Charakterystyka lamp wyładowczych
Wszystkie lampy, których działanie opiera się na przemianie właściwości gazu, nazywane są lampami wyładowczymi. Są one dostępne w różnych typach i mają wiele zastosowań. Wyróżniają się one wydajnością, niezawodnością i dobrym odwzorowaniem kolorów.
Co to są lampy wyładowcze?
Lampa wyładowcza (GDL) to małe urządzenie elektryczne emitujące światło widzialne w określonym widmie.
Każde urządzenie zawiera następujące elementy:
- Szklana bańka z elektrodami wypełniona gazem;
- urządzenie sterujące w postaci modułu elektronicznego lub rezystora ograniczającego
- Podstawa do wbudowania w urządzenie.
Różnorodność
Gazowe lampy wyładowcze dzielą się na niskociśnieniowe i wysokociśnieniowe. Każda grupa ma swoje specyficzne cechy, które wpływają na wybór konkretnego zastosowania.
Niskociśnieniowe lampy wyładowcze
Najbardziej znanym przykładem niskociśnieniowego GRL jest lampa fluorescencyjna. Składa się on z rurki pokrytej wewnątrz warstwą luminoforu. Elektrody są poddawane działaniu impulsu o wysokim napięciu i są podgrzewane.
Po podgrzaniu pomiędzy stykami wytwarza się ładunek jarzeniowy, a w gazowym otoczeniu żarówki powstaje promieniowanie UV, które oddziałuje na luminofor i powoduje jego świecenie.
Odmianą świetlówek (LL) są urządzenia kompaktowe, które są oznaczone skrótem CLL i nie różnią się od poprzedniego modelu niczym poza rozmiarem. Wszystkie urządzenia mają element sterujący wbudowany w podstawę.
Osobno warto rozważyć oprawy oświetleniowe indukcyjne. Nie posiadają one żadnych elektrod wewnątrz, a jonizacja jest wywoływana przez pole magnetyczne o wysokiej częstotliwości. Zazwyczaj w bańce stosuje się mieszaninę par argonu i rtęci, co ma wpływ na luminofor.
Wysokoprężne lampy wyładowcze
Elementy, w których ciśnienie wewnątrz bańki jest wyższe niż ciśnienie atmosferyczne, są nazywane lampami wysokoprężnymi.
Są one reprezentowane przez wyładowcze lampy rtęciowe łukowe (EB). Jeszcze nie tak dawno temu stanowiły one większość oświetlenia ulicznego. Obecnie są one jednak zastępowane przez źródła metalohalogenkowe i sodowe, które mają wyższą sprawność.
Jeśli do osprzętu podłączone są jodki, jest on oznaczony jako DRI. Urządzenie zawiera palnik ze szkła kwarcowego, w którym znajdują się elektrody. Jako substancję funkcjonalną stosuje się mieszaninę argonu, rtęci i niektórych jodków metali. Palnik znajduje się w przestrzeni rozproszonej i wytwarza silne promieniowanie, które wystarcza do oświetlenia dużych obszarów. Moc lamp HID może wynosić od 250 W do 3500 W.
Innym przykładem wysokociśnieniowego GDL jest model sodowej rury łukowej (DNaT). Charakteryzuje się bardzo wysokim strumieniem świetlnym i stosunkowo niskim zużyciem energii. Światło ma charakterystyczny złoty odcień. Wadą jest długi czas wyłączania, który może trwać do 10 minut.
Jeśli chcesz uzyskać białe światło, które jest jak najbardziej zbliżone do światła dziennego, najlepiej wybrać ksenonowe lampy łukowe. Maksymalna moc wyjściowa może wynosić do 18 kW. Elektrody wolframowe są wykonane ze stopu toru i mogą wytrzymać duże obciążenia. Szkło szafirowe jest stosowane, gdy na wyjściu wymagane jest promieniowanie UV.
Lampy wyładowcze metalohalogenkowe (MHL) to kompaktowe, wytrzymałe i wydajne źródła światła, składające się z rurki próżniowej z palnikiem. Palnik jest wykonany ze szkła kwarcowego lub ceramiki. Wnętrze jest wypełnione parami rtęci i halogenkami metali. Promieniowanie jest wytwarzane w wyniku pojawienia się plazmy między elektrodami po przyłożeniu zasilania. Moc urządzeń może w niektórych przypadkach wynosić do 3,5 kW. Ich trwałość wynosi 12 000 godzin. Włączenie do pełnej mocy trwa około 10 minut.
Zasada działania lampy
Zasada działania GRL opiera się na oddziaływaniu wyładowania elektrycznego na zjonizowany gaz. Najczęściej stosowane gazy to argon, neon, krypton, ksenon i różne ich mieszanki. Często dodaje się sód lub rtęć.
Film na temat: Budowa, zasada działania i cechy charakterystyczne rur promieniujących
Gdy tylko styki zostaną zasilone, w rurce wytwarza się pole elektryczne. Powoduje to ruch elektronów i ich oddziaływanie z cząsteczkami gazu. Podczas zderzenia cząstek uwalniana jest energia, która następnie jest przekształcana w promieniowanie o określonym widmie. Dokładne spektrum zależy od składu gazu i konkretnego sprzętu.
Zamiana promieniowania UV na światło widzialne jest wspomagana przez powłokę fosforową na bańce.
Czasami dostępne są modele ze zintegrowanym źródłem promieniowania beta. Powoduje to jonizację gazu wewnątrz bańki, minimalizując w ten sposób ładunek jarzeniowy.
Jak wybrać lampę gazową
Wybierając lampę gazową, warto zwrócić uwagę na jej typ, moc i odcień emitowanego światła. Popularne są lampy metalohalogenkowe, które charakteryzują się wysokim ciśnieniem oraz mocnym i jasnym blaskiem. Szkło borokrzemianowe całkowicie usuwa promieniowanie UV, dzięki czemu światło jest bezpieczniejsze.
Świecenie elementu wyładowczego będzie zbliżone do białego światła dziennego, ale w zależności od wypełnienia występują różne odcienie. Sód ma barwę żółtą, tal - zieloną, a ind - niebieską.
Na rynku można znaleźć żarówki do podświetlania akwariów lub szklarni. Mają one specyficzne widmo, które jest bardziej przyjazne dla środowiska niż standardowe lampy fluorescencyjne lub sodowe.
Lampy sodowe mogą działać przez około 25 000 godzin, co jest porównywalne z elementami oświetlenia LED. Emitowane białe światło jest jak najbardziej zbliżone do światła dziennego i umożliwia szczegółowe oglądanie obiektów bez zniekształcania kolorów.
Modele luminescencyjne są popularne w zastosowaniach przemysłowych i domowych. Wewnątrz tych elementów znajduje się rtęć. Przy wyborze należy wziąć pod uwagę długi czas rozruchu i znaczne nagrzewanie się podczas pracy.
Aplikacje
Gazowe lampy wyładowcze są stosowane w wielu różnych sektorach. Szczególnie wyróżniają się reflektory ksenonowe w samochodach. Stosuje je większość znanych producentów samochodów (Toyota, Opel, BMW).
Efektywne urządzenia do oświetlania dużych magazynów, warsztatów przemysłowych i ulic, podświetlania billboardów i fasad budynków.
Zalety i wady
Podobnie jak wszystkie inne lampy, oprawy oświetleniowe wyładowcze mają zalety i wady. Zalecamy uwzględnienie każdego z tych punktów w celu prawidłowego zaprojektowania systemu oświetleniowego.
Zalety:
- Modele te są wystarczająco trwałe i mają znaczną trwałość przez wiele godzin;
- Dostępne są różne wartości widma i mocy, co ułatwia dobór odpowiedniego urządzenia do danego zadania;
- Moc wyjściowa lamp wyładowczych jest znacznie wyższa niż moc wyjściowa innych urządzeń.
Wady konwencjonalnych lamp wyładowczych:
- Do działania urządzenia niezbędna jest aparatura regulacyjna;
- Lampy są trudne do zmontowania, co utrudnia naprawę i powoduje wysokie koszty;
- Modele są wrażliwe na wahania temperatury otoczenia i skoki napięcia;
- Niektóre lampy wymagają znacznego czasu rozruchu;
- Urządzenia rtęciowe muszą być utylizowane.
Istnieją pewne wady, ale moc i wydajność lamp wyładowczych pozwala im nadal zajmować pewną pozycję na rynku.