Газоразрядная лампа принцип работы: Интересное о LED » Устройство газоразрядной лампы, история создания

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

Устройство и характеристики разрядных ламп

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

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

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

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

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

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

Сферы применения ГРЛ

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

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

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

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

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

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

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

Виды газоразрядных ламп

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

• ;
• газосветные разновидности;
• .

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

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

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

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

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

Вид #1 — лампы высокого давления

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Вид #2 — лампы низкого давления

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

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

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

Расшифровка букв:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

К лампам низкого давления принадлежат и люминесцентные компактные — КЛЛ.

Устройство их аналогично обычным ЛЛ:

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

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

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

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

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

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

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

Положительные и отрицательные стороны ГРЛ

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

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

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

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

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

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

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

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

Выводы и полезное видео по теме

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

Видео #2. Популярно о люминесцентных лампах:

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

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

Газоразрядные лампы — виды, устройство, принцип работы и применение

Встретить газоразрядные лампы высокого давления и низкого в разных интерпретациях можно совершенно неожиданно и сразу в нескольких сферах жизни современного человека. Они освещают улицу в виде автомобильных фар и фонарей, создают комфорт и уют, являясь частью домашнего освещения, и это далеко не все.

Содержание

• Конструктивные особенности изделий
• Разновидности изделий
• Как построена работа лампочки
• Плюсы и минусы изделий
• Область применения
• Что нужно знать об индикаторных видах ламп

Конструктивные особенности изделий

Под газоразрядными лампами следует понимать альтернативный традиционным источникам света компактный прибор, главная особенность которого — излучение света в диапазоне, который человек способен охватить взглядом. Чтобы понять принцип работы устройства, нужно разобраться с его конструктивными особенностями.

Основа изделия — это стеклянная колба. В нее под определенным давлением закачивают пары металла, но чаще газ. Дополнительные элементы — электроды по краям стеклянной колбы.

Понимая особенности строения изделия, можно представить себе принцип его работы. Построен он на действии электрического разряда, который пропускает через себя стеклянная колба с электродами. Ядро колбы — главный электрод. Под ним работает токоограничительный резистор. В то время как электрический разряд проходит через колбу, она начинает излучать свет.

Строение лампы

Кроме перечисленных выше электродов и колбы, лампа имеет цоколь. Именно он позволяет расширить сферу использования изделия. Его можно вкручивать в осветительные приборы разного назначения.

Обратите внимание! Чаще всего такие устройства применяют в создании именно уличного освещения. Ими оснащают фонари, а также фары в автомобилях, как уже было отмечено выше.

Разновидности изделий

Выделяют разные виды газоразрядных ламп в зависимости от типа свечения, величины давления.

Если сравнивать потоки светового излучения, создаваемые изделиями, то газоразрядные лампы можно разделить на:

• люминесцентные;
• газосветные;
• электродосветные.

Первые отличаются светом, поступающим наружу за счет слоя люминофора, которым покрыта лампа, активирующегося при газовом разряде.

Газосветные светят за счет света самого газового разряда, а электродосветные освещают с помощью свечения электродов под воздействием газового разряда.

По величине давления изделия можно разделить на лампы высокого и низкого давления.

Первые могут дополнительно разделяться на дуговые ртутные лампы (ДРЛ), а также на дуговые ксеноновые трубчатые (ДКсТ), дуговые ртутные с йодидами (ДРИ) и дуговые натриевые трубчатые (ДНат). Главное их отличие — функционирование без пускорегулирующего устройства. Именно такие лампы чаще всего освещают улицы, дома, автомобили и стенды наружной рекламы.

Стоит обратить внимание на тот факт, что лампы высокого давления газоразрядного типа используются чаще всех остальных. Натриевые и ртутные модели просто незаменимы в создании ярких баннеров рекламы, освещающих улицы в ночное время. Жилые и офисные помещения с помощью таких ламп освещают нечасто.

А вот что такое газоразрядные лампы с низким давлением? Они классифицируются на ЛЛ и КЛЛ. Эти лампочки с успехом выполняют функции ранее используемых ламп накаливания. Именно их удобнее и практичнее всего использовать для создания не только уличного, но и домашнего освещения.

Среди ламп низкого давления наиболее популярными считаются люминесцентные. Такие лампы для уличного освещения подходят как нельзя лучше. Вкручивая их в фонари, можно добиться высокой эффективности работы за счет мощного преобразования электроэнергии в световую.

Как построена работа лампочки

Рассмотрим принцип работы газоразрядных ламп подробнее, основываясь на их конструктивных особенностях.

Начнем с того, что лампа газоразрядная генерирует свет за счет создаваемого в теле стеклянной колбы электрического разряда. Газ, закачиваемый в колбу под давлением, лежит в основе освещения. Для создания уличного освещения чаще всего применяют инертные газы:

• аргон;
• неон;
• ксенон и другие.

Практикуется использование и смесей газов в разных пропорциях. Часто в состав включают натрий или ртуть. На основании их включения натриевая газоразрядная лампа или ртутная и носят свои названия.

Обратите внимание! Ртутные изделия в наши дни более актуальны, чем натриевые. Они используются для создания уличного и домашнего освещения.

Оба варианта лампочек могут считаться металлогалогенными источниками света. Сразу после генерации электрического поля при подаче питания газ и свободные электроны в колбе ионизируются. Это приводит к контакту вращающихся на верхних уровнях атомов электронов с остальными электронами атомов металла, что в свою очередь вызывает их переход к внешним орбиталям и конечному появлению энергии — свечению.

Стоит помнить о том, что свечение, получаемое таким образом, может быть самым разным, начиная от ультрафиолетового и заканчивая инфракрасным. Для экспериментов со свечением используют цветную люминесцентную краску для обработки внутренней части колбы. Цветные стенки колбы помогают ультрафиолетовому излучению приобрести видимый цветной свет.

Плюсы и минусы изделий

Рассмотрим достоинства и недостатки газоразрядных ламп с анализом их основных характеристик.

К основным преимуществам изделий можно отнести следующие моменты:

1. Лампочки отличаются высоким уровнем светоотдачи даже при условии использования плафонов из толстого стекла.
2. Лампы достаточно практичны, особенно, если сравнивать их с обычными лампочками накаливания. В среднем изделие прослужит от 10 тысяч часов, поэтому является особенно незаменимым в создании качественного и долговечного уличного освещения.
3. Изделия демонстрируют повышенный уровень устойчивости, особенно ртутная газоразрядная лампа в условиях сложного климата. Их можно использовать для уличного освещения до первых заморозков в комплекте с обычными плафонами и в зимнее время при условии контакта со специальными фарами и фонарями.
4. Стоимость изделий доступна и приемлема.
5. Лампочки с таким устройством не нуждаются в дорогих комплектующих и могут работать без дополнительной осветительной затратной аппаратуры.
6. Схема подключения изделий проста и понятна, поэтому с монтажом справится каждый своими руками.

Достоинства рассмотрели, теперь назовем минусы. Их немного, но о них также нужно знать:

1. Газоразрядные лампы низкого давления и высокого давления не отличаются идеальной цветопередачей. Все дело в спектре лучей, весьма ограниченном в этих изделиях. Под светом таких лампочек достаточно непросто рассмотреть цвета предметов, поэтому в уличном и автомобильном освещении они наиболее приемлемы.
2. Работают изделия исключительно при условии наличия переменного тока.
3. Для активации лампочек потребуется балластный дроссель.
4. Чтобы изделие заработало, кроме тока ему потребуется увеличенное время для разогрева.
5. Лампочки сложно назвать полностью безопасными из-за возможного содержания в них паров ртути.
6. Световой поток, излучаемый лампочками, имеет неприятную особенность — повышенный уровень пульсации.

Что касается установки, то она не представляет каких-либо сложностей, как уже было отмечено. Процесс аналогичен монтажу стандартных лампочек накаливания.

Область применения

За счет конструктивных особенностей и уникального принципа работы, а отчасти и благодаря доступности таких комплектующих, как конденсаторы для газоразрядных ламп, изделия сегодня более чем востребованы, причем в самых разных сферах жизнедеятельности человека.

Чаще всего свет от изделий можно увидеть:

• на улицах городов и сел исходящим от фонарей;
• в магазинах и производственных зданиях, торговых центрах и офисах, вокзалах и аэропортах;
• на пешеходных дорогах и в подсветке парков, скверов, фонтанов;
• на рекламных щитах;
• на фасадах зданий кинотеатров, концерт-холлов в комплекте с дополнительным оборудованием, способным увеличивать эффект от свечения.

Совершенно отдельным пунктом стоит отметить использование такого рода лампы для авто в фарах. Чаще всего здесь применяются неоновые лампы с высоким уровнем интенсивности света. Некоторые современные марки ТС уже оснащены фарами, заполненными ксеноном и металлогалоидными солями.

Обратите внимание на маркировку ламп для автомобильных фар. Так, например, D1R и D1S — это первое поколение газоразрядных лам, связанных с модулем зажигания.

Лампы второго поколения имеют маркировку D2R и D2S, где R — это изделие для рефлекторной оптической схемы, S — прожекторной.

Нельзя не упомянуть и о роли лампочек такого типа в современной фотосъемке. Постановка света для создания качественной фотографии позволяет ощутить главные преимущества источника.

Импульсные газоразрядные лампы для освещения позволяют фотографировать с постоянным контролем светового потока. Они более яркие, экономичные, имеют компактные размеры. Из минусов использования изделий в этой сфере стоит отметить неспособность визуального контроля светотени, образуемой от источника света такого рода на фотографическом объекте в процессе.

Что нужно знать об индикаторных видах ламп

В качестве альтернативы малогабаритным лампам накаливания использование газоразрядных индикаторных ламп (лампы ин) выглядит более чем оправдано. Такие лампы работают за счет свечения закачанного между электродами газа, помещенного в стеклянную колбу. Какого цвета газ использовали для наполнения колбы, такого цвета получится конечное свечение.

Самые популярные линейные газоразрядные индикаторы — на основе неона. Конструкции можно встретить в елочных гирляндах, не редкость и светильник с наполнением такого рода —лампочкой газоразрядного типа миниатюрных размеров.

Газоразрядные индикаторы отличаются практичностью и экономичностью работы, особенно по сравнению с обычными лампочками. Они имеют невысокий уровень внутреннего сопротивления. Одиночные варианты чаще всего используют для подсвечивания надписей на стекле или пластике, также индикаторы подходят для подсветки символических пиктограмм.

Важно! Газоразрядные индикаторные лампы могут воспроизводить как битовую информацию, так и десятичные цифры.

В заключение отметим, что невозможно искусственно увеличить значение использования газоразрядных ламп в жизни современного человека. Изделия действительно востребованы и в некотором роде даже незаменимы. Сколько еще применений сможет им найти человек в ближайшем будущем? Время покажет.

Определение, принцип, пример, использование и преимущества

В начальный период 1856 года появились газоразрядные трубки, но газоразрядные лампы появились на рынке в 1930-х годах. Первоначально французский ученый Жан Пикард заметил, что бесплодное пространство в ртутном барометре светится, когда ртуть покачивается, когда он ее несет. Многие исследователи вместе с Фрэнсисом Хоксби пытались узнать, что за этим стоит. Первоначально Фрэнсис продемонстрировал газоразрядную лампу в 1705 году. Он продемонстрировал, что пустой или частично пустой стеклянный шар, куда он поместил несколько капель ртути, заряженных статическим током, может генерировать светящийся свет. Этот сценарий позже стал известен как принцип газоразрядной лампы. Итак, эта статья посвящена обсуждению того, что такое газоразрядная лампа, ее принципе работы, типах, примере и многих других связанных понятиях.

Газоразрядные лампы относятся к категории искусственных источников света, которые излучают свет, пропуская электрический разряд через ионизированные газообразные вещества. Обычно в этих лампах используется ксенон, аргон, криптон, неон или комбинация этих газов. Большинство ламп было заполнено другими элементами, такими как натрий, ртуть или другие галогенидные материалы. К основной функциональности, когда газ сгорает и свободные электроны ускоряются электрическим полем, присутствующим в трубке, они сталкиваются с газом и металлическими веществами.

Высокоинтенсивная газоразрядная лампа

Небольшая часть электронов, присутствующих на атомных орбиталях, возбуждается этими столкновительными силами, и они переходят в фазы с более высокой энергией. Когда этот заряженный энергией атом переходит в фазу с меньшей энергией, он высвобождает либо особую энергию, либо фотон, что приводит к ультрафиолетовому, инфракрасному или видимому свету. Эти газоразрядные лампы обеспечивают увеличенный срок службы и производительность, но их дизайн и конструкция несколько запутаны. Кроме того, эти лампы нуждаются в электронике, чтобы обеспечить точное протекание тока через газовое вещество.

Принцип работы газоразрядной лампы

Как правило, газы являются плохими проводниками при повышенных уровнях давления, главным образом, при атмосферном давлении. Но с определенным диапазоном уровней напряжения, в основном напряжение зажигания между двумя электродами, будет генерировать разряд через газ, который сопровождается электромагнитным излучением. Это электромагнитное излучение основано на газе, парах, присутствующих в металле, и давлении в лампе. Обычно для разработки газоразрядных ламп используют натрий, пары ртути и газообразный аргон.

Пример газоразрядной лампы

Когда в газе начинается процесс изоляции, он имеет тенденцию к постоянному усилению, что приводит к падению значения сопротивления цепи, что означает, что газоразрядная лампа имеет отрицательные характеристики сопротивления. Так, чтобы регулировать ток в защищаемом диапазоне, разрабатывается балласт или дроссель. Дроссель выполняет две функции: предлагает уровни напряжения зажигания и соответственно ограничивает значения тока. Так как из-за использования дросселя коэффициент мощности кажется минимальным и составляет 0,3 – 0,4. Так, для повышения значений коэффициента мощности газоразрядной лампы здесь используется конденсатор. Таким образом, результирующий световой спектр является нерегулярным, что означает наличие двух или дополнительных цветных линий. Результирующий световой цвет зависит от пара и поведения используемого газа.

Итак, это газоразрядный лэмпворк .

Различные типы

Газоразрядные лампы типов в основном подразделяются на три типа:

Газоразрядные лампы низкого давления

Эти газоразрядные лампы работают при минимальном атмосферном давлении. В основном люминесцентные лампы, которые будут находиться в жилых и офисных помещениях, работают при уровне атмосферного давления 0,3% и генерируют около 100 лм Вт ^-1 . В то время как минимальный диапазон давления натриевых ламп, которые являются самыми мощными газоразрядными лампами, обеспечивает 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 освещения дорог 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 меньше или выше значений атмосферного давления.

Например, натриевая лампа повышенного уровня давления работает в диапазоне 100–200 торр, что означает 15–30 процентов уровня атмосферного давления. Некоторые типы газоразрядных ламп высокого давления:

• Металлогалогенные
• Натрий высокого давления
• Пары ртути высокого давления

Газоразрядные лампы высокой интенсивности

Как правило, это высокоэффективные лампы, имеющие тенденцию обеспечивать увеличенный срок службы для любого типа этих ламп. Они сэкономят почти 80 процентов мощности освещения при замене ламп накаливания.

В этих лампах используется электрическая дуга, обеспечивающая интенсивный спектр света. 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. Благодаря интенсивному свету эти лампы очень эффективны и в основном используются в огромных помещениях и для наружного освещения. Поскольку этим газоразрядным лампам требуется несколько больше времени для создания, они подходят для приложений, в которых они могут работать в течение долгих часов. Светоотдача газоразрядной лампы почти в 3 раза больше, чем у галогенной лампы, а срок службы этой лампы составляет около 2000 ч, что составляет всего 300–700 ч для галогенной лампы.

Таким образом, газоразрядные лампы обеспечивают значительно лучшее освещение дороги при потреблении аналогичного количества электроэнергии, и во многих случаях они должны завершать срок службы автомобиля. Газоразрядные лампы высокой интенсивности также дают белый свет, чем галогенные лампы, потому что их цветовой спектр близок к диапазону солнечного спектра.

Газоразрядная лампа Пример

Ксеноновая лампа-вспышка излучает свет в диапазоне 10 ^-3 или 10 ^-6 и в основном используется для освещения фильмов и театров. В частности, версии с мощными лампами, называемые стробоскопами, могут излучать вспышки в течение длительного времени, что позволяет проводить стробоскопический анализ движения. Это пример газоразрядной лампы.

Преимущества газоразрядной лампы

• Эти лампы обеспечивают расширенный спектр видимости
• Увеличенный срок эксплуатации
• Эти экономичные лампы

Недостатки

Некоторые из недостатков газоразрядной лампы :

• Они обеспечивают минимальный коэффициент мощности
• Для этих устройств требуются либо трансформаторы, либо, в некоторых случаях, пускатели, так как пуск несколько затруднен
• Чтобы достичь полного блеска, этим устройствам требуется больше времени
• Эти газоразрядные лампы реализованы только в одном направлении
• Мерцание в этих лампах создает стробоскопический эффект
• Для балансировки выходного тока необходимы балласты

Применение газоразрядных ламп

• Эти газоразрядные лампы чаще всего используются для неоновых вывесок
• Газоразрядные лампы очень эффективны, обеспечивая широкий диапазон яркости
• Применяется во многих бытовых и коммерческих приложениях
• Используется в натриевых фонарях, излучающих оранжевую искру, которую мы наблюдаем на уличных фонарях
• Эти газоразрядные лампы используются для создания пониженного давления и постоянного уровня яркости

Итак, это полное объяснение газоразрядных ламп. В этой лампе имеется внутренний электрический разряд, возникающий между двумя электродами. И развиваемый уровень интенсивности может различаться для каждого типа газоразрядных ламп, и он колеблется от минимального уровня до уровней высокой интенсивности. Соответственно существует множество применений газоразрядных ламп. Достойнее также знать о том, что такое

символ газоразрядной лампы ?

Газоразрядные лампы: принцип работы и недостатки

РЕКЛАМА:

В этой статье мы обсудим:- 1. Принцип газоразрядной лампы 2. Типы газоразрядных ламп 3. Недостатки.

Принцип газоразрядной лампы:

Основной принцип работы газоразрядной лампы показан на рис. 7.32. Обычно газы являются плохими проводниками, особенно при атмосферном и более высоких давлениях, но приложение подходящего напряжения, называемого напряжением зажигания, к двум электродам может привести к разряду через газ, который сопровождается электромагнитным излучением. Длина волны этого излучения зависит от газа, его давления и паров металла, используемых в лампе. Газообразный аргон, пары натрия и ртути обычно используются в производстве газоразрядных ламп.

После того как в газе началась ионизация, она имеет тенденцию к непрерывному увеличению, сопровождающемуся падением сопротивления цепи, т. е. газоразрядная лампа имеет характеристику отрицательного сопротивления. Для ограничения тока до безопасного значения используется дроссель или балласт. Дроссель выполняет двойную функцию: сначала обеспечивает напряжение зажигания, а затем ограничивает ток.

РЕКЛАМА:

Поскольку из-за применения дросселя коэффициент мощности становится плохим (0,3—0,4), поэтому для повышения коэффициента мощности газоразрядной лампы применяют конденсатор. Однако полученный световой спектр является прерывистым (т. е. состоит из одной или нескольких цветных линий). Цвет получаемого света зависит от природы используемого газа или пара.

Газоразрядные лампы бывают двух типов:

(i) Лампы, дающие свет того же цвета, что и при разряде через газ или пар, такие как пары натрия, ртути и неоновые газовые лампы.

(ii) Лампы, в которых используется явление флуоресценции и которые известны как люминесцентные лампы. В этих лампах разряд через пар создает ультрафиолетовые волны, которые вызывают флуоресценцию в некоторых материалах, называемых люминофорами. Внутренняя часть люминесцентной лампы покрыта люминофором, который поглощает невидимые ультрафиолетовые лучи и излучает видимые лучи. Например, флуоресцентная ртутная трубка.

Типы газоразрядных ламп:

РЕКЛАМА:

1. Натриевая газоразрядная лампа :

В основном натриевая газоразрядная лампа состоит из колбы, содержащей небольшое количество металлического натрия, газа неона и двух наборов электродов, соединенных с цоколем штыревого типа. Присутствие газа неона служит для запуска разряда и выделения тепла, достаточного для испарения натрия. Поскольку необходимы длинные пути разряда, разрядная оболочка обычно имеет U-образную форму. Лампа работает при температуре, близкой к 300°C, и для сохранения выделяемого тепла и обеспечения работы лампы при нормальной температуре воздуха разрядная оболочка заключена в специальную вакуумную оболочку, предназначенную для этой цели.

Лампа должна работать горизонтально или почти горизонтально, чтобы натрий хорошо распределялся по трубке, хотя некоторые небольшие лампы могут работать вертикально, колпаком вверх. Следует соблюдать осторожность при обращении с этими лампами, особенно при замене внутренней U-образной трубки, поскольку, если она сломается и натрий вступит в контакт с влагой, это может привести к возгоранию.

Натриевая лампа подходит только для переменного тока и, следовательно, требует управления дросселем. Это требование удовлетворяется за счет работы лампы от поля рассеяния, повышающего, отпаянного автотрансформатора с напряжением вторичной обмотки холостого хода от 470 до 480 вольт. Нескорректированный коэффициент мощности очень низок, около 0,3, и для повышения коэффициента мощности до 0,8 необходимо использовать конденсатор.

РЕКЛАМА:

При неработающей лампе натрий обычно в виде твердого вещества осаждается на боковых стенках трубки, поэтому в первое время при включении ее через сеть разряд происходит в газе неон и дает красный цвет -оранжевое свечение. Металлический натрий постепенно испаряется, а затем ионизируется, создавая характерный монохроматический желтый свет, из-за которого предметы выглядят серыми. Лампа выходит на номинальную светоотдачу примерно через 15 минут. Он немедленно перезапустится, если подача питания будет на мгновение прервана, поскольку присутствие пара довольно мало, а напряжения достаточно для повторного зажигания дуги.

Схема подключения натриевой лампы (ламп) приведена на рис. 7.33 (в).

Эффективность натриевой лампы в практических условиях составляет около 40—50 люмен/ватт. В основном лампы этого типа используются для освещения дорог и общего наружного освещения, где не требуется различение цветов, например, уличное освещение, парки, железнодорожные станции, складские помещения и т. д. Такие лампы выпускаются мощностью 45, 60, 85 и 140 Вт. . Средний срок службы составляет около 3000 часов и не зависит от перепадов напряжения. В конце этого периода светоотдача уменьшится на 15% из-за старения.

Лампа не работает, когда:

РЕКЛАМА:

(i) Обрыв или перегорание нити накала,

(ii) Катод перестает испускать электроны,

(iii) Частицы натрия могут концентрироваться на одной стороне трубки,

(iv) Трубка лампы почернела из-за воздействия паров натрия на стекло, и в этом случае мощность будет снижена.

2. Ртутная газоразрядная лампа высокого давления :

Широкое использование газоразрядной лампы на парах ртути полностью зависит от универсальности паров ртути в отношении давления, температуры, напряжения и других характеристик, каждое изменение приводит к появлению лампы с различным спектральным качеством и эффективностью.

Ртутная газоразрядная лампа аналогична по конструкции натриевой газоразрядной лампе. Он состоит из разрядной оболочки, заключенной во внешнюю колбу из обычного стекла. Разрядная оболочка может быть из твердого стекла или кварца. Пространство между колбой частично или полностью вакуумируется, чтобы предотвратить потерю тепла за счет конвекции от внутренней колбы.

Внешняя колба поглощает вредные ультрафиолетовые лучи. Внутренняя колба содержит аргон и некоторое количество ртути. В дополнение к двум основным электродам также предусмотрен пусковой (вспомогательный) электрод, подключаемый через высокое сопротивление. Основные электроды выполнены из вольфрамовой проволоки в форме спирали. В этом случае не требуется отдельного нагревателя для катода, который нагревается за счет постоянной бомбардировки тяжелыми ионами ртути.

Лампа должна иметь вспомогательное оборудование для использования со стандартным сетевым напряжением, а необходимые соединения показаны на рис. 7.35. Дроссель предназначен для ограничения тока до безопасного значения. Этот дроссель снижает коэффициент мощности, поэтому конденсатор подключается к цепи для улучшения коэффициента мощности. Эти лампы должны работать вертикально, так как при горизонтальном использовании конвекция приведет к тому, что разряд коснется стеклянной колбы, которая выйдет из строя. Лампы, предназначенные для горизонтальной работы, снабжены магнитным устройством, удерживающим световой столб в центре.

Полная схема подключения ртутной газоразрядной лампы высокого давления показана на рис. 7.35.

При включении питания полное сетевое напряжение прикладывается между вспомогательными электродами и соседним основным электродом; это разрушает зазор, и происходит разряд через газообразный аргон. Это позволяет начать основной разряд. По мере нагревания лампы ртуть испаряется, давление паров увеличивается, и светящийся столб становится ярче и уже. Лампе требуется 4 или 5 минут, чтобы достичь полной яркости. Если подача прервана, лампа должна остыть, а давление пара уменьшиться, прежде чем она зажжется.

Это занимает 3 или 4 минуты. Рабочая температура внутри внутренней колбы составляет около 600°C. Он дает зеленовато-синий цвет света, который вызывает искажение цвета. Эффективность составляет около 30—40 люмен/ватт. Эти лампы выпускаются мощностью 250 и 400 Вт для работы в сети переменного тока напряжением 200—250 В. Давление пара в этих лампах 2-3 атмосферы. Лампы этого типа используются для общего промышленного освещения, железнодорожных станций, портов, рабочих зон, торговых центров и т. д., где зеленовато-голубой цвет света не является нежелательным.

Описанная выше лампа относится к типу MA. Другой тип, который выпускается мощностью 300 и 500 Вт для использования в сети переменного и постоянного тока, представляет собой тип MAT. Это похоже на тип MA, за исключением того, что дроссель не используется в качестве балласта. Пространство между двумя трубками вместо вакуумирования состоит из вольфрамовой нити, последовательно соединенной с разрядной трубкой, которая действует как балласт. Когда источник питания включен, он работает как лампа накаливания, и его полная мощность обеспечивается внешней трубкой.

В то же время разрядная или внутренняя трубка начинает прогреваться, и при определенной температуре срабатывает термовыключатель, отсекающий часть нити накала и тем самым повышающий напряжение на разрядной трубке. Нить дает значительную долю красных лучей. Комбинация лучей от нити накала и синего излучения разрядной трубки дает полезный цвет. Поскольку нить накала действует как сопротивление, общий коэффициент мощности лампы составляет около 0,9.5 и, следовательно, конденсатор не требуется.

Лампы меньшей мощности, такие как 80 и 125 Вт, изготавливаются в другом исполнении и с использованием высокого давления пара около 5-10 атмосфер. Они известны как типы MB. Они работают аналогично типу MA, за исключением того, что сопротивление последовательно с пусковым электродом велико, а внешняя колба сделана из кварца (а не из обычного стекла), чтобы выдерживать высокие температуры, поэтому эти лампы можно использовать в любом положении.

3. Ртутные йодистые лампы :

Эти лампы аналогичны по конструкции ртутным лампам высокого давления, но в дополнение к ртути в них добавлен ряд йодидов, которые заполняют пробелы в световом спектре и, таким образом, улучшают цветовые характеристики света. Их эффективность также выше (75—90 люмен/ватт). Для йодртутной лампы требуется отдельное запальное устройство, кроме дросселя. Такие лампы подходят для применения в области прожекторов, промышленного освещения и уличного освещения.

4. Неоновая лампа :

Это лампа с холодным катодом, состоящая из стеклянной колбы, наполненной неоновым газом с небольшим процентным содержанием гелия. Эти лампы дают оранжево-розовый свет. Электроды сделаны из чистого железа и расположены на расстоянии всего в несколько миллиметров друг от друга, так что лампы могут быть изготовлены для напряжения до 110 вольт переменного тока или 150 вольт постоянного тока. Для использования на переменном токе электроды имеют одинаковый размер. На постоянном токе газ светится вблизи отрицательного электрода, поэтому отрицательный электрод делают большего размера. Эффективность неоновой лампы составляет от 15 до 40 люмен/ватт.

Из-за разряда газа между электродами в виде дуги ток, потребляемый лампой, может увеличиваться до бесконечности. Этого можно избежать, последовательно подключив высокоомное сопротивление в несколько тысяч Ом и закрепив его в крышке. Лампа этого типа имеет размер обычной лампы накаливания. Потребляемая мощность порядка 5 Вт.

Лампы неоновые используются в качестве сигнальных ламп, ночников, для определения полярности сети постоянного тока и в больших размерах в качестве неоновых трубок с целью рекламы.

5. Неоновые трубки :

Популярность высоковольтного неонового освещения почти полностью возникла из-за его использования в рекламе, для вывесок или в декоративной обработке зданий, но позже область освещения стала важной. Неоновая трубка, длина которой варьируется до 9 метров, может быть согнута практически в любую желаемую форму во время производства. Он состоит из отрезка стеклянной трубки, содержащей два электрода, обычно цилиндрической формы, из железа, стали или меди.

Настоящая неоновая трубка содержит неон, но теперь этот термин используется также для трубок с наполнителями из других инертных газов. Изменяя состав стекла и добавляя различные вещества в неоновый газ, можно получить различные цвета, такие как оранжевый, красный, желтый, зеленый и т. д. Диаметры трубок различаются, и обычные размеры 10, 15, 20 и 30 мм пропускают токи 25, 35, 60 и 150 мА соответственно.

Требуемое напряжение может варьироваться от 300 В до 1000 В на метр длины трубки, а для запуска разряда требуется напряжение зажигания, примерно в 1,5 раза превышающее это значение. Такое напряжение получается за счет использования повышающего трансформатора с высоким реактивным сопротивлением рассеяния, так что он дает падающую характеристику. Обычное рабочее напряжение составляет 6000 вольт.

Трубки крепятся либо на деревянную раму, либо на металлическую основу. Они согласуются с повышающими трансформаторами путем подключения подходящих отводов для номинального тока. Соединения между буквами выполнены никелевыми проволоками, поверх которых надеты стеклянные трубки. Коэффициент мощности неоновых ламп довольно низок и улучшается за счет использования конденсаторов. Однако конденсаторы можно размещать только на стороне низкого напряжения трансформатора.

Предписан ряд мер предосторожности при подаче питания на светящиеся трубки высокого напряжения в соответствии с IER 19.56 (Правило № 71).

Неисправности:

Мерцание может быть вызвано;

(i) Слишком низкое вторичное напряжение трансформатора; это можно исправить регулировкой ответвлений трансформатора.

(ii) Снижение давления газа в трубке из-за абсорбции газа электродами, трубка может быть удалена и снова заполнена производителями.

Неоновые трубки, установленные на открытом воздухе, требуют частой очистки, скажем, 4 раза в год. Необходимо следить за тем, чтобы ключ открытого выключателя замка был извлечен и удерживался оператором во время выполнения работ.

6. Люминесцентные лампы :

Флуоресцентное освещение имеет большое преимущество перед другими источниками света во многих областях применения. Трубки могут быть разной длины, с подсветкой разных цветов. Можно добиться довольно высокой интенсивности освещения без чрезмерного повышения температуры, а благодаря природе источников света опасность ослепления сведена к минимуму. Однако не следует думать, что люминесцентные лампы можно использовать без разбора, не уделив должного внимания типу используемого рефлектора или правильному расположению источника света.

Открытая трубка в поле зрения обычно так же опасна, как и вольфрамовая лампа. Эффективность люминесцентной лампы составляет около 40 люмен на ватт, что примерно в три раза превышает эффективность эквивалентной лампы накаливания с вольфрамовой нитью. Люминесцентная лампа состоит из стеклянной трубки диаметром 25 мм и длиной 0,38-1,52 м. Внутренняя поверхность трубки покрыта тонким слоем люминесцентного материала в виде порошка.

Используемые материалы покрытия зависят от желаемого цветового эффекта и могут состоять из силиката цинка, кадмия, силиката или вольфрамата кальция. Эти органические химические вещества известны как люминофоры, которые преобразуют коротковолновое невидимое излучение в видимый свет. Путем смешивания различных порошков можно получить свет любого желаемого цвета, включая дневной свет. В трубке находится небольшое количество газообразного аргона при давлении 2,5 мм ртутного столба и одна-две капли ртути.

Оснащен двумя электродами, покрытыми электронно-эмиссионным материалом. В цепи предусмотрен пусковой переключатель, который во время пуска подключает электроды непосредственно к питающей сети, так что электроды могут нагреваться и испускать достаточное количество электронов. Последовательно с ним включен стабилизирующий дроссель, выполняющий роль балласта в рабочем состоянии и обеспечивающий импульс напряжения для пуска. Конденсатор подключен к цепи для улучшения коэффициента мощности.

Недостатки газоразрядных ламп:

Газоразрядные лампы, как правило, превосходят лампы с металлической нитью накаливания. Однако они имеют следующие недостатки:

(i) Высокая начальная стоимость и низкий коэффициент мощности.

(ii) Запуск несколько затруднен, в одних случаях требуются стартеры, а в других — трансформатор.