Розрядні лампи є альтернативним способом отримання світла ефективніше та економічніше, ніж лампи розжарювання. Ось чому його використання настільки широко поширене сьогодні. Випромінюване світло досягається збудженням газу, що зазнає електричних розрядів між двома електродами. Залежно від газу, що міститься в лампі, і тиску, на який вона піддається, ми матимемо різні типи ламп, кожна з яких має свої світлові характеристики.

завантаження

Функціонування

У розрядних лампах світло досягається шляхом встановлення електричного струму між двома електродами, розташованими в трубці, заповненій іонізованим газом або парою.

Усередині трубки виникають електричні розряди в результаті різниці потенціалів між електродами. Ці розряди викликають потік електронів через газ. Коли один з них стикається з електронами зовнішніх оболонок атомів, він передає їм енергію, і може статися дві речі.

Перша можливість полягає в тому, що енергія, що передається при зіткненні, є досить високою, щоб мати можливість витягнути електрон з його орбітали. Це, в свою чергу, може зіткнутися з електронами інших атомів, що повторюють процес. Якщо цей процес не обмежений, руйнування лампи може бути спричинене надлишком струму.

Інша можливість полягає в тому, що електрон не отримує достатньо енергії для вирвання. У цьому випадку електрон займає іншу орбіту з вищою енергією. Цей новий стан, як правило, нестабільний і швидко повертається до початкової ситуації. При цьому електрон вивільняє зайву енергію у вигляді електромагнітного випромінювання, насамперед ультрафіолетового (УФ) або видимого. Електрон не може мати будь-якого енергетичного стану, а може займати лише кілька станів, які визначаються атомною структурою атома. Оскільки довжина хвилі випромінюваного випромінювання пропорційна різниці енергій між початковим і кінцевим станами електрона та можливими станами не є нескінченною, легко зрозуміти, що спектр цих ламп неперервний.

Зв'язок між енергетичними станами електронів і видимими смугами в спектрі

Наслідком цього є те, що світло, яке випромінює лампа, не біле (наприклад, у натрієвих лампах низького тиску воно жовтувате). Тому здатність відтворювати кольори цих джерел світла, як правило, гірша, ніж у випадку з лампами розжарювання, які мають безперервний спектр. Завдяки покриттю трубки флуоресцентними речовинами можна покращити відтворення кольорів і підвищити ефективність ламп шляхом перетворення шкідливих ультрафіолетових випромінювань у видиме світло.

Допоміжні елементи

Для належного функціонування розрядних ламп необхідна, в більшості випадків, наявність допоміжних елементів: стартерів та баластів. ґрунтовки або запалювачі Вони являють собою пристрої, які подають короткий стрибок напруги між електродами трубки, необхідний для ініціювання розряду і таким чином долають початковий опір газу електричному струму. Після займання триває перехідний період, протягом якого газ стабілізується і характеризується споживанням енергії, більшою за номінальну.

баласти, Навпаки, вони є пристроями, які служать для обмеження струму через лампу і таким чином уникають надлишку електронів, що циркулюють через газ, що збільшує значення струму, доки не призведе до руйнування лампи.

Ефективність

При встановленні ефективності цього типу ламп необхідно розрізняти ефективність джерела світла та ефективність допоміжних елементів, необхідних для його роботи, що залежить від виробника. В лампах втрати зосереджені на двох аспектах: втрати внаслідок тепла та втрати внаслідок невидимого випромінювання (ультрафіолетове та інфрачервоне). Відсоток кожного типу буде залежати від виду лампи, з якою ми працюємо.


Енергетичний баланс розрядної лампи

Ефективність розрядних ламп коливається від 19-28 лм/Вт для змішувальних ламп до 100-183 лм/Вт для натрієвих ламп низького тиску.

Тип лампи Ефективність без баласту (лм/Вт)
Флуоресцентний 38-91
Змішування світла 19-28
Ртуть високого тиску 40-63
Галогеніди металів 75-95
Натрій низького тиску 100-183
Натрій високого тиску 70-130

Хроматичні характеристики

Через розривчасту форму спектру цих ламп випромінюване світло являє собою суміш кількох монохроматичних випромінювань; переважно в ультрафіолетовій (УФ) або видимій частині спектра. Це означає, що кольоровідтворення не дуже добре, як і його кольорова ефективність.


Приклад спектру розрядної лампи

Щоб вирішити цю проблему, ми можемо спробувати доповнити спектр випромінюванням довжин хвиль, відмінних від лампи. Перший варіант - поєднати два джерела світла зі спектрами, які доповнюють одне одного, в одній і тій же лампі, як це має місце у змішувальних лампах (розжарювання та розряд). Ми також можемо збільшити тиск газу. Таким чином можна збільшити ширину ліній спектра так, щоб вони утворювали широкі смуги, які ближче одна до одної. Іншим рішенням є додавання до газу твердих речовин, які при випаровуванні випромінюють додаткове монохроматичне випромінювання. Нарешті, ми можемо покрити внутрішню стінку трубки флуоресцентною речовиною, яка перетворює ультрафіолетові промені у видиме випромінювання.

Характеристики тривалості

Є два основні аспекти, які впливають на термін служби ламп. Перший - це амортизація потоку. Це відбувається шляхом почорніння поверхні поверхні трубки, де осідає електронно-випромінюючий матеріал, що покриває електроди. У тих лампах, які використовують флуоресцентні речовини, ще одним фактором є поступова втрата ефективності цих речовин.

Другий - погіршення компонентів лампи, що відбувається внаслідок деградації електродів через виснаження випромінювального матеріалу, який їх покриває. Інші причини - поступова зміна складу заправного газу та витоки газу в лампах високого тиску.

Тип лампи Середній термін служби (год)
Стандартна флуоресцентна 12500
Змішування світла 9000
Ртуть високого тиску 25000
Галогеніди металів 11000
Натрій низького тиску 23000
Натрій високого тиску 23000

Зовнішні фактори, що впливають на результати діяльності

Зовнішніми факторами, які найбільше впливають на роботу лампи, є температура навколишнього середовища та вплив кількості займань.

Розрядні лампи, як правило, чутливі до зовнішніх температур. Залежно від їх будівельних характеристик (оголена трубка, зовнішній пухир.) Вони будуть зазнавати більшої чи меншої шкоди в різній мірі. Наприклад, лампи високого тиску чутливі до низьких температур там, де у них виникають проблеми із запуском. Навпаки, робоча температура буде обмежена тепловими характеристиками компонентів (200º C для кришки та від 350º до 520º C для лампочки, залежно від матеріалу та типу лампи).

Вплив кількості запалень дуже важливий для встановлення тривалості розрядної лампи, оскільки погіршення випромінюючої речовини електродів значною мірою залежить від цього фактора.

Частини лампи

Форми розрядних ламп різняться залежно від типу лампи, з якою ми маємо справу. У будь-якому випадку, всі вони мають ряд спільних елементів, таких як нагнітальна трубка, електроди, зовнішня колба або ковпачок.


Основні частини розрядної лампи