Устройство и принцип работы газоразрядной лампы. Что такое газоразрядная лампа.

Газоразрядные лампы н заполнены различными видами инертных газов, которые активируются при подаче напряжения на контакты цоколя. Наиболее распространенными являются аргон, неон, ксенон и криптон. В некоторых моделях используется смесь различных газов для создания разрядной среды со специфическими свойствами.

Обзор газоразрядных лампах, область применения

Освещение всегда и везде является главной особенностью, без которой трудно представить современный мир. Мало кто задумывается о том, какие источники света существуют сегодня, но в конечном итоге каждый тип ламп создает свой световой поток. Среди всех различных ламп, которые можно вкрутить в осветительный прибор, газоразрядные лампы занимают особое место.

Газоразрядные лампы очень распространены в наше время, их можно встретить в самых разных областях применения — от автомобильного до домашнего освещения. Поэтому полезно знать, что это за продукт и как с ним обращаться. Сегодняшняя статья расскажет вам все, что нужно знать о газоразрядных лампах.

Обзор

Газоразрядные лампы — это современный источник света, излучающий световую энергию в диапазоне, видимом человеческим глазом. Сердцем газоразрядной лампы является стеклянная колба, в которую под давлением закачивается газ или пары металла. Кроме того, изделие имеет электроды, расположенные на концах стеклянной колбы.

Устройство лампы

Принцип работы лампы основан на такой структуре, поскольку вся система активируется электрическим разрядом, проходящим через лампу. В центральной части колбы находится главный электрод. Под ним находится токоограничивающий резистор. Эта структура заставляет лампу загораться, когда через нее проходит электрический разряд. Помимо колбы и электродов, изделие также имеет цоколь, который можно прикручивать к различным лампам для создания домашнего или уличного освещения. Обратите внимание. HID-лампы чаще всего используются в системах уличного освещения. Их часто вкручивают в уличные фонари, автомобили и т.д. Газоразрядные лампы — это специальные устройства, которые могут производить свет с помощью электрического разряда.

Как работает лампочка

Конструктивные особенности газоразрядных ламп были описаны в предыдущем разделе. Также был рассмотрен принцип работы этого изделия. Давайте теперь подробнее рассмотрим принцип работы, чтобы понять, как именно этот тип источника света производит освещение.

Принцип работы

Как работает лампа

Газоразрядная лампа — это особый тип источника света, который производит свет путем создания электрического разряда внутри своей колбы. Принцип работы основан на ионизации газа внутри стеклянной колбы. Принцип работы газоразрядной лампы заключается в том, что в колбу под давлением закачивается определенный газ. В основном для освещения домов, улиц и автомобилей используются инертные газы:

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

Ртутная лампа

Очень часто для освещения домов, машин и дорог используются источники света, содержащие дополнительные газы. Например, газовая смесь может содержать натрий (натриевые модели) или ртуть (ртутные модели). Обратите внимание. Ртутные лампы сегодня более распространены, чем натриевые. Они часто используются в фонарях для уличного освещения. Они также используются для внутреннего освещения в домах.

Ртутные и натриевые лампы относятся к группе галогенных ламп с металлическим паром. Когда на газоразрядную лампу подается ток, в трубке создается электрическое поле. Это приводит к ионизации газа и высвобождению электронов. В результате электроны, вращающиеся на верхних уровнях атомов, начинают сталкиваться с другими электронами атомов металла (специальные добавки в газовой смеси). В результате столкновения электроны перемещаются на внешние орбитали. В итоге высвобождается энергия и фотоны. Так создается освещение лампочки.

Примечания: Освещение, создаваемое такой лампой, может варьироваться от ультрафиолетового до инфракрасного видимого излучения.

Включенная лампа

Разновидности лампы

Чтобы добиться разноцветного свечения, на колбу газоразрядной лампы наносят специальное флуоресцентное покрытие. Таким покрытием покрывается внутренняя часть лампы. Это покрытие преобразует ультрафиолетовое излучение в видимый свет.

Что представляет собой газоразрядная лампа

Газоразрядные лампы — это лампы, в которых для излучения света используется свечение электрического разряда между электродами. Конструкция этих ламп проста — они состоят из лампы и цоколя. Лампа заполняется ионизированным газом — аргоном, неоном, криптоном, ксеноном или их смесью, или галогенидами, ртутью или натрием. В зависимости от наполнения лампы существуют различные типы газоразрядных ламп

  • Металлогалогенные лампы – часто используются в уличной подсветке;
  • Натриевые – также распространены в уличном освещении;
  • Ртутные, среди которых выделяют ультрафиолетовые;
  • Другие.
Читайте ещё:  Как утилизировать люминесцентные лампы. Почему вышедшую из строя люминесцентную лампу следует утилизировать.

Газоразрядные лампы работают на основе сильного электрического импульса, создаваемого пускорегулирующим устройством. Электрический разряд проходит через газообразную среду между электродами на разных концах лампы, в результате чего происходит излучение.

Характеристики газоразрядных ламп

К особенностям газоразрядных ламп относятся:

  • 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 связано с историей изобретения неоновой лампы. Явление люминесценции в вакуумной лампе впервые наблюдал в 1675 году французский астроном Жан-Феликс Пикар во время транспортировки ртутного барометра. Перевозка вызвала ионизацию паров металла в трубке, а разряд статического электричества привел к явлению люминесценции.

Впоследствии ученые сделали ряд важнейших открытий: Они доказали электрическую природу молнии, изобрели электрохимический источник энергии, получили электрическую цепь и даже открыли линейчатый спектр газовых разрядов. Однако первыми коммерчески успешными газоразрядными лампами стали лампы, изобретенные Гейслером в 1855 году. Позже газоразрядные лампы были доработаны и превратились в то, что мы знаем сегодня.

Разновидности газоразрядных ламп

Газоразрядная лампа представляет собой стеклянный сосуд (изготовленный из специального состава стекла), который накачивается газом и содержит электроды. Электрическое напряжение подается на сосуд через цоколь. Газ внутри может иметь низкое или высокое давление. В этом заключается разница между газоразрядными лампами низкого давления, газоразрядными лампами высокого давления и газоразрядными лампами сверхвысокого давления. Другие различия в основном касаются состава газовой среды внутри баллона и покрытия баллона. От этого зависят характеристики яркости ламп.

Еще одной важной конструктивной особенностью ламп (и ламп HID) является форма и размер патрона лампы, которые определяют конструкцию патрона и, соответственно, возможности установки таких ламп в светильники.

Виды газоразрядных ламп

Газоразрядные лампы: a, b — низкого давления; c, e — высокого давления; d — сверхвысокого давления a — натриевые, b — люминесцентные, c — ртутные, d — ксеноновые, e — натриевые (со специальным покрытием колбы — поликристаллическим оксидом алюминия).

Инертные газы, которыми наполнены лампы, способны светиться в цветах собственного спектра излучения. В результате получается цветное свечение, которое сразу же нравится рекламодателям и используется для создания ярких цветных вывесок. Различные инертные газы дают разное цветное свечение.

Вывеска

Гелий
Неон
Аргон
Криптон Устройство и принцип работы газоразрядной лампы. Что такое газоразрядная лампа. 2
Ксенон

Однако в традиционном освещении обычно используются лампы, содержащие смесь газов или смесь газов и паров металлов — в частности, ртути или натрия.

Газовые лампы могут также содержать ультрафиолетовые компоненты:

  • 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.

Эти вещества называются люминофорами, а лампы — люминесцентными или флуоресцентными. Разновидностью люминесцентных ламп являются также повсеместно распространенные сегодня газовые энергосберегающие лампы.

Применение

Энергосберегающие лампы бывают разных цветов, но таких цветов, которые позволяют человеческому глазу воспринимать их максимально естественно. Они различаются по оттенку или световой температуре от теплого до белого дневного света. Энергосберегающие лампы градуируются так же, как и лампы накаливания — система, которая развивалась на протяжении многих лет. Маленькие лампы накаливания — 25 ватт (настольные лампы), большие — 60, 75 ватт (люстры, торшеры), 100-120 ватт (залы, большие комнаты) и т.д. По яркости энергосберегающие лампы изготавливаются аналогично, но имеют в 2-4 раза меньшее энергопотребление за счет более высокого КПД. Еще одним следствием этого является то, что они практически не нагреваются. Это также имеет множество преимуществ: Цоколи не нагреваются, пластиковые плафоны не плавятся и так далее.

Читайте ещё:  Автономный пожарный извещатель: устройство, принцип работы и область применения. Что такое автономный пожарный извещатель.

Другие лампы излучают направленный свет: например, ксеноновые лампы используются в фарах и фонарях автомобилей.

Существуют определенные цвета, которые не особенно хороши для человеческого глаза, но подходят для освещения растений. Это натриевые паровые лампы различной мощности. Они светят ярко-желтым цветом и заставляют растения хорошо расти, поэтому их используют в теплицах.

Характеристики

Чтобы провести сравнение с другими видами осветительных приборов, следует внимательно изучить характеристики 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;

Температура цветопередачи

  • Индекс цветопередачи – указывает на интенсивность восприятия цветов той поверхности, на которую попадает свет;

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

Из-за наличия в лампе ртути и других загрязняющих веществ газоразрядный метод принципиально отличается от других типов ламп. Для этого существуют специализированные организации, которые собирают и обеззараживают определенную категорию газоразрядных ламп.

Утилизация газоразрядных ламп

Если такая лампа разбилась в вашем доме, следует немедленно принять меры, чтобы избежать отравления парами ртути в вашем доме. Подробнее об этом вы можете прочитать в следующей статье: https://www.asutpp.ru/razbilas-energosberegayuschaya-lampa.htm.

Преимущества и недостатки

Основными преимуществами газоразрядных источников света являются следующие:

  • 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.

Основными недостатками являются пульсирующий световой поток, необходимость в балласте для запуска, ограниченный диапазон рабочего напряжения и чувствительность к качеству напряжения питания. Они требуют времени на разогрев и поэтому не подходят для использования в сетях с частыми переключениями. Невозможно регулировать освещенность с помощью диммера.

Виды газоразрядных ламп

В зависимости от типа освещения, давления и назначения КРЛ делятся на различные типы. Все они формируют определенный световой поток. Исходя из этой характеристики, они делятся на:

  • люминесцентные приборы;
  • газосветные разновидности;
  • индукционные варианты.

В первом типе источником света являются атомы, молекулы или комбинации атомов, возбуждаемые разрядом в газообразной среде.

Во втором типе, люминесцентных лампах, газовый разряд активирует фотолюминесцентный слой, покрывающий лампу, так что лампа начинает излучать свет. Третий тип ламп работает с помощью электродов накаливания, которые нагреваются газовым разрядом.

Автомобильная лампа

Ксеноновые лампы для автомобильных фар имеют более чем в два раза большую светоотдачу и яркость, чем их галогенные аналоги.

В зависимости от содержания газа дуговые лампы делятся на ртутные, натриевые, ксеноновые, металлогалогенные и другие типы. Они также подразделяются в зависимости от давления внутри лампы.

При значении давления от 3х10 4 до 10 6 Па они классифицируются как лампы высокого давления. Лампы низкого давления классифицируются со значением от 0,15 до 10 4 Па. При давлении выше 10 6 Па они классифицируются как лампы сверхвысокого давления.

Читайте ещё:  Что означает селективность в электрике, виды селективной защиты. Что такое селективность в электрике.

Вид #1 — лампы высокого давления

Лампы RLVD характеризуются тем, что содержимое лампы подвергается воздействию высокого давления. Они характеризуются высоким световым потоком в сочетании с низким энергопотреблением. Обычно они содержат ртуть, поэтому чаще всего используются для уличного освещения.

Эти газоразрядные лампы имеют стабильный световой поток и хорошо работают в плохих погодных условиях, однако они не переносят низких температур.

Существует несколько основных категорий ламп высокого давления: ДРИ и ДРЛ (ртутные дуговые лампы), ДРИ — как ДРЛ, но с йодом и ряд модификаций на их основе. В эту же группу также входят лампы с парами натрия (ДНаТ) и ДХТ — ксеноновые дуговые лампы.

Первой разработкой стала модель DRT. В маркировке буква D означает дугу, буква P — ртуть, буква T в маркировке указывает на то, что эта модель трубчатая. Визуально она представляет собой прямую трубку из кварцевого стекла. Она имеет вольфрамовые электроды с обеих сторон. Она используется в системах облучения. Внутри находится ртуть и аргон.

Лампа ДРТ

На концах лампы ДРТ находятся клеммы с гнездами. Они соединены с металлической полосой, которая облегчает зажигание лампы.

Лампа подключается к электросети последовательно с дроссельной катушкой через резонансный контур. Световой поток лампы DRI состоит из 18 % ультрафиолетового излучения и 15 % инфракрасного излучения. Такую же долю составляет видимый свет. Остальное — это потери (52 %). Основное применение — в качестве надежного источника ультрафиолетового излучения.

Светильники ДРЛ (дуговые ртутные светильники) используются для освещения помещений, где качество цветопередачи не так важно. Ультрафиолетовое излучение практически отсутствует. Инфракрасное излучение составляет 14 %, а видимое — 17 %. Потери тепла составляют 69 %.

Положительные и отрицательные стороны ГРЛ

HFL встречаются как в профессиональном оборудовании, так и в оборудовании для научных исследований.

В качестве основных преимуществ ламп этого типа обычно называют 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 .

Недостатки этих ламп не очень многочисленны. Неприятных особенностей у этих ламп не так много. Вторым важным недостатком является сложность включения. Вам нужен только пускорегулирующий аппарат, чтобы ограничить напряжение до необходимых пределов для непрерывного горения и нормальной работы.

Третий недостаток — зависимость параметров горения от достигнутой температуры, что косвенно влияет на рабочее давление паров в лампе.

Поэтому большинство газоразрядных ламп достигают нормальных характеристик горения только через некоторое время после их активации. Их спектр излучения ограничен, поэтому цветовые характеристики как высоковольтных, так и низковольтных ламп не идеальны.

Характеристики ДРЛ

В таблице ниже приведена основная информация о наиболее распространенных люминесцентных лампах, ДРЛ (ртутные дуговые люминесцентные лампы) и натриевых лампах. Четырехэлектродная ДРЛ имеет более высокую световую отдачу, чем двухэлектродная ДРЛ.

Устройства могут работать только в условиях переменного тока. Они включаются с помощью дроссельной катушки. Им требуется определенное время для нагрева. Они не являются полностью безопасными из-за содержания паров ртути.

Выводы и полезное видео по теме

Видео № 1. Информацию о ГЛ, о том, что они собой представляют, как работают, какие преимущества и недостатки имеют, смотрите в следующем видео:

Видео №2. Популярность люминесцентных ламп

Несмотря на появление все более совершенных осветительных приборов, люминесцентные лампы не теряют своей значимости. В некоторых областях применения они просто незаменимы. Со временем люминесцентные лампы, безусловно, найдут новые области применения.

Поговорите с нами о выборе газоразрядной лампы для наружного или жилого освещения. Дайте нам знать, что стало решающим фактором для вашей личной покупки. Оставляйте свои комментарии в поле ниже, задавайте вопросы и размещайте фотографии по теме статьи.

Оцените статью
Идеал Комфорт
Добавить комментарий