Источники искусственного освещения (стр. 2 из 3)
4. Газоразрядные лампы. Общая характеристика. Область применения. Виды
В последнее время принято называть газоразрядные лампы разрядными лампами. Подразделяются на разрядные лампы высокого и низкого давления. Подавляющее большинство разрядных ламп работают в парах ртути. Обладают высокой эффективностью преобразования электрической энергии в световую. Эффективность измеряется отношении люмен/Ватт.
Разрядные источники света (газоразрядные лампы) постепенно вытесняют привычные ранее лампы накаливания, однако недостатками остаются линейчатый спектр излучения, утомляемость от мерцания света, шум пускорегулирующей аппаратуры (ПРА), вредность паров ртути в случае попадания в помещение при разрушении колбы, невозможность мгновенного перезажигания для ламп высокого давления.
В условиях продолжающегося роста цен на энергоносители и удорожания осветительной арматуры, ламп и комплектующих все более насущной становится потребность во внедрении технологий, позволяющих сократить непроизводственные затраты.
Общая характеристика газоразрядных ламп
-Срок службы от 3000 часов до 20000.
-Эффективность от 40 до 150 лм/Вт.
-Цвет излучения: тепло-белый (3000 K) или нейтрально-белый (4200 K)
-Цветопередача: хорошая (3000 K: Ra>80) , отличная (4200 K: Ra>90)
-Компактные размеры излучающей дуги, позволяют создавать световые пучки высокой интенсивности
Области применения газоразрядных ламп.
-Магазины и витрины, офисы и общественные места
-Декоративное наружное освещение: освещение зданий и пешеходных зон
-Художественное освещение театров, кино и эстрады (профессиональное световое оборудование)
Виды газоразрядных ламп.
Наибольшей эффективностью, на сегодняшний день, обладают лампы разрядные в парах натрия. Кроме этого вида разрядных ламп широко распространены люминесцентные лампы (разрядные лампы низкого давления), металлогалогенные лампы, дуговые ртутные люминесцентные лампы. Меньше распространены лампы в парах ксенона.
4.1 Натриевая газоразрядная лампа
Натриевая газоразрядная лампа (НЛ) - электрический источник света, светящимся телом которого служит газовый разряд в парах натрия. Поэтому преобладающим в спектре таких ламп является резонансное излучение натрия; лампы дают яркий оранжево-жёлтый свет. Эта специфическая особенность НЛ (монохроматичность излучения) вызывает при освещении ими неудовлетворительное качество цветопередачи. Из-за особенностей спектра НЛ применяются в основном для уличного освещения, утилитарного, архитектурного и декоративного. Применение НЛ для освещения производственных и общественных зданий крайне ограничено и обуславливается, как правило, требованиями эстетического характера.
В зависимости от величины парциального давления паров натрия лампы подразделяют на натриевые лампы низкого давления (НЛНД) и натриевые лампы высокого давления (НЛВД)
Исторически первыми из натриевых ламп были созданы натриевые лампы низкого давления (НЛНД). В 1930-х гг. этот вид источников света стал широко распространяться в Европе. В СССР велись эксперименты по освоению производства НЛНД, существовали даже модели, выпускавшиеся серийно, однако внедрение их в практику общего освещения прервалось из-за освоения более технологичных ламп ДРЛ, которые, в свою очередь, стали вытесняться НЛВД.
НЛНД отличаются рядом особенностей, существенно затрудняющих как их производство, так и эксплуатацию. Во-первых, пары натрия при высокой температуре дуги весьма агрессивно воздействуют на стекло колбы, разрушая его. Из-за этого горелки НЛНД обычно выполняются из боросиликатных стёкол. Во-вторых, эффективность НЛНД сильно зависит от температуры окружающей среды. Для обеспечения приемлемого температурного режима горелки последняя помещается во внешнюю стеклянную колбу, играющую роль «термоса».
Создание натриевых ламп высокого давления (НЛВД) потребовало иного решения проблемы защиты материала горелки от воздействия паров натрия: была разработана технология изготовления трубчатых горелок из оксида алюминия Al2O3. Такая керамическая горелка из термически и химически устойчивого и хорошо пропускающего свет материала помещается во внешнюю колбу из термостойкого стекла. Полость внешней колбы вакуумируется и тщательно дегазируется. Последнее необходимо для поддержания нормального температурного режима работы горелки и защиты ниобиевых токовых вводов от воздействия атмосферных газов.
Горелка НЛВД наполняется буферным газом, в качестве которого служат газовые смеси различного состава, а также в них дозируется амальгама натрия (сплав с ртутью). Существуют НЛВД «с улучшенными экологическими свойствами» — безртутные.
4.2 Люминесцентная лампа
Люминесцентная лампа — газоразрядный источник света, световой поток которого определяется в основном свечением люминофоров под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; видимое свечение разряда не превышает нескольких процентов.
Люминесцентные лампы широко применяются для общего освещения, при этом их световая отдача в несколько раз больше, чем у ламп накаливания того же назначения. Срок службы люминесцентных ламп может до 20 раз превышать срок службы ламп накаливания при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу коммутаций, в противном случае быстро выходят из строя. Наиболее распространённой разновидностью подобных источников является ртутная люминесцентная лампа. Она представляет собой стеклянную трубку, заполненную парами ртути, с нанесённым на внутреннюю поверхность слоем люминофора.
Люминесцентные лампы — наиболее распространённый и экономичный источник света для создания рассеянного освещения в помещениях общественных зданий: офисах, школах, учебных и проектных институтах, больницах, магазинах, банках, предприятиях. С появлением современных компактных люминесцентных ламп, предназначенных для установки в обычные патроны E27 или E14 вместо ламп накаливания, они стали завоёвывать популярность и в быту. Применение электронных пускорегулирующих устройств (балластов) вместо традиционных электромагнитных позволяет улучшить характеристики люминесцентных ламп — избавиться от мерцания и гула, ещё больше увеличить экономичность, повысить компактность.
4.3 Ртутная газоразрядная лампа
Ртутные газоразрядные лампы представляют собой электрический источник света, в котором для генерации оптического излучения используется газовый разряд в парах ртути. Для наименования всех видов таких источников света в отечественной светотехнике используется термин "разрядная лампа", включенный в состав Международного светотехнического словаря, утверждённого Международной комиссией по освещению.
В зависимости от давления наполнения различают разрядные лампы низкого давления (РЛНД),разрядные лампы высокого давления (РЛВД) и разрядные лампы сверхвысокого давления (РЛСВД).
К разрядным лампам низкого давления относят ртутные лампы с величиной парциального давления паров ртути в установившемся режиме менее 100 Па. Для разрядных ламп низкого давления эта величина составляет порядка 100 кПа, а для разрядных ламп сверхвысокого давления - 1 МПа и более.
Для общего освещения цехов, улиц, промышленных предприятий и других объектов, не предъявляющих высоких требований к качеству цветопередачи, применяются разрядные лампы высокого давления типа ДРЛ.
ДРЛ (Дуговая Ртутная Люминофорная) - принятое в отечественной светотехнике обозначение РЛВД, в которых для исправления цветности светового потока, направленного на улучшение цветопередачи, используется излучение люминофора, нанесённого на внутреннюю поверхность колбы.
Устройство лампы ДРЛ
Первые лампы ДРЛ изготовлялись двухэлектродными. Для зажигания таких ламп требовался источник высоковольтных импульсов. В качестве него применялось устройство ПУРЛ-220 (Пусковое Устройство Ртутных Ламп на напряжение 220 В). Электроника тех времен не позволяла создать достаточно надёжных зажигающих устройств, а в состав ПУРЛ входил газовый разрядник, имевший срок службы меньший, чем у самой лампы. Поэтому в 1970-х гг. промышленность постепенно прекратила выпуск двухэлектродных ламп. На смену им пришли четырёхэлектродные, не требующие внешних зажигающих устройств.
Для согласования электрических параметров лампы и источника электропитания практически все виды РЛ, имеющие падающую внешнюю вольт-амперную характеристику, нуждаются в использования пускорегулирующего аппарата, в качестве которого в большинстве случаев используется дроссель, включенный последовательно с лампой.
Рис.1 Ртутная лампа высокого давления.
Четырёхэлектродная лампа ДРЛ состоит из внешней стеклянной колбы (1), снабжённой резьбовым цоколем (2). На ножке лампы смонтирована установленная на геометрической оси внешней колбы кварцевая горелка (разрядная трубка) (3), наполненная аргоном с добавкой ртути. Четырёхэлектродные лампы имеют основные электроды (4) и расположенные рядом с ними вспомогательные(зажигающие) электроды (5). Каждый зажигающий электрод соединён с находящимся в противоположном конце разрядной трубки основным электродом через токоограничвающее сопротивление (6). Вспомогательные электроды облегчают зажигание лампы и делают её работу в период пуска более стабильной.
В последнее время ряд зарубежных фирм изготавливает трёхэлектродныелампы ДРЛ, оснащённые только одним зажигающим электродом. Эта конструкция отличается только большей технологичностью в производстве, не имея никаких иных преимуществ перед четырёхэлектродными.