как работает люминесцентная лампа

Ответ от Александр Шаройко[гуру]
Люминесцентные лампы. Устройство и принцип действия
Люминесцентные лампы (ртутные НД) представляют собой цилиндрическую стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким равномерным слоем люминофора. По обоим концам трубки впаяны ножки с электродами. В лампах дугового разряда применяются самокалящиеся катоды, которые представляют собой вольфрамовые биспирали или триспирали, покрытые слоем оксида. У некоторых типов электродов наряду с активированной биспиралью имеются экраны той или иной конструкции. В лампах тлеющего разряда используются холодные катоды. Схематически изображены основные типы современных люминесцентных ламп.
После тщательной откачки и обезгаживания лампа наполняется небольшим количеством ртути и инертным газом до давления в несколько сот паскалей. В обычных люминесцентных лампах в качестве инертного газа используется аргон при давлении около 300 Па. В последнее время разработаны люминесцентные лампы, в которых для наполнения использованы смеси инертных газов. Основное назначение инертного газа состоит в уменьшении распыления электродов при работе лампы и облегчении зажигания разряда. Помимо того, инертный газ оказывает существенное влияние также на механизм излучения разряда и явления у катода.
Лампы включают в сеть при помощи специальных схем, обеспечивающих надежное зажигание разряда и нормальный режим работы.
После зажигания в лампе возникает разряд низкого давления в парах ртути и в наполняющем газе. Вследствие более низких потенциалов возбуждения и ионизации ртути по сравнению с аргоном или другими инертными газами ионизуются и излучают практически только атомы ртути. Исключение составляют прикатодные области, где за счет наличия быстрых электронов наряду со свечением ртути возникает также свечение и ионизация инертного газа.
Ртутный разряд низкого давления является весьма эффективным источником резонансного излучения, лежащего в УФ-части спектра. Излучение видимых линий очень незначительно, и светоотдача разряда составляет не более 5—7 лм/Вт. Положение коренным образом меняется при наличии слоя люминофора. В этом случае УФ-излучение разряда поглощается слоем люминофора и превращается им в полосу видимого или УФ-излучения, выходящего из лампы. Спектр излучения люминесцентных ламп состоит из излучения люминофора, на которое накладывается линейчатый спектр ртутного разряда. Доминирующую часть потока излучения лампы составляет излучение люминофора. Роль разряда сводится в основном к генерации УФ-излучения, возбуждающего свечение люминофора. Применение различных люминофоров или их смесей дает возможность получать излучение практически любого спектрального состава.
Люминесцентные лампы обладают значительно более высокой световой отдачей, чем чисто ртутный разряд. Срок службы современных люминесцентных ламп достигает 15-103 ч и более.
Существуют также люминесцентные лампы с разрядом только в инертных газах, без ртути. Люминофор возбуждается в них УФ-излучением разряда в инертных газах. Эти лампы имеют более низкую световую отдачу и поэтому не получили широкого применения для общего освещения. Их применяют в специальных случаях, например для декоративного и рекламного освещения, для облучений растений и т. п. Достоинством этих ламп является независимость «режима от окружающей температуры и отсутствие ртути.
К числу наиболее важных параметров, определяющих технико-экономическую эффективность лампы, относят ее энергетический КПД, срок службы и стоимость. Как ясно из принципа действия люминесцентной лампы, ее энергетический КПД зависит от эффективности преобразования электрической энергии в УФ-излучение разряда, а излучения разряда — в излучение слоя люминофора. Коэффициент полезного действия и срок службы ламп являются сложными функциями условий разряда, которые определяются родом и давлением наполняющих газов или их смесей, силой тока, формой колбы и ее размерами, а также явлениями у электродов.