Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия + особенности работы

Просмотров: 105

Вы хотите приобрести газоразрядные лампы, чтобы создать в помещении особую атмосферу? Оснащение комнат экономичными источниками света не только сделает более выигрышным интерьер, подчеркнув его отдельные элементы, но и позволит экономить электроэнергию, ведь верно?

Или вы подбираете лампочки для растений в теплице или на подоконнике, но не знаете, как выбрать лучшие среди разнообразия, представленного на рынке осветительных приборов?

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 фотоматериалы по устройству источников света различного типа, приведены их плюсы и минусы, а также видеоролики, которые помогут лучше разобраться с лампами, работа которых основана на действии разряда электричества в газовой среде, а также в парах металла.

Содержание статьи:

• Устройство и характеристики разрядных ламп
• Сферы применения ГРЛ
• Виды газоразрядных ламп
  • Вид #1 — лампы высокого давления
  • Вид #2 — лампы низкого давления
• Положительные и отрицательные стороны ГРЛ
• Выводы и полезное видео по теме

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 — неоновые. 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 бывают: газосветными, люминесцентными, электродосветными.

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 дугоразрядные приборы делят на ртутные, натриевые, металлогалогенные, ксеноновые, 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 дросселем 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 цветовая температура 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 пика 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

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

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.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

2.3 Газоразрядные лампы

В газоразрядных лампах электроэнергия преобразуется в свет при прохождении электрического тока через газ или пары металла. Цвет светового излучения зависит от рода газа, его давления и от вида люминофора, нанесенного на внутренние стенки стеклянного баллона лампы. Газоразрядные лампы наполняются инертными газами (неоном, аргоном, криптоном или ксеноном), а также парами ртути или натрия.¹²

2.3.1 Газоразрядные лампы низкого давления

Трубчатые люминесцентные лампы низкого давления (рис. 4), получившие широкое распространение в осветительных установка, существенно отличаются от ламп накаливания по всем своим характеристикам. В основе действия люминесцентных источников света лежат различные способы превращение различных видов энергии в оптическое излучение. В современных источниках света используется электролюминесценция (оптическое излучение атомов, ионов, молекул жидких и твердых тел под действием ударов электронов, ионов, ускоренных в электрических полях, до энергий, достаточных для возбуждения) и фотолюминесценция (оптическое излучение, возникающее при поглощении оптического излучения другого источника).

_{Рис. 4 Общий вид ртутной люминесцентной лампы низкого давления}

Люминесцентная лампа представляет собой запаянную с обоих концов стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта люминофором (люминофоры – твердые или жидкие вещества, способные излучать свет под действием различного рода возбуждений). Из трубки откачан воздух, и она заполнена аргоном при давлении 400 Па с добавлением капельки ртути (60 — 120 мг), которая при нагревании превращается в ртутные пары.

Внутри трубки на ее концах в стеклянных ножках впаяны электроды с вольфрамовой биспиральной нитью, покрытой слоем оксидов щелочноземельных металлов (бария, кальция, стронция), способствующих более интенсивному излучению электронов. Электроды присоединены к контактным штырькам, закреплённых в цоколе.

Когда к противоположным электродам подводится напряжение определенной величины, возникает электрический разряд в газовой среде лампы, с выделением теплоты, под действием которым ртуть испаряется. Такой разряд сопровождается мощным ультрафиолетовым излучением, часть которого люминофор преобразует в видимое излучение. Выбором и качеством люминофора определяется цвет излучаемого света и эффективность работы лампы.

Люминесцентные лампы дугового разряда подразделяют на лампы общего и специального назначения. Их условное обозначение состоит из нескольких букв и чисел. Первая буква (Л) характеризует принадлежность лампы к данному виду, следующие буквы означают либо цвет излучения, либо особенности спектра излучения: Б – белая; Д – дневная; Е – естественная; ТБ – тепло-белая; ХБ – холодно-белая; Ф – фотосинтетическая; УФ – ультрафиолетовая; К, Ж, Р, З, Г – соответственно красная, желтая, розовая, зеленая, голубая; Ц – с улучшенной цветопередачей. Далее следуют буквы, означающие конструктивные особенности ламп: А – амальгамная; Б – быстрого пуска; К – кольцевая; Р — рефлекторная; U – образная; Щ – щелевая. Число после букв означает номинальную мощность в ваттах, а следующее число – отличительную особенность лампы по сравнению с базовой моделью.

Технические данные люминесцентных ламп в схемах стартерного зажигания приведены в табл. 4

^{Таблица 4}

Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) работают по тому же принципу, как и обычные люминесцентные лампы, но имеют другое конструктивное исполнение. Компактные люминесцентные лампы предназначены для непосредственной замены малоэффективных ламп накаливания, что позволяет экономить до 75% потребляемой электроэнергии. Они имеют встроенный пускорегулирующий аппарат (ПРА) и снабжены стандартным резьбовым цоколем. Выпускаются КЛЛ мощностью от 5 до 57 Вт и сроками службы от 6 до 12 тыс. ч.

Для зажигания и горения ламп необходимо включение последовательно с ними пускорегулирующий аппарат. Существуют стартерные и бесстартерные ПРА, причем в первых начальный подогрев электродов обеспечивается кратковременным замыканием контактов стартера, включенного параллельно лампе, во-вторых – подачей на электроды напряжения от специальных устройств, построенных на базе схем умножения напряжения (рис. 5), накальных трансформаторов и т.п.

_{Рис. 5. Стартерная схема включения люминесцентной лампы}

В момент включения схемы в сеть к электродам лампы 1 и стартера 2 приложено полное сетевое напряжение, так как тока в цепи нет и потеря напряжения на дросселе 3 отсутствует. Пока электроды лампы не нагрелись, напряжение в сети недостаточно для зажигания лампы, однако достаточно для зажигания стартера. В стартере возникает разряд и в схеме протекает ток по цепи: сеть – первый электрод лампы – стартер – второй электрод лампы – дроссель – сеть.

Для устранения ряда недостатков, сопровождающих работу газоразрядных ламп, в схему вводятся конденсаторы 4-6. Параллельно электродам стартера включается конденсатор 4, назначение которого состоит в уменьшении амплитуды и увеличении длительности импульса напряжения, что способствует надежному зажиганию лампы. Параллельно лампе включается конденсатор 5. Он предназначен для повышения коэффициента мощности схемы. Также параллельно подключаются конденсаторы 6, средняя точка которых соединяется с корпусом светильника. Они предназначены для подавления радиопомех, распространяющихся по сети.

Время зажигания ламп при нормальном напряжении электрической сети должно составлять не более 10 с, а время выхода ламп на предельные характеристики – не более 15 мин.

Разрядные лампы низкого давления. Газоразрядные лампы. Типы и их применение. Недостатки газоразрядных ламп

Современные виды ламп, которые применяются для освещения жилых, офисных, хозяйственно-бытовых помещений на сегодняшний день впечатляют своим разнообразием. Отличаются они друг от друга не только мощностью освещения, но и принципом действия, как следствие – разнообразием оттенков света, долговечностью и потребляемым количеством электроэнергии.

Соответственно, бывают виды ламп освещения, которые потребляют небольшое количество электроэнергии и при этом излучают яркое освещение и минимум тепла – эти лампы классифицируются, как энергосберегающие лампы, виды их по конструкции также разнообразны.

Нового поколения виды электрических ламп бывают таковыми, которые являются устойчивыми к перепадам напряжения в сети и имеют большее количество часов работы и циклов включения/выключения, что в сочетании с низким энергопотреблением значительно отличает их от традиционных ламп накаливания.

Однако, современные лампы освещения не ограничиваются этим, они имеют не только показатели светоотдачи, потребления электроэнергии и количество часов работы, существует и множество и других нюансов, как частота мерцания, экологичность, наличие/отсутствие встроенных выпрямителей тока, и многое другое.

Посему рассмотрим, какие бывают виды ламп на сегодняшний день, в первую очередь – основные положения, затем — рассмотрим принцип действия электрических ламп освещения из такого существующего их перечня:

• лампы накаливания;
• газоразрядные лампы;
• светодиодные лампы.

Лампы накаливания являются наиболее распространенными на территории стран СНГ, и, пожалуй, самым древним видом ламп. Они не имеют ни каких особенных преимуществ, выделяют много тепла, потребляют много электричества, не имеют защиты от перепадов напряжения.

Единственное преимущество – теплое, подобное натуральному, солнечное освещение, которое, по мнению многих, не сравнится с явно искусственным освещением других видов ламп. Кроме того, они являются экологически чистыми в отличие от следующего вида ламп.

Газоразрядные лампы , а также их разновидность — люминесцентные лампы хороши тем, что имеют множество разновидностей, каждая из которых имеет определенное лучшее качество.

Ранее на территории СНГ были распространены классические, ртутные лампы дневного освещения, но на сегодня они в большей степени ушли в небытие и на их место пришли новые их разновидности.

Виды современных газоразрядных ламп применяются не только как обыкновенные источники электрического освещения в быту; они имеют декоративные разновидности, приемлемые для подсветки потолков, ниш и т. д.

Светодиодные лампы являются ничем иным, как современной альтернативой предыдущим двум видам ламп. Эти лампы – нового поколения энергосберегающие, экологичные и долговечные (стойкие к перепадам напряжения) осветительные электрические элементы.

Они имеют явное преимущество перед остальными видами ламп, но е

Газоразрядные лампы принцип работы плюсы и минусы видео

Современный мир уже сложно представить без искусственного освещения в темное время суток. Но не каждый человек задается вопросом о том, какие виды светового освещения сегодня существуют. И конечно, мало кто знает, что определенный вид лампы посылает индивидуальные в сфере своей деятельности световые потоки. На сегодняшний день можно встретить большое количество ламп, которые используются в разных осветительных приборах. Среди всего многообразия особого внимания требуют к себе газоразрядные источники света.

Все чаще в повседневном обиходе можно встретить газоразрядные лампы. Они могут быть применены в областях совершенно разных направлений. Это и подсветка для автомобилей, и освещение для дома. Отсюда следует вывод, что более подробная информация об этом типе ламп будет весьма уместна.

Пользуйтесь электроприборами так же, как раньше, а платите в 2 раза меньше!

Вы сможете платить за свет на 30-50% меньше в зависимости от того, какими именно электроприборами Вы пользуетесь.

Читать далее >>

Лампы с газовыми разрядами

Излучение световой энергии, которая распределяется в зоне обзора глаз человека, обеспечивает газоразрядная лампа. Основой этой лампочки является колба, изготовленная из стекла. В нее под большим давлением помещается газ, реже — металлические пары. С двух сторон стеклянной колбы, как правило, располагаются электроды.

Таким образом, ГРЛ имеет иной, чем светодиодные лампы, принцип работы. Внутриламповая система начинает свою работу после того, как от начала и до конца колбы пройдет заряд электрических частиц. Электрод, который и создает свечение, располагается в самом центре газоразрядной лампы. Под этим электродом располагается резистор, который ограничивает поступление тока. Всю эту конструкцию держит цоколь, при помощи которого лампа фиксируется в различных осветительных приборах. Такая лампочка может быть установлена как на улице, так и в доме.

Важно отметить, что газоразрядная лампа наибольшей популярностью пользуется в автомобильной сфере. Прекрасно подходят такие лампы для уличного освещения.

Еще одним немаловажным пунктом можно выделить световые оттенки, которые излучает лампа. Они могут быть как ультрафиолетовые, так и инфракрасные. Главное то, что они видимы глазу человека. Такое сечение добывается методом покрытия газоразрядной лампы люминесцентным раствором. Как правило, его наносят во внутреннюю часть колбы.

В чем заключается принцип работы

Предыдущий раздел полностью раскрывает все особенности конструкции ГРЛ. В незначительной мере была затронута и тема принципа работы, теперь же можно рассмотреть ее наиболее подробнее. Это позволит точнее понять образ формирования освещения, который поступает от данного светового источника.

ГРЛ является специфическим источником подачи света. Основывается это на разряде электрических частиц, который происходит в стеклянной колбе. Отсюда следует вывод, что основным принципом работы этого светильника является газовый разряд, который возникает из-за присутствия в колбе большого давления.

Данный вид лампочек может содержать в себе как «чистые» газы, так и смесь нескольких видов газа одновременно. Стоит обратить внимание на то, что по своей популярности модели с содержанием ртути заметно обошли те модели, которые обогащены натрием. Но в любом случае те и другие модели ГРЛ входят в состав группы металлогалогенных источников подачи световых потоков.

Газоразрядная трубка начинает создавать электрическое поле только после того, как в саму лампочку начинается подача электрического питания. Это поле и газоразрядная трубка создают ионизирование газа и электронов, которые находятся в свободном порядке. Следствием этого является то, что газоразрядные трубки проводят по себе электроны, которые с большой скоростью двигаются навстречу металлическим атомам. При их столкновении возгорается искра, которая и является основой подачи этой лампочкой световых потоков через большое разнообразие осветительных приборов.

Электрическая сеть, которая будет обеспечивать питанием ГРЛ, должна быть наделена высоким уровнем определенных параметров. Начальные параметры могут быть отклонены в большую сторону не более чем на 3%, другие отклонения являются недопустимыми.

Каждый потребитель в обязательном порядке должен знать, что лампа, работающая от разряда газов, может быть установлена исключительно в осветительных приборах закрытого типа. Ограждены они должны быть закаленным стеклом, которое не подвергается деформации от воздействия механических повреждений.

Желательным, но вовсе не обязательным, является установка дополнительной аппаратурной системы, которая способна улучшить подачу света, а также продлить эксплуатационный период работы светильников.

Газоразрядная лампа и ее виды

В зависимости от сферы, в которой применяется данная лампа, она имеет разный тип строения. Однако принцип работы остается неизменным. Виды газоразрядных ламп классифицируются на основе типа строения:

• газоразрядные лампы высокого давления. Этот вид ламп имеет несколько подвидов. Чаще всего такие лампы встречаются в осветительных приборах уличного освещения, а также в автомобильной сфере. Сравнительно недавно большой популярностью этот вид стал пользоваться в сфере наружной рекламы. Важно отметить, что большие улицы и некоторые участки трасс освещаются именно газоразрядниками с высоким давлением;
• газоразрядные лампы низкого давления. Этот вид не богат наличием подвидов. Однако это не помешало ему сбросить со счетов всем привычные лампы, работающие по принципу накаливания. Газоразрядными лампами с низким разрядом давления вы сможете без проблем осветить свой дом. Важно знать, что одним из подвидом данного вида ламп являются люминесцентные, чаще всего применяемые в уличных фонарях.

Положительные и отрицательные качества ГРЛ

Все большую популярность среди потребителей газоразрядный светильник обязан тому, какие достоинства он имеет:

• высокий поток светового излучения. Яркому свечению не сможет помешать даже плафон, выполненный из матового стекла;
• долгий эксплуатационный период. В среднем газоразрядная лампочка способна провести в работе более 10 тысяч часов, что является большим плюсом для уличного освещения;
• хорошая устойчивость перед частыми сменами природных условий. Важно отметить, что газоразрядная лампочка с содержанием ртути категорически не может находиться в эксплуатации в регионах, которые подвержены сильным заморозкам;
• данные светильники находятся в среднем ценовом сегменте, что делает их вполне доступными практически каждому потребителю;
• выгодное экономичное обслуживание. Эти лампочки не требуют дорогостоящего оборудования по обслуживанию аппаратуры для освещения.

Но не только преимущество есть у них, не обделены они и недостатками:

• из-за ограниченного лучевого спектра газоразрядная лампа может плохо передавать цветовую гамму: в области освещения светильника различные цвета предметов могут быть плохо рассматриваемы;
• работоспособность обеспечивается только от подачи переменного тока;

• включение обеспечивает балластный дроссель;
• полную яркость светильник наберет только по истечении небольшого периода времени;
• из-за вхождения в состав лампы ртутьсодержащих веществ такие лампы становятся опасными в применении.

Важно отметить, что метод их установки ничем не отличается от принципа установки стандартных ламп накаливания.

Области, в которых применяется ГРЛ

Благодаря своей конструкции, газоразрядные светильники могут охватить большие области применения. На сегодняшний день их используют в следующих областях:

• обеспечение городского и сельского уличного потребления света. Они являются отличной подсветкой парковой зоны. К тому же фонари, которые устанавливаются в скверах, с такими лампочками смотрятся достаточно стильно;
• подача световых потоков для мест общественного пользования, торговых и офисных центров;
• в области декорирования газоразрядные устройства подачи света также нашли свое широкое применение;
• подача потоков света для рекламных щитов и вывесок;
• при помощи специализированного оборудования эти источники света могут обеспечить художественное оформление эстрадных площадок и прочих культурных помещений.

В области автомобильного производства данные осветительные лампочки играют далеко не последнюю роль. Большей популярностью здесь пользуются ГРЛ, которые обеспечивают высокую интенсивность при помощи неонового свечения. В редких случаях такая подсветка устанавливается на домах в частной зоне. Но для того, чтобы недостатки работы таких ламп свести к минимуму, необходимо обратить особое внимание на специфику работы световых источников.

Области применения ГРЛ поражают своей обширностью и разнообразностью. Важно отметить, что установка ламп данного типа в домашних условиях не требует вмешательства специалиста, то есть установить ее в прибор для освещения вы сможете своими руками.

Данный тип лампового освещения на сегодняшний день считается одним из популярных источников потребления световых потоков. Как и любые другие осветительные лампы, газоразрядные награждены рядом существенных преимуществ, но и не обделены некоторыми недостатками. Идеальной областью для их применения все же является освещение уличного пространства в темное время суток, а также промышленные и автомобильные отрасли. Для потребления энергии в домашних условиях предпочтительнее остановить свой выбор на лампах, которые менее вредны для жизни и здоровья человека.

технические характеристики, натриевая, расшифровка, срок службы

Несколько десятков лет назад лампы ДНаТ встречались вдоль всех автомобильных дорог и улиц, но сегодня их постепенно вытесняют светодиодные модели. Однако ДНаТ не сдаются. Благодаря своим свойствам цветопередачи они от намного лучше справляются с туманной и влажной погодой, а потому их по-прежнему используют вдоль пригородных шоссе и в аэропортах.

Что это такое

Одним из типов освещения является натриевая газоразрядная лампа (НЛ). Это электрическая лампочка, светящимися элементами в которой служат газовый разряд в парах натрия. Это позволяет получить яркий желто-оранжевый свет: он плохо передает цвета, но отлично справляется с уличным освещением в условиях тумана.

Лампочка ДНаТ — натриевая газоразрядная лампа высокого давления

Важно! Внутри помещения натриевые лампы применяются редко, в основном там, где нет требований к хорошей цветопередаче.

Все натриевые лампы делятся на:

1. Источники низкого давления (НЛНД): из всех НЛ они были созданы первыми. Они были распространены в Европе, где до сих пор применяются для освещения загородных трасс. Главными отличиями ламп низкого давления являются сильная зависимость эффективности от температуры окружающей среды и производство внутренней колбы из боросиликатного стекла из-за высокой агрессивности натрия;

Лампочки делятся в зависимости от мощности и размеров

2. Светильники высокого давления (НЛВД): их применяют для дополнительного освещения растений в промышленности. При ее создании потребовалось решить уже 2 проблемы: как нейтрализовать агрессивное воздействие натрия на стекло и что делать с высокой температурой электронной дуги. Трубки были изготовлены из оксида алюминия, внешняя колба — из термостойкого стекла. Горелка наполняется газовыми смесями и сплавом натрия с ртутью. Существуют и модели без ртути.

Лампы высокого давления также бывают нескольких типов:

1. ДНаТ: аббревиатура расшифровывается как Дуговая Натриевая Трубчатая лампа;
2. ДНаЗ: Дуговые Натриевые Зеркальные;
3. ДНаС: Дуговые Натриевые в Светорассеивающей колбе;
4. ДНаМТ: Дуговые натриевые Матированные.

Светильник ДНаЗ отличается зеркальной поверхностью

Важно отметить следующее: в Европе и Америке лампы ДНаТ называются «High-Pressure Sodium Lamp» или «HPSL», в переводе «Натриевые лампы высокого давления». Когда эти лампы появились в СССР, их производством занялись различные заводы: они разделились по мощности, прозрачности стекла, форме и другим параметрам. Самыми популярными стали модели ДНаТ различных мощностей.

Иными словами, ДНаТ — это обычная НЛВД лампа цилиндрической формы, а ДНаЗ — лампочка с зеркальным напылением.

Плюсы и минусы

Лампы ДНаТ имеют большое количество плюсов, благодаря которым они остаются востребованными и в наши дни. Среди ее достоинств:

1. Высокий уровень светоотдачи по сравнению с другими моделями лампочек. Светильники высокого давления дают до 150-160 лм/Вт, низкого давления — до 200 лм/Вт;
2. КПД достигает 30%;

Светильник дает сильный желтый свет

3. Широкий спектр температур, при которых лампочки работают: от −60 до +40 градусов. При этом светильник зажигается даже при низких температурах;
4. Длительный период эксплуатации: минимальный срок — 10-12 тысяч часов, максимальный — до 30-32 тысяч;
5. Экономичность: ДНаТ расходуют в 1,5-2 раза меньше электричества. Производство светильников также недорого: оно давно отлажено и хорошо работает, дорогостоящие материалы не требуются;
6. Противотуманный эффект: желтый и оранжевый цвета плохо поглощаются водой, а потому лампы с таким освещением лучше видны в дождь и туман.

Однако недостатки ДНаТ не менее существенны:

1. Слабая цветопередача: все лампы имеют ярко выраженный желтый или оранжевый цвет. Использовать светильники в жилых помещениях нельзя;
2. Долгое разгорание: первые 5-10 минут лампа горит слабо, пока прогревается;

В лампочке есть ртуть, что делает ее опасной

3. Определенные требования к электросети. Применять лампы можно только в сетях с достаточно стабильным напряжением;

Важно! Второй вариант — использовать качественные дроссели.

4. Наличие ртути: для утилизации светильники необходимо отнести в специальный пункт приема. Разбитая лампа может быть опасна, если неправильно или недостаточно тщательно убрать все;
5. Температура: несмотря на то, что светильники ДНаТ могут работать при −60 градусах, оптимальная температура для них от −20 до +30 градусов. При более высоких или низких температурах светоотдача будет ниже, а срок службы уменьшится;
6. Наличие довольно сильных пульсаций, они могут достигать 50 Гц. Это выражается в постоянном мерцании, утомительном для глаз.

Типы ламп

Лампы ДНаТ бывают 2 видов — низкого и высокого давления. Они различаются друг от друга в некоторых характеристиках.

Натриевой лампочке требуется несколько минут на «разогрев»

Высокого давления

Эти лампы подходят для освещения производственных комплексов, спортзалов и коммерческих объектов. Они отличаются лучшей цветопередачей, но некоторые цвета могут показаться более тусклыми, чем обычно.

Низкого давления

Они надежны в эксплуатации, потребляют мало энергии и отличаются высокой светоотдачей в течение длительного времени. Они хорошо подходят для освещения улиц, поскольку в закрытых пространствах искажают цвета.

Технические параметры

Выпускается несколько типов ДНаТ ламп разных мощностей: 70 Вт, 100, 150, 250 и 400. Ниже даны характеристики для лампочек на 70 Вт и на 400 Вт:

1. Длина лампы: 16,5 см и 27,8 см;
2. Диаметр: 4,2 см и 4,8 см;
3. Мощность: 70 Вт и 400 Вт;
4. Световой поток: 6 тысяч Лм и 45 тысяч Лм;
5. Световая отдача: 66 лм/Вт и88 лм/Вт;
6. Потребляемая мощность: 90 Вт и 510 Вт;
7. Напряжение на лампе: 90 В и 100 В;
8. Срок службы: 14 тысяч часов и 18 тысяч часов.

Принцип работы

Колба изнутри заполнена смесью газов, в ней размещена горелка из оксида алюминия. Тут протекает вся работа лампы.

Принцип подключения показан на схеме

Натриевая лампа имеет простую конструкцию и несложный принцип.

1. После включения встроенное зажигающее устройство начинает генерировать импульсы;
2. В парах натрия образуется дуговой электронный заряд, из-за которого пары начинают светиться. Загорается свет;
3. Горелка постепенно разогревается, и свет становится ярче;
4. В современных лампах в конструкцию встроен дроссель, который ограничивает силу тока дуги и обеспечивает бесперебойную подачу тока.

Из чего состоит

Прибор представляет собой колбу, сделанную из специального высокопрочного оксида алюминия, который выдерживает и высокие температуры, и действие паров натрия. На края колбы присоединяются 2 электрода, саму колбу заполняют смесью инертных газов, сплава ртути и натрия и ксенона.

ДНаТ имеет несложное устройство

Горелка располагается в колбу меньшего размера из термостойкого стекла, обычно из боросиликатного стекла. В колбе создают вакуум и снабжают цоколем, через который будет осуществляться подключение к электричеству.

Иными словами, получается колба в колбе: в центре большой внешней располагается небольшая цилиндрическая колба с горелкой внутри. Внешняя колба выполняет роль термоса, оберегая горелки от низких температур, увеличивает КПД и уменьшает потери тепла.

Цоколь

Через него светильник подключается к электросети. Чаще всего используют винтовое соединение типа Е (Эдисона) — Е27 для ДНаТ 70 и 100, и Е40 для ДНаТ 150, 250 и 400. Цифры на маркировке означают диаметр в миллиметрах: например, Е40 — это цоколь с диаметром в 40 мм.

Горелка

Это важная часть любой лампочки ДНаТ. Это тонкий стеклянный цилиндр, устойчивый к высоким температурам и химическим реакциям. По двум сторонам у него вставлены вольфрамовые электроды.

Лампочка состоит из 2 колб — одна помещена в другую

При ее изготовлении проводят глубокую вакуумизацию, то есть откачивают абсолютно весь воздух с кислородом. Это важное требование безопасности: цоколь разогревается до 1300 градусов, при попадании кислорода лампа может взорваться.

Область использования

Источники света ДНаТ не применяются в жилых помещениях из-за чрезмерной мощности и искаженной цветопередачи: например, зеленый часто «превращается» в черный или темно-синий. Однако лампочки нашли применение в других сферах:

1. Освещения улиц и дорог. Особенно хорошо лампы проявили себя при работе в туманных областях;
2. Подземные переходы, железнодорожные вокзалы и аэропорты, автостоянки, туннели;

Светильники хорошо работают даже в туман и дождь

3. Промышленные помещения, склады, цеха, автостоянки, спортивные комплексы, для которых правильная передача света не важна;
4. Подсветка памятников и зданий;
5. Для теплиц, цветников и других комплексов, в которых выращивают растения. Это позволяет выращивать растения круглый год вне зависимости от сезона.

В теплицах используют лампы мощностью 150-250 Вт, подойдет и лампа в 400 Вт, но ее необходимо будет поставить подальше. Для улицы необходимы лампы мощностью 70-150 Вт.

Важно! Для уличного освещения важно выбирать лампы с защитой от влаги и пыли.

Как правильно подключить лампу

Подключить лампочку к обычной бытовой сети не получится, так как имеющегося напряжения на ее работу не хватит. Кроме того, требуется ограничить ток дуги, чтобы работа шла без перебоев.

Важно! У всех натриевых ламп, что у ДНаТ, что у ДНаЗ, подключение происходит по одной схеме.

Для подключения светильника необходимо следующие элементы:

1. ИЗУ — это Импульсное Зажигающее Устройство, которое помогает повысить напряжение в сети до момента образования дуги. ИЗУ могут быть 2-выводной и 3-выводной: первые более дешевы и просты, вторые лучше проявляют себя в работе. При подключении двухвыводной ИЗУ при включении разряд подается на лампу и балласт, при подключении трехвыводной — только на лампу;

Для подключения потребуется несколько дополнительных элементов

2. Пускорегулирующий аппарат — электронный или электромагнитный балласт, который занимается ограничением тока после запуска. Электронный балласт или ЭПРА — это электронная схема, электромагнитный — дроссель (катушка с незамкнутым магнитопроводом). При подключении дроссель необходимо включить последовательно с ДНаТ, ИЗУ — параллельно.

Схема подключения двухвыводной ИЗУ происходит в несколько шагов:

1. ИЗУ подключается параллельно лампе;
2. Провод «фаза» после дросселя нужно подключить к нужному клемму ИЗУ;
3. Вторая жала подключается в оставшиеся зажимы.

Трехвыводная ИЗУ требует более длительного подключения

Схема подключения натриевой лампы высокого давления и трехвыводной ИЗУ немного сложнее:

1. Один отрицательный провод необходимо подключить к лампочке, второй — к однотипному зажиму ИЗУ;
2. Далее нужно разомкнуть фазу и один кабель из щитка подключить к дросселю;
3. Средний проводник подключается к лампочке.

При подключении ДНаТ лампы необходимо пользоваться схемами. При возникновении сомнений лучше обратиться к специалисту, а не подключать самостоятельно.

Срок службы

Срок службы светильников ДНаТ довольно значительный: минимальный срок составляет 14 тысяч часов (это более 1,5 лет), максимальный — до 32 тысяч (более 3,5 лет). При этом длительность работы зависит от внешних условий (при слишком низкой температуре износ будет сильнее), напряжения в электросети и других нюансов.

Лампочки можно использовать как дополнительное освещение для теплиц

ДНаТ — это натриевые лампы высокого давления, которые не утратили популярности. Они отличаются длительный сроком службы, невысокой стоимостью и высокой светоотдачей. Несмотря на ряд недостатков (главный — плохая передача цвета), лампы такого типа все еще используют для уличного освещения.

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 высокого и низкого давления | 2012 | Новости

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы — это газоразрядные лампы низкого давления, возникающее в которых в результате газового разряда невидимое для человеческого глаза ультрафиолетовое излучение преобразуется люминофорным покрытием в видимый свет.

Люминесцентные лампы представляют собой цилиндрическую трубку с электродами, в которую закачаны пары ртути. Под действием электрического разряда пары ртути излучают ультрафиолетовые лучи, которые, в свою очередь, заставляют нанесенный на стенки трубки люминофор излучать видимый свет.

Люминесцентные лампы обеспечивают мягкий, равномерный свет, но распределением света в пространстве трудно управлять из-за большой поверхности излучения. По форме различаются линейные, кольцевые, U-образные, а также компактные люминесцентные лампы. Диаметр трубки часто указывается в восьмых частях дюйма (например, T5 = 5/8» = 15,87 мм). В каталогах ламп диаметр в основном указывается в миллиметрах, например, 16 мм для ламп T5. Большинство ламп имеет международный стандарт. Промышленность выпускает около 100 различных типоразмеров люминесцентных ламп общего назначения. Наиболее распространены лампы мощностью 15, 20,30 Вт на напряжение 127 В и 40,80,125 Вт на напряжение 220 В. Средняя продолжительность горения ламп составляет 10 000 ч.

Физические характеристики люминесцентных ламп зависят от температуры окружающей среды. Это обусловлено характерным температурным режимом давления паров ртути в лампе. При низких температурах давление низкое, из-за этого существуют слишком малое количество атомов, которые могут участвовать в процессе излучения. При слишком высокой температуре высокое давление паров ведет к всевозрастающему самопоглощению произведенного ультрафиолетового излучения. При температуре стенки колбы ок. 40°C лампы достигают максимального напряжения индуктивной составляющей искрового разряда и таким образом самой высокой световой отдачи.

Достоинства люминесцентных ламп:

1. Высокая световая отдача, достигающая 75 лм/Вт

2. Большой срок службы, доходящий у стандартных ламп до 10000 ч.

3. Возможность иметь источники света различного спектрального состава при лучшей для большинства типов цветопередаче, чем у ламп накаливания

4. Относительно малая (хотя и создающая ослепленность) яркость, что в ряде случаев является достоинством

Основные недостатки люминесцентных ламп:

1. Ограниченная единичная мощность и большие размеры при данной мощности

2. Относительная сложность включения

3. Невозможность питания ламп постоянным током 

4. Зависимость характеристик от температуры окружающей среды. Для обычных люминисцентных лампоптимальная температура окружающего воздуха 18-25 С. При отклонении температуры от оптимальной световой поток и световая отдача снижаются. При температуре ниже +10 С зажигание не гарантируется.

5. Периодические пульсации их светового потока с частотой, равной удвоенной частоте электрического тока. Человеческий глаз не в состоянии заметить эти мелькания света благодаря зрительной инерции, но если частота движения детали совпадает с частотой импульсов света, деталь может показаться неподвижной или медленно вращающейся в противоположную сторону из-за стробоскопического эффекта. Поэтому в производственных помещениях люминесцентные лампы необходимо включать в разные фазы трехфазного тока (пульсация светового потока будет в разные полупериоды).

В обозначениях маркировки люминесцентных ламп применяют следующие буквы: Л — люминесцентная, Д — дневного, Б — белого, ХБ — холодно-белого, ТБ — тепло-белого цвета, Ц — улучшенной светопередачи, А — амальгамные.

Если «закрутить» трубку люминесцентной лампы в спираль, то получают КЛЛ – компактную люминесцентную лампу. По своим параметрам КЛЛ приближаются к линейным люминесцентным лампам (световая отдача до 75 Лм/Вт). Они прежде всего предназначены для замены ламп накаливания в самых разнообразных применениях.

Дуговые ртутные лампы (ДРЛ)

Маркировка: Д — дуговая Р — ртутная Л — лампа В — включается без ПРА

Дуговые ртутные люминесцентные лампы (ДРЛ)

Люминесцентные ртутно-кварцевые лампы (ДРЛ), состоят из стеклянной колбы, покрытой изнутри люминофором, и кварцевой трубки, размещенной в колбе, которая заполнена парами ртути под высоким давлением. Для поддержания стабильности свойств люминофора стеклянная колба заполнена углекислым газом.

Под влиянием ультрафиолетового излучения, возникающего в ртутно-кварцевой трубке, светится люминофор, придавая свету определенный синеватый оттенок, искажая истинные цвета. Для устранения этого недостатка в состав, люминофора вводятся специальные компоненты, которые частично исправляют цветность; эти лампы получили название ламп ДРЛ с исправленной цветностью. Срок службы ламп – 7500 ч.

Промышленность выпускает лампы мощностью 80,125,250,400,700,1000 и 2000 Вт со световым потоком от 3200 до 50 000 лм.

Достоинства ламп ДРЛ:

1. Высокая световая отдача (до 55 лм/Вт)

2. Большой срок службы (10000 ч)

3. Компактность

4. Некритичность к условиям окружающей среды (кроме очень низких температур)

Недостатки ламп ДРЛ:

1. Преобладание в спектре лучей сине-зеленой части, ведущее к неудовлетворительной цветопередаче, что исключает применение ламп в случаях, когда объектами различения являются лица людей или окрашенные поверхности

2. Возможность работы только на переменном токе

3. Необходимость включения через балластный дросель

4. Длительность разгорания при включении (примерно 7 минут) и начало повторного зажигания после даже очень кратковременного перерыва в питания лампы лишь после остывания (примерно 10 мин)

5. Пульсации светового потока, большие чем у люминисццентных ламп

6. Значительное уменьшение светового потока к концу службы

Металлогалогенные лампы

Дуговые металлогалогенные лампы (ДРИ, МГЛ, HMI, HTI)

Маркировка: Д – дуговая, Р – ртутная, И — йодидная.

Металлогалогенные лампы — это ртутные лампы высокого давления с добавками йодидов металлов или йодидов редкоземельных элементов (диспрозий (Dy), гольмий (Ho) и тулий (Tm) а также комплексные соединения с цезием (Cs) и галогениды олова (Sn). Эти соединения распадаются в центре разрядной дуги, и пары металла могут стимулировать эмиссию света, чьи интенсивность и спектральное распределение зависят от давления пара металлогалогенов.

Внешне металогенные лампы отличаются от ламп ДРЛ отсутствием люминофора на колбе. Они характеризуются высокой световой отдачей (до 100 лм/Вт) и значительно лучшим спектральным составом света, но срок их службы существенно меньше, чем у ламп ДРЛ, а сема включения сложнее, так как, помимо балластного дросселя, содержит поджигающее устройство.

Частое кратковременное включение ламп высокого давления сокращает их срок службы. Это относится как к запуску ламп из холодного, так и из горячего состояния.

Световой поток практически не зависит от температуры окружающей среды (вне светильника). При низких температурах окружающей среды (до -50 °С) необходимо использовать специальные устройства зажигания.

HMI-лампы

Короткодуговые лампы HTI — металлогалогенные лампы с повышенной нагрузкой на стенку и очень коротким межэлектродным расстоянием имеют ещe более высокую световую отдачу и цветопередачу, что, однако, ограничивает срок службы. Главной областью применения ламп НМI является сценическое освещение, эндоскопия, кино- ивидеосъемка при дневном освещении (цветовая температура = 6000 K). Мощность этих ламп лежит в диапазоне от 200 Вт до 18 кВт.

Для оптических целей были разработаны короткодуговые металлогалогенные лампы HTI с малыми межэлектродными расстояниями. Они отличаются очень высокой яркостью. Поэтому они используются прежде всего для световых эффектов, как позиционные источники света и в эндоскопии.

Натриевые лампы высокого давления (ДНаТ)

Маркировка: Д — дуговая; На — натриевая; Т -трубчатая.

Натриевые лампы высокого давления (ДНаТ) являются одной из самых эффективных групп источников видимого излучения: они обладают самой высокой световой отдачей среди всех известных газоразрядных ламп (100 — 130 лм/Вт) и незначительным снижением светового потока при длительном сроке службы. У этих ламп внутри стеклянной цилиндрической колбы помещается разрядная трубка из поликристаллического алюминия, инертная к парам натрия и хорошо пропускающая его излучение. Давление в трубке порядка 200 кПа. Продолжительность работы – 10 -15 тыс. часов. Однако чрезвычайно желтый свет и соответственно низкий индекс цветопередачи (Ra=25) позволяют использовать их в помещениях, где находятся люди, лишь в комбинации с лампами других типов.

Ксеноновые лампы (ДКсТ)

Дуговые ксеноновые трубчатые лампы ДКсТ при низкой световой отдаче и ограниченном сроке службы отличаются наиболее близким к естественному дневному спектральным составом света и наибольшей из всех источников света единичной мощностью. Первое достоинство практически не используется, так как лампы внутри зданий не применяются, второе обусловливает их широкое применение для освещения больших открытых пространств при установке на высоких мачтах. Недостатки ламп являются очень большие пульсации светового потока, избыток в спектре ультрафиолетовых лучей и сложность схемы зажигания.

——
Источник информации: «Школа для электрика: электротехника и электроника.. 
——