Люмінесцентні лампи: будова, параметри і порівняння зі світлодіодними

Люмінесцентна лампа — це газорозрядне джерело світла: усередині скляної колби в парах ртуті горить електричний розряд, він дає ультрафіолет, а шар люмінофору на стінках перетворює його на видиме світло. Такі лампи приблизно вчетверо економніші за лампи розжарювання і служать у рази довше, але програють світлодіодним: світять гірше на холоді, не люблять частих вмикань, потребують пускової апаратури і містять ртуть. У ЄС із 2023 року більшість люмінесцентних ламп загального освітлення вже не можна випускати на ринок, тож для дому сьогодні розумніше переходити на LED, а старі лампи здавати як небезпечні відходи. Нижче — як вони влаштовані, які параметри мають, чим відрізняються від світлодіодних і що робити з розбитою чи відпрацьованою лампою.

Коротко

• Люмінесцентна лампа світить завдяки розряду в парах ртуті й люмінофору. Для запуску їй потрібен дросель зі стартером або електронний баласт (ЕПРА).
• Лінійні трубки маркують за діаметром: T5 близько 16 мм, T8 близько 26 мм, T12 близько 38 мм. Найпоширеніший цоколь трубок T8 — G13.
• Ресурс — від 6 000 до 20 000 годин, але часті вмикання і холод його скорочують.
• Світлодіодні лампи з тим самим світловим потоком споживають ще менше, не мають ртуті, не бояться частих вмикань і миттєво дають повну яскравість.
• Відпрацьовані й розбиті люмінесцентні лампи не викидають у звичайне сміття: за Законом України «Про управління відходами» вони належать до небезпечних відходів у складі побутових і збираються окремо.

Як працює люмінесцентна лампа

Будова

Класична лампа — герметична скляна трубка, внутрішня поверхня якої вкрита люмінофором. У торці впаяні ніжки з вольфрамовими спіралями-електродами, покритими спеціальною пастою, що полегшує випромінювання електронів. Кінці спіралей виведені на штирі цоколя. Усередині — інертний газ (найчастіше аргон) під низьким тиском і невелика кількість ртуті або амальгами.

Запуск і робота

Розряд у газі має «від’ємний» характер: що більший струм, то менший опір. Якщо підключити трубку прямо до мережі 230 В, струм зростатиме, поки лампа не згорить. Тому послідовно з нею завжди стоїть баласт, який обмежує струм.

• Електромагнітний баласт (ЕмПРА) — дросель і стартер. Стартер — це маленька неонова лампочка з біметалевим контактом. Спочатку він замикає коло, і через спіралі тече струм, нагріваючи їх. Потім контакт розмикається, дросель видає імпульс високої напруги, і в трубці запалюється розряд. Саме звідси знайоме блимання на старті й гудіння старих світильників.
• Електронний баласт (ЕПРА) живить лампу струмом високої частоти, зазвичай 20–60 кГц. Лампа запалюється швидше і м’якше, не гуде і не мерехтить з частотою мережі. У компактних лампах з цоколем E27 чи E14 такий баласт вбудований у пластикову основу.

Коли розряд горить, атоми ртуті випромінюють ультрафіолет, а люмінофор перетворює його на видиме світло. Від складу люмінофору залежать колір світла і те, наскільки природно виглядають предмети.

Мерехтіння

З електромагнітним баластом лампа гасне й запалюється двічі за період мережевої напруги, тобто з частотою 100 Гц при мережі 50 Гц. Більшість людей цього не помічає, але таке мерехтіння втомлює очі й дає стробоскопічний ефект біля обертових деталей, наприклад верстатів. Електронний баласт цю проблему прибирає.

Види люмінесцентних ламп

Лінійні трубки

Найвідоміший варіант — прямі трубки в стельових світильниках офісів, шкіл, лікарень, гаражів і підсобок. Діаметр позначають літерою T і числом у восьмих частках дюйма:

Цифра в позначенні цоколя G13 — відстань між штирями в міліметрах. Трубки бувають також U-подібні й кільцеві.

Компактні люмінесцентні лампи (КЛЛ)

Це та сама трубка, але тонша і зігнута в кілька петель або спіраль, щоб поміститися в розмір звичайної лампочки. Існує два різновиди:

• З вбудованим баластом і цоколем E27 або E14. Їх у побуті називали «енергозберігаючими» і вкручували замість ламп розжарювання.
• Без вбудованого баласту, зі штирьовим цоколем G23, G24, 2G11 тощо. Ставляться у вбудовані світильники, де баласт уже є в корпусі.

Інші газорозрядні лампи з ртуттю

Ртутні лампи високого тиску з колбою-«грушею» на цоколі E27 чи E40 світили на вулицях і в цехах. До побутових люмінесцентних ламп вони мають опосередковане відношення: принцип схожий, але тиск у колбі і режим роботи інші, і вдома вони не застосовуються.

Основні параметри і як їх читати

Потужність і світловий потік

Потужність у ватах показує лише споживання. Скільки буде світла, говорить світловий потік у люменах (лм). Щоб порівнювати лампи різних типів, дивіться саме на люмени, а не на «еквівалент лампи розжарювання», який виробники пишуть на упаковці по-різному.

Колір світла і кольоропередача

На трубках і упаковках часто стоїть тризначний код, наприклад 840 або 865:

• перша цифра — індекс кольоропередачі, поділений на 10: 8 означає Ra 80 і вище, 9 — Ra 90 і вище;
• дві останні — колірна температура в сотнях кельвінів: 27 — 2700 K (тепле світло), 40 — 4000 K (нейтральне біле), 65 — 6500 K (холодне денне).

Для житлових кімнат зазвичай обирають тепле або нейтральне світло з Ra не нижче 80. Холодне світло 6500 K доречне в майстерні, гаражі чи там, де потрібно добре розрізняти дрібні деталі. Існують і спеціальні лампи: рожеві для вітрин м’яса, фіолетові для рослин, ультрафіолетові бактерицидні. Вдома їх не використовують як основне освітлення.

Ресурс

Виробники вказують ресурс від 6 000 до 20 000 годин залежно від типу й баласту. Але ці цифри отримані в лабораторії з обмеженою кількістю вмикань на добу. Кожен запуск трохи «з’їдає» пасту на електродах, тому в коридорі з датчиком руху чи у ванній, де світло вмикають десятки разів на день, лампа вигорає набагато швидше. Ознаки старіння — потемнілі кінці трубки, довгий запуск, мерехтіння.

Температура

Люмінесцентні лампи розраховані на кімнатну температуру. На холоді вони довго запалюються і світять тьмяно, поки не прогріються, тому для неопалюваного гаража, вулиці чи погреба взимку вони погано підходять. Перегрів теж шкодить: компактна лампа в закритому плафоні цоколем догори швидше виходить з ладу через нагрів електроніки баласту.

Переваги і недоліки

Переваги

• Економність: за даними Міністерства енергетики США, компактні люмінесцентні лампи заощаджують близько 75 % енергії порівняно з лампами розжарювання.
• Ресурс у рази довший, ніж у ламп розжарювання.
• М’яке розсіяне світло від усієї поверхні трубки, без різких тіней.
• Низька температура поверхні колби порівняно з лампами розжарювання.

Недоліки

• Ртуть усередині: розбита лампа — це прибирання за окремими правилами, а відпрацьована — окрема утилізація.
• Потрібна пускова апаратура: дросель і стартер гудуть і псуються, електронний баласт додає вартості й може вийти з ладу раніше за саму трубку.
• Чутливість до частих вмикань і холоду.
• Поступове падіння яскравості через деградацію люмінофору.
• Компактні лампи з дешевим баластом часто мерехтять і повільно розгоряються.

Люмінесцентні чи світлодіодні: порівняння

З таблиці видно, чому люмінесцентні лампи поступово зникають. ЄС за директивою RoHS з 25 лютого 2023 року заборонив випускати на ринок компактні люмінесцентні лампи зі штирьовим цоколем, а з 25 серпня 2023 року — лінійні трубки T5 і T8. Запаси, що вже були на складах, дозволили продати. Україна теж ставить на світлодіоди: на початку 2023 року в межах державної програми можна було безкоштовно обміняти до п’яти старих ламп розжарювання на світлодіодні у відділеннях Укрпошти, а значну частину ламп профінансував ЄС.

Як замінити трубки T8 на світлодіодні

Світильник під трубки T8 не обов’язково викидати. Світлодіодні трубки T8 з тим самим цоколем G13 бувають двох типів:

• Для світильників з дроселем і стартером. Замість стартера ставлять комплектну «перемичку», а дросель лишається в колі. Найпростіший варіант, але дросель продовжує споживати трохи енергії.
• Для прямого живлення від 230 В. Баласт і стартер з кола прибирають, а напругу подають на один або обидва торці трубки за схемою виробника.

Важливо: схема підключення в різних моделей відрізняється, і неправильно перероблений світильник може замкнути коло. Якщо не впевнені у своїх навичках, доручіть переробку електрику. Про будову і підключення самих патронів, у тому числі торцевих G13, ми розповідали у статті про патрон для лампочки.

Безпека: ртуть і утилізація

Скільки ртуті в лампі

У компактній лампі ртуті небагато: Агентство з охорони довкілля США оцінює її кількість як меншу за сотту частку від вмісту ртутного термометра. Для ламп загального освітлення потужністю до 30 Вт у ЄС до 2023 року діяла межа 2,5 мг ртуті на один розрядний пальник. У старих лінійних трубках її може бути більше. Ціла лампа безпечна, небезпека з’являється, коли колба розбивається.

Що робити, якщо лампа розбилася

1. Виведіть із кімнати людей і тварин, оминаючи місце, де лежать уламки.
2. Відчиніть вікно або двері на вулицю і вийдіть щонайменше на 5–10 хвилин. Якщо працює припливно-витяжна вентиляція чи кондиціонер, вимкніть їх.
3. Зберіть уламки і порошок цупким папером або картоном, дрібні частинки — липкою стрічкою. Тверду поверхню протріть вологими серветками.
4. Не користуйтеся пилососом і віником: вони розносять ртутний пил. Пилосос допустимий лише в крайньому разі, коли інакше уламки не зібрати.
5. Складіть усе у скляну банку з кришкою або щільний пакет і винесіть з житла.
6. Вимийте руки з милом і провітрюйте кімнату ще кілька годин.

Куди здавати відпрацьовані лампи

Закон України «Про управління відходами» набрав чинності 9 липня 2023 року і замінив старий Закон «Про відходи». Він відносить небезпечні відходи у складі побутових до тих, для яких громади мають створювати умови роздільного збирання. На практиці у великих містах для ламп, батарейок і ртутних термометрів ставлять спеціальні контейнери, приймають їх і окремі пункти збору вторсировини чи екологічні ініціативи. Актуальні адреси найкраще уточнити на сайті міської ради або комунального підприємства з вивезення відходів.

Лампу здають цілою, бажано в рідній упаковці або загорнутою в папір, щоб не розбилася в контейнері. Викидати її в загальний бак не можна: на сміттєвозі й полігоні вона гарантовано розіб’ється.

Освітлення під час блекаутів

Під час відключень електроенергії люмінесцентні лампи майже не допомагають: вони працюють лише від мережі 230 В, а від зарядних станцій і ДБЖ розумніше живити економніші світлодіодні лампи. Для коротких відключень зручні акумуляторні світлодіодні лампи з цоколем E27 і автономні ліхтарі з власним акумулятором, які можна заряджати від павербанка чи зарядної станції. Якщо ви плануєте переходити на LED, почніть із кімнат, де світло горить найдовше: кухні, вітальні, коридору.

Часті запитання

Чи шкідливі люмінесцентні лампи, поки вони цілі?

Ні. Ртуть знаходиться в герметичній колбі і назовні не виходить. Ризик з’являється лише тоді, коли колба розбивається, тому лампи міняють акуратно, а відпрацьовані здають у пункти збору цілими.

Чому люмінесцентна лампа довго запалюється або блимає?

Найчастіше винен зношений стартер, якщо світильник з дроселем, або старіння самої лампи: вигоріли електроди, потемніли кінці трубки. На холоді запуск теж сповільнюється. Спершу міняють стартер, потім трубку. Якщо не допомагає, перевіряють дросель або електронний баласт.

Чи можна поставити люмінесцентну лампу з датчиком руху?

Небажано. Кожне вмикання скорочує ресурс лампи, а датчик руху вмикає світло десятки разів на день. Для коридорів, сходових клітин і підсобок з датчиками краще підходять світлодіодні лампи, які не бояться частих циклів.

Що вибрати замість компактної люмінесцентної лампи?

Світлодіодну лампу з тим самим цоколем і порівнянним світловим потоком у люменах. Колірну температуру підбирайте як у старої лампи: 2700–3000 K для затишного теплого світла, близько 4000 K для робочих зон.

Чи можна викинути люмінесцентну лампу у звичайне сміття?

Ні. Це небезпечні відходи у складі побутових, і їх потрібно здавати окремо: у спеціальні контейнери, пункти збору або на акції збору небезпечних відходів у вашому місті.