Сортировать по:
Лампы газоразрядные: классификация, устройство, работа
Существует множество видов осветительного оборудования, включая лампы различного принципа действия. Газоразрядные лампы занимают значительную долю среди всех устройств освещения. В данной статье мы рассмотрим, как они устроены и в чем заключается их принцип работы.
Устройство и принцип работы
Газоразрядные устройства отличаются от других типов ламп, что влияет на их конструкцию и принцип работы. Для понимания основ получения светового излучения в газоразрядных лампах, мы начнем с рассмотрения их конструктивных особенностей.
Электрическая сеть подключается к газоразрядному устройству через цоколь. Различные типы и размеры цоколя соответствуют параметрам конкретного светильника. Колба из жаропрочного стекла создает вакуум вокруг горелки и герметична, чтобы избежать нарушения разреженной среды. Кронштейн крепления является несущей конструкцией, которая служит опорой для газовой горелки и проводником электрического тока.
Газоразрядные лампы работают на основе электрического разряда в трубке из оксида металла, наполненной инертными газами и паром металла. Электроды искрообразования и тлеющего разряда играют ключевую роль в этом процессе. Световой поток получается за счет ионизации смеси газа и паров металла. Подача напряжения на светильник с газоразрядной лампой и его преобразование через пускорегулирующий аппарат (ПРА) являются важными аспектами работы этих ламп.
Под действием повышенного напряжения порядка 2 – 5кВ происходит пробой газового промежутка, возникает искра, а затем загорается тлеющий разряд внутри трубки. Температура горения разряда достигает 1300 ºС, что приводит к разогреву смеси до состояния, когда все свободные частицы обладают достаточной энергией для выхода за пределы атома. В результате происходит планомерное увеличение интенсивности светового потока, сопровождающееся колебаниями цветового спектра свечения.
Для запуска устройства требуется наличие дроссель-трансформатора, импульсного зажигающего устройства и конденсатора. Эти элементы входят в состав пускорегулирующего аппарата. Они предотвращают резкое нарастание тока при протекании переходного процесса, кратковременно увеличивают напряжение на электродах лампы до величины пробоя искрового промежутка, и применяются для сглаживания кривой напряжения. Необходимо отметить, что конденсатор устанавливается не во все модели ПРА, несмотря на отсутствие его в конструкции самой газоразрядной лампы ПРА.
Для каждого типа газоразрядной лампы существует свой специальный модуль, который отличается техническими характеристиками и устройством ПРА. Инертные газы, применяемые для заполнения газоразрядных ламп, активируются при подаче напряжения на цоколь. Аргон, неон, ксенон и криптон - наиболее распространенные из них. Некоторые модели используют смеси газов для создания определенных свойств газоразрядной среды.
Характеристики
Лампы газоразрядные бывают разных видов, в зависимости от способа включения в рабочее состояние. Некоторые содержат инертные газы, такие как ксенон и неон, без добавления металлов. Однако металлогалогенные лампы заполняются не только газами и металлическими парами, но и галогенидами металлов. Например, натрий и ртуть могут использоваться в качестве наполнителей.
Существует широкий ассортимент моделей газоразрядных источников света на современном рынке. В зависимости от различных технических параметров и наполнения, их можно классифицировать на несколько категорий. Например, в зависимости от источника света, газоразрядные лампы могут быть разделены на индукционные, газосветные и люминесцентные. Также существует различные виды наполнения, такие как натриевые, ртутные, металлогалогенные, ксеноновые и неоновые.
Все устройства, которые используют газ для создания давления внутри колбы, делятся на различные категории ламп, в зависимости от уровня давления: низкого, высокого, сверхвысокого. Рассмотрим более подробно два последних фактора разделения газоразрядных ламп по видам.
Оборудование, которое использует газ для создания света, бывает различных типов: индукционное, газосветное, люминесцентное. Индукционные модели генерируют свет при помощи электродов, которые разогреваются от электрического разряда, поэтому их также называют электродосветными лампами.
Излучение в газовых лампах обусловлено возбужденными молекулами или атомами, вызванными электрическим процессом. Этот процесс обеспечивает достаточное количество энергии для непрерывного излучения. Люминесцентные лампы имеют специальное покрытие с люминофорами на поверхности колбы. Газоразряд в лампе активизирует частицы газа, которые воздействуют на люминофор. Классификация моделей газоразрядных источников света основана на величине образуемого давления: низкое, среднее и высокое.
Отличительной особенностью ламп низкого давления, применяемых в бытовых целях, является их диапазон от 0,15 до 104 Па, что обеспечивает яркое освещение;
Лампы высокого давления, устанавливаемые на улицах из-за их способности переносить сложные метеоусловия, отличаются большим потоком света при низком потреблении электроэнергии в диапазоне от 3×104 до 106 Па;
Для медицинских целей, пищевой промышленности и других отраслей, где требуется получить интенсивное излучение на малой площади, применяются лампы сверхвысокого давления, превышающего 106 Па.
Параметры осветительного оборудования имеют свою характеристику, которую нужно учитывать при сравнении с другими видами. Например, время готовности определяется временным интервалом с момента подачи напряжения до выхода лампы на рабочие характеристики. Потребляемая мощность отображает нагрузку, потребляемую из сети. Срок службы характеризует продолжительность активной работы лампы и может быть от 2000 до 20 000 часов. Светоотдача определяет световой поток, получаемый с одного ватта потребленной электроэнергии и может колебаться в пределах от 40 до 220 Лм/Вт.
Спектр цвета, излучаемого газоразрядной лампой, определяется температурой цветового свечения, которая может колебаться в пределах от 2200 до 20 000 К в зависимости от модели лампы. Индекс цветопередачи указывает на интенсивность восприятия цветов поверхности, на которую попадает свет. Напряжение зажигания, согласно п.35 ГОСТ 24127-80, определяется как наименьшая разность потенциалов на электродах, необходимая для образования разряда. Утилизация газоразрядных ламп, содержащих ртуть и другие загрязняющие вещества, отличается от утилизации других видов ламп и требует специальных организаций для сбора и дальнейшей демеркуризации.
В случае разрушения такой лампочки в домашних условиях, необходимо незамедлительно принять меры для предотвращения возможного отравления от испарений ртути.
Преимущества и недостатки
Преимущества и недостатки газоразрядных источников света можно выделить следующим образом:
- Они обеспечивают высокую яркость света, превосходя обычные лампочки и освещая даже через непрозрачные плафоны.
- Их срок службы значительно дольше, чем у ламп накаливания, и некоторые модели могут конкурировать даже со светодиодными источниками.
Подключение осуществляется по простой схеме, что делает его доступным для всех. Элементы, входящие в комплект, имеют невысокую стоимость и могут быть легко заменены в процессе эксплуатации. Они подходят для использования на улице, но не выдерживают сильных морозов. Основные недостатки включают в себя пульсацию светового потока, необходимость использования ПРА для запуска, ограниченный рабочий диапазон напряжения и чувствительность к качеству питающего напряжения. Требуется время на разогрев, поэтому их использование в сетях с частой коммутацией нецелесообразно. Не предусмотрена возможность регулирования яркости свечения с помощью диммера.
Области применения
Источники света на основе газоразрядных технологий остаются популярными во многих сферах деятельности, несмотря на сильную конкуренцию со светодиодными осветительными приборами. Они широко используются для освещения улиц, подсветки рекламных вывесок, освещения магазинов, промышленных объектов, торговых центров, офисов, вокзалов, складов, а также в парках, скверах, зонах отдыха и для подсветки фасадов зданий.
