Gāzizlādes lampas: veidi, uzbūve, kā pareizi izvēlēties labākās

Jūs vēlaties iegādāties gāzizlādes lampas, lai radītu telpā īpašu atmosfēru? Vai meklējat spuldzītes augu augšanas stimulēšanai siltumnīcā? Aprīkošana ar ekonomiskiem gaismas avotiem ne tikai padarīs interjeru izteiksmīgāku un palīdzēs augkopībā, bet arī ļaus ietaupīt elektroenerģiju. Vai tā nav?

Mēs jums palīdzēsim izprast gāzizlādes tipa apgaismes ierīču sortimentu. Rakstā ir apskatītas to īpatnības, īpašības un augsta un zema spiediena spuldzīšu pielietošanas jomas. Izvēlētas ilustrācijas un videoklipi, kas palīdzēs atrast optimālo energotaupīgo lampu variantu.

Izlādes lampu uzbūve un parametri

Visas lampas galvenās daļas ir ievietotas stikla kolbā. Šeit notiek elektrisko daļiņu izlāde. Iekšpusē var atrasties gan nātrija vai dzīvsudraba tvaiki, gan arī kāda no inertajām gāzēm.

Kā gāzes pildījumu izmanto tādas iespējas kā argons, ksenons, neons, kriptons. Populārāki ir izstrādājumi, kas pildīti ar dzīvsudraba tvaikiem.

Gāzizlādes lampas galvenie mezgli ir: kondensators (1), strāvas stabilizators (2), pārslēgšanas tranzistori (3), trokšņu slāpēšanas ierīce (4), tranzistors (5)

Kondensators ir atbildīgs par darbību bez mirgošanas. Tranzistoram ir pozitīvs temperatūras koeficients, kas nodrošina tūlītēju GRL iedarbināšanu bez mirgošanas. Iekšējās konstrukcijas darbs sākas pēc tam, kad gāzizlādes caurulē ir notikusi elektriskā lauka ģenerācija.

Procesa laikā gāzē parādās brīvie elektroni. Saskaroties ar metāla atomiem, tie tos jonizē. Atsevišķiem pārejot, rodas liekā enerģija, kas rada gaismas avotus – fotonus. Elektrods, kas ir gaismas avots, atrodas GRL centrā. Visu sistēmu apvieno pamatne.

Lampa var izstarot dažādus gaismas toņus, ko cilvēks var redzēt – no ultravioletajiem līdz infrasarkanajiem. Lai tas būtu iespējams, kolbas iekšējo daļu pārklāj ar luminiscences šķīdumu.

GRL pielietojuma jomas

Gāzizlādes lampas ir pieprasītas visdažādākajās jomās. Visbiežāk tās var sastapt pilsētu ielās, ražošanas cehos, veikalos, birojos, dzelzceļa stacijās, lielos tirdzniecības centros. Tās izmanto arī reklāmas stendu, ēku fasāžu apgaismošanai.

Gāzizlādes lampas (GRL) izmanto arī automašīnu lukturos. Visbiežāk tās ir lampas ar augstu gaismas atdevi — neona modeļi. Daži automašīnu priekšējie lukturi tiek pildīti ar metālhalogēna sāļiem, ksenonu.

Pirmajiem gāzizlādes apgaismojuma ierīcēm transportlīdzekļiem bija apzīmējums D1R, D1S. Nākamie — D2R un D2S, kur S norāda uz prožektora optisko shēmu, bet R — uz reflektora. Gāzizlādes spuldzes izmanto arī fotografēšanā.

Attēlā redzamas impulsa gāzizlādes lampas, ko izmanto fotografēšanā: IFK120 (a), IKS10 (b), IFK2000 (c), IFK500 (d), ISŠ15 (e), IFP4000 (d)

Fotografēšanas procesā šīs lampas ļauj kontrolēt gaismas plūsmu. Tās ir kompaktas, spilgtas un ekonomiskas. Negatīvais aspekts ir nespēja vizuāli pārvaldīt gaismas ēnas, kuras veido pats gaismas avots.

Lauksaimniecības nozarē GRL izmanto dzīvnieku un augu apstarošanai, kā arī produktu sterilizācijai un dezinfekcijai. Šim nolūkam lampām jābūt atbilstoša diapazona viļņu garumam.

Starojuma jaudas koncentrācijai šajā gadījumā arī ir liela nozīme. Šī iemesla dēļ vispiemērotākie ir jaudīgie izstrādājumi.

Gāzizlādes lampu veidi

GRL iedala tipos pēc spīdēšanas veida, tāda parametra kā spiediens, ņemot vērā lietošanas mērķi. Visas tās veido konkrētu gaismas plūsmu. Pamatojoties uz šo pazīmi, tās iedala:

• luminiscences ierīces;
• gāzgaismas paveidi;
• indukcijas varianti.

Pirmajos no tiem gaismas avots ir atomi, molekulas vai to kombinācijas, ko ierosina izlāde gāzes vidē.

Otrajos – luminofori, gāzes izlāde aktivizē kolbu pārklājošo fotoluminiscences slāni, kā rezultātā apgaismojuma ierīce sāk izstarot gaismu. Trešā veida lampas darbojas, pateicoties elektrodu kvēlei, kas sakarst no gāzes izlādes.

Ksenona lampas, kas paredzētas automašīnu priekšējiem lukturiem, pēc gaismas atdeves un spilgtuma pārsniedz halogēna analogus vairāk nekā divas reizes.

Atkarībā no pildījuma lokaizlādes ierīces iedala dzīvsudraba, nātrija, ksenona, metālhalogēna lampās un citās. Pamatojoties uz spiedienu kolbas iekšpusē, notiek to tālāka iedalīšana.

Sākot no spiediena vērtības no 3x10⁴ līdz 10⁶ Pa, tās tiek uzskatītas par augstspiediena lampām. Zemspiediena kategorijā ierīces nonāk, ja parametra vērtība ir no 0,15 līdz 10⁴ Pa. Vairāk nekā 10⁶ Pa – īpaši augstspiediena.

Veids #1 — augsta spiediena lampas

Augstspiediena izlādes lampas atšķiras ar to, ka kolbas saturs ir pakļauts augstam spiedienam. Tām raksturīga ievērojama gaismas plūsmas klātbūtne kombinācijā ar nelieliem enerģijas patēriņiem. Parasti tās ir dzīvsudraba paraugi, tāpēc tās visbiežāk izmanto ielu apgaismojumam.

Šādām izlādes lampām ir ievērojama gaismas atdeve un efektīva darbība sliktu laika apstākļos, bet tās slikti panes zemas temperatūras.

Ir vairākas augstspiediena lampu pamatkategorijas: DRT un DRL (dzīvsudraba loka lampas), DRI — tāpat kā DRL, bet ar jodīdiem, un vairākas modifikācijas, kas izveidotas uz to bāzes. Šajā pašā sērijā ietilpst arī nātrija loka lampas (DNaT) un DKsT — ksenona loka lampas.

Pirmā izstrāde — modelis DRT. Marķējumā D apzīmē loka tipu, simbols R — dzīvsudrabu, savukārt uz to, ka šis modelis ir cauruļveida, norāda burts T marķējumā. Vizuāli tā ir taisna caurule, kas izgatavota no kvarca stikla. Abās tās pusēs atrodas volframa elektrodi. To izmanto apstarojuma iekārtās. Iekšpusē ir nedaudz dzīvsudraba un argona.

DRT lampas malās ir skavas ar turētājiem. Tos vieno metāla sloksne, kas paredzēta lampas vieglākai aizdedzināšanai.

Lampas pieslēgšana tīklam tiek veikta virknē ar droseli, izmantojot rezonanses shēmu. DRT lampas gaismas plūsma sastāv no 18% ultravioletā starojuma un 15% infrasarkanā starojuma. Tikpat lielu procentu veido redzamā gaisma. Pārējais ir zudumi (52%). Galvenais pielietojums — kā uzticams ultravioletā starojuma avots.

Vietu apgaismošanai, kur krāsu atveides kvalitāte nav īpaši svarīga, izmanto DRL apgaismes ierīces (loka dzīvsudraba lampas). Šeit praktiski nav ultravioletā starojuma. Infrasarkanais starojums veido 14%, redzamais — 17%. Siltuma zudumi ir 69%.

DRL lampu konstrukcijas īpatnības ļauj tās aizdedzināt no 220 V, neizmantojot augstsprieguma impulsa aizdedzes ierīci. Tā kā shēmā ir droselis un kondensators, gaismas plūsmas svārstības samazinās, jaudas koeficients palielinās.

Kad lampa ir pievienota virknē ar droseli, starp papildu elektrodiem un galvenajiem blakus esošajiem elektrodiem notiek gruzdošā izlāde. Izlādes sprauga tiek jonizēta, kā rezultātā parādās izlāde starp galvenajiem volframa elektrodiem. Aizdedzes elektrodu darbība beidzas.

DRL lampas sastāvā ietilpst: kolba (1), galvenie elektrodi (2), palīgelektrodi (3), rezistori (4), deglis (kvarca caurule) (5), pamatne (6).

DRL degļiem galvenokārt ir četri elektrodi — divi darba elektrodi, divi aizdedzes elektrodi. To iekšpuse ir piepildīta ar inertām gāzēm, kuru maisījumam ir pievienots noteikts daudzums dzīvsudraba.

Metālu halogenīda lampas DRI arī pieder pie augstspiediena ierīču kategorijas. To krāsu efektivitāte un krāsu atveides kvalitāte ir augstāka nekā iepriekšējām. Izstarojuma spektra veidu ietekmē piedevu sastāvs. Kolbas forma, papildu elektrodu un luminofora pārklājuma neesamība — galvenās atšķirības starp DRI un DRL lampām.

Shēma, pēc kuras DRL ieslēdz tīklā, satur IZU — impulsa aizdedzes ierīci. Lampu caurulēs ir sastāvdaļas, kas ietilpst halogēna grupā. Tās uzlabo redzamā starojuma spektra kvalitāti.

Inertā gāze MGL kolbā kalpo kā buferis. Šī iemesla dēļ elektriskā strāva iet caur degli pat tad, ja tam ir zema temperatūra.

Sildoties, gan dzīvsudrabs, gan piedevas iztvaiko, tādējādi mainot lampas pretestību, gaismas plūsmu, izstaroto spektru. Uz šāda tipa ierīču pamata ir izveidoti DRIZ un DRIŠ. Pirmo no lampām izmanto putekļainās, mitrās telpās, kā arī sausās. Otro — krāsu televīzijas uzņemšanas apgaismošanai.

Visefektīvākās ir DNAT lampas — nātrija lampas. Tas ir saistīts ar izstaroto viļņu garumu — 589 – 589,5 nm. Augstspiediena nātrija ierīces darbojas, kad šī parametra vērtība ir aptuveni 10 kPa.

Šādu lampu izlādes caurulēm izmanto īpašu materiālu — gaismu caurlaidīgu keramiku. Silikāta stikls šim nolūkam nav piemērots, jo nātrija tvaiki tam ir ļoti bīstami. Darba nātrija tvaikiem, kas tiek ievadīti kolbā, ir spiediens no 4 līdz 14 kPa. Tiem raksturīgi nelieli jonizācijas un ierosmes potenciāli.

Nātrija lampu elektriskie raksturlielumi ir atkarīgi no tīkla sprieguma, ekspluatācijas ilguma. Ilgstošai degšanai nepieciešama palaišanas un regulēšanas aparatūra.

Lai kompensētu nātrija zudumus, kas neizbēgami rodas degšanas procesā, ir nepieciešams tā pārpalikums. Tas rada proporcionālu atkarību starp dzīvsudraba, nātrija spiediena rādītājiem un aukstā punkta temperatūru. Pēdējā notiek amalgamas pārpalikuma kondensācija.

Kad lampa deg, uz tās galiem nogulsnējas iztvaikošanas produkti, kas izraisa kolbas galu aptumšošanos. Process pavada katoda temperatūras paaugstināšanās, nātrija un dzīvsudraba spiediena palielināšanās. Rezultātā palielinās lampas potenciāls un spriegums. Uzstādot nātrija lampas, balasti no DRL un DRI nav piemērojami.

Veids #2 — zema spiediena lampas

Šādu ierīču iekšējā dobumā atrodas gāze ar spiedienu, kas ir zemāks par ārējo. Tās iedala LL un KLL un izmanto ne tikai tirdzniecības vietu apgaismošanai, bet arī mājas iekārtošanai. Luminiscences lampas šajā rindā ir vispopulārākās.

Elektrības enerģijas pārveidošana gaismā notiek divos posmos. Strāva starp elektrodiem izraisa starojumu dzīvsudraba tvaikos. Galvenais šādi radušās starojuma enerģijas komponents ir īsviļņu UV starojums. Redzamā gaisma veido aptuveni 2%. Pēc tam loka starojums fosforā pārvēršas gaismā.

Luminiscences spuldžu marķējumā ir gan burti, gan cipari. Pirmais simbols ir starojuma spektra raksturlielums un konstruktīvās pazīmes, otrais — jauda vatos.

Burtu atšifrējums:

• LD — dienas gaismas luminiscences spuldze;
• LB — baltās gaismas spuldze;
• LHB — arī baltā, bet aukstā;
• LTBS — siltā baltā.

Dažām apgaismes ierīcēm starojuma spektrālais sastāvs ir uzlabots, lai panāktu pilnīgāku gaismas atdevi. To marķējumā ir simbols «C». Luminiscences spuldzes nodrošina telpās vienmērīgu, maigu gaismu.

LL spuldžu priekšrocība ir tā, ka, lai radītu tādu pašu gaismas plūsmu kā LN, tām nepieciešama vairākas reizes mazāka jauda. Tām ir arī ilgāks kalpošanas laiks, un starojuma spektrs ir daudz labvēlīgāks.

LL starojuma virsma ir diezgan liela, tāpēc ir grūti kontrolēt gaismas telpisko izkliedi. Nestandarta apstākļos, jo īpaši lielas putekļainības gadījumā, izmanto refleksa spuldzes. Šajā gadījumā difūzais atstarojošais slānis pilnībā neapsedz kolbas iekšējo laukumu, bet tikai divas trešdaļas no tā.

Fosfors pārklāj 100% iekšējās virsmas. Kolbas daļa, kurai nav refleksa pārklājuma, izlaiž daudz lielāku gaismas plūsmu nekā tāda paša tilpuma parastā spuldzes caurule — aptuveni 75%. Šādas spuldzes var atpazīt pēc marķējuma — tajā ir iekļauts burts «R».

Atsevišķos gadījumos LL galvenā īpašība ir krāsu temperatūra Tc. To pielīdzina melna ķermeņa temperatūrai, kas nodrošina tādu pašu krāsainību. Pēc formas LL ir lineāras, U-veida, W simbola formā, riņķveida. Šādu spuldžu apzīmējumā ir atbilstošs burts.

Vispopulārākās ir ierīces ar jaudu 15 – 80 W. Pie gaismas atdeves 45 – 80 lm/W LL degšana ilgst vismaz 10 000 stundu. Uz LL darba kvalitāti ļoti ietekmē apkārtējā vide. Darba temperatūra tām ir no 18 līdz 25 °C.

Noviržu gadījumā samazinās gan gaismas plūsma, gan gaismas atdeves efektivitāte, gan aizdedzes spriegums. Zemas temperatūras apstākļos aizdedzes iespēja tuvojas nullei.

KLL palaišanas un regulēšanas aparāts ir daudz kompaktāks nekā luminiscences spuldzei. Ar EPRA palīdzību mirdzums ir kļuvis vienmērīgāks, un dūkošana ir pazudusi.

Pie zema spiediena spuldzēm pieder arī kompaktās luminiscences spuldzes — KLL.

To uzbūve ir līdzīga parastajām LL:

1. Starp elektrodiem iziet augsts spriegums.
2. Aizdegas dzīvsudraba tvaiki.
3. Rodas ultravioletais starojums.

Caurules iekšpusē esošais luminofors padara ultravioletos starus cilvēka acij neredzamus. Redzams kļūst tikai redzamais spīdums. Ierīces kompaktā izpilde kļuva iespējama pēc luminofora sastāva izmaiņām. KLS, tāpat kā parastās KS, ir dažādas jaudas, bet pirmo rādītāji ir ievērojami zemāki.

Dati par KLS jaudu ir iestrādāti gaismekļa marķējumā. Tur ir arī informācija par cokola veidu, krāsas temperatūru, EPRA veidu (iebūvēts vai ārējs), krāsu atveides indeksu.

Krāsas temperatūru mēra kelvinos. Vērtība 2700 – 3300 K norāda uz siltu dzeltenīgu nokrāsu. 4200 – 5400 K — parasts balts, 6000 – 6500 K — auksts balts ar zilganu nokrāsu, 25000 K — ceriņkrāsa. Krāsu toni regulē, mainot luminofora sastāvdaļas.

Krāsu atveides indekss raksturo tādu parametru kā krāsas dabiskuma identitāte ar standartu, kas maksimāli pietuvināts saules gaismai. Absolūti melns – 0 Ra, vislielākā vērtība – 100 Ra. KLS apgaismes ierīces ietilpst diapazonā no 60 līdz 98 Ra.

Nātrija spuldzes, kas pieder zemspiediena grupai, ir ar augstu maksimāli aukstā punkta temperatūru – 470 K. Zemāka temperatūra nespēs veicināt nepieciešamā nātrija tvaiku koncentrācijas līmeņa saglabāšanu.

Nātrija rezonanses starojums sasniedz savu maksimumu temperatūrā 540 – 560 K. Šī vērtība ir samērojama ar nātrija tvaiku spiedienu 0,5 – 1,2 Pa. Šīs kategorijas spuldžu gaismas atdeve ir visaugstākā salīdzinājumā ar citām vispārējas lietošanas apgaismes ierīcēm.

GRL pozitīvās un negatīvās puses

Gāzizlādes spuldzes ir sastopamas gan profesionālajā aparatūrā, gan zinātniskiem pētījumiem paredzētās ierīcēs.

Kā galvenās šāda veida apgaismes ierīču priekšrocības parasti tiek minētas šādas to īpašības:

• Augsts gaismas atdeves līmenis. Šo rādītāju ne pārāk samazina pat biezs stikls.
• Praktiskums, kas izpaužas ilgmūžībā, ļauj tās izmantot ielu apgaismojumam.
• Izturība sarežģītos klimatiskajos apstākļos. Līdz pirmajai temperatūras pazemināšanai tās izmanto ar parastajiem plafoniem, bet ziemā – ar īpašiem lukturiem un prožektoriem.
• Pieejama cena.

Šīm spuldzēm nav ļoti daudz mīnusu. Nepatīkama iezīme ir diezgan augsts gaismas plūsmas pulsācijas līmenis. Otrs būtisks trūkums ir ieslēgšanas sarežģītība. Stabīgai degšanai un normālai darbībai tām noteikti ir nepieciešams balasts, kas ierobežo spriegumu vajadzīgajās robežās.

Trešais mīnuss ir degšanas parametru atkarība no sasniegtās temperatūras, kas netieši ietekmē darba tvaika spiedienu kolbā.

Tāpēc lielākā daļa gāzizlādes ierīču sasniedz standarta degšanas raksturlielumus pēc noteikta laika perioda pēc ieslēgšanas. To izstarošanas spektrs ir ierobežots, tāpēc krāsu atveide gan augstsprieguma, gan zemsprieguma lampām nav ideāla.

Tabulā ir sniegta pamatinformācija par populārākajām DRL lampām (loka dzīvsudraba luminiscences) un nātrija apgaismes ierīci. DRL ar četriem elektrodiem ir lielāka gaismas atdeve nekā ar diviem.

Ierīču darbība ir iespējama tikai maiņstrāvas apstākļos. Tās aktivizē ar balasta droseles palīdzību. Uzsildīšanai nepieciešams kāds laiks. Dzīvsudraba tvaiku satura dēļ tās nav pilnībā drošas.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Video #1. Informācija par GIL. Kas tas ir, darbības princips, plusi un mīnusi nākamajā videoklipā:

Video #2. Populāri par luminiscences lampām:

Neskatoties uz arvien pilnīgāku apgaismes ierīču parādīšanos, gāzizlādes lampas nezaudē savu aktualitāti. Dažās jomās tās ir vienkārši neaizvietojamas. Laika gaitā GIL noteikti atradīs jaunas pielietojuma jomas.

Pastāstiet par to, kā izvēlējāties gāzizlādes spuldzi uzstādīšanai lauku mājas āra vai iekštelpu gaismeklī. Dalieties ar to, kas personīgi jums kļuva par izšķirošo faktoru iegādei. Lūdzu, atstājiet komentārus zemāk esošajā blokā, uzdodiet jautājumus un ievietojiet fotoattēlus par raksta tēmu.