Принцип работы газоразрядной лампы
Газоразрядная лампа является источником свечения, который генерирует свет, создавая электрический разряд через ионизированный газ. Как правило, эти лампы используют такие газы, как:
- аргон,
- неон,
- криптон,
- ксенон, а также смеси этих газов.
Много ламп заполнены дополнительными газами, такими как натрий и ртуть, в то время как другие используют металлогалогенные добавки.
При подаче питания на лампу, электрическое поле генерируется в трубке. Это поле образует включения свободных электронов в ионизированный газ, т.е. обеспечивает столкновение электронов с газом и атомами металла. Некоторые электроны, вращающиеся вокруг этих атомов, обеспечивают столкновения в более высокое энергетическое состояние. В таких случаях высвобождается энергия фотонов. Этот свет может быть каким угодно от инфракрасного видимого и до ультрафиолетового излучения. Некоторые лампы имеют люминесцентное покрытие на внутренней стороне колбы для преобразования ультрафиолетового излучения в видимый свет.
Некоторые лампы трубчатой формы содержат специальный источник бета-излучения, чтобы обеспечить ионизацию газа внутри. В этих трубах, тлеющий разряд, обеспеченный катодом, сведен к минимуму, в пользу так называемого положительного столба энергии. Самый яркий пример такой технологии – энергосберегающие неоновые лампы, газоразрядные импульсные ифк и флуоресцентные.
Устройство и характеристики разрядных ламп
Все основные детали лампы заключены в стеклянную колбу. Здесь происходит разряд электрических частиц. Внутри могут находиться как пары натрия или ртути, так и какой-либо из инертных газов.
В качестве газового наполнения применяют такие варианты, как аргон, ксенон, неон, криптон. Более популярны изделия, наполненные парообразной ртутью.
Основные узлы газоразрядной лампы это: конденсатор (1), стабилизатор тока (2), транзисторы переключающие (3), устройство подавления помех (4), транзистор (5)
Конденсатор отвечает за работу без мигания. Транзистор владеет положительным температурным коэффициентом, который обеспечивает мгновенный запуск ГРЛ без мерцания. Работа внутренней конструкции начинается после того, как в газоразрядной трубке пройдет генерация электрического поля.
В процессе в газе появляются свободные электроны. Соударяясь с атомами металла, они его ионизируют. При переходе отдельных из них, появляется избыточная энергия, порождающая источники свечения — фотоны. Электрод, являющийся источником свечения, находится в центре ГРЛ. Всю систему объединяет цоколь.
Лампа может излучать разные световые оттенки, которые может видеть человек — от ультрафиолетовых до инфракрасных. Чтобы это стало возможным, внутреннюю часть колбы покрывают люминесцентным раствором.
Газоразрядные лампы и виды катодов
Многие слышали термин газоразрядные люминесцентные лампы с холодным катодом CCFL и приборы для освещения с горячим катодом. Но в чем разница, какая их маркировка и какие выбрать?
С горячим катодом
В горячие катоды генерирует электроны сам электрод с термоэлектронной эмиссией. Именно поэтому они еще называются термоэлектронными катодами. Катод обычно представляет собой электрическую нить из вольфрама или тантала. Но теперь они еще покрываются слоем эмиссионного материала, что может производить больше меньше тепла и света, тем самым увеличивая эффективность и световой поток газоразрядной лампы. В некоторых случаях, когда жужжание переменного тока является проблемой, нагреватель электрически изолирован от катода. Этот метод широко используют газоразрядные металлогалогенные лампы (hpi-t plus, deluxе, hid-8) и светильники низкого давления.
Фото: металлогалогеновые лампы с горячим катодом
Источники света с горячими катодами производят значительно большее количество электронов, чем холодные катоды с той же площадью поверхности. Их используют индикаторные устройства, микроскопы, и даже такие лампы применяют для модернизации электронных пушек.
Фото: металлогалогеновые лампы вытянутой формы с горячим катодом
С холодным катодом
С холодным катодом не производится термоэлектронная эмиссия. Высоковольтные лампы в данном случае, работают на электродах, генерирующих сильное электрическое поле (допустим, марки make), которое ионизирует газ. Поверхность внутри трубки способна производить вторичные электроны, и при этом свести их «падение» к минимуму. Некоторые трубы содержат специальное заземление, которое улучшает эмиссию электронов.
Другой метод работы холодных световых приборов основан на генерации свободных электронов без термоэлектронной эмиссии, за счет полевой электронной эмиссии. Полевая эмиссия происходит в электрических полях, которые создают очень высокое напряжение. Этот метод используется в некоторых рентгеновских трубках, микроскопах, работающих за счет электрических полей, а также его применяют газоразрядные натриевые лампы (lhp, днат 400 5, днат 70, днат 250-5, днат-70, hb4).
Термин «холодный катод» не означает, что он остается в температуре окружающей среды все время. Рабочая температура катода может увеличиваться в некоторых случаях. Например, при использовании переменного тока, из-за чего электроды поменялись местами – стали катод стал анодом. Некоторые электроны также могут вызвать локализацию тепла. Например, люминесцентные лампы: после запуска, вольфрамовая проволока холодная, лампа работает с холодным катодом и явление, описанное выше, используется для нагрева нити. Когда она достигла нужного уровня света, светильник работает нормально, как с горячим катодом. Подобное явление могут демонстрировать некоторые газоразрядные ксеноновые лампочки дрл (d2s, h4 категории d).
Ксеноновая лампа
Холодный катод устройства требует высокого напряжения, но при этом высоковольтный источник питания не требуется. Это часто явление называется CCL инвертором. Работа инвертора заключается в создании высокого напряжения для организации начального пространственного заряда и первой электрической дуги тока в трубке. Когда это происходит, внутреннее сопротивление трубки уменьшается и увеличивает ток. Преобразователь реагирует на такие перепады, и если температура превышает норму – отключается. Чаще всего такие системы устанавливают для уличного освещения.
Ксеноновая лампа с холодным катодом
Лампы холодного излучения часто встречаются в электронных устройствах. CCFLs (с холодным катодом люминесцентные лампы) используются как диодные лампочки для компьютеров, модемов, мультиметров, газоразрядных индикаторов ин-14, ин 18 и нв 3, и прочего. Кроме того, они широко применяются в качестве ЖК-подсветки. Еще одним примером широкого использования является трубы Nixie.
Газоразрядные и газонаполненные ксенон лампы
Ксеноновые H.I.D., а именно, High Intensity Discharge (высокая интенсивность разряда) лампы – это освещение, которое относится к передовым технологиям. На замену обычным нитям накаливания, которые ранее располагались внутри лампы, начали использоваться технологии насыщения колбы ксеноном. При вступлении ксенонового газа в реакцию (когда газ воспламеняется), получается невероятно яркое свечение, которое по силе своей яркости превосходит галогеновый свет троекратно. Стоит отметить, что именно данная технология позволяет получать более яркий и мощный свет, если говорить о цветовой температуре. Теперь существует возможность получить белый и синий цвет свечения.
Лампы газонаполненные, которые пытаются выдать за ксеноновые, являются обычными стандартными галогенными лампами, за исключением наличия на внешней стороне колбы голубоватого или синего покрытия. Также существуют лампы, которые заполнены газом, и которые определенные продавцы стараются выдать за ксеноновые. Такие колбы производят гораздо меньшее количество света, нежели ксеноновые лампы и даже меньше, нежели обычные галогеновые лампы стандартного типа. Ксеноновые лампы, которые наполнены газом, также имеют существенный недостаток – короткий шестимесячный срок службы.
Что такое цветовая температура (K)?
В данном случае наибольшее заблуждение касается именно освещения. Кельвин (К) – данный показатель характеризует цветовую температуру по шкале Кельвина. Но этот показатель не измеряет количество света, излучаемого из колбы лампы: интенсивность света лампы измеряется насыщенностью и яркостью освещения. Чем ниже показатель цветовой температуры, тем более тусклым будет цвет светового пучка, например красный/желтый цвет.
Чем выше цветовая температура, тем больше проявляется белый/синий цвет. Мы рекомендуем 8000K Xenon HID лампочки, так как они дадут вам белый свет с очень экзотическим оттенком синего (подобные цветовые температуры ламп можно использовать лишь в спорт-карах; они не подходят для обычных условий пользования).
Длительность эксплуатации ксеноновой лампы
HID лампы, доступные в Omni X Авто Спорт, предназначены для работы в течение более 2500 часов, что хорошо сказывается и на эксплуатации вашего транспортного средства. Наши наборы ламп и лампы накаливания изготовлены из лучших материалов и доступны к использованию в качестве OEM.
Почему нельзя просто заменить обычные лампы на лампы с более высокой мощностью, чтобы получить больше света?
Наша 35-Ваттная ксеноновая HID-лампа выдает в 3-5 раз больше света, чем стандартная 55 Вт галогенная лампа. Замена 55 W галогеновой лампы на другую, с более высоким показателем мощности сможет улучшить светоотдачу лишь незначительно. Кроме того, использование лампы большей мощности будет способствовать увеличению нагрузки на электронную систему автомобиля. Это особенно важно в мототранспорте. Высокая мощность лампы может вывести из строя предохранители и вызвать слишком большое напряжение, или же лампа начнет выделять слишком много тепла.
Можно ли заменить галогенные лампы на Xenon HID без необходимости приобретения HID комплекта для переоборудования?
Галогенные лампы работают со стандартной 12-вольтной электрической системой, которую обеспечивают наши автомобили и мотоциклы. Ксеноновые HID лампы нуждаются в гораздо более высоком напряжении, чтобы запуститься (более 20000 Вольт) и 85 Вольт, чтобы продолжать функционирование. По этой причине балласты (силовой трансформатор) необходимы для преобразования и регулирования напряжения при работе ксеноновых HID ламп. Без балласта ксеноновая HID лампа не будет работать. Предлагаем наш комплект ксенона HID, ведь это не просто набор дорогих лампочек.
Что включает в себя комплект ксенона?
Все компоненты, необходимые для стандартной установки входят в наши наборы для преобразования напряжения. Набор включает в себя: два балласта со встроенным запалом, две ксеноновых HID лампы, два держателя балласта, ZIP-связующие и винты для установки, два 20 А предохранителя и инструкции по установке. Комплекты для мотоциклов, которые состоят из запчастей описанных выше, также можно приобрести у нас.
Могу ли я установить комплект ксенона самостоятельно?
Установка очень проста. Все необходимые комплектующие включены в набор. Также в комплекте имеется пошаговая инструкция. Читаете, подключаете и наслаждаетесь «новым» светом. Установка такого набора, как правило, занимает в среднем у человека неопытного около 30 минут. Тем не менее, если вы имеете опасения по поводу установки, любой автомобильный механик в состоянии установить его для вас без каких-либо проблем.
После установки комплекта HID для преобразования я могу вернуться к первоначальным галогенным лампам?
ДА! Комплект может быть легко удален (в обратном порядке, как он был установлен), и оригинальные галогенные лампы можно вернуть на место. Вы можете установить набор Xenon HID на другое транспортное средство, которое имеет такой же цоколь лампы. Наши наборы ксенона HID подходят для всех типов ламп/цоколей. Мы готовы предложить нашим уважаемым клиентам оптимальную стоимость, удобные условия приобретения и широкий ассортимент цоколей ламп: 880/881, 893/894, 9004/9005, 9006/9007, D2R, D2S, H1, H3, H4, H7, H8, H9, H10, H11, H13.
Все наши Xenon HID комплекты для переоборудования (за исключением Bi-Xenon комплектов для HID преобразования) доступны с такими цветовыми температурами:
- Комплекты для переоборудования 6000 K Xenon HID
- Наборы для преобразования 8000 K Xenon HID
- Комплекты для переоборудования 10000 K Xenon HID
- Наборы для преобразования 12000 K Xenon HID
Смогу ли я получить высокоинтенсивное излучение?
Это зависит от транспортного средства. Если ваш автомобиль оборудован отдельными лампами для ближнего и дальнего света (как большинство новых автомобилей), комплект для переоборудования не повлияет на работу ламп дальнего света. Для этого стоит просто заменить лампы ближнего света.
На транспортных средствах, где штатно используется одновременно одно посадочное место для дальнего и ближнего света (как H4, 9004 и 9007), вы можете использовать наш стандартный комплект ксенона HID и потерять в яркости света, или же вы можете использовать наш бесплатный пакет Bi-Xenon HID Conversion, чтобы сохранить высокую интенсивность освещения. Имейте в виду, что стандартные ксеноновые HID лампы выдают в 3 раза больше света, чем галогенные лампы, поэтому в дальнем свете часто нет необходимости. Однако, этот выбор полностью зависит от вас.
* Пожалуйста, обратите внимание, что HID лампам необходимо около одной минуты для того, чтобы полностью загореться. Использование ксеноновых HID ламп ведет к потере возможности «моргать» в случае необходимости другому автомобилю.
Будет ли от DRL (дневных ходовых огней) или Auto-Switch-On, эффект, как от HID комплекта?
Для автомобилей с дневными ходовыми огнями, которые используют один и тот же источник, что и для ближнего света, вам нужно будет отключить свои DRL. Большинство DRL работают на пониженной мощности. Это может привести к тому, что HID балласт и лампы начнут мерцать и сгорят преждевременно.
Существуют ли ксеноновые наборы, которые можно использовать законно?
Каждая страна имеет свою определенную правовую юрисдикцию, а также имеет свои собственные правила и положения, регулирующие использование автомобильного освещения. Xenon HID системы освещения, которые устанавливаются на транспортные средства с завода, утверждены на законных основаниях. Те же производители OEM, которые являются основными мировыми поставщиками автомобильной продукции, также используют ксеноновые наборы в оптике.
НЕТ, HID системы, которые установлены непрофессионально, не допускаются к эксплуатации. Только после правильной и правомерной установки такие комплекты могут быть допущены к эксплуатации на транспортном средстве при передвижениях на дорогах. Правомерно можно заменить, например, ксеноновую систему у внедорожника, в случае ее выхода из строя. Такие манипуляции вполне законны для использования ксенона.
Будут ли возникать проблемы с установкой ксенона на новые авто?
Нет, это не будет каким-либо образом влиять на новый автомобиль. Это право охраняется лишь в ряде случаев. Стоит отметить, что существует положение, которое принято в Верховном суде. Также существуют ассоциации, которые контролируют вопросы сбыта. Поэтому на сегодняшний день уже вышло много юридических заключений, касательно данного вопроса.
Виды газоразрядных ламп
Перед тем, как купить какое-либо устройство, нужно обязательно изучить все его характеристики.
Разрядные лампы высокого давления
Эти лампы содержат сжатый газ внутри трубы, находящийся в более высоком давлении, чем атмосферное давление. Например, лампы газоразрядные высокого напряжения это – металлогалогенные (osram hqi-t 2000w/n/sn), натриевые (lu250/t/40, philips филипс son-t 1000w220 e-40, msd 575, msd250 и gbm 150) и ртутные лампы дри или дрв (дрт-240, ml 250/е40, ).
Фото: ртутная лампа
Лампы низкого давления
Эти лампы содержат газ внутри трубы, находящийся в более низком давлении, чем атмосферное. Классические люминесцентные лампы way относятся к этой категории, хорошо известные сейчас неоновые лампы, а также натриевые лампы низкого давления, которые используются для уличного освещения. Все они имеют очень хорошую эффективность, но наиболее эффективными среди всех газоразрядных ламп являются натриевые лампы son. Проблема этого типа ламп (с цоколем r7s) является то, что она производит только почти монохроматический желтый свет (исключение — бездроссельные люминесцентные лампы).
Натриевые лампы
Лампы высоко-интенсивного разряда
В этой категории, находятся лампы, которые излучают свет при помощи электрической дуги между электродами (е-27). Электроды обычно представлены вольфрамовыми электродами, которые находится внутри полупрозрачного или прозрачного материала. Есть много различных примеров HID (High Intensity) ламп, продажа которых осуществляется у нас в стране, таких как галогеновые (ipf h4 х-41, мн-кх7s-150вт, hq-т), ксеноновые дуговые, и светильники сверхвысокой производительности (UHP).
Галогеновые лампы
Минусы в работе разрядных ламп
Любые устройства имеют свои недостатки, и газоразрядные светильники не стали исключением:
- если напряжение сети меньше, чем 220 В (допустим, 100), то металогалогенные лампы (hmi-1200), не будут работать;
- запрет на использование в учебных заведениях;
- галогеновые лампы во время работы становятся слишком горячими. Они представляют определенную пожароопасность, и кроме того требуют очень щепетильного ухода – 1 капелька жира на поверхности может заставить её взорваться;
- неоновые лампы излучают свет (особенно, если серия УФ, модель н4), который вреден для глаз при долгом контакте.
Вывод
Несмотря на все свои достоинства и недостатки, газоразрядные лампы еще долгое время не выйдут из обихода. Особенно они незаменимы там, где требуется спектр приближенный к солнечному. Для мощных осветителей – это пока универсальный вариант, так соотношение всех характеристик и цены отличает их от иных типов освещения.
- Похожие записи
- Подбор токоограничивающего резистора для светодиода
- Виды освещения, светильников и ламп для ванной комнаты
- Устранение причины мигания и мерцания светодиодной лампы
Область применения
Широкое применение получили автомобильные газоразрядные лампы высокой интенсивности – и неоновые, также для авто иногда применяется диодное освещение (их цена несколько ниже). Разряд автомобильной фары заполнен смесью газообразного ксенона и металло-галоидных солей (как например использует Тойота Королла — d2r для toyota estima 2000, или БМВ 5, для Опеля astra j)). Света создается путем удара дуги между двумя электродами. Лампа имеет встроенный воспламенитель.
Автомобильная газоразрядная лампа
Для освещения промышленных помещений (гу-23а, лд30, тн-0, 3, гу26а), уличных площадей (olympiad 250, Сильвиана производства Украина), билбордов, фасадов зданий, также газоразрядные лампы высокого давления дневного света в квартирах и домах (гост 500-9006-083) и в ПРА.
Монтаж и схема подключения точно такие же, как и при установке простых ламп накаливания.
Сферы применения ГРЛ
Газоразрядные лампы востребованы в самых разных областях. Наиболее часто их можно встретить на городских улицах, в производственных цехах, магазинах, офисах, вокзалах, больших торговых центрах. Применяют их и для подсвечивания щитов с рекламой, фасадов зданий.
ГРЛ используют и в фарах автомобилей. Наиболее часто это лампы, отличающиеся высокой светоотдачей — неоновые модели. Некоторые автомобильные фары наполняют металлогалоидными солями, ксеноном.
Первые газоразрядные осветительные приборы для транспортных средств имели обозначение D1R, D1S. Следующие — D2R и D2S, где S указывает на прожекторную оптическую схему, а R — рефлекторную. Применяют лампочки ГР и при фотосъемках.
На фото импульсные ГРЛ, применяемые при фотосъемках: ИФК120 (а), ИКС10 (б), ИФК2000 (в), ИФК500 (г), ИСШ15 (д), ИФП4000 (г)
В процессе фотографирования эти лампы позволяют держать под контролем световой поток. Они компактные, яркие и экономичные. Отрицательным моментом является неумение визуально управлять светотенями, которые образует сам источник света.
В сельскохозяйственной сфере ГРЛ используют для облучения животных, растений, для стерилизации и обеззараживания продуктов. Для этой цели лампы должны иметь длину волн соответствующего диапазона.
Концентрация мощности излучения в этом случае также имеет большое значение. По этой причине наиболее подходящими являются изделия мощные.
