Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия + особенности работы

Хотите купить HID лампы, чтобы создать особую атмосферу в своей комнате? Или вы ищете луковицы, чтобы стимулировать рост растений в теплице? Оснащение недорогими источниками света не только сделает интерьер более выгодным и поможет в растениеводстве, но и сэкономит энергию. Это неправда?

Мы поможем вам разобраться в ассортименте газоразрядных светильников. В статье рассмотрены их характеристики, характеристики и расход ламп высокого и низкого давления. Подборка иллюстраций и видеороликов, которые помогут подобрать оптимальный вариант энергосберегающих ламп.

Устройство и характеристики газоразрядных ламп

Все основные части лампы заключены в стеклянную колбу. Здесь происходит разряд электрических частиц. Внутри могут быть пары натрия или ртути, а также любой из инертных газов.

В качестве газовой заправки используются такие варианты, как аргон, ксенон, неон, криптон. Более популярны продукты, наполненные ртутью.Основными узлами газоразрядной лампы являются: конденсатор (1), стабилизатор тока (2), переключающий транзистор (3), устройство шумоподавления (4), транзистор (5)

Конденсатор отвечает за то, чтобы он не мигал. Транзистор имеет положительный температурный коэффициент, что обеспечивает мгновенный запуск ГРЛ без мерцания. Работа внутренней структуры начинается после генерации электрического поля в газоразрядной трубке.

При этом в газе появляются свободные электроны. При столкновении с атомами металла они ионизируют его. При переходе некоторых из них появляется избыточная энергия, генерирующая источники люминесценции — фотоны. Электрод, являющийся источником свечения, расположен в центре ГНЛ. Вся система соединяется цоколем / цоколем.

Лампа может излучать разные оттенки света, которые видит человек, от ультрафиолетового до инфракрасного. Для этого внутреннюю часть колбы покрывают флуоресцентным раствором.

Области применения ГРЛ

Газоразрядные лампы востребованы в самых разных сферах. Очень часто их можно встретить на городских улицах, в производственных цехах, магазинах, офисах, вокзалах, крупных торговых центрах. Также их используют для выделения рекламных щитов с рекламой, фасадов зданий.

GRL также используется в автомобильных фарах. Чаще всего это лампы с высокой светоотдачей — неоновые модели. Некоторые автомобильные фары залиты металлогалогенидом, ксеноном.

Первые автомобильные газоразрядные осветительные приборы получили обозначение D1R, D1S. Следующими идут D2R и D2S, где S обозначает оптику наводнения, а R — отражающую. Лампы GH также используются для фотосъемки.На фото импульсные ГРЛ, используемые для фотосъемки: ИФК120 (а), ИКС10 (б), ИФК2000 (в), IFK500 (г), ИШ15 (д), IFP4000 (г)

В процессе фотосъемки эти лампы позволяют держать световой поток под контролем. Они компактные, яркие и экономичные. Отрицательный момент — невозможность визуально управлять светом и тенью, которые формирует сам источник света.

В сельскохозяйственном секторе GRL используется для облучения животных и растений, для стерилизации и дезинфекции продуктов. Для этого лампы должны иметь соответствующий диапазон длин волн.

Концентрация мощности излучения в этом случае также имеет большое значение. По этой причине лучше всего подходят мощные продукты.

Типы газоразрядных ламп

GRL делится на типы в зависимости от типа свечения, такого параметра, как давление, в зависимости от цели использования. Все они образуют определенный световой поток. Исходя из этого признака, они делятся на:

• люминесцентные устройства;
• газовая легкая разновидность;
• варианты индукции.

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

Во-вторых: люминофор, газовый разряд активирует фотолюминесцентный слой, покрывающий баллон, в результате чего осветительный прибор начинает излучать свет. Лампы третьего типа работают за счет свечения электродов, накаливаемых от газового разряда.Ксеноновые лампы, предназначенные для автомобильных фар, более чем в два раза ярче своих галогенных аналогов

В зависимости от наполнения дуговые разрядники делятся на ртутные, натриевые, ксеноновые, металлогалогенные лампы и другие. В зависимости от давления внутри баллона они разделяются дальше.

Начиная со значения давления от 3х104 до 106 Па, они называются лампами высокого давления. В низкую категорию попадают устройства со значением параметра от 0,15 до 104 Па. Более 106 Па — сверхвысокое.

Тип №1 — лампы высокого давления

РЛВД отличается тем, что содержимое баллона подвергается воздействию высокого давления. Для них характерно наличие значительного светового потока в сочетании с низким энергопотреблением. Обычно это образцы ртути, поэтому они чаще всего используются для уличного освещения.

Такие газоразрядные лампы обладают солидной светоотдачей и эффективно работают в неблагоприятных погодных условиях, но плохо переносят низкие температуры.

Существует несколько основных категорий ламп высокого давления: DRT и DRL (ртутная дуга), DRI — то же, что и DRL, но с йодидами и созданными на их основе рядом модификаций. В эту серию также входят натриевая дуга (ДНаТ) и DCst — ксеноновая дуга.

Первая разработка — модель DRT. В маркировке D обозначает дугу, символ P — ртуть, то, что данная модель трубчатая, обозначается буквой T в маркировке. Визуально это прямая трубка из кварцевого стекла. С обеих сторон вольфрамовые электроды. Используется в системах облучения. Внутри — немного ртути и аргона.По краям лампы ДРТ имеются зажимы с держателями. Их соединяет металлическая полоса, предназначенная для облегчения зажигания лампы

Лампа подключается к сети последовательно с индуктивностью с помощью резонансного контура. Световой поток лампы ДРТ состоит из 18% ультрафиолетового излучения и 15% инфракрасного. Такой же процент составляет видимый свет. Остальное — убытки (52%). Основное применение — как надежный источник ультрафиолетового излучения.

Для освещения мест, где качество цветопередачи не очень важно, используются осветительные приборы ДРЛ (ртутная дуга). Ультрафиолетового излучения здесь практически нет. Инфракрасный — 14%, видимый — 17%. Тепловые потери составляют 69%.

Конструктивные особенности ламп ДРЛ позволяют зажигать их от 220В без применения высоковольтного импульсного зажигателя. За счет того, что в схеме есть индуктивность и конденсатор, уменьшаются колебания светового потока, увеличивается коэффициент мощности.

Когда лампа включена последовательно с индуктивностью, между дополнительными электродами и соседними основными электродами возникает тлеющий разряд. Разрядный промежуток ионизируется, что приводит к разряду между основными вольфрамовыми электродами. Электроды розжига перестают работать.В состав лампы ДРЛ входят: колба (1), основные электроды (2), вспомогательные электроды (3), резисторы (4), горелка (кварцевая трубка) (5), цоколь (6)

Горелки ДРЛ обычно имеют четыре электрода: два рабочих, два розжига. Их внутреннее пространство заполнено инертными газами с добавлением в их смесь определенного количества ртути.

Металлогалогенные лампы DRI также относятся к разряду приборов высокого давления. Их хроматическая эффективность и качество хроматической визуализации превосходят предыдущие. На форму спектра излучения влияет состав добавок. Форма колбы, отсутствие дополнительных электродов и люминофорное покрытие — основные отличия ламп ДРИ и ДРЛ.

Схема, по которой ДХО включается в сеть, содержит ИЗУ — импульсный воспламенитель. Трубки лампы содержат компоненты, входящие в группу галогенов. Они улучшают качество видимого спектра.Инертный газ в баллоне MGL действует как буфер. По этой причине электрический ток течет через горелку даже при низкой температуре

При нагревании ртуть и добавки испаряются, изменяя сопротивление лампы, световой поток и спектр излучения. На базе устройств этого типа созданы ДРИЗ и ДРИШ. Первые из светильников используются в пыльных и влажных помещениях, а также в сухих. Второе — это освещение цветных телевизионных съемок.

Наиболее эффективны лампы HPS — натриевые лампы. Это связано с длиной излучаемых волн — 589 — 589,5 нм. Натриевые устройства высокого давления работают примерно при 10 кПа.

Для газоразрядных трубок таких ламп используется специальный материал — керамика, пропускающая свет. Силикатное стекло для этой цели не подходит, так как пары натрия для него очень опасны. Вводимые в колбу рабочие пары натрия имеют давление от 4 до 14 кПа. Для них характерны низкие потенциалы ионизации и возбуждения.Электрические характеристики натриевых ламп зависят от напряжения в сети, от продолжительности работы. Для длительного горения требуется контрольное оборудование

Чтобы компенсировать потерю натрия, которая неизбежно происходит при горении, необходим определенный избыток. Это приводит к пропорциональной зависимости между давлением ртути, натрия и температурой холодной точки. В последнем конденсируется избыток амальгамы.

При включении лампы на ее концах оседают продукты испарения, что приводит к потемнению концов колбы. Процесс сопровождается изменением направления повышения температуры катода, повышением давления натрия и ртути. В результате потенциал и напряжение лампы увеличиваются. При установке натриевых ламп балласты от ДРЛ и ДРИ не подходят.

Просмотр n. 2 — лампы низкого давления

Во внутренней полости этих устройств находится газ с более низким давлением, чем во внешней. Они делятся на LL и CFL и используются не только для освещения торговых точек, но и для предметов интерьера. Люминесцентные лампы этой серии самые популярные.

Преобразование электричества в световую энергию происходит в два этапа. Ток между электродами вызывает излучение в парах ртути. Основная составляющая лучистой энергии, возникающая при этом, — это коротковолновое УФ-излучение. Видимый свет близок к 2%. Кроме того, излучение дуги в люминофоре преобразуется в свет.

Маркировка люминесцентных ламп состоит из букв и цифр. Первый символ — характеристика спектра излучения и особенности конструкции, второй — мощность в ваттах.

Расшифровка букв:

• LD — дневной люминесцентный свет;
• ЛБ — белый свет;
• ЛХБ — тоже белый, но холодный;
• LTBS — теплый белый цвет.

Для некоторых светильников улучшен спектральный состав излучения, чтобы получить более совершенное светопропускание. В их маркировке присутствует символ «Ц». Люминесцентные лампы обеспечивают равномерный и мягкий свет в помещениях.Преимущество ламп LL в том, что им требуется во много раз меньше энергии для создания того же светового потока, что и LN. Они также имеют более длительный срок службы и гораздо более благоприятный спектр излучения

Поверхность излучения ЛЛ достаточно велика, поэтому управлять пространственной дисперсией света сложно. В нестандартных условиях, в частности, при повышенной запыленности используются рефлекторные лампы. В этом случае внутренняя поверхность колбы покрывается диффузным отражающим слоем не полностью, а только на две трети.

Фосфор используется для покрытия 100% внутренней поверхности. Часть колбы, не имеющая отражающего покрытия, пропускает гораздо больший световой поток, чем трубка обычной лампы того же объема — около 75%. Такие лампы можно узнать по маркировке: в ней стоит буква «П».

В некоторых случаях основной характеристикой LL является цветовая температура TC. Это приравнивается к температуре черного тела, которое дает такую ​​же цветность. По очертаниям ЛЛ бывают линейными, П-образными, Ш-образными, круговыми. Соответствующая буква входит в обозначение таких ламп.

Наибольшей популярностью пользуются устройства мощностью от 15 до 80 Вт. При светоотдаче 45 — 80 лм / Вт сгорание LL длится не менее 10 000 часов. На качество работы LL сильно влияет окружающая среда. Для них рабочая температура считается от 18 до 25⁰.

В случае отклонений уменьшается как световой поток, так и эффективность излучения света, а также напряжение зажигания. При низких температурах вероятность возгорания близка к нулю.ПРА КЛЛ намного компактнее, чем у люминесцентной лампы. С помощью электронных балластов свечение стало более равномерным и гул исчез

Компактные люминесцентные КЛЛ также относятся к лампам низкого давления.

Их устройство аналогично обычному ЛЛ:

1. Между электродами проходит высокое напряжение.
2. Пары ртути воспламеняются.
3. Генерируется ультрафиолетовый свет.

Люминофор внутри трубки делает ультрафиолетовые лучи невидимыми для человеческого зрения. Становится доступным только видимое свечение. Компактная конструкция устройства стала возможной после изменения состава люминофора. КЛЛ, как и обычные LN, имеют разную мощность, но показатели первых намного ниже.Данные мощности КЛЛ включены в маркировку осветительного прибора. Также есть информация о типе цоколя, цветовой температуре, типе ЭПРА (встроенный или внешний), индексе цветопередачи

Цветовая температура измеряется в Кельвинах. Значение 2700 — 3300 K указывает на цвет с теплым желтым оттенком. 4200 — 5400 — обычный белый, 6000 — 6500 — холодный белый с синим, 25000 — сиреневый. Регулировка цвета осуществляется путем изменения компонентов люминофора.

Индекс цветопередачи характеризует такой параметр, как идентичность естественности цвета эталону, близкому к максимальному на солнце. Абсолютно черный — 0 Ra, высшее значение — 100 Ra. Световые приборы CFL имеют диапазон от 60 до 98 Ra.

Натриевые лампы, относящиеся к группе низкого давления, имеют высокую максимальную температуру холодной точки — 470 К. Более низкая температура не сможет поддерживать необходимый уровень концентрации паров натрия.

Резонансное излучение натрия приближается к своему пику при температуре 540 — 560 К. Это значение сопоставимо с давлением паров натрия 0,5 — 1,2 Па. Световая отдача ламп этой категории выше, чем у других осветительных приборов общего назначения.

Положительные и отрицательные стороны GRL

ГХЛ есть как в профессиональном оборудовании, так и в приборах, предназначенных для научных исследований.

В качестве основных достоинств осветительных приборов этого типа обычно называют их характеристики:

• Световой поток высокий. Толстое стекло тоже не сильно снижает этот показатель.
• Практичность, выраженная в длительности, что делает их пригодными для уличного освещения.
• Устойчивость в сложных климатических условиях. До первого понижения температуры используют с обычными плафонами, а зимой со специальными фонарями и фарами.
• Доступная стоимость.

У этих ламп не так много недостатков. Неприятная особенность — довольно высокий уровень пульсации светового потока. Второй серьезный недостаток — сложность включения. Для стабильного горения и нормальной работы им просто нужен реактор, ограничивающий напряжение до необходимых для устройств пределов.

Третий недостаток заключается в зависимости параметров горения от достигнутой температуры, что косвенно влияет на давление рабочего пара в колбе.

Поэтому большинство газоразрядных устройств приобретают стандартные характеристики горения через определенный промежуток времени после зажигания. Их спектр излучения ограничен, поэтому цветопередача как высоковольтных, так и низковольтных ламп несовершенная.В таблице представлена ​​основная информация о лампах DRL (ртутно-дуговые люминесцентные) и популярных натриевых осветительных приборах. ДХО с четырьмя электродами имеет более высокий световой поток, чем два

Эксплуатация устройств возможна только в условиях переменного тока. Они активируются с помощью балластного дросселя. На разогрев нужно время. Из-за содержания паров ртути они не совсем безопасны.

Выводы и полезные видео по теме

Видео №1. О ГЛ. Что это такое, как работает, плюсы и минусы в следующем видео:

Видео № 2. Популярные люминесцентные лампы:

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

Расскажите, как вы выбрали газоразрядную лампу для установки на проселочной дороге или в бытовой светильник. Расскажите, что было решающим фактором при приобретении лично для вас. Пожалуйста, оставляйте комментарии в блоке ниже, задавайте вопросы и размещайте фото по теме статьи.