Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

См. Также: Газонаполненная трубка
Бактерицидные лампы представляют собой простые разрядники паров ртути низкого давления в оболочке из плавленого кварца.

Газоразрядные лампы - это семейство искусственных источников света, которые генерируют свет, посылая электрический разряд через ионизированный газ, плазму . Обычно в таких лампах используется благородный газ ( аргон , неон , криптон и ксенон ) или смесь этих газов. Некоторые из них включают дополнительные вещества, такие как ртуть , натрий и металлические галогениды , которые испаряются во время запуска , чтобы стать частью газовой смеси. В процессе работы часть электронов вынуждена покинуть атомы газа вблизи анода.с помощью электрического поля , приложенного между двумя электродами, в результате чего эти атомы положительно ионизированные . Освобожденные таким образом свободные электроны текут на анод, в то время как образованные таким образом катионы ускоряются электрическим полем и текут к катоду . Обычно после прохождения очень короткого расстояния ионы сталкиваются с атомами нейтрального газа, которые передают свои электроны ионам. Атомы, потерявшие электрон во время столкновений, ионизируются и ускоряются к катоду, в то время как ионы, получившие электрон во время столкновений, возвращаются в более низкое энергетическое состояние , высвобождая энергию в виде фотонов.. Таким образом излучается свет характерной частоты. Таким образом, электроны передаются через газ от катода к аноду. Цвет излучаемого света зависит от спектров излучения атомов, составляющих газ, а также от давления газа, плотности тока и других переменных. Газоразрядные лампы могут иметь широкий диапазон цветов. Некоторые лампы производят ультрафиолетовое излучение, которое преобразуется в видимый свет за счет флуоресцентного покрытия на внутренней стороне стеклянной поверхности лампы. Люминесцентная лампа , пожалуй, самые известные газоразрядные лампы.

По сравнению с лампами накаливания , газоразрядные лампы обеспечивают более высокую эффективность , [1] [2] , но более сложны в изготовлении и наиболее обладают отрицательным сопротивлением , в результате чего сопротивление в плазме , чтобы уменьшить с увеличением тока потока. Поэтому для них обычно требуется дополнительное электронное оборудование, такое как балласты, для управления током, протекающим через газ, и предотвращения утечки тока ( вспышки дуги ). Некоторые газоразрядные лампы также имеют заметное время запуска для достижения полной светоотдачи. Тем не менее, из-за их большей эффективности газоразрядные лампы были предпочтительнее ламп накаливания.во многих областях освещения, вплоть до недавних улучшений в технологии светодиодных ламп .

История [ править ]

История газоразрядных ламп началась в 1675 году, когда французский астроном Жан-Феликс Пикард заметил, что пустое пространство в его ртутном барометре светится, когда ртуть трясется, пока он нес барометр. Следователи, в том числе Фрэнсис Хоксби , пытались установить причину явления. Хоксби впервые продемонстрировал газоразрядную лампу в 1705 году. Он показал, что вакуумированный или частично вакуумированный стеклянный шар, в который он поместил небольшое количество ртути, заряженный статическим электричеством, может производить свет, достаточно яркий для чтения. Явление электрической дуги было впервые описано Василием В. Петровым в 1802 году; В том же году сэр Хэмфри Дэви продемонстрировал электрическую дугу наКоролевский институт Великобритании. С тех пор были изучены разрядные источники света, поскольку они создают свет от электричества значительно более эффективно, чем лампы накаливания .

Отцом газоразрядной трубки низкого давления был немецкий стеклодув Генрих Гайсслер , который в 1857 году сконструировал красочные художественные лампы с холодным катодом с разными газами в них, которые светились разными цветами, называемые трубками Гейсслера . Было обнаружено, что инертные газы, такие как благородные газы неон, аргон, криптон или ксенон, а также диоксид углерода, хорошо работают в трубках. Эта технология была коммерциализирована французским инженером Жоржем Клодом в 1910 году и стала неоновым освещением , используемым в неоновых вывесках .

Введение лампы на парах металлов, включая различные металлы внутри газоразрядной трубки, было более поздним достижением. Тепло газового разряда испарило часть металла, и в этом случае разряд создается почти исключительно парами металла. Обычными металлами являются натрий и ртуть из-за их излучения в видимой области спектра.

Спустя сто лет исследования привели к лампам без электродов, которые вместо этого получают энергию от микроволновых или радиочастотных источников. Кроме того, были созданы источники света с гораздо меньшей мощностью, что расширило область применения разрядного освещения до домашнего и внутреннего использования.

"Лампа Румкорфа" Жюля Верна

Лампа "Румкорф" [ править ]

Лампы Румкорфа были ранней формой переносных электрических ламп, названных в честь Генриха Даниэля Румкорфа и впервые использованных в 1860-х годах. Лампа состояла из трубки Гейсслера, которая возбуждалась индукционной катушкой Румкорфа с батарейным питанием ; ранний трансформатор, способный преобразовывать постоянные токи низкого напряжения в высокие напряжения. Первоначально лампа генерировала белый свет с помощью трубки Гейсслера, заполненной диоксидом углерода. Однако углекислый газ имеет тенденцию разрушаться. Следовательно, в более поздних лампах трубка Гейсслера была заполнена азотом (который генерировал красный свет), а стекло было заменено стеклом, содержащим соли урана (которое флуоресцировало зеленым светом). [3]

Предназначенная для использования в потенциально взрывоопасных условиях горнодобывающей промышленности, а также в бескислородных средах, таких как дайвинг, или в качестве лампы без нагрева для возможного использования в хирургии, лампа была фактически разработана Альфонсом Дюма, инженером железных рудников Сен-Перу. Священник и Лак, недалеко от Прива , в департаменте Ардеш , Франция, и доктор Камилла Бенуа, врач из Прива. [4] В 1864 году Французская академия наук присудила Дюма и Бенуа премию в 1000 франков за их изобретение. [5] Лампы, передовые технологии в свое время, приобрели известность после того, как были описаны в нескольких научно-фантастических романах Жюля Верна . [6]

Цвет [ править ]

Каждый газ, в зависимости от его атомной структуры, излучает определенные длины волн, его спектр излучения , который определяет цвет света от лампы. В качестве способа оценки способности источника света воспроизводить цвета различных объектов, освещаемых источником, Международная комиссия по освещению (CIE) ввела индекс цветопередачи (CRI). Некоторые газоразрядные лампы имеют относительно низкий индекс цветопередачи, что означает, что цвета, которые они освещают, существенно отличаются от того, как они выглядят при солнечном свете или другом освещении с высоким индексом цветопередачи.

ГазЦветСпектрПримечанияИзображение
ГелийОт белого до оранжевого ; при некоторых условиях может быть серым , синим или зелено-синим .Используется художниками для специального освещения.
НеонКрасный апельсинЯркий свет. Часто используется в неоновых вывесках и неоновых лампах .
АргонОт фиолетового до бледно-лавандово-синегоЧасто используется вместе с парами ртути.
КриптонСерый , от кремового до зеленого . При высоких пиковых токах ярко-сине-белый.Используется художниками для специального освещения.
КсенонСерый или серо-голубой , тускло- белый . При высоких пиковых токах очень яркий зелено-синий .Используется в лампах- вспышках , ксеноновых HID фарах и дуговых ксеноновых лампах .
АзотПохож на аргон, но более тусклый, более розовый ; при высоких пиковых токах ярко-сине-белый
КислородОт фиолетового до лавандового , тусклее аргона
ВодородБледно-лиловый при низких токах, от розового до пурпурного более 10 мА
Водяной парПодобно водороду, диммер
Углекислый газОт бело-голубого до розового , при более низких токах ярче ксенонаИспользуется в лазерах на диоксиде углерода .
Пары ртутиГолубой , интенсивный ультрафиолет

Ультрафиолет не показан

В сочетании с люминофором используется для создания многих цветов света. Широко используются в ртутных лампах .
Пары натрия (низкое давление)Яркий оранжево-желтыйШироко используются в натриево-паровых лампах .

Типы [ править ]

Лампы делятся на семейства в зависимости от давления газа и от того, нагревается ли катод. Лампы с горячим катодом имеют электроды, которые работают при высокой температуре и нагреваются током дуги в лампе. Тепло выбивает электроны из электродов за счет термоэлектронной эмиссии , что помогает поддерживать дугу. Во многих типах электроды состоят из электрических нитей, сделанных из тонкой проволоки, которые при запуске нагреваются отдельным током для зажигания дуги. Лампы с холодным катодом имеют электроды, работающие при комнатной температуре. Для начала проведения в лампе достаточно высокого напряжения ( напряжение зажигания) необходимо применять для ионизации газа, поэтому для запуска этих ламп требуется более высокое напряжение.

Компактная люминесцентная лампа

Газоразрядные лампы низкого давления [ править ]

Лампы низкого давления имеют рабочее давление намного меньше атмосферного. Например, обычные люминесцентные лампы работают при давлении около 0,3% от атмосферного.

Люминесцентные лампы , лампа с подогревом катода, самая распространенная лампа в офисном освещении и многих других областях, производят до 100 люмен на ватт.

Неоновое освещение , широко используемая форма специального освещения с холодным катодом, состоящая из длинных трубок, заполненных различными газами при низком давлении, возбуждаемых высоким напряжением, используемое в качестве рекламы в неоновых вывесках .

Натриевые лампы низкого давления , наиболее эффективный тип газоразрядных ламп, производящий до 200 люмен на ватт, но за счет очень плохой цветопередачи . Почти монохроматический желтый свет приемлем только для уличного освещения и других подобных применений.

Небольшая разрядная лампа с биметаллическим переключателем используется для запуска люминесцентной лампы . В этом случае для срабатывания переключателя используется тепло разряда; стартер заключен в непрозрачный корпус, и малый световой поток не используется.

Лампы непрерывного свечения производятся для специальных применений, когда электроды могут быть вырезаны в форме буквенно-цифровых символов и фигурных фигур. [7]

Мерцает лампочка, мерцание пламя лампочка или фликкер свечение лампа является газоразрядной лампой , которая производит свет от ионизирующих на газ , как правило , неон , смешанный с гелием и небольшим количеством азота газа, с помощью электрического прохождения тока через два формы пламя электрода экраны, покрытые частично разложившимся азидом бария . Ионизированный газ беспорядочно перемещается между двумя электродами, что создает эффект мерцания, часто рекламируемый как напоминающий пламя свечи (см. Изображение). [8]

Газоразрядные лампы высокого давления [ править ]

Лампы высокого давления имеют разряд, который происходит в газе под давлением от немного меньшего или выше атмосферного. Например, натриевая лампа высокого давления имеет дуговую трубку под давлением от 100 до 200 торр , примерно от 14 до 28% атмосферного давления; Некоторые автомобильные фары HID имеют давление до 50 бар или в пятьдесят раз больше атмосферного.

Металлогалогенные лампы излучают почти белый свет и имеют светоотдачу 100 люмен на ватт. Применения включают внутреннее освещение высотных зданий, парковок, магазинов, спортивных площадок.

Натриевые лампы высокого давления , производящие до 150 люмен на ватт, производят более широкий спектр света, чем натриевые лампы низкого давления. Также используется для уличного освещения и для искусственной фотоассимиляции при выращивании растений.

Высокое давление ртутных лампы являются старейшем типом лампы высокого давления и были заменены в большинстве случаев с помощью галогенида металла и натриевых ламп высокого давления. Они требуют меньшей длины дуги.

Газоразрядные лампы высокой интенсивности [ править ]

Ксеноновая лампа с короткой дугой мощностью 15 кВт, используемая в проекторах IMAX
Основная статья: Газоразрядная лампа высокой интенсивности

Разрядная лампа высокой интенсивности (HID) - это тип электрической лампы, которая излучает свет с помощью электрической дуги между вольфрамовыми электродами, размещенными внутри полупрозрачной или прозрачной дуговой трубки из плавленого кварца или плавленого оксида алюминия . По сравнению с другими типами ламп для длины дуги существует относительно высокая мощность дуги. Примеры HID-ламп включают ртутные лампы , металлогалогенные лампы , керамические газоразрядные металлогалогенные лампы , натриевые лампы и ксеноновые дуговые лампы.

HID-лампы обычно используются, когда требуется высокий уровень света и энергоэффективность.

Другие примеры [ править ]

Основная статья: ксеноновая лампа-вспышка

Лампа - вспышка ксенон производит одну вспышку света в диапазоне миллисекунду микросекунд и обычно используется в кино, фотографии и театрального освещения. Особо прочные версии этой лампы, известные как стробоскопы , могут производить длинные последовательности вспышек, что позволяет проводить стробоскопическое исследование движения . Это нашло применение при изучении механического движения, в медицине и при освещении танцевальных залов.

См. Также [ править ]

  • Электрическая дуга
  • Электрический тлеющий разряд
  • Спектр излучения
  • Флюоресцентная лампа
  • Газонаполненная трубка
  • Иодидная лампа средней дуги Hydrageryrum
  • Список источников света
  • Чрезмерное освещение

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Виды освещения» . Energy.gov . Министерство энергетики США . Проверено 10 июня 2013 года .
  2. ^ «Световые технологии: руководство по энергоэффективному освещению» (PDF) . Energy Star . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 10 июня 2013 года .
  3. ^ Паоло Brenni (2007) «урановое стекло и его научные цели» архивации 2014-06-30 в Wayback Machine Бюллетене научного общества приборостроения , нет. 92, страницы 34–39; см. страницу 37.
  4. ^ См .:
    • А. Дюма и Бенуа (1862) "Physique Appliquée - Note sur un appareil propre à éclairer les ouvriers mineurs dans leurs travaux souterrains au moyen de la lumière d'induction" (Прикладная физика - Примечание об устройстве, подходящем для освещения горняков в их подземная работа с помощью индукционной лампы), Comptes Rendus , vol. 55, страницы 439–440.
    • Дюма, "Note descriptive de la lampe photo-electrique" , Bulletin de la Société de l'Industrie Minérale , vol. 9, страницы 5–14 (1863–1864).
    • "Лампе Дюма", Бюллетень Сосьете де l'Industrie Minérale , т. 9, страницы 113–117 (1863–1864).
    • "Note sur la lampe electrique de Dumas et Benoît" , Bulletin de la Société de l'Industrie Minérale , vol. 9, страницы 118–120 (1863–1864).
    • Bulletin des Lois de l'Empire Francais , серия 9, vol. 23, стр. 639 (1864); см. патентную заявку № 1160 °.
    • «Новый сигнальный фонарь для угольных шахт» , Журнал Института Франклина , 3-я серия, вып. 49, страницы 262–263 (1865). Перепечатано из Athenæum (литературный журнал Лондона, Англия), 25 февраля 1865 г.
    • граф Теодос дю Монсель , «Application à l'éclairage des galeries de mines», Notice sur l'appareil d'induction électrique de Ruhmkorff (Париж, Франция: Gauthier-Villars, 1867), страницы 394–398.
    • См. Также: сборник Жюля Верна Андреаса Ферманна: «Жюль Верн унд die Elektrizität: Kapitel 2: Die Ruhmkorfflampe» [на немецком языке]. Доступно в Интернете по адресу: Жюль Верн .
  5. ^ "Prix dit des arts insalubres" , Comptes rendus , 60  : 273 (1865).
  6. ↑ Путешествие к центру Земли (1864 г.), с Земли на Луну (1865 г.) и 20000 лье под водой (1869 г.).
  7. ^ "Сайт АНТИЧНОЙ ЛАМПОЧКИ килоката: неоновые лампы" . Bulbcollector.com .
  8. ^ Патент США 3238408 , Kayatt Philip J., "Мерцание ламп накаливания", выпущенный 1966-03-1 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Уэймут, Джон (1971). Лампы электрические разрядные . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 978-0-262-23048-3.
  • Национальная администрация безопасности дорожного движения. «Ослепление от фар и других передних фонарей» . Федеральный стандарт безопасности автотранспортных средств № 108 . Министерство транспорта США . Проверено 23 января 2006 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Лампы и индикаторы в Curlie