистого УФ-излучения при использовании матовых фильтров, пропускающих ультрафиолет.

В лампах, используемых для освещения, внутренняя поверхность стекла покрыта порошкообразным флуоресцирующим слоем. Этот слой излучает видимый свет при попадании на него ультрафиолетового излучения газового разряда. Флуоресцентные материалы различного химического состава могут давать широкий диапазон эквивалентной цветовой температуры. Спектральное излучение представляет собой отдельные дискретные диапазоны, смешанные с основным непрерывным спектром.

Запуск. Перед запуском газового разряда электроны нуждаются в предварительном нагреве. Напряжение запуска должно быть выше, чем рабочее напряжение. Для достижения такого высокого пускового напряжения используется стартер, включенный параллельно газоразрядной трубке. Стартер представляет собой маленькую разрядную трубку с биметаллическими ленточными электродами. Включение питания инициирует тлеющий электрический разряд в разрядной трубке. Вырабатываемое тепло изгибает биметаллические полосы до тех пор, пока они не сомкнутся и не замкнут газоразрядную цепь.

При этом электрический ток начинает проходить через электродные нити люминесцентной лампы и нагревать их. В это время биметаллические полосы стартера охлаждаются и разрывают цепь. В сочетании с дополнительным дросселем это вызывает резкое возрастание напряжения, прилагаемого на электроды главной разрядной трубки. Когда электроды нагреваются, импульс напряжения запускает газовый разряд в люминесцентной лампе. Э

лектронный поток, проходящий между главными электродами, бомбардирует электроны на внешних орбитах атомов ртути. Некоторые из этих электронов выбиваются из атомов ртути (оставляя ионы ртути) и присоединяются к потоку свободных электронов, в свою очередь ионизируя атомы ртути. Это может резко увеличить ток разрядной трубы до опасного уровня. Поэтому в цепь устанавливается дроссель — катушка сопротивления, которая ограничивает ток до значений, не обходимых для работы лампы, и, таким образом, стабилизирует напряжение между электродами.

Энергосберегающие экономные лампы. Энергосберегающие лампы со светоотдачей примерно 40—60 лм/Вт. иногда используются вместо обычных ламп накаливания и работают по тому же принципу, что и люминесцентные лампы. Обычно на эти лампы устанавливаются одиночные стандартные резьбовые цоколи. Эти лампы обычно содержат до четырех миниатюрных люминесцентных трубок, дроссель и стартер. Их световой состав соответствует составу люминесцентных ламп.

Высокочастотные газоразрядные лампы (индукционные лампы). Высокочастотные газоразрядные лампы представляют собой более новую версию традиционной люминесцентной лампы. Они состоят из стеклянной колбы с одиночным цоколем и выглядят как обычные вольфрамовые лампы.

В отличие от традиционных газоразрядных ламп, однако, ионизация газа происходит не с помощью традиционных электродов, которые подвержены износу и разрывам. Ионизация газа в индукционной лампе происходит за счет высокочастотного электромагнитного поля, при частоте приблизительно 2,6 Мгц. Ферритовая антенна, расположенная внутри колбы, создает электромагнитное поле и сообщает энергию магнитного потока газу. Таким образом, электромагнитное поле передающей антенны возбуждает в газе ток высокой частоты, который в свою очередь вынуждает большее количество электронов сходить с орбиты. Эти атомарные изменения вызывают невидимое ультрафиолетовое излучение в молекулах атома. В результате действия флуоресцентных веществ, находящихся на внутренней поверхности колбы, Это ультрафиолетовое излучение преобразуется в видимый свет.

Расчетный срок службы индукционных ламп составляет 60 000 часов, поскольку в них нет электродов, подверженных износу и разрушению. Спектр индукционных ламп очень схож со спектром люминесцентных ламп.

Люминесцентные лампы для фотографии. Кривые распределения спектральной энергии люминесцентных ламп отображают не только непрерывные спектр, но также и пики в отдельных длинах волн или диапазонах. Очевидно, что свет, не обладающий совершенным спектральным балансом, имеет ряд недостатков. Мы можем оценивать цвета, только если свет испускает достаточную энергию для всех длин волны, включая расположенные рядом с пределами видимого диапазона.

Так же и цветопередача в фотографии может быть правильной, только если свет, используемый для экспозиции, излучает весь диапазон полностью — и только если спектральный баланс совпадает с цветовым балансом фотопленки. Свет люминесцентной лампы представляет собой смесь дискретных спектров и основного непрерывного спектра. Чем выше доля непрерывного спектра в общем излучении, тем лучше свет подходит для оценки цветов и, таким образом, для верной цветопередачи в фотографии. К сожалению, светоотдача ламп, отвечающих этим требованиям, как правило, гораздо ниже, чем светоотдача ламп, этим требованиям не отвечающих. Поэтому не является случайным то, что производственные помещения заводов (где главной является сила света) часто освещаются люминесцентными лампами, в малой степени пригодными для цветной фотографии.

В технических характеристиках люминесцентных ламп производители указывают цветовую температуру Кельвина. Однако, эти значения вводят в заблуждение при выборе светофильтров, преобразующих цвет. Значения цветовой температуры для источников света со смешанным спектром являются весьма приблизительными справочными значениями, основанными на визуальном восприятии света, эти значения не применимы для выбора фильтров. Светоотдача люминесцентной лампы постоянно увеличивается в первые 10 минут работы, также изменяется и цвет. Всегда включайте такие лампы не менее, чем за 10 минут перед съемкой — даже (или особенно) для проверочной съемки. Сила света и цвет люминесцентной лампы также существенно колеблются в течение каждой фазы переменного тока. Поэтому корректная экспозиция становится непредсказуемой при использовании выдержек менее 1/50 секунды. При съемке с люминесцентным освещением выдержка не должна составлять мерее 1/15 секунды.