Газоразрядные лампы — виды, устройство, принцип работы и применение

Принцип действияПравить

Существует несколько основных типов ДРЛ-лампы:

  • Стандартная дуговая ртутная люминесцентная — характеризуется слабой цветопередачей, а во время свечения выделяется большое количество тепла. Для выхода на рабочий режим требуется около пяти минут с момента включения в сеть. Крайне неустойчивы к перепадам напряжения, поэтому эксплуатация допустима в цепях с постоянным источником питания. В конструкциях, в которых используются данные лампы, обязательно должны быть термостойкие провода.
  • Дуговая ртутная эритемная вольфрамовая (ДРВЭД) — лампа, функционирующая без дросселя. Подключается через активный балласт так же, как и стандартные лампочки накаливания. За счет наличия йодидов металлов повышается светопередача и уменьшается потребление электроэнергии. Для большей яркости используется увиолевое стекло. Лучше всего подходят для комнат с недостатком естественного освещения.
  • ДРЛФ — усовершенствованная ДРЛ, используемая для ускорения фотосинтеза растений. Изнутри колба покрывается отражающим материалом, благодаря чему лампочка и получила свое второе название — рефлекторная. Идеально подходит для подключения к сети переменного тока. Применяется в парниках и теплицах, где требуется дополнительный источник света.
  • Дуговая ртутная вольфрамовая — повышенная световая отдача, большая продолжительность эксплуатации без пускорегулирующего аппарата. Отличный вариант для освещения улиц, паркингов, открытых площадок и т. п.

Устройство

Форма изделия продолговатая, напоминающая обычные лампочки накаливания. Но есть определенные конструктивные различия между ними.

В состав ДРЛ входят следующие элементы:

  • стеклянная колба — то, что есть практически у всех источников света. Используется для защиты внутренних деталей;
  • металлический цоколь — используется для вкручивания в плафон электрического прибора;
  • трубка, заполненная парами ртути. Помещается внутрь стеклянной колбы и изготавливается из кварцевого стекла. Обычно ртуть разбавляется аргоном;
  • лампы могут оснащаться второстепенными электродами и катодами. Это ускоряет зажигание изделия, выход на рабочий режим и повышает стабильность;
  • угольный резистор необходим для соединения электродов и катодов.

Принцип работы

После включения электротехнического элемента в сеть напряжение по цоколю поступает на все электроды, благодаря чему формируется тлеющий разряд. Внутри колбы появляются положительные ионы и свободные электроны. После достижения заданного уровня по количеству зарядов вместо тлеющего разряда образуется дуговой. В большинстве случаев на все это уходит не более одной минуты.

Для того чтобы лампа ДРЛ работала на максимуме своих световых параметров, потребуется около пяти минут. Связано это со временем, необходимым для испарения капель ртути, помещенных в газоразрядной камере. Так улучшается яркость дугового разряда.

На точное время выхода на рабочие параметры влияет температура окружающей среды — чем выше, тем быстрее.

Технико-эксплуатационные характеристики

В процессе нагрева стеклянной колбы разбросанная по ее поверхности ртуть (в форме капель) начинает испаряться. Чем сильнее процесс испарения, тем прочнее разряд между электродами и катодами. Номинальный режим лампы ДРЛ — момент, когда все капли ртути преобразуются в пар.

Важно! После отключения питания от лампы ее можно будет повторно включить только после полного остывания.

Изделие характеризуется повышенной чувствительностью к скачкам температуры, поэтому его функциональность без колбы невозможна (исходя из физических законов).

Колба отвечает за две важные функции:

  • Барьер между газоразрядной камерой с парами ртути и окружающей средой.
  • Ускорение процесса преобразования ультрафиолетовых лучей в спектр красного свечения, что возможно благодаря наличию на стенках люминофора. К красному свечению добавляется зеленое, формируемое внутренним разрядом, что приводит к возникновению белого света.

Скачки напряжения сильно влияют на работу лампы ДРЛ. Отклонение от номинального значения на 10–15 % считается допустимым, но если эта величина будет равна 25–30 %, то свечение станет неравномерным. При еще большем уменьшении лампа либо не загорится, либо погаснет (если до этого была в работе).

Расшифровка маркировки изделий очень проста — число указывает на модель лампы, которая совпадает с номинальной мощностью.

В таблице ниже представлены параметры конкретных моделей ДРЛ:

Схемы подключения

Лампа, состоящая из четырех электродов, подключается последовательно с дросселем. После соединения дросселя и ДРЛ к ним подается напряжение сети. При использовании дросселя не имеет значения полярность, поскольку его основное предназначение — стабилизация работы осветительного прибора. Дроссель должен соответствовать заданной мощности лампы. При добавлении в схему конденсатора достигается экономия электричества и становится возможной регулировка реактивной мощности.

Схема подключения через дроссель

Функция дросселя — уменьшение значения тока, необходимого для работы источника света. При отсутствии дросселя лампа перегорает из-за большого напряжения. Элементы соединяются последовательно.

Схема подключения без дросселя

Существует отдельная технология, применяемая для подключения ДРЛ без дросселя. Идеальным вариантом станет приобретение заводской ДРЛ, для которой не нужен дроссель. Изделие дополнено спиралью, работающей как обычный стабилизатор и разбавляющей световой поток.

Также к схеме может быть подключена обычная лампочка накаливания, мощность которой сопоставима с ДРЛ. Она выполняет функцию резистора, на выходе понижающего напряжение.

К схеме можно добавить один, два и более конденсаторов. Это актуально при соблюдении важного условия: следует с высокой точностью подсчитать ток, который они выдадут на выходе.

Проверяем работоспособность

Для проверки работоспособности ДРЛ используются тестеры (омметры), что необходимо в том случае, если лампа отказывается работать или функционирует неверно. Подключите устройство к каждому витку на обмотке, проверяя их на разрыв и ток короткого замыкания:

  • При обнаружении разрыва прибор покажет огромное сопротивление, поэтому придется заменить обмотку.
  • При отсутствии разрыва и регистрации потери изоляции (благодаря чему появляется короткое замыкание) разница в сопротивлении будет менее значительной.
  • При наличии короткого замыкания на обмотке дросселя повышение сопротивления может не наблюдаться и технические характеристики останутся прежними. С другой стороны, данный факт никак не влияет на работоспособность самой лампы.

Если омметр так и не показал каких-либо отклонений, то искать проблему следует в осветительном приборе или электросети. Возможно необходим ремонт светильника.

Область применения

За счет дешевизны, долговечности, устойчивости к перепадам напряжения и средних (но иногда минимальных) показателей светоотдачи лампа ДРЛ используется для освещения:

  • улиц;
  • открытых территорий;
  • промышленных объектов;
  • складских помещений.

Достоинства и недостатки

Из преимуществ изделий отметим следующее:

  • Достаточная световая отдача на фоне низкой стоимости.
  • Независимость от наличия атмосферных осадков.
  • Продолжительный эксплуатационный срок — от 20 000 часов и выше.
  • Практически полное совпадение спектра излучения с естественным освещением.
  • Малые габариты.

Недостатки хоть и незначительные, но их намного больше:

  • Существенная разница в цене по сравнению с более качественными разновидностями ДРЛ.
  • В процессе эксплуатации формируется озон.
  • Лампы с вольфрамовыми нитями значительно дешевле и компактнее.
  • Со временем люминофор устаревает, что приводит к ухудшению излучаемого спектра.
  • Из-за использования ртути требуется специальная утилизация.
  • Задержка при включении.
  • Требуется несколько минут до выхода на номинальный режим.
  • Низкое качество испускаемого света.
  • Дополнительное мерцание при работе.
  • Рекомендуется устанавливать на потолке на высоте не ниже 4 м.
  • Функционируют исключительно от переменного тока.

Осветительные приборы на основе дуговых ртутных люминесцентных ламп — одно из самых экономичных решений для освещения промышленных объектов, открытых территорий (паркингов), складских помещений и внутреннего двора загородного дома. Отдельные модели в составе столбовых фонарей сочетают высокую мощность и декоративный внешний вид.

В чем разница между металлогалогенной лампой и светодиодной лампой?

Разница между металлогалогенной лампой и светодиодной лампой заключается в следующем: тип источника света, форма рассеивания избыточной энергии, температура корпуса лампы, антивибрационные характеристики, характеристики распределения света и устойчивость к помехам сетевого напряжения.

Металлогалогенные лампы – источники горячего света; Светодиодные лампы – это источники холодного света.

Энергия светодиода сохраняется. За исключением преобразования в видимый свет, избыточная энергия будет рассеиваться другими способами, но металлогалогенная лампа может преобразовывать только около 30% электрической энергии в свет, а остальная часть преобразуется в тепловую энергию.

Металлогалогенные лампы используют инфракрасные и ультрафиолетовые лучи для рассеивания избыточной энергии, но инфракрасные и ультрафиолетовые лучи влияют на качество продукции и физиологию человека;

Светодиодная лампа генерирует тепло через устройство источника света, которое потребляет избыточную энергию, а теплопроводность очень легко контролировать.

Температура корпуса металлогалогенной лампы очень высока, может превышать 130 градусов,

Температура корпуса светодиодной лампы чрезвычайно низкая, обычно ниже 75 градусов. Снижение температуры корпуса светодиода может значительно увеличить безопасность и срок службы кабелей, проводов и поддерживающих электроприборов.

Нити накаливания и колбы металлогалогенных ламп легко повреждаются и обладают плохой вибростойкостью,

Источником света светодиодной лампы является электронный компонент, который по своей сути является антивибрационным. Светодиодные лампы обладают беспрецедентными преимуществами в устойчивости к вибрации.

Характеристики светораспределения металлогалогенной лампы затруднены, отходы большие, а пятно неровное. Нужен большой отражатель, а лампа большого размера,

Светодиодной линией очень легко управлять, она может обеспечивать различное распределение света при одинаковом объеме, а световое пятно является однородным. Удобная функция светодиодного распределения света может значительно сэкономить отходы ламп при распределении света и повысить световую эффективность ламповой системы.

Металлогалогенные лампы: плохие, мощность лампы меняется при колебаниях напряжения в сети, и их легко перегрузить,

Светодиодные фонари: стабильный, постоянный ток источника питания может поддерживать постоянную мощность источника света при колебаниях напряжения в сети.

Светодиодные лампы могут нормально работать при колебаниях напряжения сети от 90 до 265 вольт, и никак не влияют на срок службы источника света и ламп.

Электрическое освещение
бытовых и промышленных
объектов
Лекция 2. Источники освещения. Тепловые источники освещения. Разрядные
лампы низкого давления.

Искусственный источник освещения – устройство, преобразующее
электрическую энергию в оптическое излучение.

Галогенные лампы накаливания
Низкого давления
Высокого давления
Сверхвысокого давления
В,Г,Б
КГ
ЛЛ
ДРЛ
ДРВ
ДРШ
СВД
ДНаТ
ДКсТ
СВД
И
Т,Д
ЭЛ
Ксеноновые лампы
СПД
Лазеры (газовые, твердотельные, полупроводниковые, жидкостные)
Светосплавы
Газоразрядные лампы
Светоизлучающие диоды
Электролюминесцентные панели
ДНаО
Тлеющего свечения и дугового разряда
Натриевые лампы
Импульсные лампы
Сверхвысокого давления
ДРИ
Высокого давления
Ртутные лампы
Высокого давления
Тепловые
Низкого давления
Металлогалогенные лампы
Вольфрамовые лампы накаливания
Классификация источников оптического
излучения:
Источники оптического излучения (ОИ)
Специальные ИОИ

Импульсная лампа – электрическая газоразрядная лампа,
предназначенная для генерации мощных некогерентных
краткосрочных импульсов света;
Лампы тлеющего свечения – электрическая газоразрядная лампа,
часто предназначенная для индикации. Тлеющей разряд – разряд
на электродах, возникающий при малых плотностях тока;
Лампы дугового разряда – лампы, в которых в качестве источника
свечения используется электрическая дуга. Электролюминесцентные панели – тонкая пластина, испускающая
свечение при подключении к сети. Светосплавы (светомасса постоянного действия) – соединения (к
примеру, с содержанием радия), которые испускают свечение.

Основные светотехнические характеристики
источников света:
• Номинальное напряжение;
• Номинальная мощность;
• Номинальный световой поток;
• Световая отдача;
• Средний срок службы;
• Полезный срок службы;
• Цветовая температура;
• Индекс цветопередачи;

Номинальное напряжение – такое напряжение, на которое
рассчитан источник света в условиях нормальной работы. Все
остальные параметры ламп в большинстве случаев приводятся при
номинальном напряжении;
Номинальная мощность – это мощность, потребляемая
источником света из электрической сети при номинальном
напряжении и номинальной частоте;
Номинальный световой поток – это световой поток, излучаемый
источником света при номинальном напряжении на зажимах
лампы.

Световая отдача – это отношение светового потока, излучаемого
источником света к потребляемой из сети мощности;
Средний срок службы – это время работы достаточно большой
группы ламп при номинальном напряжении, в течении которого
50% из от их количества может выйти из строя (в соответствии с
ГОСТ 2239). Полезный срок службы – среднее время работы ламп в
номинальных условия, в течении которого их эксплуатация
экономически оправдана (спад светового потока не превышает
40%

Цветовая температура – это условная величина, приблизительно
характеризующая цвет излучения лампы и определяемая путём
сравнения этого цвета с цветом теплового излучения так
называемого «абсолютно чёрного тела». Индекс цветопередачи – параметр, характеризующий уровень
соответствия естественного цвета тела видимому (кажущемуся)
цвету этого тела при освещении его данным источником света.

Для характеристики газоразрядных источников света приводится
такой световой показатель как общий индекс цветопередачи. Международными организациями было выбрано и согласовано
несколько типов предметов, цвет которых оценивался при
освещении их различными источниками света: человеческая кожа,
зелёные листья растений, специальные выкраски. Оценки качества цветопередачи каждого из таких предметов при
освещении их оцениваемым источником света по сравнению с
освещением «стандартным» источником были названы частными
индексами цветопередачи (R1, R2, R3 … R14), а средняя из
полученных 14 оценок – общим индексом цветопередачи Rа. За
стандартный источник света был принят свет тепловых
излучателей, то есть ламп накаливания – их общий индекс
цветопередачи по соглашению равен 100.

Характеристика цветопередачи отдельных
источников света
Характеристика цветопередачи
Очень хорошая
Степень цветопередачи Коэффициент цветопередачи Примеры ламп

Более 90
Лампы накаливания,
галогенные лампы
Люминесцентные лампы
Очень хорошая

80-89
с трехкомпонентным
люминофором, светодиодные
лампы
Люминесцентные лампы
Хорошая

70-79
Хорошая

60-69
Достаточная
3
40-59
Лампы ДРЛ (ртутные)
Низкая
4
Менее 40
Лампы ДНат(натриевые)
ЛБЦ, ЛДЦ
Люминесцентные лампы
ЛД, ЛБ,

Тепловые источники оптического излучения
Тепловым называют оптическое излучение, возникающее при
нагревании тел. У твёрдых тел оно имеет непрерывный спектр,
зависящий от температуры тела и его оптических свойств. Тепловыми излучателями являются все источники, свечение
которых обусловлено нагреванием: электрические ЛН, простые
угольные дуги, все пламенные источники света. Таким образом, говоря об электрических источниках света, можно
выделить такие тепловые источники оптического излучения как
лампы накаливания и галогеновые лампы накаливания (не
путать с металлогалогеновыми лампами!) Для получения видимого
излучения в этих лампах используется свечение нагретой
вольфрамовой спирали.

Особенности устройства ЛН
Лампа накаливания состоит из стеклянной колбы, внутри которой
на крючках закреплена вольфрамовая нить. Напряжение к нити
подводится двумя электродами, один из которых соединен с
центральной частью, а другой – с резьбой цоколя. При
прохождении тока нить раскаляется, нагреваясь до температуры
2500-3000 К и излучает свет. Можно выделить следующие основные части лампы накаливания:
• Стеклянная колба;
• Спираль или биспираль;
• Контактная часть.

Колбы ламп накаливания:
• Колбы ламп накаливания выполняются прозрачными, матовыми,
опаловыми и молочными. Существуют колбы с зеркальными
экранами, которые позволяют сформировать определённую
кривую силы света. • Колбы различаются по размеру и форме. Можно выделить
разнообразие форм колб у ламп накаливания:

Заполнение колб ЛН:
Колба ЛН может быть заполнена инертным газом или вакуумом. Вакуум в колбе позволяет исключить окисление нити, но не
препятствует испарению металла нити (вакуумные лампы). Для уменьшения испарения нити лампу заполняют аргон-азотной
или ксенон-криптоновой смесью (газонаполненные лампы). Широкое распространение получили галогеновые лампы
накаливания (ГЛН), в колбу которых добавлен галоген (обычно
йод). За счёт присутствия галогена в лампе осуществляется
галогено-вольфрамовый цикл. Этот замкнутый химический
процесс приостанавливает процесс испарения металла нити. Однако, в процессе горения, со временем на нити ГЛН появляются
утончившиеся участки и она способна перегореть так же как и
обычная ЛН.

Галогеновые лампы накаливания
Колбы для ГЛН изготавливаются из прочного кварцевого стекла. Эта
колба имеет малый габарит и сама помещается во внешнюю колбу. Малый размер способствует увеличению давления газа внутри
лампы, что так же замедляет испарение вольфрама. Галогеновый цикл позволяет повысить световую отдачу и
до 26 Лм/Вт и увеличить продолжительность горения
до 2000-4000 часов.

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Как Это Работает?
Добавить комментарий