Устройство и принцип работы газоразрядной лампы. Разрядные источники света Разрядные лампы низкого давления

Газоразрядная лампа — это источник света, излучающий в видимом диапазоне энергию. Физической основой является электрический разряд в газах. Газоразрядные лампы еще называют просто разрядными.

Газоразрядные лампы: типы и виды

Типы (виды) газоразрядных ламп:

Устройство:

1. колба;
2. цоколь;
3. горелка;
4. электрод основной;
5. электрод поджигающий;
6. токоограничительный резистор.

Принцип работы

В находящемся внутри колбы наполнителе происходит электрический разряд между электродами. Эта энергия становится тем светом, который рассеивается и передается через стеклянную колбу.

Диоды оборудуются пускорегулирующим устройством для стабилизации, ограничения силы тока, зажигания. У всех газоразрядных ламп световая отдача не мгновенная — около двух-трех минут необходимо для аккумулирования прибором полной силы.

Классификация ГЛ

Различаются:

• по типу разряда;
• по виду газа;
• составом паров металла;
• внутренним давлением;
• применением люминофора;
• сферой применения.

Также отличаются согласно классификации заводов-производителей характерными особенностями конструкций:

1. формой и размерами колбы,
2. конструкцией электродов,
3. используемыми материалами,
4. внутренним исполнением цоколя и выходов.

Признаков, по которым обычно классифицируют газоразрядные лампы очень много. Чтобы не запутаться окончательно, рекомендуем пройтись по списку:

• вид внутреннего газа (пары металлов или их комбинации – ксенон, ртуть, криптон, натрий и прочие, а также газы);
• внутреннее рабочее давление (0,1 — 104 Па – низкое, 3 × 104 — 106 Па – высокое, 106 Па – сверхвысокое);
• вид внутреннего разряда (импульсный, дуговой, тлеющий);
• форма колб (Т — трубчатая, Ш — шаровая);
• метод охлаждения (устройства с водяным, естественным, принудительным охлаждением);
• нанесение люминофора на колбу маркируется буквой Л.

По источнику света ГЛ подразделяются, на:

1. люминесцентные лампы (ЛЛ) с выходящим наружу светом от слоя люминофора, что покрывает диод;
2. газосветные с выходящим наружу светом от газового разряда;
3. электродосветные, в которых используется свечение электродов (они возбуждаются газовым разрядом).

По величине давления:

• ГРЛВД — газоразрядные лампы высокого давления;
• ГРЛНД — газоразрядные лампы низкого давления.

Разрядные характеризуются высокой эффективностью трансформации электрической энергии в световую.

Модель	Описание
	Вещество: пары металлов ртути. Разновидность газоразрядных ламп, электрический источник света, непосредственно для генерации оптического излучения применяется газовый разряд в парах ртути.
	Вещество: пары металлов ртути. Электрическая ртутная газоразрядная лампа, ориентированная для получения УФ- излучения, с колбой из кварцевого стекла. Существуют и ртутно-кварцевые лампы.
	Вещество: пары металлов ртути. Разновидность газоразрядных ламп (ГРЛ) высокого давления.
	Вещество: пары металлов ртути. Разновидность электрических диодов, широко используемых для освещения больших и объёмных территорий (заводские цеха, улицы, площадки), где не предъявляются требования к цветопередаче ламп, но необходима высокая светоотдача, лампы ДРЛ, как правило, мощностью от 50 до 2000 Вт, рассчитаны изначально на работу в электросетях переменного тока с напряжением питания 220 В.
	Вещество: пары металлов ртути. Похожа по принципу работы со ртутными и натриевыми, но с преимуществом. Вольфрамовая спираль позволяет включать лампу без пускорегулирующего аппарата (ПРА), используются в осветительных приборах, ориентированных для освещения промышленных объектов, улиц, открытых пространств, парковых зон
	Вещество: натрий. Натриевая газоразрядная лампа - это электрический источник света, в качестве светящегося тела - газовый разряд в парах натрия. Доминирующим в спектре является резонансное излучение натрия, свет - яркий оранжево-жёлтый.
	Вещество: инертные газы. Заполнены внутри под низким давлением неоном, излучающим оранжево-красное свечение.
	Вещество: инертные газы. Относятся к источникам искусственного света, в их колбе, заполненной ксеноном, светится электрическая дуга, испускает яркий белый свет, по спектру близкий к дневному.
	Вещество: неон со ртутью. Наполненные неоном и ртутью, выступают в качестве индикатора, в обычном режиме свечение ртути не видно, но при зажигании разряда на максимально отдаленных между собой электродах, то оно становится заметным, индикаторные характеризуются оранжево-красным свечением, в качестве материала электродов – молибден, железо, алюминий, никель. Катод, для снижения порога зажигания покрывается активирующим веществом. Включается в сеть соответствующего напряжения через балластный резистор, что предотвращает переход тлеющего разряда в дуговой, при этом, у определенных типов ламп токоограничивающий резистор встраивается в цоколь, а сама лампа – включается непосредственно в сеть.

Модель	Описание
D2S	Диод с цоколем. Хорошая замена штатной в линзованной оптике автомобиля. Устанавливается в фары для ближнего освещения и дальнего - освещает и дорогу, и обочину. Средний срок эксплуатации 2800- 4000 часов. Сейсмоустойчива, высокий показатель качества света. Световой поток – 3000-3200 лм. Цветовая температура – 4300 К. Мощность потребления – 35 Вт.
D1S	Ксеноновый свет. Монтируются в фары автомобиля дальнего и ближнего света. С цоколем. Также предназначен для линзованной оптики. Световой поток – 3200 лм. Мощность потребления – 35 Вт. Цветовая температура – от 4150 до 6000К. Срок эксплуатации – не менее 3000 часов.
	Газоразрядная ртутная с цоколем Е40. Устанавливается в светильники с патроном Е40. Используется для внешнего и внутреннего освещения.Функционирует в комплексе с ПРА. Срок службы 5000 часов. Номинальная мощность 250 Вт. Цветовая температура 5000К.
D4S	Надежный и качественный источник света. Экологически чистые. Устанавливаются в фары автомобиля. Характеризуется широким спектром излучения. Номинальная мощность 35 Вт. Световой поток – 3200 лм, период службы – 3000 часов. Цветовая температура – от 4300 до 6000 К.
D3S	Оригинальная линзованная оптика с цоколем. Номинальная мощность 35 Вт, световой поток – 3200 лм. Срок службы – 3000 часов. Цветовая температура – от 4100 до 6000К. Период службы 3000 часов. Отсутствие ртути. Предназначены для освещения автомобиля.
H7	Цоколь для галогенных ламп.
	Газоразрядная ртутная лампа высокого разряда. Устанавливается в светильники с патроном Е40, используется для внешнего и внутреннего освещения, функционирует в комплексе с ПРА. Номинальная мощность 250 Вт, световой поток – 13000 лм. Цветовая температура – 4000 К, цоколь Е40.
	ГЛ с эллипсоидальной формой колбы. Используется для внешнего и внутреннего освещения. Цоколь Е27. Световой поток – 6300 лм. Мощность 125 Вт. Цветовая температура – 4200 К.
	ГЛ с эллипсоидальной формой колбы. Используется для внешнего и внутреннего освещения. Цоколь Е40. Световой поток – 22000 лм. Мощность 400 Вт. Цветовая температура – 4000 К.
	ГЛ используется для внешнего и внутреннего освещения. Цоколь Е40. Световой поток – 48000 лм, мощность 400 Вт. Цветовая температура – 2000 К.
	ГЛ ДНАТ, эффективный источник света с пониженным уровнем УФ-излучения. Мощность 400 Вт. Трубчатая с односторонним цоколем формы колбы. Цоколь Е40. Цветовая температура – 2100 К. Световая отдача – 120лм/Вт. Используются в закрытых светильниках и для освещения растений. Срок службы – 20000 часов.
	Относится к линейке монохроматических натриевых ГЛНД. Высокая эффективность до 183 лм/Вт. Излучает монохроматический теплый желтый свет. Предназначены для освещения дорог с максимальной яркостью и минимальными энергозатратами, для освещения пешеходных переходов вместо люминесцентных и ртутных источников света. Цветовая температура – 1800 К, цоколь 775 мм.
	Металлогалогенные высококачественные источники света, двухцокольные. Специально разработаны для приборов, создающих световые потоки. Наполнение ламп – ртуть и редкоземельные элементы, что создает луч света высокой яркости с довольно хорошим индексом цветопередачи. Низкий уровень инфракрасного излучения, высокая светоотдача, механическая прочность, прекрасные световые характеристики, стабильность цветовой температуры, возможность "горячего" перезапуска. Мощность 575 Вт. Световой поток 49000 лм. Цветовая температура - 5600 К, период службы – 750 часов.
	Оригинальный номер D1S.
	Эффективный источник света, высокое качество, световой поток 48000Лм. Цветовая температура - 2000 К, период службы – 24000 часов. Цоколь Е40. Трубчатая с односторонним цоколем формы колбы. Световая отдача – 120 лм/Вт. Мощность 400 Вт. Применяется для искусственного освещения цветников, теплиц, питомников для растений.
	Оригинальный номер D3S ближнего света. Применяется для освещения авто.
	Ксеноновая лампа. Мощность 35 Вт. Цоколь D2S. Температура свечения 4300 К. Излучает свет, приближенный к дневному. Длительный срок службы, включается без задержек, ориентированы для использования в автомобиле.
	Ксеноновый диод высокого качества с мощностью 35 Вт. Цоколь D1S. Используется в автомобилях в фарах ближнего света.
	Ксеноновая лампа высокого качества с мощностью 35 Вт. Монтируется в двойные фары.

Область применения ГЛ

Характеризуются обширной областью применения:

1. освещение уличное в городской и сельской местности, в фонарях для подсветки парков, скверов и пешеходных дорожек;
2. освещение общественных помещений, магазинов, производственных сооружений, офисов, торговых площадок;
3. в качестве подсветки рекламных щитов и наружной рекламы;
4. высокохудожественного освещения эстрад и кинотеатров с применением специального оборудования;
5. для освещения транспортных средств (неоновые);
6. в подсветке дома.

Прожектор: область применения и виды

Для открытых пространств, для освещения:

• промышленных территорий;
• спортивных комплексов и стадионов;
• карьеров;
• фасадов зданий и различных сооружений;
• памятников;
• мемориалов;
• развлекательных шоу;
• животноводческих комплексов.

ВАЖНО! Прожекторы различают по форме отражателя и пучку излучения.

• ассиметричные;
• симметричные.

Как проверить газоразрядную лампу?

Необходимо соблюдать несколько правил:

• не спешите вставлять новую годную лампу на место старой, необходимо убедиться, что дроссель не замкнут, в противном случае сгорят сразу две спирали;
• поставьте диод сначала с целыми спиралями, но не рабочую, в которой газ мигает либо тускло светится. Если спирали останутся целыми, то можно ставить новую лампочку, если же сгорят – меняйте дроссель;
• если необходим ремонт, начинать следует со стартера, выходящего чаше со строя в сравнении с другими компонентами светильника;

  Лампы накаливания

  1. низкая световая отдача;
  2. срок службы около 1000 часов;
  3. неблагоприятный спектральный комплекс, искажающий светопередачу;
  4. наделены большой яркостью, но равномерного распределения светового потока не дают;
  5. нить накаливания следует закрывать, чтобы исключить прямого попадания света в глаза и вредного на них воздействия.

  Чем отличаются ГРЛ (читайте выше) и светодиодные?

  Светодиодные:

  • высокая экономичность энергопотребления;
  • экологически чистые, не нуждаются в особых условиях по обслуживанию и утилизации;
  • срок службы – непрерывная работа не менее 40-60 тыс. часов;
  • световой поток стабилизирован во всем диапазоне питающего напряжения от 170- 264 В, при этом без изменений параметров освещенности;
  • быстрое зажигание;
  • отсутствие ртути;
  • отсутствие пусковых токов;
  • имеется возможность главной регулировки мощности;
  • отличная цветопередача.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Классификация пускорегулирующих аппаратов - светотехнических изделий, с помощью которых осуществляется питание разрядной лампы от электрической сети. Стартерные и бесстартерные ПРА для люминесцентных ламп. Зажигающие устройства для ламп высокого давления.

курсовая работа , добавлен 02.05.2011


Спектральные характеристики излучения разных видов производимых ламп – источников света. Принцип действия, срок службы стандартных ламп накаливания, галогеновых, люминисцентных, разрядных ламп высокого давления, светодиодов. Оценка новых разработок.

реферат , добавлен 04.03.2012


Применение разрядных ламп в различных областях народного хозяйства. Технические данные некоторых трубчатых ксеноновых ламп. Перспективность дальнейшего совершенствования трубчатых ксеноновых ламп. Конструктивные особенности, виды режимов работы ламп.

презентация , добавлен 24.06.2012


Основные сведения о природе и свойствах ультрафиолетового излучения. Обозначение области применения УФ-света в медицине в лечебных, профилактических и бактерицидных целях. Рассмотрение источников излучения и принципа работы ртутно-кварцевой лампы.

методичка , добавлен 30.04.2014


Сущность и способы получения спектра, особенности его формы в изолированных атомах и разреженных газах. Принцип работы и назначение спектрографов, их структура и компоненты. Методика возбуждения излучения неоновой и ртутной ламп и лампы накаливания.

лабораторная работа , добавлен 26.10.2009


Типы источников излучения, принципы их классификации. Источники излучения симметричные и несимметричные, газоразрядные, тепловые, с различным спектральным распределением энергии, на основе явления люминесценции. Оптические квантовые генераторы (лазеры).

реферат , добавлен 19.11.2010


Технико-эксплуатационные характеристики металлогалогенной лампы. Срок службы, безопасность и особенности эксплуатации. Структура рынка металлогалогенных ламп в РФ. Основные организации, которые занимаются продажей металлогалогенных ламп в г. Саранске.

реферат , добавлен 27.12.2014


Лампы общего назначения, их принцип действия, конструкция. Преимущества и недостатки ламп накаливания. Декоративные и иллюминационные лампы. Ограничения импорта, закупок и производства ламп накаливания. Утилизация отработавших люминесцентных ламп.

В наш век повсеместной электрификации мы привыкли считать электрический разряд чем-то неправильным и где-то даже опасным. Поэтому в словах «газоразрядная лампа» многим видится некий парадокс.

Уже давно электричество перестало быть диковинкой. Нас оно окружает буквально со всех сторон. В стенах домов, квартир проложена проводка, по которой непрерывно течет электрический ток, даже если не включен телевизор и выключены все лампочки. Холодильник все равно все время тихо включается и сохраняет нам продукты, подпитываясь от сети. Так же и прочие приборы: светодиоды на выключателях – и те хоть чуть-чуть, но ток пропускают. А вот разряд в наших сетях – нечто неординарное. Если нечаянно замкнутся два провода в одной розетке, будет короткое замыкание, то есть разряд. А это авария и мгновенное отключение сети защитной автоматикой. Или если мы сами зарядились, просто от трения одежды, то, как только прикоснемся к чему-нибудь металлическому – будет разряд: несильно, но чувствительно уколет или даже тряхнет. Но обычно один раз. Ну, и заряженный конденсатор может ударить током, то есть через нас разрядиться.

Разновидностей разрядов достаточно много. Чаще всего нам встречается искровой разряд, как раз его-то мы и не любим. Хотя знаем, что в автомобиле он заставляет двигатель работать.

Виды электрических разрядов



Слева направо: искровой, дуговой, коронный, тлеющий. Есть еще экзотические виды – частичный и таунсендовский (темный – здесь его нет).

Какие-то из них мы используем, какие-то только пытаемся поставить на службу, с какими-то боремся.

Но вот тлеющий разряд, быть может, и назван так «смягченно», чтобы сообщить: да, это разряд, но не такой уж и страшный. Действительно, он не бьет, как искра или молния, в доли секунды, чтобы сразу же и прекратиться. Он тлеет, то есть течет, как обыкновенный и привычный для нас всех электрический ток. И не просто течет, но и светит – это все электрические лампы, где светится газ, а не металлическая проволока. Именно газоразрядные лампы.

Самое интересное во всей этой истории то, что обнаружили свечение газа под действием разряда еще до того, как появились «настоящие» электрические приборы. То есть такие устройства, в которых бы гарантированно работала электрическая энергия.

Сначала свечение газа показывали как фокус. А в качестве источника энергии использовались не генераторы, не аккумуляторы, а электризация предметов путем различных ухищрений, что позволяло вызвать некоторый заряд на поверхности. Электризация известна была давно, просто ее старались как-то усилить, в соответствии со своим пониманием. Например, рукой крутили большой шар из серы, насаженный на металлический стержень, и получали в довольно большом количестве «электричество», которое заявляло о себе искрением или свечением газа. Были и другие опыты, которые принято было проводить со сцены для публики или в модных светских салонах для избранного общества. Изучали и демонстрировали «животный магнетизм», алхимические превращения, которые уходили корнями в «герменевтическую философию».

Соответственно, и сбор электроэнергии для целей демонстрации мог происходить не на промышленном каком-то оборудовании, а на вещах, скорее принадлежавших к разряду театральной бутафории.




Однако от таких опытов получилось благое дело: люди увидели не просто физическое – то есть не магическое – явление, а поняли, что в нем заключена определенная, доступная людям, сила, которую можно накопить и измерить.

И с тех пор дальнейшее изучение электричества пошло в направлении его приручения и широкого использования человечеству во благо.




Многие исследователи тех времен получали таинственное свечение. Например, Ломоносов обнаружил свечение в стеклянном сосуде газообразного водорода. И не все эти свечения являлись тем, что теперь называется «тлеющий разряд». Дело в том, что газ способен получать энергию разными путями, и потом эту энергию излучать в виде света определенной длины волн. Это может быть внешнее электрическое напряжение, приложенное к двум установленным в сосуде с газом электродам. При некоторой величине напряжения, а также при некоторой разреженности газа, поток электронов устремится от электрода с избыточностью электронов к электроду с их недостаточным количеством. И, «натыкаясь по дороге» на атомы газа, электроны их активируют, при этом и получается тлеющий разряд.

Но нечто подобное может происходить не только от потока бегущих электронов. А, например, непосредственно от воздействия внешнего магнитного поля. Будет тлеющий разряд, очень похожий на полярное сияние. Я сам такое видел на лампах дневного света, отключенных от сети питания, но на которые воздействовало магнитное поле от вращающихся магнитных барабанов. На старых компьютерах иногда встречались такие устройства, большие как шкаф. Вот в темноте около таких шкафов лампы дневного света и давали интересные световые разводы, похожие на Северное сияние.




Цвет свечения газоразрядных ламп не зависит от источника энергии. Газ состоит обычно из однородной массы простейших молекул в один-два атома (H2 – водород, Ar – аргон) и работает как один атомарный механизм. В нем электроны, получая энергию от внешнего источника, перескакивают на другой уровень – в «возбужденное» состояние, а потом возвращаются обратно, выбрасывая свою «возбудившую» их энергию в виде кванта света строго определенных длин волны. Так и получаются свечения одного цвета, монохромные. Или нескольких цветов, соответствующих энергетическим переходам электронов в электронных оболочках атомов газа. Таким образом можно получить лампы, светящиеся конкретными цветами, в отличие от солнца с его непрерывным спектром или пламени костра, свечи или света лампы накаливания.

Энергетические процессы при этом очень просты, поэтому и весьма эффективны, имеют высокий КПД. То есть лампа накаливания дает целый спектр, который получается от хаотического теплового движения молекул твердой вольфрамовой спирали. Молекулы раскаленного вольфрама мечутся как угорелые вокруг своих мест в кристаллической решетке и исступленно испускают во всех возможных направлениях кванты света всех мыслимых энергий и частот. В этом спектре есть видимый нам свет, и есть инфракрасное излучение, которого мы не видим. А есть еще просто конвекция – передача непосредственно молекулам газовой среды лампы энергии тепла. От этого нагревается стеклянный баллон, который, в свою очередь, нагревает воздух в помещении, цоколь, патрон, провода… Получается, что на свет от лампы накаливания идет энергии всего лишь 5–10 %. Тогда как газовый свет дает, по разным оценкам, от 25 до 40 %.

Разновидности газоразрядных ламп

Газоразрядные лампы представляют собой стеклянный (из стекол особого состава) баллон, накачанный газом и с электродами, установленными внутри. Электрическое напряжение на него подается через цоколь. Газ внутри может быть под низким давлением или под высоким. По этому признаку и различаются газоразрядные лампы низкого давления, лампы высокого давления и лампы сверхвысокого давления. Остальные различия касаются, в основном, составов газовых сред внутри баллона и покрытия баллона. От этого зависят характеристики свечения ламп.

Еще одна важная конструктивная особенность ламп (газоразрядных в том числе) – конструкция и размер цоколя, от чего зависит конструкция патрона для лампы, а значит, и возможности установки таких ламп в светильниках.




А, б – низкого давления;
в, д – высокого давления;
г – сверхвысокого давления
а – натриевая, б – люминесцентная, в – ртутная, г – ксеноновая, д – натриевая
(с особым покрытием колбы – поликристаллическим оксидом алюминия)

Инертные газы, которыми наполняются лампы, способны светиться цветами собственного полосчатого спектра испускания. Получается цветное свечение, которое сразу же полюбилось рекламщикам, и они стали использовать его для изготовления эффектных красочных надписей. Разные инертные газы дают различную окраску свечения.



Криптон

Для обычных же целей освещения обычно используются лампы, содержащие смесь газов или смесь газов и паров металлов – ртути или натрия в частности.

Газовый свет может содержать ультрафиолетовые компоненты, в этом случае можно:

• использовать такие лампы именно как источники ультрафиолета;
• изменить спектр излучения другим средством: напылением на внутренней стороне баллона специального покрытия, которое поглощает излучение газа и переизлучает его светом, более приемлемым для употребления.

Такие вещества называются люминофорами, а лампы – люминофорными или люминесцентными.
Разновидностью люминесцентных ламп являются и повсеместно используемые сейчас газосветные энергосберегающие лампы.

Применение

Энергосберегающие лампы выпускают разных оттенков цвета, но такого, чтобы человеческий глаз воспринимал его как можно более естественным. При этом варьируются оттенки цвета или световая температура: от более теплого до приближенного к белому дневному. Энергосберегающие лампы выпускаются градацией светимости примерно так же, как это делается с лампами накаливания, эта система сложилась годами. Маленькие лампы накаливания – 25 ватт (настольные), побольше – 60, 75 ватт (люстры, торшеры), 100–120 ватт (залы, большие помещения) и так далее. Аналогично выпускаются по светимостям и лампы энергосберегающие, хотя мощность потребления энергии у них снижена раза в 2–4 за счет того, что выше КПД. Еще одно следствие этого – то, что они почти не греются. И в этом тоже есть множество плюсов: не греются патроны, не плавятся пластиковые абажуры, и так далее

Другие лампы дают сильный направленный свет: например, ксеноновые используют в прожекторах и автомобильных фарах.

Есть лампы такого цвета, который не очень хорош для человеческих глаз, но действенен при освещении растений. Это натриевые лампы различной мощности. Они дают ярко-желтое свечение, от них хорошо вегетируют растения, поэтому их используют в теплицах.

Газоразрядная лампа - это источник света, излучающий энергию в видимом диапазоне. Свечение в лампе создается непосредственно или опосредованно от электрического разряда в газе, парах металла или в смеси пара и газа.

Все газоразрядные лампы можно разделить на четыре основные группы:

• металлогалогенные лампы;
• натриевые лампы высокого давления;
• ртутные лампы высокого давления;
• натриевые лампы низкого давления.

Для расчёта освещенности помещения вы можете воспользоваться калькулятором расчета освещенности помещения .

Газоразрядная лампа состоит из стеклянной, керамической или металлической (с прозрачным выходным окном) оболочки цилиндрической, сферической или другой формы, которая содержит газ, иногда небольшое количество металла или др. вещества (например, галоидной соли) с предельно высокой упругостью пара..

Устройство газоразрядных ламп.

3.Горелка;

4.Основной электрод;

5.Поджигающий электрод;

6.Токоограничительный резистор

Характеристики газоразрядных ламп.

• срок службы от 3000 часов до 20000;
• эффективность от 40 до 220 лм/Вт;
• цвет излучения: от 2200 до 20000 К;
• цветопередача: хорошая (3000 K: Ra>80), отличная (4200 K: Ra>90);
• компактные размеры излучающей дуги, позволяют создавать световые пучки высокой интенсивности.

Газоразрядные лампы делятся на три типа:

• газоразрядные лампы низкого давления (от 0,1 до 25 кПа) - люминесцентные лампы;
• газоразрядные лампы высокого давления (от 25 до 1000 кПа) лампа ДРЛ;
• газоразрядные лампы сверхвысокого давления (от 1000 кПа) РЛСВД лампы.

Разрядные лампы высокого давления это что то среднее между лампами накаливания и люминесцентными лампами. Из за повышенной по сравнению с люминесцентными лампами мощности, газоразрядные лампы позволяют добиться интенсивного, концентрированного света, при этом сохраняя все преимущества газоразрядной технологии (экономичность и гибкость в выборе цветности).

Газоразрядные лампы применяют для общего освещения, облучения, сигнализации и других целей..

Принцип действия газоразрядных ламп высокого давления.

Электрические разряды между электродами вызывают свечение наполнителя в разрядной трубке. Излучаемый лампой свет является следствием происходящих в ней дуговых разрядов. Для ограничения тока и для зажигания всем газоразрядным лампам необходимы специальные ПРА . В отличие от газоразрядных ламп (например, ксеноновых ламп) паросветным лампам после зажигания необходимо определенное время пускового режима (2-3 минуты), чтобы достичь своей полной световой отдачи. Это время необходимо собственно для того, чтобы вещества-наполнители могли полностью испариться.

Преимущества газоразрядных ламп.

• высокий КПД;
• длительный срок службы по сравнению с лампами накаливания;
• экономичность;
• высокая степень цветопередачи;
• хорошая стабильность цвета;
• хорошие характеристики светового потока в течение всего срока службы.

Недостатки газоразрядных ламп

• высокая стоимость;
• необходимость пускорегулирующей аппаратуры;
• долгий выход на рабочий режим;
• высокая чувствительность;
• наличие токсичных компонентов и как следствие необходимость в инфраструктуре по сбору и утилизации;
• невозможность работы на любом роде тока;
• невозможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт);
• наличие мерцания и гудения при работе на переменном токе промышленной частоты;
• прерывистый спектр излучения;
• непривычный в быту спектр.

Разрядным источником света или разрядной лампой (РЛ) называют электрическую лампу, в которой свет создается в результате электрического разряда в газе и (или) парах металла (ГОСТ 15049--81, СТ СЭВ 2737--80).

Принцип устройства и применяемые типы разрядов.

Подавляющее большинство разрядных ламп представляют собой прозрачную для оптического излучения колбу цилиндрической, сферической или иной формы. В колбу герметически впаяны два основных электрода, между которыми происходит разряд. Иногда для облегчения зажигания впаивают дополнительные электроды. Внутреннее пространство колбы после удаления воздуха и тщательного обезгаживания лампы (удаление сорбированных в материале колбы и электродах паров воды и других газов при помощи нагрева под откачкой) наполняется определенным газом (чаще всего инертным) до различного давления или инертным газом и небольшим количеством металла с высокой упругостью паров, например ртутью, натрием и др. Начиная с середины 60-х годов широкое распространение получают лампы, в которые кроме инертного газа и ртути вводят специальные излучающие добавки, представляющие собой большей частью галогениды различных металлов.

Существует категория разрядных ламп с электродами, работающими в открытой атмосфере, у которых разряд происходит в воздухе и в парах вещества электродов. Это угольные дуги. В этом типе ламп во время работы расходуется материал электродов. В специальных типах ламп разряд горит в проточном газе.

Существуют также лампы, в которых используется высокочастотный безэлектродный разряд. Они представляют собой запаянную колбу без электродов, содержащую необходимые газы или пары.

В РЛ стационарного действия обычно используются два типа разряда: тлеющий и дуговой, в источниках импульсного действия -- так называемый импульсный разряд. В соответствии с этим различают лампы тлеющего, дугового и импульсного разрядов.

Тип разряда, устанавливающийся в лампе после зажигания, определяется условиями во внешней цепи (значениями питающего напряжения, балластного сопротивления), типом катода и давлением газа или пара, наполняющего лампу.

Тлеющий разряд происходит при малых плотностях тока на катоде и низких давлениях газа или пара, не превышающих нескольких тысяч паскалей (десятки мм. рт. ст.). Его особенностью является большое падение напряжения у катода, составляющее 50--400 В.

Дуговой разряд отличается от тлеющего высокими плотностями тока на катоде (102--104 А/см2) и малым околокатодным падением потенциала (5--15 В). Он может происходить в широком диапазоне давлений (от 0,1 до 1 * 107 Па) и токов (от десятых долей до сотен ампер). По физическим процессам и по характеру излучения он может быть разделен на приэлектродные области и столб. Столб дуговых разрядов низкого давления подобен столбу тлеющих разрядов, происходящих при одинаковых давлениях, диаметрах и токах. Столб дуг высокого и сверхвысокого давлений имеет ряд характерных особенностей, рассмотренных в гл. 4, 14--19.

Импульсный разряд -- разновидность нестационарного разряда, отличающаяся высокой концентрацией мощности при малой длительности (не превышающей 5-Ю-3 с).

В РЛ стационарного действия наиболее широко используются дуговые разряды, так как с их помощью удается создавать источники с весьма разнообразными характеристиками, обладающие высокой эффективностью при сравнительно низких рабочих напряжениях.

В подавляющем большинстве ламп используется излучение столба, обладающее значительно более высоким КПД по сравнению с излучением приэлектродных частей и позволяющее в широких пределах изменять размеры и характеристики светящейся области. Излучение приэлектродных областей, например тлеющее свечение, используется только в специальных типах ламп.

Классификация PЛ может проводиться по различным признакам. Ввиду большого разнообразия свойств РЛ и применяемости одних и тех же ламп в различных областях ниже приведена классификация по физическим признакам, которые характеризуют все основные свойства разряда, такие, как спектр излучения, распределение интенсивности излучения в спектре, яркость, градиент потенциала, энергетический КПД и др. Все эти свойства разряда определяются в первую очередь составом газовой среды, в которой происходит разряд, парциальными давлениями компонентов газовой смеси и силой тока. Вместе с типом разряда, используемой областью свечения и размерами газового промежутка, они определяют мощность и напряжение, габариты и конструкцию лампы и ее узлов, их тепловой режим, выбор материалов и связанные с этим особенности эксплуатации и области применения.

По составу газовой или паровой среды, в которой происходит разряд, лампы делят на лампы с разрядом в газах, в парах металлов и в парах металлов и их соединений.

По величине рабочего давления -- на лампы низкого давления (НД) примерно от 0,1 Па до 25 кПа, высокого давления (ВД) от 25 до 1 - 103 кПа и сверхвысокого давления (СВД) больше 1 - 103 кПа.

По типу разряда -- на лампы дугового, тлеющего и импульсного разрядов.

По области свечения -- на область столба и область тлеющего свечения.

По типу источника излучения -- на:

газо- или паросветные, в которых основным источником излучения являются возбужденные атомы, молекулы или рекомбинирующиеся ионы;

фотолюминесцентные (называемые для краткости просто люминесцентные), в которых основным источником излучения являются люминофоры, возбуждаемые излучением разряда;

электродосветные, в которых основным источником излучения являются электроды, раскаленные в разряде до высокой температуры.

У большинства фотолюминесцентных и электродосветных ламп к основному виду излучения примешивается излучение разряда, так что они являются, по существу, источниками смешанного излучения.

По форме колбы лампы со столбом подразделяют на:

трубчатые или линейные -- лампы в цилиндрических колбах, у которых расстояния между электродами в 2 и более раз превышают внутренний диаметр трубки;

капиллярные -- в трубках с внутренним диаметром меньше 4 мм;

«шаровые» -- лампы с расстоянием между электродами, меньшим или равным внутреннему диаметру колбы (колбы ламп имеют часто форму шара или близкую к ней, откуда и получили свое название), их называют также лампами с короткой или средней длиной дуги.

По охлаждению лампы подразделяют на лампы с естественным и принудительным (воздушным или водяным) охлаждением.

В некоторых типах ламп разрядную колбу, часто называемую горелкой, помещают во внешнюю колбу, которая чаще всего служит для обеспечения теплового режима горелки, но вместе с тем может выполнять и другие функции.

Области применения PЛ.

Давно было известно, что ртутные лампы высокого давления и натриевые лампы низкого давления обладают высокими световыми отдачами. Однако попытки применения этих ламп для целей освещения не имели успеха из-за сильного искажения цветопередачи, особенно цвета человеческой кожи. Впервые этот недостаток удалось преодолеть в ртутных люминесцентных лампах низкого давления. Их появление в 1938 г. ознаменовало собой новый этап в развитии разрядных источников света. Впервые были созданы ЛЛ, дающие излучение с непрерывным спектром практически любого состава и обладающие при этом световой отдачей и сроком службы, в несколько раз превышающими световые отдачи и сроки службы ламп накаливания. Световые отдачи современных ЛJI достигают 85--90 лм/Вт, а сроки службы 12--15 тыс. ч и более. В настоящее время ЛЛ являются наиболее массовым разрядным источником света, применяемым для освещения. Их мировой выпуск достигает почти 1 млрд. ламп в год.

В начале 50-х годов появились ртутные лампы высокого давления с исправленной цветностью типа ДРЛ. Эти лампы, обладающие высокой светоотдачей (45--60 лм/Вт) и сроком службы 10--15 тыс. ч, получили в настоящее время весьма широкое применение. Их мировой выпуск достигает многих десятков миллионов ламп в год и продолжает расти.

В 60-х годах были открыты новые, исключительно плодотворные направления в создании разрядных ламп высокой интенсивности с самым различным спектром излучения и более высокими КПД, чем у существовавших до этого. Впервые для ламп высокой интенсивности удалось перешагнуть рубеж в 100 лм/Вт. Уже разработано и выпускается большое число новых типов, которые по многим параметрам значительно превосходят ртутные лампы высокого давления типа ДРЛ и занимают видное место в семье разрядных источников света. Это натриевые лампы высокого давления в колбах из кристаллического оксида алюминия, широко применяемые для наружного освещения, и различные типы так называемых металлогалогенных ламп.

Наряду с освещением разрядные лампы находят многочисленные и весьма важные применения во многих отраслях народного хозяйства, в новейшей технике и в военном деле, что объясняется особенностями электрического разряда, которые позволяют создавать источники излучения с очень разнообразным сочетанием параметров. Путем подбора соответствующего наполнения и условий разряда удается создавать высокоэффективные источники излучения практически в любой части не только видимого, но также УФ- и ИК-областей спектра, при этом можно получать спектры излучения, состоящие из одиночных линий, многолинейчатые и непрерывные.

Это достоинство РЛ открыло им исключительно широкие возможности применения не только для освещения, но также для многочисленных специальных целей. Так, например, в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и других отраслях народного хозяйства широко используются фотолюминесценция, фотохимические, биологические, бактерицидное и другие действия УФ-излучения; красное излучение неона применяется для сигнального освещения, ИК-излучение -- для лучистого нагрева, сигнализации, связи и т. д.

Разряды высокого и особенно сверхвысокого давления имеют высокие яркости в различных областях спектра, в десятки и сотни раз превосходящие яркости ламп накаливания, благодаря чему они с успехом применяются в различных светооптических приборах и установках.

Малая инерционность излучения разряда является недостатком для общего освещения, поскольку она приводит к большим пульсациям, светового потока при работе в стандартных сетях переменного тока с частотой 50 Гц. В то же время она открывает РЛ множество специальных применений там, где требуется модуляция излучения.

Широкое и весьма разнообразное применение находят импульсные лампы, дающие вспышки излучения исключительно высокой яркости и очень малой длительности. Они применяются в многочисленных приборах и установках для наблюдения и изучения быстродвижущихся частей машин и механизмов (в стробоскопах), при фотографировании и изучении быстро- протекающих процессов, аэрофотосъемке, оптической дальнометрии и т. д. В настоящее время импульсные лампы широко применяются для оптической накачки лазеров.

Наряду со многими достоинствами РЛ имеют и недостатки, главным из которых является некоторая сложность их включения в сеть, связанная с особенностями разряда. При зажигании требуются более высокие напряжения, чем при устойчивом горении. Для обеспечения устойчивого режима горения в цепь каждой лампы приходится включать балласт, ограничивающий ток разряда требуемыми пределами.

Характеристики ламп с разрядом в парах металлов или веществ зависят от их теплового режима, и их нормальный режим устанавливается только спустя некоторое время после включения. Повторное зажигание ламп с разрядом в парах металла при высоком и сверхвысоком давлениях без специальных приемов возможно только по истечении некоторого времени после выключения.