Все лампы, действие которых основано на преобразовании свойств газа, называются газоразрядными. Они бывают разных типов и применяются во множестве отраслей. Отличаются эффективностью, надежностью и хорошей цветопередачей.
Что такое газоразрядные лампы
Газоразрядная лампа (ГРЛ) – небольшой электрический прибор, который излучает видимый свет в заданном спектре.
В состав любого прибора входят следующие компоненты:
- стеклянная колба с электродами, наполненная газом;
- регулирующая аппаратура в виде электронного модуля или ограничивающего резистора;
- цоколь для встраивания в оборудование.
Разновидности
Газоразрядные лампы делятся на ГРЛ низкого и высокого давления. Каждая из групп обладает своими особенностями, что влияет на выбор в конкретном случае.
Газоразрядные лампы низкого давления
К наиболее известным представителем ГРЛ низкого давления относится люминесцентная лампа. Она представляет собой трубку, покрытую изнутри люминофором. Электроды получают импульс высокого напряжения и нагреваются.
При нагревании между контактами образуется тлеющий заряд, в газовой среде колбы возникает УФ-излучение, которое, воздействуя на люминофор, вызывает свечение.
Разновидностью люминесцентных ламп (ЛЛ) являются компактные приборы, которые маркируются аббревиатурой КЛЛ и ничем кроме размеров не отличаются от предыдущей модели. Во всех устройствах имеется регулирующий элемент, встроенный в цоколь.
Отдельно стоит рассмотреть индукционные осветительные приборы. Они не имеют никаких электродов во внутренней части, а ионизация происходит под действием высокочастотного магнитного поля. Обычно в колбе используется смесь аргона и паров ртути, воздействующих на люминофор.
Газоразрядные лампы высокого давления
Элементы, давление внутри колбы которых превышает атмосферное, называются лампами высокого давления.
Представителями являются дуговые ртутные лампы (ДРЛ). Не так давно именно они составляли большую часть всего уличного освещения. Теперь же их стараются заменять на металлогалогеновые и натриевые источники, имеющие более высокую эффективность.
Если к прибору подключены йодиды, он имеет маркировку ДРИ. Прибор сдержит горелку из кварцевого стекла, в которой расположены электроды. В качестве функционального вещества используется смесь из аргона, ртути и йодидов некоторых металлов. Горелка находится в разреженном пространстве и позволяет создавать сильное излучение, которого хватает для освещения больших площадей. ДРИ могут иметь мощность от 250 до 3500 Вт.
Еще одним примером ГРЛ высокого давления служит дуговая натриевая трубчатая модель (ДНаТ). Она характеризуется очень высокой светоотдачей и относительно небольшим расходом энергии. Свет имеет ярко выраженный золотистый оттенок. К недостаткам прибора можно отнести долгое выключение, которое может занимать около 10 минут.
Если нужно белое освещение, максимально приближенное к дневному, лучше подбирать дуговые ксеноновые устройства. Максимальная мощность может достигать показателя в 18 кВт. Вольфрамовые электроды легированы торием и способны выдерживать высокие нагрузки. Применяется сапфировое стекло, если необходимо получить на выходе УФ-излучение.
Металлогалогенные газоразрядные лампы (МГЛ) – компактные, надежные и мощные источники освещения, представляющие собой помещенную в вакуумную колбу горелку. Горелка делается из кварцевого стекла или керамики. Внутренняя часть заполняется парами ртути и галогенидами металлов. Излучение возникает при появлении плазмы между электродами во время подачи питания. Мощность приборов в некоторых случаях может достигать 3,5 кВт. Рассчитаны на 12 000 часов работы. Включение до полной мощности занимает примерно 10 минут.
Принцип работы лампы
Принцип работы ГРЛ основан на воздействии электрического разряда на ионизированный газ. Чаще всего в устройствах используются аргон, неон, криптон, ксенон, а также различные смеси. Нередко добавляют натрий или ртуть.
Видео по теме: Устройство, принцип действия и особенности эксплуатации ламп ДРЛ
Как только на контакты подается питание, в трубке генерируется электрическое поле. Оно провоцирует движение электронов и их взаимодействие с частицами газа. При столкновении частиц происходит высвобождение энергии, которая затем преобразуется в излучение некоторого спектра. Конкретный спектр зависит от состава газа и специфики работы оборудования.
Преобразовать УФ-излучение в видимый свет помогает люминофоровое покрытие на колбе.
Иногда встречаются модели со встроенным источником бета-излучения. Он обеспечивает ионизацию газа внутри колбы, что позволяет свести к минимуму тлеющий заряд.
Как выбирать газовую лампу
При выборе газовой лампы стоит учитывать ее тип, мощность и оттенок испускаемого света. Популярны металлогалогенные светильники, которые могут похвастаться высоким давлением, а также мощным и ярким свечением. Боросиликатное стекло полностью удаляет ультрафиолет, делая свет более безопасным.
Свечение газоразрядного элемента будет близко к белому дневному свету, однако в зависимости от наполнения бывают разные оттенки. Натрий дает желтый цвет, таллий зеленый, а индий – голубой.
В продаже встречаются лампы для подсветки аквариумов или парников. Они имеют особый спектр, более благоприятный для окружающей среды, чем спектр стандартных люминесцентных или натриевых приборов.
Натриевые лампы способны проработать около 25 000 часов, что сопоставимо с показателями светодиодных элементов. При этом испускаемое белое свечение максимально близко к дневному и позволяет детально рассматривать объекты без искажения цветов.
Популярны люминесцентные модели, используемые в промышленности и в быту. Внутри таких элементов находится ртуть. При выборе важно учитывать длительный запуск и значительный нагрев в процессе работы.
Область применения
Газоразрядные лампы получили распространение в разных отраслях. Особенно выделяются автомобильные фары с ксеноном. Их используют известнейшие производители автомобилей (Тойота, Опель, БМВ).
Эффективны устройства для освещения больших складов, промышленных цехов и улиц, подсветки билбордов и фасадов зданий.
Достоинства и недостатки
Как и другие лампы, газоразрядные осветительные приборы имеют достоинства и недостатки. Для правильной организации системы освещения рекомендуется учитывать каждый пункт.
Преимущества:
- модели достаточно долговечны и имеют значительный ресурс часов;
- доступны приборы с разными спектральными параметрами и показателями мощности, что позволяет без проблем подобрать устройство для решения конкретной задачи;
- мощности газоразрядных ламп значительно больше мощностей других приборов.
Недостатки традиционных газоразрядных ламп:
- для работы прибору требуется регулирующая аппаратура;
- лампы сложны в сборке, что затрудняет ремонт и увеличивает стоимость;
- модели чувствительны к перепадам температуры окружающей среды и скачкам напряжения;
- некоторым лампам требуется значительное время для запуска;
- ртутные приборы нуждаются в утилизации.
Недостатки есть, однако мощность и эффективность газоразрядных ламп позволяют им и сейчас удерживать надежные позиции на рынке.
