Gasurladdningslampor: typer, konstruktion, hur du väljer de bästa korrekt

Vill du köpa urladdningslampor för att skapa en speciell atmosfär i rummet? Eller letar du efter lampor för att stimulera växttillväxt i växthuset? Att utrusta med ekonomiska ljuskällor gör inte bara interiören mer fördelaktig och hjälper till med växtodling, utan sparar också el. Eller hur?

Vi hjälper dig att navigera i sortimentet av urladdningsbelysning. I artikeln behandlas deras egenskaper, specifikationer och användningsområden för högtrycks- och lågtryckslampor. Illustrationer och videor har valts ut för att hjälpa dig hitta det optimala alternativet för energisnåla lampor.

Konstruktion och egenskaper hos urladdningslampor

Alla huvuddetaljer i lampan är inneslutna i en glaskolv. Här sker urladdning av elektriska partiklar. Inuti kan det finnas antingen natrium- eller kvicksilverånga, eller någon av de ädla gaserna.

Som gasfyllning används alternativ som argon, xenon, neon, krypton. Mer populära är produkter fyllda med kvicksilverånga.

Huvudkomponenterna i en urladdningslampa är: kondensator (1), strömstabilisator (2), omkopplingstransistorer (3), brusdämpningsanordning (4), transistor (5)

Kondensatorn ansvarar för drift utan flimmer. Transistorn har en positiv temperaturkoefficient som säkerställer omedelbar start av urladdningslampan utan flimmer. Den interna konstruktionen börjar fungera efter att ett elektriskt fält genererats i urladdningsröret.

Under processen uppstår fria elektroner i gasen. När de kolliderar med metallatomer joniserar de dem. När några av dem övergår uppstår överskottsenergi som skapar ljuskällor – fotoner. Elektroden, som är ljuskällan, finns i mitten av urladdningslampan. Hela systemet förenas av sockeln.

Lampan kan avge olika ljusnyanser som människan kan se – från ultraviolett till infrarött. För att göra detta möjligt täcks kolvens insida med en fluorescerande lösning.

Användningsområden för urladdningslampor

Urladdningslampor används inom många olika områden. Oftast kan de hittas på stadens gator, i fabrikshallar, butiker, kontor, järnvägsstationer, stora köpcentrum. De används också för att belysa reklamskyltar och fasader.

Gasurladdningslampor används även i bilstrålkastare. Oftast är det lampor med hög ljusavkastning — neonlampor. Vissa bilstrålkastare fylls med metallhalidsalter, xenon.

De första gasurladdningslamporna för fordon hade beteckningen D1R, D1S. De följande — D2R och D2S, där S anger en projektoroptisk design och R en reflektoroptisk. Gasurladdningslampor används även vid fotografering.

På bilden visas impulsgasurladdningslampor som används vid fotografering: IFK120 (a), IKS10 (b), IFK2000 (c), IFK500 (d), ISj15 (e), IFP4000 (f).

Vid fotografering gör dessa lampor det möjligt att kontrollera ljusflödet. De är kompakta, ljusa och ekonomiska. Nackdelen är oförmågan att visuellt hantera ljus och skuggor som själva ljuskällan skapar.

Inom jordbrukssektorn används gasurladdningslampor för att bestråla djur, växter, för sterilisering och desinficering av produkter. För detta ändamål måste lamporna ha våglängder inom rätt område.

Koncentrationen av strålningseffekt har också stor betydelse i detta fall. Därför är kraftfulla produkter mest lämpliga.

Typer av urladdningslampor

Gasurladdningslampor delas in i typer efter ljustyp, parametrar som tryck, och i förhållande till användningssyfte. Alla genererar ett specifikt ljusflöde. Baserat på denna egenskap delas de in i:

• lysrörsarmaturer;
• gasskyltslampor;
• induktionslampor.

I de första av dem är ljuskällan atomer, molekyler eller deras kombinationer, exciterade av en urladdning i en gasmiljö.

I de andra – luminoforer, gasurladdningen aktiverar det fotoluminiscerande skiktet som täcker glaskolven, vilket gör att lampan börjar avge ljus. Lampor av den tredje typen fungerar genom glöd från elektroder som hettas upp av gasurladdningen.

Xenonlampor avsedda för bilstrålkastare överträffar halogenlampor med mer än två gånger i ljusavkastning och ljusstyrka.

Beroende på fyllning delas bågurladdningslampor in i kvicksilver-, natrium-, xenon-, metallhalogenlampor och andra. Utifrån trycket inuti glaskolven sker deras ytterligare indelning.

Från ett tryckvärde på 3×10⁴ till 10⁶ Pa klassas de som högtryckslampor. I kategorin lågtryck hamnar lampor när parametern är mellan 0,15 och 10⁴ Pa. Mer än 10⁶ Pa är ultrahögtryck.

Typ #1 – högtryckslampor

RLVD skiljer sig genom att glaskolvens innehåll utsätts för högt tryck. De kännetecknas av ett betydande ljusflöde i kombination med låg energiförbrukning. Det är vanligtvis kvicksilverlampor, så de används oftast för utomhusbelysning.

Sådana urladdningslampor har en gedigen ljusutbyte och fungerar effektivt i dåligt väder, men de tål inte låga temperaturer.

Det finns flera grundläggande kategorier av högtryckslampor: DRT och DRL (kvicksilverbåglampor), DRI — samma som DRL men med jodider, och ett antal modifieringar skapade utifrån dem. I samma serie ingår även natriumbåglampor (DNAT) och DKST — xenonbåglampor.

Den första utvecklingen är modell DRT. I beteckningen står D för båglampa, symbolen R för kvicksilver, och att denna modell är rörformig anges av bokstaven T i beteckningen. Visuellt är det ett rakt rör tillverkat av kvartsglas. På dess båda sidor finns volframelektroder. Den används i bestrålningsanläggningar. Inuti finns lite kvicksilver och argon.

Vid kanterna på lampan DRT finns klämmor med hållare. De förenas av en metallremsa avsedd för enklare tändning av lampan.

Anslutning av lampan till nätet görs i serie med ett drossel med hjälp av en resonanskrets. Ljusflödet från lampan DRT består till 18% av ultraviolett strålning och till 15% av infraröd. Samma andel utgör synligt ljus. Resten är förluster (52%). Huvudanvändning är som en pålitlig källa för ultraviolett strålning.

För belysning av platser där färgåtergivningens kvalitet inte är så viktig används belysningsarmaturer DRL (kvicksilverbåglampor). Här finns nästan ingen ultraviolett strålning. Infraröd utgör 14%, synligt ljus 17%. Värmeförlusterna är 69%.

Konstruktionsegenskaperna hos lamporna DRL gör att de kan tändas från 220 V utan användning av en högspänningsimpulständningsanordning. På grund av att kretsen innehåller en drossel och en kondensator minskar fluktuationerna i ljusflödet och effektfaktorn ökar.

När lampan är ansluten i serie med drosseln uppstår en glimurladdning mellan hjälpelektroderna och de närliggande huvudelektroderna. Urladdningsgapet joniseras och som resultat uppstår en urladdning mellan de huvudsakliga volframelektroderna. Tändelektrodernas arbete upphör.

Lampan DRL består av: glaskolv (1), huvudelektroder (2), hjälpelektroder (3), motstånd (4), brännare (kvartsrör) (5), sockel (6)

DRL-brännarna har huvudsakligen fyra elektroder — två arbets- och två tändelektroder. Deras insida är fylld med inerta gaser med tillsats av en viss mängd kvicksilver i blandningen.

Metallhalogenlampor DRI hör också till kategorin högtrycksapparater. Deras färgverkningsgrad och färgåtergivningskvalitet är högre än de föregåendes. Utseendet av emissionsspektrum påverkas av tillsatsernas sammansättning. Kolvens form, frånvaron av extra elektroder och fosforbeläggning – de viktigaste skillnaderna mellan DRI- och DRL-lampor.

Kretsen som ansluter DRL till nätet innehåller ett IZU — impulsstartdon. I lampornas rör finns beståndsdelar som tillhör halogengruppen. De ökar kvaliteten på det synliga strålningsspektrumet.

Den inerta gasen i MGL-kolven fungerar som buffert. Av denna anledning passerar elektrisk ström genom brännaren även när den har låg temperatur.

I takt med uppvärmningen förångas både kvicksilver och tillsatser, vilket ändrar lampans motstånd, ljusflöde och emissionsspektrum. På basis av denna typ av enheter har DRIZ och DRISH skapats. Den första lampan används i dammiga, fuktiga lokaler samt i torra. Den andra belyser färg-tv-inspelningar.

De mest effektiva är DNaT-lampor — natriumlampor. Detta beror på de utsända våglängderna — 589–589,5 nm. Natriumhögtrycksapparater fungerar vid ett värde av denna parameter på cirka 10 kPa.

För urladdningsrören i sådana lampor används ett speciellt material — ljusgenomsläppande keramik. Silikatglas är olämpligt för detta ändamål eftersom natriumånga är mycket farlig för det. De arbetande natriumångorna som införs i kolven har ett tryck från 4 till 14 kPa. De kännetecknas av låga joniserings- och exciteringspotentialer.

De elektriska egenskaperna hos natriumlampor är beroende av nätspänningen och drifttiden. För långvarig bränning krävs start- och regleringsutrustning.

För att kompensera de natriumförluster som oundvikligen uppstår under bränningen krävs ett visst överskott. Detta skapar ett proportionellt förhållande mellan kvicksilvertrycket, natriumtrycket och kallpunktstemperaturen. I den sistnämnda kondenseras överskottet av amalgam.

När lampan brinner avsätts förångningsprodukter på dess ändar, vilket leder till mörkfärgning av kolvens ändar. Processen åtföljs av en ökning av katodtemperaturen, en ökning av natrium- och kvicksilvertrycket. Som ett resultat ökar lampans potential och spänning. Vid installation av natriumlampor är ballaster från DRL och DRI olämpliga.

Typ #2 – lågtryckslampor

I den inre kaviteten hos sådana apparater finns gas med lägre tryck än det yttre. De delas in i LL och KLL och används inte bara för belysning av butiker utan även för hemmainredning. Lysrör är de mest populära i denna serie.

Omvandlingen av elektrisk energi till ljus sker i två steg. Strömmen mellan elektroderna framkallar strålning i kvicksilverånga. Huvudkomponenten i den strålningsenergi som då uppstår är kortvågig UV-strålning. Synligt ljus utgör cirka 2%. Därefter omvandlas ljusbågsstrålningen i fosforn till ljus.

Märkningen av lysrör innehåller både bokstäver och siffror. Den första symbolen är en karakteristik av strålningsspektrumet och konstruktionsdrag, den andra är effekten i watt.

Avkodning av bokstäverna:

• LD – lysrör för dagsljus;
• LB – vitt ljus;
• LHB – också vitt, men kallt;
• LTBS – varmvitt.

Vissa belysningsarmaturer har ett förbättrat spektralt strålningssammansättning för att uppnå bättre färgåtergivning. I deras märkning finns symbolen 'C'. Lysrör förser rum med jämnt, mjukt ljus.

Fördelen med lysrör är att de för att skapa samma ljusflöde som glödlampor kräver flera gånger mindre effekt. De har också längre livslängd och ett mycket gynnsammare strålningsspektrum.

Lysrörens lysande yta är ganska stor, så det är svårt att kontrollera ljusets rumsliga spridning. I icke-standardförhållanden, särskilt vid kraftig dammighet, används reflektorlampor. I detta fall täcker det diffusa reflekterande skiktet inte hela den inre ytan av glaskolven, utan endast två tredjedelar av den.

Fosforbeläggning täcker 100% av den inre ytan. Den del av glaskolven som saknar reflektorbelegg släpper igenom ett mycket större ljusflöde än en lika stor tub av en vanlig lampa – cirka 75%. Sådana lampor kan kännas igen på märkningen – den innehåller bokstaven 'R'.

I vissa fall är den huvudsakliga egenskapen hos lysrör färgtemperatur Tc. Den likställs med temperaturen hos en svartkropp som ger samma färg. Till formen kan lysrör vara linjära, U-formade, W-formade eller ringformade. I beteckningen för sådana lampor ingår en motsvarande bokstav.

De mest populära apparaterna har en effekt på 15–80 W. Med ett ljusutbyte på 45–80 lm/W brinner lysrör i minst 10 000 timmar. Omgivningsmiljön påverkar lysrörens prestanda mycket. Den yttre temperatur som anses vara arbetsmiljö för dem är 18–25°.

Vid avvikelser minskar både ljusflöde och ljuseffektivitet, samt tändspänningen. Vid låg temperatur närmar sig chansen att tända noll.

Start- och driftdonet för en kompaktlysrör är mycket kompaktare än för ett vanligt lysrör. Med hjälp av elektroniskt förkopplingsdon har ljuset blivit jämnare och surrandet har försvunnit.

Till lågtryckslampor hör även kompaktlysrör – KLL.

Deras konstruktion är liknande vanliga lysrör:

1. Hög spänning passerar mellan elektroderna.
2. Kvicksilverångorna antänds.
3. Ultraviolett ljus uppstår.

Luminofören inuti röret gör ultravioletta strålar osynliga för mänskligt öga. Endast synligt ljus blir tillgängligt. Den kompakta utformningen av apparaten blev möjlig efter en förändring av luminoförens sammansättning. CFL-lampor, liksom vanliga glödlampor, har olika effekt, men de förstnämndas värden är betydligt lägre.

Data om CFL-lampors effekt finns inbyggda i ljusarmaturens märkning. Där finns även information om sockeltyp, färgtemperatur, typ av ballast (inbyggd eller extern) och färgåtergivningsindex.

Färgtemperatur mäts i Kelvin. Värdet 2700–3300 K anger en varm gulaktig nyans. 4200–5400 är vanligt vitt, 6000–6500 är kallt vitt med blåaktig ton, 25000 är lila. Färgtonen justeras genom att ändra luminoförens komponenter.

Färgåtergivningsindex karakteriserar hur väl färgens naturlighet överensstämmer med en standard som är så nära solljus som möjligt. Absolut svart är 0 Ra, högsta värdet är 100 Ra. CFL-lampor ligger inom intervallet 60 till 98 Ra.

Natriumlampor av lågtryckstyp har en hög temperatur vid den kallaste punkten – 470 K. En lägre temperatur skulle inte kunna bibehålla den erforderliga koncentrationen av natriumånga.

Natriums resonansstrålning når sin topp vid en temperatur på 540–560 K. Detta värde motsvarar ett natriumångtryck på 0,5–1,2 Pa. Ljusutbytet för lampor i denna kategori är högst jämfört med andra allmänna ljuskällor.

Positiva och negativa sidor med urladdningslampor

Gasurladdningslampor förekommer både i professionell utrustning och i instrument avsedda för vetenskaplig forskning.

Som de främsta fördelarna med denna typ av ljuskälla anges vanligtvis följande egenskaper:

• Högt ljusutbyte. Denna siffra minskas inte ens av tjockt glas.
• Praktisk, vilket innebär lång livslängd, vilket gör dem lämpliga för utomhusbelysning.
• Tålighet i svåra klimatförhållanden. Fram till första temperaturfall används de med vanliga skärmar, och på vintern med speciella lyktor och strålkastare.
• Lågt pris.

Nackdelarna med dessa lampor är inte särskilt många. En obehaglig egenskap är den ganska höga pulsationsnivån i ljusflödet. En andra betydande nackdel är svårigheten att tända. För stabil drift och normal funktion kräver de en ballast som begränsar spänningen till de nivåer som lamporna behöver.

En tredje nackdel är att brinnparametrarna beror på den uppnådda temperaturen, vilket indirekt påverkar trycket av arbetsångan i glaskolven.

Därför uppnår de flesta gasurladdningsapparater standardförbränningsegenskaper efter en viss tid efter påslagning. Deras emissionsspektrum är begränsat, så färgåtergivningen är inte idealisk för varken högspännings- eller lågspänningslampor.

Tabellen visar grundläggande information om de mest populära DRL-lamporna (bågformade kvicksilverlysrör) och natriumlampan. DRL med fyra elektroder har högre ljusutbyte än den med två.

Enheterna kan endast fungera med växelström. De aktiveras med hjälp av en ballastspole. Det tar en stund att värma upp dem. På grund av kvicksilverånga är de inte helt säkra.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Video #1. Information om gasurladdningslampor. Vad det är, principen, för- och nackdelar i följande video:

Video #2. Populärt om lysrör:

Trots framkomsten av allt mer avancerade belysningsanordningar förlorar gasurladdningslampor inte sin relevans. Inom vissa områden är de helt oumbärliga. Med tiden kommer gasurladdningslampor definitivt att hitta nya användningsområden.

Berätta hur du valde en gasurladdningslampa för installation i en sommarstugans utomhus- eller inomhuslampa. Dela med dig av vad som var avgörande för ditt köp. Lämna gärna kommentarer i blocket nedan, ställ frågor och lägg upp bilder om ämnet.