Электрические устройства, состоящие из прозрачного контейнера, в котором газ питается от напряжения, благодаря чему происходит процесс свечения, называются газоразрядные лампы. Предлагаем рассмотреть, чем разнятся лампы газоразрядные высокого давления и лампы накаливания, как работает данное устройство и где их купить.
Газоразрядная лампа является источником свечения, который генерирует свет, создавая электрический разряд через ионизированный газ. Как правило, эти лампы используют такие газы, как:
Область применения ГЛ
Эта производительность достигается только благодаря интеграции этапа, предлагаемой предлагаемой топологией, что гарантирует снижение уровня коммутации и потерь на проводимость. В этом документе описываются детали стратегии цифрового управления на основе микроконтроллера, применяемой для электронного балласта с высокой степенью мощности. Такой реактор предназначен для привода металлической паровой лампы и использует метод ступенчатой интеграции. Топология статического преобразователя объединяет стадию предварительного регулирования с обратным преобразователем.
- аргон,
- неон,
- криптон,
- ксенон, а также смеси этих газов.
Много ламп заполнены дополнительными газами, такими как натрий и ртуть, в то время как другие используют металлогалогенные добавки.
При подаче питания на лампу, электрическое поле генерируется в трубке. Это поле образует включения свободных электронов в ионизированный газ, т.е. обеспечивает столкновение электронов с газом и атомами металла. Некоторые электроны, вращающиеся вокруг этих атомов, обеспечивают столкновения в более высокое энергетическое состояние. В таких случаях высвобождается энергия фотонов. Этот свет может быть каким угодно от инфракрасного видимого и до ультрафиолетового излучения. Некоторые лампы имеют люминесцентное покрытие на внутренней стороне колбы для преобразования ультрафиолетового излучения в видимый свет.
Начало лампы было получено с помощью искрового зажигания, которое генерирует импульсы зажигания только при выключении лампы. В предлагаемом реакторе представлен коэффициент мощности, допустимые условия реализации, высокая эффективность и надежность. Кроме того, предлагаемый алгоритм управления может использоваться в других электронных топологиях реакторов, а также адаптироваться к другим разрядным лампам высокой интенсивности.
Натриевые лампы низкого давления - источники света, в которых свет испускается паром натрия с рабочим парциальным давлением в диапазоне от 0, 1 до 1, 5 Па. Во время разработки и строительства натриевых ламп низкого давления необходимо решить несколько технологических проблем из-за высокой химической активности чистого натрия из-за большого количества стекол и металлических материалов, используемых при производстве источников света.
Некоторые лампы трубчатой формы содержат специальный источник бета-излучения, чтобы обеспечить ионизацию газа внутри. В этих трубах, тлеющий разряд, обеспеченный катодом, сведен к минимуму, в пользу так называемого положительного столба энергии. Самый яркий пример такой технологии – энергосберегающие неоновые лампы, газоразрядные импульсные ифк и флуоресцентные.
На рисунке показана конструкция натриевой лампы низкого давления. Выпуск происходит в горелке, изготовленной из специально обработанного кальциевого стекла, покрытого изнутри тонким слоем боратного стекла, стойким к долговременному воздействию натрия и его паров при относительно высоких рабочих температурах. Низкий градиент потенциала низкого давления нагнетания паров натрия в верхнем пределе ограничивает мощность лампы таким образом, что увеличивает потребление энергии и, следовательно, световой поток при сохранении высокой удельной мощности обязательно сопровождается расширением пути разряда, и, таким образом, общая длина лампы.
Газоразрядные лампы и виды катодов
Многие слышали термин газоразрядные люминесцентные лампы с холодным катодом CCFL и приборы для освещения с горячим катодом. Но в чем разница, какая их маркировка и какие выбрать?
С горячим катодом
В горячие катоды генерирует электроны сам электрод с термоэлектронной эмиссией. Именно поэтому они еще называются термоэлектронными катодами. Катод обычно представляет собой электрическую нить из вольфрама или тантала. Но теперь они еще покрываются слоем эмиссионного материала, что может производить больше меньше тепла и света, тем самым увеличивая эффективность и световой поток газоразрядной лампы. В некоторых случаях, когда жужжание переменного тока является проблемой, нагреватель электрически изолирован от катода. Этот метод широко используют газоразрядные металлогалогенные лампы (hpi-t plus, deluxе, hid-8) и светильники низкого давления.
Соединение стекло-металл при вакуумном уплотнении электродов в трубке должно выдерживать длительное воздействие паров натрия при рабочих температурах лампы. В связи с тем, что разрядка работает в режиме насыщенного пара, давление которого определяется температурой места расположения горелки, его температурный режим очень важен. Чтобы предотвратить конденсацию натрия в одном месте и по длине лампы, холодные зоны в форме ямок образуются равномерно по всей длине горелки, в которой в жидком состоянии содержатся достаточное количество натрия.
Фото: металлогалогеновые лампы с горячим катодом
Источники света с горячими катодами производят значительно большее количество электронов, чем холодные катоды с той же площадью поверхности. Их используют индикаторные устройства, микроскопы, и даже такие лампы применяют для модернизации электронных пушек.
Это обеспечивает равномерную концентрацию паров натрия в разряде по всей длине горелки, разряд более однородный, а время его горения меньше. На первой фазе после воспламенения разряд происходит почти исключительно в инертном газе с красноватым цветом света, характерным для неона, постепенно нагревая стенки трубки и увеличивая давление пара натрия, которое впоследствии становится единственным источником излучения. Весь этот процесс занимает от 10 до 12 минут. Горелка вставляется во внешнюю прозрачную колбу, которая истощена до высокого вакуума, что значительно снижает ее тепловые потери.
Фото: металлогалогеновые лампы вытянутой формы с горячим катодом
С холодным катодом
С холодным катодом не производится термоэлектронная эмиссия. Высоковольтные лампы в данном случае, работают на электродах, генерирующих сильное электрическое поле (допустим, марки make), которое ионизирует газ. Поверхность внутри трубки способна производить вторичные электроны, и при этом свести их «падение» к минимуму. Некоторые трубы содержат специальное заземление, которое улучшает эмиссию электронов.
Вакуум поддерживается во время освещения с помощью барьерного датчика, пропитанного паром на внутренней стенке внешней колбы рядом с розеткой. Он влияет на энергетический баланс лампы и тем самым способствует его высокой удельной выходной мощности. Натриевые лампы низкого давления, из-за их содержания и структуру горелки высокого напряжения зажигания, так что для надежного зажигания и стабильной работы, необходимо использовать специальные балластные цепи - как правило, трансформатор утечки, в конденсатор зажигания, подключенный к соединению индукторов или гибридному балласта, который включает в себя устройство зажигания, обеспечивающее достаточно высокими импульса напряжения.
Другой метод работы холодных световых приборов основан на генерации свободных электронов без термоэлектронной эмиссии, за счет полевой электронной эмиссии. Полевая эмиссия происходит в электрических полях, которые создают очень высокое напряжение. Этот метод используется в некоторых рентгеновских трубках, микроскопах, работающих за счет электрических полей, а также его применяют газоразрядные натриевые лампы (lhp, днат 400 5, днат 70, днат 250-5, днат-70, hb4).
Виды газоразрядных ламп
Типовые электрические схемы показаны на рис. Диапазон натриевых ламп низкого давления стабилизировался на двух линиях электропередач. Это, однако, источник почти монохроматического излучения, что является причиной очень плохого цветопередачи, когда все цвета освещенных объектов, кроме оранжевого, кажутся серыми при различной насыщенности.
Газоразрядные лампы мощностью до 55 Вт предназначены для работы в вертикальном положении с верхней розеткой. В противном случае жидкий натрий вводится в вакуумное соединение стекла и подачи катодного катода, тем самым сокращая срок службы лампы и в то же время вызывая неравномерное распределение яркости горелки и снижая ее эффективность. Для ламп с входной мощностью 90 Вт и более предписано горизонтальное положение с допуском ± 20 °. Современные лампы имеют предохранитель, который предотвращает перегрев балластов в случае потери эмиссионной мощности одного из электродов, который происходит в конце его жизни, когда разрядный ток протекает через несбалансированный сигнал с относительно большой составляющей постоянного тока.
Термин «холодный катод» не означает, что он остается в температуре окружающей среды все время. Рабочая температура катода может увеличиваться в некоторых случаях. Например, при использовании переменного тока, из-за чего электроды поменялись местами – стали катод стал анодом. Некоторые электроны также могут вызвать локализацию тепла. Например, люминесцентные лампы: после запуска, вольфрамовая проволока холодная, лампа работает с холодным катодом и явление, описанное выше, используется для нагрева нити. Когда она достигла нужного уровня света, светильник работает нормально, как с горячим катодом. Подобное явление могут демонстрировать некоторые газоразрядные ксеноновые лампочки дрл (d2s, h4 категории d).
Достоинства люминесцентных ламп
Это позволяет вам проектировать размерные и материально-технические балласты. Основными преимуществами натриевых ламп низкого давления являются. К недостаткам этих ламп относятся. Свойства натриевых ламп низкого давления могут быть улучшены за счет работы высокочастотных балластов, как и с большинством других источников света.
Газоразрядные лампы высокого давления
Из-за его высокой эффективности, но для абсолютно неудовлетворительного качества цветопередачи, основной областью использования этих ламп является только освещение на шоссе и частично туннельное освещение, безопасности, специального технологического или декоративного освещения. Однако в прошлом широкое освещение некоторых западноевропейских городов этими лампами уже полностью отступило с натрием высокого давления и, в частности, современными галогенидами, а частично и индукционными лампами. Разряд низкого давления в парах натрия также используется в спектральных натриевых лампах, предназначенных для спектрофотометрических измерений.
Холодный катод устройства требует высокого напряжения, но при этом высоковольтный источник питания не требуется. Это часто явление называется CCL инвертором. Работа инвертора заключается в создании высокого напряжения для организации начального пространственного заряда и первой электрической дуги тока в трубке. Когда это происходит, внутреннее сопротивление трубки уменьшается и увеличивает ток. Преобразователь реагирует на такие перепады, и если температура превышает норму – отключается. Чаще всего такие системы устанавливают для уличного освещения.
Лампы холодного излучения часто встречаются в электронных устройствах. CCFLs (с холодным катодом люминесцентные лампы) используются как диодные лампочки для компьютеров, модемов, мультиметров, газоразрядных индикаторов ин-14, ин 18 и нв 3, и прочего. Кроме того, они широко применяются в качестве ЖК-подсветки. Еще одним примером широкого использования является трубы Nixie.
Виды газоразрядных ламп
Перед тем, как купить какое-либо устройство, нужно обязательно изучить все его характеристики.
Разрядные лампы высокого давления
Лампы низкого давления
Эти лампы содержат газ внутри трубы, находящийся в более низком давлении, чем атмосферное. Классические люминесцентные лампы way относятся к этой категории, хорошо известные сейчас неоновые лампы, а также натриевые лампы низкого давления, которые используются для уличного освещения. Все они имеют очень хорошую эффективность, но наиболее эффективными среди всех газоразрядных ламп являются натриевые лампы son. Проблема этого типа ламп (с цоколем r7s) является то, что она производит только почти монохроматический желтый свет (исключение – бездроссельные люминесцентные лампы).
Лампы высоко-интенсивного разряда
В этой категории, находятся лампы, которые излучают свет при помощи электрической дуги между электродами (е-27). Электроды обычно представлены вольфрамовыми электродами, которые находится внутри полупрозрачного или прозрачного материала. Есть много различных примеров HID (High Intensity) ламп, продажа которых осуществляется у нас в стране, таких как галогеновые (ipf h4 х-41, мн-кх7s-150вт, hq-т), ксеноновые дуговые, и светильники сверхвысокой производительности (UHP).
Минусы в работе разрядных ламп
Любые устройства имеют свои недостатки, и газоразрядные светильники не стали исключением:
- если напряжение сети меньше, чем 220 В (допустим, 100), то металогалогенные лампы (hmi-1200), не будут работать;
- запрет на использование в учебных заведениях;
- галогеновые лампы во время работы становятся слишком горячими. Они представляют определенную пожароопасность, и кроме того требуют очень щепетильного ухода – 1 капелька жира на поверхности может заставить её взорваться;
- неоновые лампы излучают свет (особенно, если серия УФ, модель н4), который вреден для глаз при долгом контакте.
Область применения
Широкое применение получили автомобильные газоразрядные лампы высокой интенсивности – и неоновые, также для авто иногда применяется диодное освещение (их цена несколько ниже). Разряд автомобильной фары заполнен смесью газообразного ксенона и металло-галоидных солей (как например использует Тойота Королла – d2r для toyota estima 2000, или БМВ 5, для Опеля astra j)). Света создается путем удара дуги между двумя электродами. Лампа имеет встроенный воспламенитель.
Для освещения промышленных помещений (гу-23а, лд30, тн-0, 3, гу26а), уличных площадей (olympiad 250, Сильвиана производства Украина), билбордов, фасадов зданий, также газоразрядные лампы высокого давления дневного света в квартирах и домах (гост 500-9006-083) и в ПРА.
Монтаж и схема подключения точно такие же, как и при установке простых ламп накаливания.
Для наименования всех видов таких источников света в отечественной светотехнике используется термин «разрядная лампа» (РЛ), включенный в состав Международного светотехнического словаря, утверждённого Международной комиссией по освещению. Этим термином следует пользоваться в технической литературе и документации.
В зависимости от давления наполнения, различают РЛ низкого давления (РЛНД), высокого давления (РЛВД) и сверхвысокого давления (РЛСВД).
К РЛНД относят ртутные лампы с величиной парциального давления паров ртути в установившемся режиме менее 100 Па . Для РЛВД эта величина составляет порядка 100 кПа, а для РЛСВД - 1 МПа и более.
Ртутные лампы низкого давления (РЛНД) Ртутные лампы высокого давления (РЛВД)
РЛВД подразделяются на лампы общего и специального назначения. Первые из них, к числу которых относятся, в первую очередь, широко распространённые лампы ДРЛ, активно применяются для наружного освещения , однако они постепенно вытесняются более эффективными натриевыми , а также металлогалогенными лампами. Лампы специального назначения имеют более узкий круг применения, используются они в промышленности, сельском хозяйстве, медицине.
Энциклопедичный YouTube
1 / 1
Лампа ДРЛ. Обзор. Теория. Практика. Включение.
Субтитры
Спектр излучения
Пары ртути излучают следующие спектральные линии, использующиеся в газоразрядных лампах :
Наиболее интенсивные линии - 184.9499, 253.6517, 435.8328 нм. Интенсивность остальных линий зависит от режима (параметров) разряда.
Виды
Ртутные лампы высокого давления типа ДРЛ
ДРЛ (Д уговая Р тутная Л юминесцентная) - принятое в отечественной светотехнике обозначение РЛВД, в которых для исправления цветности светового потока, направленного на улучшение цветопередачи, используется излучение люминофора , нанесённого на внутреннюю поверхность колбы.
Применяется для общего освещения цехов, улиц, промышленных предприятий и других объектов, не предъявляющих высоких требований к качеству цветопередачи и помещений без постоянного пребывания людей.
Устройство
Первые лампы ДРЛ изготовлялись двухэлектродными. Для зажигания таких ламп требовался источник высоковольтных импульсов. В качестве него применялось устройство ПУРЛ-220 (Пусковое Устройство Ртутных Ламп на напряжение 220 В). Электроника тех времен не позволяла создать достаточно надёжных зажигающих устройств , а в состав ПУРЛ входил газовый разрядник , имевший срок службы меньший, чем у самой лампы. Поэтому в 1970-х гг. промышленность постепенно прекратила выпуск двухэлектродных ламп. На смену им пришли четырёхэлектродные, не требующие внешних зажигающих устройств.
Для согласования электрических параметров лампы и источника электропитания практически все виды РЛ, имеющие падающую внешнюю вольт-амперную характеристику , нуждаются в использовании пускорегулирующего аппарата , в качестве которого в большинстве случаев используется дроссель , включенный последовательно с лампой.
Четырёхэлектродная лампа ДРЛ (смотреть рисунок справа) состоит из внешней стеклянной колбы 1, снабжённой резьбовым цоколем 2. На ножке лампы смонтирована установленная на геометрической оси внешней колбы кварцевая горелка (разрядная трубка, РТ) 3, наполненная аргоном с добавкой ртути. Четырёхэлектродные лампы имеют основные электроды 4 и расположенные рядом с ними вспомогательные (зажигающие) электроды 5. Каждый зажигающий электрод соединён с находящимся в противоположном конце РТ основным электродом через токоограничивающее сопротивление 6. Вспомогательные электроды облегчают зажигание лампы и делают её работу в период пуска более стабильной. Проводники в лампе изготавливаются из толстой никелевой проволоки.
В последнее время ряд зарубежных фирм изготавливает трёхэлектродные лампы ДРЛ, оснащённые только одним зажигающим электродом. Эта конструкция отличается только большей технологичностью в производстве, не имея никаких иных преимуществ перед четырёхэлектродными.
Принцип действия
Горелка (РТ) лампы изготавливается из тугоплавкого и химически стойкого прозрачного материала (кварцевого стекла или специальной керамики), и наполняется строго дозированными порциями инертных газов . Кроме того, в горелку вводится металлическая , которая в холодной лампе имеет вид компактного шарика, или оседает в виде налёта на стенках колбы и (или) электродах . Светящимся телом РЛВД является столб дугового электрического разряда .
Процесс зажигания лампы, оснащённой зажигающими электродами , выглядит следующим образом. При подаче на лампу питающего напряжения между близко расположенными основным и зажигающим электродом возникает тлеющий разряд , чему способствует малое расстояние между ними, которое существенно меньше расстояния между основными электродами , следовательно, ниже и напряжение пробоя этого промежутка. Возникновение в полости РТ достаточно большого числа носителей заряда (свободных электронов и положительных ионов) способствует пробою промежутка между основными электродами и зажиганию между ними тлеющего разряда, который практически мгновенно переходит в дуговой.
Стабилизация электрических и световых параметров лампы наступает через 10-15 минут после включения. В течение этого времени ток лампы существенно превосходит номинальный и ограничивается только сопротивлением пускорегулирующего аппарата . Продолжительность пускового режима сильно зависит от температуры окружающей среды - чем холоднее, тем дольше будет разгораться лампа.
Электрический разряд в горелке ртутной дуговой лампы создаёт видимое излучение голубого или фиолетового цвета, а также, мощное ультрафиолетовое излучение . Последнее возбуждает свечение люминофора , нанесённого на внутренней стенке внешней колбы лампы. Красноватое свечение люминофора, смешиваясь с бело-зеленоватым излучением горелки, даёт яркий свет, близкий к белому.
Изменение напряжения питающей сети в большую или меньшую сторону вызывает изменение светового потока: отклонение питающего напряжения на 10-15 % допустимо и сопровождается соответствующим изменением светового потока лампы на 25-30 %. При уменьшении напряжения питания менее 80 % номинального, лампа может не зажечься, а горящая - погаснуть.
При горении лампа сильно нагревается. Это требует использования в световых приборах с дуговыми ртутными лампами термостойких проводов, предъявляет серьёзные требования к качеству контактов патронов. Поскольку давление в горелке горячей лампы существенно возрастает, увеличивается и напряжение её пробоя. Величина напряжения питающей сети оказывается недостаточной для зажигания горячей лампы, поэтому перед повторным зажиганием лампа должна остыть. Этот эффект является существенным недостатком дуговых ртутных ламп высокого давления: даже весьма кратковременный перерыв электропитания гасит их, а для повторного зажигания требуется длительная пауза на остывание.
Традиционные области применения ламп ДРЛ
Освещение открытых территорий, производственных, сельскохозяйственных и складских помещений. Везде, где это связано с необходимостью большой экономии электроэнергии, эти лампы постепенно вытесняются НЛВД (освещение городов, больших строительных площадок, высоких производственных цехов и др.).
Довольно оригинальной конструкцией отличаются РЛВД Osram серии HWL (аналог ДРВ), имеющие в качестве встроенного балласта обычную нить накала, размещённую в вакуумированном баллоне, рядом с которой в том же баллоне помещена отдельно загерметизированная горелка. Нить накала стабилизирует напряжение питания из-за бареттерного эффекта, улучшает цветовые характеристики, но, очевидно, весьма заметно снижает как общий КПД, так и ресурс из-за износа этой нити. Такие РЛВД применяются и в качестве бытовых, так как имеют улучшенные спектральные характеристики и включаются в обычный светильник, особенно в больших помещениях (самый маломощный представитель этого класса создаёт световой поток в 3100 Лм).
Дуговые ртутные металлогалогенные лампы (ДРИ)
Лампы ДРИ (Д уговая Р тутная с И злучающими добавками) конструктивно схожа с ДРЛ, однако в её горелку дополнительно вводятся строго дозированные порции специальных добавок - галогенидов некоторых металлов (натрия, таллия, индия и др.), за счёт чего значительно увеличивается световая отдача (порядка 70 - 95 лм/Вт и выше) при достаточно хорошей цветности излучения. Лампы имеют колбы эллипсоидной и цилиндрической формы, внутри которой размещается кварцевая или керамическая горелка. Срок службы - до 8 - 10 тыс. ч.
В современных лампах ДРИ используются в основном керамические горелки, обладающие большей стойкостью к реакциям с их функциональным веществом, благодаря чему со временем горелки затемняются гораздо меньше кварцевых. Однако последние тоже не снимают с производства из-за их относительной дешевизны.
Ещё одно отличие современных ДРИ - шаровидная форма горелки, позволяющая снизить спад светоотдачи, стабилизировать ряд параметров и увеличить яркость «точечного» источника. Различают два основных исполнения данных ламп: с цоколями Е27, Е40 и софитное - с цоколями типа Rx7S и подобными им.
Для зажигания ламп ДРИ необходим пробой межэлектродного пространства импульсом высокого напряжения. В «традиционных» схемах включения данных паросветных ламп, помимо индуктивного балластного дросселя, используют импульсное зажигающее устройство - ИЗУ .
Изменяя состав примесей в лампах ДРИ, можно добиться «монохроматических» свечений различных цветов (фиолетового, зелёного и т. п.) Благодаря этому ДРИ широко используются для архитектурной подсветки. Лампы ДРИ с индексом «12» (с зеленоватым оттенком) используют на рыболовецких судах для привлечения планктона.
Дуговые ртутные металлогалогенные лампы с зеркальным слоем (ДРИЗ)
Лампы ДРИЗ (Д уговая Р тутная с И злучающими добавками и З еркальным слоем) представляет собой обычную лампу ДРИ, часть колбы которой изнутри частично покрыта зеркальным отражающим слоем, благодаря чему такая лампа создает направленный поток света. По сравнению с применением обычной лампы ДРИ и зеркального прожектора , уменьшаются потери за счет уменьшения переотражений и прохождений света через колбу лампы. Так же получается высокая точность фокусировки горелки. Для того, чтобы после вворачивания лампы в патрон направление излучения её можно было изменить, лампы ДРИЗ снабжают специальным цоколем.
Ртутно-кварцевые шаровые лампы (ДРШ)
Лампы ДРШ (Д уговые Р тутные Ш аровые) представляют собой дуговые ртутные лампы сверхвысокого давления с естественным охлаждением. Имеют шарообразную форму и дают сильное ультрафиолетовое излучение.
Ртутно-кварцевые лампы высокого давления (ПРК, ДРТ)
Дуговые ртутные лампы высокого давления типа ДРТ (Д уговые Р тутные Т рубчатые) представляют собой цилиндрическую кварцевую колбу с впаянными по концам электродами. Колба наполняется дозированным количеством