Что такое газоразрядная лампа: что это такое и где применяется?

что это такое и где применяется?

06.04.2018

Газоразрядные лампы – это искусственный источник света, который генерируют свет, послав электрический разряд через ионизированный газ. Как правило, такие светильники используют инертный газ (аргон, неон, криптон и ксенон) или смеси этих газов. Большинство ламп заполнены дополнительными материалами, такими, как ртуть, натрий. В эксплуатации газ ионизируется, и свободные электроны, разогнанные электрическим полем в трубке, сталкиваются с газом и атомами металла. Когда возбужденный атом возвращается в более низкое энергетическое состояние, он испускает фотон с характерной энергией, в результате инфракрасного, видимого света или ультрафиолетового излучения.

Газоразрядные лампы обеспечивают длительный срок службы и высокую эффективность, но они более сложны в изготовлении.

Существует три группы газоразрядных лам, а именно:
— натриевые лампы высокого давления;
— натриевые лампы низкого давления;

— галогенные металлизированные.

Натриевые лампы низкого давления
Лампы низкого давления имеют рабочее давление значительно меньше атмосферного давления. Они включают в себя:
• Люминесцентные лампы.
• Низкого давления натриевые лампы, наиболее эффективные газоразрядные лампы производительностью до 200 люмен на ватт, но с очень плохой цветопередачей. Почти монохроматический желтый свет является единственным приемлемым для уличного освещения. Такие лампы также имеют длительный срок службы.

Натриевые лампы высокого давления
Лампы высокого давления работают при чуть большем давлении, чем атмосферное.

Галогенные металлизированные лампы
Металлизированные лампы дают яркий, белый свет с лучшей цветопередачей среди высокоинтенсивных видов освещения. Они используются для освещение больших помещений, таких, как спортзалы и спортивные арены, а так же на открытых площадках, таких как паркинги.

Эти лампы аналогичны по конструкции и внешнему виду ртутным лампам.  

Утилизация газоразрядных ламп
Важно также отметить, что все виды газоразрядных ламп в обязательном порядке должны быть переработаны.
В магазинах ООО «ЭлектроАвтоматика» всегда в наличии газоразрядные лампы ДРЛ, ДРВ и ДНаТ по очень привлекательным ценам!

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 3×10⁴ 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

Продолжая тему энергосберегающего освещения, стоит упомянуть такие распространенные источники света как газоразрядные лампы.

К разрядным источникам света относятся: ртутные лампы, натриевые лампы низкого и высокого давления, металлогалогенные, а так же люминесцентные и ксеноновые лампы. Непосредственно, к энергосберегающим лампам относятся: НЛВД, МГЛ и ЛЛ.

Что касается ксеноновых ламп, в данной статье они затронуты не будут, в виду узкой направленности их применения (ксеноновые лампы широко распространены в автомобильном свете и шоу-освещении).

Далее, более подробно остановимся на самых востребованных газоразрядных лампах:

Люминесцентные лампы

Благодаря обилию геометрических форм, разнообразию цоколей и большого диапазона мощностных характеристик, данный вид лампы является самым распространенным источником искусственного света.

Многие даже и не знают, что данные лампы были изобретены более 150-ти лет назад, а окончательный внешний вид, лампа приобрела 70 лет назад. Развитие технического прогресса позволило многократно увеличить эффективность данного источника света. На сегодняшний день светоотдача люминесцентных ламп достигает 80 Лм/Вт, что ставит их в один ряд по энергоэффективности со светодиодными источниками света. К сожалению, только одного показателя светоотдачи не достаточно чтобы назвать их самыми экономичными источниками света. Основной минус люминесцентных ламп – это громоздкая конструкция, что не позволяет создавать люминесцентные световые приборы с высоким КПД (более 70%), однако, в виду широчайшей распространенности данного типа источников света они обладают самой низкой на рынке себестоимостью. Благодаря этому, люминесцентное освещение, как правило, на порядок дешевле светодиодного.

Люминесцентные источники света широко применяются в промышленном, административном освещении и везде, где необходимо осветить максимальные площади при минимальных начальных затратах.

Купить люминесцентные лампы

Натриевые лампы

В процессе развития люминесцентных ламп, в 30-е годы 20-го века был изобретен один из самых эффективных источников света – натриевая лампа высокого давления (НЛВД). Данный вид ламп обладает очень высокой светоотдачей 150 Лм/Вт, что ставит их в один ряд с самыми современными светодиодами. Низкая себестоимость, большой срок службы (до 20000 часов), широкий диапазон мощностей — делает эти источники света идеальными для освещения улиц, магистралей и промышленного освещения больших открытых площадей. К основным минусам натриевых источников света можно отнести специфичные условия работы (длительное время запуска, невозможность мгновенного перезажигания) и плохую цветопередачу, что делает недопустимым их применение для освещения магазинов, административных учреждений, выставочных галерей, спортивных объектов и транспортных терминалов (аэропорты, вокзалы, порты).

Купить натриевые лампы

Металлогалогенные лампы

В процессе решения проблемы низкой цветопередачи натриевых ламп, но сохранения при этом их остальных преимуществ были созданы металлогалогенные источники света. Светоотдача МГЛ достигает 110 Лм/Вт, они обладают великолепной цветопередачей в 95% (Ra 90) и производятся в широком диапазоне мощностей от 20 до 3500 Вт.

Металлогалогенные источники света являются лидерами в области создания профессиональных систем освещения технического назначения. К таким системам можно отнести как объекты закрытого типа, например: торговые помещения, конференц-залы, гостиничные холлы, помещения промышленного назначения, так и открытые объекты: стадионы и спортивные площадки, фасады зданий, логистические терминалы и производственные комплексы, а так же другие открытые площади, где важно решить задачу по яркому и качественному освещению, сохранив при этом великолепную цветопередачу освещаемых пространств.

Купить металлогалогенные лампы

Если вас интересует дополнительная информация по созданию или модернизации системы освещения на вашем объекте, а также оптовая поставка металлогалогенных, люминесцентных или натриевых ламп отправьте нам заявку и мы в кратчайшие сроки решим любую из этих задач.

Интересное о LED » Устройство газоразрядной лампы, история создания

Устройство газоразрядной лампы отличается от привычной лампы накаливания или светодиодной. Этим объясняется разница в их характеристиках. Предлагаем узнать, как была изобретена газоразрядная лампа, из чего она состоит, как работает, и какие разновидности этого источника света существуют сегодня.

Что представляет собой газоразрядная лампа

Газоразрядными называют лампы, которые для излучения света используют свечение электрического разряда между электродами. Само устройство таких ламп простое – оно состоит из колбы и цоколя. Внутрь колбы закачивают ионизированный газ: аргон, неон, криптон, ксенон или какую-либо смесь, или же галогениды, ртуть или натрий. В зависимости от «начинки» внутри колбы, выделяют отдельные типы газоразрядных ламп:

• Металлогалогенные лампы – часто используются в уличной подсветке;
• Натриевые – также распространены в уличном освещении;
• Ртутные, среди которых выделяют ультрафиолетовые;
• Другие.

Принцип работы газоразрядных ламп основывается на мощном электрическом импульсе, который генерирует пуско-регулирующее устройство. Электрический разряд проходит через газовую среду между электродами на разных концах колбы, что ведет к появлению излучения.

Характеристики газоразрядных ламп

Среди характеристик газоразрядных ламп стоит выделить:

• Долгий срок службы (в сравнении с лампой накаливания) – в диапазоне 3-20 тысяч часов;
• Высокий уровень цветопередачи – от 80 до 90 Ra;
• Низкий уровень потребления электроэнергии;
• Необходимость подключения пускорегулирующего устройства;
• Чувствительность к перепадам напряжения;
• Наличие токсичных компонентов, что требует специальной утилизации;
• Наличие эффекта мерцания и «гудения» при токе определенной частоты.

История газоразрядных ламп

Появление газоразрядной лампы тесно переплетается с историей изобретения неоновой лампы. Эффект свечения в вакуумной колбе впервые был отмечен французским астрономом Жан-Феликсом Пикаром при переносе ртутного барометра в 1675 году. Транспортировка вызвала ионизацию металлических паров в трубке, а разряд статического электричества вызвал эффект свечения.

Затем ученые сделали ряд важнейших открытий – они доказали электрическую природу молнии, изобрели электрохимический    источник энергии, получили электрическую цепь, и даже открыли линейные спектры газовых разрядов. Однако первыми коммерчески успешными газоразрядными лампами стали устройства, изобретенные Гейслером в 1855 году. Позже газоразрядные лампы совершенствовались, чтобы стать такими, какими мы знаем их сейчас.

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 разрядные 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 электроразрядной лампы 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 домашних устройствах работают при давлении около 0,3% от атмосферного. Эти лампы дают 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 подобных применений. 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 вместе 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 производятся 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 — это старейшие типы 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, 471, 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 (наружное освещение 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) — это 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 газ 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 в кинематографии и в научных целях.

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.

HID (разряд высокой интенсивности) | Типы лампочек

Какие они?

HID, или газоразрядные лампы и лампы высокой интенсивности, представляют собой семейство газоразрядных дуговых ламп, которые создать свет, посылая электрический разряд между двумя электродами через плазму или ионизированный газ. Обычно используется дополнительный газ, и этот газ служит простым способом классификации основных типов HID. лампы: ртутные, натриевые, металлогалогенные.

Эти лампы известны своим высоким КПД при токарной обработке. электричество в свет и их долгий срок службы. Лампы HID требуют балласта для создания начальный всплеск электричества, необходимый для их запуска и регулирования их мощности во время нормальной работы.

Откуда они взялись?

Базовая технология газоразрядной лампы существует более 300 лет, и эти же принципы также руководили инновациями в других типах освещения, таких как флуоресцентное и неоновое.Изобретение газоразрядной лампы приписывают английскому ученому Фрэнсису Хоксби, кто впервые продемонстрировал технологию в 1705 году.

В то время лампа была заполнена воздухом, но это было позже обнаружил, что светоотдача может быть увеличена за счет наполнения лампы благородными газами, такими как как неон, ксенон, аргон или криптон.

Современные технологии HID позволили еще больше увеличить световой поток за счет эксперименты с газовыми смесями и улучшенные электроды, но функциональные основы высокоинтенсивного газоразрядные лампы остались прежними.

Как они работают?

В современном освещении лампа HID работает, посылая электрическую дугу между двумя вольфрамовыми электродами, помещенными в дуговую трубку, обычно изготовленную из кварца. Трубка заполнена смесью газа и солей металлов.

Дуга возникает при первоначальном выбросе электричества, которому способствует газ в лампе. Затем дуга нагревает соли металлов, и создается плазма.

Это значительно увеличивает свет, производимый дугой, что приводит к источнику света, который более эффективен в создании видимого света вместо тепла, чем многие традиционные технологии, такие как лампы накаливания или галогенные лампы.

Где они используются?

Вообще говоря, лампы HID используются в основном в приложениях, где наиболее важным фактором является создание как можно большего количества видимого света на ватт. Основные области применения: уличные фонари, спортивные залы, склады, крупные торговые объекты, стадионы и помещения для выращивания растений. В последнее время эти лампы также использовались в некоторых фарах дорогих автомобилей. Поскольку большинство HID-ламп излучают либо очень холодный белый / синий, либо теплый белый / желтый свет, они обычно не используются в приложениях, где важны эстетические качества света.Кроме того, некоторые лампы HID требуют длительного прогрева и не подходят для применений, в которых освещение включается и выключается на регулярной основе.

Другие полезные ресурсы

Газоразрядные лампы, балласты и приспособления

Для многих натриевых ламп требуется только пусковой импульс высокого напряжения. балластами, предназначенными для питания таких ламп.

Работа газоразрядных ламп на постоянном токе

Иногда может потребоваться запустить газоразрядную лампу на постоянном токе. Есть два возможные причины:

• Доступно только питание постоянного тока.
• Для уменьшения мерцания. Иногда лампа по-разному работает электричество течет в одном направлении, чем в другом. В дополнение положительные и отрицательные концы дуги могут составлять разное количество света, в результате чего частота мерцания равна частоте переменного тока, а не удвоенная частота переменного тока.

  Однако конечное мерцание обычно незначительно. В лампах HID общий размер дуги обычно невелик. Только если у светильника есть рефлектор что приводит к тому, что некоторые области получают свет только с одного конца дуги должен закончиться мерцание быть значительным.В большинстве многоламповых люминесцентных светильники, трубки обычно находятся в паре последовательно с двумя трубками в любом пара ориентирована в противоположных направлениях. Обычно это снижает конечное мерцание. эффекты, особенно в светильниках с рассеивающими линзами.

  Лампы должны работать достаточно близко или одинаково в обоих направлениях, если только срок службы лампы подходит к концу. В этом случае один электрод ухудшается достаточно, чтобы повлиять на производительность раньше, чем это сделает другой. Однако, это обычно указывает на необходимость замены лампы, а не на попытки чтобы он меньше мерцал.

Если вы хотите исправить переменный ток, чтобы обеспечить лампу постоянным током, используйте перемычку. выпрямитель после балласта. Большинство балластов, включая все «железные» типы, для работы требуется переменный ток надлежащего напряжения и частоты. Сделайте это, только если только два провода питают лампочку. В противном случае диоды в мостовом выпрямителе могут короткие части балласта друг к другу, по крайней мере, на половину цикла переменного тока. Проблемы также могут возникнуть с люминесцентными балластами с обмотками накаливания. Только полностью изолированные обмотки накала или отдельные трансформаторы накала следует использовать, если вы исправляете выход балласта с помощью накальных обмоток.Кроме того, мостовой выпрямитель должен выдерживать пиковое напряжение, обеспечиваемое балласт.

Если источник питания постоянного тока и достаточного напряжения, вам понадобится балластный резистор. или электронный балласт, специально разработанный для работы вашей лампы от доступное постоянное напряжение. «Железные» балласты ограничивают ток только при использовании с AC. Подогрейте люминесцентные лампы, работающие от источников постоянного тока и без специальные балласты нуждаются как в обычном «железном» балласте для обеспечения пусковой «пинок» и резистор для ограничения тока.

Кроме того, большинство газоразрядных ламп только частично совместимы с постоянным током, и некоторые вообще не совместимы.

Пары ртути и люминесцентные лампы обычно работают на постоянном токе. Однако жизнь может несколько сократиться из-за неравномерного износа электродов.

Люминесцентные лампы могут тускнеть на одном конце из-за постоянного тока. Поскольку пары ртути ионизируется легче, чем аргон, часть его существует в виде положительных ионов. Этот может привести к вытягиванию ртути к отрицательному концу трубки, в результате чего в нехватке ртути в положительном конце. Это больше проблема с трубы большей длины и меньшего диаметра.

Некоторые люминесцентные светильники, предназначенные для использования в условиях постоянного тока, имеют специальные переключатели для изменения полярности каждый раз при запуске прибора. Этот балансирует износ электродов и уменьшает проблемы с распределением ртути.

Лампы на парах ртути обычно работают с постоянным током, но некоторые могут только надежно. работать правильно, если кончик основания отрицательный, а оболочка основания положительный. Это потому, что стартовый электрод лучше всего работает, когда он положительный.

Кроме того, если ближайший главный электрод положительный, это может вызвать тонкую пленка металлического конденсата, замыкающая пусковой электрод на ближайший главный электрод.Это может привести к появлению ртути некоторых марок, моделей и размеров. лампы не запускаются после некоторого использования. Отрицательный главный электрод не будет выпустить как можно больше испаренного материала электрода, так как материал электрода легко образует положительные ионы, заставляя пары материала электрода конденсироваться на электроде, а не на близлежащих частях дуги трубка.

Металлогалогенные и натриевые лампы не должны получать постоянного тока. Используйте их только с балласты, которые дают лампочке переменный ток. В металлогалогенных лампах ионы от расплавленные галогенидные соли могут выщелачиваться в горячий кварц в присутствии постоянного тока. электрическое поле.Это может вызвать деформации в кварцевой дуговой трубке. На концы дуговых трубок, может произойти электролиз с выделением химического компоненты реакционной галогенидной соли, которые могут повредить дуговую трубку или электроды. В результате дуговая трубка может треснуть.

Есть несколько специализированных металлогалогенных ламп, которые предназначены для работы на постоянном токе. Они часто имеют асимметричные электроды и / или короткие дуги. Эти лампы часто также должны работать только в определенных положениях и только с тип тока, на который они были рассчитаны, чтобы добиться надлежащего распределение активных ингредиентов в дуговой трубке и для достижения надлежащего использование электродов.Например, некоторые из этих ламп могут каким-то образом выйти из строя. или другой с AC.

В натриевых лампах высокого давления, содержащих как натрий, так и ртуть, натрий образует положительные ионы легче, чем ртуть, и дрейфует к отрицательному электроду. Положительный конец может потускнеть из-за недостатка натрия. Кроме того, если какая-либо часть дуговой трубки заполнена смесь, содержащая избыток натрия и недостаток ртути, теплопроводность от этой части дуги к дуговой трубке будет увеличиваться.Кроме того, В трубке с горячей дугой со временем могут возникнуть проблемы с электролизом из-за ионы натрия и постоянное электрическое поле.

Натриевые лампы низкого давления не должны получать постоянный ток по тем же причинам. Натрий скорее всего, дрейфует к отрицательному концу дуговой трубки, и горячее стекло будет почти наверняка возникнут проблемы с разрушающим электролизом при воздействии горячие ионы натрия или натрия и постоянное электрическое поле.

Лампы HID специального назначения, такие как ксеноновые и HMI

Обычные лампы HID общего назначения — это пары ртути, галогениды металлов и натрий высокого давления.Вы можете получить их в домашних центрах, хотя обычно только мощностью до 400 Вт. Эти версии ламп HID оптимизирован для обеспечения высокой эффективности, длительного срока службы и минимизации производства Стоимость.

Однако яркость поверхности дуги этих ламп примерно равна поверхностная яркость нитей накаливания и общего назначения нити галогенных ламп. Для некоторых приложений, таких как эндоскопия и кино проекции необходим более концентрированный источник света. Здесь специализированные лампы HID, такие как лампы с короткой дугой и лампы HMI Войдите.

Лампы с короткой дугой состоят из кварцевой колбы примерно сферической формы с двумя тяжелыми рабочие электроды расположены на расстоянии всего нескольких миллиметров друг от друга на концах. Лампочка может содержать ксенон, ртуть или и то, и другое. Короткодуговые ртутные лампы имеют заполнение аргоном для зажигания дуги.

В лампе с короткой дугой дуга небольшая и очень интенсивная. Сила потребляемая мощность составляет не менее нескольких сотен, а чаще несколько тысяч ватт. на сантиметр длины дуги. Рабочее давление в баллоне равно чрезвычайно высокая — иногда до 20 атмосфер, чаще от 50 до более 100 атмосфер.Эти лампы представляют собой опасность взрыва!

Ртутные лампы с короткой дугой используются, когда компактный, интенсивный источник ультрафиолета или там, где нет необходимых пусковых импульсов высокого напряжения для ксеноновых ламп с короткой дугой. Лампы с короткой дугой ртутные немного больше эффективнее, чем ксеноновые. Давление в ртутной лампе с короткой дугой не превышает не обязательно должен быть таким высоким для хорошей эффективности, как у ксенонового, но все же огромный.

Ксеноновые лампы с короткой дугой встречаются чаще, чем ртутные, поскольку они не требуется время, чтобы прогреться, как ртутные лампы, и иметь дневной свет спектр.Недостатком ксенона является необходимость очень высокой Пусковой импульс напряжения — иногда около 30 киловольт!

Ксеноновые лампы с короткой дугой используются для проецирования фильмов, а иногда и для прожекторы. Меньшие по мощности используются в специализированных устройствах, таких как эндоскопы.

Лампы HMI — это металлогалогенные лампы с более компактной и более интенсивной дугой. Дуга больше и менее интенсивна, чем у лампы с короткой дугой. Типичный потребляемая мощность составляет сотни ватт на сантиметр длины дуги, но достигает несколько киловатт на сантиметр в самых больших.

В некоторых прожекторах используются лампы HMI. Они используются в некоторых эндоскопах. и проекционные приложения, где интенсивность дуги HMI достаточна поскольку они стоят меньше, служат дольше и более эффективны, чем правда лампы с короткой дугой.

Существуют всевозможные HMI и аналогичные лампы, включая лампы HTI и лампы, используемые в автомобильных фарах HID.

HID Автомобильные фары

Сначала были газовые лампы, потом электрические лампочки, потом герметичные. балка, потом галоген.А теперь приготовьтесь к барабанной дроби, пожалуйста! — высокая интенсивность газоразрядные лампы со сложными контроллерами. Элитные автомобили от такие производители, как BMW, Porsche, Audi, Lexus, а теперь и Lincoln, будут оснащены с новой технологией фар. Несомненно, такая технология будет постепенно найти свой путь в основных автомобилях, а также в других приложениях для смертных.

Среди потенциальных преимуществ HID-фар — более высокая интенсивность, более долгий срок службы, превосходная цветопередача и лучшая направленность:

• Интенсивность света — HID лампы примерно в 3 раза эффективнее галогенных лампы.Таким образом, даже если принять КПД преобразователя постоянного тока во внимание, более низкая потребляемая мощность может фактически привести к большому более яркие фары, чем это возможно с галогенными лампами. Это уменьшило мощность также приводит к более прохладной работе и меньшему расходу заряда батареи и генератор.
• Срок службы — ожидается, что лампа HID прослужит 2700 часов или более и таким образом покрывается гарантия от бампера до бампера на 100 000 км. В виде На практике лампа HID может прослужить дольше автомобиля.С гарантийная замена фар оказывается значительными расходами, есть сильный стимул к взлету этой долгоживущей технологии.
• Спектральный выход — свет от HID-лампы богаче синего (и более нравится дневной свет), чем галогенные лампы. Оказывается, это улучшает отражательную способность. знаков и дорожной разметки.
• Форма луча — небольшой размер дуги лампы HID позволяет система должна быть оптимизирована для более эффективного направления света туда, где он находится необходимо, и предотвратить его распространение туда, где оно не требуется.

Чтобы сделать это практичным — даже для Lexus за 40000 долларов — специальные DC-DC микросхемы преобразователей были разработаны специально для автомобильных приложений в уме. Они, наряду с несколькими другими основными электронными компонентами, реализовать полную систему управления HID фарами.

Сама лампа HID похожа по базовой конструкции на традиционные лампы HID: Два электрода запечатаны в кварцевой оболочке вместе со смесью твердых частиц, жидкости и газы. В холодном состоянии эти материалы находятся в исходном состоянии. (при комнатной температуре), но в основном это газы, когда лампа горячая.Запуск из этих ламп может потребоваться до 20 кВ для зажигания дуги, но только от 50 до 150 В. чтобы поддерживать это. Лампы могут быть предназначены для работы от переменного или постоянного тока. в зависимости от различных факторов, включая размер и форму электродов. Каждой модели должен соответствовать уникальный набор рабочих параметров балласта. СПРЯТАННАЯ лампочка.

Из всех проблем, которые нужно было решить, чтобы HID-фары стали практично (не считая стоимости), самым важным было время прогрева. Как отмечено в разделе: «Технология разрядных ламп высокой интенсивности (HID)», обычные лампы HID требуют периода прогрева в течение нескольких минут перед создается практически полный световой поток.Это, конечно, полностью неприемлемо для автомобильной фары как для холодного запуска (представьте: «Дорогая, мне надо фары приготовить») а также когда они должны быть моргнул. Проблема прогрева решена программированием контроллера на подавать постоянную мощность на лампу, а не на почти обычную постоянный ток, обеспечиваемый традиционным балластом. С эта изюминка вместе с особой конструкцией лампы, лампа подходит как минимум 75% полной интенсивности менее чем за 2 секунды.Контроллер также предоставляет возможность «горячего удара» для мигания (напомним, что лампы HID обычно не может быть перезапущен в горячем состоянии). Таким образом, перезапуск горячей лампы абсолютно необходим. мгновенно.

Пока эта технология только начинает появляться, ожидайте ее вторжения (без слов предназначено) в дом, офис, магазин, фабрику и другие области и работу освещение. Сочетание высокой эффективности, долгого срока службы, желаемого спектрального характеристики, малый размер и надежность твердого тела должны привести к еще много приложений в ближайшем будущем.Почти мгновенный запуск Возможность устраняет один из основных недостатков небольших СПРЯТАННЫХ ламп.

Если у вас есть свободное время и деньги:

(От: Деклан Хьюз (hughes@aero. 2 яркость, 4.Длина дуги 2 мм, положение горения горизонтальное +/- 10 град., Светящийся поток через 1 сек. = 25%, макс. розетка темп. = 180 ° C, любые ошибки мои.

Замена металлогалогенных ламп?

Следующее было вызвано запросом информации о замене (дорогого) Металлогалогенная лампа 250 ватт в видеопроекторе с чем-то еще.

Я бы не стал заменять эту лампу по следующим причинам:

Для металлогалогенной лампы требуется балласт. Балласт должен работать только Металлогалогенная лампа 250 Вт с таким же напряжением дуги.Тебе придется самостоятельно измерить напряжение дуги после прогрева лампы, и сделать это не подвергая себя неприятному ультрафиолетовому излучению, которое излучает некоторые из этих вещей но который не проходит сквозь стекло. Напряжения дуги многих специализированных металлогалогенные лампы широко не публикуются и могут, а могут и не быть доступны от производителя лампы.

ВНИМАНИЕ: напряжение зажигания на них может составлять несколько кВ, что, вероятно, уничтожьте мультиметр, если дуга погаснет, и попытайтесь перезапустить пока вы его измеряете! Рабочее напряжение или напряжение удара могут уничтожьте вас, если вы войдете в контакт с токоведущими терминалами! (Специальные галогениды металлов, вероятно, обычно требуют от пары до нескольких кВ.Ксеноновым металлогалогенным автомобильным лампам для зажигания требуется от 6 до 12 кВ и от 15 до 20 кВ. для горячего перезапуска. Худшим является ксенон с короткой дугой, который может потреблять до 30 кВ или более.)

Большинство металлогалогенных ламп относятся к типу переменного тока, а некоторые — к постоянному току, и вы можете только используйте лампы переменного тока на выходных балластах переменного тока и лампы постоянного тока на выходных балластах постоянного тока. Различные металлогалогенные лампы могут иметь разные требования к пусковое напряжение также.

Если вы подберете напряжение дуги, тип переменного / постоянного тока, и балласт запустит лампа, возможно, вы занимаетесь бизнесом, но, скорее всего, нет.Многие лампы для проекторов имеют особые требования к охлаждению, а некоторые имеют особое положение горения требования. Металлогалогенные лампы могут преждевременно выйти из строя (возможно, сильно!) если они перегреваются, в дополнение к блеклому цвету. При переохлаждении они больше похожи на ртутные лампы, они будут блеклыми и будут иметь пониженный световой поток. Кроме того, в некоторых металлогалогенных лампах есть галогеновый цикл, чтобы внутренняя поверхность колбы чистая, и это может не сработать, если лампа переохлажден и испаряется недостаточное количество химикатов в колбе.Это также могло привести к выходу лампы из строя.

Если альтернативная лампа работает нормально, дуга может погаснуть. в месте, отличном от места оригинальной лампы. Дуга может быть другой формы или размера, чем у оригинальной лампы. Это может повлиять на вашу проекцию. Ваша проекция может не пропускать много света или может имеют подсветку только части изображения.

Дуга может иметь другой цвет или спектр, что может повлиять на цветопередача проецируемого объекта.Металлогалогенные дуги часто не однородного цвета, и если запасная лампа имеет менее однородный цвет дуги, чем исходная лампа, тогда ваши фотографии могут иметь странные оттенки в них.

А что насчет использования галогена вместо галогенида металла? Вы получите меньше свет, а также проблемы из-за нити другой формы или размер, чем у оригинальной металлогалогенной дуги. Скорее всего, нить больше или длиннее дуги, и это уменьшит процент свет используется.Если вы попробуете взломать галогенную лампу, вы почти наверняка придется обходить балласт галогенидов металлов. И галоген лампы излучают больше инфракрасного излучения, чем металлогалогенные лампы той же мощности — вы может привести к перегреву источника вашего изображения (например, ЖК-панели или прозрачной пленки).

Я бы не рекомендовал заменять все эти лампы на проектор. причины. Это следует делать только на свой страх и риск и только которые хорошо знакомы со всеми характеристиками ламп в вопрос — в том числе знакомство с требованиями к горящей позиции, требования к охлаждению, форма и размер светоизлучающей области и т. д.

Лампы для проекторов в целом и особенно специализированные лампы HID должны использоваться только в оборудовании, специально предназначенном для использования конкретных ламп в вопрос, или теми, кто знает об этом достаточно хорошо, чтобы сделать их собственные балласты и знать другие беспорядки об этих лампах. И можно не сильно сэкономить, используя другую лампу — специализированный галогенид металла лампы все дорогие.

А для тех, кто покупает проектор любого типа — обратите внимание на цену, доступность и срок службы ламп!

Инвертор Джонатана 12 В для скрытых ламп

См. Электронный балласт Джонатана для питания HID Лампы от 12 В постоянного тока для описания и схемы инвертора который будет управлять различными газоразрядными лампами высокой интенсивности от низкого напряжения ОКРУГ КОЛУМБИЯ.Или просто схематическое изображение на Схематическом изображении Джонатана. Электронный балласт для питания ламп HID от 12 В постоянного тока.

---

Назад к содержанию часто задаваемых вопросов о разрядной лампе.

Натриевые лампы низкого давления

(Части от: Брюс Поттер ([email protected]))

Натриевые лампы низкого давления являются наиболее эффективными источниками видимого света в общего пользования. Эти лампы имеют световую отдачу до 180 люмен на каждый. ватт.

Натриевая лампа низкого давления состоит из трубки, изготовленной из специального натрийустойчивого материала. стекло, содержащее натрий и газовую смесь неон-аргон.Поскольку трубка довольно большой и должен достигать температуры около 300 градусов по Цельсию, трубка изогнута в плотную U-образную форму и заключена в вакуумированную внешнюю колбу, чтобы для сохранения тепла. В качестве дополнительной меры по сохранению тепла внутренний поверхность внешней колбы покрыта материалом, который отражает инфракрасное излучение, но пропускает видимый свет. Этот материал традиционно был оксидом олова или оксид индия.

Электроды представляют собой намотанную вольфрамовую проволоку с термоэмиссионным покрытием. материала, и чем-то напоминают электроды люминесцентных ламп.В отличие от большинство люминесцентных ламп, натриевые лампы низкого давления имеют только один электрический подключение к каждому электроду и электроды не могут быть предварительно нагреты.

Газовая смесь представляет собой смесь «Пеннинга», состоящую в основном из неона с небольшой количество аргона. В зависимости от того, кого вы слушаете, эта смесь составляет от 0,5 до 2. процентов аргона, от 98 до 99,5 процентов неона. Более богатые аргоном смеси около 98-2 может быть предпочтительным сегодня, поскольку горячее стекло имеет некоторую способность поглощать аргон из электрический разряд низкого давления.В идеале смеси должно быть всего несколько десятые доли процента аргона, чтобы ионизировать легче всего и делать гораздо больше легче, чем чистый неон или чистый аргон.

Значительный избыток натрия содержится в стеклянной дуговой трубке, так как стекло может абсорбировать или вступать в реакцию с некоторым количеством натрия. Давление паров натрия контролируется температурой самых холодных частей дуговой трубки. Когда дуговая трубка достигает нужной температуры, дальнейший нагрев уменьшается за счет эффективность лампы при производстве света вместо тепла.

На дуговой трубке есть ямки, которые обычно немного холоднее, чем дуговая трубка. остальная часть дуговой трубки. Это заставляет металлический натрий скапливаться в ямках. вместо того, чтобы закрывать большую часть дуговой трубки и блокировать свет.

Натриевой лампе низкого давления обычно требуется от 5 до 10 минут для прогрева.

Индикатор натрия низкого давления почти полностью состоит из оранжево-желтого цвета. Линии натрия 589,0 и 589,6 нм. Этот свет в основном монохроматический. оранжево-желтый.Этот монохроматический свет вызывает резкое отсутствие цвета. исполнение — все выходит в оранжево-желтой версии черное и белое! Это может вызвать путаницу на парковках, так как автомобили становятся более похожими по цвету.

Некоторые в основном красные и красноватые флуоресцентные чернила, красители и краски могут флуоресцируют от красного до красно-оранжевого от желтого натриевого света, и они будут стоять в натриевом свете с цветом, отличным от цвета натриевого света.

Еще одним недостатком натриевого светильника низкого давления является то, что многие объекты выглядят темнее, чем при таком же количестве другого света.Красный зеленый, а синие объекты выглядят темными под натриевым светом низкого давления. Большинство других источники света натриевого цвета, такие как «лампочки от насекомых», имеют значительный красный цвет. и зеленый вывод и будет отображать красные и зеленые объекты, по крайней мере, в некоторой степени как обычно.

---

Газоразрядные лампы и одиночные источники света (автомобильные)

29,6.

Газоразрядные лампы и одиночные источники света

29.6.1.

Газоразрядные лампы

Только благодаря недавним разработкам газоразрядные фары (GDL) нашли применение в транспортных средствах.Они обеспечивают более эффективное освещение и открывают новые возможности дизайна передней части транспортного средства, соответствующего аэродинамическому стилю, с соответствующими положениями освещения из соображений экономии и безопасности. Система GDL состоит из трех основных компонентов, таких как лампа, балластная система и фара.

Лампа (ДД

Эта лампа работает иначе, чем обычные лампы накаливания, и требует гораздо более высокого напряжения.На рисунке 29.29 показан принцип действия газоразрядной (GD) лампы.

Балластная система.

В балластной системе используется блок зажигания и управления. Этот блок преобразует напряжение электрической системы в напряжение для работы лампы. Это контролирует стадию зажигания, запуск и регулировку во время непрерывного использования. Он также контролирует работу с точки зрения безопасности.

Фара головного света.

Фара более-менее похожа на обычные.Однако, чтобы соответствовать установленным ограничениям на ослепление, необходима более точная отделка, что увеличивает производственные затраты.
Электрическая дуга является источником света в газоразрядной лампе, а фактическая длина газоразрядной колбы составляет всего около 10 мм в поперечнике. В колбу выступают два электрода из кварцевого стекла. Зазор между этими электродами составляет 4 мм, а расстояние между концом электрода и контактной поверхностью колбы составляет 25 мм, что такое же, как в стандартной колбе HI.

Рис.29.29. Принцип действия лампочки GD.
При комнатной температуре и под давлением колба содержит смесь ртути, различных солей металлов и ксенона. Ксенон загорается сразу после включения света и испаряет ртуть и соли металлов. Смесь паров металлов обеспечивает высокую светоотдачу. Большая часть света генерируется ртутью, а цветовой спектр обеспечивается солями металлов. На рисунке 29.30 сравнивается спектр света, излучаемого лампой GDL и галогенной лампой HI.В следующей таблице представлены выходные данные ламп DI и HI, а цифры являются приблизительными только для сравнения.

Лампа	Свет	Тепло	УФ-излучение
HI	8%	92%	<1%
DI	28%	58%	14%

Рис. 29.30. Сравнение спектра света, производимого GDL (слева) и галогенной лампой HI (справа).
С точки зрения безопасности высокий выход УФ-излучения из системы GDL требует специальных фильтров. Яркость лампочек GDL и HI сравнивается на рис. 27.31. Средняя мощность системы GDL в три раза больше, чем у лампы HI.
Для включения лампы DI она должна последовательно пройти следующие четыре стадии.

Зажигание.

Импульс высокого напряжения вызывает скачок искры на электродах, которая ионизирует зазор и создает трубчатый разряд.

Мгновенный свет.

Ток, протекающий по пути разряда, возбуждает ксенон, который, следовательно, излучает свет примерно на 20% от его непрерывного значения.

Разгон.

Лампа теперь работает с повышенной мощностью, и температура быстро повышается, из-за чего ртуть и соли металлов испаряются. Давление в лампе также увеличивается с увеличением светового потока. Следовательно, свет переходит от синего к белому диапазону.

Непрерывный.

Теперь лампа работает при стабилизированной номинальной мощности 35 Вт, обеспечивая стабильную дугу без мерцания. Достигнут световой поток 28000 лм и цветовая температура 4500 К.

Рис. 27.31. Сравнение яркости ГДЛ и галогенной лампы HI.
Балластная система (рис. 29.32) управляет вышеуказанными этапами работы. Для зажигания дуги создается высокое напряжение порядка 20 кВ. Во время разгона балластная система ограничивает ток, а затем и напряжение.Такой контроль мощности позволяет очень быстро накапливать свет, но предотвращает выбросы, которые могут сократить срок службы лампы. Блок балласта также заботится о радиоподавлении и аспектах безопасности, для которых предусмотрены соответствующие цепи.

Рис. 29.32. Балластная система для управления ГДЛ.
Система фар может быть спроектирована для использования с лампой DI, которая дает в 2,5 раза больший световой поток при температуре менее чем в два раза ниже, чем обычная лампа HI. Это обеспечивает большую гибкость при выборе фары и стиля.Когда система GDL используется в качестве луча падения, требуются саморегулирующиеся огни из-за высокой силы света. Использование в качестве дальнего света может быть проблемой из-за включения / выключения. Луч ближнего света, который остается включенным все время и дополняется обычным дальним светом (система из четырех фар), может быть наиболее подходящим использованием.
29.6.2.

Ультрафиолетовые фары

Компания Hella проделала большую работу по улучшению качества и дизайна фар.Одним из важных шагов является разработка газоразрядного света (GDL), как обсуждалось в предыдущем разделе. Hella также участвовала в использовании GDL для ультрафиолетового света. Ультрафиолетовое излучение почти незаметно, но светится в темноте. Он не ослепляет приближающегося транспорта, но освещает флуоресцентные объекты, такие как специально обработанная дорожная разметка и одежда. Ультрафиолетовый свет также проникает сквозь туман и туман и даже сквозь несколько сантиметров снега.
Hella также работала с Volvo и Saab в Швеции.В экспериментальной установке подготовлено 80 км дорог с люминесцентными знаками и разметкой. Были использованы четыре автомобиля с налобными фонарями, с двумя обычными галогенными лампами ближнего света и двумя ультрафиолетовыми лампами. Ультрафиолетовые лучи загораются одновременно с лучами ближнего света, эффективно удваивая дальность действия, но без ослепления.
Двухступенчатые синие фильтры используются для устранения видимого света. Чтобы отфильтровать UVB и UVC, используется точный контроль цвета фильтра, так как они могут вызвать повреждение глаз и рак кожи. Остающийся УФА находится за пределами видимого спектра и используется, например, в лампах для загара.Для дополнительной безопасности при слабом голубом свечении фонарей с близкого расстояния эти фонари включаются только во время движения автомобиля. Разработка все еще продолжается, но это выглядит очень многообещающим претендентом на безопасность дорожного движения.
20.6.3.

Освещение с одним источником света

Разработки, относящиеся к использованию газоразрядных ламп для системы освещения транспортных средств, как описано выше, также предоставили новый способ использования центрального источника света для освещения транспортных средств
.Эта новая система может позволить уменьшить размер фары при той же мощности или улучшить освещение при том же размере, однако, скорее всего, возникнет компромисс. На рис. 29.33 показано использование системы GDL в качестве центрального источника света для всех огней транспортного средства.

Рис. 29.33. Использование GDL в качестве центрального источника света для всех автомобильных фар.
Свет от суперисточника света распространяется на фары и другие лампы по световоду или оптоволоконному кабелю. Свет от GDL попадает в оптоволокно через специальные линзы и аналогичным образом выходит из световода (рис.29,34). Специальная линза распределяет необходимый свет. Такие функции, как индикаторы, могут быть выполнены через экраны или даже с помощью электрохроматических переключателей, если они станут доступны.

Рис. 29.34. Свет от GDL попадает в оптоволокно через специальные линзы и аналогичным образом выходит из световода.

Рис. 29.35. В качестве головного света свет от GDL попадает в несколько пучков стекловолокна.
Проблема с этой системой может заключаться в перегреве волоконной оптики, что, однако, можно в значительной степени уменьшить, используя проницаемое для инфракрасного излучения покрытие на отражателе.Хотя световодная система имеет очень низкую фотометрическую эффективность (в лучшем случае 1-20%), очень эффективный источник света по-прежнему делает этот метод приемлемым. Возможность улучшить светораспределение основной фары — одно из главных преимуществ. С этой новой системой можно использовать несколько пучков стекловолокна, чтобы равномерно направить свет на нужные участки дороги (рис. 29.35). Центральный источник света можно разместить в любом месте автомобиля. Достаточно только одного источника, но из соображений безопасности можно использовать второй.

Определение, критерий, пример, использование 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 опорожненный, либо частично опустошенный стеклянный шар, на который 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 галогениды. Что касается основных функций, когда газ сгорает, а свободные электроны ускоряются электрическим полем, присутствующим в трубке, они сталкиваются с газом и металлическими веществами.

Газоразрядная лампа высокой интенсивности

Немногие электроны, присутствующие на атомных орбиталях, получают энергию от этих столкновительных сил, и они 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

В целом, газы являются плохими проводниками при повышенных уровнях давления и значениях атмосферного давления.Но с определенным диапазоном уровней напряжения, главным образом 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 разработки 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 газоразрядная 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

Газоразрядные лампы в основном подразделяются на три типа:

Газоразрядные лампы низкого давления

Эти газоразрядные лампы работают при минимальном атмосферном давлении. 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 Вт ^-1 , но они имеют пониженные характеристики цветопередачи.

Эти газоразрядные лампы низкого давления излучают монохроматический свет желтого цвета, который 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 повышенного уровня давления работает в диапазоне 100-200 торр, что означает 15-30 процентов от уровня атмосферного давления. Вот некоторые из типов газоразрядных ламп высокого давления:

• галогенид металла
• Натрий высокого давления
• Пары ртути высокого давления

Газоразрядные лампы высокой интенсивности

Как правило, это высокоэффективные лампы, которые имеют тенденцию продлевать 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 около 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 создает фонарь в диапазоне 10 ^-3 или 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 эксплуатации
• Эти лампы экономичные

Недостатки

Некоторые из недостатков газоразрядной лампы :

• Они обеспечивают минимальный коэффициент мощности
• Этим устройствам требуются трансформаторы или, в некоторых случаях, пускатели, поскольку запуск затруднен
• Для достижения полного блеска этим устройствам требуется длительное время
• Эти газоразрядные лампы реализованы только в одном направлении
• Мерцание в этих лампах вызывает стробоскопический эффект
• Для балансировки выходного тока необходимы балласты

Области применения газоразрядной лампы

• Эти газоразрядные лампы чаще всего используются неоновые вывески
• Газоразрядные лампы очень эффективны при обеспечении широкого диапазона яркости
• Реализован во многих бытовых и коммерческих приложениях
• Используется в натриевых лампах, излучающих оранжевую искру, которую мы наблюдаем на уличных фонарях
• Эти газоразрядные лампы используются для создания пониженного давления и постоянного уровня яркости

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. Более достойно также знать о том, что такое газоразрядная лампа с обозначением ?

Лампа газоразрядная

Бактерицидные лампы представляют собой простые разрядники паров ртути низкого давления в оболочке из плавленого кварца.

Газоразрядные лампы — это семейство искусственных источников света, которые генерируют свет, посылая электрический разряд через ионизированный газ, то есть плазму. Характер газового разряда критически зависит от частоты или модуляции тока: см. Статью о частотной классификации плазмы. Обычно в таких лампах используется благородный газ (аргон, неон, криптон и ксенон) или смесь этих газов. Большинство ламп заполнены дополнительными материалами, такими как ртуть, натрий и / или галогениды металлов.В процессе работы газ ионизируется, и свободные электроны, ускоренные электрическим полем в трубке, сталкиваются с атомами газа и металла. Некоторые электроны на атомных орбиталях 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.

Газоразрядные лампы отличаются долгим сроком службы и высокой эффективностью, но их сложнее производить, и для них требуется электроника для обеспечения правильного протекания тока через газ.

История

История газоразрядных ламп началась в 1675 году, когда французский астроном Жан-Феликс Пикар заметил, что пустое пространство в его ртутном барометре светится, когда ртуть трясется, пока он нес барометр. ^[1] Следователи, в том числе Фрэнсис Хоксби, пытались определить причину явления. Хоксби впервые продемонстрировал газоразрядную лампу в 1705 году. Он показал, что вакуумированный или частично вакуумированный стеклянный шар, в который он поместил небольшое количество ртути, заряженный статическим электричеством, может производить свет, достаточно яркий для чтения. Явление электрической дуги было впервые описано русским ученым Василием Петровым в 1802 году; В том же году сэр Хамфри Дэви продемонстрировал электрическую дугу в Королевском институте Великобритании.С тех пор были изучены разрядные источники света, поскольку они создают свет от электричества значительно более эффективно, чем лампы накаливания.

Позже было обнаружено, что дуговый разряд можно оптимизировать, используя в качестве среды инертный газ вместо воздуха. Поэтому благородные газы использовались неон, аргон, криптон или ксенон, а также углекислый газ исторически.

Введение лампы на парах металлов, включая различные металлы внутри газоразрядной трубки, было более поздним достижением.Тепло газового разряда испарило часть металла, и в этом случае разряд создается почти исключительно парами металла. Обычные металлы — это натрий и ртуть из-за их излучения в видимой области спектра.

Спустя сто лет исследований привели к созданию ламп без электродов, которые вместо этого получают энергию от микроволновых или радиочастотных источников. Кроме того, были созданы источники света с гораздо меньшей мощностью, что расширило область применения разрядного освещения для домашнего и внутреннего использования.

Цвет

Каждый газ, в зависимости от его атомной структуры, излучает волны определенной длины, что соответствует разным цветам лампы. В качестве способа оценки способности источника света воспроизводить цвета различных объектов, освещаемых источником, Международная комиссия по освещению (CIE) ввела индекс цветопередачи. Некоторые газоразрядные лампы имеют относительно низкий индекс цветопередачи, что означает, что цвета, которые они освещают, выглядят существенно иначе, чем при солнечном свете или другом освещении с высоким индексом цветопередачи.

Газ	Цвет	Спектр	Банкноты	Изображение
Гелий	от белого до оранжевого; при некоторых условиях может быть серым, синим или зелено-синим.		Используется художниками для специального освещения.
Неон	Красно-оранжевый		Интенсивный свет. Часто используется в неоновых вывесках и неоновых лампах.
Аргон	от фиолетового до бледно-лавандово-синего		Часто используется вместе с парами ртути.
Криптон	Серый от кремово-белого до зеленого. При высоких пиковых токах ярко-сине-белый.		Используется художниками для специального освещения.
Ксенон	Серый или серо-голубой тускло-белый. При высоких пиковых токах очень яркий зелено-синий.		Используется в лампах-вспышках, ксеноновых HID фарах и ксеноновых дуговых лампах.
Азот	Похож на аргон, но более тусклый, более розовый; при высоких пиковых токах ярко-сине-белый.
Кислород	От фиолетового до бледно-лилового, тусклее аргона
Водород	Бледно-лиловый при низких токах, от розового до пурпурного более 10 мА
Водяной пар	Аналог водородного диммера
Двуокись углерода	От голубовато-белого до розового, при более низких токах ярче ксенона		Используется в лазерах на диоксиде углерода.
Пары ртути	Голубой, интенсивный ультрафиолет	Ультрафиолет не показан	В сочетании с люминофором используется для создания многих цветов света. Широко используются в ртутных лампах.
Пары натрия (низкое давление)	Яркий оранжево-желтый		Широко используется в натриевых лампах.

Типы газоразрядных ламп

Газоразрядные лампы низкого давления

Лампы низкого давления имеют рабочее давление намного меньше атмосферного.Например, обычные люминесцентные лампы работают при давлении около 0,3% от атмосферного давления.

• Люминесцентные лампы, наиболее распространенные в офисном освещении и во многих других областях, производят до 100 люмен на ватт
• Натриевые лампы низкого давления, наиболее эффективный тип газоразрядных ламп, производящий до 200 люмен на ватт, но за счет очень плохой цветопередачи. Почти монохроматический желтый свет приемлем только для уличного освещения и других подобных применений.

Газоразрядные лампы высокого давления

Лампы высокого давления имеют разряд, который происходит в газе при давлении от немного меньшего до более высокого, чем атмосферное. Например, натриевая лампа высокого давления имеет дуговую трубку под давлением от 100 до 200 торр, примерно от 14 до 28% от атмосферного давления; Некоторые автомобильные фары HID имеют давление до 50 бар или в пятьдесят раз больше атмосферного.

• Металлогалогенные лампы. Эти лампы излучают почти белый свет и имеют светоотдачу 100 люмен на ватт.Применяется для внутреннего освещения высотных зданий, парковок, магазинов, спортивных площадок.
• Натриевые лампы высокого давления производительностью до 150 люмен на ватт. Эти лампы производят более широкий спектр света, чем натриевые лампы низкого давления. Также используется для уличного освещения и для искусственной фотоассимиляции при выращивании растений
• Лампы ртутные высокого давления. Этот тип ламп является самым старым типом ламп высокого давления, который в большинстве случаев заменяется металлогалогенными лампами и натриевыми лампами высокого давления.

Газоразрядные лампы высокой интенсивности

Ксеноновая лампа с короткой дугой мощностью 15 кВт, используемая в проекторах IMAX Основная статья: Газоразрядная лампа высокой интенсивности

Газоразрядная лампа высокой интенсивности (HID) — это тип электрической лампы, которая излучает 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 для длины дуги существует относительно высокая мощность дуги. Примеры HID-ламп:

Лампы

HID обычно используются, когда требуется высокий уровень света на больших площадях, а также когда требуется энергоэффективность и / или интенсивность света.

Другие примеры

• Неоновые вывески могут использовать либо прямое освещение, либо, для получения определенных цветов, непрямое возбуждение люминофором.

• Ксеноновая лампа-вспышка. Эта лампа обычно используется в пленочных и цифровых фотоаппаратах, даже в одноразовых фотоаппаратах. Эти лампы производили интересные световые эффекты в театре и танцах. Более прочные версии этих ламп, известные как стробоскопы, могут многократно производить короткие интенсивные вспышки, что позволяет проводить стробоскопическое исследование повторяющихся движений (полезно в некоторых приложениях для балансировки).Одно время они были популярны, «замораживая» движения актеров или танцоров. Лампы этого типа также использовались, чтобы продемонстрировать постоянство зрения, когда вся комната освещалась несколькими лампами за рассеивающими стеновыми панелями. В этой затемненной комнате периодическая вспышка заставляла бы каждую деталь людей отображаться на сетчатке наблюдателя, полностью застывая в движении.

См. Также

Список литературы

Дополнительная литература

Внешние ссылки

Принцип работы газоразрядной лампы

Газоразрядная лампа
Газоразрядная лампа — это лампа, излучающая свет от газа, паров металла или смеси нескольких газов и паров металлов.Источник электрического света, преобразующий электрическую энергию в свет с помощью газового разряда. Существует много типов газового разряда, и наиболее часто используются тлеющий разряд и дуговый разряд (см. Дуговый разряд). Тлеющий разряд обычно используется для неоновых огней и индикаторов. Дуговый разряд может иметь сильный световой поток, а в источнике освещения используется дуговый разряд. Люминесцентные лампы, ртутные лампы высокого давления, натриевые и металлогалогенные лампы являются наиболее широко используемыми газоразрядными лампами для освещения.Газоразрядные лампы широко используются в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, здравоохранении и научных исследованиях.

Принцип работы газоразрядной лампы
Принцип работы газоразрядной лампы на самом деле очень прост. Его разрядный светоизлучающий процесс можно разделить на три этапа. Пока газоразрядная лампа подключена к рабочей цепи на первом этапе, будет генерироваться устойчивый самостоятельный разряд, который преобразует электрическую энергию в кинетическую энергию свободных электронов; На втором этапе быстрые свободно движущиеся электроны будут сталкиваться с атомарным газом в воздухе, тем самым преобразовывая кинетическую энергию свободных электронов во внутреннюю энергию атома газа; на третьем этапе, когда атом газа возвращается в основное состояние, он преобразует внутреннюю энергию в световое излучение; после трех вышеуказанных этапов процесс газового разряда и излучения света завершается, и лампа продолжает излучать свет.

Принцип работы высокопрочной газоразрядной лампы
При включении лампы между электродами на обоих концах дуговой трубки возникает дуга. Из-за высокой температуры дуги амальгама натрия в трубке нагревается и испаряется в пары ртути и пары натрия. Во время движения катода к аноду, материал разряда сталкивается с атомами, которые получают энергию для генерации ионизированного возбуждения, а затем возвращаются из возбужденного состояния в стабильное; или из ионизированного состояния в возбужденное состояние, а затем обратно в бесконечный цикл пентилена.Избыточная энергия высвобождается в виде светового излучения, и свет генерируется. . Давление паров вещества разряда в натриевой лампе высокого давления очень высокое, то есть плотность атомов натрия высока, число столкновений между электронами и атомами натрия является частым, так что спектр резонансного излучения расширяется, появляется излучение другого видимого спектра, поэтому цвет света натриевой лампы высокого давления лучше, чем у натриевой лампы низкого давления.