Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

Сейчас газоразрядные источники света широко распространены. Они дают освещение улицам, применяются в качестве головного света автомобилей, неоновые вывески – это тоже газоразрядные лампы. Еще они применяются для освещения дома и офисов. Видов и форм таких источников света очень много.

Внешне они могут очень сильно отличаться, но их роднят физические принципы работы – разряд между электродами в герметичной колбе.Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

Устройство и принцип работы газоразрядных ламп

Любая газоразрядный источник света представляет собой герметичную колбу, внутри которой расположены электроды. Между ними протекает разряд. В зависимости от модификации колба может быть разной формы. Материал зависит от предназначения осветителя. Наполнение также разнообразно.

Между электродами протекает разряд. Напряжения зажигания может быт существенно выше напряжения горения. Поэтому для запуска требуется пускатель. Он может быть примитивный в виде последовательно соединенных стартера и дросселя – катушки индуктивности. Но сейчас все чаще применяют электронный тип пуско-регулирующего аппарата – ЭПРА. Устройство его более сложное, но функции те же самые.

От формы, мощности, материалов изготовления, наличия люминофорного покрытия зависит применение газоразрядных лам. Следует заметить, что они чувствительны к температуре окружающей среды. При пониженных температурах розжиг становится более сложной задачей.

Согласно ГОСТам, максимальное время запуска не должно превышать десяти секунд.Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

Область применения ГРЛ

ГРЛ – общепринятая аббревиатура, означает газоразрядные лампы.

Все они имеют общие физические принципы, их применение очень разнообразно.

Это могут быть всем привычные осветительные лампы дневного освещения, неоновые рекламные вывески, ультрафиолетовые бактерицидные облучатели (иногда их еще называют кварцевыми), облучатели, применяемые в соляриях для загара, и даже мощные корабельные и авиационные прожекторы. Это все ГРЛ. В зависимости от мощности и предназначения используется разная пускорегулирующая аппаратура. Даже спустя более 50 лет с момента появления, они не утратили своих позиций.

Автомобильный ксенон – это тоже ГРЛ.

Их можно даже встретить в мониторах, телевизорах, дисплеях ноутбуков. Они обеспечивают подсветку жидкокристаллических экранов. Хотя надо признать, сейчас все реже.

По энергопотреблению они занимают промежуточное место между тепловыми источниками света и осветительными светодиодами. Характеризуются длительным сроком службы.

Виды газоразрядных ламп

По давлению различают: 

  • ГРЛ низкого давления 
  • ГРЛ высокого давления

Газоразрядные лампы низкого давления

Люминесцентные лампы (ЛЛ) – предназначены для освещения. Представляют собой трубку, покрытую изнутри люминофорным слоем. На электроды подается импульс высокого напряжения (обычно от шестисот вольт и выше).

Электроды разогреваются, между ними возникает тлеющий разряд. Под воздействием разряда начинает излучать свет люминофор. То, что мы видим – это свечение люминофора, а не сам тлеющий разряд.

Они работают при низком давлении.

Подробнее о люминесцентных лампах — тутГазоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) принципиально ничем не отличаются от ЛЛ. Различие только в размерах, форме колбы. Плата с электроникой для запуска, как правило, встроена в сам цоколь. Все направлено на миниатюризацию.

Подробнее об устройстве КЛЛ —  тутГазоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

Лампы подсветки дисплеев также не имеют принципиальных отличий. Питаются от инвертора.

Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

Индукционные лампы. Этот тип осветителя не имеет никаких электродов в свое колбе. Колба традиционно заполнена инертным газом (аргон) и парами ртути, а стенки покрыты слоем люминофора. Ионизация газа происходит под действие высокочастотного (от 25 кГц) переменного магнитного поля.

Сам генератор и колба с газом могут составлять одно целое устройство, но есть и варианты разнесённого изготовления.Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

Газоразрядные лампы высокого давления

Существуют и приборы высокого давления. Давление внутри колбы превышает атмосферное.

Дуговые ртутные лампы (сокращенно ДРЛ) ранее применялись для наружного уличного освещения. В настоящее время применяются все реже. На смену им приходят металлогалогеновые и натриевые источники света. Причина – низкая эффективность.

Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

Внешний вид лампы ДРЛ

Дуговые ртутные лампы с йодидами (ДРИ) содержат горелку в виде трубки из плавленого кварцевого стекла. В ней находятся электроды. Сама горелка наполнена аргоном – инертным газом с примесями ртути и йодидов редкоземельных металлов. Может содержать цезий.

Сама горелка размещена внутри колбы из жаропрочного стекла. Из колбы выкачан воздух, практически горелка находится в вакууме. Более современные оснащаются горелкой из керамики – она не темнеет. Применяются для освещения больших площадей. Типичные мощности от 250 до 3500 Вт.

Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

Дуговые натриевые трубчатые лампы (ДНаТ) имеют вдвое большую светоотдачу в сравнении с ДРЛ при тех же потребляемых мощностях. Эта разновидность предназначена для уличного освещения. Горелка содержит инертный газ – ксенон и пары ртути и натрия. Эту лампу можно сразу узнать по свечению – свет имеет оранжево-желтый или золотистый оттенок.

Отличаются довольно большим временем перехода в выключенное состояние (около 10 минут).Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

Дуговые ксеноновые трубчатые источники света характеризуются белым ярким светом, спектрально близким к дневному. Мощность лам может достигать 18 кВт.

Современные варианты выполнены из кварцевого стекла. Давление может достигать 25 Атм. Электроды изготавливаются из вольфрама, легированного торием. Иногда применяется сапфировое стекло.

Такое решение обеспечивает преобладание ультрафиолета в спектре.

Световой поток создается плазмой около отрицательного электрода. Если в состав паров входит ртуть, то свечение возникает возле анода и катода. К этому типу относят и вспышки. Типичный пример – ИФК-120. Их можно опознать по дополнительному третьему электроду. Благодаря своему спектру они отлично подходят для фотодела.

Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

Металлогалогенные газоразрядные лампы (МГЛ) характеризуются компактностью, мощностью и эффективностью. Зачастую применяются в осветительных приборах. Конструктивно представляют собой горелку, помещенную в вакуумную колбу. Горелка изготовлена из керамики, либо кварцевого стекла и заполнена парами ртути и галогенидами металлов.

Это необходимо для корректировки спектра. Свет излучается плазмой между электродами в горелке. Мощность может достигать 3.5 кВт. В зависимости от примесей в парах ртути возможен разный цвет светового потока. Обладают хорошей светоотдачей. Сроком эксплуатации может достигать 12 тысяч часов. При этом имеет хорошую цветопередачу.

Долго выходит на рабочий режим – около 10 минут.

Достоинства и недостатки газоразрядных ламп

  • Долгий срок полезной эксплуатации. В среднем 8000 часов.
  • Спектральные характеристики различны. Это дает возможность выбора источника света под любые нужды.
  • Высокие мощности.

Газоразрядные лампы: достоинства и недостатки, виды, принцип работы

Все лампы, действие которых основано на преобразовании свойств газа, называются газоразрядными. Они бывают разных типов и применяются во множестве отраслей. Отличаются эффективностью, надежностью и хорошей цветопередачей.

Что такое газоразрядные лампы

Газоразрядная лампа (ГРЛ) – небольшой электрический прибор, который излучает видимый свет в заданном спектре.

Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

В состав любого прибора входят следующие компоненты:

  • стеклянная колба с электродами, наполненная газом;
  • регулирующая аппаратура в виде электронного модуля или ограничивающего резистора;
  • цоколь для встраивания в оборудование.

Разновидности

Газоразрядные лампы делятся на ГРЛ низкого и высокого давления. Каждая из групп обладает своими особенностями, что влияет на выбор в конкретном случае.

Газоразрядные лампы низкого давления

К наиболее известным представителем ГРЛ низкого давления относится люминесцентная лампа. Она представляет собой трубку, покрытую изнутри люминофором. Электроды получают импульс высокого напряжения и нагреваются.

Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

При нагревании между контактами образуется тлеющий заряд, в газовой среде колбы возникает УФ-излучение, которое, воздействуя на люминофор, вызывает свечение.

Разновидностью люминесцентных ламп (ЛЛ) являются компактные приборы, которые маркируются аббревиатурой КЛЛ и ничем кроме размеров не отличаются от предыдущей модели. Во всех устройствах имеется регулирующий элемент, встроенный в цоколь.

Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

Отдельно стоит рассмотреть индукционные осветительные приборы. Они не имеют никаких электродов во внутренней части, а ионизация происходит под действием высокочастотного магнитного поля. Обычно в колбе используется смесь аргона и паров ртути, воздействующих на люминофор.

Газоразрядные лампы высокого давления

Элементы, давление внутри колбы которых превышает атмосферное, называются лампами высокого давления.

Представителями являются дуговые ртутные лампы (ДРЛ). Не так давно именно они составляли большую часть всего уличного освещения. Теперь же их стараются заменять на металлогалогеновые и натриевые источники, имеющие более высокую эффективность.

Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

Если к прибору подключены йодиды, он имеет маркировку ДРИ. Прибор сдержит горелку из кварцевого стекла, в которой расположены электроды.

В качестве функционального вещества используется смесь из аргона, ртути и йодидов некоторых металлов.

Горелка находится в разреженном пространстве и позволяет создавать сильное излучение, которого хватает для освещения больших площадей. ДРИ могут иметь мощность от 250 до 3500 Вт.

Еще одним примером ГРЛ высокого давления служит дуговая натриевая трубчатая модель (ДНаТ). Она характеризуется очень высокой светоотдачей и относительно небольшим расходом энергии. Свет имеет ярко выраженный золотистый оттенок. К недостаткам прибора можно отнести долгое выключение, которое может занимать около 10 минут.

Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

Если нужно белое освещение, максимально приближенное к дневному, лучше подбирать дуговые ксеноновые устройства. Максимальная мощность может достигать показателя в 18 кВт. Вольфрамовые электроды легированы торием и способны выдерживать высокие нагрузки. Применяется сапфировое стекло, если необходимо получить на выходе УФ-излучение.

Читайте также:  Почему не отключается холодильник: причины, диагностика и ремонт

Металлогалогенные газоразрядные лампы (МГЛ) – компактные, надежные и мощные источники освещения, представляющие собой помещенную в вакуумную колбу горелку. Горелка делается из кварцевого стекла или керамики.

Внутренняя часть заполняется парами ртути и галогенидами металлов. Излучение возникает при появлении плазмы между электродами во время подачи питания. Мощность приборов в некоторых случаях может достигать 3,5 кВт. Рассчитаны на 12 000 часов работы.

Включение до полной мощности занимает примерно 10 минут.

Принцип работы лампы

Принцип работы ГРЛ основан на воздействии электрического разряда на ионизированный газ. Чаще всего в устройствах используются аргон, неон, криптон, ксенон, а также различные смеси. Нередко добавляют натрий или ртуть.

Видео по теме: Устройство, принцип действия и особенности эксплуатации ламп ДРЛ

Как только на контакты подается питание, в трубке генерируется электрическое поле. Оно провоцирует движение электронов и их взаимодействие с частицами газа. При столкновении частиц происходит высвобождение энергии, которая затем преобразуется в излучение некоторого спектра. Конкретный спектр зависит от состава газа и специфики работы оборудования.

Преобразовать УФ-излучение в видимый свет помогает люминофоровое покрытие на колбе.

Иногда встречаются модели со встроенным источником бета-излучения. Он обеспечивает ионизацию газа внутри колбы, что позволяет свести к минимуму тлеющий заряд.

Как выбирать газовую лампу

При выборе газовой лампы стоит учитывать ее тип, мощность и оттенок испускаемого света. Популярны металлогалогенные светильники, которые могут похвастаться высоким давлением, а также мощным и ярким свечением. Боросиликатное стекло полностью удаляет ультрафиолет, делая свет более безопасным.

Свечение газоразрядного элемента будет близко к белому дневному свету, однако в зависимости от наполнения бывают разные оттенки. Натрий дает желтый цвет, таллий зеленый, а индий – голубой.

Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

В продаже встречаются лампы для подсветки аквариумов или парников. Они имеют особый спектр, более благоприятный для окружающей среды, чем спектр стандартных люминесцентных или натриевых приборов.

Натриевые лампы способны проработать около 25 000 часов, что сопоставимо с показателями светодиодных элементов. При этом испускаемое белое свечение максимально близко к дневному и позволяет детально рассматривать объекты без искажения цветов.

Популярны люминесцентные модели, используемые в промышленности и в быту. Внутри таких элементов находится ртуть. При выборе важно учитывать длительный запуск и значительный нагрев в процессе работы.

Область применения

Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работыПрименение ГРЛ для выращивания рассады

Газоразрядные лампы получили распространение в разных отраслях. Особенно выделяются автомобильные фары с ксеноном. Их используют известнейшие производители автомобилей (Тойота, Опель, БМВ).

Эффективны устройства для освещения больших складов, промышленных цехов и улиц, подсветки билбордов и фасадов зданий.

Достоинства и недостатки

Как и другие лампы, газоразрядные осветительные приборы имеют достоинства и недостатки. Для правильной организации системы освещения рекомендуется учитывать каждый пункт.

Преимущества:

  • модели достаточно долговечны и имеют значительный ресурс часов;
  • доступны приборы с разными спектральными параметрами и показателями мощности, что позволяет без проблем подобрать устройство для решения конкретной задачи;
  • мощности газоразрядных ламп значительно больше мощностей других приборов.

Недостатки традиционных газоразрядных ламп:

  • для работы прибору требуется регулирующая аппаратура;
  • лампы сложны в сборке, что затрудняет ремонт и увеличивает стоимость;
  • модели чувствительны к перепадам температуры окружающей среды и скачкам напряжения;
  • некоторым лампам требуется значительное время для запуска;
  • ртутные приборы нуждаются в утилизации.

Недостатки есть, однако мощность и эффективность газоразрядных ламп позволяют им и сейчас удерживать надежные позиции на рынке.

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.

Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

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.

Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работыСтроение 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.
  • Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы
  • 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.

Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

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.
Читайте также:  Ремонт с фотообоями: правильный выбор и поклейка

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.

Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

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 лампы: разновидности и принцип действия и особенности работы

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.

Газоразрядные лампы — виды, устройство, принцип работы и применение

Газоразрядные лампы принцип работы плюсы и минусы видео

Газоразрядная лампа – это прибор, передающий энергию в виде потока света, видимого человеческому глазу. Независимо от типа это оборудование работает за счет электрического разряда в газах, парах металлов или их смеси.

Преимущество – возможность получить высокую эффективность при минимальных затратах электроэнергии. Цвет зависит наполнения колбы.

Средний срок службы от 3-х до 20-и тысяч часов. В зависимости от интенсивности свечения электродов разрядные лампы монтируются не только на открытом воздухе, но и в помещениях. При использовании в быту желательна установка в закрытые светильники, оборудованные защитным стеклом.

Устройство

Все газоразрядные светильники состоят из:

  • стеклянной колбы с покрытием или без покрытия в виде цилиндра, дуги, сферы, шара, свечи, кольца;
  • цоколя;
  • разрядной трубки (горелки);
  • электродов (основного и поджигающего/поджигающих).

Эксплуатация невозможна без ПРА (пуско-регулирующего аппарата). Особенность принципа работы – необходимость в балласте, обеспечивающем независимость от перепадов напряжения.

  Уличные розетки: особенности и правила установки

Внимание! Без регулирующей системы газоразрядные лампы не способны долго служить.

Устройство и принцип работы газоразрядных ламп

Любая газоразрядный источник света представляет собой герметичную колбу, внутри которой расположены электроды. Между ними протекает разряд. В зависимости от модификации колба может быть разной формы. Материал зависит от предназначения осветителя. Наполнение также разнообразно.

Между электродами протекает разряд. Напряжения зажигания может быт существенно выше напряжения горения. Поэтому для запуска требуется пускатель. Он может быть примитивный в виде последовательно соединенных стартера и дросселя – катушки индуктивности. Но сейчас все чаще применяют электронный тип пуско-регулирующего аппарата – ЭПРА. Устройство его более сложное, но функции те же самые.

От формы, мощности, материалов изготовления, наличия люминофорного покрытия зависит применение газоразрядных лам. Следует заметить, что они чувствительны к температуре окружающей среды. При пониженных температурах розжиг становится более сложной задачей. Согласно ГОСТам, максимальное время запуска не должно превышать десяти секунд.

Принцип работы лампочки

Главные элементы электроды – через них пуско-регулирующая система передает электроэнергию. Импульс пробивает газ между электродами, стабилизатор ограничивает силу тока (сила тока обратно пропорциональна напряжению), наполнение начинает излучать свечение, которое становится ярче по мере нагревания.

Источник света полностью загорается примерно через 2 минуты. Этот период времени требуется для полного испарения наполнения. Время загорания зависит так же от температуры окружающей среды. Для ускорения процесса некоторые производители монтируют в горелку несколько электродов.

Спектр излучения варьирует в широких пределах – от ультрафиолета до инфракрасных лучей. Яркость зависит от давления, вида наполнения, размеров колбы. Чем она меньше, тем интенсивнее свет.

Виды и принцип работы современных ламп накаливания

Принцип работы лампы накаливания основан на нагреве металлической спирали, находящейся в вакууме (лампы мощностью до 25Вт) или газе аргон или аргон+азот (средней мощности и высокомощные лампы) в герметично запаянной стеклянной колбе.

При прохождении через спираль, ток разогревает ее до температуры, равной впредь до 3000 градусов по Цельсию, вместе с этим происходит и излучение света, инфракрасных лучей.

Сама спираль выполнена из особо прочного и весьма тугоплавкого металла – вольфрама, а степень яркости освещения прямо пропорционально зависит от температуры нагрева; кроме того, газовая среда, в которой находится спираль, может содержать в себе частицы галогенов – соединений 17-ой гр. Таб. Менделеева (F, Cl, Br, I).

  • Современные лампы накаливания производятся из стекла с металлическим плафоном, имеющим резьбу, по средствам которой происходит фиксация в патроне, но имеются разновидности с контактно-зажимными и штыревыми типами соединений.
  • Виды ламп накаливания могут иметь четыре модификации, четыре условных обозначения, указывающих на тип спирали и окружающей ее среды в лампе накаливания: В (вакуумная), Б (биспиральная с аргоновым напылением), БО (биспиральная с аргоновым наполнением в опаловой колбе), Г (моноспиральная с аргоновым напылением).
  • Отдельным видом наиболее современных ламп накаливания являются галогенные лампы накаливания, отличие которых от вышеописанных обусловлено содержанием галогенных частиц в газовой среде лампы накаливания (частиц йода, хлора, брома), которые вступают в реакцию с испарившемся металлом с поверхности спирали.

После этого процесса металл возвращается на поверхность спирали по средствам температурного разложения получившегося соединения. Таким образом, они имеют больший КПД, срок годности и другие характеристики.

Что касается бытового назначения ламп накаливания, то они являются лампы общего назначения и обозначаются аббревиатурой ЛОН.

Виды газоразрядных ламп

Для классификации газоразрядных источников света используются различные критерии: наполнение и форма колбы, конструкция электродов, давление.

По типу наполнения газоразрядные источники света делятся на 3 вида:

  • люминесцентные (покрыты люминофором);
  • газосветные (наполнены газом);
  • металлогалогенные (светится пар металлов).

Из газов используется неон, криптон, ксенон, гелий, аргон или их смеси. Самые распространенные металлы ртуть и натрий. Большинство производителей используют пары ртути, хотя натрий эффективнее. Нередко газ и пары ртути применяются одновременно. Разряд дуговой, импульсный или тлеющий.

Читайте также:  Как сделать водородный генератор для дома своими руками

Люминесцентные изделия разделяются по внутреннему давлению:

  • ДРЛ (дуговые ртутные люминофорные) высокого давления;
  • ГРЛНД – низкого давления.

Производители предлагают колбы и электроды различной конструкции, системы для принудительного охлаждения.

Высокого давления

Источники света с высоким давлением (более атмосферы) подключаются к сети 220/380 В, мощность приборов может достигать нескольких десятков киловатт. Характеристики практически не зависят от температуры среды. Слишком высокая или слишком низкая температура меняет лишь период разгорания. Срок службы до 20-и тыс. часов, цоколь Е27 (для мощности 127 В) или Е40 (для остальных).

Отличие от изделий с низким давлением – повышенная мощность и компактные размеры.

Низкого давления

Для источников света с низким давлением (менее атмосферы) характерна колба в виде трубы. Покрытие флуоресцентное или люминесцентное. Наполнение – аргон, неон или натрий, электроды из вольфрама, покрытого кальцием, стронцием, барием. Эти газовые лампы используются для освещения помещений.

Лампы газоразрядные высокого давления

К данному виду приборов относят источники, рабочее давление газа в колбах которых составляет от 3х104 до 106 Па. Повышенное давление газа позволяет повысить уровень создаваемого светового потока, но при этом, предъявляет особые требования к материалу и конструкции колб.

Ртутные газоразрядные лампы

Наиболее распространёнными приборами данного вида являются устройства типа ДРЛ (дуговые ртутные люминесцентные). Зажигание таких световых источников осуществляется с применением специальных пусковых устройств, создающих высоковольтные импульсы.

Основными конструктивными элементами приборов типа ДРЛ являются:

  • колба из стекла высокой прочности;
  • цоколь с резьбой для вкручивания в электрический патрон;
  • кварцевая горелка;
  • электроды (главные и дополнительные).

Горелка дуговой ртутной лампочки представляет собой высокопрочную стеклянную герметично запаянную трубку, расположенную внутри общей колбы. Внутри горелки под давлением находится аргон с ртутными парами.

В горелке может быть два или четыре электрода, во втором варианте два из них — основные, два других играют роль дополнительных. Наличие дополнительных электродов обеспечивает более лёгкое зажигание дуги и стабильное её горение.

  Понятие электрического тока и в чём он измеряется

Розжиг ДРЛ до номинальной яркости происходит в течение некоторого времени, которое зависит от температуры окружающего воздуха и может достигать нескольких минут после включения.

В процессе работы лампа разогревается до значительной температуры, поэтому используются такие приборы, как правило, с электрическими патронами из керамики.

Применяются дуговые ртутные лампочки для наружного освещения либо для освещения больших производственных помещений — цехов, складов и т. п.

Натриевые газоразрядные лампы

Излучающей средой приборов этого типа являются пары натрия. Отличительная характеристика натриевой газоразрядной лампы — яркий оранжево–жёлтый цвет свечения. Такой цвет обладает преимуществами в условиях тумана или задымлённости, поэтому широко применяется для уличного освещения.

Самый распространённый представитель источников света этой категории — газоразрядная лампа ДНаТ (дуговая натриевая трубчатая).

Натриевая лампа подобно ртутной содержит две колбы — внешнюю и внутреннюю, являющуюся горелкой. Стекло горелки изготовлено из оксида алюминия.

Это обусловлено тем, что при работе внутренняя колба может разогреваться до температуры 1200°С. Внутри горелки расположены два электрода, находящихся в пространстве, заполненном смесью инертных газов.

Материалом внешней колбы служит специальное боросиликатное стекло, обладающее повышенной тугоплавкостью. При изготовлении из внутреннего пространства внешней колбы производится откачка воздуха. Создающийся при этом вакуум является надёжной защитой от высокой температуры горелки. Такая конструкция работает подобно термосу.

Наибольшее распространение имеют ДНаТ с резьбовым цоколем Е40.

Сферы применения ГРЛ

Этот вид осветительных приборов отличается широтой сфер применения.

На улицах они освещают:

  • проезжую часть и пешеходные дорожки;
  • парки и скверы;
  • элементы наружной рекламы;
  • эстрады;
  • уличное освещение фасадов зданий;
  • транспортные средства (автомобильные фары).

Люминесцентные пампы используются в офисах, школах, больницах, кинотеатрах, освещают витрины магазинов, рабочие места на промышленных предприятиях, устанавливаются в профессиональное световое оборудование театров, фонари для подводного плавания, фары.

Изделия с цоколем Е27 и Е14 используются в быту.

Область применения

Широкое применение получили автомобильные газоразрядные лампы высокой интенсивности – и неоновые, также для авто иногда применяется диодное освещение (их цена несколько ниже).

Разряд автомобильной фары заполнен смесью газообразного ксенона и металло-галоидных солей (как например использует Тойота Королла — d2r для toyota estima 2000, или БМВ 5, для Опеля astra j)).

Света создается путем удара дуги между двумя электродами. Лампа имеет встроенный воспламенитель.

  1. Автомобильная газоразрядная лампа
  2. Для освещения промышленных помещений (гу-23а, лд30, тн-0, 3, гу26а), уличных площадей (olympiad 250, Сильвиана производства Украина), билбордов, фасадов зданий, также газоразрядные лампы высокого давления дневного света в квартирах и домах (гост 500-9006-083) и в ПРА.
  3. Монтаж и схема подключения точно такие же, как и при установке простых ламп накаливания.

Что нужно знать об индикаторных видах ламп

Индикаторная газовая лампа – это прибор с анодом и холодным катодом в виде цилиндра, стержня или диска, изготовленного из железа, алюминия, молибдена, никеля. При включении создается тлеющий заряд, излучающий оранжевый или красный цвет.

Декоративные индикаторы оснащены балластовым редуктором и подключаются к бытовой сети 220 вольт. Для оснащения сигнальных источников света колба изнутри покрывается составом, превращающим красное излучение в зеленое.

Для подсветки неоновые малогабаритные лампочки монтируются вместе со светодиодными.

Индикаторные лампы широко применяются в знаках. У них один анод и до 12-и катодов в форме букв или цифр. Такой знак хорошо виден на относительно большом расстоянии.

Подобное освещение используется:

  • в подсветке афиш, витрин, мостов, зданий;
  • в иллюминации во время праздников;
  • для подсветки вывесок и интерьеров ресторанов и ночных клубов;
  • в ландшафтном дизайне.

В быту яркий пример индикаторных лампочек – елочные гирлянды и небольшие светильники. Это осветительное оборудование компактное, экономичное, служит долго.

Как выбирать газовую лампу

При выборе необходимо знать характеристики 3-х групп ламп:

  • МГЛ (металлогалогенных);
  • натриевых;
  • ртутных.

Металлогалогенные газоразрядные светильники содержат пары ртути и металлов. Давление высокое, свечение мощное и яркое. Колба из боросиликатного стекла отсекает ультрафиолетовые лучи. В моделях, используемых в промышленности, колба может отсутствовать. Мощность 70-2000 ватт, цоколь один или два.

Цвет близок к белому, но с оттенками, зависящими о наполнения:

  • натрий желтый;
  • таллий зеленый;
  • индий голубой.

Доступны модели, в которых 90% белого цвета, и лампочки для подсветки аквариумов и парников с особым спектром. Для человека эти приборы более благоприятны, чем люминесцентные и натриевые.

  Как протянуть кабель в трубе?

Натриевые модели отличаются высокой светоотдачей компактными размерами. Срок службы от 25-и тыс. часов, спад потока света 10-20%.

Некоторые производители к натриевым соединениям добавляют ксенон, что позволяет получить белое свечение. Модели с высокой мощностью монтируются в основном вне помещений.

Из Европы поставляются лампочки с мощностью до 35 Вт, предназначенные для жилых помещений.

Преимущества и недостатки газоразрядных ламп

К главным плюсам газоразрядных ламп можно отнести следующие:

  • высокий уровень освещения – распространяемый свет сохраняет яркость и интенсивность даже в тех случаях, когда плафон затемнен;
  • долгий срок службы – считается, что эти лампы могут непрерывно светить до десяти тысяч часов, что делает их лучшим выбором для обустройства уличного или автомобильного освещения;
  • стойкость к неблагоприятным климатическим факторам – поэтому они идеальны для подсветки на улице, многие модели способным работать в сильную жару или холод;
  • невысокие цены;
  • экономия – не нужно покупать дорогостоящее оборудование и дополнительные материалы.

Среди минусов стоит выделить:

  • при таком освещении сложно различать цвета, поэтому газоразрядные лампы редко применяются для домашнего использования;
  • работает только от сети переменного тока;
  • включается при помощи специального устройства;
  • необходимо время для разогрева;
  • некоторые пары газа могут быть опасными при поломке;
  • световой поток передается с заметной пульсацией.

Плюсы и минусы изделий

К преимуществам газоразрядных источников света относят:

  • компактные размеры;
  • высокую эффективность;
  • экономичность;
  • хорошую подачу и стабильность света;
  • устойчивость к отрицательным воздействиям среды;
  • долгий срок эксплуатации.

При выборе учитываются и недостатки:

  • высокие цены;
  • дополнение пускорегулирующей аппаратурой;
  • длительность периода для выхода в режим работы;
  • наличие в колбах токсичных веществ;
  • мерцание и шум;
  • непривычный неравномерный спектр излучения.

Достоинств все же больше, чем недостатков. Цена полностью компенсируется экономичностью и длительным сроком службы.

Вывод

Несмотря на все свои достоинства и недостатки, газоразрядные лампы еще долгое время не выйдут из обихода. Особенно они незаменимы там, где требуется спектр приближенный к солнечному. Для мощных осветителей – это пока универсальный вариант, так соотношение всех характеристик и цены отличает их от иных типов освещения.

    Похожие записи

  • Источники света и какие они бывают
  • Что такое дюралайт, подключение и монтаж
  • Что такое светодиод (устройство, параметры, маркировка)
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector