Fluorescentne žarulje: parametri, uređaj, shema, prednosti i nedostaci u usporedbi s drugima

Moderne fluorescentne lampe (FL) izvrsno osvjetljavaju stambene, radne i tehničke prostore velike površine i omogućuju smanjenje ukupne potrošnje električne energije za 50-83%, čime se smanjuju računi za komunalne usluge.

U ovom članku razmotrit ćemo radne karakteristike FL, njihov uređaj, analizirati glavne prednosti i nedostatke u usporedbi s drugim vrstama rasvjetnih tijela. Dodatno ćemo donijeti tematske fotografije i sheme, kao i videozapise o principu rada fluorescentnih žarulja i značajkama njihove primjene.

Princip rada i uređaj FL

Fluorescentni uređaj je plinsko-pražnjenjski izvor svjetlosti gdje električno pražnjenje u živinim parama stvara intenzivno ultraljubičasto zračenje.

Kompaktni moduli fluorescentnog tipa imaju standardni grlo, zahvaljujući čemu postaju prikladna zamjena za svijetle, ali energetski zahtjevnije žarulje sa žarnom niti.

Kako radi fluorescentna žarulja?

U svjetlost vidljivu ljudskom oku pretvara ga poseban sastav nazvan luminofor, koji se sastoji od kalcijeva halofosfata pomiješanog s dodatnim elementima.

Nakon priključenja fluorescentne lampe na centralnu električnu mrežu, unutar staklene žarulje potrebno je održavati takozvano tinjajuće pražnjenje.

Ono omogućuje osiguravanje svjetljenja luminofornog sloja u kontinuiranom načinu rada čak i tijekom kratkotrajnog isključenja centralnog napajanja.

Prije je klasična fluorescentna lampa imala oblik cijevi zatvorene s obje strane, unutar koje se nalaze pare žive. Sada se uređaji proizvode u raznovrsnijim oblicima i konfiguracijama.

Konstrukcijske značajke uređaja

Tradicionalna fluorescentna lampa je stakleni cilindar vanjskog promjera 12, 16, 26 i 38 mm, obično predstavljen kao:

• ravna izdužena cijev;
• savijeni U-oblik modul;
• prsten;
• složeni oblik.

U krajnje rubove hermetički su zalemljene nožice. Na njihovoj unutarnjoj strani smještene su volframove elektrode, koje konstrukcijski podsjećaju na bispiralna užarena tijela ugrađena u žarulje 'Iljiča'.

U pojedinim tipovima fluorescentnih žarulja koriste se naprednije trispirale, koje predstavljaju uvijenu bispiralu. Uređaji opremljeni njima imaju povećanu razinu učinkovitosti i niži prag gubitka topline, značajno podižući ukupnu učinkovitost svjetlosnog toka.

S vanjske strane, elektrodni elementi su zalemljeni na metalne iglice metalnog grla na koje se dovodi radni napon.

U-oblika i ravni uređaji obično su opremljeni grlima G5 i G13, gdje slovna oznaka označava igličasti tip grlenog elementa, a brojčana pokazuje na kojoj udaljenosti jedan od drugog smješteni su radni elementi.

Električno vodljivi medij koji se nalazi unutar staklene cijevi ima negativni otpor. Kada između dvaju suprotnih elektroda nastane porast struje koja zahtijeva ograničenje, on se očituje i smanjuje radni napon.

U krug uključenja obične fluorescentne žarulje ulazi prigušnica ili balast. On je odgovoran za stvaranje visokorazinskog impulsnog napona, potrebnog za ispravnu aktivaciju žarulje.

Crtež prikazuje unutarnje ustrojstvo fluorescentne žarulje i jasno objašnjava osnovni princip rada njezinih glavnih sastavnih elemenata.

Osim ovog dijela, elektromagnetska prigušnica opremljena je starterom. On predstavlja element tinjajućeg pražnjenja, unutar kojeg su smještene dvije elektrode okružene medijem inertnog plina.

Jedna od njih sastoji se od bimetalne pločice. U stanju mirovanja obje elektrode nalaze se u otvorenom stanju.

Uobičajene vrste takvih žarulja

Primarna klasifikacija proizvoda na fluorescentnoj osnovi provodi se prema razini osnovnog tlaka. Uređaji visokog tlaka koriste se za rasvjetne instalacije velike snage i vanjsku uličnu rasvjetu.

Žarulje niskog tlaka koriste se u kućanstvima za opskrbu svjetlom u proizvodne, tehničke i stambene prostorije različite namjene.

Vrsta #1 — moduli visokog tlaka

Uređaji visokog tlaka proizvode zasićeni svjetlosni tok dobre gustoće. Unutarnja površina cijevnog elementa ima posebnu fosfornu prevlaku od fluorogermanata ili magnezijeva arsenata.

Radna snaga takvih fluorescentnih žarulja kreće se u rasponu od 50 do 2000 W.

Živini moduli visokog tlaka za ispravan rad zahtijevaju nazivni mrežni napon od 220 vata. Njihov koeficijent pulsiranja obično iznosi od 61 do 74%

Potpuno paljenje rasvjetnog modula događa se unutar 3 sekunde. Vijek trajanja proizvoda od 80-125 vata iznosi oko 6 000 sati, a lampe od 400 W i više mogu raditi do 15 000 sati uz bezuvjetno poštivanje pravila rada koje je postavio proizvođač.

Vrsta #2 — proizvodi niskog tlaka

Fluorescentna lampa niskog tlaka primjenjuje se za osiguranje svjetlosnog toka u stambenim, tehničkim i proizvodnim prostorijama.

Konstrukcijski je uređaj cijev od čvrstog stakla, koja iznutra sadrži argon pod tlakom od 400 Pa i malu količinu žive ili amalgama. Na tržištu se nudi u najrazličitijim modifikacijama i opremljen je s dva elektrodna elementa.

Najniža temperatura koju fluorescentne lampe niskog tlaka mogu podnijeti iznosi -15 °C. Stoga se za korištenje na otvorenim prostorima ovi izvori svjetlosti smatraju neprikladnima.

Staklena žarulja može imati najrazličitiji promjer. Razina svjetlosnog učinka varira ovisno o snazi samog uređaja. Za njegov ispravan rad potreban je starter prigušnog tipa. Prosječni vijek trajanja iznosi 10 000 sati.

Značajke kompaktnih FL

Fluorescentne lampe kompaktnog tipa su hibridni proizvodi koji spajaju neke specifične karakteristike žarulja sa žarnom niti i svojstva fluorescentnih lampi.

Zahvaljujući naprednim tehnologijama i proširenim inovacijskim mogućnostima, imaju mali promjer i male dimenzije, svojstvene 'Iljičevim' žaruljama, te visoku razinu energetske učinkovitosti, karakterističnu za liniju FL uređaja.

Fluorescentne lampe kompaktnog tipa proizvode se s tradicionalnim grlima E27, E14, E40 i vrlo aktivno istiskuju klasične žarulje sa žarnom niti s tržišta zahvaljujući osiguravanju kvalitetne svjetlosti uz znatno manju potrošnju električne energije.

Kompaktne fluorescentne lampe se u većini slučajeva opremaju elektroničkim prigušnicama i mogu se koristiti u rasvjetnim tijelima specifičnog tipa. Također se koriste za zamjenu u novim i rijetkim svjetiljkama običnih i uobičajenih žarulja sa žarnom niti.

Uz sve prednosti, kompaktni moduli imaju sljedeće specifične nedostatke:

• stroboskopski učinak ili treperenje – glavne kontraindikacije ovdje se odnose na epileptičare i osobe s različitim očnim bolestima;
• izraženi šumni učinak – tijekom dugotrajne primjene pojavljuje se akustična pozadina koja može izazvati određenu nelagodu kod osobe koja se nalazi u prostoriji;
• miris – u nekim slučajevima proizvodi ispuštaju oštre, neugodne mirise koji iritiraju njuh.

Posljednja pozicija češće se opaža kod bezimenih jeftinih izradaka kineskog podrijetla, dok prve dvije često pogađaju čak i brendirane uređaje proizvedene prema svim pravilima i suvremenim zahtjevima. Ljestvicu najboljih proizvođača štednih žarulja donijeli smo u ovom članku.

Osnovni spektar temperatura boja

Boja svjetljenja jedan je od najvažnijih parametara koji izravno ovisi o sastavu fosfora koji pretvara ultraljubičasto zračenje u svjetlost.

Danas se među najčešćima nalazi 7 definicija nijansi toka koje proizvode fluorescentne svjetiljke:

• LEB – prirodno bijela s primjetnom hladnom nijansom;
• LDC – prirodno dnevno svjetlo s poboljšanom kvalitetom prikaza boja;
• LTB – toplo bijela;
• LD – tradicionalno dnevno bijela;
• LB – klasično bijela;
• LEC – prirodna s maksimalno kvalitetnim prijenosom nijansi;
• LHB – jednostavno hladno bijela.

Za stambene prostore u kojima čovjek provodi mnogo vremena prikladne su nijanse toplog spektra ili prirodne dnevne svjetiljke s povišenom razinom prikaza boja.

Bijeli i dnevni tonovi u pravilu su prisutni u uredskim, radnim, industrijskim prostorijama, kabinetima i predavaonicama. Pospješuju koncentraciju, povećavaju moždanu aktivnost te poboljšavaju opću sposobnost učenja i produktivnost rada.

Najhladnije nijanse primjenjuju se u medicinskim ustanovama, laboratorijima, bolnicama i tehničkim prostorijama. Predmetima daju dodatnu oštrinu i pojačavaju oštrinu vida.

Fluorescentne svjetiljke za mesne vitrine prehrambenih trgovina odlikuju se posebno odabranim spektrom ružičastog zračenja. On naglašava prirodne nijanse proizvoda, čineći ih privlačnijima u očima kupaca.

Komponente boje dodane fosforu omogućuju dobivanje ružičastih, plavih, zelenih i drugih neobičnih nijansi svjetiljki.

Takvi se uređaji koriste u dizajnerske, reklamne i komercijalne svrhe. Pomoću njih stvara se originalno svjetljenje potrebno u određenom pojedinačnom slučaju.

Više informacija o temperaturi boje svjetla, značajkama ljudske percepcije boje i nijansama odabira napisali smo u sljedećem članku.

Jake i slabe strane uređaja

Kao i svaki tehnički uređaj namijenjen osvjetljavanju stambenih i radnih prostora, fluorescentne svjetiljke imaju svoje slabe i jake strane.

Na temelju tih informacija može se odrediti gdje ih je razumnije koristiti, a u kojim slučajevima valja dati prednost izvorima svjetla druge vrste.

Pozitivne strane lampi

Glavna prednost fluorescentnih proizvoda je povećana svjetlosna učinkovitost i dobra razina iskoristivosti. Oni osiguravaju osvjetljenje prostora koje ne iritira oči i pokazuju normalnu izdržljivost čak i u uvjetima intenzivne uporabe.

Modul je otprilike 5 puta veće osnovne snage od obične Iljičeve žarulje. A fluorescentna svjetiljka od 20 W daje svjetlosni tok jednak onom koji osigurava žarulja sa žarnom niti od 100 W.

Različite temperature nijansi svjetla, približene spektru prirodne sunčeve svjetlosti, omogućuju odabir odgovarajućeg rasvjetnog tijela za različite namjene i prostorije bilo koje vrste.

Svjetlosni tok koji daje modul nije usmjeren, već raspršen. Smireni, oku ugodni sjaj ne dolazi samo od volframove niti koja se nalazi unutra, već i s cijele vanjske površine žarulje.

To omogućuje korištenje fluorescentnih izvora kako za stvaranje općeg pozadinskog osvjetljenja, tako i za organizaciju zonskog svjetla.

Fluorescentne svjetiljke nisu prikladne za primjenu na mjestima gdje se rasvjeta uključuje automatski prema signalima senzora pokreta. Ograničene su dopuštenim brojem uključivanja u određenom vremenskom razdoblju i pri prečestoj aktivaciji mogu otkazati.

Životni vijek fluorescentnih proizvoda varira ovisno o modelu i doseže do 20 000 sati ili do 5 godina.

Međutim, kupac treba znati da ova svjetiljka ostvaruje svoj vijek samo ako su ispunjeni sljedeći uvjeti:

• postojanje dovoljne količine kvalitetnog napajanja bez skokova i oscilacija;
• kvalitetan balast;
• određeni broj aktivacija, obično ne više od 2000 u prve 2 godine uporabe, što iznosi samo 5 uključivanja dnevno.

Kršenje ovih osnovnih uvjeta znatno će pogoršati učinkovitost rasvjetnog uređaja i značajno skratiti njegov životni vijek.

Module se mogu koristiti za osvjetljavanje staklenika. Oni osiguravaju prirodno svjetlo maksimalno približeno sunčevom, ne troše puno električne energije i pokazuju dobru otpornost na oscilacije napona karakteristične za seoske elektroenergetske mreže.

Razina potrošnje energije fluorescentnih svjetiljki gotovo je 5 puta niža nego kod tradicionalnih proizvoda, stoga ih možemo svrstati u energetski štedljive izvore svjetla.

Uz njihovu pomoć moći će se učinkovito osvijetliti veliki prostor bez trošenja velikog novca na komunalne račune.

Radna temperatura na površini žarulje ne prelazi 50 stupnjeva. To omogućuje korištenje svjetiljke u prostorijama s pojačanim zahtjevima za zaštitu od požara.

Glavni nedostaci modula

Prvi veliki nedostatak proizvoda jest pretjerana osjetljivost na temperaturne promjene. Jako reagiraju na kretanje živinog stupca i mogu prestati raditi pri hlađenju ispod -20 °C.

Vrućina koja prelazi +50 °C nikako ne utječe povoljno na funkcioniranje i ozbiljno ograničava spektar upotrebe ovih izvora svjetlosti.

Osjetljivost na vlagu također nije prednost i ne dopušta široku primjenu proizvoda u kupaonicama i sanitarnim prostorijama.

S vremenom se fosfor u žaruljama degradira i spektar zračenja se mijenja. Istovremeno opada razina svjetlosne učinkovitosti uređaja i znatno se smanjuje korisni učinak.

Ponekad se nedostatcima pripisuje i sam svjetlosni tok, koji ima linijski, nejednolik spektar koji iskrivljuje prirodne nijanse predmeta u prostoriji.

Ne osjećaju svi to vizualno, ali za one koji previše jasno uočavaju ovaj nedostatak, prodaju se lampe s fosforom koji je blizak kontinuiranoj, prirodnijoj spektralnoj boji. Istina, njihova svjetlosna učinkovitost znatno je manja.

Ponekad se događa da fluorescentne lampe trepere s dvostrukom frekvencijom mreže napajanja. Taj se problem može riješiti određenim poboljšanjem uređaja, posebice primjenom EPRA s odgovarajućom razinom kapaciteta kondenzatora za izravnavanje ispravljenog napona na ulazu pretvarača.

No to što se proizvođači pokušavaju uštedjeti i ne opremaju uređaje kondenzatorima potrebnog kapaciteta, pomalo razočarava.

Kućanski fluorescentni moduli najbolje se osjećaju kada se temperatura okolnog zraka kreće u rasponu od +5 do +35 °C. Kada termometar pokazuje niže vrijednosti, pokretanje uređaja znatno se otežava, a vrijeme rada osjetno se smanjuje.

Potreba za dodatnim uređajem za pokretanje također pomalo smanjuje popularnost lampi. Njima je obvezno potreban ili pretjerano bučan i prilično glomazan prigušnik sa starterom niske pouzdanosti ili napredniji EPRA, koji ima funkciju podešavanja snage, ali košta prilično.

Još jedno ranjivo mjesto fluorescentnih lampi jest velika osjetljivost na uključivanje. Tijekom izravne aktivacije lampe na elektrodama izgara i raspada se poseban sastav koji osigurava stabilnost pražnjenja i štiti unutarnju volframovu nit od pregrijavanja.

Stalno uključivanje znatno smanjuje vijek trajanja uređaja. Osim toga, pojavljuje se vidljivo, iritirajuće treperenje, a rubovi lampe tamne i gube estetski izgled.

Kemijska prijetnja zdravlju

Jedan od glavnih nedostataka fluorescentnih izvora svjetlosti je kemijska opasnost. U žaruljinoj cijevi nalazi se visokotoksična živa, a njezina količina varira od 1 do 70 mg.

Pare ove tvari mogu naštetiti zdravlju ljudi koji stalno borave u prostorijama osvijetljenim uređajima fluorescentnog tipa.

Integritet potrošene žarulje ne smije se narušiti, inače će otrovna živa dospjeti u okoliš. Za neovlašteno zbrinjavanje predviđena je novčana kazna, stoga je bolje predati proizvod u centar koji se bavi recikliranjem elemenata opasnih za prirodu i čovjeka.

Kada modul zakaže, ni u kojem slučaju ga ne smije razbiti niti baciti u običnu kantu za smeće. Potrebno ga je zbrinuti u skladu s normama i pravilima jasno opisanima u važećem zakonodavstvu.

Na primjer, odvoziti na deponije gdje se od građana primaju otrovni materijali za njihovo ispravno uništavanje ili recikliranje.

Usporedba s drugim izvorima svjetlosti

Proizvodi fluorescentnog tipa bitno se razlikuju kako od zastarjelih žarulja sa žarnom niti, tako i od naprednih LED žarulja.

U usporedbi s prvima, troše 5 puta manje električne energije, pritom pružajući istu razinu zasićenosti svjetlosnog toka. No, u odnosu na LED uređaje, donekle zaostaju po snazi u kombinaciji s potrošnjom energije.

Tablica jasno brojkama pokazuje koliko je isplativije koristiti umjesto tradicionalnih Edisonovih žarulja suvremenije izvore kvalitetnog osvjetljenja

Doduše, žarulja sa žarnom niti cijelo vrijeme rada svijetli istim intenzitetom, dok fluorescentne žarulje gube dio zasićenosti zbog izgaranja unutarnjeg sloja koji reflektira ultraljubičasto zračenje.

LED proizvodi tijekom upotrebe poprimaju određenu prigušenost zbog degradacije radnih dioda. A u pojedinim modelima postoji mogućnost podešavanja svjetline osvjetljenja pomoću dimmera.

U žaruljama sa žarnom niti ili fluorescentnima takva funkcija nije predviđena. Ali ovaj praktični način rada u LED uređajima nije besplatan te ćete za njega morati izdvojiti dodatni iznos.

Po razini konstrukcijske krhkosti žarulje sa žarnom niti i fluorescentne su slične, jer imaju staklenu cijev. LED moduli su u tom pogledu otporniji na udarce i mehanička oštećenja. Također, odsutnost bilo kakvih štetnih i toksičnih elemenata unutar njih čini ih znatno privlačnijima za korištenje u kućnim uvjetima.

Najveći troškovi tijekom cijelog razdoblja rada nastaju korištenjem žarulja sa žarnom niti. Fluorescentne žarulje troše energiju u razumnim granicama, a LED diode omogućuju smanjenje troškova na najniže pokazatelje.

Što se tiče financijske strane, u početku je žarulja sa žarnom niti najjeftinija. Međutim, s obzirom na njezin radni vijek od samo 1 000 sati, to se teško može smatrati izraženom prednošću.

Osnovna cijena fluorescentnih žarulja je viša, ali one traju znatno duže. Kako kažu ozbiljni proizvođači, dovoljne su za 10 000-15 000 sati ako broj dnevnih uključivanja ne prelazi 5-6 puta.

LED moduli mogu se pohvaliti još boljim pokazateljima, ali za to zadovoljstvo trebat će platiti mnogo više, što nije u svim slučajevima opravdano. Iako se trend zamjene jednih izvora svjetlosti drugima primjećuje posvuda. O potrebi zamjene fluorescentnih žarulja LED-ima i redoslijedu izvođenja ovog posla pisali smo ovdje.

Zaključci i koristan video na temu

Po kojem principu rade fluorescentne žarulje. Detaljno objašnjenje svih nijansi funkcioniranja ekonomičnih i energetski učinkovitih uređaja za osvjetljenje:

U čemu su glavne razlike između fluorescentnih elemenata i običnih te tradicionalnih žarulja sa žarnom niti. Usporedba snage, svjetlosnog toka i potrošnje energije dva modern rasvjetna proizvoda:

Što su kompaktne štedne žarulje fluorescentnog tipa. Kako rade, koliko vata troše i za koje se svrhe koriste:

Fluorescentni uređaj praktičan je analog klasične žarulje sa žarnom niti. Pomoću njega možete osigurati kvalitetan svjetlosni tok u prostoru bilo koje veličine, smanjujući pritom potrošnju energije. Trajat će dugo i neće vlasnicima stvarati značajne poteškoće.

Zatim, kada žarulje odrade svoj vijek, trebat će ih zbrinuti, a umjesto njih kupiti nove, naprednije module.

A koji tip žarulja preferirate Vi i što mislite o fluorescentnim žaruljama? Podijelite s drugim korisnicima svoje mišljenje, recite u čemu vidite glavne prednosti LL, a što je, osobno za Vas, značajan nedostatak ovih uređaja.

Ako imate dobra teorijska znanja o temi gore navedenog članka i želite dopuniti naš materijal korisnim nijansama, molimo Vas, napišite svoje komentare u bloku ispod.