Разрядные лампы это: что это такое и где применяется?

что это такое и где применяется?

06.04.2018

Газоразрядные лампы – это искусственный источник света, который генерируют свет, послав электрический разряд через ионизированный газ. Как правило, такие светильники используют инертный газ (аргон, неон, криптон и ксенон) или смеси этих газов. Большинство ламп заполнены дополнительными материалами, такими, как ртуть, натрий. В эксплуатации газ ионизируется, и свободные электроны, разогнанные электрическим полем в трубке, сталкиваются с газом и атомами металла. Когда возбужденный атом возвращается в более низкое энергетическое состояние, он испускает фотон с характерной энергией, в результате инфракрасного, видимого света или ультрафиолетового излучения.

Газоразрядные лампы обеспечивают длительный срок службы и высокую эффективность, но они более сложны в изготовлении.

Существует три группы газоразрядных лам, а именно:
— натриевые лампы высокого давления;
— натриевые лампы низкого давления;

— галогенные металлизированные.

Натриевые лампы низкого давления
Лампы низкого давления имеют рабочее давление значительно меньше атмосферного давления. Они включают в себя:
• Люминесцентные лампы.
• Низкого давления натриевые лампы, наиболее эффективные газоразрядные лампы производительностью до 200 люмен на ватт, но с очень плохой цветопередачей. Почти монохроматический желтый свет является единственным приемлемым для уличного освещения. Такие лампы также имеют длительный срок службы.

Натриевые лампы высокого давления

Лампы высокого давления работают при чуть большем давлении, чем атмосферное.

Галогенные металлизированные лампы
Металлизированные лампы дают яркий, белый свет с лучшей цветопередачей среди высокоинтенсивных видов освещения. Они используются для освещение больших помещений, таких, как спортзалы и спортивные арены, а так же на открытых площадках, таких как паркинги.
Эти лампы аналогичны по конструкции и внешнему виду ртутным лампам.  

Утилизация газоразрядных ламп
Важно также отметить, что все виды газоразрядных ламп в обязательном порядке должны быть переработаны.

В магазинах ООО «ЭлектроАвтоматика» всегда в наличии газоразрядные лампы ДРЛ, ДРВ и ДНаТ по очень привлекательным ценам!

разновидности и принцип действия + особенности работы

Вы хотите приобрести газоразрядные лампы, чтобы создать в помещении особую атмосферу? Или ищите лампочки для стимуляции роста растений в теплице? Оснащение экономичными источниками света не только сделает более выигрышным интерьер и поможет в растениеводстве, но и позволит экономить электроэнергию. Ведь верно?

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 иллюстрации и видеоролики, которые помогут найти оптимальный вариант энергосберегающих ламп.

Содержание статьи:

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.

Основные узлы газоразрядной лампы это: конденсатор (1), стабилизатор тока (2), транзисторы переключающие (3), устройство подавления помех (4), транзистор (5)

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 — . 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.

На фото импульсные ГРЛ, применяемые при фотосъемках: ИФК120 (а), ИКС10 (б), ИФК2000 (в), ИФК500 (г), ИСШ15 (д), ИФП4000 (г)

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 подразделяются на:

• ;
• газосветные разновидности;
• .

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.

Ксеноновые лампы, предназначенные для автомобильных фар, по светоотдаче и яркости превышают галогенные аналоги более чем в два раза

В зависимости от наполнения делят на ртутные, натриевые, ксеноновые, и 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.

По краям лампы ДРТ есть хомутики с держателями. Объединяет их металлическая полоска, предназначенная для более легкого зажигания лампы

Подсоединение лампы в сеть выполняют последовательно с 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.

В состав лампы ДРЛ входит: колба (1), электроды главные (2), вспомогательные электроды (3), резисторы (4), горелка (кварцевая трубка) (5), цоколь (6)

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.

Инертный газ в колбе МГЛ служит буфером. По этой причине электрический ток проходит через горелку даже тогда, когда она имеет небольшую температуру

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.

Электрические характеристики натриевых ламп зависимы от напряжения сети, продолжительности эксплуатации. Для продолжительного горения необходима пускорегулирующая аппаратура

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.

Преимущество ЛЛ ламп заключается в том, что они для создания одинакового с ЛН светового потока требуют мощности в несколько раз меньшей. Больший у них и срок эксплуатации, а спектр излучения намного благоприятнее

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 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.

Пускорегулирующий аппарат КЛЛ намного компактней, чем у люминесцентной лампы. С помощью ЭПРА свечение стало более ровным, а гудение исчезло

К лампам низкого давления принадлежат и люминесцентные компактные — КЛЛ.

Устройство их аналогично обычным ЛЛ:

1. Проходит высокое напряжение между электродами.
2. Воспламеняются пары ртути.
3. 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.

Данные о мощности КЛЛ заложены в маркировку светового прибора. Там же есть сведения о виде цоколя, цветовой температуре, виде ЭПРА (встроенный или внешний), индексе цветопередачи

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 пику 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.

В таблице представлены основные сведения о самых популярных лампах ДРЛ (дуговых ртутных люминесцентных) и осветительном приборе натриевом. ДРЛ с четырьмя электродами имеет большую светоотдачу, чем с двумя

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

Видео #1. Сведения о ГЛ. Что это такое, принцип работы, плюсы и минусы в следующем видеоролике:

Видео #2. 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.

Расскажите о том, как выбирали газоразрядную лампочку для установки в дачный уличный или домашний светильник. Поделитесь тем, что лично для вас стало решающим фактором приобретения. Оставляйте, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, задавайте вопросы и размещайте фото по теме статьи.

Разрядная лампа — это… Что такое Разрядная лампа?

разрядная лампа — Электрическая лампа, в которой свет возникает в результате электрического разряда в газе, парах металлов или смеси газа с парами. [ГОСТ 15049 81] Тематики лампы, светильники, приборы и комплексы световые EN discharge lamp DE Entladungslampe FR… …   Справочник технического переводчика

Разрядная лампа — РАЗРЯДНЫЕ И ДУГОВЫЕ ЛАМПЫ 7. Разрядная лампа Электрическая лампа, в которой свет возникает в результате электрического разряда в газе, парах металлов или смеси газа с парами Источник: ГОСТ 15049 81: Лампы электрические. Термины и определения… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

разрядная лампа — išlydžio lempa statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. discharge lamp vok. Entladungslampe, f rus. разрядная лампа, f pranc. tube à décharge, m …   Fizikos terminų žodynas

Разрядная лампа высокой интенсивности — Источник света, излучающий энергию в видимом диапазоне. Физическая основа  электрический разряд в парах металлов. В последнее время принято называть газоразрядные лампы разрядными лампами.

Подразделяются на разрядные лампы высокого и низкого… …   Википедия

трубчатая разрядная лампа — Разрядная лампа, имеющая форму прямой или изогнутой трубки. [ГОСТ 15049 81] Тематики лампы, светильники, приборы и комплексы световые …   Справочник технического переводчика

Трубчатая разрядная лампа — 8. Трубчатая разрядная лампа Разрядная лампа, имеющая форму прямой или изогнутой трубки Источник: ГОСТ 15049 81: Лампы электрические. Термины и определения оригинал документа …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

трубчатая разрядная лампа — vamzdinė išlydžio lempa statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. tubular discharge lamp vok. röhrenförmige Entladungslampe, f rus. трубчатая разрядная лампа, f pranc. lampe tubulaire à décharge, f …   Radioelektronikos terminų žodynas

цилиндрическая разрядная лампа — — [Я.Н.Лугинский, М. С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN tubular discharge lamp …   Справочник технического переводчика

Лампа разрядная — – лампа, в которой свет возникает в результате электрического разряда в газе, парах металлов или в смеси газа с парами. [СТ МЭК 50(845) 87] Рубрика термина: Энергетическое оборудование Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ЛАМПА ГАЗОРАЗРЯДНАЯ — разрядная лампа, в которой разряд происходит в газе (Болгарский язык; Български) газоразрядна лампа (Чешский язык; Čeština) výbojka (Немецкий язык; Deutsch) Gasentladungslampe (Венгерский язык; Magyar) gázkisüléses lámpa (Монгольский язык) хийн… …   Строительный словарь

Газоразрядные лампы

Продолжая тему энергосберегающего освещения, стоит упомянуть такие распространенные источники света как газоразрядные лампы.

К разрядным источникам света относятся: ртутные лампы, натриевые лампы низкого и высокого давления, металлогалогенные, а так же люминесцентные и ксеноновые лампы. Непосредственно, к энергосберегающим лампам относятся: НЛВД, МГЛ и ЛЛ.

Что касается ксеноновых ламп, в данной статье они затронуты не будут, в виду узкой направленности их применения (ксеноновые лампы широко распространены в автомобильном свете и шоу-освещении).

Далее, более подробно остановимся на самых востребованных газоразрядных лампах:

Люминесцентные лампы

Благодаря обилию геометрических форм, разнообразию цоколей и большого диапазона мощностных характеристик, данный вид лампы является самым распространенным источником искусственного света.

Многие даже и не знают, что данные лампы были изобретены более 150-ти лет назад, а окончательный внешний вид, лампа приобрела 70 лет назад. Развитие технического прогресса позволило многократно увеличить эффективность данного источника света. На сегодняшний день светоотдача люминесцентных ламп достигает 80 Лм/Вт, что ставит их в один ряд по энергоэффективности со светодиодными источниками света. К сожалению, только одного показателя светоотдачи не достаточно чтобы назвать их самыми экономичными источниками света. Основной минус люминесцентных ламп – это громоздкая конструкция, что не позволяет создавать люминесцентные световые приборы с высоким КПД (более 70%), однако, в виду широчайшей распространенности данного типа источников света они обладают самой низкой на рынке себестоимостью. Благодаря этому, люминесцентное освещение, как правило, на порядок дешевле светодиодного.

Люминесцентные источники света широко применяются в промышленном, административном освещении и везде, где необходимо осветить максимальные площади при минимальных начальных затратах.

Купить люминесцентные лампы

Натриевые лампы

В процессе развития люминесцентных ламп, в 30-е годы 20-го века был изобретен один из самых эффективных источников света – натриевая лампа высокого давления (НЛВД). Данный вид ламп обладает очень высокой светоотдачей 150 Лм/Вт, что ставит их в один ряд с самыми современными светодиодами. Низкая себестоимость, большой срок службы (до 20000 часов), широкий диапазон мощностей — делает эти источники света идеальными для освещения улиц, магистралей и промышленного освещения больших открытых площадей. К основным минусам натриевых источников света можно отнести специфичные условия работы (длительное время запуска, невозможность мгновенного перезажигания) и плохую цветопередачу, что делает недопустимым их применение для освещения магазинов, административных учреждений, выставочных галерей, спортивных объектов и транспортных терминалов (аэропорты, вокзалы, порты).

Купить натриевые лампы

Металлогалогенные лампы

В процессе решения проблемы низкой цветопередачи натриевых ламп, но сохранения при этом их остальных преимуществ были созданы металлогалогенные источники света. Светоотдача МГЛ достигает 110 Лм/Вт, они обладают великолепной цветопередачей в 95% (Ra 90) и производятся в широком диапазоне мощностей от 20 до 3500 Вт.

Металлогалогенные источники света являются лидерами в области создания профессиональных систем освещения технического назначения. К таким системам можно отнести как объекты закрытого типа, например: торговые помещения, конференц-залы, гостиничные холлы, помещения промышленного назначения, так и открытые объекты: стадионы и спортивные площадки, фасады зданий, логистические терминалы и производственные комплексы, а так же другие открытые площади, где важно решить задачу по яркому и качественному освещению, сохранив при этом великолепную цветопередачу освещаемых пространств.

Купить металлогалогенные лампы

Если вас интересует дополнительная информация по созданию или модернизации системы освещения на вашем объекте, а также оптовая поставка металлогалогенных, люминесцентных или натриевых ламп отправьте нам заявку и мы в кратчайшие сроки решим любую из этих задач.

Газоразрядная лампа: устройство, принцип работы, классификация

Среди большого разнообразия осветительного оборудования существуют лампы различного принципа действия. Сегодня достаточно весомую нишу в общем объеме устройств освещения занимают газоразрядные лампы. В чем заключается принцип их работы, и как они устроены, мы рассмотрим в данной статье.

Устройство и принцип работы

В сравнении с другими типами ламп, газоразрядные устройства имеют целый ряд отличий. Что сказывается и на их конструктивных особенностях, и на принципе действия. Чтобы разобраться с основами получения светового излучения в газоразрядных лампах, для начала рассмотрим их конструктивные особенности.

Рис. 1. Устройство газоразрядной лампы

• Цоколя – предназначен для подключения газоразрядного устройства к электрической сети. Может выполняться в различных типах и размерах, под параметры конкретного светильника.
• Колбы – изготавливается из жаропрочного стекла, предназначена для создания вакуума вокруг горелки. Выполняется герметичной для предотвращения нарушения разреженной среды по отношению к окружающему пространству.  
• Кронштейна крепления – представляет собой несущую конструкцию, выступающую и в роли опоры для газовой горелки, и в качестве одного из проводников электрического тока.
• Горелки – как правило, трубка из оксида металла, внутри которой и происходит электрический разряд. Наполняется смесью инертных газов и паров металла, в зависимости от модели, наполняемые компоненты могут существенно отличаться.
• Электродов – предназначены для начала искрообразования и продолжения горения тлеющего разряда.

Принцип действия газоразрядных ламп заключается в получении светового потока от ионизации смести газа и паров металла. Рассмотрим принцип их работы  на следующем примере (см. рисунок 2):

Рис. 2. Принцип действия газоразрядной лампы

При подаче напряжения на светильник с газоразрядной лампой осуществляется его преобразование через пускорегулирующий аппарат (ПРА). Затем повышенное напряжение порядка 2 – 5кВ поступает на электроды лампы. Этого достаточно для пробоя газового промежутка, поэтому, сначала возникает искра, а затем загорается тлеющий разряд внутри трубки.

Температура горения разряда достигает 1300 ºС, за счет чего смесь разогревается до такого состояния, когда все свободные частицы обладают достаточной энергией для выхода за пределы атома. Физически этот процесс сопровождается планомерным повышением интенсивности светового потока по мере разогрева газоразрядной среды. При этом можно наблюдать некоторые колебания цветового спектра свечения по мере изменения диапазона излучаемой волны.

Заметьте, несмотря на то, что в конструкции самой газоразрядной лампы ПРА отсутствует, без него запустить устройство не получится. В состав пускорегулирующего аппарата входит:

• дроссель-трансформатор, предотвращающий резкое нарастание тока при протекании переходного процесса;
• импульсное зажигающее устройство  — кратковременно увеличивает напряжение на электродах лампы до величины пробоя искрового промежутка;
• конденсатор – применяется для сглаживания кривой напряжения, но  устанавливается не во все модели ПРА.

В зависимости от типа газоразрядной лампы, будет отличаться и устройство ПРА, технические особенности его компонентов. Поэтому для каждого конкретного вида осветительного оборудования устанавливаются свои модули.

Чем заполняются газоразрядные лампы?

Рис. 3. Пример наполнения газоразрядной лампы

Для наполнения газоразрядных ламп применяются различные типы инертных газов, которые будут активироваться при подаче напряжения на контакты цоколя. Наиболее распространенными из них являются аргон, неон, ксенон и криптон. В некоторых моделях применяется смесь нескольких газовых для получения газоразрядной среды с заданными свойствами.

Помимо инертного газа, лампа может заполняться парами металлов, самые известные из которых натрий и ртуть. В зависимости от способа приведения газоразрядной лампы в рабочее состояние они также разделяются на несколько видов. Но, следует отметить, что наличие металла не является обязательным условием, так как на практике встречаются лампы исключительно с инертным газом – ксеноновые и неоновые. Поэтому в таких моделях в качестве наполнителя используется только газ.

Отдельной категорией являются металлогалогенные лампы, колба которых заполняется не только инертными газами и парами натрия и ртути, но и галогенидами металлов.

Классификация

Современный рынок газоразрядных источников света предоставляет достаточно большое разнообразие моделей. В зависимости от технических параметров, наполнения и других факторов можно выделить несколько категорий, по которым они будут отличаться.

Так, в зависимости от наполнения, все модели  можно разделить на:

• натриевые;
• ртутные;
• металлогалогенные;
• ксеноновые;
• неоновые.

В зависимости от источника света газоразрядные лампы можно подразделить на:

• индукционные;
• газосветные;
• люминесцентные.

В зависимости от величины давления, создаваемого газом внутри колбы, все устройства подразделяются на лампы:

• низкого давления;
• высокого давления;
• сверхвысокого давления.

Рассмотрим два последних фактора разделения газоразрядных ламп по видам  более детально.

По источнику света

Рис. 4. Типы газоразрядных ламп

В зависимости от источника получения светового излучения все газоразрядное оборудование бывает индукционное, газосветное, люминесцентное. Индукционные модели приводятся в свечение посредством электродов, которые раскаляются от протекания электрического разряда. За счет чего их еще называют электродосветными лампами.

В газосветных лампочках источником излучения выступают молекулы или атомы, возбуждаемые протекающим  электрическим процессом. При этом в газовой среде образуется достаточное количество энергии для постоянного излучения. Люминесцентные лампы имеют специальное покрытие на поверхности колбы, содержащее люминофоры. Протекающий в газоразрядной лампе  разряд активизирует частицы газа, которые, в свою очередь, воздействуют на люминофор.

По величине давления

Рис. 5. Лампы высокого и низкого давления

В зависимости от величины формируемого давления внутри газоразрядного источника света все модели подразделяются на три класса:

• Низкого давления – от 0,15 до 10⁴ Па, часто применяются в бытовых целях, ярко выраженным представителем являются люминесцентные лампы;
• Высокого давления – от 3×10⁴ до 10⁶ Па, отличаются достаточно большим потоком света при малом потреблении электроэнергии, как правило, устанавливаются на улице, так как хорошо переносят сложные метеоусловия;
• Сверхвысокого давления – более 10⁶ Па, применяются для медицинских целей, пищевой промышленности и прочих отраслей, где требуется получить высокоинтенсивное излучение на малой площади.

Характеристики

Для сравнения с другими видами осветительного оборудования, необходимо детально изучить рабочие параметры газоразрядных ламп:

• Время готовности – согласно п.34 ГОСТ 24127-80 это временной интервал, протекающий с начала подачи напряжения до момента выхода лампы на рабочие характеристики.
• Потребляемая мощность – отображает величину нагрузки, потребляемую из сети;
• Срок службы – характеризует продолжительность активной работы лампы, может колебаться от 2000 до 20 000 часов;
• Светоотдача – определяет величину светового потока, получаемого с одного ватта потребленной электроэнергии, может колебаться в пределах от 40 до 220 Лм/Вт;
• Температура цветового свечения – определяет спектр цвета,  излучаемого газоразрядной лампой, в зависимости от модели находится в пределах от 2200 до 20 000 К;

Рис. 6. Температура цветопередачи

• Индекс цветопередачи – указывает на интенсивность восприятия цветов той поверхности, на которую попадает свет;

Рис. 7. Пример влияния индекса цветопередачи

• Напряжение зажигания – в соответствии с п.35 ГОСТ 24127-80 это такая наименьшая разность потенциалов на электродах, которой будет достаточно для начала образования разряда.

Утилизация

В виду наличия ртути и других загрязняющих веществ в составе лампочки, способ их утилизации в корне отличается от остальных видов ламп. Для этих целей работают специальные организации, занимающиеся сбором и дальнейшей демеркуризацией определенной категории газоразрядных ламп.

Рис. 8. Утилизация газоразрядных ламп

Если такая лампочка разобьется у вас дома, необходимо сразу принять для предотвращения отравления парами ртути домочадцев. Более детально об этом вы можете узнать из следующей статьи: https://www.asutpp.ru/razbilas-energosberegayuschaya-lampa.html

Преимущества и недостатки

К основным преимуществам газоразрядных источников света следует отнести:

• Высокий уровень светоотдачи – такие устройства куда эффективнее обычных лампочек Ильича и прекрасно освещают даже через непрозрачные плафоны.
• Длительный период эксплуатации – существенно превосходят лампочки накаливания, а некоторые модели, могут конкурировать даже со светодиодными источниками.
• Простая схема подключения.
• Демократичная стоимость, комплектуется недорогими элементами, которые легко меняются в процессе работы.
• Некоторые версии отлично подходят для установки на улице, но, как правило,  плохо справляются в  условиях сильных морозов.

К основным недостаткам следует отнести наличие пульсации светового потока, необходимость подключения ПРА для запуска, ограниченный диапазон рабочего напряжения, чувствительность к качеству питающего напряжения. Требуется время на разогрев, из-за чего их нецелесообразно использовать в сетях с частой коммутацией. Невозможно регулировать интенсивность свечения при помощи диммера.

Области применения

Несмотря на серьезную конкуренцию со стороны светодиодных осветительных приборов, газоразрядные источники света остаются популярными в ряде отраслей хозяйственной деятельности. Так их часто можно встретить в:

• уличном освещении;
• подсветке рекламных вывесок;
• магазинах, промышленных объектах, торговых центрах, офисных, вокзальных и складских помещениях;
• парках, скверах, зонах отдыха;
• подсветке фасадов зданий и т.д.

Список использованных источников

• Д.Уэймаус «Газоразрядные лампы» 1977
• Фугенфиров М.И. «Газоразрядные лампы» 1975
• Е.А. Зельдин «Импульсные газоразрядные лампы и их схемы включения» 1961

Газоразрядные источники света

В сравнении с тепловыми лампами, газоразрядные конструктивно сложнее. Но получение света с их участием экономичнее и продолжительнее.

К газоразрядным источникам света, также называемым просто разрядными, относятся все виды люминесцентных ламп (компактные и безэлектродные в том числе), металлогалогенные и натриевые лампы, а также ксеноновые и неоновые лампы. Все газоразрядные лампы можно разделить на три группы:

• лампы низкого,
• высокого
• и сверхвысокого давления.

Эти группы очень сильно отличаются по физическим свойствам протекающих в них процессов, характеристикам, сферам использования. В чем же основные отличия газоразрядных ламп от тепловых?

В чем же основные отличия газоразрядных ламп от тепловых?

Тепловые лампы формируют свет за счет накаливания вольфрамовой нити до высоких температур, а газоразрядные лампы образуют свет в результате возникновения электроразряда между электродами. Спектральные параметры возникающего при этом света зависят от свойств газа, в котором возникает электрический разряд.

Яркость света обусловлена помимо состава газа его давлением и мощностью разряда. Многообразие газоразрядных источников огромно, однако есть два важных нюанса, которые объединяют все эти лампы в одну группу.

Из курса физики всем известен закон Ома, гласящий, что напряжение на любом устройстве, по которому протекает ток, вычисляется умножением тока на сопротивление этого устройства. Следовательно, при увеличении тока будет увеличиваться и напряжение на устройстве.

• Закону Ома следуют все электроприборы, такие как лампы накаливания, электродвигатели, электропечи и т.д. Все, за исключением газоразрядных приборов. В них, в отличие от других устройств, напряжение при увеличении тока не повышается, а снижается.

Зависимость напряжения в газоразрядных приборах называется вольтамперной характеристикой. Кроме свойства снижения зависимости напряжения от тока существует еще одна характерная черта разряда в газах:

• существование переломной точки, при достижении которой зависимость напряжения от тока снижается. Показатель напряжения в этой точке связан с большим количеством факторов: расстояния между двумя электродами; типа газа, в котором происходит разряд и его давления; степени нагревания электродов; влияния других ионизирующих лучей (радиоактивного, рентгеновского и т.д.).

Во время работы разрядной лампы значение напряжения на ней гораздо меньше общего сетевого напряжения. Но для возникновения разряда на электроды должно податься напряжение как минимум соответствующее напряжению в переломной точке, которое называется напряжением возникновения разряда, или напряжением зажигания. Напряжение на работающей лампе называется напряжением горения.

Необходимость дополнительного оборудования

Снижающийся характер вольтамперной характеристики газоразрядных ламп говорит о том, что без ограничения разрядного тока он будет повышаться вплоть до выхода прибора из строя. Эти особенности, наряду с наличием высокого напряжения возникновения разряда, и являются теми двумя нюансами, которыми разряд в газах отличается от других устройств. Из-за этих нюансов газоразрядные лампы не подключаются к сети напрямую, как в случае с лампами накаливания. Для запуска и нормальной работы газоразрядной лампы требуется дополнительная аппаратура, выполняющая две важные задачи: подает нужное напряжение, соответствующее напряжению зажигания, и ограничивает ток разряда нужного уровня.

Процесс образования света в разрядных лампах независимо от величины давления газа в колбе не может быть обеспечен без использования дополнительных устройств. Они ограничивают разрядный ток и подают необходимое напряжение зажигания.

Газоразрядные лампы. Типы и их применение.

Газоразрядная лампа – разновидность искусственного источника света, физической основой свечения которого выступает электрический разряд в газах либо парах металла. Благодаря линейному спектру излучения такие лампы изначально использовались в случаях, когда требовалось получение определенного спектрального излучения. Таким образом, появилась огромная номенклатура таких устройств, предназначенных для использования в научно-исследовательских приборах и профессиональной аппаратуре.

Особенность газоразрядных ламп является создания яркого ультрафиолетового излучения, высокая химическая активность и биологическое действие, обусловили их широкое применение в химической, полиграфической промышленности и в медицине.

Внедрение технологии использования люминофоров, позволяющей создать источник света с непрерывным свечением в видимой области, предоставило возможность отказаться от использования привычных ламп накаливания и предопределило перспективу внедрения газоразрядных источников в осветительных установках различного типа и назначения.

Безинерционность газового разряда позволяет использовать их в фото-, вычислительной технике, создавать лампы накаливания, способные генерировать в кратковременном световом импульсе достаточно мощную световую энергию. Также широкое распространение они получили при освещении зданий, витрин, декоративной подсветке тротуаров, художественном оформлении кинотеатров, ресторанов и т.п.

Классификация газоразрядных ламп

Подобно лампам накаливания газоразрядные источника света различаются сферой применения, типом разряда, внутренним давлением, видом газа либо паров металла, применением люминофора. В соответствии с классификацией заводов-производителей они также отличаются характерными особенностями конструкций, к которым относятся форма, размеры колбы, используемые материалы и конструкция электродов, внутреннее исполнение цоколя и выходов.

Другими словами, признаков классификация газоразрядных ламп достаточно много, из-за чего может возникнуть путаница. Поэтому внедрен определенный список, в соответствии с которым их и различают, в него входят:

1. Вид внутреннего газа (газы, пары металлов или их комбинации – ртуть, ксенон, криптон, натрий и пр).

2. Внутреннее рабочее давление (лампы сверхвысокого давления — 106 Па и более, высокого –3 × 104 — 106 Па, низкого – 0,1 — 104 Па).

3. Вид внутреннего разряда (тлеющий, дуговой, импульсный).

4. Форма колб бывает: Ш – шаровой, Т – трубчатой.

5. Исходя из метода охлаждения их делят: на устройства с принудительным, естественным и водяным охлаждением.

6.Если в обозначении присутствует буква Л, то это означает, что на колбу был нанесен люминофор.

Плюсы и газоразрядных ламп

Преимущества:

— превосходная эффективность;

— продолжительный срок службы;

— экономичность.

Недостатки:

— относительно большие габариты;

— потребность в комплектации пускорегулирующей аппаратурой, что обуславливает её более высокую стоимость в сравнении с лампами накаливания;

— продолжительный выход на рабочий режим;

— чувствительность к перепадам и скачкам напряжения;

— использование при их изготовлении токсических компонентов, что обуславливает необходимость проведение определенного порядка утилизации;

— мерцания, звуковое сопровождения во время работы.

Определение, критерий, пример, использование и преимущества

В начальный период 1856 года появились газоразрядные трубки, но газоразрядные лампы существовали на рынке в 1930-х годах. Первоначально французский ученый Жан Пикар заметил, что пустое пространство в ртутном барометре сияло, когда ртуть шевелилась, когда он ее нес. Многие исследователи вместе с Фрэнсисом Хоксби пытались выяснить реальное явление, стоящее за этим. Первоначально Фрэнсис продемонстрировал газоразрядную лампу в 1705 году. Он продемонстрировал, что либо опорожненный, либо частично опустошенный стеклянный шар, на который он поместил несколько капель ртути, заряженных статическим током, может генерировать световой свет.Этот сценарий позже был известен как принцип работы газоразрядной лампы. Итак, эта статья посвящена обсуждению того, что такое газоразрядная лампа, принципу ее работы, типам, примерам и многим другим связанным понятиям.

Что такое газоразрядная лампа?

Газоразрядные лампы относятся к классификации источников искусственного света, которые излучают свет путем передачи электрического разряда через ионизированные газообразные вещества. Обычно в этих лампах используется ксенон, аргон, криптон, неон или комбинация этих газов.Большинство ламп было заполнено другими элементами, такими как натрий, ртуть или другие галогениды. Что касается основных функций, когда газ сгорает, а свободные электроны ускоряются электрическим полем, присутствующим в трубке, они сталкиваются с газом и металлическими веществами.

Газоразрядная лампа высокой интенсивности

Лишь немногие электроны, находящиеся на атомных орбиталях, получают энергию от этих столкновительных сил, и они переходят в фазы с более высокой энергией.Когда этот возбужденный атом опускается до фазы с меньшей энергией, он выделяет либо особую энергию, либо фотон, что приводит к появлению ультрафиолетового, инфракрасного или видимого света. Эти газоразрядные лампы обеспечивают увеличенный срок службы и производительность, но их конструкция и конструкция немного запутаны. Более того, этим лампам нужна электроника, чтобы обеспечить точный ток, протекающий через газовое вещество.

Принцип работы газоразрядной лампы

В целом, газы являются плохими проводниками при повышенных уровнях давления и значениях атмосферного давления.Но с определенным диапазоном уровней напряжения, в основном напряжение зажигания между двумя электродами будет вызывать разряд в газе, который сопровождается электромагнитным излучением. В основе этого электромагнитного излучения лежит газ, пар, присутствующий в металле, и давление в лампе. Обычно для создания газоразрядных ламп используются натрий, пары ртути и аргон.

Пример разрядной лампы

Когда процесс изоляции начался в газе, он имеет тенденцию к постоянному усилению, что приводит к падению значения сопротивления цепи, что означает, что газоразрядная лампа имеет отрицательные атрибуты сопротивления.Итак, чтобы регулировать ток в защищаемый диапазон, разработан либо балластный дроссель. Дроссель выполняет две функции: предлагая уровни напряжения зажигания и соответственно ограничивая значения тока. Поскольку из-за использования дросселя коэффициент мощности кажется минимальным и составляет 0,3 — 0,4. Итак, для увеличения значений коэффициента мощности газоразрядной лампы здесь используется конденсатор. Таким образом, полученный световой спектр имеет неправильную форму, что означает наличие двух или дополнительных цветных линий.Результирующий светлый цвет зависит от пара и поведения используемого газа.

Итак, это газоразрядная лампа и .

Различные типы

Типы газоразрядных ламп в основном подразделяются на три типа:

Газоразрядные лампы низкого давления

Эти газоразрядные лампы работают при минимальном атмосферном давлении. В основном люминесцентные лампы, которые будут в жилых и офисных помещениях, работают при уровне атмосферного давления 0.3%, и они генерируют почти 100 лм W ^-1 . В то время как минимальный диапазон давления натриевых ламп, которые являются наиболее мощными газоразрядными лампами, дают около 200 лм Вт ^-1 , но они имеют пониженные характеристики цветопередачи.

Эти газоразрядные лампы низкого давления излучают монохроматический свет желтого цвета, который подходит только для дорожного освещения и других специальных целей. Эти лампы также имеют увеличенный срок службы.

Газоразрядные лампы высокого давления

Эти газоразрядные лампы работают при более высоких значениях давления по сравнению с газоразрядными лампами низкого давления.Это означает, что значения давления могут быть как ниже, так и выше, чем у уровней атмосферного давления.

Например, натриевая лампа с повышенным уровнем давления работает в диапазоне 100-200 торр, что означает 15-30 процентов от уровня атмосферного давления. Вот некоторые из типов газоразрядных ламп высокого давления:

• Металлогалогенид
• Натрий высокого давления
• Пары ртути высокого давления

Газоразрядные лампы высокой интенсивности

Как правило, это высокоэффективные лампы, которые имеют тенденцию продлевать срок службы любого типа этих ламп. Они сэкономят почти 80 процентов мощности освещения при замене ламп накаливания.

В этих лампах используется электрическая дуга, обеспечивающая интенсивный световой диапазон. Подобно люминесцентным лампам, им также нужны балласты. При первоначальном включении этим лампам требуется почти 10 минут для генерации света по той причине, что балласту требуется время для создания электрической дуги. Из-за интенсивного освещения эти лампы очень эффективны и в основном используются в огромных внутренних помещениях и в целях наружного освещения.Поскольку для создания этих газоразрядных ламп требуется немного больше времени, они подходят для применения, в котором они могут оставаться в течение долгих часов. Световая отдача лампы HID почти в 3 раза больше, чем у галогенной лампы, и этот срок службы лампы составляет около 2000 часов, что составляет всего 300–700 часов для галогенной лампы.

Таким образом, лампы HID обеспечивают значительно более высокое освещение дороги за счет использования аналогичного количества электроэнергии, и во многих ситуациях они должны закончить срок службы транспортного средства. Газоразрядные лампы высокой интенсивности также излучают белый цвет, чем галогенные лампы, потому что их цветовой спектр близок к диапазону солнечного спектра.

Пример газоразрядной лампы

Ксеноновая лампа-вспышка создает фонарь либо в диапазоне 10 ^-3 , либо в диапазоне 10 ^-6 , и они в основном используются для освещения фильмов и театральных постановок. В частности, версии с мощными лампами, называемые стробоскопами, могут давать длительные вспышки, что позволяет проводить стробоскопический анализ движения.Это пример газоразрядной лампы.

Преимущества газоразрядной лампы

• Эти лампы обеспечивают расширенный диапазон видимости спектра
• Увеличенный срок эксплуатации
• Эти лампы экономичны

Недостатки

Некоторые из недостатков газоразрядной лампы :

• Они обеспечивают минимальный коэффициент мощности
• Этим устройствам требуются трансформаторы или, в некоторых случаях, пускатели, поскольку запуск затруднен.
• Для достижения полного блеска этим устройствам требуется длительное время.
• Эти газоразрядные лампы реализованы только в одном направлении.
• Мерцание в этих лампах дает стробоскопический эффект
• Для балансировки выходного тока необходимы балласты

Применение газоразрядной лампы

• Эти газоразрядные лампы чаще всего используются неоновые вывески.
• Газоразрядные лампы очень эффективны для обеспечения широкого диапазона яркости.
• Реализован во многих домашних и коммерческих приложениях
• Используется в натриевых лампах, излучающих оранжевую искру, которую мы наблюдаем на уличных фонарях.
• Эти газоразрядные лампы используются для создания пониженного давления и постоянного уровня яркости.

Итак, это исчерпывающее объяснение газоразрядных ламп.В этой лампе есть внутренний электрический разряд, который возникает между двумя электродами. И развитый уровень интенсивности может варьироваться для каждого типа газоразрядной лампы, и он колеблется от минимального уровня до уровней высокой интенсивности. Соответственно существует многократное применение газоразрядных ламп. Также более достойно знать, что такое газоразрядная лампа с обозначением ?

Типы освещения: Разряд высокой интенсивности

Разрядные лампы высокой интенсивности (HID) похожи на люминесцентные в том, что между двумя электродами возникает дуга.Дуга в источнике HID короче, но при этом генерирует гораздо больше света, тепла и давления в дуговой трубке.

Ниже приведены источники HID, перечисленные в порядке возрастания эффективности (люмен на ватт):

• пары ртути
• галогенид металла
• натрий высокого давления
• натрий низкого давления

Подобно люминесцентным лампам, HID также требует пускорегулирующих аппаратов, и им требуется несколько секунд для получения света при первом включении, потому что пускорегулирующему аппарату требуется время для образования электрической дуги.

Первоначально разработанные для наружного и промышленного применения, HID-лампы теперь используются в офисах, розничной торговле и других помещениях. Их характеристики цветопередачи были улучшены, и недавно стали доступны более низкие мощности (всего 18 Вт).

Преимущества и недостатки HID-ламп

Преимущества HID ламп	Недостатки HID ламп
Относительно долгий срок службы (от 5000 до 24000 часов) Относительно высокий световой поток на ватт Сравнительно небольшой физический размер	Лампы HID требуют времени для прогрева.Он варьируется от лампы к лампе, но среднее время прогрева составляет от двух до шести минут. Лампы HID имеют время «повторного зажигания», то есть кратковременное прерывание тока или падение напряжения, слишком низкое для поддержания дуги, погаснет лампу.

Когда лампы HID достигают времени «повторного зажигания», газы внутри лампы слишком горячие для ионизации, и требуется время, чтобы газы остыли и давление упало, прежде чем дуга возобновится. Этот процесс перезапуска занимает от 5 до 15 минут, в зависимости от того, какой источник HID используется.Таким образом, лампы HID хорошо применяются в областях, где лампы не включаются и не выключаются периодически.

Типы газоразрядных ламп высокой интенсивности

Лампы ртутные

Ртутные лампы широко используются для освещения как внутренних, так и открытых пространств, таких как спортзалы, фабрики, универмаги, банки, шоссе, парки и спортивные площадки.

Лампы на парах ртути состоят из внутренней газоразрядной трубки из кварца, окруженной внешней оболочкой из твердого боросиликатного стекла.Коротковолновое УФ-излучение, являющееся результатом распада электронов атомов ртути из возбужденного состояния в стабильное, легко проходит через внутреннюю кварцевую трубку, но практически блокируется внешней стеклянной оболочкой во время нормальной работы.

Ртутно-паровая лампа

Металлогалогенные лампы

Металлогалогенные лампы похожи на ртутные лампы, но в дуговой трубке используются металлогалогенные добавки вместе с ртутью и аргоном. Эти добавки позволяют лампе производить больше видимого света на ватт с улучшенной цветопередачей.

Диапазон мощности от 32 до 2000, что позволяет использовать его в самых разных помещениях и на открытом воздухе. Эффективность металлогалогенных ламп составляет от 50 до 115 люмен на ватт, что обычно примерно вдвое больше, чем у паров ртути.

Благодаря хорошей цветопередаче и высокому световому потоку эти лампы подходят для использования на спортивных аренах и стадионах. Внутреннее использование включает большие аудитории и конференц-залы. Эти лампы иногда используются для общего наружного освещения, например, на стоянках, но натриевая система высокого давления обычно является лучшим выбором.

Преимущества и недостатки металлогалогенных ламп

Преимущества металлогалогенных ламп	Недостатки металлогалогенных ламп
Высокая эффективность Хорошая цветопередача Широкий диапазон мощности	Расчетный срок службы металлогалогенных ламп меньше, чем у других источников HID; Лампы меньшей мощности служат менее 7 500 часов, а лампы высокой мощности служат в среднем от 15 000 до 20 000 часов. Цвет может отличаться от лампы к лампе и может меняться в течение срока службы лампы и при уменьшении яркости.

Натриевая лампа высокого давления (HPS)

Натриевая лампа высокого давления (HPS) широко используется для наружного и промышленного применения. Его более высокая эффективность делает его лучшим выбором, чем галогенид металла для этих применений, особенно когда хорошая цветопередача не является приоритетом.

Лампы

HPS отличаются от ртутных и металлогалогенных ламп тем, что не содержат пусковых электродов; В схему балласта входит высоковольтный электронный стартер.Дуговая трубка изготовлена ​​из керамического материала, который выдерживает температуру до 2372 ° F. Он заполнен ксеноном для зажигания дуги, а также газовой смесью натрий-ртуть.

Эффективность лампы HPS очень высока (до 140 люмен на ватт). Например, натриевая лампа высокого давления мощностью 400 Вт дает 50 000 начальных люменов. Металлогалогенная лампа той же мощности дает 40 000 начальных люменов, а ртутная лампа мощностью 400 Вт дает только 21 000 первоначально.

Натрий, основной используемый элемент, дает «золотой» цвет, характерный для ламп HPS.Хотя лампы HPS обычно не рекомендуются для приложений, где важна цветопередача, свойства цветопередачи HPS улучшаются. Некоторые лампы HPS теперь доступны в цветах «люкс» и «белый», которые обеспечивают более высокую цветовую температуру и улучшенную цветопередачу. Эффективность «белых» ламп HPS малой мощности ниже, чем у металлогалогенных ламп (люмен на ватт у металлогалогенных ламп низкой мощности составляет 75-85, а у белых HPS — 50-60 LPW).

Многочисленные применения разрядных ламп для освещения

Каковы основные области применения газоразрядных ламп? В лампах этого типа возникает внутренний электрический разряд между двумя электродами в газонаполненной камере; Уровень интенсивности, создаваемой газоразрядной лампой, может варьироваться и может варьироваться от ламп малой мощности до экстремальных значений, которые можно использовать для заполнения светом больших площадей.

Следовательно, газоразрядные лампы могут использоваться по-разному. Стоит более подробно рассмотреть эти применения и типы имеющихся газоразрядных ламп.

Газоразрядные лампы могут быть очень эффективными при сохранении яркости в течение длительного периода. Их применение распространяется на целый ряд бытовых и коммерческих областей и зависит от типа используемого газа.

Например, ртутные газоразрядные лампы могут обеспечивать особенно высокий уровень яркости при использовании на открытом воздухе, как и натриевые лампы, которые могут давать оранжевое свечение, наблюдаемое на уличных фонарях.Люминесцентные лампы также можно использовать для создания низкого давления и постоянного уровня яркости.

Некоторые из других распространенных применений газоразрядных ламп включают неоновые вывески, при которых электроды используются с трубками для создания различных букв и графики. Процесс создания неонового света довольно сложен и включает в себя выдувание стекла и настройку разных цветов. Пары неона или ртути с некоторыми элементами аргона являются общими компонентами этих трубок, для эффективной работы которых требуются источники высокого напряжения.

В случае использования газоразрядных ламп высокой интенсивности наружные арены могут освещаться лампами с очень высоким напряжением. Эти лампы также можно использовать для небольших открытых площадок и складов, а также на проезжей части для создания длительного интенсивного освещения.

Внутреннему садоводству можно также помочь с помощью газоразрядных ламп малой интенсивности, таких как фонари для подводного плавания и велосипедные фары, при каждом использовании которых используются разные уровни силы света.

При установке газоразрядных ламп необходимо установить механизм управления, который действует как преобразователь количества заряда, проходящего через лампочку или трубку.Доступно несколько различных типов механизмов управления, которые могут включать индуктивные механизмы управления и электронные механизмы управления, причем последние способны ограничивать количество тока, проходящего через лампу. Механизмы управления аналогичным образом могут использоваться для зажигания ламп и представляют собой важный способ поддержания уровня здоровья и безопасности для различных устройств.

Независимо от того, как используется газоразрядная лампа, очень важно понимать, какие величины тока и напряжения используются; Газоразрядные лампы высокой интенсивности особенно подвержены перегреву, и за ними следует внимательно следить с помощью железных балластов и устройств управления.

Лампы, содержащие натрий и ртуть, также могут представлять опасность отравления, и их следует тщательно утилизировать, если они сломаются. Важно убедиться, что вы прочитали о различных типах газоразрядных ламп, доступных от поставщиков, прежде чем переходить на конкретный уровень мощности.

Понимание газоразрядных ламп и различных способов их использования поможет вам выбрать идеальную лампу для вашего проекта.

Автор Биография: Том Дарнелл ведет блог об эффективных решениях по освещению для вашего дома и о своем опыте электрика. Он рекомендует использовать BLTDirect, чтобы подобрать новейшие газоразрядные лампы.

Газоразрядные лампы высокой интенсивности — Primelite Manufacturing

Primelite продолжает наш взгляд на различные типы лампочек. От ламп накаливания до светодиодов освещение сильно изменилось за последние 200 с лишним лет. Раньше мы обращали внимание на лампы накаливания, отражатели (лампы накаливания), вольфрамово-галогенные лампы, люминесцентные лампы и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). На этой неделе мы познакомимся с газоразрядной лампой высокой интенсивности (HID).

Что такое газоразрядная лампа высокой интенсивности.

Газоразрядные лампы высокой интенсивности (HID-лампы) представляют собой тип электрических газоразрядных ламп, которые излучают свет с помощью электрической дуги между вольфрамовыми электродами, помещенными внутри полупрозрачной или прозрачной дуговой трубки из плавленого кварца или плавленого оксида алюминия. Эта трубка заполнена как газом, так и солями металлов. Газ облегчает зажигание дуги.

Как только дуга зажигается, она нагревает и испаряет соли металлов, образуя плазму, что значительно увеличивает интенсивность света, производимого дугой, и снижает ее энергопотребление.Лампы HID используют электрическую дугу для получения интенсивного света. Как и люминесцентные лампы, им требуются пускорегулирующие устройства. Им также требуется до 10 минут, чтобы произвести свет при первом включении, потому что балласту нужно время, чтобы образовалась электрическая дуга. Поскольку HID-лампам требуется время для установки, они наиболее подходят для приложений, в которых они остаются включенными в течение нескольких часов. Благодаря интенсивному свету, который они излучают с высокой эффективностью, HID-лампы обычно используются для наружного освещения и на больших крытых аренах.

Лампы

HID обеспечивают наивысшую эффективность и самый долгий срок службы среди всех типов освещения.Он может сэкономить 75% -90% энергии освещения при замене ламп накаливания.

Три наиболее распространенных типа газоразрядных ламп высокой интенсивности:

Ртутные лампы
Металлогалогенные лампы
Натриевые лампы высокого давления

Лампы на ртутных парах
Лампы на ртутных парах, старейшие типы разрядного освещения высокой интенсивности, используются в основном для уличного освещения. Лампы на ртутных парах обеспечивают около 50 люмен на ватт. Они излучают очень холодный сине-зеленый белый свет.Большинство комнатных ртутных ламп на аренах и спортзалах были заменены металлогалогенными лампами. Металлогалогенные лампы обладают лучшей цветопередачей и более высокой эффективностью. Однако, как и натриевые лампы высокого давления, ртутные лампы имеют более длительный срок службы (16 000–24 000 часов), чем металлогалогенные лампы.

Металлогалогенные лампы
Металлогалогенные лампы излучают яркий белый свет с лучшей цветопередачей среди типов высокоинтенсивного освещения. Они используются для освещения больших внутренних помещений, таких как спортзалы и спортивные арены, а также открытых площадок, таких как автомобильные стоянки.

Металлогалогенные лампы по конструкции и внешнему виду аналогичны ртутным лампам. Добавление газов галогенидов металлов к газу ртути внутри лампы приводит к более высокому световому выходу
, большему количеству люмен на ватт и лучшей цветопередаче, чем при использовании одного только газа ртути. Металлогалогенные лампы имеют меньший срок службы (5 000-20 000 часов), чем лампы на парах ртути и натриевые лампы высокого давления.

Натриевые лампы высокого давления
Натриевые лампы высокого давления становятся наиболее распространенным типом наружного освещения.Натриевые лампы высокого давления имеют больше люмен на ватт — эффективность выше, чем у натриевых ламп низкого давления. Они излучают теплый белый свет. Как и ртутные лампы, натриевые лампы высокого давления имеют худшую цветопередачу, чем металлогалогенные лампы, но более длительный срок службы (16 000–24 000 часов).

В конце срока службы многие типы газоразрядных ламп высокой интенсивности демонстрируют явление, известное как цикличность. Эти лампы можно запускать при относительно низком напряжении. Однако, поскольку они нагреваются во время работы, внутреннее давление газа внутри дуговой трубки повышается, и для поддержания дугового разряда требуется более высокое напряжение.По мере того, как лампа стареет, напряжение, необходимое для поддержания дуги, в конечном итоге возрастает и превышает напряжение, обеспечиваемое электрическим балластом. Когда лампа нагревается до этой точки, дуга гаснет, и лампа гаснет. В конце концов, когда дуга гаснет, лампа снова остывает, давление газа в дуговой трубке снижается, и балласт может снова вызвать зажигание дуги. В результате лампа некоторое время светится, а затем снова гаснет.

Иногда кварцевая трубка, содержащая ртуть, может взорваться, выпуская до 30 мг паров ртути в атмосферу.Такое количество ртути потенциально токсично, но основная опасность от разбитых ламп — порезы стекла. Производитель Philips рекомендует использовать ртутный пылесос, средства вентиляции или защиты органов дыхания, средства защиты глаз и защитную одежду при работе с разбитыми лампами. Ртутные лампы также требуют специальной утилизации отходов, в зависимости от местонахождения

Серия: Primelite смотрит на лампочку:

Источники:
Википедия — Газоразрядные лампы высокой интенсивности
US Dept.of Energy / Energy.Gov — Основы освещения с высокоинтенсивным разрядом

Фотографии:
Ртутная паровая лампа — Википедия
Металлогалогенная лампа — Википедия

Разрядное освещение — DIYWiki

Натриевые газоразрядные лампы предназначены для наружного освещения. Благодаря высокой энергоэффективности и низкому качеству освещения они широко используются в качестве уличных фонарей.

Металлогалогенид дает белый свет хорошего качества, но не так энергоэффективен, как натрий.

Общая информация

Преимущества натрия — высокая энергоэффективность и очень долгий срок службы лампы. Из минусов — плохое качество света и медленный прогрев.

Ртуть намного более энергоэффективна, чем галогенные лампы, но меньше, чем натриевые. Он устарел из-за CFL, светодиодов и галогенидов металлов.

Металлогалогенные лампы дороги, но общая стоимость ниже, чем у ламп накаливания, таких как галогенные, из-за их гораздо более высокой энергоэффективности.

Газоразрядные лампы (лампочки), как правило, относительно дороги в покупке, но они дешевы и обладают высокой энергоэффективностью в эксплуатации.Они очень долговечны, что сводит к минимуму замену ламп.

Натриевые и ртутные лампы нагреваются за несколько минут. Их нельзя использовать с детекторами PIR.

Газоразрядные лампы должны работать от подходящего балласта, никогда не подключайте лампу напрямую к электросети. Балласт встроен в арматуру.

Натриевые лампы доступны от 18 Вт и выше. Лампа мощностью 18 Вт будет освещать больше, чем средняя проезжая часть или двор, обеспечивая такой же уровень света, как и лампа накаливания мощностью 150 Вт.

Типы светильников

Металлогалогенные

• Хорошее качество белого света
• Доступен в теплом белом цвете 2700K и дневном свете 4000-5000K
• Качество света намного лучше, чем у натриевых и ртутных ламп.
• Сравнительно высокая стоимость покупки
• Общая стоимость владения на 1000 часов меньше, чем у линейного галогена, благодаря гораздо более высокой энергоэффективности.
• Цвет света имеет тенденцию изменяться с возрастом лампы
• Электронные балласты стоят дороже, но обеспечивают более длительный срок службы лампы и меньшее изменение цвета.
• Лампы склонны к взрыву при выходе из строя. Этого можно избежать, если заменить лампу до конца срока службы.
• В этих лампах используется очень высокое напряжение зажигания, несколько киловольт, поэтому при изменении светильника необходимо соблюдать осторожность.
• Не сработает повторно в горячем состоянии после отключения электроэнергии

Натрий низкого давления (SOX)

• Чрезвычайная энергоэффективность до 180 люмен на ватт
• Чистый желтый свет
• Время старта в районе 9 минут
• Часто используется для освещения автомагистралей
• Отсутствие цветового восприятия от света SOX

Натрий высокого давления (SON)

• Дает оранжевый / золотистый / розовый свет.
• Время старта в районе 2 минут
• Часто используется как уличные фонари в центре города.
• Высокоэффективные

Модифицированные натриевые лампы

СЫН +

Эти модифицированные натриевые лампы дают немного лучший индекс цветопередачи и выходную мощность, чем стандартные лампы SON.

• Подходит для стандартных светильников SON

Белый Натрий

Еще одна модификация натриевой лампы высокого давления. Они излучают белый свет 2700K и 85 CRI.

• Намного лучшее качество света, чем у SON
• Менее эффективен и долговечен, чем SON
• Требуется собственный тип ПРА

SOX +

Лампа SOX слегка улучшенная

SOX Экономичный

Повышенная энергоэффективность по сравнению со стандартным SOX при работе на ВЧ пускорегулирующем аппарате

Меркурий

• Устаревший
• Белый свет, но холодный, резкий и неприятный
• Время начала до минуты
• КПД лучше, чем у галогенов, но хуже, чем у натрия, галогенидов металлов, светодиодов и CFL.
• Часто использовался в качестве уличных фонарей или фонарей для парковок. Большинство из них было преобразовано в натрий, но некоторые все еще используются.

Восприятие цвета

Спектр белой лампы накаливания

Под натриевым светом низкого давления , поскольку создается только один цвет, зрение монохромное, поэтому восприятие цвета объекта невозможно. Восприятие зрителем цвета под этим светом в основном обусловлено светом из других источников и в некоторой степени из памяти, а также осознанием того, что зеленый и синий будут выглядеть темными, в то время как оранжевый и желтый кажутся светлыми.

Натрий высокого давления дает более широкий спектр, восприятие цвета возможно, но неточно.

Ртутные газоразрядные лампы излучают белый свет, но у спектра невысокий индекс цветопередачи, а относительная яркость или интенсивность разных цветов неестественна. Хотя это самый близкий к белому свет из трех, он воспринимается менее приятно, чем натрий высокого давления.

Комбинация ртутных и натриевых ламп высокого давления дает лучшее качество света, чем каждая из них по отдельности, но металлогалогенные лампы стали нормой там, где качество света имеет значение.

Металлогалогенные лампы излучают настоящий белый свет.

Дополнительная информация о спектрах этих ламп и их значении для зрения:

Световая отдача

Типичные значения в люменах на ватт. Характеристики лампы накаливания включены для сравнения.

• 180 Натрий низкого давления
• 110-150 Натрий высокого давления
• 50-125 Галогенид металла
• 35-60 Выделение ртути
• 10-17 Нить накала

Фитинги

ПРА встроена в арматуру.

• Натриевые лампы работают от ПРА натриевых ламп
• Ртутные лампы работают на пускорегулирующем аппарате ртутных ламп
• Металлогалогенные лампы работают на металлогалогенных балластах. Некоторые использовали ПРА натриевые, некоторые использовали ПРА ртутных ламп

Трансплантат

Газоразрядные осветительные приборы обычно выглядят скорее промышленными, чем бытовыми. Доступны 18-ваттные светильники SOX, которые выглядят как переборки. Если вы хотите что-то, что выглядит лучше, содержимое некрасивого приспособления можно перенести в приспособление по вашему выбору.

Примечание:

• В галогениде металла используются очень высокие пусковые напряжения, поэтому арматура должна выдерживать взрывающиеся лампы.
• Номинальная мощность осветительной арматуры должна превышать мощность используемой лампы.
• Не используйте светильник с зеркальным отражателем, это может вызвать перегрев лампы. Светорассеивающие отражатели в порядке.
• Не пытайтесь управлять газоразрядными лампами от ИК-датчиков. Подходят таймеры и датчики от рассвета до заката.

Для СОН и ртути:

• Провод между балластом и лампой должен быть коротким.
• Этот провод должен выдерживать пусковые импульсы высокого напряжения с некоторыми из этих типов ламп, поэтому используйте толстый сетевой кабель.

Зажигалки

У некоторых ламп есть внутренние воспламенители, у некоторых — внешние. Два типа ламп нельзя менять местами в фитингах.

• Буква I в треугольнике означает внутренний воспламенитель
• Буква Е в треугольнике означает внешний

использует

Газоразрядные лампы в основном используются для освещения больших дворов и складов и, конечно же, уличного освещения.

Отсутствие газоразрядных ламп малой мощности и низкое качество света делают их непригодными практически для любого внутреннего освещения.

Газоразрядные лампы также используются для освещения растений. Натрий используется там, где его свет будет смешиваться с дневным светом. Когда натрий используется для освещения растений, высокий уровень освещенности, сильное мерцание, плохое цветовосприятие и низкий визуальный контраст делают работу при освещении в течение длительного времени неприятной. Когда ожидается длительное время работы, цветные очки могут улучшить это, блокируя часть желтого света, тем самым улучшая цвет, повышенную яркость и контраст. Идеальный цвет очков — сине-фиолетовый.

Варианты освещения

Для домашнего использования светодиоды с пассивным инфракрасным управлением, как правило, являются лучшим вариантом.

Установка высокоэффективного светильника высоко снижает блики. Установка в пределах досягаемости окна упрощает замену ламп.

Если в вашей ситуации на PIR-светильник будет уходить много времени, маломощная натриевая лампа на таймере или, что лучше, датчик от рассвета до заката может снизить общее потребление энергии и уменьшить количество замен лампочек. Цена ниже качества света.

См. Также

газоразрядных ламп высокой интенсивности — Висконсин, энергоэффективность и возобновляемые источники энергии

В большинстве хозяйств есть по крайней мере одна газоразрядная лампа высокой интенсивности (HID), освещающая двор в ночное время. Лампа на парах ртути (МВ) — это один из типов СПРЯТАННЫХ ламп. Однако ртутные лампы наименее эффективны из ламп типа HID и представляют больший риск для окружающей среды, чем другие типы, такие как натриевые лампы высокого давления (HPS) и металлогалогенные (MH) лампы. Лампа HPS излучает около 95 люмен / ватт, в то время как лампы MH излучают около 60 люмен / ватт, а лампа MV излучает только 32 люмен / ватт, что является самым низким показателем среди ламп типа HID.Металлогалогенная лампа обеспечивает лучшую цветопередачу, и ее следует рассмотреть для замены ламп среднего напряжения в местах, где важно распознавание цвета, например, в молочных стойлах. Многие производители ламп имеют модернизированные лампы HPS или MH, которые можно использовать для непосредственной замены ртутной лампы без замены светильника, но они дороги и стоят столько же, сколько новый светильник с лампой. Лампа HPS мощностью 100 Вт может обеспечить в 2,5 раза больше света, чем лампа среднего напряжения 100 Вт, а лампа MH мощностью 100 Вт дает на 155% больше люмен.

Металлогалогенные лампы доступны в стандартном и импульсном исполнении. Импульсный старт — это новая технология, которая увеличивает срок службы лампы до 50%, увеличивает количество люмен на ватт примерно на 8%, быстрее разогревается и перезапускается, а также на 33% меньше теряет световой поток в течение срока службы лампы. Их следует учитывать при установке любых новых приспособлений. Однако лампы для металлогалогенных ламп с импульсным запуском (PSMH) нельзя использовать в стандартных металлогалогенных светильниках, а стандартные металлогалогенные лампы нельзя использовать в светильниках PSMH.Поэтому при добавлении новых светильников к существующей установке рекомендуется обновить все приспособления до пусковых балластов и ламп, чтобы устранить проблемы с инвентаризацией.

Низкие пролетные приспособления HID обычно используются в амбарах со свободным размещением (см. Фото справа). Они должны быть широко распространенного типа, что обычно означает, что они будут иметь рассеиватель или крышку над лампой, чтобы рассеивать часть света по горизонтали. Рекомендуется, чтобы прибор был рассчитан на влажную среду с уплотненным диффузором.

Как работает лампа HID?
HID лампа состоит из дуговой трубки (или иногда называемой газоразрядной трубкой), заполненной газом. В случае металлогалогенной лампы она содержит исходный газ (обычно аргон), ртуть и соли галогенидов металлов. Когда лампа работает, на газовую смесь в трубке подается высокое напряжение, заставляя ее испаряться и излучать свет и энергию ультрафиолета. Внешняя оболочка или колба обеспечивает стабильную тепловую среду для дуговой трубки. Если лампа HID выключена, она должна остыть, прежде чем она снова загорится или снова зажгется, что может занять от 5 до 20 минут.

Когда пора менять лампу HID?
Поскольку у HID-фонарей нет нити накала, которая могла бы перегореть, как лампа накаливания, они не просто перестают работать, а просто гаснут по мере старения. Если световой поток лампы сильно ухудшен, лампу следует заменить. Вторым признаком необходимости замены лампы является частое выключение и повторное зажигание при подаче питания на прибор. Лучше всего менять лампы примерно по истечении расчетного срока службы, который обычно составляет 20 000 часов или более.

Если у вас есть вопросы по поводу информации на этом сайте, свяжитесь с
Скоттом Сэнфордом, выдающимся специалистом по связям с общественностью, Университет Висконсина, [email protected] edu.

Газоразрядная лампа высокой интенсивности — Энциклопедия Нового Света

Ксеноновая лампа с короткой дугой мощностью 15 киловатт, используемая в проекторах IMAX.

Газоразрядные лампы высокой интенсивности (HID) включают в себя несколько типов электрических ламп: ртутные, металлогалогенные (также HQI), натриевые высокого давления, натриевые лампы низкого давления и, реже, ксеноновые лампы с короткой дугой.Светообразующий элемент этих типов ламп представляет собой хорошо стабилизированный дуговый разряд, заключенный в огнеупорную оболочку (дуговую трубку) с нагрузкой на стенку более 3 Вт на квадратный сантиметр (Вт / см²) (19,4 Вт на квадратный дюйм). (Вт / дюйм²)).

По сравнению с люминесцентными лампами и лампами накаливания, HID-лампы излучают гораздо большее количество света на единицу площади лампы.

Строительство

Схема натриевой лампы высокого давления. Лампы

HID излучают свет, зажигая электрическую дугу через вольфрамовые электроды, размещенные внутри специально разработанной внутренней трубки из плавленого кварца или плавленого оксида алюминия. Эта трубка заполнена как газом, так и металлами. Газ помогает зажигать лампы. Затем металлы излучают свет, когда они нагреваются до точки испарения, образуя плазму.

Типы HID-ламп включают:

• Пары ртути (индекс цветопередачи (CRI) 15-55)
• Металлогалогенид (диапазон CRI 65-80, керамический MH может достигать 90-х годов)
• Натрий низкого давления (CRI 0 из-за их монохроматического света)
• Натрий высокого давления (диапазон CRI 22-75)
• Ксеноновые дуговые лампы.

Лампы на ртутных парах, которые изначально давали голубовато-зеленый свет, были первыми коммерчески доступными HID лампами. Сегодня они также доступны в более белом свете с коррекцией цвета. Но их все еще часто заменяют более новые, более эффективные натриевые и металлогалогенные лампы высокого давления. Стандартные натриевые лампы низкого давления имеют самый высокий КПД среди всех ламп HID, но излучают желтоватый свет. Сейчас доступны натриевые лампы высокого давления, излучающие более белый свет, но эффективность несколько снижается. Металлогалогенные лампы менее эффективны, но излучают еще более белый и естественный свет. Также доступны цветные металлогалогенные лампы.

Вспомогательные устройства

Как и люминесцентные лампы, HID-лампы требуют пускорегулирующего устройства и поддержания их дуги. Метод, используемый для первоначального зажигания дуги, варьируется: ртутные лампы и некоторые металлогалогенные лампы обычно запускаются с помощью третьего электрода рядом с одним из основных электродов, в то время как другие типы ламп обычно запускаются с использованием импульсов высокого напряжения.

Приложения

Лампы

HID обычно используются, когда требуется высокий уровень света на больших площадях, а также когда требуется энергоэффективность и / или интенсивность света. Эти области включают спортзалы, большие общественные зоны, склады, кинотеатры, площадки для активного отдыха, проезжие части, автостоянки и пешеходные дорожки. В последнее время лампы HID, особенно металлогалогенные, стали использоваться в небольших магазинах и жилых помещениях. Лампы HID сделали домашнее садоводство практичным, особенно для растений, которым требуется много солнечного света высокой интенсивности, таких как овощи и цветы.Они также используются для воспроизведения солнечного света тропической интенсивности в закрытых аквариумах.

Некоторые лампы HID, такие как ртутные газоразрядные лампы, производят большое количество ультрафиолетового излучения и поэтому нуждаются в диффузорах, блокирующих это излучение. За последние несколько лет было несколько случаев неисправных диффузоров, из-за которых люди страдали серьезными солнечными ожогами и дуговыми глазами. Теперь правила могут требовать охраняемые лампы или лампы, которые быстро перегорят, если их внешняя оболочка будет повреждена.

В последнее время лампы HID стали использоваться в автомобильных фарах.Это приложение вызвало неоднозначную реакцию автомобилистов, в основном из-за количества бликов, которые могут вызывать HID-огни. У них часто есть автоматическая система самовыравнивания, чтобы свести к минимуму эту проблему, и поэтому они обычно являются дорогостоящим дополнительным оборудованием для большинства автомобилей. Однако многие автомобилисты по-прежнему предпочитают эти фары, поскольку они излучают более четкий, яркий и естественный свет, чем обычные фары.

HID лампы используются в велосипедных фарах высокого класса. Они желательны, потому что излучают намного больше света, чем галогенная лампа той же мощности.Галогенные лампы кажутся желтоватыми; Велосипедные фары HID выглядят слегка сине-фиолетовыми.

HID лампы также используются на многих самолетах авиации общего назначения для посадки и руления.

Лампа ртутно-паровая

Ртутная лампа — это газоразрядная лампа, в которой ртуть в возбужденном состоянии используется для получения света. Дуговый разряд обычно ограничивается небольшой дуговой трубкой из плавленого кварца, установленной внутри большой колбы из боросиликатного стекла. Внешняя колба может быть прозрачной или покрытой люминофором; в любом случае внешняя колба обеспечивает теплоизоляцию, защиту от ультрафиолетового излучения и удобный монтаж дуговой трубки из плавленого кварца.

Ртутные лампы (и их родственники) часто используются, потому что они относительно эффективны. Лампы с фосфорным покрытием обеспечивают лучшую цветопередачу, чем натриевые лампы высокого или низкого давления. Они также обладают очень долгим сроком службы, а также обеспечивают интенсивное освещение для нескольких областей применения.

Теория и отношения

Ртутная лампа представляет собой устройство с отрицательным сопротивлением и требует вспомогательных компонентов (например, балласта) для предотвращения чрезмерного тока.Вспомогательные компоненты по существу аналогичны балластам, используемым в люминесцентных лампах. Он часто используется для наружного освещения (вывески), а также для зрительных залов и сцен.

Также, как и люминесцентные лампы, ртутные лампы обычно требуют стартера, который обычно находится внутри самой ртутной лампы. Третий электрод установлен рядом с одним из основных электродов и подключен через резистор к другому основному электроду. При подаче питания напряжение достаточно для зажигания дуги между пусковым электродом и соседним основным электродом.В результате дугового разряда образуется достаточно ионизированной ртути для зажигания дуги между основными электродами. Иногда также устанавливается термовыключатель, чтобы закоротить стартовый электрод на соседний основной электрод, полностью подавляя стартовую дугу после ее возникновения.

Эксплуатация

При первом включении лампы ртутные лампы излучают темно-синее свечение, потому что ионизируется лишь небольшое количество ртути и давление газа в дуговой трубке очень низкое (большая часть света производится в ультрафиолетовые полосы ртути).Когда зажигается основная дуга, и газ нагревается и давление увеличивается, свет смещается в видимый диапазон, а высокое давление газа приводит к некоторому расширению полос излучения ртути, производя свет, который человеческому глазу кажется более белым (хотя это все еще не непрерывный спектр). Даже при полной интенсивности свет ртутной лампы без люминофора имеет отчетливо голубоватый цвет.

Рекомендации по цвету

Чтобы исправить голубоватый оттенок, многие ртутные лампы покрывают внутреннюю часть внешней колбы люминофором, который преобразует часть ультрафиолетового излучения в красный свет.Это помогает заполнить дефицитный красный конец электромагнитного спектра. Эти лампы обычно называют лампами с коррекцией цвета. Это покрытие имеет большинство современных ртутных ламп. Одна из первоначальных претензий к ртутным огням заключалась в том, что они заставляли людей выглядеть «бескровными трупами» из-за отсутствия света красного конца спектра. Также наблюдается усиление красного цвета (например, из-за непрерывного излучения) в ртутных лампах сверхвысокого давления (обычно более 200 атм.).), нашедший применение в современных компактных проекционных устройствах.

Излучает длины волн — 253,7, 365,4, 404,7, 435,8, 546,1 и 578,0 нм.

Ультрафиолетовые опасности

Все лампы на парах ртути (включая металлогалогенные лампы) должны иметь элемент (или быть установлен в приспособлении, в котором есть элемент), предотвращающий выход ультрафиолетового излучения. Обычно эту функцию выполняет внешняя колба лампы из боросиликатного стекла, но следует проявлять особую осторожность, если лампа устанавливается в ситуации, когда эта внешняя оболочка может быть повреждена.Были задокументированы случаи повреждения ламп в спортзалах, в результате чего возникали солнечные ожоги и воспаление глаз. ^[1] При использовании в таких местах, как спортивные залы, светильник должен содержать прочную внешнюю защиту или внешнюю линзу для защиты внешней колбы лампы. Также делаются специальные «предохранительные» лампы, которые намеренно перегорают при разбивании наружного стекла. Обычно это достигается с помощью тонкой углеродной полосы, используемой для соединения одного из электродов, который сгорает в присутствии воздуха.

Даже при использовании этих методов часть ультрафиолетового излучения все еще может проходить через внешнюю колбу лампы. Это приводит к ускорению процесса старения некоторых пластиков, используемых в конструкции светильников, в результате чего они сильно обесцвечиваются уже через несколько лет эксплуатации. Поликарбонат особенно страдает от этой проблемы; и нередко можно увидеть довольно новые поверхности из поликарбоната, расположенные рядом с лампой, которые за короткое время приобрели тусклый, похожий на ушную серу цвет. Некоторые полироли, такие как Brasso, можно использовать для удаления некоторой части пожелтения, но обычно с ограниченным успехом.

Металлогалогенная лампа

Пример источника света, использующего металлогалогенную лампу широкого спектра, направленную вверх, в небо. Местоположение: Гауда, Нидерланды.

Металлогалогенные лампы , входящие в семейство ламп с высокоинтенсивным разрядом (HID), обеспечивают высокий световой поток для своих размеров, что делает их компактными, мощными и эффективными источниками света. Металлогалогенные лампы, изначально созданные в конце 1960-х годов для промышленного использования, теперь доступны во многих размерах и конфигурациях для коммерческих и жилых помещений.Как и большинство HID-ламп, металлогалогенные лампы работают при высоком давлении и температуре, и для их безопасной работы требуются специальные приспособления. Они также считаются «точечными» источниками света, поэтому часто требуются отражающие светильники для концентрации света в осветительных приборах.

Использует

Металлогалогенные лампы используются как для общепромышленных целей, так и для очень специфических применений, требующих определенного ультрафиолетового или синего света. Они используются для выращивания в помещении, потому что они могут обеспечивать спектр и температуру света, которые способствуют общему росту растений.Чаще всего они используются в спортивных сооружениях.

Пример металлогалогенного осветительного столба на бейсбольном поле (см. Рисунок для примечания).

Эксплуатация

Как и другие газоразрядные лампы, такие как очень похожие ртутные лампы, металлогалогенные лампы излучают свет, пропуская электрическую дугу через смесь газов. В металлогалогенной лампе компактная дуговая трубка содержит смесь аргона, ртути и различных галогенидов металлов под высоким давлением. Смесь галогенидов будет влиять на природу производимого света, влияя на коррелированную цветовую температуру и интенсивность (например, делая свет более синим или красным). Газ аргон в лампе легко ионизируется и облегчает зажигание дуги между двумя электродами, когда на лампу впервые подается напряжение. Тепло, генерируемое дугой, затем испаряет ртуть и галогениды металлов, которые производят свет при повышении температуры и давления.

Как и все другие газоразрядные лампы, металлогалогенные лампы требуют дополнительного оборудования для обеспечения надлежащего пускового и рабочего напряжения и регулирования тока в лампе.

Около 24 процентов энергии, используемой металлогалогенными лампами, производят свет (65-115 лм / Вт ^[2] ), что делает их в целом более эффективными, чем люминесцентные лампы, и значительно более эффективными, чем лампы накаливания.

Компоненты

Металлогалогенные лампы состоят из следующих основных компонентов. У них есть металлическое основание (в некоторых случаях они двусторонние), обеспечивающее электрическое соединение. Они покрыты внешним стеклянным экраном (или стеклянной колбой) для защиты внутренних компонентов и защиты от ультрафиолетового излучения, генерируемого парами ртути. Внутри стеклянного экрана ряд опорных и выводных проводов удерживают внутреннюю дуговую трубку из плавленого кварца и встроенные в нее вольфрамовые электроды.Фактически свет создается внутри дуговой трубки. Помимо паров ртути, лампа содержит иодиды, а иногда и бромиды различных металлов и благородный газ. Состав используемых металлов определяет цвет лампы.

Многие типы имеют алюминиевую дуговую трубку вместо кварцевой, как у натриевых ламп высокого давления. Их обычно называют галогенидами металлов или КМГ.

Некоторые лампы имеют люминофорное покрытие на внутренней стороне внешней лампы для рассеивания света.

Балласты

Для металлогалогенных ламп требуются электрические балласты для регулирования тока дуги и подачи на дугу надлежащего напряжения. Металлогалогенные лампы для запуска зонда содержат специальный «пусковой» электрод внутри лампы для зажигания дуги при первом зажигании лампы (что вызывает легкое мерцание при первом включении лампы). Металлогалогенные лампы с импульсным запуском не требуют пускового электрода, а вместо этого используют специальную пусковую схему, называемую зажигателем, для генерации импульса высокого напряжения на рабочие электроды.Стандарты системы балласта для ламп Американского национального института стандартов (ANSI) устанавливают параметры для всех металлогалогенных компонентов (за исключением некоторых более новых продуктов).

Сейчас доступно несколько электронных балластов для металлогалогенных ламп. Преимущество этих балластов — более точное управление мощностью лампы, что обеспечивает более стабильный цвет и более длительный срок службы лампы. Сообщается, что в некоторых случаях электронные балласты повышают эффективность (т. Е. Сокращают потребление электроэнергии). Однако, за некоторыми исключениями, высокочастотный режим не увеличивает эффективность лампы, как в случае люминесцентных ламп высокой (HO) или очень высокой мощности (VHO).Однако высокочастотная электроника позволяет использовать специально разработанные металлогалогенные балластные системы с затемнением.

Цветовая температура

Металлогалогенные лампы изначально предпочитались ртутным лампам в тех случаях, когда требовалось естественное освещение из-за генерируемого более белого света (ртутные лампы, генерирующие гораздо более синий свет). Однако сегодня различие не так велико. Некоторые металлогалогенные лампы могут излучать очень чистый «белый» свет с индексом цветопередачи (CRI) в 1980-х годах.С появлением специализированных смесей галогенидов металлов теперь доступны металлогалогенные лампы, которые могут иметь коррелированную цветовую температуру от 3000K (очень желтый) до 20000K (очень синий). Некоторые специализированные лампы были созданы специально для потребностей в спектральном поглощении растений (гидропоника и домашнее садоводство) или животных (комнатные аквариумы). Возможно, наиболее важным моментом, о котором следует помнить, является то, что из-за допусков в производственном процессе цветовая температура может незначительно отличаться от лампы к лампе, а цветовые свойства металлогалогенных ламп невозможно предсказать со 100-процентной точностью. Кроме того, в соответствии со стандартами ANSI цветовые характеристики металлогалогенных ламп измеряются после того, как лампа была горела в течение 100 часов (после выдержки). Цветовые характеристики металлогалогенной лампы не будут соответствовать техническим характеристикам до тех пор, пока колба не будет правильно выдержана. Наибольшая разница в цветовой температуре наблюдается в лампах с технологией «запуск зонда» (+/- 300 К). Более новая технология галогенидов металлов, называемая «импульсным запуском», улучшила цветопередачу и более контролируемую дисперсию Кельвина (+/- 100-200 Кельвинов).На цветовую температуру металлогалогенной лампы также могут влиять электрические характеристики электрической системы, питающей лампу, и производственные различия в самой лампе. Подобно лампе накаливания, если у металлогалогенной лампы недостаточно мощности, она будет иметь более низкую физическую температуру и, следовательно, ее световой поток будет более теплым (более красным). Обратное верно для лампы с избыточным током. Более того, цветовые свойства металлогалогенных ламп часто меняются в течение срока службы колбы.

Запуск и прогрев

Холодная металлогалогенная лампа не может сразу начать производить свою полную световую мощность, потому что температура и давление во внутренней дуговой камере требуют времени для достижения полного рабочего уровня. Запуск начальной аргонной дуги иногда занимает несколько секунд, а период прогрева может достигать пяти минут (в зависимости от типа лампы). В это время лампа приобретает разные цвета, поскольку различные галогениды металлов испаряются в дуговой камере.

Если питание прервется, даже на короткое время, дуга лампы погаснет, а высокое давление в трубке с горячей дугой предотвратит повторное зажигание дуги; перед повторным запуском лампы потребуется 5-10 минут для охлаждения.Это серьезная проблема в некоторых осветительных приборах, где продолжительное прерывание освещения может вызвать остановку производства или создать угрозу безопасности. Некоторые металлогалогенные лампы изготавливаются с возможностью «мгновенного повторного зажигания», в которых используется балласт с очень высокими рабочими напряжениями (30 000 вольт) для перезапуска горячей лампы.

Натриевая лампа

Уличный фонарь LPS / SOX на полной мощности

Натриевая лампа — газоразрядная лампа, в которой для получения света используется возбужденный натрий.Есть две разновидности таких ламп: низкого давления и высокого давления .

Натрий низкого давления (LPS или SOX)

Лампы

LPS (натриевые лампы низкого давления), также известные как лампы SOX (оксид натрия), состоят из внешней вакуумной оболочки из стекла, покрытого отражающим инфракрасное излучение слоем оксида индия и олова, полупроводникового материала, который пропускает видимые длины волн света и сохраняет инфракрасная (тепловая) спинка. Он имеет внутреннюю боросиликатную двухслойную стеклянную U-образную трубку, содержащую металлический натрий и небольшое количество смеси Пеннинга неона и аргона для запуска газового разряда, поэтому, когда лампа включается, она излучает тусклый красный / розовый свет, чтобы нагреть натрий. металл, и в течение нескольких минут он превращается в обычный ярко-оранжевый / желтый цвет по мере испарения металлического натрия.Эти лампы излучают практически монохроматический свет с длиной волны 590 нм. В результате объекты не имеют цветопередачи под светом LPS и видны только при отражении света 590 нм (оранжевый).

Лампы LPS являются наиболее эффективными источниками света с электрическим приводом при измерении в условиях фотопического освещения — до 200 лм / Вт. ^[3] . В результате они широко используются для наружного освещения, такого как уличные фонари и охранное освещение, где цветопередача многие считают менее важной.Лампы LPS доступны с номинальной мощностью от 10 Вт до 180 Вт, однако длина значительно увеличивается с увеличением мощности, что создает проблемы для дизайнеров.

Лампы LPS более близки к люминесцентным лампам, чем к газоразрядным лампам высокой интенсивности, поскольку они имеют источник разряда низкого давления, низкой интенсивности и линейную форму лампы. Кроме того, как и люминесцентные лампы, они не излучают яркую дугу, как другие лампы HID. Скорее, они излучают более мягкое яркое свечение, в результате чего блики меньше.

Еще одним уникальным свойством ламп LPS является то, что, в отличие от других типов ламп, световой поток у них не снижается с возрастом.Например, лампы Mercury Vapor HID к концу своего срока службы становятся очень тусклыми, вплоть до того, что становятся неэффективными, при этом потребляя при этом полную номинальную электрическую нагрузку. Однако лампы LPS увеличивают потребление энергии к концу их срока службы, который для современных ламп обычно составляет около 18 000 часов.

Натрий высокого давления (HPS, SON)

Спектр натриевой лампы высокого давления. Желто-красная полоса слева — это эмиссия D-линии атомарного натрия, а синие и зеленые линии — линии натрия, которые в остальном довольно слабы при разряде низкого давления, но становятся интенсивными при разряде высокого давления.

Натриевые лампы высокого давления (HPS) меньше по размеру и содержат некоторые другие элементы (например, ртуть), которые при первом зажигании дают темно-розовое свечение, а при нагревании — розовато-оранжевый свет. (Некоторые лампы также на короткое время излучают чистый или голубовато-белый свет между ними. Вероятно, это происходит из-за того, что ртуть светится до того, как натрий полностью нагреется). Натриевая линия D является основным источником света лампы HPS, и она сильно расширяется под давлением из-за высокого давления натрия в лампе, поэтому цвета объектов под ними можно различить.Это приводит к их использованию в областях, где важна или желательна хорошая цветопередача.

Натриевые лампы высокого давления достаточно эффективны — около 100 лм / Вт, до 150 лм / Вт при измерении в условиях освещения Photopic. Они широко используются для наружного освещения, например, уличных фонарей и освещения безопасности. Понимание изменения цветовой чувствительности человека с фотопиксельного на мезопический и скотопический важно для правильного планирования при проектировании освещения для дорог.

Из-за чрезвычайно высокой химической активности натриевой дуги высокого давления дуговая трубка обычно изготавливается из полупрозрачного оксида алюминия (оксида алюминия).Эта конструкция побудила General Electric использовать торговое название Lucalox для своей линейки натриевых ламп высокого давления.

Белый СЫН

Вариант натриевой лампы высокого давления White SON, представленный в 1986 году, имеет более высокое давление, чем типичная лампа HPS, обеспечивая цветовую температуру около 2700K с индексом цветопередачи 85; очень напоминающий цвет лампы накаливания. ^[4] Они часто находятся в помещении в кафе и ресторанах для создания определенной атмосферы. Однако за эти лампы приходится платить более высокую стоимость покупки, более короткий срок службы и более низкую светоотдачу.

Теория работы

Смесь металлического натрия и ртути находится в самой холодной части лампы и обеспечивает пары натрия и ртути, в которых возникает дуга. Для данного напряжения обычно существует три режима работы:

1. лампа погасла и ток не течет
2. Лампа работает с жидкой амальгамой в трубке
3. лампа работает со всей амальгамой в парообразном состоянии.

Первое и последнее состояния стабильны, а второе состояние нестабильно.Настоящие лампы не предназначены для работы с мощностью третьего состояния, это может привести к катастрофическому отказу. Точно так же аномальное падение тока приведет к гашению лампы. Это второе состояние, которое является желаемым рабочим состоянием лампы. В результате средний срок службы лампы превышает 20 000 часов.

На практике лампа питается от источника переменного напряжения последовательно с индуктивным «балластом», чтобы подавать на лампу почти постоянный ток, а не постоянное напряжение, что обеспечивает стабильную работу.Балласт обычно индуктивный, а не просто резистивный, что сводит к минимуму резистивные потери. Кроме того, поскольку лампа эффективно гаснет в каждой точке нулевого тока в цикле переменного тока, индуктивный балласт способствует повторному зажиганию, обеспечивая скачок напряжения в точке нулевого тока.

Отказ лампы LPS не приводит к включению цикла, скорее, лампа просто не зажигается и сохраняет тусклое красное свечение, которое проявляется во время фазы запуска.

Ксеноновые дуговые лампы

Детальный вид лампы 3 кВт, показывающий разницу в размерах анода (слева) и катода (справа).

Лампа мощностью 4 кВт в работе, вид через смотровое окно (зеленый оттенок из-за фильтрованного стекла). Ксеноново-ртутная лампа Osram мощностью 100 Вт с короткой дугой в отражателе.

Ксеноновые дуговые лампы используют ионизированный газ ксенон для получения яркого белого света, максимально имитирующего естественный дневной свет. Их условно можно разделить на три категории:

• Ксеноновые короткодуговые лампы непрерывного действия
• Ксеноновые длинодуговые лампы непрерывного действия
• Ксеноновые лампы-вспышки (которые обычно рассматриваются отдельно)

Каждая из них состоит из дуговых трубок из стекла или плавленого кварца с металлическими вольфрамовыми электродами на каждом конце.Стеклянную трубку сначала откачивают, а затем снова заполняют ксеноном. В ксеноновых лампах-вспышках третий «пусковой» электрод обычно окружает внешнюю часть дуговой лампы.

История и современное использование

Ксеноновые лампы с короткой дугой были изобретены в 1940-х годах в Германии и представлены в 1951 году компанией Osram. Впервые выпущенные в размере 2 киловатт (кВт) (XBO2001), эти лампы получили широкое распространение в кинопроекциях, где они успешно заменили старые угольные дуговые лампы. Белый непрерывный свет, излучаемый этой дугой, имеет качество дневного света, но имеет довольно низкую светоотдачу.Сегодня почти все кинопроекторы в кинотеатрах используют эти лампы мощностью от 900 Вт до 12 кВт. При использовании в проекционных системах Omnimax мощность одной лампы может достигать 15 кВт.

Конструкция светильника

Во всех современных ксеноновых лампах с короткой дугой используется оболочка из плавленого кварца с вольфрамовыми электродами, легированными торием. Плавленый кварц — единственный доступный в настоящее время с экономической точки зрения материал, который может выдерживать высокое давление и высокую температуру, присутствующие в операционной лампе, при этом оставаясь оптически прозрачным.Поскольку вольфрам и кварц имеют разные коэффициенты теплового расширения, вольфрамовые электроды привариваются к полосам из чистого металлического молибдена или сплава инвара, которые затем плавятся в кварце, образуя герметизирующую оболочку.

Из-за очень высоких уровней мощности лампы могут иметь водяное охлаждение. В лазерах (с непрерывной накачкой) лампа вставляется в неподвижный кожух лампы, и вода протекает между кожухом и лампой. Уплотнительное кольцо закрывает трубку, так что оголенные электроды не соприкасаются с водой.В приложениях с малой мощностью электроды слишком холодные для эффективной электронной эмиссии и не охлаждаются, в приложениях с высокой мощностью необходим дополнительный контур водяного охлаждения для каждого электрода. Для экономии средств водяные контуры часто не разделены, и вода должна быть сильно деионизирована, что, в свою очередь, позволяет кварцу или некоторым лазерным средам растворяться в воде.

Для достижения максимальной эффективности газообразный ксенон внутри лампы с короткой дугой должен поддерживаться под очень высоким давлением.Для больших ламп это представляет серьезную проблему безопасности, потому что, если лампа упадет или разорвется во время эксплуатации, части оболочки лампы могут быть выброшены с большой скоростью, что приведет к телесным повреждениям или смерти. Чтобы снизить этот риск, большие ксеноновые лампы с короткой дугой поставляются внутри специальных защитных экранов (см. Фотографию), которые будут содержать фрагменты оболочки, если лампа упадет и взорвется. Когда срок службы лампы подходит к концу, защитный экран снова надевается на лампу, а отработанная лампа снимается с оборудования и утилизируется.Риск взрыва увеличивается по мере использования лампы.

Существует еще один тип лампы, известный как керамическая ксеноновая лампа (разработанная Perkin-Elmer как Cermax). В ней используется керамический корпус лампы со встроенным отражателем.

Механизм генерации света

Ксеноновые лампы с короткой дугой бывают двух различных разновидностей: чистый ксенон, который содержит только газообразный ксенон; и ксенон-ртуть, которые содержат газообразный ксенон и небольшое количество металлической ртути.

В чистой ксеноновой лампе большая часть света генерируется в крошечном плазменном облаке точечных размеров, расположенном там, где поток электронов выходит за поверхность катода.Объем генерации света имеет форму конуса, а сила света экспоненциально спадает при переходе от катода к аноду. Электроны, которым удается пройти через плазменное облако, сталкиваются с анодом, вызывая его нагрев. В результате анод в ксеноновой лампе с короткой дугой должен быть либо намного больше, чем катод, либо иметь водяное охлаждение для безопасного рассеивания тепла. Чистые ксеноновые лампы с короткой дугой имеют «почти дневной» спектр.

Даже в лампе высокого давления в ближнем инфракрасном диапазоне наблюдаются очень сильные линии излучения.

В ксеноново-ртутных лампах с короткой дугой большая часть света генерируется в крошечном облаке плазмы точечного размера, расположенном на конце каждого электрода . Объем генерации света имеет форму двух пересекающихся конусов, а сила света экспоненциально спадает по направлению к центру лампы. Ксеноново-ртутные лампы с короткой дугой имеют голубовато-белый спектр и чрезвычайно высокую мощность УФ-излучения. Эти лампы используются в основном для УФ-отверждения, стерилизации предметов и генерации озона.

Очень маленький оптический размер дуги позволяет очень точно фокусировать свет от лампы. По этой причине ксеноновые дуговые лампы меньших размеров, мощностью до 10 Вт, используются в оптике и в точном освещении микроскопов и других инструментов. Лампы большего размера также используются в прожекторах, где должны генерироваться узкие лучи света, или в освещении кинопроизводства, где требуется имитация дневного света.

Все ксеноновые лампы с короткой дугой во время работы генерируют значительное количество ультрафиолетового излучения.Ксенон имеет сильные спектральные линии в УФ-диапазоне, которые легко проходят через колбу лампы из плавленого кварца. В отличие от боросиликатного стекла, используемого в стандартных лампах, плавленый кварц не ослабляет УФ-излучение. Ультрафиолетовое излучение лампы с короткой дугой может вызвать вторичную проблему образования озона. УФ-излучение поражает молекулы кислорода в воздухе, окружающем лампу, вызывая их ионизацию. Некоторые из ионизированных молекул затем рекомбинируют как O ₃ , озон. Оборудование, в котором в качестве источника света используются лампы с короткой дугой, должно быть сконструировано таким образом, чтобы сдерживать УФ-излучение и предотвращать накопление озона.

Многие лампы имеют покрытие на оболочке, защищающее от ультрафиолетового излучения, и продаются как лампы, не содержащие озона. Некоторые лампы имеют оболочки из сверхчистого синтетического плавленого кварца (торговое название «Suprasil»), что примерно вдвое увеличивает стоимость, но позволяет им излучать полезный свет в так называемую вакуумную УФ-область. Эти лампы обычно работают в атмосфере чистого азота.

Требования к источнику питания

Ксеноновые короткодуговые лампы — это низковольтные, большие силы тока, устройства постоянного тока с отрицательным температурным коэффициентом.Им требуется импульс высокого напряжения в диапазоне 50 кВ для запуска лампы, а также требуется чрезвычайно хорошо регулируемый постоянный ток в качестве источника питания. Кроме того, они по своей природе нестабильны, подвержены таким явлениям, как колебания плазмы и тепловой убегание. Из-за этих характеристик ксеноновые лампы с короткой дугой требуют сложного источника питания для обеспечения стабильной и долговечной работы. Обычный подход заключается в регулировании тока, протекающего в лампе, а не приложенного напряжения.

Приложения

Использование ксеноновой технологии распространилось на потребительский рынок с появлением в 1991 году ксеноновых фар для автомобилей.В этой лампе стеклянная капсула небольшого размера, а длина дуги составляет всего несколько миллиметров. Добавки ртути и солей натрия и скандия значительно улучшают световой поток лампы, при этом газообразный ксенон используется только для получения мгновенного света при зажигании лампы.

Ксеноновые длинодуговые лампы

Конструктивно они аналогичны лампам с короткой дугой, за исключением того, что содержащая дугу часть стеклянной трубки значительно удлинена. При установке в эллиптическом отражателе эти лампы часто используются для имитации солнечного света.Типичные области применения включают тестирование солнечных элементов, моделирование солнечного излучения для определения возраста материалов, быструю термическую обработку и контроль материалов.

Соображения о световом загрязнении

Для мест, где световое загрязнение имеет первостепенное значение (например, автостоянка обсерватории), предпочтительнее использовать натрий низкого давления. Поскольку он излучает свет только на одной длине волны, его легче всего отфильтровать. На втором месте стоят ртутные лампы без люминофора; они образуют лишь несколько отчетливых линий ртути, которые необходимо отфильтровать.

Конец срока службы

В конце срока службы многие типы газоразрядных ламп высокой интенсивности демонстрируют явление, известное как , циклическое изменение . Эти лампы можно запускать при относительно низком напряжении, но по мере того, как они нагреваются во время работы, внутреннее давление газа внутри дуговой трубки возрастает, и для поддержания дугового разряда требуется все больше и больше напряжения. По мере того, как лампа стареет, поддерживающее напряжение дуги в конечном итоге повышается и превышает напряжение, обеспечиваемое электрическим балластом.Когда лампа нагревается до этой точки, дуга гаснет, и лампа гаснет. В конце концов, когда дуга гаснет, лампа снова остывает, давление газа в дуговой трубке снижается, и балласт может снова вызвать зажигание дуги. В результате лампа некоторое время светится, а затем снова гаснет.

Более сложные конструкции балластов обнаруживают цикличность и прекращают попытки запустить лампу после нескольких циклов. При отключении и повторном включении питания балласт сделает новую серию попыток запуска.

См. Также

Банкноты

Список литературы

• Уэймут, Джон (1971). Лампы электрические разрядные . Кембридж, Массачусетс: M.I.T. Нажмите. ISBN 0262230488.

• де Гроот, Дж. Дж. и J.A.J.M. ван Влит (1986). Натриевая лампа высокого давления . Антверпен: Kluwer Technische Bocken B.V .. ISBN 19028.

• Flesch, P. 2006. Источники света и света: разрядные лампы высокой интенсивности .Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 3540326847

Внешние ссылки

Все ссылки получены 24 декабря 2017 г.

---

Источники света / освещения:
Естественные / доисторические источники света:	Биолюминесценция | Небесные объекты | Молния
Источники света горения:	Ацетиленовые / карбидные лампы | Свечи | Лампы Дэви | Огонь | Газовое освещение | Керосиновые лампы | Фонари | Limelights | Масляные лампы | Светильники
Ядерные / прямые химические источники света:	Betalights / Trasers | Хемолюминесценция (световые палочки)
Источники электрического света:	Дуговые лампы | Лампы накаливания | Люминесцентные лампы
Разрядные источники света высокой интенсивности:	Керамические разрядные металлогалогенные лампы | Лампы HMI | Лампы ртутно-паровые | Металлогалогенные лампы | Натриевые лампы | Ксеноновые дуговые лампы
Другие источники электрического света:	Электролюминесцентные (EL) лампы | Глобар | Индуктивное освещение | Дискретные светодиоды / твердотельное освещение (светодиоды) | Неоновые и аргоновые лампы | Лампа Нернста | Серная лампа | Ксеноновые лампы-вспышки | Свечи Яблочкова

кредитов

Энциклопедия Нового Света писателей и редакторов переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

.