Газорозрядна лампа: принцип дії, область застосування

Зміст

• 1 Як працює ГРЛ
• 2 Основні види
• 3 Переваги і недоліки газоразрядников
• 4 Область застосування
• 5 Світлодіодні лампи як альтернатива
  • 5.1 Головні переваги та недоліки
  • 5.2 Область застосування

Сучасний світ досить складно уявити без якісного освітлення. Класифікація джерел світла базується на принципах дії і джерелах світла, які застосовуються в приладах. Особливе місце в асортименті джерел освітлення займає газорозрядна лампа, яка зустрічається у багатьох сферах діяльності людини. Тому незайвим буде знати принцип дії цього світильника.

Як працює ГРЛ

Газорозрядні джерела світла почали свою історію ще в далекому сімнадцятому столітті, французький вчений Жан-Фелікс Пікар вважається винахідником даного приладу.

Принцип роботи газорозрядних ламп заснований на генерації світла за рахунок створення електричного розряду через іонізований газ. Це можна легко порівняти з блискавкою, через іонізований газ в атмосфері проходить електричний розряд, у результаті чого виникає світіння.

Сучасні види газорозрядних ламп відрізняються по використовуваних газів, що це можуть бути аргон, неон, криптон, ксенон, суміші перерахованих газів. Часто в ці гази спеціально вводиться додаткові домішки, будь то натрій, ртуть та інші.

Газорозрядна трубка генерує електричне поле, завдяки якому в газі утворюються включення вільних електронів, які стикаються з атомами металу і тим самим іонізують його. При зіткненні деякі електрони можуть переходити на вищі енергетичні рівні, при переходах виникає надлишкова енергія, яка вивільняється у вигляді фотонів джерел світіння. Випускається світло може мати різні довжини хвиль – починаючи від інфрачервоного випромінювання і закінчуючи ультрафіолетовим. Більшість світильників покриваються спеціальними речовинами, здатними до люмінесценції, завдяки покриттю ультрафіолетове випромінювання переходить в область видимого.

Будова лампи просте. Газорозрядна лампа включає в себе:

• цоколь для вкручування;
• розрядну трубку;
• колбу для ізолювання конструкції;
• герметизатор.

Основні види

Лампи газорозрядні розрізняються як за характеристиками, так і за метою використання:

Газорозрядні лампи високого тиску (або РЛВД), які відрізняються тим, що газ всередині колби знаходиться під високим тиском. Ці газорозрядні джерела світла часто використовуються на вулиці за рахунок того, що для них характерний великий світловий потік при низьких енергетичних витратах, у приміщеннях світильники з газорозрядними лампами даного типу зустрічаються рідко. Найбільш часто високий тиск газу застосовується в ртутних моделях. Ртутні розрядні лампи мають дуже високу світловіддачу, також їх перевагою є високий опір поганих погодних умов, завдяки чому вони знайшли широке застосування для освітлення на вулиці, однак такі газоразрядники не рекомендується використовувати при низьких температурах.

Газорозрядні лампи низького тиску, в яких, навпаки, спостерігається вакуум, тобто тиск всередині колби нижче атмосферного. Вони часто застосовуються в житлових приміщеннях, мають дуже високий ККД. Саме даний тип витісняє всіма відомі лампи розжарювання. Дану групу становлять натрієві розрядні лампи, які мають середню потужність напруження в 60-80 Вт. Відмітною характеристикою є монохромний жовтий колір.

Достоїнства і недоліки газоразрядников

Грунтуючись на характеристиках, до переваг розрядних ламп відносяться:

• висока ефективність, що відображається в ККД, ступеня світловіддачі;
• довгий термін експлуатації, економічність.

Є і недоліки таких приладів:

• можливість роботи тільки на змінному струмі;
• отруйність, оскільки конструкція більшості таких пристроїв включає в себе шкідливі та отруйні для людини і навколишнього середовища речовини (хлор, ртуть);
• деякі при тривалій роботі дуже сильно нагріваються, з-за чого підвищується ризик пожежі;
• висока ціна.

Область застосування

Вже стало зрозуміло, що область застосування даних джерел освітлення величезна. Сьогодні вони застосовуються:

• для вуличного освітлення міській місцевості. Часто такі світильники використовуються в парках, скверах;
• при освітленні промислових об’єктів, складських приміщення, заводів;
• для підсвічування реклами;
• в ліхтарях і фарах автомобілів. Тут використовуються неонові та ксенонові.

Світлодіодні лампи як альтернатива

Класифікація джерел світла досить велика, зараз світлодіодні джерела освітлення набирають популярність, витісняючи ГРЛ. Світлодіодні лампи являють собою пристрої, конструкція яких передбачає світлодіод, цоколь і колбу.

Що являє собою таке джерело світла? Принцип роботи світлодіодних ламп заснований на роботі світлодіода – напівпровідникового пристрою, що випромінює світло з допомогою перетворення електричного струму.

Будь світлодіод включає в свою конструкцію кристал на підкладці. При проходженні електричного струму через два напівпровідника виникає електронно-дірковий перехід, який може бути здійснений завдяки наявності двох матеріалів з різною провідністю, в даний час такі напівпровідники виготовляють з германія і кремнію. В результаті такого переходу або рекомбінації (обмін) походить випромінювання світла. Яскравість залежить від сили струму подається – чим вона вище, тим яскравіше горить діод. Проте слід розуміти, що тут є певна межа, при якому світлодіод просто зламається.

Також існують світлодіодні світильники, конструкція яких дещо відрізняється. Вона включається в себе спеціальний драйвер, який забезпечує подачу струму на діод. Вони найчастіше застосовуються для освітлення вулиць, а також будівель і споруд.

Зазвичай світлодіодна лампа включає в себе велику кількість світлодіодів, які окремо випромінюють світло. Кількість їх не обмежена.

Головні переваги та недоліки

Порівняно з розрядними і лампами розжарювання цей вид має переваги:

Низьке енергоспоживання. Приміром, лампочку розжарювання 100 Вт можна з легкістю замінити на світлодіодну в 10 Вт, освітленість приміщення буде така ж, а кількість витраченої енергії в десять разів менше.

Світлодіоди не випромінюють ультрафіолет, який шкідливий для людини у великих дозах, саме тому цей тип широко застосовується в будинках.

Світлодіодні пристрої для освітлення практично не нагріваються в процесі використання, в результаті чого знижується пожежонебезпека.

Довгий термін експлуатації, якщо у світильників з ниткою розжарювання він дорівнює 10 000 годин, то тут термін досягає 50 000 годин, гарантія на такі джерела світла звичайно дорівнює 10 рокам. Такі джерела світла працюю в 8-10 разів довше, ніж звичайні.

Миттєве включення.

Велика кількість світильників даного типу мають високу ступінь пиловологозахишенності, завдяки якій можливо використовувати їх в якості джерела світла на вулиці, наприклад, на ганку приватного будинку.

Висока вібростійкість, оскільки у світлодіодної лампи, принцип роботи і конструкція не припускають нитка розжарювання.

Високий опір погодних умов. Такі пристрої можуть працювати як на самому сильному морозі, так і при потужній спеки.

Просте обслуговування, що не передбачає заміни яких-небудь елементів. Достатньо лише проводити чищення від пилу.

Подібні пристрої цілком безпечні для людини і навколишнього середовища.

Єдиний недолік полягає в дуже високій ціні, якщо стандартна лампочка розжарювання може коштувати 20-60 рублів, то вартість світлодіодним часом досягає 500. Однак тут слід розуміти, що така ціна визначається довгим терміном служби.

Якщо дивитися на довгострокову перспективу, то світлодіодні джерела світла навіть допоможуть заощадити.

До того ж світильник можна сконструювати своїми руками, тут знадобляться базові знання в електроніці і електротехніці. Для створення світильника зі світлодіодами своїми руками необхідні наступні елементи:

• Світлодіодна плата, з заздалегідь обраної ступінь пиловологозахишенності. Вибір мірою залежить від умов експлуатації, якщо це вулиця з дощем та снігом, то краще всього вибирати IP
• Основа, більшість любителів самодіяльності розбирають старий ліхтар і використовують його корпус.
• Спеціальна коллиматорная лінза з обважень.
• Радіатор для охолодження, його можна придбати в будь-якому магазині електронного обладнання.
• Драйвер, що відповідає за подачу живлення на діоди.
• Паяльник.
• Герметик, тут найкраще підійде герметик для ванни.
• Додаткові інструменти.

Схема ланцюга для світлодіодного ліхтаря досить проста, якщо слідувати їй, послідовно підключати світлодіоди, то все повинно вийти. Всі перераховані вище деталі можна придбати в магазині електроніки.

Область застосування

Область застосування даних пристроїв така ж, як і у газоразрядников. Світлодіодні джерела застосовуються в наступних сферах діяльності:

• Освітлення вулиць. Велика кількість міст стало переходити на даний тип освітлення, оскільки це економічно і надзвичайно ефективно, адже світловий потік від даного типу освітлення набагато більше.
• Освітлення автомобільних доріг. Завдяки світлодіодним технології сьогодні автомобільні дороги вночі освітлені майже як удень. За рахунок цього різко знижується кількість ДТП та аварійних випадків.
• Декоративне освітлення будівель і споруд з допомогою прожекторів.
• Освітлення житлових будинків, квартир.
• Використання для автомобільних фар, ліхтарів. Величезна кількість автокомпаній активно впроваджує світлодіодні елементи освітлення в машини.

Існує велика кількість джерел світла, з кожним днем з’являються нові, які витісняють старі. Так і з газоразрядниками, які витісняли лампи розжарювання, а зараз – витісняються світлодіодними джерелами. Звичайно, має пройти багато часу, щоб ГРЛ більше не застосовувалися, тому сьогодні вони до цих пір дуже популярні, кожен самостійно вирішує, який спосіб освітлення вибрати.