11.3. Лампы для освещения аквариума и их эксплуатация.

Подробности

Просмотров: 11838

 Если в прошлом в аквариумной практике повсеместно применялись лампы накаливания, то в настоящее время наибольшее распространение получили люминесцентные лампы. Многие аквариумисты экспериментируют с лампами других типов - галогенными и разрядными, некоторые даже настаивают на том, что только настоящий солнечный свет может вдохнуть жизнь в растения. Не споря с этим, постараемся разобраться, есть ли какие-то преимущества у каждой из технологий.

 - Лампа накаливания.

 В лампе накаливания светится металлическая спираль, по которой пропускают электрический ток. Электрическое сопротивление проволоки приводит к тому, что она разогревается до температуры в несколько тысяч градусов и излучает свет. Лампа накаливания излучает как твердое тело, у нее непрерывный спектр с максимумом в красной части и минимумом - в голубой. Поэтому свет таких ламп имеет цветовую температуру около 2700°К и кажется желтоватым. Разогреть спираль сильнее и получить более насыщенный белый свет - задача непростая, поскольку перегретая проволока испаряется и вскоре рвется. Чтобы ее горячий металл быстро не окислялся, в стеклянную колбу лампы закачивают инертный газ, например аргон. В таком случае цветовая температура может достигать уже 3000°К, а срок службы спирали даже несколько удлиняется.
 Матовая белая окраска колбы не изменяет спектр, а рассеивает свет от спирали равномернее, раскаленная нить не бросается в глаза. То есть для применения в аквариуме матовая колба ничем не отличается от прозрачной. Лампа с отражателем - для этого стеклянную колбу изнутри покрывают зеркальным слоем так, чтобы лучи направлялись вперед, а не в строну цоколя или по сторонам -  помогает сэкономить немало электроэнергии. Поэтому, если вы будете помещать такую лампу в аквариум, то ее следует устанавливать так, чтобы весь световой поток шел вниз, в толщу воды.
 Свет ламп накаливания предпочтителен для многих видов растений, но используют их сейчас реже, так как у них есть один большой недостаток – большая часть энергии превращается в тепло, т.е. светят они мало, но сильно нагревают поверхностные слои воды (тем более что для нужной силы света их приходится ставить много). Световая отдача такой лампы крайне невысока – всего 17 люмен/ватт.
 Так называемые лампы накаливания с повышенным сроком службы представляют собой обычные лампы, рассчитанные на повышенное напряжение. Из-за низкой цветовой температуры освещаемое пространство кажется желтоватым. Иногда их используют в сочетании с люминесцентными лампами для добавления красной части спектра.

 - Галогенная лампа.

 До последнего времени лампы накаливания были самыми универсальными и распространенными осветительными приборами. Но поскольку коэффициент полезного действия таких ламп низкий, то их можно считать скорее нагревательными приборами, чем осветительными: 80 % энергии раскаленная спираль превращает в тепло, и лишь 20 % - в свет. По этой причине лампам накаливания давно подыскивали замену. В середине прошлого века корпорация "General Electric" предложила новое поколение таких ламп - галогенные.
 Галогенная лампа (tungsten-galogen) – отличается от лампы накаливания тем, что внутри колбы находится галоген (обычно йод) в газообразном состоянии. В результате галогенного цикла, улетевшие со спирали атомы вольфрама возвращаются назад. За счет этого повышается срок службы, светоотдача (около 25 люмен/ватт) и цветовая температура. Цветовая температура таких ламп около 4000°К, то есть хоть они и белее, чем лампы накаливания, однако все же имеют желтоватый оттенок. Кроме того, все галогенные лампы снабжены отражателями. К концу срока службы стекло колбы не темнеет за счет осевших атомов вольфрама со спирали. Галогенная лампа представляется хорошей альтернативой замены стандартных ламп накаливания в освещении аквариумов, но не более чем.
 Такие лампы в последние годы стали широко использоваться в быту. Яркое свечение - это их плюс, галогенной лампой хорошо выделять важный объект, она легко создает световое пятно. Однако существует и несколько недостатков. Галогенные лампы обычного напряжения в 220 В очень часто перегорают, при их высокой стоимости затраты на эксплуатацию в несколько раз превышают затраты на приобретение ламп других типов. Низковольтные галогенные лампы более долговечны и практичны, но их можно подключать только лишь через преобразователь тока, снижающий общий КПД такой конструкции и делающий ее дороже.
 В настоящее время многие фирмы выпускают красивые навесные светильники для аквариумов с галогенными лампами (ввиду высокой температуры колбы галогенной лампы, 250°С и выше, не допускается попадание жидкости на саму лампу). Галогенные лампочки с двойной колбой покрывают дополнительно светоотражателем, что избавляет от нужды устанавливать большой дополнительный светоотражатель в светильнике. Интересно использование галогенных ламп - их мощный направлений свет (угол 10-15 градусов) образует, отчетливые тени рыб и декораций на дне аквариума и приобретают большую рельефность и динамичность. Но из-за большого температурного нагрева их лучше использовать в демонстрационных (временных) целях. Недостатком является сравнительно маленький ресурс – примерно в 6000 часов.

 - Криптоновые лампы.

 Чтобы уменьшить скорость испарения вольфрама с нити накаливания, лампы накаливания наполняются газом. В дешевых лампах – смесью азота и аргона, в более дорогих – вместо аргона используется криптон, который имеет более низкую теплопроводность, или ксенон, который имеет еще более низкую теплопроводность. Если лампа – галогенная, то иодиды составляют примерно 1%, все остальное – инертные газы. Во всем остальном эти лампы – все те же лампы накаливания; они отличаются от обычных ламп уменьшенной колбой грибовидной формы.
 Прогресс коснулся и стекла, из которого делаются колбы ламп – в широкую практику вошло использование неодимового стекла. Многие фирмы производят подобные лампы, указывая, что это лампы для растений (Osram Flora, Chromalux Neodym, Eurostar Neodymium и т.д.). Неодим и другие редкоземельные элементы добавляются к стеклу, чтобы поглотить желто-зеленую часть спектра. При этом улучшается видимая окраска растений, глазу кажется, что освещение ярче.
 Однако эта лампа не дает больше света, чем обычная лампа накаливания. Весь ее эффект – чисто визуальный. Никакого излучения в ультрафиолетовой области (также как и обычная лампа накаливания) эта лампа не производит. Это лампы накаливания мощностью 40, 60, 100 Вт., которая заполнена инертным газом криптоном. Для любителей аквариумных растений важно то, что эти лампы дают больше оранжевых лучей, чем обычные лампы.

 - Люминесцентная лампа Т-8.

 Лампе накаливания давно подыскали альтернативу, которая уже получила широкое распространение. Это люминесцентная лампа. Принцип ее действия основан на том, что вместо твердой спирали светится газ. Для этого в длинную трубчатую колбу закачивают инертные газы, а в торцах находятся спирали, на которые можно подавать ток гораздо слабее, нежели требуют лампы накаливания. Для запуска такой лампы следует подать мощный электрический импульс, а дальше свечение газов происходит в достаточно экономном режиме. Это газоразрядные лампы низкого давления, внутри которых находятся пары ртути при низком давлении и инертный газ (обычно аргон), для облегчения зажигания. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом – люминофором, которое поглощает УФ излучение и излучает видимый свет. Меняя состав люминофоров, можно получить лампы с различными спектрами излучения. Они светятся не так, как твердые тела, поскольку имеют линейный спектр. Это значит, что газ излучает свет в определенных узких диапазонах, разделенных между собой черными провалами. Если лампу заполняют неоном, то свечение будет ярко-голубым, пары натрия светятся желтым. Для того чтобы получить белый свет, лампу заполняют смесью газов, подбирая их состав так, чтобы отдельные линейные спектры складывались в непрерывный спектр. В зависимости от состава можно получить белый свет различных оттенков. Этим и объясняется существование множества типов люминесцентных ламп, которые различаются по спектру. По схеме зажигания лампы бывают нескольких видов – требующие стартера (pre-heat start) и не требующие стартера (rapid start и instant start).
 Важным преимуществом этих ламп является и то, что в пределах каждого спектрального типа изготавливаются устройства различной мощности. Помимо традиционных тонких трубок, люминесцентная лампа может быть выполнена в виде кольца (точнее, тора). В последнее время все чаще применяют специальные компактные лампы, в которых длинная тонкая трубка сложена 2-4 раза. Это позволяет создать более яркую лампу, занимающую немного места. Помимо этого, существуют лампы повышенной интенсивности и особо повышенной интенсивности.
 В отличие от всех остальных типов, люминесцентные лампы дают мягкий, рассеянный свет, предметы, освещенные ими, не отбрасывают резких теней. Кроме того, такие лампы выделяют мало тепла, наиболее экономичны по сравнению с другими типами. Если сравнивать лампу накаливания и люминесцентную лампу, которые потребляют одинаковую электрическую мощность, то последняя окажется в 4 раза ярче. К недостаткам этих ламп можно отнести то, что их необходимо подключать через специальные балластные устройства. Лампы повышенной интенсивности излучают более яркий свет, чем нормальные, но выделяют больше тепла и потребляют больше электроэнергии.
 У люминесцентных ламп есть еще один отрицательный эффект, о котором следует помнить. Это снижение яркости по мере эксплуатации. Новая лампа светит ярко, в соответствии с ее спецификацией. Но уже через 100 часов свечения яркость снижается приблизительно на 20 %. Это происходит и далее, но уже не так быстро. В старой литературе рекомендовалось менять люминесцентные лампы каждые полгода. Современные лампы служат дольше, и их можно менять раз в полтора-два года. Максимальный световой поток достигается при 20-25°С.
 Лампы для аквариумов доступны в широком диапазоне спектра цветов и 3 диаметров Т5, Т8 и Т12 – 16, 26 и 38 мм соответственно. Лампы T8 и Т12 являются стандартными и могут использоваться в обычных светильниках, а лампы T5 используются в специальных светильниках.
 Несмотря на более высокую эффективность люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания, все равно только небольшая часть подводимой энергии преобразуется в видимое излучение (не считая потерь в балласте). Большая часть энергии превращается в инфракрасное излучение (37%) и рассеянное тепло (42%).
 Люминесцентные лампы имеет смысл использовать для небольших растений. Эти лампы, особенно размеров T12 уже стали устаревать, сейчас появляются более неэффективные и занимающие меньше места, например, компактные лампы.

 - Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)

 Принцип действия КЛЛ тот же, что и у традиционных люминесцентных трубок. Такие лампы имеют высокую эффективность (светоотдача составляет 80-100 Lm/W), хороший коэффициент цветопередачи (CRI) и долгий срок службы. Принципиальное отличие одно: миниатюрность. Есть также лампы со встроенным отражателем, модулирующим направленный свет. Для более ровного освещения аквариума представляют определенный интерес кольцевые КЛЛ.
 Энергосберегающая компакт-лампа и работает гораздо дольше и мощности потребляет гораздо меньше. Долгий срок службы, в течении которого световой поток падает незначительно, в отличие от ламп высокой мощности, которые по светоотдаче не превышают компактные. Возможность использовать с электронными балластами, которые допускают регулирование света (dimming). Компактные лампы – наиболее оптимальный выбор для освещения средних и больших групп растений. Недостатком этих ламп является более высокая стоимость системы, но она себя окупает достаточно быстро – две компактные лампы стоят дешевле, чем более частая замена обычных люминесцентных ламп.
 Цветовые характеристики света лампы обычно отражены в ее буквенно-цифровом индексе, имеющемся на корпусе или упаковке. Обычно это последняя группа из трех цифр, первая из которых (8 или 9) отражает коэффициент цветопередачи (чем он выше, тем ниже цветовые искажения), а две другие – цветовую температуру: “27” соответствует 2700К, “30” – З000К, и так далее.
 О преимуществах КЛЛ:
 — там, где стояла одна линейная 18 Вт лампа, можно установить два компакта по 24 Вт;
 — где стояла одна 30 Вт, можно поставить две по 36 Вт;
 — на место 36 Вт линейной люминесцентной лампы можно установить две компактных по 55 Вт.
 И как результат такого дополнения или замены – обилие света для растений.

 - Люминесцентная лампа T-5.

 Несколько лет назад были выпущены флуоресцентные лампы совершенно нового типа – Т5 диаметр 16 мм. Отличить новые лампы от старых (тип Т8) просто – новые лампы Т5 имеют наружный диаметр 16 мм, а не 26 мм как старые Т8. Маркируются как T5 HO и T5 HE. Лампы Т5 намного компактнее благодаря малому диаметру и большей мощности при той же длине, по причине отсутствия стартера количество проводов меньше, что упрощает монтаж светильника. Работают только на электронных балластах (ЭПРА). Нельзя использовать лампы Т5 со старыми проволочными балластами – они очень быстро выйдут из строя.
 Все лампы T5 имеют стандартную маркировку из трех цифр, например T5 860. Первая цифра обозначают коэффициент цветопередачи CRI или Ra: цифра 7 – Ra75, 8 – Ra85, 9 – Ra90 и более. Вторая и третья цифры обозначают цветовую температуру: 60 – 6000К, 65 – 6500К, 50 – 5000К и т.п. То есть, “965” означает, что это лампа с коэффициентом цветопередачи Ra более 90 и цветовой температурой 6500К. Буквы HO или HE в названии говорят о световой отдаче и энергопотреблении. HO (high outut) лампы с максимальной светоотдачей и несколько большим энергопотреблением. Лампы HE (high efficiency) имеют пониженную мощность и световую отдачу. Перепутать их невозможно – они выпускаются разной мощности.

 - Лампы LED.

 Благодаря своей экономичности и долговечности светодиодные системы освещения аквариумов привлекают к себе все больше внимание как со стороны аквариумистов, так и со стороны производителей аквариумного оборудования. Пожалуй, самое большое препятствие, стоящее на пути разработчиков светодиодных (LED) аналогов обычных ламп высокой яркости — перегрев устройств. Вообще-то светодиоды не нагреваются столь же сильно, как лампы накаливания. Но температура тем выше, чем больше LED-чипов совмещено в одном источнике света. В то же время нагрев провоцирует снижение эффективности работы чипов и уменьшение срока службы лампы. Светодиодные аналоги служат дольше КЛЛ, но действительно яркие модели до последнего времени отличались крупными размерами и невозможностью использования со стандартными патронами. Ещё одна перспективная инновация — органические светодиоды (OLED) — пока слишком дорога в производстве, а также обладает рядом других недостатков.
 Также выпускаются лампы в виде гибких лент, которые предназначены для внутренней подсветки аквариумов. Представляет собой самоклеющуюся полосу, в водонепроницаемый корпус которой вмонтированы светодиоды. Лампа очень легко крепится к любой поверхности и позволяет создавать интересные световые эффекты, повысить цветность воды либо обеспечить легкое ночное освещение аквариума. Эта модель может быть использована как в морских, так и в пресноводных аквариумах и предназначена только для дополнительного их освещения.

 - Разрядные лампы (металлогалогенные или ртутные).

  Одной из современных технологий являются металлогалогенные лампы. МГ-лампа (лампы зарубежного производства обычно имеют маркировку HQI – Hydrargyrum Quartz Iodide – ртутные кварцевые йодидные) – это металлогалоидная лампа, относящаяся к HID-лампам (высокоинтенсивным), т.е. при своих небольших размерах производят очень большой световой поток. Это, прежде всего, компактные и высокомощные источники света. Металлогалогенные лампы это разновидность газоразрядных ламп, т.к. в отличие от обычных галогенных, металлогалогенные лампы используют не тепловое свечение нити накала, а газовые разряды. Эти лампы не надо путать с галогенными лампами, которые аналогичны лампам накаливания и не являются газоразрядными. Эти лампы аналогичны ртутным лампам по конструкции. В дополнение к ртути, в них добавлены иодиды металлов. Данные лампы являются одним из наиболее эффективных источников света. Они превосходят ртутные лампы по световой отдаче и коэффициенту светопередачи.
 Металлогалогенные лампы  работают по принципу дугового разряда в парах ртути высокого давления и галогенидов (йодидов) металлов диспрозия, галлия, натрия, таллия, индия и др. От такого специфического состава зависит цветопередача и оттенок света. Спектры излучений металлов накладываются на спектр излучения ртутного разряда, дополняя его. Такое дополнение приводит к повышению светоотдачи до 95 люменов на 1 ватт потребляемой мощности и делает спектр металлогалогенных ламп практически идентичным солнечному. Свечение паров вещества является источником света (спектр линейный). Колба со светящимся металлом покрыта другим сосудом, задерживающим ультрафиолетовое излучение. Разрядные лампы достаточно экономичные и яркие, в среднем они в 2 раза ярче таких же по мощности люминесцентных ламп.
 Конструкция и принцип действия металлогалогенных ламп основаны на том, что галогены многих металлов испаряются легче, чем сами металлы и не разрушают кварцевое стекло. Поэтому внутрь разрядных колб металлогалогенных ламп кроме ртути и аргона, дополнительно вводятся разные химические элементы в виде галоидных соединений. После розжига разряда, когда достигается рабочая температура колбы, галогены металлов частично переходят в газообразное состояние. Попадая в центральную зону разряда с температурой в несколько тысяч градусов по Кельвину, молекулы галогенов диссоциируют на галоген и металл. Атомы металла приходят в движение и излучают характерные для них спектры. Диффундируя за пределы разрядного канала и попадая в зону с более низкой температурой вблизи стен колбы, они соединяются в галогены, которые снова испаряются. Этот замкнутый цикл обеспечивает два принципиальных преимущества металлогалогенных ламп:
 - в разряде создаётся достаточная концентрация атомов металлов, что даёт необходимый спектр излучения, потому что при рабочей температуре кварцевой колбы 800-900°С давление паров галогенов многих металлов значительно выше, чем у самих металлов, таких как: таллий, индий, скандий, диспрозий и другие;
 - появляется возможность вводить в разряд щелочные (натрий, литий, цезий) и другие агрессивные металлы (кадмий, цинк), которые в чистом виде вызывают очень быстрое разрушение кварцевого стекла при температурах выше 300-400°С, а в виде галогенов теряют агрессивность.
 Такие добавки позволяют получать лампы с высокой светоотдачей и другими улучшенными характеристиками. Для общего освещения в настоящее время самое широкое распространение получили металлогалогенные лампы со следующим составом металлогалогенных добавок (кроме ртути и зажигающего газа):
 - йодиды натрия, таллия и индия;
 - йодиды скандия и тория.
 Большинству людей ртутные лампы хорошо известны по желтым светильникам, установленным вдоль автодорог. Цветовая температура разрядных ламп 4300°К и 5500°К. Их с успехом применяют в качестве мощных фитоламп в тепличных хозяйствах. Подобные устройства используют и в аквариумистике. В морской аквариумистике применяют металлогалогенные лампы с цветовой температурой 18000°К.
 Особенность МГ-ламп – точечный характер источника. Набор люминесцентных трубок дает рассеянное освещение, большая часть лучей попадает в воду под косым углом, часть отражается от водной поверхности: чем больше отличие угла от прямого, тем больше отражение. Другая часть, пройдя в воду и двигаясь в направлении вдоль поверхности, затухает после нескольких переотражений от содержимого аквариума и стекол. В результате до дна доходит весьма малая доля света. Отсюда известная рекомендация: аквариум для растений не должен иметь высоту более 50 см. И эта рекомендация абсолютно верна, но только для люминесцентных ламп. МГ-прожектор дает направленный свет, который падает почти перпендикулярно поверхности. В результате коэффициент затухания в толще воды существенно ниже. Под такими лампами абсолютно без проблем можно получить бурно растущую растительность на глубине 60-70 см.
 Они не имеют механизма фильтрации для блокирования коротких волн ультрафиолетового света, излучаемого этими лампами. Поэтому необходимо убедиться, что есть защитное стекло или специальные фильтры между лампой и аквариумом, защищающее от УФ-излучения. Самое важное, чтобы лампы в светильнике были закрыты стеклом, так как попадание капли воды на колбу обязательно приведет к взрыву.
 Стоит отметить, что кратковременные перебои в электроснабжении могут вызывать погасание МГ ламп. К такому же исходу может привести сильная вибрация, особенно опасная для ламп с длинной дугой, работающих в горизонтальном положении. Для повторного зажигание МГ лампа должна остыть, чтобы давление паров в ней снизилось - после выключения ее можно повторно включить лишь через некоторое время, обычно требуется выдержать паузу в 20 минут.
 Наиболее распространенные в аквариумистике лампы – одноцокольная и двухцокольная. Одноцокольные лампы обозначается аббревиатурой SE (single-ended), а двухцокольные – аббревиатурой DE (double-ended). Лампы с односторонним цоколем, как правило, вкручиваются в патрон. Лампы с двусторонним цоколем необходимо вставлять в патроны, расположенные по обе стороны используемого светильника.
 Выпускаются мощностью от 70 до 1000 Вт в двух исполнениях – шаровых колбах из кварцевого или обычного стекла и цилиндрических (трубчатых) баллонах из кварцевого стекла. Металлогалогенные лампы – это мощные лампы для аквариумов, которые работают при высоком давлении и температуре, и должны использоваться со специальными балластами (каждая мощность требует совместимого балласта) и в специальных светильниках. Для их использования нужны светильники особой конструкции: во-первых, со встроенным предвключённым прибором, а во-вторых, со специальным рефлектором. Последний играет особенно существенную роль: от рефлектора напрямую зависит, хорошо ли будет лампа излучать свет. Металлогалогенные лампы, как правило, входят в комплект к светильникам со встроенными ЭПРА. Для дуговых ламп требуется балластно-пусковое устройство. Обычно это большой дроссель и специальное устройство зажигания, которое генерирует серию импульсов напряжением несколько тысяч вольт для начального пробоя газа.
 Минимальная мощность МГ- ламп, предлагаемых на рынке – 70 Вт, однако лучше выбирать светильники с мощностью не менее 150 Вт. Маленькие лампы не рассчитаны на длительную ежедневную эксплуатацию, у них быстрее ухудшается спектр и другие параметры. Вообще, чем крупнее дуговая лампа, тем надежней она работает. Однако выбор освещения, а в частности ламп, осуществляется, исходя из требований, которые предъявляются к цветопередаче и бюджета аквариумиста.
 В отличие от люминесцентных ламп, которые будут распространять свет на протяжении всей длины колбы, металлогалогенные лампы для аквариумов представляют собой точечный источник света. Это означает, что все тепло лампы будет сосредоточено в одном месте. Колбы этих ламп сильно нагреваются, необходимо, чтобы они периодически выключались, не менее чем на час. Из-за интенсивного выделения тепла металлогалогенными лампами для аквариумов, светильники с этими лампами необходимо снабжать охлаждающими вентиляторами и монтировать их на расстоянии 20-40 см от поверхности воды, чтобы избежать перегрева воды аквариума. Однако отсутствие аквариумной крышки просто решает эту проблему: благодаря свободному потоку воздуха предотвращается перегрев воды в искусственном водоеме. Ртутные и металлогалогенные лампы выделяют значительное тепловое излучение, поэтому их не рекомендуется устанавливать на крышке аквариума.
 При своих небольших размерах светильники с металлогалогенной лампой обеспечивают отличную цветопередачу и высокий световой поток в течение всего срока эксплуатации ламп. У них длительный срок службы, хорошие характеристики цветопередачи, а так же большая интенсивность света ламп, что позволяет освещать аквариумы высотой более 50 см. Следовательно, для получения желаемого уровня освещенности можно использовать меньше светильников, к тому же у этих ламп большее соотношение люмен/ватт, что означает экономию электроэнергии. К тому же МГ-светильник производит больше света с каждого потраченного Ватта энергии, чем самые хорошие люминесцентные лампы. Металлогалогеновые лампы требуется менять после 4000 – 5000 часов их эксплуатации (от года до полутора лет при работе по 8 часов в день). Использование лампы вплоть до окончания срока ее эксплуатации небезопасно, поскольку это может привести к разрушению лампы.
 Конструктивные особенности этого типа металлогалогенных светильников позволяют встраивать их в элементы интерьера, а специальные отражатели формируют световой поток необходимых углов рассеивания. В поворотных моделях возможно регулирование потоков света в нужных направлениях, создавая различные решения интерьерного освещения. Светильники можно подвешивать к потолку, можно прикреплять кронштейнами к стене. Настенно-потолочные светильники, в отличие от встраиваемых, могут крепиться с помощью подвесов (подвесные светильники) или непосредственно на стену или потолок (накладные светильники). Однако ни в коем случае нельзя крепить осветительные устройства на крышке водоема либо на нижних ярусах аквариума, поскольку все это может стать причиной нагрева воды в водоеме и привести к гибели его обитателей.
 Металлогалогеновые лампы чувствительны к тому положению, в котором они установлены. Лампы рассчитаны только на работу в определенной ориентации. Однако лампы, помеченные маркировкой “universal”, могут работать в любом положении, хотя при работе их не в вертикальном положении продолжительность срока службы и интенсивность излучаемого света будут снижаться. Для получения наилучших характеристик при эксплуатации лампы в том случае, если её ориентация известна заранее, необходимо выбирать не универсальную, а соответствующую данной позиции лампу.

 Балластные устройства.

 Пускорегулирующая аппаратура люминесцентных ламп.

 Люминесцентная лампа, в отличие от лампы накаливания, не может быть включена напрямую в электрическую сеть. Для зажигания дуги в люминесцентной лампе требуется импульс высокого напряжения. Для этого применяют специальные устройства – балласты. Наиболее распространённые на сегодняшний день схемы: электромагнитный балласт с неоновым стартером и различные разновидности электронных балластов.
 Пускорегулирующие автоматы бывают двух типов: ЭмПРА (электромагнитные) и ЭПРА (электронные). Последние обладают лучшими характеристиками и обеспечивают лучший “розжиг” ламп, и позволяют увеличить срок службы ламп, плюс еще и по габаритным размерам ЭПРА меньше, что позволяет разместить их в аквариумной крышке (тумбе) с меньшими потерями пространства. В некоторых случаях, для ламп определенной мощности, выбор ЭПРА ограничен всего одним – двумя производителями. Также бывают модели ЭПРА, позволяющие подключать несколько ламп (2 или 4) к одному устройству. Схема подключения ЭПРА достаточно проста, требуется только аккуратность, при этом не надо забывать о необходимости герметизации всех электрических соединений. При покупке новой системы ламп, имеет смысл подумать об использовании электронного балласта.
 Электромагнитный балласт представляет собой электромагнитный дроссель, подключаемый последовательно с лампой. Последовательно нитям лампы подключается стартер, представляющий собой неоновую лампу с биметаллическими электродами и конденсатор. Дроссель формирует за счёт самоиндукции запускающий импульс, а также ограничивает ток через лампу. В настоящее время преимуществами электромагнитного балласта являются простота конструкции, надёжность и низкая стоимость. Параметры балласта важны при выборе оптимальной схемы освещения и, особенно, в случае, когда схема собирается самостоятельно. Ниже рассмотрены некоторые параметры балласта, многие из которых указаны на самом балласте или в каталоге.
 - Мощность (power) – мощность балласта должна соответствовать мощности лампы. Нельзя использовать балласт для лампы с мощностью, отличной от номинальной. Это приведет либо к выходу лампы из строя, либо к пониженной ее светоотдаче. Некоторые балласты специально предназначены для работы с пониженной мощностью, например, в тех случаях, когда долгий срок работы лампы более важен. Такие балласты называются экономичными (не надо путать их с экономичными лампами (energy savings), которые потребляют меньше мощности и дают меньше света при включении в обычный балласт).
 - Коэффициент мощности (power factor) – еще называется косинусом угла. Дает представление о том, насколько хорошо используется ток и напряжение сети. У обычного магнитного дросселя, без корректирующего конденсатора, коэффициент мощности около 0.5 (low power factor ballast). Балласт с низким коэффициентом мощности приведет к возрастанию тока в цепи. Большинство современных балластов имеют коэффициент мощности близкий к 0.95-0.97 (high power factor ballast).
 - Входное напряжение (voltage) – многие современные балласты имеют возможность подключения к сети с различным напряжением. Также надо следить за выбором корректирующего конденсатора для сети с частотой 50 и 60 Гц. Современные балласты, особенно электронные, могут компенсировать изменение напряжения питающей сети. В противном случае, световой поток будет резко изменятся, и при уменьшении напряжения ниже 80-85% номинального лампа может погаснуть.
 - Потери мощности в балласте (power losses) – характеризует мощность, рассеянную в балласте, т.е. на нагревание балласта. Типичные потери в электромагнитном балласте – 5-10 Вт (в электронном в несколько раз меньше). Потери мощности означают повышенный расход энергии, более высокую температуру ламп (если они расположены близко к балласту), что приводит к уменьшению светоотдачи и сокращению срока службы ламп.
 - Балласт-коэффициент (ballast-factor) – один из наиболее важных параметров. Показывает количество света, производимое лампой при использовании балласта, относительно значений в каталоге, т.е. при использовании лабораторного балласта. Например, балласт-коэффициент 0.9 означает, что лампа, с каталожным значением 2000 Лм, излучает только 1800 Лм. Многие высокочастотные электронные балласты имеют коэффициент больше единицы (это не значит, что они нарушают закон сохранения энергии, это не КПД), т.е. при использовании балласта с коэффициентом 1.15 данная лампа будет производить 2300 Лм. Однако не следует использовать балласты с коэффициентами большими 1.1-1.15, поскольку это укорачивает срок службы лампы.
 - Температура (case temperature) – указывается на корпусе балласта. Надо следить, чтобы она не превышала указанного значения. Для магнитных балластов она составляет обычно 120-130°C, для электронных 70-75°C.
 - Пиковый ток (inrush current, crest factor) – характеризует скачок тока в сети во время зажигания лампы. Чем он меньше, чем лучше для электрической цепи.
 - Нелинейные гармонические искажения (total harmonic distortion) – некоторые балласты, особенно электронные, могут вызывать нежелательные эффекты в электрической цепи. В современных балластах они не превышают 10-20%.
 - Шум (audible noise) – балласты делятся по производимому ими шуму на несколько категорий. Постарайтесь не использовать в жилой комнате балласт, предназначенный для использования в гараже. Высокочастотные балласты практически бесшумны.
 - Количество подключаемых ламп – многие балласты предназначены для использования в схеме с 2-4 лампами. В подобном случае балласт используется более эффективно, потери на лампу меньше, чем в схеме, когда каждая лампа питается своим балластом. Традиционные балласты (pre-heat, rapid start) используют обычно последовательное подключение ламп, т.е. при отключении одной лампы отключаются и все остальные. Балласт мгновенного старта (instant start) и многие электронные балласты рассчитаны на параллельное подключение ламп, т.е. при этом выключение одной лампы не приводит к выключению остальных.

 Электронное балластное устройство.

 Электронный балласт подаёт на электроды лампы напряжение не с частотой сети, а высокочастотное (25-133 кГц), в результате чего заметное для глаз мигание ламп исключено. Однако высокочастотные колебания, проходя через лампу, как антенну, создают электромагнитные помехи в широком спектре, поэтому радиодиапазон ДВ — длинные волны, начинающийся с 540 кГц, стал не пригоден для использования, но аргументировали это тем, что невыгодно строить антенны большого размера и перешли на диапазон УКВ, волны которого распространяются только в пределах прямой видимости и нужны повторители-репитеры.
 Может использоваться один из двух вариантов запуска ламп: Холодный запуск — при этом лампа зажигается сразу после включения. Такую схему лучше использовать в случае, если лампа включается и выключается редко, так как режим холодного пуска более вреден для электродов лампы. Горячий запуск — с предварительным прогревом электродов. Лампа зажигается не сразу, а спустя 0,5-1 сек, зато срок службы увеличивается, особенно при частых включениях и выключениях.
 Балласт имеет много преимуществ по сравнению с магнитным:
 — Плавное регулирование мощности от 1% до 100% при неизменной температуре цвета (требуется специальный балласт и диммер);  
 — Имеют интерфейс DALI для расширения управления освещением – подключение ДУ, таймеров, кнопочных пультов, регуляторов интенсивности свечения (диммер);
 — Защитное самоотключение при коротком замыкании;
 — Самоотключение при попытке установки дефектной лампы;
 — Повышается эффективность лампы. Коэффициент балласта увеличивается на 20-30%, т.е. лампа производит больше света;
 — Уменьшены потери в балласте в несколько раз – отсутствует огромный кусок железа. Потребление электроэнергии при использовании электронного балласта обычно на 20-25% ниже и уменьшается температура, что важно для работы лампы;
 — Балласт становится компактным, что важно при размещении его в тесном месте;
 — Балласт не производит шум в звуковом диапазоне;
 — Уменьшаются пульсации лампы.

 Схемы включения люминесцентной лампы.

 Подключение люминесцентных ламп к сети через балластное устройство.

 Обыкновенно люминесцентные лампы подключаются к сети через балластное устройство (дроссель) и включаются с помощью пускового устройства – стартера. Существуют следующие типы стартеров: тлеющего разряда, тепловые, электромагнитные, термомагнитные, полупроводниковые. Наибольшее распространение получили стартеры тлеющего разряда. Стартер представляет собой миниатюрную лампу, у которой один или оба электрода сделаны из биметаллической пластинки. В обычном состоянии электроды находятся на небольшом расстоянии друг от друга. При включении напряжения между ними возникает тлеющий разряд, нагревающий биметаллические пластинки, которые от нагрева изгибаются и замыкают цепь (1-я стадия тлеющего разряда). С этого момента через электроды лампы идет ток короткого замыкания, нагревающий их до высокой температуры (2-я стадия). Как только контакт замкнется, разряд в стартере погаснет; биметаллические пластины остывают и, возвращаясь в нормальное состояние, размыкают цепь.
 Стартеры имеют стандартные размеры. При таком способе лампы загораются не мгновенно, пусковые агрегаты создают шум, тяжелы, громоздки и часто выходят из строя. В последнее время разработаны системы, позволяющие включать люминесцентные лампы мгновенно, исключающие шум при работе и регулирующие их. Дроссель, помещенный под аквариумом, может стать также дополнительным источником тепла.

 Схема включения люминесцентной лампы со стартером (preheat start).

 Традиционная схема, используемая очень давно, в случае, когда напряжение сети достаточно для зажигания лампы. В ней используется балласт, представляющий собой большое индуктивное сопротивление – дроссель, и стартер – маленькая неоновая лампа, служащая для предварительного подогрева электродов лампы. Параллельно неоновой лампе в стартере стоит конденсатор для уменьшения радиопомех. Также в схему может включаться и конденсатор для улучшения коэффициента мощности. При включении лампы в сеть, вначале возникает разряд в стартере, и через электроды лампы проходит небольшой ток, который подогревает их, тем самым уменьшая напряжение зажигания лампы. При возникновении разряда в лампе, напряжение между электродами падает, отключая цепь стартера.
 При использовании данной схемы люминесцентной лампы мощность ЭМПРА должна соответствовать мощности лампы. ЭМПРА в стартерных схемах подключается последовательно лампе и служит для ограничения роста тока в лампе (и таким образом предохраняет ее от перегорания). Хотелось бы обратить внимание пользователей на конденсатор (0,22 мкФ) установленный на входе. Часто аквариумисты его просто выкидывают из схемы. Лампа конечно будет работать и без конденсатора, однако из электросети напряжения потребляться будет больше.
 По схожей стартерной схеме можно включать две люминесцентные лампы последовательно – такая схема включения носит название “тандемной” схемы включения ламп дневного света. При использовании данной схемы включения мощность электромагнитного ПРА должна в два раза превышать мощность одной лампы.

 Схема включения люминесцентной лампы без стартера (rapid start).

 Недостатки схемы со стартером (долгое время прогревания электродов, необходимость замены стартера) привели к тому, что появилась другая схема, где подогрев электродов осуществляется с вторичной обмотки трансформатора, который одновременно является и индуктивным сопротивлением.
Отличительной внешней особенностью такого балласта является то, что оба сетевых провода подключаются к балласту, четыре провода из балласта подключаются к электродам лампы. Существует много разновидностей такой схемы, например, когда электронная схема отключает цепь подогрева электрода после включения лампы (trigger start). Балласты такого типа используются и в схеме с несколькими лампами.
 Нельзя в такой схеме использовать лампу, предназначенную для стартерной схемы включения, поскольку она рассчитана на более длительный подогрев электродов, и выйдет раньше времени из строя в такой схеме. Следует использовать только лампы с обозначениями RS (Rapid start). В схеме должен быть предусмотрен заземленный рефлектор вдоль лампы (иногда на лампе имеется металлическая полоска). Это облегчает зажигание лампы.

 Схема включения люминесцентной лампы без подогрева электродов (instant start).

 Эта схема стала использоваться в последнее время. В ней зажигание лампы производится подачей высоковольтного импульса на электроды лампы. В этой схеме используется специальный балласт, который может быть рассчитан на несколько ламп. Отличительной внешней особенностью подобных ламп и балласта является наличие только одного электрода с каждой стороны лампы вместо двух.
 Достоинством такой схемы включения является меньшее потребление мощности балластом (1-2 на лампу), по сравнению с другими магнитными балластами, возможность независимого параллельного включения ламп (обычно в схеме с preheat, rapid start балластами выход одной лампы из строя приводит к тому, что остальные перестают гореть), возможностью более удаленной установки балласта от лампы (для preheat, rapid start обычно длина провода от балласта до лампы не должна превышать метр, хотя есть и специальные балласты).