Вы хотите приобрести газоразрядные лампы, чтобы создать в помещении особую атмосферу? Оснащение комнат экономичными источниками света не только сделает более выигрышным интерьер, подчеркнув его отдельные элементы, но и позволит экономить электроэнергию, ведь верно?
Или вы подбираете лампочки для растений в теплице или на подоконнике, но не знаете, как выбрать лучшие среди разнообразия, представленного на рынке осветительных приборов?
Мы поможем вам разобраться с ассортиментом осветительных приборов газоразрядного типа — в статье рассмотрены их особенности, характеристики и сфера применения лампочек высокого и низкого давления.
Подобраны фотоматериалы по устройству источников света различного типа, приведены их плюсы и минусы, а также видеоролики, которые помогут лучше разобраться с лампами, работа которых основана на действии разряда электричества в газовой среде, а также в парах металла.
Содержание статьи:
- Устройство и характеристики разрядных ламп
- Сферы применения ГРЛ
- Виды газоразрядных ламп
- Вид #1 — лампы высокого давления
- Вид #2 — лампы низкого давления
- Положительные и отрицательные стороны ГРЛ
- Выводы и полезное видео по теме
Устройство и характеристики разрядных ламп
Все основные детали лампы заключены в стеклянную колбу. Здесь происходит разряд электрических частиц. Внутри могут находиться как пары натрия или ртути, так и какой-либо из инертных газов.
В качестве газового наполнения применяют такие варианты, как аргон, ксенон, неон, криптон. Более популярны изделия, наполненные парообразной ртутью.
Конденсатор отвечает за работу без мигания. Транзистор владеет положительным температурным коэффициентом, который обеспечивает мгновенный запуск ГРЛ без мерцания.
Работа внутренней конструкции начинается после того, как в газоразрядной трубке пройдет генерация электрического поля.
В процессе в газе появляются свободные электроны. Соударяясь с атомами металла, они его ионизируют. При переходе отдельных из них, появляется избыточная энергия, порождающая источники свечения — фотоны.
Электрод, являющийся источником свечения, находится в центре ГРЛ. Всю систему объединяет цоколь.
Лампа может излучать разные световые оттенки, которые может видеть человек — от ультрафиолетовых до инфракрасных. Чтобы это стало возможным, внутреннюю часть колбы покрывают люминесцентным раствором.
Сферы применения ГРЛ
Газоразрядные лампы востребованы в самых разных областях. Наиболее часто их можно встретить на городских улицах, в производственных цехах, магазинах, офисах, вокзалах, больших торговых центрах. Применяют их и для подсвечивания щитов с рекламой, фасадов зданий.
ГРЛ используют и в фарах автомобилей. Наиболее часто это лампы, отличающиеся высокой светоотдачей — неоновые. Некоторые автомобильные фары наполняют металлогалоидными солями, ксеноном.
Первые газоразрядные осветительные приборы для транспортных средств имели обозначение D1R, D1S. Следующие — D2R и D2S, где S указывает на прожекторную оптическую схему, а R — рефлекторную. Применяют лампочки ГР и при фотосъемках.
В процессе фотографирования эти лампы позволяют держать под контролем световой поток. Они компактные, яркие и экономичные. Отрицательным моментом является неумение визуально управлять светотенями, которые образует сам источник света.
В сельскохозяйственной сфере ГРЛ используют для облучения животных, растений, для стерилизации и обеззараживания продуктов. Для этой цели лампы должны иметь длину волн соответствующего диапазона.
Концентрация мощности излучения в этом случае также имеет большое значение. По этой причине наиболее подходящими являются изделия мощные.
Виды газоразрядных ламп
Делят ГРЛ на виды по типу свечения, такому параметру, как давление, применительно к цели использования. Все они образуют конкретный световой поток. Исходя из этого признака, они бывают: газосветными, люминесцентными, электродосветными.
В первых из них источником света являются атомы, молекулы или их комбинации, возбуждаемые разрядом в газовой среде.
Во вторых — люминофоры, газовый разряд активизирует покрывающий колбу фотолюминесцентный слой, в итоге осветительный прибор начинает источать свет. Лампы третьего вида функционируют за счет свечения электродов, раскаленные от газового разряда.
В зависимости от наполнения дугоразрядные приборы делят на ртутные, натриевые, металлогалогенные, ксеноновые, другие. Исходя из давления внутри колбы происходит их дальнейшее разделение.
Начиная от значения давления от 3х104 и до 106 Па их относят к лампам высокого давления. В категории низкого приборы попадают при величине параметра от 0,15 до 104 Па. Больше чем 106 Па — сверхвысокого.
Вид #1 — лампы высокого давления
Отличаются РЛВД тем, что содержимое колбы подвержено высокому давлению. Для них характерно наличие значительного светового потока в сочетании с небольшими энергозатратами.
Обычно это ртутные образцы, поэтому их наиболее часто применяют для уличного освещения.
Такие разрядные лампы обладают солидной светоотдачей и эффективной работой в условиях плохой погоды, но низкие температуры они переносят плохо.
Есть несколько базовых категорий ламп высокого давления: ДРТ и ДРЛ (ртутные дуговые), ДРИ — такие же, как и ДРЛ, но с йодидами и ряд модификаций, созданных на их основе. В этот же ряд входят также дуговые натриевые (ДНаТ) и ДКсТ — дуговые ксеноновые.
Первая разработка — модель ДРТ. В маркировке Д обозначает дуговая, символ Р — ртутная, на то, что эта модель трубчатая, указывает буква Т в маркировке.
Визуально это прямая трубка, изготовленная из кварцевого стекла. С двух ее сторон — вольфрамовые электроды. Используют ее в облучательных установках. Внутри — немного ртути и аргона.
Подсоединение лампы в сеть выполняют последовательно с дросселем с использованием резонансной схемы. Световой поток лампы ДРТ состоит на 18% из ультрафиолетового излучения и на 15% — из инфракрасного.
Такой же процент составляет видимый свет. Остальное — потери (52%). Основное применение — как надежный источник ультрафиолетового излучения.
Для освещения мест, где качество цветоотдачи не очень важно, применяют осветительные устройства ДРЛ (дуговые ртутные). Здесь практически нет ультрафиолетового излучения. Инфракрасное составляет 14%, видимое — 17%. На тепловые потери приходится 69%.
Особенности конструкции ламп ДРЛ позволяют зажигать их от 220 В без применения высоковольтного импульсного поджигающего устройства.
Из-за того, что в схеме есть дроссель и конденсатор, колебания светового потока уменьшаются, коэффициент мощности возрастает.
Когда лампа подключена последовательно с дросселем, происходит тлеющий разряд между дополнительными электродами и основными соседними.
Разрядный промежуток ионизируется в результате появляется разряд между главными вольфрамовыми электродами. Работа поджигающих электродов прекращается.
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.
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.
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.
Поверхность излучения ЛЛ довольно большая, поэтому сложно управлять пространственным рассредоточением света. В нестандартных условиях, в частности, при большой запыленности, применяют лампы рефлекторные.
В этом случае внутреннюю площадь колбы не полностью закрывает диффузный отражающий слой, а только на две третьих ее.
Люминофором покрывают 100% внутренней поверхности. Часть колбы, не имеющая рефлекторного покрытия, пропускает световой поток намного больший, чем такая же по объему трубка обычной лампы — около 75%.
Распознать такие лампы можно по маркировке — в нее включена буква «Р».
В отдельных случаях основной характеристикой ЛЛ выступает цветовая температура Тц. Приравнивают ее к температуре черного тела, выдающего ту же цветность.
По очертаниям ЛЛ бывают линейными, U-образными, в форме символа W, кольцевыми. В обозначение таких ламп входит соответствующая буква.
Наиболее популярны приборы, имеющие мощность 15 — 80 Вт. При светоотдаче 45 – 80 лм/Вт горение ЛЛ длится минимум 10 000 часов.
На качество работы ЛЛ очень влияет окружающая среда. Рабочей для них считается наружная температура от 18 до 25⁰.
При отклонениях уменьшается как световой поток, так и эффективность светоотдачи, и напряжение зажигания. При низкой температуре шанс на зажигание приближается к нулю.
К лампам низкого давления принадлежат и люминесцентные компактные — КЛЛ. Устройство их аналогично обычным ЛЛ:
- Проходит высокое напряжение между электродами.
- Воспламеняются пары ртути.
- 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.
Измерение цветовой температуры происходит в кельвинах. Значение 2700 – 3300 К указывает на цвет теплый желтого оттенка. 4200 – 5400 — белый обычный, 6000 – 6500 — белый холодный с синевой, 25000 — сиреневый.
Регулировку цветности осуществляют путем изменения составляющих люминофора.
Индекс цветопередачи дает характеристику такому параметру, как идентичность естественности цвета со стандартом, приближенным по максимуму к солнечному.
Абсолютно черный — 0 Rа, наибольшая величина — 100 Rа. Осветительные приборы КЛЛ входят в диапазон от 60 до 98 Rа.
Лампы натриевые, относящиеся к группе низкого давления, обладают высокой температурой максимально холодной точки — 470 К. Более низкая не сможет способствовать сохранению требуемого уровня концентрации паров натрия.
К своему пика резонансное излучение натрия подходит при температуре 540 – 560 К. Эта величина соизмерима с давлением испарений натрия 0,5 – 1,2 Па.
Светоотдача ламп этой категории самая высокая по сравнению с другими осветительными приборами общего применения.
Положительные и отрицательные стороны ГРЛ
Встречаются ГРЛ как в профессиональной аппаратуре, так и в приборах, предназначенных для научных исследований.
Как главные преимущества осветительных приборов этого вида обычно называют такие их характеристики:
- Уровень светоотдачи высокий. Этот показатель не очень снижает даже толстое стекло.
- Практичность, выражающаяся в долговечности, что позволяет применять их для уличного освещения.
- Устойчивость в сложных климатических условиях. До первого понижения температуры их используют с применением обычных плафонов, а зимой — со специальными фонарями и фарами.
- Доступная стоимость.
Минусов у этих ламп не очень много. Неприятной особенностью является довольно высокий уровень пульсирования светового потока.
Вторым веским недостатком является сложность включения. Для устойчивого горения и нормальной работы им просто необходим балласт, ограничивающий напряжение для необходимых приборам пределов.
Третий минус заключается в зависимости параметров горения от достигаемой температуры, которая опосредованно влияет на давление рабочего пара в колбе.
Поэтому большинство газоразрядных приборов набирает стандартные характеристики горения спустя некоторый временной период после включения.
Излучающий спектр у них ограничен, поэтому цветопередача как у ламп высокого напряжения, так и низкого неидеальна.
Работа приборов возможна только в условиях переменного тока. Активируют их при помощи балластного дросселя. Для разогрева необходимо какое-то время. Из-за содержания ртутных паров, они не совсем безопасны.
Выводы и полезное видео по теме
Сведения о ГЛ. Что это такое, принцип работы, плюсы и минусы в следующем видеоролике:
Популярно о люминесцентных лампах:
Несмотря на появление все более совершенных осветительных приборов, газоразрядные лампы не теряют своей актуальности. В некоторых сферах они просто незаменимы. Со временем ГРЛ обязательно найдут новые области применения.