Лампите за разреждане са алтернативен начин за производство на светлина по-ефективно и икономично от лампите с нажежаема жичка. Ето защо използването му е толкова широко разпространено днес. Излъчваната светлина се постига чрез възбуждане на газ, подложен на електрически разряди между два електрода. В зависимост от съдържащия се в лампата газ и налягането, на което е подложена, ще имаме различни видове лампи, всяка със свои светлинни характеристики.

изтегляне

Функциониране

В разрядните лампи светлината се постига чрез установяване на електрически ток между два електрода, разположени в тръба, пълна с йонизиран газ или пара.

Вътре в тръбата се появяват електрически разряди в резултат на потенциалната разлика между електродите. Тези разряди причиняват поток на електрони през газа. Когато един от тях се сблъска с електроните на външните обвивки на атомите, той им предава енергия и две неща могат да се случат.

Първата възможност е, че енергията, предадена при сблъсъка, е достатъчно висока, за да може да извади електрона от орбитата му. Това от своя страна може да се сблъска с електроните на други атоми, повтарящи процеса. Ако този процес не е ограничен, разрушаването на лампата може да бъде причинено от излишък на ток.

Другата възможност е електронът да не получава достатъчно енергия, за да бъде изтръгнат. В този случай електронът заема друга орбита с по-висока енергия. Това ново състояние обикновено е нестабилно и бързо се връща към първоначалната ситуация. По този начин електронът освобождава допълнителната енергия под формата на електромагнитно излъчване, главно ултравиолетово (UV) или видимо. Електронът не може да има каквото и да е енергийно състояние, но може да заема само няколко състояния, които се определят от атомната структура на атома. Тъй като дължината на вълната на излъчената радиация е пропорционална на енергийната разлика между началното и крайното състояние на електрона и възможните състояния не са безкрайни, лесно е да се разбере, че спектърът на тези лампи е прекъснат.

Връзка между енергийните състояния на електроните и видимите ресни в спектъра

Последицата от това е, че светлината, излъчвана от лампата, не е бяла (например при натриеви лампи с ниско налягане тя е жълтеникава). Следователно способността за възпроизвеждане на цветовете на тези източници на светлина обикновено е по-лоша, отколкото при лампите с нажежаема жичка, които имат непрекъснат спектър. Покривайки тръбата с флуоресцентни вещества, е възможно да се подобри възпроизвеждането на цветовете и да се увеличи ефективността на лампите чрез превръщане на вредните ултравиолетови емисии във видима светлина.

Спомагателни елементи

За да функционират правилно лампите за разреждане, в повечето случаи е необходимо наличието на някои спомагателни елементи: стартери и баласти. The грундове или запалители Те са устройства, които подават кратък скок на напрежението между тръбните електроди, необходим за иницииране на разреждането и по този начин преодоляване на първоначалното съпротивление на газа към електрическия ток. След запалването продължава преходен период, през който газът се стабилизира и се характеризира с консумация на енергия, по-висока от номиналната.

The баласти, Напротив, те са устройства, които служат за ограничаване на тока през лампата и по този начин се избягва излишък от електрони, циркулиращи през газа, които биха увеличили стойността на тока, докато причинят разрушаването на лампата.

Ефикасност

При установяване на ефективността на този тип лампи е необходимо да се прави разлика между ефективността на източника на светлина и тази на спомагателните елементи, необходими за работата му, което зависи от производителя. В лампите загубите са фокусирани върху два аспекта: загуби поради топлина и загуби поради невидима радиация (ултравиолетова и инфрачервена). Процентът на всеки тип ще зависи от вида лампа, с която работим.


Енергиен баланс на разрядна лампа

Ефективността на газоразрядните лампи варира от 19-28 lm/W за смесване на светлинни лампи до 100-183 lm/W за натриеви лампи с ниско налягане.

Тип лампа Ефективност без баласт (lm/W)
Флуоресцентен 38-91
Смесване на светлина 19-28
Живак с високо налягане 40-63
Метални халогениди 75-95
Натрий с ниско налягане 100-183
Натрий под високо налягане 70-130

Хроматични характеристики

Поради прекъснатата форма на спектъра на тези лампи, излъчваната светлина е смес от няколко монохроматични лъчения; най-вече в ултравиолетовата (UV) или видимата част от спектъра. Това означава, че възпроизвеждането на цветовете не е много добро, както и цветовото му представяне.


Примерен спектър на разрядна лампа

За да разрешим този проблем, можем да се опитаме да допълним спектъра с излъчване с дължини на вълните, различни от тези на лампата. Първият вариант е да се комбинират два източника на светлина със спектри, които се допълват взаимно в една и съща лампа, както се случва в лампите със смесена светлина (нажежаемост и разряд). Също така можем да увеличим налягането на газа. По този начин е възможно да се увеличи ширината на спектърните линии, така че те да образуват широки ленти по-близо една до друга. Друго решение е да се добавят твърди вещества към газа, които при изпаряване излъчват допълнителни едноцветни излъчвания. И накрая, можем да покрием вътрешната стена на тръбата с флуоресцентно вещество, което превръща ултравиолетовите лъчи във видимо лъчение.

Характеристики на продължителността

Има два основни аспекта, които оказват влияние върху живота на лампите. Първата е амортизацията на потока. Това се получава чрез почерняване на повърхността на повърхността на тръбата, където се отлага електронно-излъчващият материал, който покрива електродите. При тези лампи, които използват флуоресцентни вещества, друг фактор е постепенната загуба на ефикасността на тези вещества.

Второто е влошаването на компонентите на лампата, което се дължи на разграждането на електродите поради изчерпването на излъчващия материал, който ги покрива. Други причини са постепенна промяна в състава на пълнещия газ и течове на газ в лампи с високо налягане.

Тип лампа Среден живот (h)
Стандартно флуоресцентно 12500
Смесване на светлина 9000
Живак с високо налягане 25000
Метални халогениди 11000
Натрий с ниско налягане 23000
Натрий под високо налягане 23000

Външни фактори, влияещи върху представянето

Външните фактори, които най-много влияят на работата на лампата, са околната температура и влиянието на броя на запалванията.

Разрядните лампи обикновено са чувствителни към външни температури. В зависимост от техните конструктивни характеристики (гола тръба, външен мехур.) Те ще бъдат засегнати повече или по-малко в различна степен. Лампите с високо налягане например са чувствителни към ниски температури, когато имат проблеми със стартирането. Напротив, работната температура ще бъде ограничена от топлинните характеристики на компонентите (200º C за капачката и между 350º и 520º C за крушката, в зависимост от материала и вида на лампата).

Влиянието на броя на запалванията е много важно за определяне на продължителността на разрядната лампа, тъй като влошаването на излъчващото вещество на електродите зависи до голяма степен от този фактор.

Части от лампа

Формите на газоразрядните лампи варират в зависимост от вида на лампата, с която имаме работа. Във всеки случай всички те имат серия от общи елементи като изпускателната тръба, електродите, външната крушка или капачката.


Основни части на разрядна лампа