Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Серед великої різноманітності освітлювального обладнання існують лампи різного принципу дії. Сьогодні досить вагому нішу у загальному обсязі пристроїв освітлення займають газорозрядні лампи. У чому полягає принцип їх роботи, і як вони влаштовані, ми розглянемо цю статтю.

Пристрій та принцип роботи

У порівнянні з іншими типами ламп, газорозрядні пристрої мають цілу низку відмінностей. Що позначається і їх конструктивних особливостях, і принципі дії. Щоб розібратися з основами одержання світлового випромінювання в газорозрядних лампах, спочатку розглянемо їх конструктивні особливості.

Мал. 1. Влаштування газорозрядної лампи
  • Цоколя – призначений для підключення газорозрядного пристрою до електричної мережі. Може виконуватися в різних типах та розмірах, під параметри конкретного світильника.
  • Колби - виготовляється з жароміцного скла, призначена для створення вакууму навколо пальника. Виконується герметичною для запобігання порушення розрідженого середовища по відношенню до навколишнього простору.
  • Кронштейна кріплення - є несучою конструкцією, що виступає і в ролі опори для газового пальника, і як один з провідників електричного струму.
  • Пальники - як правило, трубка з оксиду металу, всередині якої і відбувається електричний розряд. Наповнюється сумішшю інертних газів і парів металу, залежно від моделі, компоненти, що наповнюються, можуть істотно відрізнятися.
  • Електродів - призначені для початку іскроутворення та продовження горіння тліючого розряду.

Принцип дії газорозрядних ламп полягає в отриманні світлового потоку від іонізації зміщення газу та парів металу. Розглянемо принцип їхньої роботи на наступному прикладі (див. рисунок 2):

Мал. 2. Принцип дії газорозрядної лампи

При подачі напруги на світильник з газорозрядною лампою здійснюється його перетворення через пускорегулюючий апарат (ПРА). Потім підвищена напруга порядку 2 – 5кВ надходить на електроди лампи. Цього достатньо для пробою газового проміжку, тому спочатку виникає іскра, а потім спалахує тліючий розряд усередині трубки.

Температура горіння розряду досягає 1300 ºС, за рахунок чого суміш розігрівається до такого стану, коли всі вільні частинки мають достатню енергію для виходу за межі атома. Фізично цей процес супроводжується планомірним підвищенням інтенсивності світлового потоку в міру розігріву газорозрядного середовища.При цьому можна спостерігати деякі коливання колірного спектру світіння в міру зміни діапазону хвилі, що випромінюється.

Зверніть увагу, незважаючи на те, що в конструкції самої газорозрядної лампи ПРА відсутня, без нього запустити пристрій не вийде. До складу пускорегулюючого апарату входить:

  • дросель-трансформатор, що запобігає різкому наростанню струму при перебігу перехідного процесу;
  • імпульсний запальний пристрій - короткочасно збільшує напругу на електродах лампи до величини пробою іскрового проміжку;
  • конденсатор - застосовується для згладжування кривої напруги, але встановлюється не у всі моделі ПРА.

Залежно від типу газорозрядної лампи, відрізнятиметься і пристрій ПРА, технічні особливості його компонентів. Тому для кожного конкретного виду освітлювального обладнання встановлюються свої модулі.

Чим заповнюються газорозрядні лампи?

Мал. 3. Приклад заповнення газорозрядної лампи

Для наповнення газорозрядних ламп застосовуються різні типи інертних газів, які активуватимуться при подачі напруги на контакти цоколя. Найбільш поширеними є аргон, неон, ксенон і криптон. У деяких моделях застосовується суміш кількох газових для отримання газорозрядного середовища із заданими властивостями.

Крім інертного газу, лампа може заповнюватися парами металів, найвідоміші з яких є натрій і ртуть. Залежно від способу приведення газорозрядної лампи в робочий стан вони поділяються на кілька видів. Але, слід зазначити, що наявність металу не є обов'язковою умовою, тому що на практиці зустрічаються лампи виключно з інертним газом – ксенонові та неонові. Тому в таких моделях як наповнювач використовується тільки газ.

Отдельною категорією є металогалогенні лампи, колба яких заповнюється не тільки інертними газами та парами натрію та ртуті, а й галогенідами металів.

Класифікація

Сучасний ринок газорозрядних джерел світла надає досить велику різноманітність моделей. Залежно від технічних параметрів, наповнення та інших факторів можна виділити кілька категорій, за якими вони відрізнятимуться.

Так, залежно від наповнення, всі моделі можна поділити на:

  • натрієві;
  • ртутні;
  • металогагенні;
  • ксенонові;
  • неонові.

В залежності від джерела світла газорозрядні лампи можна поділити на:

  • індукційні;
  • газосвітні;
  • люмінесцентні.

Залежно від величини тиску, створюваного газом усередині колби, всі пристрої поділяються на лампи:

  • низького тиску;
  • високого тиску;
  • надвисокого тиску.

Розглянемо два останні фактори поділу газорозрядних ламп за видами більш детально.

За джерелом світла

Мал. 4. Типи газорозрядних ламп

Залежно від джерела отримання світлового випромінювання все газорозрядне обладнання буває індукційне, газосвітле, люмінесцентне. Індукційні моделі наводяться у світіння за допомогою електродів, що розжарюються від протікання електричного розряду. За рахунок чого їх ще називають електроосвітлювальними лампами.

У газосвітніх лампочках джерелом випромінювання виступають молекули або атоми, що збуджуються електричним процесом, що протікає. При цьому у газовому середовищі утворюється достатня кількість енергії для постійного випромінювання. Люмінесцентні лампи мають спеціальне покриття на поверхні колби, що містить люмінофори.Розряд, що протікає в газорозрядній лампі, активізує частинки газу, які, у свою чергу, впливають на люмінофор.

За величиною тиску

Мал. 5. Лампи високого та низького тиску

Залежно від величини тиску, що формується всередині газорозрядного джерела світла, всі моделі поділяються на три класи:

  • Низкого тиску - від 0,15 до 104 Па, часто застосовуються в побутових цілях, яскраво вираженим представником є люмінесцентні лампи;
  • Високого тиску - від 3×104до 106 Па, відрізняються досить великим потоком світла при малому споживанні електроенергії, як правило , встановлюються на вулиці, оскільки добре переносять складні метеоумови;
  • Надвисокого тиску - більше 106 Па, застосовуються для медичних цілей, харчової промисловості та інших галузей, де потрібно отримати високоінтенсивне випромінювання на малій площі.

Характеристики

Для порівняння з іншими видами освітлювального обладнання необхідно детально вивчити робочі параметри газорозрядних ламп:

  • Час готовності - згідно з п.34 ГОСТ 24127-80 це часовий інтервал, що протікає з початку подачі напруги до моменту виходу лампи на робочі характеристики.
  • Споживана потужність - відображає величину навантаження, що споживається з мережі;
  • Термін служби - характеризує тривалість активної роботи лампи, може коливатися від 2000 до 20 000 годин;
  • Світловіддача - визначає величину світлового потоку, що отримується з одного вата спожитої електроенергії, може коливатися в межах від 40 до 220 Лм/Вт;
  • Температура колірного світіння - визначає спектр кольору, що випромінюється газорозрядною лампою, залежно від моделі знаходиться в межах від 2200 до 20 000 К;
Мал. 6. Температура кольору
  • Індекс кольору - вказує на інтенсивність сприйняття кольорів тієї поверхні, на яку потрапляє світло;
Мал. 7. Приклад впливу індексу кольору
  • Напруга запалення - відповідно до п.35 ГОСТ 24127-80 це така найменша різниця потенціалів на електродах, якої буде достатньо для початку утворення розряду.

Утилізація

У вигляді наявності ртуті та інших забруднюючих речовин у складі лампочки, спосіб їх утилізації докорінно відрізняється від інших видів ламп. Для цих цілей працюють спеціальні організації, що займаються збором та подальшою демеркуризацією певної категорії газорозрядних ламп.

Мал. 8. Утилізація газорозрядних ламп

Якщо така лампочка розіб'ється у вас вдома, необхідно відразу прийняти для запобігання отруєнню парами ртуті домочадців. Більш детально про це ви можете дізнатися з наступної статті: https://www.asutpp.ru/razbilas-energosberegayuschaya-lampa.html

Переваги та недоліки

До основних переваг газорозрядних джерел світла слід віднести:

  • Високий рівень світловіддачі - такі пристрої куди ефективніші за звичайні лампочки Ілліча і чудово висвітлюють навіть через непрозорі плафони.
  • Тривалий період експлуатації - суттєво перевершують лампочки розжарювання, а деякі моделі можуть конкурувати навіть зі світлодіодними джерелами.
  • Проста схема підключення.
  • Демократична вартість комплектується недорогими елементами, які легко змінюються в процесі роботи.
  • Деякі версії відмінно підходять для встановлення на вулиці, але, як правило, погано справляються в умовах сильних морозів.

До основних недоліків слід віднести наявність пульсації світлового потоку, необхідність підключення ПРА для запуску, обмежений діапазон робочої напруги, чутливість до якості напруги живлення. Потрібен час на розігрів, через що їх недоцільно використовувати в мережах із частою комутацією. Неможливо регулювати інтенсивність свічення за допомогою диммера.

Області застосування

Незважаючи на серйозну конкуренцію з боку світлодіодних освітлювальних приладів, газорозрядні джерела світла залишаються популярними у низці галузей господарської діяльності. Так їх часто можна зустріти в:

  • вуличному освітленні;
  • підсвічування рекламних вивісок;
  • магазини, промислові об'єкти, торгові центри, офісні, вокзальні та складські приміщення;
  • парках, скверах, зонах відпочинку;
  • підсвічування фасадів будівель і т.д.

Список використаних джерел

  • Д.Уеймаус «Газорозрядні лампи» 1977
  • Фугенфіров М.І. «Газорозрядні лампи» 1975
  • Е.А. Зельдін «Імпульсні газорозрядні лампи та їх схеми включення» 1961

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Електрик