Газоразрядные лампы Википедия

Газоразря́дная ла́мпа — источник света, излучающий энергию в видимом диапазоне. Физическая основа — электрический разряд в газах. В последнее время принято называть газоразрядные лампы разрядными лампами.

По источнику света, выходящего наружу и используемого человеком, газоразрядные лампы делятся на:

• люминесцентные лампы (ЛЛ), в которых в основном наружу выходит свет от покрывающего лампу слоя люминофора, возбуждаемого излучением газового разряда;
• газосветные лампы, в которых наружу выходит сам свет от газового разряда;
• электродосветные лампы, в которых используется свечение электродов, возбуждённых газовым разрядом.

По величине давления разрядные лампы делятся на:

• газоразрядные лампы высокого давления — ГРЛВД, подробнее см. — лампа ДРЛ.
• газоразрядные лампы низкого давления — ГРЛНД, подробнее см. — люминесцентная лампа.

Разрядные лампы обладают высокой эффективностью преобразования электрической энергии в световую. Эффективность измеряется отношением люмен/Ватт.

В разрядных лампах могут использоваться разные газы: пары металлов (ртути или натрия), инертные газы (неон, ксенон и другие), а также их смеси. Наибольшей эффективностью, на сегодняшний день, обладают натриевые лампы (ДНаТ), они работают в парах натрия и имеют эффективность 150 лм/Вт. Подавляющее большинство разрядных ламп — это ртутные лампы, они работают в парах ртути. Среди ртутных ламп можно упомянуть дуговые ртутные люминесцентные лампы (ДРЛ). Кроме этого, широко распространены металлогалогенные лампы (МГЛ или ДРИ) — в них используется смесь паров ртути, инертных газов и галогенидов металлов. Меньше распространены безртутные разрядные лампы, содержащие инертные газы: ксеноновые лампы (ДКсТ), неоновые лампы и другие.

Лампа накаливания и металлгалогеновая лампа

Разрядные источники света (газоразрядные лампы) постепенно вытесняют привычные ранее лампы накаливания, однако недостатками остаются линейчатый спектр излучения, утомляемость от мерцания света, шум пускорегулирующей аппаратуры (ПРА), вредность паров ртути в случае попадания в помещение при разрушении колбы, невозможность мгновенного перезажигания для ламп высокого давления.

В условиях продолжающегося роста цен на энергоносители и удорожания осветительной арматуры, ламп и комплектующих всё более насущной становится потребность во внедрении технологий, позволяющих сократить непроизводственные затраты. В условиях же удорожания рабочей силы возникает потребность в снижении затрат на замену вышедших из строя ламп, особенно если они установлены в труднодоступных местах.

Ртутная газоразрядная лампа — это… Что такое Ртутная газоразрядная лампа?

Ртутная лампа высокого давления

Ртутные газоразрядные лампы представляют собой электрический источник света, в котором для генерации оптического излучения используется газовый разряд в парах ртути. Ртутные лампы являются разновидностью газоразрядных ламп. 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.

Спектр излучения

Видимый спектр ртутной лампы

Пары ртути излучают следующие спектральные линии, использующиеся в газоразрядных лампах

[1]^[2][3]:

Длина волны, нм	Название	Цвет
184.9499		Жёсткий ультрафиолет (тип С)
253.6517		Жёсткий ультрафиолет (тип С)
365.0153	линия «I»	Мягкий ультрафиолет (тип A)
404.6563	линия «H»	Фиолетовый
435.8328	линия «G»	синий
546.0735		Зелёный
578.2		Жёлто-оранжевый

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

Лампа ДРЛ 250 на самодельном испытательном стенде

ДРЛ (Дуговая Ртутная Люминесцентная) — 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.

Для общего освещения цехов, улиц, промышленных предприятий и других объектов, не предъявляющих высоких требований к качеству цветопередачи и помещений без постоянного пребывания людей.

Устройство

Устройство лампы ДРЛ: 1.Колба;2.Цоколь;3.Горелка;4.Основной электрод;5.Поджигающий электрод;6.Токоограничительный резистор Лампа ДРЛ со снятой колбой

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 (смотри 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 ртуть, 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 соответствующее изменение светового потока. Отклонение питающего напряжения на 10 — 15 % допустимо и сопровождается 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, поскольку 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 (Дуговая Ртутная с Излучающими 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)

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 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 (Дуговые Ртутные Трубчатые) представляют собой цилиндрическую кварцевую колбу с впаянными по концам электродами. Колба наполняется дозированным количеством аргона, помимо того в неё вводится металлическая ртуть. Конструктивно лампы ДРТ очень схожи с горелками ДРЛ, а электрические параметры их таковы, что позволяют использовать для включения пускорегулирующие аппараты ДРЛ соответствующей мощности. Однако большинство ламп ДРТ выполняется в двухэлектродном исполнении, поэтому для их зажигания требуется использование специальных дополнительных устройств.

Первые разработки ламп ДРТ, носивших первоначальное название ПРК (Прямая Ртутно-Кварцевая), были выполнены Московским электроламповым заводом в 1950-х гг. В связи с изменением нормативно-технической документации в 1980-х гг. обозначение ПРК было заменено на ДРТ.

Существующая номенклатура ламп ДРТ имеет широкий диапазон мощностей (от 100 до 12000 Вт). Лампы используются в медицинской аппаратуре (ультрафиолетовые бактерицидные и эритемные облучатели), для обеззараживания воздуха, пищевых продуктов, воды, для фотополимеризации лаков и красок, экспонирования фоторезистов и иных фотофизических и фотохимических технологических процессов. Лампы мощностью 400 и 1000 Вт применялись в театральной практике для освещения декораций и костюмов, расписанных флуоресцентными красками. В этом случае осветительные приборы оснащались светофильтрами из ультрафиолетового стекла УФС-6, срезающими жёсткое ультрафиолетовое и практически всё видимое излучение ламп.

Важным недостатком ламп ДРТ является интенсивное образование озона в процессе их горения. Если для бактерицидных установок это явление обычно оказывается полезным, то в других случаях концентрация озона вблизи светового прибора может существенно превышать допустимую по санитарным нормам. Поэтому помещения, в которых используются лампы ДРТ, должны иметь соответствующую вентиляцию, обеспечивающую удаление избытка озона.

В небольших количествах изготавливаются безозонные лампы ДРТ, колба которых имеет внешнее покрытие из кварца, легированного диоксидом титана. Такое покрытие практически не пропускает озонообразующую линию резонансного излучения ртути 253,7 нм.

Примечания

1. ↑  (англ.) Persistent Lines of Neutral Mercury (Hg I). Physics.nist.gov. Retrieved on 2012-01-02.
2. ↑  (англ.) Nave, Carl R. Atomic Spectra. HyperPhysics website. Dept. of Physics and Astronomy, Georgia State Univ. USA (2010). Архивировано из первоисточника 3 июня 2012. Проверено 28 февраля 2012.
3. ↑ Зайдель, Прокофьев, Райский, Славный, Шрейдер Таблицы спектральных линий. — 4-е. — М.: Hаука, 1977.

Ссылки

Газоразрядные лампы. Что такое и как работают

Искусственное освещение – тот элемент, без которого практически невозможно обустройство многих квартир, офисов, торговых центров. На современном рынке существует множество различных приборов и устройств для освещения, которые создают направленный световой поток различной силы. Это делает их эффективным средством для освещения во многих промышленных сферах.

Газоразрядные лампы активно используются во многих сферах. Их можно встретить как дома, так и в обустройстве искусственного света автомобиля. Поэтому следует знать достоинства газоразрядных ламп и ключевые свойства, а также особенности функционирования.

Описание

Эти источники освещения производят свет путем переработки постоянного электрического тока и отображаются в спектр, видимом для человека. Если вас заинтересовала данная тема, то здесь при желании вы сможете узнать подробнее про газоразрядные лампы https://www.toledonn.ru/catalog/gazorazryadnye-lampy/. Внешне изделие напоминает сферическую колбочку. В нее помещается газ путем воздействия высокого уровня давления. Также внутри размещаются металлические электроды для подачи заряда электричества.

Работоспособность лампочки возможна благодаря подобному строению. Источник света получает энергию посредством прохождения электрического заряд по всей длине электродов.

У основания конструкции располагается главный электрод, под которым размещается резистор для регулировки силы тока. Это позволяет проходить электрическому току, из-за чего формируется свечение.

Помимо перечисленных выше составляющих в основании колбочки размещается цоколь. Это дает возможность легко вкрутить лампочку без лишних усилий, так как она универсальна. Следует обратить внимание, что чаще всего данные типы лампочек применяются для создания системы наружного освещения. Свечение создается благодаря электрическому разряду.

Принцип работы

Чтобы правильно оценить достоинства и недостатки газоразрядных ламп, следует более подробно остановиться на принципе работы. Световой поток генерируется в результате прохождения электрического тока по электродам трубки. То есть газ, располагающийся внутри устройства, под воздействием электрического импульса начинает ионизироваться. Это формирует эффект свечения.

Предполагается, что внутрь приспособления направляется газовая субстанция под определенным уровнем давления. Для этого обычно используется неон, ксенон, аргон, криптон и другие.

Для домашнего освещения, а также в квартирах используются источники света с примесью других газообразных веществ. Например, в состав некоторых изделий может входить ртуть или натрий.

На рынке сейчас чаще всего встречаются именно ртутные лампочки. Они активно используются для обеспечения бесперебойного освещения на улице или отдельно для подсветки.

Когда на лампочку поставляется питание, начинает формироваться электрическое поле. Вследствие этого ионы начинаются ионизироваться и хаотично двигаться. Из-за этого электроны начинают хаотично двигаться и создавать новые соединения. По этой причине получившиеся атомы переходят на внешний уровень. Из-за избытка образовавшейся энергии происходит свечение.

Следует заметить, что свет от такой лампы может находиться в разном цветовом спектре. Для того, чтобы добиться такого результата, на колбочку наносятся специальные растворы определенных оттенков. С их помощью получается преобразовать световой поток для того, чтобы его увидел человек.

Разновидности

Данные устройства активно применяются на улице, в автомобилях, рекламе. Конструкция может отличаться, что определяет разделение изделие на разные типы.

Сейчас выделяют несколько типов газоразрядных ламп:

1. С высоким уровнем давления. Для их работы не нужно использовать пускорегулирующие устройства. Именно поэтому они активно используются для обустройства уличных систем освещения, машин или наружной рекламы. Активно применяются для подсветки на улице. При этом будет сложно различить цвета.
2. С низким уровнем давления. Используются вместо ламп накаливания. Чаще всего используются для создания подсветки в домах, на улицах или в автомобилях. Наиболее распространенные – люминесцентные лампы, которые обычно вкручиваются в уличные фонари.

Перечисленные выше разновидности получили широкое распространение, поэтому что предоставляют ряд достоинств при сравнительно небольшом списке недостатков.

Преимущества и недостатки газоразрядных ламп

К главным плюсам газоразрядных ламп можно отнести следующие:

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

Среди минусов стоит выделить:

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

Где применяются?

Данные лампочки широко используются в различных сферах деятельности. Они наиболее распространены для:

• обустройства систем уличного освещения – они используются в парках и скверах;
• освещения территорий, которые находятся рядом с магазинами, строительными площадками, кафе и ресторанами;
• используя различные цветовые решения, можно создать декоративное освещение местности;
• освещения сцены и кинотеатров, для чего используется специальное оборудование.

Выводы

Газоразрядные лампы – современный источник света, который активно используется во многих сферах, а также соответствует всем стандартам. Лампочки характеризуются рядом преимуществ и недостатков. Они идеальны для уличного освещения, но не рекомендуются для домашнего использования.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Поделиться ссылкой:

Ртутные газоразрядные лампы — это… Что такое Ртутные газоразрядные лампы?

Видимый спектр ртутной газоразрядной лампы

Ртутные газоразрядные лампы используют газовый разряд в парах ртути для получения света. Дают свечение белого цвета, кроме того интенсивное ультрафиолетовое излучение.

Ртутные газоразрядные лампы широко применяются для уличного освещения, однако в настоящее время они постепенно заменяются на более эффективные натриевые газоразрядные лампы

Виды

Дуговые ртутные лампы высокого давления (ДРЛ)

Лампа ДРЛ250 на самодельном испытательном стенде

Для общего освещения цехов, улиц, промышленных предприятий и других объектов, не предъявляющих высоких требований к качеству цветопередачи, применяются ртутные лампы высокого давления типа ДРЛ.

Устройство

Устройство лампы ДРЛ

Устройство лампы ДРЛ

Лампа ДРЛ (смотри рисунок справа) имеет следующее строение: стеклянный баллон 1, снабжённый резьбовым цоколем 2. В центре баллона укреплена кварцевая горелка (трубка) 3, заполненная аргоном с добавкой капли ртути. Четырёхэлектродные лампы имеют главные катоды 4 и дополнительные электроды 5, расположенные рядом с главными катодами и подключенные к катоду противоположной полярности через добавочный угольный резистор 6. Дополнительные электроды облегчают зажигание лампы и делают её работу более стабильной.

В последнее время лампы ДРЛ изготовляют трехэлектродные, с одним пусковым электродом и резистором.

Розжиг лампы ДРЛ400 в домашних условиях

Принцип действия

В горелке из прочного тугоплавкого химически стойкого прозрачного материала в присутствии газов и паров металлов возникает свечение разряда — электролюминесценция.

При подаче напряжения на лампу между близко расположенными главным катодом и дополнительным электродом обратной полярности на обоих концах горелки начинается ионизация газа. Когда степень ионизации газа достигает определённого значения, разряд переходит на промежуток между главными катодами, так как они включены в цепь тока без добавочных сопротивлений, и поэтому напряжение между ними выше. Стабилизация параметров наступает через 10-15 минут после включения(в зависимости от температуры окружающей среды- чем холоднее тем дольше будет разгораться лампа).

Электрический разряд в газе создаёт видимое белое без красной и голубой составляющих спектра и невидимое ультрафиолетовое излучение, вызывающее красноватое свечение люминофора. Эти свечения суммируются, в результате получается яркий свет, близкий к белому.

При изменении напряжения сети на 10-15 % в большую или меньшую сторону работающая лампа отзывается соответствующим повышением или потерей светового потока на 25-30 %. При напряжении менее 80 % сетевого лампа может не зажечься, а в горящем состоянии погаснуть.

При горении лампа сильно нагревается. Ввиду особенности, лампа ДРЛ после выключения должна остыть перед следующим включением.

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.).

Дуговые ртутные металлогалогенные лампы (ДРИ)

Аббревиатура «ДРИ» расшифровывается, как «дуговая ртутная с излучающими добавками (иодиды и бромиды металлов)». Наряду с ртутью, в эти лампы вводятся йодиды натрия, таллия и индия, благодаря чему значительно увеличивается световая отдача (она составляет примерно 70 — 95 люмен/Вт и выше) при достаточно хорошей цветности излучения. Лампы имеют колбы эллипсоидной и цилиндрической формы. Внутри колбы размещается кварцевая или керамическая цилиндрическая горелка, где происходит разряд в парах металлов и их йодидов. Срок службы — до 8-10 тыс. часов.

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 тп) Благодая этому ДРИ широко используются для архитектурной подсветки. Лампы ДРИ-12 (с зеленоватым оттенком) используют на рыболовецких судах для привлечения планктона.

Дуговые ртутные металлогалогенные лампы с зеркальным слоем (ДРИЗ)

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.

Ртутно-кварцевые шаровые лампы (ДРШ)

Ртутно-кварцевые лампы высокого давления (ПРК, ДРТ)

 

Wikimedia Foundation. 2010.

Газоразрядные источники света — это… Что такое Газоразрядные источники света?

        приборы, в которых электрическая энергия преобразуется в оптическое излучение при прохождении электрического тока через газы и др. вещества (например, ртуть), находящиеся в парообразном состоянии. Исследуя Дуговой разряд, рус. учёный В. В. Петров в 1802 обратил внимание на сопровождавшие его световые явления. В 1876 рус. инженером П. Н. Яблочковым была изобретена Дуговая угольная лампа переменного тока, положившая начало практическому использованию электрического разряда для освещения. Создание газосветных трубок (См. Газосветная трубка) относится к 1850—1910. В 30-х гг. 20 в. начались интенсивные исследования по применению люминофоров (См. Люминофоры) в газосветных трубках. Исследованием, разработкой и производством Г. и. с. в СССР начиная с 30-х гг. занималась группа учёных и инженеров Физического института АН СССР, Московского электролампового завода, Всесоюзного электротехнического института. Первые образцы ртутных ламп были изготовлены в СССР в 1927, газосветных ламп — в 1928, натриевых ламп (См. Натриевая лампа) — в 1935. Люминесцентные лампы (См. Люминесцентная лампа) в СССР были разработаны в 1938 группой учёных и инженеров под руководством академика С. И. Вавилова.

         Г. и. с. представляет собой стеклянную, керамическую или металлическую (с прозрачным выходным окном) оболочку цилиндрической, сферической или иной формы, содержащую газ, иногда некоторое количество металла или др. вещества (например, галоидной соли) с достаточно высокой упругостью пара. В оболочку герметично вмонтированы (например, впаяны) электроды, между которыми происходит разряд. Существуют Г. и. с. с электродами, работающими в открытой атмосфере или протоке газа, например угольная дуга.

         Различают газосветные лампы, в которых излучение создаётся возбуждёнными атомами, молекулами, рекомбинирующими ионами и электронами; люминесцентные лампы, в которых источником излучения являются люминофоры, возбуждаемые излучением газового разряда; электродосветные лампы, в которых излучение создаётся электродами, разогретыми разрядом.

         В большинстве Г. и. с. используется излучение положительного столба дугового разряда (реже тлеющего разряда (См. Тлеющий разряд), например в газосветных трубках), в импульсных лампах — Искровой разряд, переходящий в дуговой. Существуют лампы дугового разряда с низким [от 0,133 н/м²(10^-3 мм рт. ст.)], например натриевая лампа низкого давления (рис., a), высоким (от 0,2 до 15 ат,1 ат= 98066,5 н/м²) и сверхвысоким (от 20 до 100 ат и более, например ксеноновые газоразрядные лампы (См. Ксеноновая газоразрядная лампа)) давлением.

         Г. и. с. применяют для общего освещения, облучения, сигнализации и др. целей. В Г. и. с. для общего освещения важны высокая световая отдача, приемлемый цвет, простота и надёжность в эксплуатации. Наиболее массовыми Г. и. с. для общего освещения являются люминесцентные лампы (рис., б). Световая отдача люминесцентных ламп достигает 80 лм/вт, а срок службы до 10 и более тыс. ч. Для освещения загородных автострад применяются натриевые лампы низкого давления со световой отдачей до 140 лм/вт, а для освещения улиц — ртутные лампы высокого давления с исправленной цветностью (рис., в). Для специальных целей важны такие характеристики Г. и. с., как яркость и цвет (например, ксеноновые лампы сверхвысокого давления для киноаппаратуры,(рис., г), спектральный состав и мощность (ртутно- таллиевые лампы погружного типа для промышленной фотохимии), мощность и идентичность спектрального состава излучения солнечному (ксеноновые лампы в металлической оболочке для имитаторов солнечного излучения), амплитудные и временные характеристики излучения (импульсные лампы для скоростной фотографии, стробоскопии и т. д.).

         В связи с разработкой новых высокотемпературных и химически стойких материалов для оболочек ламп и открытием технологического приёма введения в лампу излучающих элементов в виде легколетучих соединений появились новые перспективы развития и применения Г. и. с. Например, ртутная лампа с добавкой иодидов таллия, натрия и индия обладает световой отдачей до 80—95 лм/вт и хорошей цветопередачей. В натриевой лампе высокого давления (рис., д), создание которой стало возможным благодаря применению оболочки из высокотемпературной керамики на основе окиси алюминия, световая отдача достигает 100—120 лм/вт.

        

         Лит.: Фабрикант В. А., Механизм излучения газового разряда, «Тр. Всесоюзного электротехнического института», 1940, в. 41; Иванов А. П., Электрические источники света, М. — Л., 1948; Рохлин Г. Н., Газоразрядные источники света, М., 1966; Фугенфиров М И., Что нужно знать о газоразрядных лампах, М., 1968.

         Г. Н. Рохлин, Г. С. Сарычев.

        

        Газоразрядные источники света: а — натриевая лампа низкого давления; б — люминесцентная лампа; в — ртутная лампа высокого давления с исправленной цветностью; г — ксеноновая лампа сверхвысокого давления; д — натриевая лампа высокого давления с колбой из поликристаллической окиси алюминия.

Ртутные газоразрядные лампы — это… Что такое Ртутные газоразрядные лампы?

Видимый спектр ртутной газоразрядной лампы

Ртутные газоразрядные лампы используют газовый разряд в парах ртути для получения света. Дают свечение белого цвета, кроме того интенсивное ультрафиолетовое излучение.

Ртутные газоразрядные лампы широко применяются для уличного освещения, однако в настоящее время они постепенно заменяются на более эффективные натриевые газоразрядные лампы

Виды

Дуговые ртутные лампы высокого давления (ДРЛ)

Лампа ДРЛ250 на самодельном испытательном стенде

Для общего освещения цехов, улиц, промышленных предприятий и других объектов, не предъявляющих высоких требований к качеству цветопередачи, применяются ртутные лампы высокого давления типа ДРЛ.

Устройство

Устройство лампы ДРЛ

Устройство лампы ДРЛ

Лампа ДРЛ (смотри рисунок справа) имеет следующее строение: стеклянный баллон 1, снабжённый резьбовым цоколем 2. В центре баллона укреплена кварцевая горелка (трубка) 3, заполненная аргоном с добавкой капли ртути. Четырёхэлектродные лампы имеют главные катоды 4 и дополнительные электроды 5, расположенные рядом с главными катодами и подключенные к катоду противоположной полярности через добавочный угольный резистор 6. Дополнительные электроды облегчают зажигание лампы и делают её работу более стабильной.

В последнее время лампы ДРЛ изготовляют трехэлектродные, с одним пусковым электродом и резистором.

Розжиг лампы ДРЛ400 в домашних условиях

Принцип действия

В горелке из прочного тугоплавкого химически стойкого прозрачного материала в присутствии газов и паров металлов возникает свечение разряда — электролюминесценция.

При подаче напряжения на лампу между близко расположенными главным катодом и дополнительным электродом обратной полярности на обоих концах горелки начинается ионизация газа. Когда степень ионизации газа достигает определённого значения, разряд переходит на промежуток между главными катодами, так как они включены в цепь тока без добавочных сопротивлений, и поэтому напряжение между ними выше. Стабилизация параметров наступает через 10-15 минут после включения(в зависимости от температуры окружающей среды- чем холоднее тем дольше будет разгораться лампа).

Электрический разряд в газе создаёт видимое белое без красной и голубой составляющих спектра и невидимое ультрафиолетовое излучение, вызывающее красноватое свечение люминофора. Эти свечения суммируются, в результате получается яркий свет, близкий к белому.

При изменении напряжения сети на 10-15 % в большую или меньшую сторону работающая лампа отзывается соответствующим повышением или потерей светового потока на 25-30 %. При напряжении менее 80 % сетевого лампа может не зажечься, а в горящем состоянии погаснуть.

При горении лампа сильно нагревается. Ввиду особенности, лампа ДРЛ после выключения должна остыть перед следующим включением.

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.).

Дуговые ртутные металлогалогенные лампы (ДРИ)

Аббревиатура «ДРИ» расшифровывается, как «дуговая ртутная с излучающими добавками (иодиды и бромиды металлов)». Наряду с ртутью, в эти лампы вводятся йодиды натрия, таллия и индия, благодаря чему значительно увеличивается световая отдача (она составляет примерно 70 — 95 люмен/Вт и выше) при достаточно хорошей цветности излучения. Лампы имеют колбы эллипсоидной и цилиндрической формы. Внутри колбы размещается кварцевая или керамическая цилиндрическая горелка, где происходит разряд в парах металлов и их йодидов. Срок службы — до 8-10 тыс. часов.

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 тп) Благодая этому ДРИ широко используются для архитектурной подсветки. Лампы ДРИ-12 (с зеленоватым оттенком) используют на рыболовецких судах для привлечения планктона.

Дуговые ртутные металлогалогенные лампы с зеркальным слоем (ДРИЗ)

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.

Ртутно-кварцевые шаровые лампы (ДРШ)

Ртутно-кварцевые лампы высокого давления (ПРК, ДРТ)

 

Wikimedia Foundation. 2010.

Газоразрядные лампы

Добавлено 22 сентября 2018 в 13:45

Сохранить или поделиться

Если вы когда-нибудь видели грозу, то вы видели электрический гистерезис в действии (и, вероятно, не понимали, что видите). Действие сильного ветра и дождя накапливает огромные статические электрические заряды между облаком и землей, а также между облаками. Дисбаланс электрических зарядов проявляет себя как высокое напряжение, и когда электрическое сопротивление воздуха больше не может удерживать эти высокие напряжения под контролем, огромные волны тока движутся между противоположными полюсами электрического заряда, которые мы называем «молниями».

Наращивание ветром и дождем высоких напряжений является довольно непрерывным процессом, в подходящих погодных условиях скорость накопления заряда увеличивается. Однако вспышки молний не являются непрерывными: они существуют как относительно короткие скачки, а не непрерывные разряды. Почему так? Почему бы нам не наблюдать мягкие, светящиеся дуги молний вместо неистовых коротких вспышек молний? Ответ кроется в нелинейном (и гистерезисном) сопротивлении воздуха.

В обычных условиях воздух имеет чрезвычайно высокое сопротивление. Фактически, оно настолько высоко, что мы обычно относимся к его сопротивлению как к бесконечной величине, а электрическая проводимость воздуха ничтожно мала. Присутствие воды и пыли в воздухе снижает его сопротивление, но он по-прежнему является изолятором для большинства практических целей. Когда через расстояние в воздухе прикладывается достаточно высокое напряжение, его электрические свойства изменяются: электроны «отделяются» от своих нормальных положений вокруг своих соответствующих атомов и освобождаются для образования тока. В этом состоянии воздух считается ионизированным и называется плазмой, а не газом. Это использование слова «плазма» не следует путать с медицинским термином (означающим жидкую часть крови), это четвертое состояние вещества, остальные три это твердое, жидкое и пар (газ). Плазма является относительно хорошим проводником электричества, её удельное сопротивление намного ниже, чем у того же вещества в его газообразном состоянии.

По мере прохождения электрического тока через плазму в плазме происходит рассеивание энергии в виде тепла так же, как ток рассеивает энергию в виде тепла, проходя через твердый резистор. В случае молнии связанные с ней температуры чрезвычайно высоки. Высоких температур также достаточно для преобразования газообразного воздуха в плазму или поддержания плазмы в этом состоянии без наличия высокого напряжения. Поскольку напряжение между облаком и землей, или между облаком и облаком, уменьшается по мере того, как дисбаланс заряда нейтрализуется током молнии, тепло, рассеиваемое молнией, поддерживает воздушный путь в плазменном состоянии, сохраняя его сопротивление низким. Молния остается плазмой до тех пор, пока напряжение не уменьшится до слишком низкого уровня, чтобы поддерживать достаточный ток для рассеивания достаточного количества тепла. Наконец, воздух возвращается в газообразное состояние и останавливает ток, что позволяет снова нарастить напряжение.

Обратите внимание, что на протяжении этого цикла воздух проявляет гистерезис. Когда он не проводит электричество, он имеет тенденцию оставаться диэлектриком до тех пор, пока напряжение не будет превышать критическое пороговое значение. Затем, когда он изменяет состояние и становится плазмой, он стремится оставаться проводником, пока напряжение не опустится ниже критической пороговой точки. «Включившись» («открывшись»), он имеет тенденцию оставаться «открытым», а «выключившись» («закрывшись»), он имеет тенденцию оставаться «закрытым». Этот гистерезис в сочетании с устойчивым нарастанием напряжения из-за электростатического воздействия ветра и дождя объясняет поведение молнии как коротких всплесков.

В электронном виде то, что мы имеем здесь в поведении молнии, является простым релаксационным генератором. Автогенераторы представляют собой электронные схемы, которые генерируют колебания (переменного) напряжения от устойчивого источника постоянного тока. Релаксационный генератор – это автогенератор, который работает по принципу заряда конденсатора, который резко разряжается каждый раз, когда его напряжение достигает критического порогового значения. Один из простейших релаксационных генераторов состоит из трех компонентов (не считая источника питания постоянного тока): резистор, конденсатор и неоновая лампа, как показано на рисунке ниже.

Простой релаксационный генератор

Неоновые лампы представляют собой не что иное, как два металлических электрода внутри герметичной стеклянной колбы, разделенных внутри газом неоном. При комнатной температуре и без приложенного напряжения лампа имеет почти бесконечное сопротивление. Однако когда определенное пороговое напряжение превышается (это напряжение зависит от давления газа и геометрии лампы), газ неон становится ионизированным (превращается в плазму), и его сопротивление резко уменьшается. По сути, неоновая лампа проявляет те же характеристики, что и воздух во время грозы, в комплекте с испусканием света в результате разряда, хотя и в гораздо меньших масштабах.

Конденсатор в схеме релаксационного генератора, показанного выше, заряжается с обратно экспоненциальной скоростью, определяемой размером резистора. Когда его напряжение достигает порогового напряжения лампы, лампа внезапно «включается» и быстро разряжает конденсатор до низкого значения напряжения. После разряда лампа «выключается» и позволяет конденсатору снова набирать заряд. Результатом является серия коротких вспышек света лампы, скорость которых определяется напряжением батареи, сопротивлением резистора, емкостью конденсатора и пороговым напряжением лампы.

В то время как газоразрядные лампы чаще используются в качестве источников освещения, их гистерезисные свойства использовались в несколько более сложных вариантах, известных как тиратронные лампы. По сути, это газонаполненная триодная лампа (триод представляет собой трехэлементную вакуумную лампу, выполняющую функцию, очень похожую на N-канальный полевой транзистор с изолированным затвором со встроенным каналом), тиратрон можно включить с помощью небольшого управляющего напряжения, приложенного между сеткой и катодом, и выключить путем уменьшения напряжения анод-катод.

ТиратронПростая схема управления тиратроном

По сути, тиратронные лампы были управляемыми версиями неоновых ламп, построенными специально для коммутации тока на нагрузке. Точка внутри круга на условном обозначении указывает на заполнение газом, в отличие от жесткого вакуума, обычно наблюдаемого в других конструкциях электронных ламп. В этой схеме, показанной на рисунке выше, тиратронная лампа пропускает ток через нагрузку в одном направлении (обратите внимание на полярность на нагрузочном резисторе), когда срабатывает под действием небольшого постоянного управляющего напряжения, приложенного между сеткой и катодом. Обратите внимание, что источником питания нагрузки является источник переменного тока, что дает представление о том, что тиратрон отключается (закрывается) после включения (открывания): поскольку напряжение переменного тока периодически проходит через точку 0 вольт между полупериодами, ток через нагрузку с питанием от источника переменного тока также должен периодически останавливаться. Эта кратковременная пауза между полупериодами дает время для охлаждения лампы, позволяя ей вернуться в нормальное состояние «выключена» («закрыта»). Проводимость может возобновиться только в том случае, если источником питания переменного тока будет подано достаточное напряжение, и если это позволит постоянное управляющее напряжение.

Осциллограмма напряжения на нагрузке в такой схеме будет выглядеть примерно так, как показано на рисунке ниже.

Сигнал на выходе тиратрона

По мере того, как переменное напряжение питания поднимается от нуля до первого пика, напряжение нагрузки остается на нуле (отсутствует ток нагрузки) до достижения порогового напряжения. В этот момент лампа переключается в режим «открыта» («включена») и начинает проводить ток, теперь в оставшуюся часть полупериода напряжение нагрузки соответствует переменному напряжению питания. Напряжение нагрузки присутствует (следовательно, и ток нагрузки), даже когда сигнал переменного напряжения падает ниже порогового значения лампы. Это гистерезис в действии: лампа остается в проводящем режиме, продолжая проводить ток до тех пор, пока напряжение питания не упадет почти до нуля вольт. Поскольку тиратронные лампы являются однонаправленными (диодными) устройствами, на нагрузке отсутствует напряжение во время отрицательного полупериода переменного напряжения питания. В практических схемах на тиратронах несколько ламп включаются в виде двухполупериодного выпрямителя, чтобы обеспечить полную мощность постоянного напряжения на нагрузке.

Тиратронная лампа применялась в схеме релаксационного генератора. Частота контролировалась небольшим постоянным напряжением между сеткой и катодом (рисунок ниже). Этот управляемый напряжением генератор известен как ГУН (генератор, управляемый напряжением; VCO, voltage-controlled oscillator). Релаксационные генераторы выдают очень несинусоидальный сигнал, и они существуют в основном как демонстрационные схемы (как в данном случае) или в приложениях, где необходим сигнал с большим количеством гармоник.

Управляемый напряжением релаксационный генератор на тиратроне

Я говорю о тиратронных лампах в прошедшем времени по одной причине: современные полупроводниковые компоненты могут заменить устаревшую технологию тиратронных ламп во всех применения, кроме нескольких очень специализированных целей. Не случайно, что слово тиристор имеет такое сходство со слово тиратрон, поскольку этот класс полупроводниковых компонентов делает то же самое: использует гистерезисный коммутатор для включения и выключения тока. Именно эти современные устройства теперь привлекают наше внимание.

Резюме

• Электрический гистерезис, склонность компонента оставаться «включенным» («открытым», проводящим) после того, как он начал проводить ток, и оставаться «выключенным» («закрытым», непроводящим) после того, как он перестал проводить ток, помогает объяснить, почему молнии существуют как мгновенные всплески тока, а не непрерывные разряды в воздухе.
• Простые газоразрядные лампы, такие как неоновые лампы, обладают электрическим гистерезисом.
• Более продвинутые газоразрядные лампы были выполнены с элементами управления, поэтому их напряжение «включения» можно было регулировать внешним сигналом. Наиболее распространенная из этих ламп называется тиратрон.
• Простые генераторные схемы, называемые релаксационными генераторами, могут создаваться лишь с помощью цепи заряда резистор-конденсатор и гистерезисного устройства, подключенного к конденсатору.

Оригинал статьи:

Теги

Газоразрядная лампаГистерезисОбучениеРелаксационный генераторТиратронТиристорЭлектроника

Сохранить или поделиться