Газоразрядная лампа высокого давления: Газоразрядные лампы — купить лампы ГРЛ по низким ценам

Содержание

Газоразрядная лампа: устройство, принцип работы, классификация

Среди большого разнообразия осветительного оборудования существуют лампы различного принципа действия. Сегодня достаточно весомую нишу в общем объеме устройств освещения занимают газоразрядные лампы. В чем заключается принцип их работы, и как они устроены, мы рассмотрим в данной статье.

Устройство и принцип работы

В сравнении с другими типами ламп, газоразрядные устройства имеют целый ряд отличий. Что сказывается и на их конструктивных особенностях, и на принципе действия. Чтобы разобраться с основами получения светового излучения в газоразрядных лампах, для начала рассмотрим их конструктивные особенности.

Рис. 1. Устройство газоразрядной лампы
  • Цоколя – предназначен для подключения газоразрядного устройства к электрической сети. Может выполняться в различных типах и размерах, под параметры конкретного светильника.
  • Колбы – изготавливается из жаропрочного стекла, предназначена для создания вакуума вокруг горелки. Выполняется герметичной для предотвращения нарушения разреженной среды по отношению к окружающему пространству. 
  • Кронштейна крепления – представляет собой несущую конструкцию, выступающую и в роли опоры для газовой горелки, и в качестве одного из проводников электрического тока.
  • Горелки – как правило, трубка из оксида металла, внутри которой и происходит электрический разряд. Наполняется смесью инертных газов и паров металла, в зависимости от модели, наполняемые компоненты могут существенно отличаться.
  • Электродов – предназначены для начала искрообразования и продолжения горения тлеющего разряда.

Принцип действия газоразрядных ламп заключается в получении светового потока от ионизации смести газа и паров металла. Рассмотрим принцип их работы  на следующем примере (см. рисунок 2):

Рис. 2. Принцип действия газоразрядной лампы

При подаче напряжения на светильник с газоразрядной лампой осуществляется его преобразование через пускорегулирующий аппарат (ПРА). Затем повышенное напряжение порядка 2 – 5кВ поступает на электроды лампы. Этого достаточно для пробоя газового промежутка, поэтому, сначала возникает искра, а затем загорается тлеющий разряд внутри трубки.

Температура горения разряда достигает 1300 ºС, за счет чего смесь разогревается до такого состояния, когда все свободные частицы обладают достаточной энергией для выхода за пределы атома. Физически этот процесс сопровождается планомерным повышением интенсивности светового потока по мере разогрева газоразрядной среды. При этом можно наблюдать некоторые колебания цветового спектра свечения по мере изменения диапазона излучаемой волны.

Заметьте, несмотря на то, что в конструкции самой газоразрядной лампы ПРА отсутствует, без него запустить устройство не получится. В состав пускорегулирующего аппарата входит:

  • дроссель-трансформатор, предотвращающий резкое нарастание тока при протекании переходного процесса;
  • импульсное зажигающее устройство  — кратковременно увеличивает напряжение на электродах лампы до величины пробоя искрового промежутка;
  • конденсатор – применяется для сглаживания кривой напряжения, но  устанавливается не во все модели ПРА.

В зависимости от типа газоразрядной лампы, будет отличаться и устройство ПРА, технические особенности его компонентов. Поэтому для каждого конкретного вида осветительного оборудования устанавливаются свои модули.

Чем заполняются газоразрядные лампы?

Рис. 3. Пример наполнения газоразрядной лампы

Для наполнения газоразрядных ламп применяются различные типы инертных газов, которые будут активироваться при подаче напряжения на контакты цоколя. Наиболее распространенными из них являются аргон, неон, ксенон и криптон. В некоторых моделях применяется смесь нескольких газовых для получения газоразрядной среды с заданными свойствами.

Помимо инертного газа, лампа может заполняться парами металлов, самые известные из которых натрий и ртуть. В зависимости от способа приведения газоразрядной лампы в рабочее состояние они также разделяются на несколько видов. Но, следует отметить, что наличие металла не является обязательным условием, так как на практике встречаются лампы исключительно с инертным газом – ксеноновые и неоновые. Поэтому в таких моделях в качестве наполнителя используется только газ.

Отдельной категорией являются металлогалогенные лампы, колба которых заполняется не только инертными газами и парами натрия и ртути, но и галогенидами металлов.

Классификация

Современный рынок газоразрядных источников света предоставляет достаточно большое разнообразие моделей. В зависимости от технических параметров, наполнения и других факторов можно выделить несколько категорий, по которым они будут отличаться.

Так, в зависимости от наполнения, все модели  можно разделить на:

  • натриевые;
  • ртутные;
  • металлогалогенные;
  • ксеноновые;
  • неоновые.

В зависимости от источника света газоразрядные лампы можно подразделить на:

  • индукционные;
  • газосветные;
  • люминесцентные.

В зависимости от величины давления, создаваемого газом внутри колбы, все устройства подразделяются на лампы:

  • низкого давления;
  • высокого давления;
  • сверхвысокого давления.

Рассмотрим два последних фактора разделения газоразрядных ламп по видам  более детально.

По источнику света

Рис. 4. Типы газоразрядных ламп

В зависимости от источника получения светового излучения все газоразрядное оборудование бывает индукционное, газосветное, люминесцентное. Индукционные модели приводятся в свечение посредством электродов, которые раскаляются от протекания электрического разряда. За счет чего их еще называют электродосветными лампами.

В газосветных лампочках источником излучения выступают молекулы или атомы, возбуждаемые протекающим  электрическим процессом. При этом в газовой среде образуется достаточное количество энергии для постоянного излучения. Люминесцентные лампы имеют специальное покрытие на поверхности колбы, содержащее люминофоры. Протекающий в газоразрядной лампе  разряд активизирует частицы газа, которые, в свою очередь, воздействуют на люминофор.

По величине давления

Рис. 5. Лампы высокого и низкого давления

В зависимости от величины формируемого давления внутри газоразрядного источника света все модели подразделяются на три класса:

  • Низкого давления – от 0,15 до 104 Па, часто применяются в бытовых целях, ярко выраженным представителем являются люминесцентные лампы;
  • Высокого давления – от 3×10
    4
    до 106 Па, отличаются достаточно большим потоком света при малом потреблении электроэнергии, как правило, устанавливаются на улице, так как хорошо переносят сложные метеоусловия;
  • Сверхвысокого давления – более 106 Па, применяются для медицинских целей, пищевой промышленности и прочих отраслей, где требуется получить высокоинтенсивное излучение на малой площади.

Характеристики

Для сравнения с другими видами осветительного оборудования, необходимо детально изучить рабочие параметры газоразрядных ламп:

  • Время готовности – согласно п.34 ГОСТ 24127-80 это временной интервал, протекающий с начала подачи напряжения до момента выхода лампы на рабочие характеристики.
  • Потребляемая мощность – отображает величину нагрузки, потребляемую из сети;
  • Срок службы – характеризует продолжительность активной работы лампы, может колебаться от 2000 до 20 000 часов;
  • Светоотдача – определяет величину светового потока, получаемого с одного ватта потребленной электроэнергии, может колебаться в пределах от 40 до 220 Лм/Вт;
  • Температура цветового свечения – определяет спектр цвета,  излучаемого газоразрядной лампой, в зависимости от модели находится в пределах от 2200 до 20 000 К;
Рис. 6. Температура цветопередачи
  • Индекс цветопередачи – указывает на интенсивность восприятия цветов той поверхности, на которую попадает свет;
Рис. 7. Пример влияния индекса цветопередачи
  • Напряжение зажигания – в соответствии с п.35 ГОСТ 24127-80 это такая наименьшая разность потенциалов на электродах, которой будет достаточно для начала образования разряда.

Утилизация

В виду наличия ртути и других загрязняющих веществ в составе лампочки, способ их утилизации в корне отличается от остальных видов ламп. Для этих целей работают специальные организации, занимающиеся сбором и дальнейшей демеркуризацией определенной категории газоразрядных ламп.

Рис. 8. Утилизация газоразрядных ламп

Если такая лампочка разобьется у вас дома, необходимо сразу принять для предотвращения отравления парами ртути домочадцев. Более детально об этом вы можете узнать из следующей статьи: https://www.asutpp.ru/razbilas-energosberegayuschaya-lampa.html

Преимущества и недостатки

К основным преимуществам газоразрядных источников света следует отнести:

  • Высокий уровень светоотдачи – такие устройства куда эффективнее обычных лампочек Ильича и прекрасно освещают даже через непрозрачные плафоны.
  • Длительный период эксплуатации – существенно превосходят лампочки накаливания, а некоторые модели, могут конкурировать даже со светодиодными источниками.
  • Простая схема подключения.
  • Демократичная стоимость, комплектуется недорогими элементами, которые легко меняются в процессе работы.
  • Некоторые версии отлично подходят для установки на улице, но, как правило,  плохо справляются в  условиях сильных морозов.

К основным недостаткам следует отнести наличие пульсации светового потока, необходимость подключения ПРА для запуска, ограниченный диапазон рабочего напряжения, чувствительность к качеству питающего напряжения. Требуется время на разогрев, из-за чего их нецелесообразно использовать в сетях с частой коммутацией. Невозможно регулировать интенсивность свечения при помощи диммера.

Области применения

Несмотря на серьезную конкуренцию со стороны светодиодных осветительных приборов, газоразрядные источники света остаются популярными в ряде отраслей хозяйственной деятельности. Так их часто можно встретить в:

  • уличном освещении;
  • подсветке рекламных вывесок;
  • магазинах, промышленных объектах, торговых центрах, офисных, вокзальных и складских помещениях;
  • парках, скверах, зонах отдыха;
  • подсветке фасадов зданий и т.д.

Список использованных источников

  • Д.Уэймаус «Газоразрядные лампы» 1977
  • Фугенфиров М.И. «Газоразрядные лампы» 1975
  • Е.А. Зельдин «Импульсные газоразрядные лампы и их схемы включения» 1961

разновидности и принцип действия + особенности работы

Вы хотите приобрести газоразрядные лампы, чтобы создать в помещении особую атмосферу? Или ищите лампочки для стимуляции роста растений в теплице? Оснащение экономичными источниками света не только сделает более выигрышным интерьер и поможет в растениеводстве, но и позволит экономить электроэнергию. Ведь верно?

Мы поможем вам разобраться с ассортиментом осветительных приборов газоразрядного типа. В статье рассмотрены их особенности, характеристики и сфера применения лампочек высокого и низкого давления. Подобраны иллюстрации и видеоролики, которые помогут найти оптимальный вариант энергосберегающих ламп.

Содержание статьи:

Устройство и характеристики разрядных ламп

Все основные детали лампы заключены в стеклянную колбу. Здесь происходит разряд электрических частиц. Внутри могут находиться как пары натрия или ртути, так и какой-либо из инертных газов.

В качестве газового наполнения применяют такие варианты, как аргон, ксенон, неон, криптон. Более популярны изделия, наполненные парообразной ртутью.

Основные узлы газоразрядной лампы это: конденсатор (1), стабилизатор тока (2), транзисторы переключающие (3), устройство подавления помех (4), транзистор (5)

Конденсатор отвечает за работу без мигания. Транзистор владеет положительным температурным коэффициентом, который обеспечивает мгновенный запуск ГРЛ без мерцания. Работа внутренней конструкции начинается после того, как в газоразрядной трубке пройдет генерация электрического поля.

В процессе в газе появляются свободные электроны. Соударяясь с атомами металла, они его ионизируют. При переходе отдельных из них, появляется избыточная энергия, порождающая источники свечения — фотоны. Электрод, являющийся источником свечения, находится в центре ГРЛ. Всю систему объединяет цоколь.

Лампа может излучать разные световые оттенки, которые может видеть человек — от ультрафиолетовых до инфракрасных. Чтобы это стало возможным, внутреннюю часть колбы покрывают люминесцентным раствором.

Сферы применения ГРЛ

Газоразрядные лампы востребованы в самых разных областях. Наиболее часто их можно встретить на городских улицах, в производственных цехах, магазинах, офисах, вокзалах, больших торговых центрах. Применяют их и для подсвечивания щитов с рекламой, фасадов зданий.

ГРЛ используют и в фарах автомобилей. Наиболее часто это лампы, отличающиеся высокой светоотдачей — . Некоторые автомобильные фары наполняют металлогалоидными солями, ксеноном.

Первые газоразрядные осветительные приборы для транспортных средств имели обозначение D1R, D1S. Следующие — D2R и D2S, где S указывает на прожекторную оптическую схему, а R — рефлекторную. Применяют лампочки ГР и при фотосъемках.

На фото импульсные ГРЛ, применяемые при фотосъемках: ИФК120 (а), ИКС10 (б), ИФК2000 (в), ИФК500 (г), ИСШ15 (д), ИФП4000 (г)

В процессе фотографирования эти лампы позволяют держать под контролем световой поток. Они компактные, яркие и экономичные. Отрицательным моментом является неумение визуально управлять светотенями, которые образует сам источник света.

В сельскохозяйственной сфере ГРЛ используют для облучения животных, растений, для стерилизации и обеззараживания продуктов. Для этой цели лампы должны иметь длину волн соответствующего диапазона.

Концентрация мощности излучения в этом случае также имеет большое значение. По этой причине наиболее подходящими являются изделия мощные.

Виды газоразрядных ламп

Делят ГРЛ на виды по типу свечения, такому параметру, как давление, применительно к цели использования. Все они образуют конкретный световой поток. Исходя из этого признака, они подразделяются на:

  • ;
  • газосветные разновидности;
  • .

В первых из них источником света являются атомы, молекулы или их комбинации, возбуждаемые разрядом в газовой среде.

Во вторых – люминофоры, газовый разряд активизирует покрывающий колбу фотолюминесцентный слой, в итоге осветительный прибор начинает источать свет. Лампы третьего вида функционируют за счет свечения электродов, раскаленные от газового разряда.

Ксеноновые лампы, предназначенные для автомобильных фар, по светоотдаче и яркости превышают галогенные аналоги более чем в два раза

В зависимости от наполнения делят на ртутные, натриевые, ксеноновые, и другие. Исходя из давления внутри колбы происходит их дальнейшее разделение.

Начиная от значения давления от 3х104 и до 106 Па их относят к лампам высокого давления. В категории низкого приборы попадают при величине параметра от 0,15 до 104 Па. Больше чем 106 Па — сверхвысокого.

Вид #1 — лампы высокого давления

Отличаются РЛВД тем, что содержимое колбы подвержено высокому давлению. Для них характерно наличие значительного светового потока в сочетании с небольшими энергозатратами. Обычно это ртутные образцы, поэтому их наиболее часто применяют для уличного освещения.

Такие разрядные лампы обладают солидной светоотдачей и эффективной работой в условиях плохой погоды, но низкие температуры они переносят плохо.

Есть несколько базовых категорий ламп высокого давления: ДРТ и ДРЛ (ртутные дуговые), ДРИ — такие же, как и ДРЛ, но с йодидами и ряд модификаций, созданных на их основе. В этот же ряд входят также дуговые натриевые (ДНаТ) и ДКсТ — дуговые ксеноновые.

Первая разработка — модель ДРТ. В маркировке Д обозначает дуговая, символ Р — ртутная, на то, что эта модель трубчатая, указывает буква Т в маркировке. Визуально это прямая трубка, изготовленная из кварцевого стекла. С двух ее сторон — вольфрамовые электроды. Используют ее в облучательных установках. Внутри — немного ртути и аргона.

По краям лампы ДРТ есть хомутики с держателями. Объединяет их металлическая полоска, предназначенная для более легкого зажигания лампы

Подсоединение лампы в сеть выполняют последовательно с с использованием резонансной схемы. Световой поток лампы ДРТ состоит на 18% из ультрафиолетового излучения и на 15% — из инфракрасного. Такой же процент составляет видимый свет. Остальное — потери (52%). Основное применение — как надежный источник ультрафиолетового излучения.

Для освещения мест, где качество цветоотдачи не очень важно, применяют осветительные устройства ДРЛ (дуговые ртутные). Здесь практически нет ультрафиолетового излучения. Инфракрасное составляет 14%, видимое — 17%. На тепловые потери приходится 69%.

Особенности конструкции ламп ДРЛ позволяют зажигать их от 220 В без применения высоковольтного импульсного поджигающего устройства. Из-за того, что в схеме есть дроссель и конденсатор, колебания светового потока уменьшаются, коэффициент мощности возрастает.

Когда лампа подключена последовательно с дросселем, происходит тлеющий разряд между дополнительными электродами и основными соседними. Разрядный промежуток ионизируется в результате появляется разряд между главными вольфрамовыми электродами. Работа поджигающих электродов прекращается.

В состав лампы ДРЛ входит: колба (1), электроды главные (2), вспомогательные электроды (3), резисторы (4), горелка (кварцевая трубка) (5), цоколь (6)

Горелки ДРЛ в основном имеют четыре электрода — два рабочих, два поджигающих. Внутренность их наполнена инертными газами с добавкой в их смесь определенного количества ртути.

Металлогалогенные лампы ДРИ также относятся к разряду приборов высокого давления. Их цветовой КПД и качество цветопередачи выше, чем у предыдущих. На вид спектра излучения влияет состав добавок. Форма колбы, отсутствие дополнительных электродов и люминофорного покрытия — главные отличия ламп ДРИ от ДРЛ.

Схема, по которой включают ДРЛ в сеть, содержит ИЗУ — импульсное зажигающее устройство. В трубках ламп присутствуют составляющие, входящие в галогенную группу. Они повышают качество спектра видимого излучения.

Инертный газ в колбе МГЛ служит буфером. По этой причине электрический ток проходит через горелку даже тогда, когда она имеет небольшую температуру

По мере прогревания как ртуть, так и добавки испаряются, изменяя тем самым сопротивление лампы, световой поток, излучающий спектр. На основе приборов этого типа созданы ДРИЗ и ДРИШ. Первую из ламп используют в запыленных влажных помещениях, а также в сухих. Второй — освещают цветные телевизионные съемки.

Наиболее эффективными являются лампы ДНаТ— натриевые . Связано это с длиной излучаемых волн — 589 – 589,5 нм. Приборы натриевые высокого давления функционируют при величине этого параметра около 10 кПа.

Для разрядных трубок таких ламп применяется специальный материал — светопропускающая керамика. Силикатное стекло для этой цели непригодно, т.к. пары натрия очень опасны для него. Рабочие пары натрия, вводимого в колбу, обладают давлением от 4 до 14 кПа. Для них характерны небольшие потенциалы ионизации и возбуждения.

Электрические характеристики натриевых ламп зависимы от напряжения сети, продолжительности эксплуатации. Для продолжительного горения необходима пускорегулирующая аппаратура

Чтобы возместить потери натрия, неизбежно возникающие в процессе горения, необходим некоторый его избыток. Это порождает пропорциональную зависимость показателей давления ртути, натрия и температуры холодной точки. В последней происходит конденсация излишка амальгамы.

Когда лампа горит, на ее торцах оседают продукты испарения, что приводит к потемнению концов колбы. Процесс сопровождается изменением в сторону роста температуры катода, повышением давления натрия и ртути. В результате увеличивается потенциал и напряжение лампы. При монтаже ламп натриевых балласты от ДРЛ и ДРИ непригодны.

Вид #2 — лампы низкого давления

Во внутренней полости таких приборов находится газ под давлением более низким, чем внешнее. Разделяют их на ЛЛ и КЛЛ и применяют не только для освещения торговых точек, но и для домашнего обустройства. Люминесцентные лампы в этом ряду — наиболее популярны.

Преобразование энергии электричества в световую происходит в два этапа. Ток между электродами провоцирует излучение в ртутных парах. Основным составляющим лучистой энергии, появляющейся при этом, является коротковолновое УФ излучение. Видимый свет составляет близко 2%. Далее излучение дуги в люминофоре трансформируется в световое.

Маркировка люминесцентных ламп содержит как буквы, так и цифры. Первый символ — это характеристика спектра излучения и конструктивные признаки, второй — мощность в ваттах.

Расшифровка букв:

  • ЛД — люминесцентная дневного света;
  • ЛБ — белого света;
  • ЛХБ — так же белого, но холодного;
  • ЛТБС — теплого белого.

У некоторых приборов освещения спектральный состав излучения улучшен с целью получения более совершенной светопередачи. В их маркировке присутствует символ «Ц». Люминесцентные лампы снабжают помещения равномерным, мягким светом.

Преимущество ЛЛ ламп заключается в том, что они для создания одинакового с ЛН светового потока требуют мощности в несколько раз меньшей. Больший у них и срок эксплуатации, а спектр излучения намного благоприятнее

Поверхность излучения ЛЛ довольно большая, поэтому сложно управлять пространственным рассредоточением света. В нестандартных условиях, в частности, при большой запыленности, применяют лампы рефлекторные. В этом случае внутреннюю площадь колбы не полностью закрывает диффузный отражающий слой, а только на две третьих ее.

Люминофором покрывают 100% внутренней поверхности. Часть колбы, не имеющая рефлекторного покрытия, пропускает световой поток намного больший, чем такая же по объему трубка обычной лампы — около 75%. Распознать такие лампы можно по маркировке — в нее включена буква «Р».

В отдельных случаях основной характеристикой ЛЛ выступает Тц. Приравнивают ее к температуре черного тела, выдающего ту же цветность. По очертаниям ЛЛ бывают линейными, U-образными, в форме символа W, кольцевыми. В обозначение таких ламп входит соответствующая буква.

Наиболее популярны приборы, имеющие мощность 15 – 80 Вт. При светоотдаче 45 – 80 лм/Вт горение ЛЛ длится минимум 10 000 часов. На качество работы ЛЛ очень влияет окружающая среда. Рабочей для них считается наружная температура от 18 до 25⁰.

При отклонениях уменьшается как световой поток, так и эффективность светоотдачи, и напряжение зажигания. При низкой температуре шанс на зажигание приближается к нулю.

Пускорегулирующий аппарат КЛЛ намного компактней, чем у люминесцентной лампы. С помощью ЭПРА свечение стало более ровным, а гудение исчезло

К лампам низкого давления принадлежат и люминесцентные компактные — КЛЛ.

Устройство их аналогично обычным ЛЛ:

  1. Проходит высокое напряжение между электродами.
  2. Воспламеняются пары ртути.
  3. Возникает ультрафиолетовое свечение.

Люминофор внутри трубки делает ультрафиолетовые лучи невидимыми для человеческого зрения. Доступным становится только видимое свечение. Компактное исполнение прибора стало возможным после изменения состава люминофора. КЛЛ, как и обычные ЛН, имеют разную мощность, но показатели первых значительно ниже.

Данные о мощности КЛЛ заложены в маркировку светового прибора. Там же есть сведения о виде цоколя, цветовой температуре, виде ЭПРА (встроенный или внешний), индексе цветопередачи

Измерение цветовой температуры происходит в кельвинах. Значение 2700 – 3300 К указывает на цвет теплый желтого оттенка. 4200 – 5400 — белый обычный, 6000 – 6500 — белый холодный с синевой, 25000 — сиреневый. Регулировку цветности осуществляют путем изменения составляющих люминофора.

Индекс цветопередачи дает характеристику такому параметру, как идентичность естественности цвета со стандартом, приближенным по максимуму к солнечному. Абсолютно черный — 0 Rа, наибольшая величина — 100 Rа. Осветительные приборы КЛЛ входят в диапазон от 60 до 98 Rа.

Лампы натриевые, относящиеся к группе низкого давления, обладают высокой температурой максимально холодной точки — 470 К. Более низкая не сможет способствовать сохранению требуемого уровня концентрации паров натрия.

К своему пику резонансное излучение натрия подходит при температуре 540 – 560 К. Эта величина соизмерима с давлением испарений натрия 0,5 – 1,2 Па. Светоотдача ламп этой категории самая высокая по сравнению с другими осветительными приборами общего применения.

Положительные и отрицательные стороны ГРЛ

Встречаются ГРЛ как в профессиональной аппаратуре, так и в приборах, предназначенных для научных исследований.

Как главные преимущества осветительных приборов этого вида обычно называют такие их характеристики:

  • Уровень светоотдачи высокий. Этот показатель не очень снижает даже толстое стекло.
  • Практичность, выражающаяся в долговечности, что позволяет применять их для уличного освещения.
  • Устойчивость в сложных климатических условиях. До первого понижения температуры их используют с применением обычных плафонов, а зимой — со специальными фонарями и фарами.
  • Доступная стоимость.

Минусов у этих ламп не очень много. Неприятной особенностью является довольно высокий уровень пульсирования светового потока. Вторым веским недостатком является сложность включения. Для устойчивого горения и нормальной работы им просто необходим балласт, ограничивающий напряжение для необходимых приборам пределов.

Третий минус заключается в зависимости параметров горения от достигаемой температуры, которая опосредованно влияет на давление рабочего пара в колбе.

Поэтому большинство газоразрядных приборов набирает стандартные характеристики горения спустя некоторый временной период после включения. Излучающий спектр у них ограничен, поэтому цветопередача как у ламп высокого напряжения, так и низкого неидеальна.

В таблице представлены основные сведения о самых популярных лампах ДРЛ (дуговых ртутных люминесцентных) и осветительном приборе натриевом. ДРЛ с четырьмя электродами имеет большую светоотдачу, чем с двумя

Работа приборов возможна только в условиях переменного тока. Активируют их при помощи балластного дросселя. Для разогрева необходимо какое-то время. Из-за содержания ртутных паров, они не совсем безопасны.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Сведения о ГЛ. Что это такое, принцип работы, плюсы и минусы в следующем видеоролике:

Видео #2. Популярно о люминесцентных лампах:

Несмотря на появление все более совершенных осветительных приборов, газоразрядные лампы не теряют своей актуальности. В некоторых сферах они просто незаменимы. Со временем ГРЛ обязательно найдут новые области применения.

Расскажите о том, как выбирали газоразрядную лампочку для установки в дачный уличный или домашний светильник. Поделитесь тем, что лично для вас стало решающим фактором приобретения. Оставляйте, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, задавайте вопросы и размещайте фото по теме статьи.

Газоразрядные лампы:виды,принцип работы,достоинства и недостатки

Сейчас газоразрядные источники света широко распространены. Они дают освещение улицам, применяются в качестве головного света автомобилей, неоновые вывески – это тоже газоразрядные лампы. Еще они применяются для освещения дома и офисов. Видов и форм таких источников света очень много. Внешне они могут очень сильно отличаться, но их роднят физические принципы работы – разряд между электродами в герметичной колбе.

Устройство и принцип работы газоразрядных ламп.

Любая газоразрядный источник света представляет собой герметичную колбу, внутри которой расположены электроды. Между ними протекает разряд. В зависимости от модификации колба может быть разной формы. Материал зависит от предназначения осветителя. Наполнение также разнообразно.

Между электродами протекает разряд. Напряжения зажигания может быт существенно выше напряжения горения. Поэтому для запуска требуется пускатель. Он может быть примитивный в виде последовательно соединенных стартера и дросселя – катушки индуктивности. Но сейчас все чаще применяют электронный тип пуско-регулирующего аппарата – ЭПРА. Устройство его более сложное, но функции те же самые.

От формы, мощности, материалов изготовления, наличия люминофорного покрытия зависит применение газоразрядных лам. Следует заметить, что они чувствительны к температуре окружающей среды. При пониженных температурах розжиг становится более сложной задачей. Согласно ГОСТам, максимальное время запуска не должно превышать десяти секунд.

Область применения ГРЛ.

ГРЛ – общепринятая аббревиатура, означает газоразрядные лампы.

Все они имеют общие физические принципы, их применение очень разнообразно. Это могут быть всем привычные осветительные лампы дневного освещения, неоновые рекламные вывески, ультрафиолетовые бактерицидные облучатели (иногда их еще называют кварцевыми), облучатели, применяемые в соляриях для загара, и даже мощные корабельные и авиационные прожекторы. Это все ГРЛ. В зависимости от мощности и предназначения используется разная пускорегулирующая аппаратура. Даже спустя более 50 лет с момента появления, они не утратили своих позиций.

Автомобильный ксенон – это тоже ГРЛ.

Их можно даже встретить в мониторах, телевизорах, дисплеях ноутбуков. Они обеспечивают подсветку жидкокристаллических экранов. Хотя надо признать, сейчас все реже.

По энергопотреблению они занимают промежуточное место между тепловыми источниками света и осветительными светодиодами. Характеризуются длительным сроком службы.

Виды газоразрядных ламп.

По давлению различают: 

  • ГРЛ низкого давления 
  • ГРЛ высокого давления

Газоразрядные лампы низкого давления.

Люминесцентные лампы (ЛЛ) – предназначены для освещения. Представляют собой трубку, покрытую изнутри люминофорным слоем. На электроды подается импульс высокого напряжения (обычно от шестисот вольт и выше). Электроды разогреваются, между ними возникает тлеющий разряд. Под воздействием разряда начинает излучать свет люминофор. То, что мы видим – это свечение люминофора, а не сам тлеющий разряд. Они работают при низком давлении.

Подробнее о люминесцентных лампах — тут

Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) принципиально ничем не отличаются от ЛЛ. Различие только в размерах, форме колбы. Плата с электроникой для запуска, как правило, встроена в сам цоколь. Все направлено на миниатюризацию.

Подробнее об устройстве КЛЛ —  тут

Лампы подсветки дисплеев также не имеют принципиальных отличий. Питаются от инвертора.

Индукционные лампы. Этот тип осветителя не имеет никаких электродов в свое колбе. Колба традиционно заполнена инертным газом (аргон) и парами ртути, а стенки покрыты слоем люминофора. Ионизация газа происходит под действие высокочастотного (от 25 кГц) переменного магнитного поля. Сам генератор и колба с газом могут составлять одно целое устройство, но есть и варианты разнесённого изготовления.

Газоразрядные лампы высокого давления.

Существуют и приборы высокого давления. Давление внутри колбы превышает атмосферное.

Дуговые ртутные лампы (сокращенно ДРЛ) ранее применялись для наружного уличного освещения. В настоящее время применяются все реже. На смену им приходят металлогалогеновые и натриевые источники света. Причина – низкая эффективность.

Внешний вид лампы ДРЛ

Дуговые ртутные лампы с йодидами (ДРИ) содержат горелку в виде трубки из плавленого кварцевого стекла. В ней находятся электроды. Сама горелка наполнена аргоном – инертным газом с примесями ртути и йодидов редкоземельных металлов. Может содержать цезий. Сама горелка размещена внутри колбы из жаропрочного стекла. Из колбы выкачан воздух, практически горелка находится в вакууме. Более современные оснащаются горелкой из керамики – она не темнеет. Применяются для освещения больших площадей. Типичные мощности от 250 до 3500 Вт.

Дуговые натриевые трубчатые лампы (ДНаТ) имеют вдвое большую светоотдачу в сравнении с ДРЛ при тех же потребляемых мощностях. Эта разновидность предназначена для уличного освещения. Горелка содержит инертный газ – ксенон и пары ртути и натрия. Эту лампу можно сразу узнать по свечению – свет имеет оранжево-желтый или золотистый оттенок. Отличаются довольно большим временем перехода в выключенное состояние (около 10 минут).

Дуговые ксеноновые трубчатые источники света характеризуются белым ярким светом, спектрально близким к дневному. Мощность лам может достигать 18 кВт. Современные варианты выполнены из кварцевого стекла. Давление может достигать 25 Атм. Электроды изготавливаются из вольфрама, легированного торием. Иногда применяется сапфировое стекло. Такое решение обеспечивает преобладание ультрафиолета в спектре.

Световой поток создается плазмой около отрицательного электрода. Если в состав паров входит ртуть, то свечение возникает возле анода и катода. К этому типу относят и вспышки. Типичный пример – ИФК-120. Их можно опознать по дополнительному третьему электроду. Благодаря своему спектру они отлично подходят для фотодела.

Металлогалогенные газоразрядные лампы (МГЛ) характеризуются компактностью, мощностью и эффективностью. Зачастую применяются в осветительных приборах. Конструктивно представляют собой горелку, помещенную в вакуумную колбу. Горелка изготовлена из керамики, либо кварцевого стекла и заполнена парами ртути и галогенидами металлов. Это необходимо для корректировки спектра. Свет излучается плазмой между электродами в горелке. Мощность может достигать 3.5 кВт. В зависимости от примесей в парах ртути возможен разный цвет светового потока. Обладают хорошей светоотдачей. Сроком эксплуатации может достигать 12 тысяч часов. При этом имеет хорошую цветопередачу. Долго выходит на рабочий режим – около 10 минут.

Достоинства и недостатки газоразрядных ламп.

Плюсы

  • Долгий срок полезной эксплуатации. В среднем 8000 часов.
  • Спектральные характеристики различны. Это дает возможность выбора источника света под любые нужды.
  • Высокие мощности.

Минусы

  • Обязательно наличие в схеме дополнительных элементов – пускорегулирующей аппаратуры.
  • Высокая стоимость из-за технологических сложностей при изготовлении.
  • Возможен стробоскопический эффект. Чувствительны к температуре и режиму электропитания.
  • ДРЛ озонирует воздух.
  • Некоторым типам ГРЛ требуется длительное время для запуска.
  • Сложности с утилизацией из-за содержащейся ртути.

Вывод

Несмотря на все свои достоинства и недостатки, газоразрядные лампы еще долгое время не выйдут из обихода. Особенно они незаменимы там, где требуется спектр приближенный к солнечному. Для мощных осветителей – это пока универсальный вариант, так соотношение всех характеристик и цены отличает их от иных типов освещения.


 

Газоразрядные лампы высокого давления с парами металлов

Автор: Евгений Живоглядов.
Дата публикации: .
Категория: Статьи.

Особенности разряда в парах металла

Помимо ртути многие металлы при нагреве до высоких температур дают в разряде излучение в видимой области спектра. Однако практическое использование разряда в парах металла до последнего времени сдерживалось двумя причинами: металлы, воздействуя на силикатные стекла, очень быстро их разрушают; получение достаточной упругости паров металла связано с высокими температурами, которые не выдерживались даже кварцевым стеклом.

Проблема использования металлов для получения излучения в видимой области спектра была решена при введении в лампы не чистых металлов, а их галогенидов, то есть химических соединений с галогенами (йодом, бромом и хлором), о которых упоминалось в статье «Типы ламп накаливания». Температура испарения галогенидов многих металлов ниже, чем чистых металлов. Поэтому, попадая в зону разряда с высокой температурой, галогениды распадаются на галоген и металл. Атомы металла при высокой температуре в зоне разряда возбуждаются и излучают характерный для них спектр. Затем, диффундируя за пределы канала разряда в зону с более низкой температурой, атомы металла и галогена вновь восстанавливаются в галогенид и в таком виде существуют у стенок колбы, не вызывая их нарушения. Вводя в лампу не один, а несколько различных металлов в виде галогенидов, можно получить требуемый спектр разряда – от линейчатого до практически сплошного. Благодаря конвекции газа внутри газоразрядного промежутка и диффузии цикл, состоящий из выделения металла для участия его в разряде и последующего соединения в областях с более низкой температурой, будет повторяться, обеспечивая постоянную концентрацию возбужденных атомов в центральной части разряда.

Указанный цикл обеспечивает два преимущества: при температуре стенки колбы 1050 – 1150 К давление паров галогенидов многих металлов значительно выше, чем у самих металлов, что создает в канале разряда необходимую концентрацию атомов металла, излучающих требуемый спектр; появляется возможность использовать щелочные и другие агрессивные металлы, которые вызывают в чистом виде разрушение кварцевого стекла уже при 570 – 670 К, а в виде галогенов не оказывают разрушающего действия.

Галогениды металла вводятся в лампы в очень малой концентрации, ртутный пар играет роль буфера, создавая в разряде требуемую высокую температуру, высокий градиент потенциала и снижая тепловые потери. Излучение почти полностью обеспечивается атомами металла, которые называют добавками, что связано с более низкими потенциалами возбуждения этих атомов по сравнению с атомами ртути.

Разряд высокого давления с галогенидами металлов имеет ряд преимуществ перед разрядом низкого давления. Температура в разрядном канале достигает нескольких тысяч градусов, что достаточно для полной диссоциации всех известных галогенидов металла и для интенсивного возбуждения атомов металлов и других элементов. Высокие значения градиента потенциала позволяют создать лампы малых размеров, большой удельной мощности и высокой яркости, а также изменять в широких пределах размеры колбы, ее температуру, а следовательно, и давление паров. Постепенный спад температуры от канала дуги к стенкам колбы создает благоприятные условия для протекания галогенного цикла, обеспечивая воссоединение галогенидов за пределами столба разряда.

Добавки одного или нескольких металлов в виде галогенных соединений могут дать излучение с определенным спектром. Так, добавка натрия может дать желтое излучение с длиной волны 589 нм, лития – красное с длиной волны 671 нм, таллия – зеленое с длиной волны 535 нм. Используя излучения нескольких добавок, можно создать лампы с однородным спектром излучения, что обеспечило применение этих ламп как для общего освещения, так и для специальных технологических процессов.

В настоящее время для ламп общего освещения наибольший эффект дает применение в них в качестве добавок йодных соединений (йодид натрия, талия и индия и йодид натрия, скандия и тория). Перспективным следует считать использование йодидов редкоземельных металлов, обеспечивающих практически непрерывный спектр излучения, а следовательно высокое качество цветопередачи.

Для повышения выхода излучения атомов добавок требуется высокая температура колбы. Поэтому металлогалогенные лампы (МГЛ) имеют меньшие размеры по сравнению с лампами типа ДРЛ той же мощности. В целях применения металлогалогенных ламп в существующих светильниках, предназначенных для ламп типа ДРЛ, и возможности их работы с балластами для ламп типа ДРЛ металлогалогенные лампы имеют такие же электрические параметры, что и лампы типа ДРЛ той же мощности. Для этого металлогалогенные лампы выполняют с большим давлением ртутных паров и меньшим расстоянием между электродами.

Однако введение внутрь ламп йодидов приводит и к отрицательным последствиям. Самым существенным является повышение напряжения зажигания, что связано с попаданием галогенов или их соединений на активный слой катода, излучающий электроны. Атомы галогенидов присоединяют к себе электроны, что ухудшает условия образования новых заряженных частиц. Поэтому для зажигания металлогалогенных ламп применяют специальные устройства, о которых будет рассказано в отдельных статьях.

Параметры металлогалогенных ламп

Для общего освещения промышленных и общественных помещений, открытых пространств, для облучения рассады в теплицах и так далее, выпускается серия металлогалогенных ламп с йодидами натрия и скандия. Основные параметры ламп приведены в таблице 1. Обозначения ламп включают в себя: буквы ДРИ (дуговая, ртутная, с добавками йодидов металлов), мощность в ваттах и через дефис номер модификации. На рисунке 1 приведен общий вид металлогалогенной лампы модификации 5 для работы в любом положении и модификации 6 для работы преимущественно в горизонтальном положении. На рисунке 2 дано относительное спектральное распределение плотности энергии излучения ламп ДРИ. Лампы имеют высокую световую отдачу (75 – 100 лм/Вт) и хорошую цветопередачу, что обеспечивает значительный экономический эффект при их применении практически в любых установках.

Таблица 1

Основные параметры ламп типа ДРИ для общего освещения

Тип ламп Напряжение на лампе, В Мощность, Вт Ток лампы, А Световой поток, 10³, лм Средний срок службы, ч Размеры, мм
рабочий пусковой не более D, не более l1, не более l2

ДРИ250-5
ДРИ250-6

130
130
250 2,15
2,15
3,6
3,6
19
19
10000
3000
91
62
227
227
142
142

ДРИ400-5
ДРИ400-6

130
130
400 3,3
3,3
5,6
5,6
35
33
10000
3000
122
62
290
290
185
185

ДРИ700-5
ДРИ700-6

130
130
700 6,0
6,0
10,2
10,2
60
56
9000
3000
152
80
370
350
240
220

ДРИ1000-5
ДРИ1000-6

230
230
1000 4,7
4,7
8,0
8,0
90
90
9000
3000
176
80
390
350
245
220

ДРИ2000-6
ДРИ3500-6

230
230
2000
3500
9,2
16,0
15,5
28,0
200
350
2000
1500
100
100
430
430
255
255

 

Рисунок 1. Общий вид и размеры ламп типа ДРИ:
а – модификация 5; б – модификация 6
Рисунок 2. Относительное спектральное распределение плотности энергии излучения Pλ ламп типа ДРИ

Кроме перечисленных типов выпускаются металлогалогенные лампы для специальных технологических целей, где требуется получение сплошного или узкополосного спектра. Продолжаются работы по применению в металлогалогенных лампах добавок редкоземельных металлов, в частности для ламп большой мощности типа ДРИШ (в шаровой колбе). Работы в области создания и промышленного производства ламп типа ДРИ будут развиваться и в дальнейшем с учетом больших перспектив их использования.

Лампы типа ДРИ выпускают с внешними баллонами эллипсоидной формы, в частности от ламп типа ДРЛ, без люминофорного покрытия или с покрытием.

В лампах модификации 6 применена цилиндрическая колба.

Параметры ламп типа ДРИ сильно зависят от колебаний напряжения сети. При его изменении в пределах ±10 – 15 % мощность ламп изменяется на 22 – 33, а световой поток на 25 – 37 %. Температура окружающей среды влияет на напряжение зажигания металлогалогенных ламп, однако при применении специальных зажигающих устройств это влияние можно исключить.

Лампы ДРИ с напряжением горения 130 В включают в сеть 220 В с балластом, лампы ДРИ с напряжением горения 230 В стабильно работают только от сети напряжением 380 В.

Натриевые лампы высокого давления ДНаТ

Рисунок 3. Зависимость световой отдачи натриевого разряда от давления паров натрия

Натриевые лампы являются весьма эффективными источниками света, что связано с резонансным излучением натрия с длинами волн 589 и 589,6 нм. На рисунке 3 приведена зависимость световой отдачи натриевого разряда от давления паров натрия. Кривая на рисунке 3 имеет два явно выраженных максимума: в областях низкого и высокого давления. Область первого максимума использована в натриевых лампах низкого давления. Лампы высокого давления с использованием паров натрия работают в области высоких давлений (около 10 кПа). Такое давление обеспечивается при средних температурах 1000 – 1150 К. Пары натрия являются очень агрессивными по отношению к силикатным стеклам, включая кварц, поэтому практическое использование разряда паров натрия было связано с разработкой и промышленным получением специального материала для разрядных трубок, выдерживающего указанную температуру. Таким материалом явилась специальная светопропускающая керамика на основе поликристаллического оксида алюминия.

В лампы вводится натрий с рабочим давлением паров 4 – 14 кПа, имеющий низкие потенциалы возбуждения и ионизации, ртуть в качестве буферного газа и ксенон – в качестве зажигающего. Наличие ксенона снижает тепловые потери через газ за счет меньшей теплопроводности, что несколько повышает световую отдачу ламп.

Рисунок 4. Схема натриевой лампы высокого давления в колбе из поликристаллического оксида алюминия:
а – общий вид; б – разрядная трубка; 1 – трубка из поликора; 2 – металлические колпачки; 3 – откачная трубка; 4 – ампула с натрием; 5 – отверстие для откачки; 6 – активированные электроды; 7 — выводы

Желто-золотистый цвет излучения ограничивает область применения ламп. В настоящее время натриевые лампы используют для освещения транспортных магистралей, площадей, спортивных сооружений и других открытых пространств.

Натриевые лампы изготавливают в цилиндрической разрядной трубке из поликристаллического оксида алюминия (рисунок 4). В зависимости от мощности лампы внешний диаметр трубки составляет 5 – 12, толщина стенок 0,5 – 1 мм. Трубка заключается во внешнюю колбу из прозрачного стекла. Внешняя колба вакуумирована (до давления не выше 0,01 Па), причем вакуум поддерживается на необходимом уровне в течение всего срока службы лампы с помощью специального газопоглотителя.

Зажигание натриевых ламп затруднено, поэтому для них разработаны зажигающие устройства, обеспечивающие подачу зажигающего импульса около 2,5 – 4 кВ. Натриевые лампы малочувствительны к изменению температуры окружающей среды, они могут работать при ее колебании от -60 до +50 °С, однако требуют соблюдения установленного положения при горении.

На электрические параметры ламп сильно влияет как напряжение сети, так и продолжительность горения ламп. Последнее требует использования для ламп специальной пускорегулирующей аппаратуры.

Основные параметры выпускаемых натриевых ламп высокого давления мощностью 250 и 400 Вт типов ДНаТ250 и ДНаТ400: световой поток 25000 и 47000 лм, срок службы 10 и 15 тысяч часов соответственно, начальное напряжение на лампах 100 В. Благодаря высокой световой отдаче и сроку службы натриевые лампы являются весьма перспективными источниками света.

В целях компенсации потерь натрия в процессе горения лампы его вводят с некоторым избытком. Это приводит к зависимости парциального давления натрия и ртути от температуры холодной точки, в которой конденсируется избыток амальгамы. Во время горения лампы на концах трубки оседает испарившийся с катодов материал, концы трубки темнеют, температура около катода повышается и давление натрия и ртути увеличивается. Повышение давления в свою очередь приводит к росту градиента потенциала и напряжения на лампе. По полученным данным, напряжение на натриевых лампах увеличивается на 1 % за каждые 1000 часов горения, что необходимо учитывать при разработке схемы включения. Для включения натриевых ламп нельзя использовать балласты от ламп типов ДРИ и ДРЛ.

Герметизация электродных вводов лампы представляет определение трудности, поскольку оксид алюминия, входящий в состав материала оболочки, имеет кристаллическую структуру и не может быть подвергнут обработке пламенем, например, как стекло. Поэтому на концы трубки надевают специальные колпачки из ниобия, через один из которых пропускают штенгель. Выбор ниобия определен его температурным коэффициентом линейного расширения, который оказался близким к температурному коэффициенту линейного расширения материала трубки. Спай ниобия с оксидом алюминия обеспечивается пайкой твердым припоем или склеиванием специальным цементом.

Источник: Афанасьева Е. И., Скобелев В. М., «Источники света и пускорегулирующая аппаратура: Учебник для техникумов», 2-е издание переработанное – Москва: Энергоатомиздат, 1986 – 272с.

Газоразрядная лампа — высокое давление

Газоразрядная лампа — высокое давление

Cтраница 2

Металлогалогенные лампы представляют новое поколение газоразрядных ламп высокого давления, имеют жесткие требования по дозировке, чистоте материалов и соблюдению технологии при изготовлении. В табл. 1.4 приведены основные параметры выпускаемых СПО Светотехника ламп типа ДРИ ( дуговая, ртутная, с излучающими добавками) общего назначения.  [16]

При использовании в осветительной установке газоразрядных ламп высокого давления ( ДРИ, ДНаТ, ДРЛ) здесь же устанавливается шкаф с конденсаторами для компенсации реактивной мощности.  [18]

При использовании в качестве источника ксеноновой газоразрядной лампы высокого давления ( ДК сР — 5000 М, ДКсР-3000 М, ДКсШ-1000) достигается температура в фокусе 1000 — 1500 С.  [19]

Приведены основные параметры и схемы включения газоразрядных ламп высокого давления ( ГЛВД), номенклатура светильников с ГЛВД, используемых для освещения производственных и общественных зданий и улиц, описаны особенности их конструкции, монтажа и эксплуатации, даны основные характеристики светильников.  [20]

Устоявшаяся практика проектирования освещения таких зданий газоразрядными лампами высокого давления базируется на использовании схем расположения светильников на фермах или потолках. Характерным для них является целое число светильников, приходящихся на каждый строительный модуль. Наиболее часто используется двух — или трехрядное размещение светильников в пролете. Светильники в ряду могут быть сдвоены или даже строены. Применяется также шахматное размещение светильников.  [22]

Поскольку в рассматриваемых зданиях пока не применяются газоразрядные лампы высокого давления, они в данной работе не рассматриваются. Лишь для освещения наружных территорий и спортивных залов высотой более 7 м целесообразно применение ламп ДРЛ и ДРИ. Нормированная освещенность принимается в таких случаях по превалирующему источнику света.  [23]

Ксеноновые лампы по своей конструкции подразделяются на трубчатые газоразрядные лампы высокого давления с естественным и водяным охлаждением и люминесцентные лампы высокого давления с короткой дугой с естественным и принудительным охлаждением.  [25]

Дело в том, что такие патроны, работающие с лампами накаливания или газоразрядными лампами высокого давления, являются наиболее тешюнапряженным в эксплуатации видом электроустановочных устройств. Проверка тепловых режимов резьбовых патронов в некоторых закрытых светильниках, в том числе бытовых, с лампами накаливания мощностью 100 Вт и выше показала, что имеются случаи нагрева этих патронов до более высоких температур, приводящего к ускоренному старению пластмасс, недопустимой остаточной деформации пружинных деталей и преждевременному выходу патронов из строя.  [26]

В качестве источников света следует использовать люминесцентные лампы, а также лампы накаливания; газоразрядные лампы высокого давления ( ДРЛ) применять не допускается.  [28]

В качестве источников света следует использовать люминесцентные лампы, а также лампы накаливания; газоразрядные лампы высокого давления ( ДРЛ, металло-галоидные) применять не допускается.  [29]

Страницы:      1    2    3    4

типы, устройство и принцип работы

В наш век повсеместной электрификации мы привыкли считать электрический разряд чем-то неправильным и где-то даже опасным. Поэтому в словах «газоразрядная лампа» многим видится некий парадокс.

Уже давно электричество перестало быть диковинкой. Оно окружает рас буквально со всех сторон. В стенах домов, квартир проложена проводка, по которой непрерывно течет электрический ток, даже если не включен телевизор и выключены все лампочки. Холодильник все равно все время тихо включается и сохраняет нам продукты, подпитываясь от сети. Так же и прочие приборы: светодиоды на выключателях – и те хоть чуть-чуть, но ток пропускают.

А вот разряд в наших сетях – нечто неординарное. Если нечаянно замкнутся два провода в одной розетке, будет короткое замыкание, то есть разряд. А это авария и мгновенное отключение сети защитной автоматикой. Или если мы сами зарядились, просто от трения одежды, то, как только прикоснемся к чему-нибудь металлическому – будет разряд: несильно, но чувствительно уколет или даже тряхнет. Но обычно один раз. Ну, и заряженный конденсатор может ударить током, то есть через нас разрядиться.

Разновидностей разрядов достаточно много. Чаще всего нам встречается искровой разряд, как раз его-то мы и не любим. Хотя знаем, что в автомобиле он заставляет двигатель работать.

Виды электрических разрядов

Искровой разрядДуговой разрядКоронный разрядТлеющий разрядЧастичный разряд

Слева направо: искровой, дуговой, коронный, тлеющий. Есть еще экзотические виды – частичный и таунсендовский (темный – здесь его нет).

Какие-то из них мы используем, какие-то только пытаемся поставить на службу, с какими-то боремся.

Но вот тлеющий разряд, быть может, и назван так «смягченно», чтобы сообщить: да, это разряд, но не такой уж и страшный. Действительно, он не бьет, как искра или молния, в доли секунды, чтобы сразу же и прекратиться. Он тлеет, то есть течет, как обыкновенный и привычный для нас всех электрический ток. И не просто течет, но и светит – это все электрические лампы, где светится газ, а не металлическая проволока. Именно газоразрядные лампы.

Самое интересное во всей этой истории то, что обнаружили свечение газа под действием разряда еще до того, как появились «настоящие» электрические приборы. То есть такие устройства, в которых бы гарантированно работала электрическая энергия.

Сначала свечение газа показывали как фокус. А в качестве источника энергии использовались не генераторы, не аккумуляторы, а электризация предметов путем различных ухищрений, что позволяло вызвать некоторый заряд на поверхности. Электризация была известна давно, просто ее старались как-то усилить, в соответствии со своим пониманием. Например, рукой крутили большой шар из серы, насаженный на металлический стержень, и получали в довольно большом количестве «электричество», которое заявляло о себе искрением или свечением газа. Были и другие опыты, которые принято было проводить со сцены для публики или в модных светских салонах для избранного общества. Изучали и демонстрировали «животный магнетизм», алхимические превращения, которые уходили корнями в «герменевтическую философию».

Соответственно, и сбор электроэнергии для целей демонстрации мог происходить не на промышленном каком-то оборудовании, а на вещах, скорее принадлежавших к разряду театральной бутафории.

Опыты

Однако от таких опытов получилось благое дело: люди увидели не просто физическое – то есть не магическое – явление, а поняли, что в нем заключена определенная, доступная людям, сила, которую можно накопить и измерить.

И с тех пор дальнейшее изучение электричества пошло в направлении его приручения и широкого использования человечеству во благо.

Изучение электричестваПриручение электричества

Многие исследователи тех времен получали таинственное свечение. Например, Ломоносов обнаружил свечение в стеклянном сосуде газообразного водорода. И не все эти свечения являлись тем, что теперь называется «тлеющий разряд». Дело в том, что газ способен получать энергию разными путями, и потом эту энергию излучать в виде света определенной длины волн. Это может быть внешнее электрическое напряжение, приложенное к двум установленным в сосуде с газом электродам. При некоторой величине напряжения, а также при некоторой разреженности газа, поток электронов устремится от электрода с избыточностью электронов к электроду с их недостаточным количеством. И, «натыкаясь по дороге» на атомы газа, электроны их активируют, при этом и получается тлеющий разряд.

Но нечто подобное может происходить не только от потока бегущих электронов. А, например, непосредственно от воздействия внешнего магнитного поля. Будет тлеющий разряд, очень похожий на полярное сияние. Я сам такое видел на лампах дневного света, отключенных от сети питания, но на которые воздействовало магнитное поле от вращающихся магнитных барабанов. На старых компьютерах иногда встречались такие устройства, большие как шкаф. Вот в темноте около таких шкафов лампы дневного света и давали интересные световые разводы, похожие на Северное сияние.

Газоразрядные лампы

Цвет свечения газоразрядных ламп не зависит от источника энергии. Газ состоит обычно из однородной массы простейших молекул в один-два атома (h3 – водород, Ar – аргон) и работает как один атомарный механизм. В нем электроны, получая энергию от внешнего источника, перескакивают на другой уровень – в «возбужденное» состояние, а потом возвращаются обратно, выбрасывая свою «возбудившую» их энергию в виде кванта света строго определенных длин волны. Так и получаются свечения одного цвета, монохромные. Или нескольких цветов, соответствующих энергетическим переходам электронов в электронных оболочках атомов газа. Таким образом можно получить лампы, светящиеся конкретными цветами, в отличие от солнца с его непрерывным спектром или пламени костра, свечи или света лампы накаливания.

Энергетические процессы при этом очень просты, поэтому и весьма эффективны, имеют высокий КПД. То есть лампа накаливания дает целый спектр, который получается от хаотического теплового движения молекул твердой вольфрамовой спирали. Молекулы раскаленного вольфрама мечутся как угорелые вокруг своих мест в кристаллической решетке и исступленно испускают во всех возможных направлениях кванты света всех мыслимых энергий и частот. В этом спектре есть видимый нам свет, и есть инфракрасное излучение, которого мы не видим. А есть еще просто конвекция – передача непосредственно молекулам газовой среды лампы энергии тепла. От этого нагревается стеклянный баллон, который, в свою очередь, нагревает воздух в помещении, цоколь, патрон, провода… Получается, что на свет от лампы накаливания идет энергии всего лишь 5–10 %. Тогда как газовый свет дает, по разным оценкам, от 25 до 40 %.

Разновидности газоразрядных ламп

Газоразрядные лампы представляют собой стеклянный (из стекол особого состава) баллон, накачанный газом и с электродами, установленными внутри. Электрическое напряжение на него подается через цоколь. Газ внутри может быть под низким давлением или под высоким. По этому признаку и различаются газоразрядные лампы низкого давления, лампы высокого давления и лампы сверхвысокого давления. Остальные различия касаются, в основном, составов газовых сред внутри баллона и покрытия баллона. От этого зависят характеристики свечения ламп.

Еще одна важная конструктивная особенность ламп (газоразрядных в том числе) – конструкция и размер цоколя, от чего зависит конструкция патрона для лампы, а значит, и возможности установки таких ламп в светильниках.

Виды газоразрядных ламп

Газоразрядные лампы:
а, б – низкого давления;
в, д – высокого давления;
г – сверхвысокого давления
а – натриевая, б – люминесцентная, в – ртутная, г – ксеноновая, д – натриевая
(с особым покрытием колбы – поликристаллическим оксидом алюминия)

Инертные газы, которыми наполняются лампы, способны светиться цветами собственного полосчатого спектра испускания. Получается цветное свечение, которое сразу же полюбилось рекламщикам, и они стали использовать его для изготовления эффектных красочных надписей. Разные инертные газы дают различную окраску свечения.

Для обычных же целей освещения обычно используются лампы, содержащие смесь газов или смесь газов и паров металлов – ртути или натрия в частности.

Газовый свет может содержать ультрафиолетовые компоненты, в этом случае можно:

  • использовать такие лампы именно как источники ультрафиолета;
  • изменить спектр излучения другим средством: напылением на внутренней стороне баллона специального покрытия, которое поглощает излучение газа и переизлучает его светом, более приемлемым для употребления.

Такие вещества называются люминофорами, а лампы – люминофорными или люминесцентными.
Разновидностью люминесцентных ламп являются и повсеместно используемые сейчас газосветные энергосберегающие лампы.

Применение

Энергосберегающие лампы выпускают разных оттенков цвета, но такого, чтобы человеческий глаз воспринимал его как можно более естественным. При этом варьируются оттенки цвета или световая температура: от более теплого до приближенного к белому дневному. Энергосберегающие лампы выпускаются градацией светимости примерно так же, как это делается с лампами накаливания, эта система сложилась годами. Маленькие лампы накаливания – 25 ватт (настольные), побольше – 60, 75 ватт (люстры, торшеры), 100–120 ватт (залы, большие помещения) и так далее. Аналогично выпускаются по светимостям и лампы энергосберегающие, хотя мощность потребления энергии у них снижена раза в 2–4 за счет того, что выше КПД. Еще одно следствие этого – то, что они почти не греются. И в этом тоже есть множество плюсов: не греются патроны, не плавятся пластиковые абажуры, и так далее

Другие лампы дают сильный направленный свет: например, ксеноновые используют в прожекторах и автомобильных фарах.

Есть лампы такого цвета, который не очень хорош для человеческих глаз, но действенен при освещении растений. Это натриевые лампы различной мощности. Они дают ярко-желтое свечение, от них хорошо вегетируют растения, поэтому их используют в теплицах.

Газоразрядные лампы: характеристики, область применения

 

Освещение всегда и везде является главным атрибутом, без которого сложно представить современный мир. При этом мало кто задумывается о том, какие источники света существуют на сегодняшний день, а ведь каждый вид ламп создает свой световой поток.
Среди всего разнообразия лампочек, которые можно вкрутить в осветительный прибор, особое место занимают газоразрядные источники света.

Газоразрядные лампы на сегодняшний день встречаются очень часто и в самых разнообразных сферах человеческой деятельности, начиная от подсветки авто и заканчивая домашним освещением. Поэтому не лишним будет знать, что представляет собой это изделие, и как с ним следует обращаться. Обо всем, что нужно знать о газоразрядных лампочках, расскажет сегодняшняя статья.

Обзор

Газоразрядные лампы – современный источник света, который излучает световую энергию в видимом для человеческого глаза диапазоне. В своей основе газоразрядная лампочка имеет стеклянную колбу, в которую под давлением закачивается газ или пары металла. Кроме этого в строении изделия имеются электроды, которые расположены по концам стеклянной колбы.

Строение лампы

Принцип работы лампочки основывается именно на таком строении, так как вся система активируется при прохождении через колбу электрического разряда. В центральной части колбы располагается основной электрод. Под ним установлен токоограничительный резистор. Благодаря такой конструкции в колбе, при прохождении через нее электрического разряда, формируется свечение.
Помимо колбы и электродов, изделие содержит еще и цоколь, благодаря которому может вкручиваться в различные светильники с целью создания домашнего или уличного типа освещения.
Обратите внимание! Наиболее часто газоразрядные лампочки встречаются именно в системе уличного типа освещения. Их часто вкручивают в фонари, в авто и т.д.
Газоразрядные лампы представляют собой специальные устройства, которые способны создавать свечение с помощью электрического разряда.

Как работает лампочка

С конструкционными особенностями, которые имеют газоразрядные лампы, мы разобрались в предыдущем разделе. Также вскользь коснулись и того, какой принцип работы имеет это изделие. Теперь рассмотрим принцип работы более детально, чтобы понять, каким же именно образом формирует освещение подобный тип источника света.

Принцип работы лампы

Газоразрядная лампа – особые источники освещения, которые способны генерировать свет вследствие создания внутри своей колбы электрического разряда. Принцип работы такой лампы основывается на ионизации газа, который находится внутри стеклянной колбы.
Принцип, по которому работает газоразрядная лампочка, предполагает, что внутри колбы под давлением закачивается определенный газ.
Чаще всего для освещения домов, улиц и авто используются благородные (инертные) газы:

  • неон;
  • криптон;
  • аргон;
  • ксенон;
  • смесь газов в различных пропорциях.

Ртутная модель

Очень часто для освещения домов, авто и улиц используются такие источники света, в состав которых входят дополнительные газы. Например, в состав газовой смеси может входить натрий (натриевые модели) или ртуть (ртутные модели).
Обратите внимание! Ртутные лампочки сегодня имеют большее распространение, чем натриевые. Их часто вставляют в фонари при создании уличного типа освещения. Также они применяются для подсветки домов изнутри.

Ртутные и натриевые модели входят в группу металлогалогенных источников света.
Когда на газоразрядную лампочку подается питание, в трубке начинает генерироваться электрическое поле. Оно приводит к ионизации газа и свободных электронов. В результате этого электроны, которые вращаются на верхних уровнях атомов, начинают сталкиваться с другими электронами атомов металла (специальных добавок в газовые смеси). В результате столкновения происходит переход электронов на внешние орбитали. В конечном итоге происходит высвобождение энергии и фотонов. Таким образом и формируется свечение лампочки.

Обратите внимание! Освещение, которое получается в результате работы такой лампочки, может быть различным: от ультрафиолетового до инфракрасного видимого излучения.

Вариант свечения лампы

Чтобы добиться различного цветового свечения, на колбу газоразрядных ламп наносят специальное люминесцентное покрытие. Им покрывают внутреннюю сторону колбы. С помощью такого покрытия происходит преобразование ультрафиолетового излучения в видимый свет.

Виды газоразрядных ламп

Натриевые лампы высокого давления

 

Газоразрядная лампа, которая используется для создания уличного освещения или подсветки авто, может иметь разнообразное строение, которое не отходит от принципов работы. На этом основывается классификация таких источников света.
На сегодняшний день газоразрядные источники света бывают следующих видов:

  • газоразрядные лампы высокого давления. Они в свою очередь могут подразделяться на ДРЛ (ртутные модели), ДРИ, ДНат и ДКсТ. Их особенностью является отсутствие необходимости в наличии пускорегулирующего аппарата. Такие модели можно встретить в качестве подсветки улиц (их вставляют в фонари системы уличного освещения), авто, домов и наружной рекламы;

Обратите внимание! Лампы газоразрядного типа высокого давления являются самыми распространенными (особенно ртутные модели). Очень часто с их помощью (натриевые и ртутные модели) формируют подсветку именно улиц. А вот дома такие источники света встречаются достаточно редко.

Лампы низкого давления

  • газоразрядные лампы низкого давления. Они подразделяются на ЛЛ (различные модели) и КЛЛ. Такие лампочки сегодня с успехом вытесняют устаревшие лампы накаливания. Они применяются для создания подсветки дома, улиц (в составе системы уличного освещения) и даже авто.

Обратите внимание! Самые распространенные лампы низкого давления – люминесцентные. Такие модели часто применяются для освещения улиц в составе системы уличного освещения. Особенно часто такие лампочки вкручивают в фонари.

 

Свое широкое распространение газоразрядные лампочки получили из-за наличия у них ряда достоинств.

Достоинства и недостатки

Уличная подсветка

К основным достоинствам подобных лампочек относятся следующие качества:

  • высокая светоотдача (на уровне 55 лм/Вт). Она остается достаточно высокой, даже если фонари, в которые была установлена лампочка, имеют непрозрачный плафон;
  • длительный период службы. Средняя производительность газоразрядных лампочек составляет примерно 10 тыс. часов. Поэтому такие изделия часто используют для подсветки улиц и авто;
  • высокая устойчивость (например, ртутные модели) к плохим климатическим условиям. В результате они часто используются для уличного освещения. Они могут вкручиваться в фонари и другие типы светильников. Но если для региона характерны заморозки, то использовать ртутные модели для совещания улиц, даже если они вкручены в специальные фонари и фары авто, нельзя;
  • доступная стоимость;
  • экономичность, которая позволяет обходиться без затрат на дорогие комплектующие к осветительной аппаратуре.

Вместе с тем, здесь имеются и свои недостатки:

  • лампы имеют плохую цветопередачу. Это связано с ограниченным спектром лучей. Таким образом рассмотреть в созданном лампочкой свете цвет предмета будет несколько затруднительно. В связи с этим, газоразрядные лампочки зачастую используются для освещения улиц и монтируются в фары авто;
  • может работать только при наличии переменного тока;
  • включение происходит с помощью балластного дросселя;
  • имеется период, необходимый для разогрева источника света;
  • опасность использования, так как в состав газовой смеси могут входить пары ртути;
  • такие лампы обладают повышенной пульсацией испускаемого светового потока.

Отдельно следует отметить, что установка данной продукции осуществляется по стандартной схеме, как и лампы накаливания.

Область применения

Конструкционные особенности, которыми обладают газоразрядные лампочки, обеспечили им обширную область применении.
Сегодня подобная продукция применяется для:

  • создания уличного освещения в городской и сельской местности. Отлично такие лампы смотрятся, если они вкручиваются в фонари для создания качественной подсветки парков и скверов;
  • освещения производственных сооружений, магазинов, торговых площадок, офисов, а также общественных помещений;
  • с помощью газоразрядных источников света, которые вкручены в фонари, можно оформить уличную декоративную подсветку зданий или пешеходных дорожек;
  • подсветки наружной рекламы и рекламных щитов;
  • высокохудожественного освещения эстрад и кинотеатров. Но здесь необходимо применение специального оборудования.

Освещение в авто

Отдельно стоит отметить, что источники света газоразрядного типа сегодня очень часто используются для освещения транспортных средств. Здесь зачастую применяются грл с высокой интенсивностью (например, неоновые). Многие авто имеют в своей комплектации фары, которые заполнены газообразной смесью из металлогалоидных солей и ксенона. Такие фары можно встретить в таких марках, как БМВ, Тойота или Опель.
Иногда подобные лампочки можно встретить и в подсветке дома. Но здесь необходимо обязательно учитывать специфику источников света, чтобы их недостатки можно было минимизировать.
Но в целом область применения данной продукции достаточно обширна и разнообразна.

Заключение

Газоразрядные лампочки представляют собой современный и довольно востребованный источник света, который обладает как своими недостатками, так и преимуществами. Для создания уличного освещения такие источники света подходят лучше всего, а вот в домашних условиях они во многом уступают более безопасным лампочкам.

 

Газоразрядная лампа

— обзор

1.8.3 Газоразрядные лампы

Газоразрядные лампы были произведены еще в 1856 году, но коммерчески газоразрядные лампы появились на рынке только в 1930-х годах. Газоразрядные лампы — это семейство искусственных источников света, которые излучают свет, посылая электрический разряд через ионизированный газ, то есть плазму. Обычно такие лампы наполнены благородным газом (аргон, неон, криптон и ксенон) или смесью этих газов. Большинство ламп заполнены дополнительными материалами, такими как ртуть, натрий и галогениды металлов.Когда газ ионизируется, свободные электроны ускоряются электрическим полем в трубке и сталкиваются с атомами газа и металлов. Некоторые электроны на атомной орбитали этих атомов возбуждаются этими столкновениями до более высокого энергетического состояния. Когда возбужденный атом возвращается в состояние с более низкой энергией, он испускает фотон с характерной энергией, в результате чего возникает инфракрасное, видимое или ультрафиолетовое излучение. Некоторые лампы преобразуют ультрафиолетовое излучение в видимый свет с помощью флуоресцентного покрытия на внутренней стороне стеклянной поверхности лампы.Люминесцентная лампа, пожалуй, самая известная газоразрядная лампа. Спектральное распределение энергии в электроразрядной лампе зависит в первую очередь от типа пара или газа, давления пара, природы электрода и электрической энергии.

Газоразрядные лампы отличаются длительным сроком службы и высокой эффективностью, но их сложнее производить. Из-за большей эффективности газоразрядные лампы заменяют лампы накаливания во многих осветительных приборах. Газоразрядные лампы можно разделить на три большие группы:

1.

Газоразрядные лампы низкого давления

2.

Газоразрядные лампы высокого давления

3.

Газоразрядные лампы высокой интенсивности (HID).

Газоразрядные лампы низкого давления работают при давлении намного ниже атмосферного. Обычные люминесцентные лампы в офисном освещении и других бытовых применениях работают при давлении около 0,3% от атмосферного. Эти лампы производят мощность до 100 лм –1 Вт. Натриевые лампы низкого давления, наиболее эффективный тип газоразрядных ламп, производят до 200 лм Вт –1 , но их цветопередача очень плохая.Эти лампы излучают почти монохроматический желтый свет, который приемлем только для уличного освещения и аналогичных приложений. В то время как люминесцентные лампы большего размера в основном используются в коммерческих или институциональных зданиях, компактные люминесцентные лампы тех же самых популярных размеров, что и лампы накаливания, теперь доступны в качестве энергосберегающей альтернативы в домах. Агентство по охране окружающей среды США классифицирует люминесцентные лампы как опасные отходы и рекомендует отделять их от обычных отходов для вторичной переработки или безопасной утилизации.

В люминесцентных лампах, выпускаемых с конца 1930-х годов, используются ртутные лампы низкого давления с люминофорным покрытием для изменения излучения. Обычно это длинные трубки, внутренняя часть которых покрыта люминофором, с электродами на двух концах. Трубки заполнены инертным газом, который несет электрический разряд до тех пор, пока капля жидкой ртути в трубке не испарится. В этих лампах используются пары ртути, излучающие свет в видимом и ультрафиолетовом диапазонах. Часть видимого света проходит через полупрозрачное покрытие из флуоресцентного порошка внутри стеклянной трубки.Ультрафиолетовый свет с длиной волны 253,7 нм, излучаемый парами ртути, возбуждает флуоресцентное покрытие, генерируя дополнительный и более непрерывный в спектральном отношении свет в видимом диапазоне.

Люминесцентные лампы изготавливаются в соответствии с выбранной цветовой температурой путем изменения смеси люминофоров внутри трубки. Тёпло-белые флуоресцентные лампы имеют цветную температуру 2700 К. Они популярны для освещения жилых помещений. Нейтрально-белые флуоресцентные лампы имеют CCT 3000 K или 3500 K. Холодно-белые флуоресцентные лампы имеют CCT 4100 K и популярны для офисного освещения.Флуоресцентные лампы дневного света имеют CCT 5000–6500 K, что означает голубовато-белый цвет. Люминофоры представляют собой неорганические соединения высокой химической чистоты, и иногда некоторые металлы добавляют в качестве активаторов для повышения их эффективности. Наименее приятный свет исходит от трубок, содержащих более старые галогенфосфатные люминофоры (химическая формула Ca 5 (PO 4 ) 3 (F, Cl): Sb 3 + , Mn 2 + ). Этот люминофор в основном излучает желтый и синий свет и сравнительно мало зеленого и красного.В отсутствие эталона эта смесь кажется глазам белой, но свет имеет неполный спектр. Индекс цветопередачи (CRI) (см. Раздел 1.11.1) таких ламп составляет около 60. Другие люминофоры включают вольфраматы металлов, силикаты, бораты и арсенаты. В люминесцентных лампах дневного света в качестве люминофора используется вольфрамат магния, который излучает свет с длиной волны 480 нм. Галофосфат кальция в качестве люминофора и сурьма / марганец в качестве активатора используются в холодно-белых люминесцентных лампах без красного света и в модифицированных более красных люминесцентных лампах теплого белого цвета.С 1990-х годов в люминесцентных лампах более высокого качества используется галофосфатное покрытие с более высоким индексом цветопередачи или смесь трифосфоров на основе ионов европия и тербия, полосы излучения которых более равномерно распределены по спектру видимого света. Галофосфатные и трифосфорные трубки с высоким индексом цветопередачи придают человеческому глазу более естественную цветопередачу. CRI таких ламп обычно составляет 82–100.

Лампы высокого давления работают при несколько более высоком давлении, чем лампы низкого давления — давление может быть меньше или выше атмосферного.Например, натриевая лампа высокого давления работает при давлении 100–200 торр — примерно 14–28% от атмосферного давления (стандартное атмосферное давление составляет ровно 1 бар, 100 кПа или ≈ 750,01 торр). Некоторые автомобильные HID-фары работают под давлением до 50 бар, что в 50 раз превышает атмосферное.

Лампы HID излучают свет с помощью электрической дуги между вольфрамовыми электродами, помещенными внутри полупрозрачной или прозрачной дуговой трубки из плавленого кварца или плавленого оксида алюминия. По сравнению с другими типами ламп в этих лампах применяется относительно большая мощность дуги.Лампы HID могут быть одного из следующих типов:

1.

Ртутные лампы

2.

Металлогалогенные лампы

3.

Керамические газоразрядные металлогалогенные лампы

4.

Натриевые лампы

5.

Ксеноновые дуговые лампы

6.

Сверхвысокие характеристики (UHP).

В ртутной лампе электрическая дуга пропускается через испаренную ртуть для получения света.Лампы на парах ртути и газоразрядные лампы более энергоэффективны, чем лампы накаливания. Большинство люминесцентных ламп имеют световую отдачу примерно 35–65 лм –1 Вт. Эти лампы имеют длительный срок службы (24 000 часов) и высокую интенсивность яркого белого света. Они используются для верхнего освещения больших площадей, например, на заводах, складах и спортивных площадках, а также для уличных фонарей. Прозрачные ртутные лампы излучают белый свет с голубовато-зеленым оттенком. Это не льстит цвету кожи человека, поэтому в розничных магазинах такие лампы не используются.Более приемлемы ртутные лампы с «коррекцией цвета» с люминофорным покрытием внутри внешней колбы, излучающим белый свет. Они обеспечивают лучшую цветопередачу, чем более эффективные натриевые лампы высокого или низкого давления.

Лампы на парах ртути высокого давления являются старейшими типами ламп высокого давления, которые в большинстве случаев заменяются металлогалогенными лампами и натриевыми лампами высокого давления. Он дает характерный сине-зеленый свет из-за излучения на выбранных длинах волн. Длины волн спектрального излучения различных газов за счет электрических разрядов приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4. Длины волн испускания различных газов / паров металлов

Газ / пар Длины волн испускания (нм)
Ртуть 408, 436, 546, 577–579 и 691
Натрий 589–590
Кадмий 480, 509, 644
Водород 434, 486 и 656
Гелий 412, 439, 682, 471, 471, 58 706 и 728.

Спектральные линии излучения расширяются с увеличением рабочего давления внутри трубки. Как ртутные, так и натриевые лампы в основном используются для наружного освещения. Им не хватает излучения на некоторых длинах волн, что приводит к искажению цвета некоторых объектов, видимых под этим светом. С увеличением рабочего давления линейный спектр расширяется, а цветовые искажения уменьшаются. В настоящее время разработаны более белые натриевые лампы высокого давления, которые можно использовать для внутреннего освещения, но цветопередача все еще может быть плохой из-за недостатка синего света.Дефицит ртутных ламп в красном конце спектра можно уменьшить, покрывая внутреннюю часть трубки люминофором, излучающим красный цвет.

В металлогалогенных лампах йодиды различных элементов включены в ртутную лампу, которая излучает свет с длинами волн, характерными для этого конкретного элемента. Комбинации различных йодидов восполняют пробелы в излучении ртутных ламп. Металлогалогенные лампы обеспечивают высокую светоотдачу для своего размера, что делает их компактными, мощными и эффективными источниками света.Световая отдача повышается за счет добавления солей редкоземельных металлов в ртутную лампу, и достигается цвет света. Металлогалогенные лампы излучают почти белый свет и имеют световой поток 100 лм Вт −1 . Металлогалогенные лампы, изначально созданные в конце 1960-х годов для промышленного использования, теперь доступны во многих размерах и конфигурациях для коммерческих и жилых помещений. Поскольку лампа мала по сравнению с люминесцентной лампой или лампой накаливания с таким же уровнем освещенности, относительно небольшие отражающие светильники могут использоваться для направления света для различных целей (наводнение на открытом воздухе или освещение складов или промышленных зданий).Помимо паров ртути, лампа содержит иодиды, а иногда и бромиды различных металлов. Скандий и натрий используются в некоторых типах, таллий, индий и натрий — в европейских моделях Tri-Salt, а в более поздних типах используется диспрозий для высокой цветовой температуры и олово для более низкой цветовой температуры. Гольмий и тулий используются в некоторых очень мощных моделях освещения для кино. Галлий или свинец используются в специальных моделях с высоким УФА. Цвет лампы определяется составом смеси металлов.

Керамическая разрядно-металлическая (CDM) галогенидная лампа или металлокерамическая галогенидная лампа (CMH) — относительно новый источник света и улучшенная версия лампы с высоким содержанием ртути. Лампа помещена в керамическую трубку, которая может нагреваться выше 1200 К. Керамическая трубка заполнена солями ртути, аргона и галогенидов металлов. Из-за высокой температуры стенки галогениды металлов частично испаряются. Внутри горячей плазмы эти соли распадаются на атомы металла и йода.

Металлические атомы являются основным источником света в этих лампах, создавая голубоватый свет, близкий к дневному, с индексом цветопередачи до 96.Точные значения CCT и CRI зависят от конкретной смеси солей галогенидов металлов. Существуют также теплые белые лампы CDM с несколько более низким индексом цветопередачи (78–82), которые по-прежнему дают более чистый и естественный свет, чем старые ртутные и натриевые лампы при использовании в качестве уличных фонарей, кроме того, что они более экономичны для использовать. Лампы CDM используют одну пятую мощности сопоставимых вольфрамовых ламп накаливания для того же светового потока (80–117 лмВт –1 ) и сохраняют стабильность цвета лучше, чем большинство других газоразрядных ламп.Эти лампы применяются в телевидении и кинопроизводстве, а также в освещении магазинов, цифровой фотографии, уличном и архитектурном освещении.

В натриевой лампе для получения света используется возбужденный натрий. Есть две разновидности таких ламп: натриевые низкого давления (ЛПС) и высокого давления. Поскольку натриевые лампы вызывают меньшее световое загрязнение, чем ртутные лампы, они используются во многих городах, где есть большие астрономические обсерватории. Лампы LPS являются наиболее эффективными источниками света с электрическим приводом при измерении в условиях фотопического освещения — до 200 лмВт –1 — в первую очередь потому, что на выходе получается свет с длиной волны, близкой к максимальной чувствительности человеческого глаза.В результате они широко используются для наружного освещения, например для уличных фонарей и освещения безопасности, где цветопередача когда-то считалась неважной. Однако недавно было обнаружено, что в мезопических условиях, типичных для вождения в ночное время, более белый свет может обеспечить лучшие результаты при более низкой мощности. Натриевые лампы высокого давления дают мощность до 150 лм –1 Вт. Эти лампы производят более широкий спектр света, чем натриевые лампы низкого давления. Они также используются для уличного освещения и для искусственной фотоассимиляции при выращивании растений.

Ксеноновая дуговая лампа — это особый тип газоразрядной лампы, электрический свет, который излучает свет, пропуская электричество через ионизированный газообразный ксенон под высоким давлением, чтобы произвести яркий белый свет, максимально имитирующий естественный солнечный свет. Ксеноновые дуговые лампы используются в кинопроекторах, в кинотеатрах, в прожекторах, для специализированных целей в промышленности и исследованиях для имитации солнечного света, а также в ксеноновых фарах автомобилей. Ксеноновые дуги высокого давления излучают широкий спектр, охватывающий ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный диапазон длин волн.Используя фильтры, можно сделать спектры близкими к среднему дневному свету. Эти лампы широко используются для кинематографии и научных исследований.

Ртутная дуговая лампа UHP была разработана Philips в 1995 году для использования в коммерческих проекционных системах, проекторах для домашних кинотеатров, MD-PTV и видеостенах. В отличие от других распространенных ртутных ламп, используемых в проекционных системах, эта лампа не является металлогалогенной, а использует только ртуть. Philips утверждает, что срок службы ламп превышает 10 000 часов. Эти лампы очень эффективны по сравнению с другими проекционными лампами — одна лампа UHP мощностью 132 Вт используется производителями DLP, такими как Samsung и RCA, для питания своих телевизионных линий обратной проекции DLP.Лампы HID обычно используются, когда требуется высокий уровень света и энергоэффективность.

Проектирование, работа, классификация и применение

Газоразрядные лампы — один из надежных источников искусственной световой энергии, принцип работы которого основан на преобразовании электрической энергии в световую за счет ионизации частиц газа. Газоразрядные лампы приобрели популярность в середине двадцатого века. Лучшая часть газоразрядных ламп, она может производить свет разных цветов.Благодаря своему принципу работы он дешев, долговечен и может использоваться для ряда приложений. Некоторое время эти газоразрядные лампы используются даже в самолетах и ​​транспортных средствах. Но с появлением технологий их заменили лампами КЛЛ и светодиодами.


Конструктивные особенности газоразрядной лампы

Как показано на схеме, газоразрядная лампа состоит из одной газовой трубки, в которой поддерживается газ под низким давлением. Газовые трубки заполнены благородными газами, такими как аргон, неон, криптон и т. Д.Кроме того, они также заполнены амальгамой натрия и ртути.

Конструкция

Амальгама натрия и ртути требуется для образования дуги. В конце газовой трубки помещены два электрода, которые производят очень высокое напряжение. Электроды возбуждаются источником переменного напряжения. Для создания высокого напряжения последовательно с источником переменного напряжения устанавливается балласт. Балласт работает по принципу индуктивности. В некоторых усовершенствованных лампах также используется электронный балласт.

Символ

Условно газоразрядная лампа показана, как показано выше. На нем показан эллипс, представляющий стеклянную трубку, и два символа на конце, обозначающие электроды.

Работа лампы

Газоразрядные лампы работают по основному принципу: свет излучается, когда электроны сталкиваются друг с другом. Чтобы получить это, первый газ ионизируется при очень высоком напряжении. При низком давлении газ поддерживается в стеклянной трубке. В конце трубки помещены два электрода, которые возбуждаются источником переменного напряжения.

Когда источник вырабатывает высокое напряжение, газ внутри стеклянной трубки ионизируется из-за ионизации молекул. Ионизированные электроны стремятся перейти от одного конца к другому. В этом процессе ионизированные электроны сталкиваются с неионизированными электронами и излучают свет. В зависимости от свойств газа можно получить свет разных цветов.

Газоразрядная лампа

Типы газоразрядных ламп

Есть три типа газоразрядных ламп, которые обозначаются как

.
Напор низкого давления

В газоразрядных лампах низкого давления рабочее давление намного меньше атмосферного.Как люминесцентные лампы и натриевые лампы. Они производят 200 люмен на ватт. Одним из преимуществ нагнетания низкого давления является длительный срок службы. Газоразрядным лампам низкого давления требуется балласт для создания высокого напряжения. Балласты принципиально работают по принципу индуктивности. Напряжение на катушке индуктивности прямо пропорционально произведению индуктивности и скорости изменения тока (di / dt). С увеличением.

Напорный клапан высокого давления

Рабочее давление этих ламп намного выше атмосферного.Существуют разные категории газоразрядных ламп высокого давления, таких как металлогалогенные лампы, натриевые лампы высокого давления и натриевые ртутные лампы высокого давления.

Разряд высокой интенсивности

Газоразрядные лампы высокой интенсивности очень эффективны по сравнению с газоразрядными лампами, работающими под давлением. Они имеют долгий срок службы и могут сэкономить много энергии. В лампах высокой интенсивности используется дуговая решетка для получения интенсивного света. Для этого им необходимо высокое напряжение, т.е. им нужны балласты, как и люминесцентные лампы.Балласт помогает создавать высокое напряжение.


Натриево-паровая лампа

По этой причине при включении высокоинтенсивным лампам требуется до десяти минут для достижения пикового значения. Ртутные лампы высокого давления, металлогалогенные лампы и натриевые лампы высокого давления являются одними из примеров ламп высокой интенсивности.

Примеры ламп

Мы увидим газоразрядные лампы высокой интенсивности для этого случая. Ртутные лампы в основном используются для уличного освещения из-за их длительного срока службы.Они обеспечивают около 50 люмен на ватт. Они также обеспечивают значительную экономию энергии при использовании. Металлогалогенные лампы в основном используются для внутренних целей, таких как стадионы, открытые площадки, спортивные сооружения и т. Д.

Они обеспечивают очень яркий и интенсивный свет. Они намного проще по конструкции по сравнению с ртутными лампами и дают больше люмен на ватт. Натриевые лампы высокого давления обеспечивают теплый свет со сравнительно большим сроком службы и большей яркостью люмен на ватт.

Преимущества

Достоинства газоразрядной лампы составляют

  • Долгая жизнь
  • Стоимость меньше
  • Может использоваться для ряда приложений
  • Меньшее тепловыделение по сравнению с люминесцентными лампами.
  • Может быть разработан для разных цветов
Недостатки

К недостаткам газоразрядной лампы относятся

  • Дороже люминесцентных ламп. Этот фактор заменяют лампочки КЛЛ

Приложения

газоразрядная лампа применяет

  • Уличное освещение
  • Спорт Арены
  • Самолеты
  • Гимназии
  • Промышленность

Отсюда мы увидели принцип и особенности газоразрядных ламп.Интересно подумать о замене баллистической катушки в лампе. Можно ли заменить катушку в лампе? Какие еще элементы могут дать такую ​​же производительность?

Нарва Г.Л.Е. — Свет, городское освещение, Растительный свет, HPI, HPS, HPM

Газоразрядные лампы высокого давления, также называемые газоразрядными лампами HID (HID — разрядные лампы высокой интенсивности), обладают рядом преимуществ по сравнению с газоразрядными лампами низкого давления. С одной стороны, они чрезвычайно мощные, а с другой — чрезвычайно прочные и энергосберегающие.В большую группу газоразрядных ламп высокого давления входят ртутные и натриевые лампы, а также металлогалогенные лампы.

NATRALOX®

Натриевые лампы высокого давления

NATRALOX® обеспечивает максимальную светоотдачу и долговечность, что позволяет осуществлять активное и экономичное управление общими затратами.

подробнее…

НАХРОМА®

Металлогалогенные лампы

NACHROMA® обеспечивает оптимальную светоотдачу и длительный срок службы за счет адаптации ламп к условиям эксплуатации (механизмы управления).

подробнее …

НАХРОМА КЕРА®

Металлогалогенные керамические лампы

Благодаря превосходному качеству света на протяжении всего срока службы, NACHROMA KERA® гарантирует естественную цветопередачу с минимальными изменениями цвета и низкими потерями яркости.

подробнее …

НАВИФЛЮКС®

Лампа ртутная

NAVIFLUX® отличается надежностью, долговечностью и малой подверженностью сбоям, прост в обращении и установке.

подробнее …

НАВИМИКС

Лампа ртутная

NAVIMIX отличается надежностью, долговечностью и малой подверженностью сбоям, прост в обращении и установке.

подробнее …

Определение, характеристика, пример, применение и преимущества

В начальный период 1856 года появились газоразрядные трубки, но газоразрядные лампы существовали на рынке в 1930-х годах. Первоначально французский ученый Жан Пикар заметил, что пустое пространство в ртутном барометре сияло, когда ртуть шевелилась, когда он ее нес. Многие исследователи вместе с Фрэнсисом Хоксби пытались выяснить реальное явление, стоящее за этим. Фрэнсис впервые показал газоразрядную лампу в 1705 году.Он продемонстрировал, что либо пустой, либо частично опустошенный стеклянный шар, куда он поместил несколько капель ртути, заряженных статическим током, может генерировать световой свет. Этот сценарий позже был известен как принцип работы газоразрядной лампы. Итак, эта статья посвящена обсуждению того, что такое газоразрядная лампа, принципу ее работы, типам, примерам и многим другим связанным понятиям.

Что такое газоразрядная лампа?

Газоразрядные лампы относятся к классификации источников искусственного света, которые излучают свет путем передачи электрического разряда через ионизированные газообразные вещества.Обычно в этих лампах используется ксенон, аргон, криптон, неон или комбинация этих газов. Большинство ламп было заполнено другими элементами, такими как натрий, ртуть или другие галогенидные материалы. Что касается основных функций, когда газ сгорает, а свободные электроны ускоряются электрическим полем, присутствующим в трубке, они сталкиваются с газом и металлическими веществами.

Разрядная лампа высокой интенсивности

Лишь немногие электроны, находящиеся на атомных орбиталях, возбуждаются этими силами столкновения и переходят в фазы с более высокой энергией.Когда этот возбужденный атом опускается до фазы с меньшей энергией, он выделяет либо особую энергию, либо фотон, что приводит к появлению ультрафиолетового, инфракрасного или видимого света. Эти газоразрядные лампы обеспечивают увеличенный срок службы и производительность, но их конструкция и конструкция немного запутаны. Более того, этим лампам нужна электроника, чтобы обеспечить точный ток, протекающий через газовое вещество.

Принцип работы газоразрядной лампы

Как правило, газы являются плохими проводниками при повышенных уровнях давления и значениях атмосферного давления.Но с определенным диапазоном уровней напряжения, в основном напряжение зажигания между двумя электродами будет вызывать разряд в газе, который сопровождается электромагнитным излучением. В основе этого электромагнитного излучения лежит газ, пар, присутствующий в металле, и давление в лампе. Обычно для создания газоразрядных ламп используются натрий, пары ртути и аргон.

Пример разрядной лампы

Когда процесс изоляции начался в газе, он имеет тенденцию к постоянному усилению, что приводит к падению значения сопротивления цепи, что означает, что разрядная лампа имеет отрицательные атрибуты сопротивления.Итак, чтобы регулировать ток в защищаемый диапазон, разработан либо балластный дроссель. Дроссель выполняет две функции: предлагая уровни напряжения зажигания и соответственно ограничивая значения тока. Поскольку из-за использования дросселя коэффициент мощности кажется минимальным и составляет 0,3 — 0,4. Итак, для увеличения значений коэффициента мощности газоразрядной лампы здесь используется конденсатор. Таким образом, полученный световой спектр имеет неправильную форму, что означает наличие двух или дополнительных цветных линий.Результирующий светлый цвет зависит от пара и поведения используемого газа.

Итак, это газоразрядная лампа , работающая на .

Различные типы

Типы газоразрядных ламп в основном подразделяются на три типа:

Газоразрядные лампы низкого давления

Эти газоразрядные лампы работают при минимальных уровнях атмосферного давления. В основном люминесцентные лампы, которые будут использоваться в жилых и офисных помещениях, работают при уровне атмосферного давления 0.3%, и они генерируют почти 100 лм W -1 . В то время как минимальный диапазон давления натриевых ламп, которые являются наиболее мощными газоразрядными лампами, дают около 200 лм W -1 , но они имеют пониженные характеристики цветопередачи.

Эти газоразрядные лампы низкого давления излучают монохроматический свет желтого цвета, если он подходит только для дорожного освещения и других специальных целей. Эти лампы также имеют увеличенный срок службы.

Газоразрядные лампы высокого давления

Эти газоразрядные лампы работают при более высоких значениях давления по сравнению с газоразрядными лампами низкого давления.Это означает, что значения давления могут быть как ниже, так и выше, чем у уровней атмосферного давления.

Например, натриевая лампа с повышенным уровнем давления работает в диапазоне 100-200 торр, что означает 15-30 процентов от уровня атмосферного давления. Вот некоторые из типов газоразрядных ламп высокого давления:

  • Металлогалогенные
  • Натриевые лампы высокого давления
  • Ртутные пары высокого давления
Газоразрядные лампы высокой интенсивности

Как правило, это высокоэффективные лампы, и они стремятся продлить срок службы любого типа этих ламп.Они сэкономят почти 80 процентов мощности освещения при замене ламп накаливания.

В этих лампах используется электрическая дуга, обеспечивающая интенсивный световой диапазон. Подобно люминесцентным лампам, им также нужны балласты. При первоначальном включении этим лампам требуется почти 10 минут для генерации света по той причине, что балласту требуется время для создания электрической дуги. Из-за интенсивного освещения эти лампы очень эффективны и в основном используются в огромных внутренних помещениях и в целях наружного освещения.Поскольку для создания этих газоразрядных ламп требуется немного больше времени, они подходят для применения, в котором они могут оставаться в течение долгих часов. Световая отдача лампы HID почти в 3 раза больше, чем у галогенной лампы, и этот срок службы лампы составляет почти 2000 часов, что составляет всего 300–700 часов для галогенной лампы.

Таким образом, лампы HID обеспечивают значительно более высокое освещение дороги за счет использования аналогичного количества электроэнергии, и во многих ситуациях они должны закончить срок службы транспортного средства.Газоразрядные лампы высокой интенсивности также излучают белый цвет, чем галогенные лампы, потому что их цветовой спектр близок к диапазону солнечного спектра.

Пример разрядной лампы

Ксеноновая лампа-вспышка генерирует фонарик либо в диапазоне 10 -3 , либо в диапазоне 10 -6 , и они в основном используются для освещения фильмов и театральных постановок. В частности, версии с мощными лампами, называемые стробоскопами, могут давать длительные вспышки, что позволяет проводить стробоскопический анализ движения.Это пример газоразрядной лампы.

Преимущества газоразрядной лампы

  • Эти лампы обеспечивают расширенный диапазон видимости спектра
  • Увеличенный срок службы
  • Эти лампы экономичны

Недостатки

Некоторые из недостатков газоразрядной лампы :

  • Они обеспечивают минимальный коэффициент мощности
  • Этим устройствам требуются либо трансформаторы, либо в некоторых случаях требуются пускатели, поскольку запуск затруднен
  • Для достижения полной яркости эти устройства требуют длительного времени
  • Эти газоразрядные лампы реализованы только в одном направлении
  • Мерцание в этих лампах дает стробоскопический эффект
  • Для уравновешивания выходного тока необходимы балласты

Области применения газоразрядной лампы

  • Наиболее распространенным применением этих газоразрядных ламп являются неоновые вывески
  • Discharge лампы широко используются ctive в обеспечении высокого диапазона яркости
  • Применяется во многих бытовых и коммерческих применениях
  • Используется в натриевых лампах, излучает оранжевую искру, которую мы наблюдаем в уличных фонарях
  • Эти газоразрядные лампы используются в приложениях для создания пониженного давления и стабильных уровней яркость

Итак, это исчерпывающее объяснение газоразрядных ламп.В этой лампе есть внутренний электрический разряд, который возникает между двумя электродами. И развитый уровень интенсивности может варьироваться для каждого типа газоразрядной лампы, и он колеблется от минимального уровня до уровней высокой интенсивности. Соответственно существует многократное применение газоразрядных ламп. Интереснее также знать, что такое газоразрядная лампа с обозначением ?

Типы освещения: Разряд высокой интенсивности

Разрядные лампы высокой интенсивности (HID) похожи на люминесцентные в том, что между двумя электродами возникает дуга.Дуга в источнике HID короче, но при этом генерирует гораздо больше света, тепла и давления в дуговой трубке.

Ниже приведены источники HID, перечисленные в порядке возрастания эффективности (люмен на ватт):

  • пары ртути
  • галогенид металла
  • натрий высокого давления
  • натрий низкого давления

Как и люминесцентные лампы, для HID также требуются балласты, и им требуется несколько секунд для получения света при первом включении, потому что балласту требуется время для образования электрической дуги.

Первоначально разработанные для наружного и промышленного применения, HID-лампы теперь используются в офисах, розничной торговле и других помещениях. Их характеристики цветопередачи были улучшены, и недавно стали доступны более низкие мощности (всего 18 Вт).
Преимущества и недостатки HID-ламп
Преимущества HID ламп Недостатки HID ламп
  • Относительно долгий срок службы (от 5000 до 24000+ часов)
  • Относительно высокий световой поток на ватт
  • Сравнительно небольшой физический размер
  • HID лампам требуется время для прогрева.Он варьируется от лампы к лампе, но среднее время прогрева составляет от двух до шести минут.
  • Лампы
  • HID имеют время «повторного зажигания», то есть кратковременное прерывание тока или падение напряжения, слишком низкое для поддержания дуги, погаснет лампу.
Когда HID лампы достигают времени «повторного зажигания», газы внутри лампы слишком горячие для ионизации, и требуется время, чтобы газы остыли и давление упало, прежде чем дуга возобновится. Этот процесс перезапуска занимает от 5 до 15 минут, в зависимости от того, какой источник HID используется.Таким образом, лампы HID хорошо применяются в областях, где лампы не включаются и не выключаются периодически.

Типы газоразрядных ламп высокой интенсивности

Лампы ртутные

Ртутные лампы широко используются для освещения как внутренних, так и открытых территорий, таких как спортзалы, фабрики, универмаги, банки, шоссе, парки и спортивные площадки.

Лампы на парах ртути состоят из внутренней газоразрядной трубки из кварца, окруженной внешней оболочкой из твердого боросиликатного стекла.Коротковолновое УФ-излучение, являющееся результатом распада электронов атомов ртути из возбужденного состояния в стабильное, легко проходит через внутреннюю кварцевую трубку, но практически блокируется внешней стеклянной оболочкой во время нормальной работы.

Ртутно-паровая лампа

Металлогалогенные лампы

Металлогалогенные лампы похожи на ртутные лампы, но в дуговой трубке используются металлогалогенные добавки вместе с ртутью и аргоном. Эти добавки позволяют лампе производить больше видимого света на ватт с улучшенной цветопередачей.

Диапазон мощности от 32 до 2000, что позволяет использовать его в самых разных помещениях и на открытом воздухе. Эффективность металлогалогенных ламп составляет от 50 до 115 люмен на ватт, что обычно примерно вдвое больше, чем у паров ртути.

Благодаря хорошей цветопередаче и высокому световому потоку эти лампы подходят для использования на спортивных аренах и стадионах. Внутреннее использование включает большие аудитории и конференц-залы. Эти лампы иногда используются для общего наружного освещения, например, на стоянках, но натриевая система высокого давления обычно является лучшим выбором.

Преимущества и недостатки металлогалогенных ламп
Преимущества металлогалогенных ламп Недостатки металлогалогенных ламп
  • Высокая эффективность
  • Хорошая цветопередача
  • Широкий диапазон мощности
  • Расчетный срок службы металлогалогенных ламп меньше, чем у других источников HID; Лампы меньшей мощности служат менее 7 500 часов, а лампы высокой мощности служат в среднем от 15 000 до 20 000 часов.
  • Цвет может отличаться от лампы к лампе и может меняться в течение срока службы лампы и при уменьшении яркости.
Натриевая лампа высокого давления (HPS)

Натриевая лампа высокого давления (HPS) широко используется для наружного и промышленного применения. Его более высокая эффективность делает его лучшим выбором, чем галогенид металла для этих применений, особенно когда хорошая цветопередача не является приоритетом.

Лампы

HPS отличаются от ртутных и металлогалогенных ламп тем, что не содержат пусковых электродов; В схему балласта входит высоковольтный электронный стартер.Дуговая трубка изготовлена ​​из керамического материала, который выдерживает температуру до 2372 ° F. Он заполнен ксеноном для зажигания дуги, а также газовой смесью натрий-ртуть.

Эффективность лампы HPS очень высока (140 люмен на ватт). Например, натриевая лампа высокого давления мощностью 400 Вт дает 50 000 начальных люменов. Металлогалогенная лампа той же мощности дает 40 000 начальных люменов, а ртутная лампа мощностью 400 Вт дает только 21 000 первоначально.

Натрий, основной используемый элемент, дает «золотой» цвет, характерный для ламп HPS.Хотя лампы HPS обычно не рекомендуются для приложений, где важна цветопередача, свойства цветопередачи HPS улучшаются. Некоторые лампы HPS теперь доступны в цветах «люкс» и «белый», которые обеспечивают более высокую цветовую температуру и улучшенную цветопередачу. Эффективность «белых» ламп HPS малой мощности ниже, чем у металлогалогенных ламп (люмен на ватт маломощных металлогалогенных ламп составляет 75-85, а белых HPS — 50-60 LPW).

Газоразряд низкого давления для люминесцентных и компактных люминесцентных ламп

Люминесцентные и компактные люминесцентные лампы работают по принципу газового разряда низкого давления.Стеклянная трубка газоразрядных ламп низкого давления заполнена благородным газом низкого давления и небольшим количеством ртути. Стеклянная стена покрыта люминесцентным покрытием. Внутри корпуса между двумя электродами возникает электрическое поле и возникает газовый разряд. В процессе разряда пары ртути испускают УФ-лучи. Видимый свет излучается, как только УФ-излучение контактирует с люминесцентным. Цвет генерируемого света можно изменять с помощью соответствующей флуоресцентной смеси.Таким образом, можно создавать люминесцентные лампы для любого применения. Принцип работы газоразрядных ламп высокого давления существенно отличается от обычных ламп накаливания. Свет создается газовым разрядом, который возникает в дуговой трубке между двумя электродами после зажигания. Электропроводность обеспечивается ионизированными компонентами наполнителя. Электроды подаются в полностью герметичный разрядный сосуд.

Во время газового разряда добавки (галогениды металлов) и ртуть возбуждаются током и излучают энергию возбуждения в виде своего характеристического излучения.Сочетание различных компонентов излучения обеспечивает желаемую цветовую температуру и свойства цветопередачи. В рабочем состоянии ртуть полностью испаряется.


Преимущества сброса газа низкого давления

  • Мгновенный запуск без мерцания в режиме EB
  • Высокая эффективность и экономичность

Люминесцентные лампы для любых задач

LEDVANCE предлагает широкий ассортимент современных, высококачественных и надежных люминесцентных и компактных люминесцентных ламп на любой вкус и вкус.Будь то для частного использования или для профессионального использования — люминесцентные лампы OSRAM отличаются долгим сроком службы, высокой экономичностью и разнообразием цветов света.


Газоразрядная лампа высокой интенсивности — Энциклопедия Нового Света

Ксеноновая лампа с короткой дугой мощностью 15 киловатт, используемая в проекторах IMAX.

Газоразрядные лампы высокой интенсивности (HID) включают несколько типов электрических ламп: ртутные, металлогалогенные (также HQI), натриевые высокого давления, натриевые лампы низкого давления и, реже, ксеноновые лампы с короткой дугой.Светообразующий элемент этих типов ламп представляет собой хорошо стабилизированный дуговый разряд, заключенный в огнеупорную оболочку (дуговую трубку) с нагрузкой на стенку более 3 Вт на квадратный сантиметр (Вт / см²) (19,4 Вт на квадратный дюйм). (Вт / дюйм²)).

По сравнению с люминесцентными лампами и лампами накаливания, HID-лампы излучают гораздо большее количество света на единицу площади лампы.

Строительство

Схема натриевой лампы высокого давления. Лампы

HID излучают свет, зажигая электрическую дугу через вольфрамовые электроды, размещенные внутри специально разработанной внутренней трубки из плавленого кварца или плавленого оксида алюминия.Эта трубка заполнена как газом, так и металлами. Газ помогает зажигать лампы. Затем металлы излучают свет, когда они нагреваются до точки испарения, образуя плазму.

Типы HID-ламп включают:

  • Пары ртути (индекс цветопередачи (CRI) 15-55)
  • Металлогалогенид (диапазон CRI 65-80, керамика MH может достигать 90-х годов)
  • Натрий низкого давления (CRI 0 из-за их монохроматического света)
  • Натрий высокого давления (диапазон CRI 22-75)
  • Ксеноновые дуговые лампы.

Лампы на ртутных парах, которые изначально давали голубовато-зеленый свет, были первыми коммерчески доступными HID-лампами. Сегодня они также доступны в более белом свете с коррекцией цвета. Но их все еще часто заменяют более новые, более эффективные натриевые и металлогалогенные лампы высокого давления. Стандартные натриевые лампы низкого давления имеют самый высокий КПД среди всех ламп HID, но излучают желтоватый свет. Сейчас доступны натриевые лампы высокого давления, излучающие более белый свет, но эффективность несколько снижается.Металлогалогенные лампы менее эффективны, но излучают еще более белый и естественный свет. Также доступны цветные металлогалогенные лампы.

Вспомогательные устройства

Как и люминесцентные лампы, HID-лампы требуют пускорегулирующего устройства и поддержания их дуги. Метод, используемый для первоначального зажигания дуги, варьируется: ртутные лампы и некоторые металлогалогенные лампы обычно запускаются с помощью третьего электрода рядом с одним из основных электродов, в то время как другие типы ламп обычно запускаются с использованием импульсов высокого напряжения.

Приложения

Лампы

HID обычно используются, когда требуется высокий уровень света на больших площадях, а также когда требуется энергоэффективность и / или интенсивность света. Эти области включают спортзалы, большие общественные зоны, склады, кинотеатры, зоны активного отдыха, проезжие части, автостоянки и пешеходные дорожки. В последнее время лампы HID, особенно металлогалогенные, стали использоваться в небольших магазинах и жилых помещениях. Лампы HID сделали домашнее садоводство практичным, особенно для растений, которым требуется много солнечного света высокой интенсивности, таких как овощи и цветы.Они также используются для воспроизведения солнечного света тропической интенсивности в закрытых аквариумах.

Некоторые лампы HID, такие как ртутные газоразрядные лампы, производят большое количество ультрафиолетового излучения и поэтому нуждаются в диффузорах, блокирующих это излучение. За последние несколько лет было несколько случаев неисправности диффузоров, в результате чего люди страдали серьезными солнечными ожогами и дуговым глазом. Теперь правила могут требовать охраняемые лампы или лампы, которые быстро перегорят, если их внешняя оболочка будет повреждена.

В последнее время лампы HID стали использоваться в автомобильных фарах.Это приложение вызвало неоднозначную реакцию автомобилистов, в основном из-за количества бликов, которые могут вызывать HID-огни. У них часто есть автоматическая система самовыравнивания, чтобы свести к минимуму эту проблему, и поэтому они обычно являются дорогостоящим дополнительным оборудованием для большинства автомобилей. Однако многие автомобилисты по-прежнему предпочитают эти фары, поскольку они излучают более четкий, яркий и естественный свет, чем обычные фары.

HID лампы используются в велосипедных фарах высокого класса. Они желательны, потому что излучают намного больше света, чем галогенная лампа той же мощности.Галогенные лампы кажутся желтоватыми; Велосипедные фары HID выглядят слегка сине-фиолетовыми.

HID лампы также используются на многих самолетах авиации общего назначения для посадки и руления.

Лампа ртутная

Ртутная лампа — это газоразрядная лампа, в которой ртуть в возбужденном состоянии используется для получения света. Дуговый разряд обычно ограничивается небольшой дуговой трубкой из плавленого кварца, установленной внутри большой колбы из боросиликатного стекла. Внешняя колба может быть прозрачной или покрытой люминофором; в любом случае внешняя колба обеспечивает теплоизоляцию, защиту от ультрафиолетового излучения и удобный монтаж дуговой трубки из плавленого кварца.

Лампы на парах ртути (и их родственники) часто используются, потому что они относительно эффективны. Лампы с фосфорным покрытием обеспечивают лучшую цветопередачу, чем натриевые лампы высокого или низкого давления. Они также обладают очень долгим сроком службы, а также обеспечивают интенсивное освещение для нескольких областей применения.

Теория и отношения

Ртутная лампа представляет собой устройство с отрицательным сопротивлением и требует вспомогательных компонентов (например, балласта) для предотвращения чрезмерного тока.Вспомогательные компоненты по существу аналогичны балластам, используемым в люминесцентных лампах. Он часто используется для наружного освещения (вывески), а также для зрительных залов и сцен.

Также, как и люминесцентные лампы, ртутные лампы обычно требуют стартера, который обычно находится внутри самой ртутной лампы. Третий электрод установлен рядом с одним из основных электродов и подключен через резистор к другому основному электроду. При подаче питания напряжение достаточно для зажигания дуги между пусковым электродом и соседним основным электродом.В результате дугового разряда образуется достаточно ионизированной ртути, чтобы зажечь дугу между основными электродами. Иногда также устанавливается термовыключатель, чтобы закоротить стартовый электрод на соседний основной электрод, полностью подавляя стартовую дугу, как только зажигается основная дуга.

Операция

При первом включении лампы ртутные лампы излучают темно-синее свечение, потому что ионизируется лишь небольшое количество ртути и давление газа в дуговой трубке очень низкое (большая часть света производится в ультрафиолетовые полосы ртути).Когда зажигается основная дуга, и газ нагревается и давление увеличивается, свет смещается в видимый диапазон, а высокое давление газа приводит к некоторому расширению полос излучения ртути, производя свет, который человеческому глазу кажется более белым (хотя это все еще не непрерывный спектр). Даже при полной интенсивности свет ртутной лампы без люминофора имеет отчетливо голубоватый цвет.

Рекомендации по цвету

Чтобы исправить голубоватый оттенок, многие ртутные лампы покрывают внутреннюю часть внешней колбы люминофором, который преобразует часть ультрафиолетового излучения в красный свет.Это помогает заполнить дефицитный красный конец электромагнитного спектра. Эти лампы обычно называют лампами с коррекцией цвета. Это покрытие имеет большинство современных ртутных ламп. Одна из первоначальных претензий к ртутным огням заключалась в том, что они заставляли людей выглядеть «бескровными трупами» из-за отсутствия света красного конца спектра. Также наблюдается усиление красного цвета (например, из-за непрерывного излучения) в ртутных лампах сверхвысокого давления (обычно более 200 атм.).), нашедший применение в современных компактных проекционных устройствах.

излучает длины волн — 253,7, 365,4, 404,7, 435,8, 546,1 и 578,0 нм.

Опасности ультрафиолета

Все лампы на парах ртути (включая металлогалогенные лампы) должны иметь элемент (или быть установлен в приспособлении, в котором есть элемент), предотвращающий выход ультрафиолетового излучения. Обычно эту функцию выполняет внешняя колба лампы из боросиликатного стекла, но следует проявлять особую осторожность, если лампа устанавливается в ситуации, когда эта внешняя оболочка может быть повреждена.Были задокументированы случаи повреждения ламп в спортзалах, в результате чего возникали солнечные ожоги и воспаление глаз. [1] При использовании в таких местах, как спортивные залы, светильник должен иметь прочную внешнюю защиту или внешнюю линзу для защиты внешней колбы лампы. Также делаются специальные «предохранительные» лампы, которые намеренно перегорают при разбивании наружного стекла. Обычно это достигается с помощью тонкой углеродной полосы, используемой для соединения одного из электродов, который сгорает в присутствии воздуха.

Даже при использовании этих методов часть ультрафиолетового излучения все еще может проходить через внешнюю колбу лампы. Это приводит к ускорению процесса старения некоторых пластиков, используемых в конструкции светильников, в результате чего они сильно обесцвечиваются уже через несколько лет эксплуатации. Поликарбонат особенно страдает от этой проблемы; и нередко можно увидеть довольно новые поверхности из поликарбоната, расположенные рядом с лампой, которые через короткое время приобрели тусклый, похожий на ушную серу цвет. Некоторые полироли, такие как Brasso, можно использовать для удаления некоторой части пожелтения, но обычно с ограниченным успехом.

Металлогалогенная лампа

Пример источника света, использующего металлогалогенную лампу широкого спектра, направленную вверх, в небо. Местоположение: Гауда, Нидерланды.

Металлогалогенные лампы , принадлежащие к семейству ламп с высокоинтенсивным разрядом (HID), обеспечивают высокую светоотдачу для своих размеров, что делает их компактными, мощными и эффективными источниками света. Металлогалогенные лампы, изначально созданные в конце 1960-х годов для промышленного использования, теперь доступны во многих размерах и конфигурациях для коммерческих и жилых помещений.Как и большинство HID-ламп, металлогалогенные лампы работают при высоком давлении и температуре, и для их безопасной работы требуются специальные приспособления. Они также считаются «точечными» источниками света, поэтому часто требуются отражающие светильники для концентрации света в осветительных приборах.

использует

Металлогалогенные лампы используются как для общепромышленных целей, так и для очень специфических применений, требующих специфического ультрафиолетового или синего света. Они используются для выращивания в помещении, потому что они могут обеспечивать спектр и температуру света, которые способствуют общему росту растений.Чаще всего они используются в спортивных сооружениях.

Пример металлогалогенного осветительного столба на бейсбольном поле (см. Рисунок для примечания).

Операция

Как и другие газоразрядные лампы, такие как очень похожие ртутные лампы, металлогалогенные лампы излучают свет, пропуская электрическую дугу через смесь газов. В металлогалогенной лампе компактная дуговая трубка содержит смесь аргона, ртути и различных галогенидов металлов под высоким давлением. Смесь галогенидов будет влиять на природу производимого света, влияя на коррелированную цветовую температуру и интенсивность (например, делая свет более синим или красным).Газ аргон в лампе легко ионизируется и облегчает зажигание дуги между двумя электродами, когда на лампу впервые подается напряжение. Тепло, генерируемое дугой, затем испаряет ртуть и галогениды металлов, которые производят свет при повышении температуры и давления.

Как и все другие газоразрядные лампы, металлогалогенные лампы требуют вспомогательного оборудования для обеспечения надлежащего пускового и рабочего напряжения и регулирования тока в лампе.

Около 24 процентов энергии, используемой металлогалогенными лампами, производят свет (65-115 лм / Вт [2] ), что делает их в целом более эффективными, чем люминесцентные лампы, и значительно более эффективными, чем лампы накаливания.

Компоненты

Металлогалогенные лампы состоят из следующих основных компонентов. У них есть металлическое основание (в некоторых случаях они двусторонние), обеспечивающее электрическое соединение. Они покрыты внешним стеклянным экраном (или стеклянной колбой) для защиты внутренних компонентов и защиты от ультрафиолетового излучения, генерируемого парами ртути. Внутри стеклянного экрана ряд опорных и выводных проводов удерживают внутреннюю дуговую трубку из плавленого кварца и встроенные в нее вольфрамовые электроды.Фактически свет создается внутри дуговой трубки. Помимо паров ртути, лампа содержит иодиды, а иногда и бромиды различных металлов и благородный газ. Состав используемых металлов определяет цвет лампы.

Многие типы имеют алюминиевую дуговую трубку вместо кварцевой, как у натриевых ламп высокого давления. Их обычно называют галогенидами металлов или КМГ.

Некоторые лампы имеют люминофорное покрытие на внутренней стороне внешней лампы для рассеивания света.

Балласты

Для металлогалогенных ламп требуются электрические балласты для регулирования тока дуги и подачи на дугу надлежащего напряжения. Металлогалогенные лампы для запуска зонда содержат в лампе специальный «пусковой» электрод для зажигания дуги при первом зажигании лампы (что вызывает легкое мерцание при первом включении лампы). Металлогалогенные лампы с импульсным пуском не требуют пускового электрода, а вместо этого используют специальную пусковую схему, называемую зажигающим устройством, для генерации импульса высокого напряжения на рабочие электроды.Стандарты системы балласта для ламп Американского национального института стандартов (ANSI) устанавливают параметры для всех металлогалогенных компонентов (за исключением некоторых более новых продуктов).

Сейчас доступно несколько электронных балластов для металлогалогенных ламп. Преимущество этих балластов — более точное управление мощностью лампы, что обеспечивает более стабильный цвет и более длительный срок службы лампы. Сообщается, что в некоторых случаях электронные балласты повышают эффективность (т. Е. Сокращают потребление электроэнергии). Однако, за некоторыми исключениями, высокочастотный режим не увеличивает эффективность лампы, как в случае люминесцентных ламп высокой (HO) или очень высокой мощности (VHO).Однако высокочастотная электроника позволяет использовать специально разработанные металлогалогенные балластные системы с затемнением.

Цветовая температура

Металлогалогенные лампы изначально предпочитались ртутным лампам в тех случаях, когда требовалось естественное освещение из-за генерируемого более белого света (ртутные лампы, генерирующие гораздо более синий свет). Однако сегодня различие не так велико. Некоторые металлогалогенные лампы могут излучать очень чистый «белый» свет, имеющий индекс цветопередачи (CRI) в 1980-х годах.С появлением специализированных смесей галогенидов металлов теперь доступны металлогалогенные лампы, которые могут иметь коррелированную цветовую температуру от 3000K (очень желтый) до 20000K (очень синий). Некоторые специализированные лампы были созданы специально для потребностей в спектральном поглощении растений (гидропоника и домашнее садоводство) или животных (комнатные аквариумы). Возможно, наиболее важным моментом, о котором следует помнить, является то, что из-за допусков в производственном процессе цветовая температура может незначительно отличаться от лампы к лампе, а цветовые свойства металлогалогенных ламп невозможно предсказать со 100-процентной точностью.Кроме того, в соответствии со стандартами ANSI цветовые характеристики металлогалогенных ламп измеряются после того, как колба была прожжена в течение 100 часов (выдержана). Цветовые характеристики металлогалогенной лампы не будут соответствовать техническим характеристикам до тех пор, пока колба не будет правильно выдержана. Наибольшая разница в цветовой температуре наблюдается в лампах с технологией «запуск зонда» (+/- 300 К). Более новая технология галогенидов металлов, называемая «импульсным запуском», улучшила цветопередачу и стала более контролируемой дисперсией Кельвина (+/- 100-200 Кельвинов).На цветовую температуру металлогалогенной лампы также могут влиять электрические характеристики электрической системы, питающей лампу, и производственные различия в самой лампе. Подобно лампе накаливания, если у металлогалогенной лампы недостаточно мощности, она будет иметь более низкую физическую температуру и, следовательно, ее световой поток будет более теплым (более красным). Обратное верно для лампы с избыточным током. Более того, цветовые свойства металлогалогенных ламп часто меняются в течение срока службы колбы.

Запуск и прогрев

Холодная металлогалогенная лампа не может сразу начать производить свою полную световую мощность, потому что температура и давление во внутренней дуговой камере требуют времени для достижения полного рабочего уровня. Запуск начальной аргонной дуги иногда занимает несколько секунд, а период прогрева может достигать пяти минут (в зависимости от типа лампы). В это время лампа приобретает разные цвета, поскольку различные галогениды металлов испаряются в дуговой камере.

Если питание прервется, даже на короткое время, дуга лампы погаснет, а высокое давление в трубке с горячей дугой предотвратит повторное зажигание дуги; перед повторным запуском лампы потребуется 5-10 минут для охлаждения.Это серьезная проблема в некоторых осветительных приборах, где продолжительное прерывание освещения может вызвать остановку производства или создать угрозу безопасности. Некоторые металлогалогенные лампы изготавливаются с возможностью «мгновенного повторного зажигания», в которых используется балласт с очень высокими рабочими напряжениями (30 000 вольт) для перезапуска горячей лампы.

Натриевая лампа

Уличный фонарь LPS / SOX на полной мощности

Натриевая лампа — газоразрядная лампа, в которой для получения света используется возбужденный натрий.Есть две разновидности таких ламп: низкого давления и высокого давления .

Натрий низкого давления (LPS или SOX)

Лампы

LPS (натриевые лампы низкого давления), также известные как лампы SOX (оксид натрия), состоят из внешней вакуумной оболочки из стекла, покрытого отражающим инфракрасное излучение слоем оксида индия-олова, полупроводникового материала, который пропускает видимые длины волн света и сохраняет инфракрасная (тепловая) спинка. Он имеет внутреннюю боросиликатную 2-слойную стеклянную U-образную трубку, содержащую металлический натрий и небольшое количество смеси Пеннинга неона и аргона для запуска газового разряда, поэтому, когда лампа включается, она излучает тусклый красный / розовый свет, чтобы нагреть натрий. металл, и в течение нескольких минут он превращается в обычный ярко-оранжевый / желтый цвет по мере испарения металлического натрия.Эти лампы излучают практически монохроматический свет с длиной волны 590 нм. В результате объекты не имеют цветопередачи под светом LPS и видны только при отражении света 590 нм (оранжевый).

Лампы LPS являются наиболее эффективными источниками света с электрическим приводом при измерении в условиях фотопического освещения — до 200 лм / Вт. [3] . В результате они широко используются для наружного освещения, такого как уличные фонари и охранное освещение, где цветопередача многие считают менее важной.Лампы LPS доступны с номинальной мощностью от 10 Вт до 180 Вт, однако длина значительно увеличивается с увеличением мощности, что создает проблемы для дизайнеров.

Лампы LPS более близки к люминесцентным лампам, чем к газоразрядным лампам высокой интенсивности, потому что они имеют источник разряда низкого давления, низкой интенсивности и линейную форму лампы. Кроме того, как и люминесцентные лампы, они не излучают яркую дугу, как другие лампы HID. Скорее, они излучают более мягкое яркое свечение, в результате чего блики меньше.

Еще одним уникальным свойством ламп LPS является то, что, в отличие от других типов ламп, световой поток у них не снижается с возрастом.Например, лампы Mercury Vapor HID к концу своего срока службы становятся очень тусклыми, вплоть до того, что становятся неэффективными, при этом потребляя при этом полную номинальную электрическую нагрузку. Однако лампы LPS увеличивают потребление энергии к концу срока службы, который для современных ламп обычно составляет около 18 000 часов.

Натрий высокого давления (HPS, SON)

Спектр натриевой лампы высокого давления. Желто-красная полоса слева — это эмиссия D-линии атомарного натрия, а синие и зеленые линии — линии натрия, которые в остальном довольно слабы при разряде низкого давления, но становятся интенсивными при разряде высокого давления.

Натриевые лампы высокого давления (HPS) меньше по размеру и содержат некоторые другие элементы (например, ртуть), которые при первом зажигании дают темно-розовое свечение, а при нагревании — розовато-оранжевый свет. (Некоторые лампочки также на короткое время излучают чистый или голубовато-белый свет между ними. Вероятно, это происходит из-за того, что ртуть светится до того, как натрий полностью нагреется). Натриевая линия D является основным источником света лампы HPS, и она сильно расширяется из-за высокого давления натрия в лампе, поэтому цвета объектов под ними можно различить.Это приводит к их использованию в областях, где важна или желательна хорошая цветопередача.

Натриевые лампы высокого давления достаточно эффективны — около 100 лм / Вт, до 150 лм / Вт при измерении в условиях освещения Photopic. Они широко используются для наружного освещения, например, уличных фонарей и освещения безопасности. Понимание изменения чувствительности цветового зрения человека с фотопиксельного на мезопический и скотопический важно для правильного планирования при проектировании освещения для дорог.

Из-за чрезвычайно высокой химической активности натриевой дуги высокого давления дуговая трубка обычно изготавливается из полупрозрачного оксида алюминия (оксида алюминия).Эта конструкция побудила General Electric использовать торговое название Lucalox для своей линейки натриевых ламп высокого давления.

Белый СЫН

Вариант натриевой лампы высокого давления White SON, представленный в 1986 году, имеет более высокое давление, чем типичная лампа HPS, обеспечивая цветовую температуру около 2700K с индексом цветопередачи 85; очень напоминающий цвет лампы накаливания. [4] Их часто используют в кафе и ресторанах для создания определенной атмосферы. Однако за эти лампы приходится платить более высокую стоимость покупки, более короткий срок службы и более низкую светоотдачу.

Теория действия

Смесь металлического натрия и ртути находится в самой холодной части лампы и обеспечивает пары натрия и ртути, в которых возникает дуга. Для данного напряжения обычно существует три режима работы:

  1. лампа погасла и ток не течет
  2. лампа работает с жидкой амальгамой в трубке
  3. лампа работает со всей амальгамой в парообразном состоянии.

Первое и последнее состояния стабильны, а второе состояние нестабильно.Настоящие лампы не предназначены для работы с мощностью третьего состояния, это может привести к катастрофическому отказу. Точно так же аномальное падение тока приведет к гашению лампы. Это второе состояние, которое является желаемым рабочим состоянием лампы. В результате средний срок службы лампы превышает 20 000 часов.

На практике лампа питается от источника переменного напряжения, включенного последовательно с индуктивным «балластом», чтобы подавать на лампу почти постоянный ток, а не постоянное напряжение, тем самым обеспечивая стабильную работу.Балласт обычно индуктивный, а не просто резистивный, что сводит к минимуму резистивные потери. Кроме того, поскольку лампа эффективно гаснет в каждой точке нулевого тока в цикле переменного тока, индуктивный балласт способствует повторному зажиганию, создавая скачок напряжения в точке нулевого тока.

Неисправность лампы LPS не приводит к включению цикла, скорее, лампа просто не зажигается и сохраняет тусклое красное свечение, которое проявляется во время фазы запуска.

Ксеноновые дуговые лампы

Детальный вид лампы 3 кВт, показывающий разницу в размерах анода (слева) и катода (справа).
Лампа мощностью 4 кВт в работе, вид через смотровое окно (зеленый оттенок из-за фильтрованного стекла). Ксеноново-ртутная лампа Osram мощностью 100 Вт с короткой дугой в отражателе.

Ксеноновые дуговые лампы используют ионизированный газ ксенон для получения яркого белого света, максимально имитирующего естественный дневной свет. Их условно можно разделить на три категории:

  • Ксеноновые короткодуговые лампы непрерывного действия
  • Ксеноновые длинодуговые лампы непрерывного действия
  • Ксеноновые импульсные лампы (которые обычно рассматриваются отдельно)

Каждая из них состоит из дуговых трубок из стекла или плавленого кварца с металлическими вольфрамовыми электродами на каждом конце.Стеклянную трубку сначала откачивают, а затем снова заполняют ксеноном. В ксеноновых лампах-вспышках третий «пусковой» электрод обычно окружает внешнюю часть дуговой лампы.

История и современное использование

Ксеноновые лампы с короткой дугой были изобретены в 1940-х годах в Германии и представлены в 1951 году компанией Osram. Впервые выпущенные в размере 2 киловатт (кВт) (XBO2001), эти лампы получили широкое распространение в кинопроекциях, где они успешно заменили старые угольные дуговые лампы. Белый непрерывный свет, излучаемый этой дугой, имеет качество дневного света, но имеет довольно низкую светоотдачу.Сегодня почти все кинопроекторы в кинотеатрах используют эти лампы мощностью от 900 Вт до 12 кВт. При использовании в проекционных системах Omnimax мощность одной лампы может достигать 15 кВт.

Конструкция светильника

Во всех современных ксеноновых лампах с короткой дугой используется оболочка из плавленого кварца с вольфрамовыми электродами, легированными торием. Плавленый кварц — единственный доступный в настоящее время с экономической точки зрения материал, который может выдерживать высокое давление и высокую температуру, присутствующие в операционной лампе, при этом оставаясь оптически прозрачным.Поскольку вольфрам и кварц имеют разные коэффициенты теплового расширения, вольфрамовые электроды привариваются к полосам из чистого металлического молибдена или сплава инвара, которые затем плавятся в кварце, образуя уплотнение оболочки.

Из-за очень высоких уровней мощности лампы могут иметь водяное охлаждение. В лазерах (с непрерывной накачкой) лампа вставляется в неподвижный кожух лампы, и вода протекает между кожухом и лампой. Уплотнительное кольцо закрывает трубку, так что оголенные электроды не контактируют с водой.В приложениях с малой мощностью электроды слишком холодные для эффективной электронной эмиссии и не охлаждаются, в приложениях с высокой мощностью необходим дополнительный контур водяного охлаждения для каждого электрода. Для экономии средств водяные контуры часто не разделены, и вода должна быть сильно деионизирована, что, в свою очередь, позволяет кварцу или некоторым лазерным средам растворяться в воде.

Для достижения максимальной эффективности газообразный ксенон внутри лампы с короткой дугой должен поддерживаться под очень высоким давлением.Для больших ламп это представляет серьезную проблему безопасности, потому что, если лампа упадет или разорвется во время эксплуатации, части оболочки лампы могут быть выброшены с большой скоростью, что приведет к телесным повреждениям или смерти. Чтобы снизить этот риск, большие ксеноновые лампы с короткой дугой поставляются внутри специальных защитных экранов (см. Фотографию), которые будут содержать фрагменты оболочки, если лампа упадет и взорвется. Когда срок службы лампы подходит к концу, на лампу снова надевается защитный экран, а отработанная лампа снимается с оборудования и утилизируется.Риск взрыва увеличивается по мере использования лампы.

Существует еще один тип лампы, известный как керамическая ксеноновая лампа (разработанная Perkin-Elmer как Cermax). В ней используется керамический корпус лампы со встроенным отражателем.

Механизм генерации света

Ксеноновые лампы с короткой дугой бывают двух различных разновидностей: чистый ксенон, содержащий только газообразный ксенон; и ксенон-ртуть, которые содержат газообразный ксенон и небольшое количество металлической ртути.

В чистой ксеноновой лампе большая часть света генерируется в крошечном плазменном облаке точечного размера, расположенном там, где поток электронов выходит за поверхность катода.Объем генерации света имеет форму конуса, а сила света экспоненциально спадает при переходе от катода к аноду. Электроны, которым удается пройти через плазменное облако, сталкиваются с анодом, вызывая его нагрев. В результате анод в ксеноновой лампе с короткой дугой должен быть либо намного больше, чем катод, либо иметь водяное охлаждение для безопасного рассеивания тепла. Чистые ксеноновые лампы с короткой дугой имеют «почти дневной» спектр.

Даже в лампе высокого давления в ближнем инфракрасном диапазоне наблюдаются очень сильные линии излучения.

В ксенон-ртутных лампах с короткой дугой большая часть света генерируется в крошечном облаке плазмы точечного размера, расположенном на конце каждого электрода. Объем генерации света имеет форму двух пересекающихся конусов, а сила света экспоненциально спадает по направлению к центру лампы. Ксеноново-ртутные лампы с короткой дугой имеют голубовато-белый спектр и чрезвычайно высокую мощность УФ-излучения. Эти лампы используются в основном для УФ-отверждения, стерилизации предметов и генерации озона.

Очень маленький оптический размер дуги позволяет очень точно фокусировать свет от лампы. По этой причине ксеноновые дуговые лампы меньшего размера, мощностью до 10 Вт, используются в оптике и в точном освещении микроскопов и других инструментов. Лампы большего размера также используются в прожекторах, где должны генерироваться узкие лучи света, или в освещении кинопроизводства, где требуется имитация дневного света.

Все ксеноновые лампы с короткой дугой во время работы генерируют значительное количество ультрафиолетового излучения.Ксенон имеет сильные спектральные линии в УФ-диапазоне, которые легко проходят через колбу лампы из плавленого кварца. В отличие от боросиликатного стекла, используемого в стандартных лампах, плавленый кварц не ослабляет УФ-излучение. Ультрафиолетовое излучение, испускаемое лампой с короткой дугой, может вызвать вторичную проблему образования озона. УФ-излучение поражает молекулы кислорода в воздухе, окружающем лампу, вызывая их ионизацию. Некоторые из ионизированных молекул затем рекомбинируют как O 3 , озон. Оборудование, в котором в качестве источника света используются лампы с короткой дугой, должно быть сконструировано таким образом, чтобы сдерживать УФ-излучение и предотвращать накопление озона.

Многие лампы имеют покрытие на оболочке, защищающее от ультрафиолетового излучения, и продаются как лампы, не содержащие озона. Некоторые лампы имеют оболочки из сверхчистого синтетического плавленого кварца (торговое название «Супрасил»), что примерно вдвое увеличивает их стоимость, но позволяет им излучать полезный свет в так называемую вакуумную УФ-область. Эти лампы обычно работают в атмосфере чистого азота.

Требования к источнику питания

Ксеноновые короткодуговые лампы — это низковольтные, большие силы тока, устройства постоянного тока с отрицательным температурным коэффициентом.Им требуется импульс высокого напряжения в диапазоне 50 кВ для запуска лампы, а также требуется чрезвычайно хорошо регулируемый постоянный ток в качестве источника питания. Они также по своей природе нестабильны, склонны к таким явлениям, как плазменные колебания и тепловой убегание. Из-за этих характеристик ксеноновые лампы с короткой дугой требуют сложного источника питания для обеспечения стабильной и долговечной работы. Обычный подход заключается в регулировании тока, протекающего в лампе, а не приложенного напряжения.

Приложения

Использование ксеноновой технологии распространилось на потребительский рынок с появлением в 1991 году ксеноновых фар для автомобилей.В этой лампе стеклянная капсула небольшого размера, а длина дуги составляет всего несколько миллиметров. Добавки ртути и солей натрия и скандия значительно улучшают световой поток лампы, при этом ксенон используется только для получения мгновенного света при зажигании лампы.

Ксеноновые длинодуговые лампы

Конструктивно они аналогичны лампам с короткой дугой, за исключением того, что содержащая дугу часть стеклянной трубки значительно удлинена. При установке в эллиптическом отражателе эти лампы часто используются для имитации солнечного света.Типичные области применения включают тестирование солнечных элементов, моделирование солнечного излучения для определения возраста материалов, быструю термическую обработку и контроль материалов.

Соображения о световом загрязнении

Для мест, где световое загрязнение имеет первостепенное значение (например, автостоянка обсерватории), предпочтительнее использовать натрий низкого давления. Поскольку он излучает свет только на одной длине волны, его легче всего отфильтровать. На втором месте стоят ртутные лампы без люминофора; они образуют лишь несколько отчетливых линий ртути, которые необходимо отфильтровать.

Конец срока службы

В конце срока службы многие типы газоразрядных ламп высокой интенсивности демонстрируют явление, известное как , цикличность . Эти лампы можно запускать при относительно низком напряжении, но по мере того, как они нагреваются во время работы, внутреннее давление газа внутри дуговой трубки возрастает, и для поддержания дугового разряда требуется все больше и больше напряжения. По мере того, как лампа стареет, поддерживающее напряжение дуги в конечном итоге повышается и превышает напряжение, обеспечиваемое электрическим балластом.Когда лампа нагревается до этой точки, дуга гаснет, и лампа гаснет. В конце концов, когда дуга погаснет, лампа снова охлаждается, давление газа в дуговой трубке снижается, и балласт может снова вызвать зажигание дуги. В результате лампа некоторое время светится, а затем снова и снова гаснет.

Более сложные конструкции балласта обнаруживают цикличность и прекращают попытки запустить лампу после нескольких циклов. При отключении и повторном включении питания балласт сделает новую серию попыток запуска.

См. Также

Банкноты

Список литературы

  • Уэймут, Джон (1971). Лампы электрические разрядные . Кембридж, Массачусетс: M.I.T. Нажмите. ISBN 0262230488.
  • де Гроот, Дж. Дж. и J.A.J.M. ван Влит (1986). Натриевая лампа высокого давления . Антверпен: Kluwer Technische Bocken B.V .. ISBN 19028.
  • Flesch, P. 2006. Источники света и света: разрядные лампы высокой интенсивности .Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 3540326847

Внешние ссылки

Все ссылки получены 24 декабря 2017 г.


Источники света / освещения:

Естественные / доисторические источники света:

Биолюминесценция | Небесные объекты | Молния

Источники света горения:

Ацетиленовые / карбидные лампы | Свечи | Лампы Дэви | Огонь | Газовое освещение | Керосиновые лампы | Фонари | Limelights | Масляные лампы | Светильники

Ядерные / химические источники света прямого действия:

Betalights / Trasers | Хемолюминесценция (световые палочки)

Источники электрического света:

Дуговые лампы | Лампы накаливания | Люминесцентные лампы

Разрядные источники света высокой интенсивности:

Керамические разрядные металлогалогенные лампы | Лампы HMI | Лампы ртутно-паровые | Металлогалогенные лампы | Натриевые лампы | Ксеноновые дуговые лампы

Другие источники электрического света:

Электролюминесцентные (EL) лампы | Глобар | Индуктивное освещение | Дискретные светодиоды / твердотельное освещение (светодиоды) | Неоновые и аргоновые лампы | Лампа Нернста | Серная лампа | Ксеноновые лампы-вспышки | Свечи Яблочкова

Кредиты

Энциклопедия Нового Света писателей и редакторов переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедию Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *