Газоразрядные лампы, их типы, устройство и принцип работы.

Газоразря́дная ла́мпа — источник света, излучающий энергию в видимом диапазоне. Физическая основа — электрический разряд в газах. В последнее время принято называть газоразрядные лампы разрядными лампами.

По источнику света, выходящего наружу и используемого человеком, газоразрядые лампы делятся на:

люминесцентные лампы (ЛЛ), в которых в основном наружу выходит свет от покрывающего лампу слоя люминофора, возбуждаемого излучением газового разряда;

газосветные лампы, в которых наружу выходит сам свет от газового разряда;

электродосветные лампы, в которых используется свечение электродов, возбуждённых газовым разрядом.

По величине давления разрядные лампы делятся на:

газоразрядные лампы высокого давления — ГРЛВД, подробнее см. — лампа ДРЛ.

газоразрядные лампы низкого давления — ГРЛНД, подробнее см. — люминесцентная лампа.

Разрядные лампы обладают высокой эффективностью преобразования электрической энергии в световую. Эффективность измеряется отношением люмен/Ватт.

В разрядных лампах могут использоваться разные газы: пары металлов (ртути или натрия), инертные газы (неон, ксенон и другие), а также их смеси. Наибольшей эффективностью, на сегодняшний день, обладают натриевые лампы (ДНаТ), они работают в парах натрия и имеют эффективность 150 лм/Вт. Подавляющее большинство разрядных ламп - это ртутные лампы, они работают в парах ртути. Среди ртутных ламп можно упомянуть дуговые ртутные люминесцентные лампы (ДРЛ). Кроме этого, широко распространены металлогалогенные лампы (МГЛ или ДРИ) - в них используется смесь паров ртути, инертных газов и галогенидов металлов. Меньше распространены безртутные разрядные лампы, содержащие инертные газы: ксеноновые лампы (ДКсТ), неоновые лампы и другие.

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.

Характеристики

Срок службы от 3000 часов до 20000.

Эффективность от 40 до 220 лм/Вт.

Цвет излучения: от 2200 до 20000 К

Цветопередача: хорошая (3000 K: Ra>80), отличная (4200 K: Ra>90)

Компактные размеры излучающей дуги, позволяют создавать световые пучки высокой интенсивности

15. Ксеноновая лампа-вспышка — электрическая газоразрядная лампа, предназначенная для генерации мощных, некогерентных краткосрочных импульсов света, цветовая температура которых близка к солнечному свету. Ксеноновая лампа имеет цветовую температуру около 4.300 градусов по Кельвину, плюс-минус 100к.

Устройство: Лампа представляет собой запаянную трубку из стекла или кварца, заполненную смесью газов, преимущественно ксеноном, и электродов для пропускания электрического тока через газ. Для возбуждения газа нужна довольно высокая энергия, которая обычно накапливается в конденсаторе, подключенном к лампе (в некоторых случаях через дроссель). Затем относительно одного из электродов (чаще всего катода) на поджигающий электрод подается импульс высокого напряжения, ионизирующий газ в лампе и вызывающий пробой между электродами лампы.

Стеклянный корпус газоразрядной лампы обычно представляет собой трубку, которая может быть прямой или согнутой в виде различных фигур, в том числе спирали, в форме буквы «U», или окружности, для размещения вокруг объектива фотоаппарата при «бестеневой» фотографии. Электроды впаяны в оба конца трубки и подключены к конденсатору, заряженному высоким напряжением, от 180 В до 2 000 В в зависимости от длины трубки и состава газовой смеси. Третий электрод, который представляет собой металлизированную дорожку вдоль колбы или же никелевую проволку, намотанную вокруг трубки лампы спиралью с отступом от электродов (например на отечественных лампах серии ИФК) называется поджигающим и служит для первичной ионизации газа, которая запускает процесс разряда через лампу. Импульсная лампа имеет три (реже - два) вывода - анод, катод и поджигающий электрод. Катод лампы активируется для снижения работы выхода электронов.

Принцип работы: Вспышка получается при ионизации газа и пропускании через него мощного импульса тока. Ионизация необходима, чтобы уменьшить электрическое сопротивление газа, чтобы ток в сотни ампер смог пройти через газ внутри лампы. На практике для первоначальной ионизации газа используется поджигающий трансформатор. Короткий импульс высокого напряжения прикладывается относительно одного из электродов (чаще всего катода) к поджигающему электроду, тем самым ионизируя содержащийся в лампе газ и вызывая разряд конденсаторов на лампу. Поджигающий импульс, в среднем превышает рабочее напряжение лампы в 10 раз. Для поджига двухэлектродной лампы накопительные конденсаторы заряжаются напряжением, выше напряжения самопробоя лампы (данный параметр присутствует у всех типов импульсных ламп), вследствие чего происходит ионизация и разряд в газе.

Спектр излучения: Как и все ионизированные газы, ксенон имеет различные спектральные линии. Это тот же механизм, который дает характерное свечение неону. Но у ксенона спектральные линии распределены по всему видимому спектру, так что его излучение кажется человеку белым. Ксенон имеет пик в синей области спектра что хорошо подходит для приложений с видимым светом. Именно это является основной причиной использования ксенона несмотря на дороговизну. Криптон тоже иногда используется, хотя он еще более дорог. Криптон имеет более сильное излучение около ИК диапазона, что хорошо подходит к спектру поглощения у Nd:YAG лазеров, что дает ему преимущество перед ксеноном.