Виды газоразрядных ламп Статья
Газоразрядная лампа – это не какой-то отдельный вид, а целая группа ламп. В неё входят разные виды, у которых разные свойства и сферы применения, однако общее – принцип действия. Его суть в электрическом разряде в газах. Ток вызывает ионизацию газа, из-за которой и появляется свечение. Во многом свойства лампы (цветовая температура и другие параметры) зависят от газа, который используется в лампе. Чаще всего их разделяют именно по газу, которым заполнена лампа, но есть и другие критерии, об этом мы поговорим ниже.
Изначально газоразрядные лампы появились как альтернатива лампам накаливания. Из-за того, что их конструкция сложнее (требуется дроссель, блок управления и другие компоненты) их стоимость всегда была существенно выше, чем у ламп накаливания. Однако в обмен на более высокую цену покупатель получал и ряд преимуществ. Главное - отсутствие нити накаливания, которая является слабым местом. Во-первых, нить имеет срок службы, если у неё плохое качество, если лампа подвергалась механическому воздействию, то нить перегорает. А вот срок службы газоразрядных ламп значительно больше. Он зависит от конкретного типа, но в среднем он существенно больше.
Во-вторых, нить накаливания – нагревается, туда уходить часть энергии, плюс сама лампа становится горячей. У газоразрядных ламп КПД использования энергии существенно выше и это несколько нивелирует более высокую стоимость. Однако газоразрядные лампы не могут мгновенно выйти на рабочий режим. Большинству из них требуется время, чтобы набрать максимальную яркость. У некоторых (например, у натриевых), нет возможности сразу включить лампу после её выключения – обусловлено особенностями газа.
Тем не менее, газоразрядные лампы были распространены, в том числе и в быту. Но с появлением светодиодов, их стали использовать всё реже. Да, изначально светодиоды были чуть ли не дороже, но за прошедшие десятки лет они в разы подешевели. При этом они ещё более экономичные и долговечные, у них нет недостатка в виде постепенного включения, лучше индекс цветопередачи, что немаловажно во многих местах.
Но это не значит, что газоразрядные лампы совсем вышли из употребления. У них всё ещё есть свои особенности, из-за которых они всё ещё широко используются в некоторых сферах. Например, неоновые – рекламные вывески, люминесцентные до сих пор можно увидеть в офисах или школах. Некоторые используются там, где нужен очень большой световой поток (стадионы и т.д.). Используются они в лабораториях, в качестве светильников для растений и в других сферах. Очевидно, даже не смотря на массовость светодиодов, газоразрядные лампы будут использоваться и в будущем. Ну а теперь поговорим про виды газоразрядных ламп и их особенности.
Люминесцентные лампы
Люминесцентные относятся к газоразрядным лампам низкого давления. Внутри стеклянной колбы находятся пары ртути и инертный газ, чаще всего это аргон, другие используются очень редко. При подаче напряжения возникает электрический разряд, который создаёт ультрафиолетовое излучение. Сам по себе ультрафиолет человеку почти не виден, поэтому внутренняя поверхность колбы покрывается люминофором. Он преобразует ультрафиолет в видимый свет. От конкретного состава люминофора зависит оттенок свечения: тёплый, нейтральный или холодный белый.
Главное преимущество люминесцентных ламп - высокая экономичность по сравнению с лампами накаливания. Они дают больше света при меньшем энергопотреблении и значительно слабее нагреваются. Срок службы обычно во много раз выше, особенно у качественных моделей, где производитель не экономил на ключевых компонентах. Такие лампы хорошо подходят для длительной непрерывной работы, поэтому долгое время были стандартом для офисов, учебных заведений, магазинов и производственных помещений. Сегодня вытесняются светодиодными из-за своих недостатков.
Главный минус люминесцентных ламп - наличие ртути внутри колбы, поэтому повреждённую лампу нельзя просто выбросить как обычный мусор. Старые модели с дросселем могут мерцать, шуметь и запускаться с задержкой, наверняка вы помните характерное «потрескивание». На холоде часть ламп хуже включается и медленнее выходит на полную яркость. Частые включения и выключения уменьшают срок службы, особенно у недорогих ламп низкого качества. Кроме того, со временем световой поток снижается, даже если лампа ещё работает.
Вдобавок если качество низкое, то будет плохая цветопередача. Таким образом, сегодня если покупают люминесцентные лампы, то стараются выбрать качественные модели. В противном случае проще купить светодиодные осветительные приборы. Отметим, что сегодня в России (и во многих других странах) дешёвые и примитивные разновидности люминесцентных ламп вообще запрещены.
Неоновые лампы
Неоновые лампы по большей части используются в рекламных конструкциях, хотя и тут они постепенно вытесняются другими разновидностями. Как понятно из названия, в лампе находится неон (под низким давлением). Когда подаётся электричество, он начинает светиться красно-оранжевым светом. С помощью изменения состава люминофорного покрытия (или цвета стекла) можно получить свет в другом спектре. Для неоновой лампы требуется трансформатор, который создаст высокое напряжение, необходимое для запуска лампы.
Главная особенность неоновых ламп — не мощность освещения, а выразительный внешний вид. Они дают ровную светящуюся линию без видимых точек, что выгодно отличает их от многих других технологий подсветки. Стеклянные трубки можно сгибать в сложные формы, создавать надписи, логотипы и даже простые изображения. Такие лампы хорошо заметны в темноте, на улице и с большого расстояния, они не боятся отрицательных температур и могут спокойно использоваться круглый год.
Из ключевых недостатков стоит отметить хрупкость, довольно высокое энергопотребление и не очень высокий световой поток. Поэтому они и используются только в вывесках, а если говорить про освещение, то неоновые лампы используют только для декоративной подсветки. Сегодня неоновое освещение многие относят к категории «ретро» и в этом действительно есть смысл.
Ртутные лампы
Ртутные лампы используют пары ртути совместно с инертным газом. Газоразрядные лампы этого вида дают мощный световой поток, но для достижения максимальной яркости могут потребоваться минуты на нагрев. После отключения такие лампы нельзя включить повторно. Существуют разные виды ртутных ламп, наиболее известный – ДРЛ. Их свет формируется как прямым излучением ртутного разряда, так и люминофором на внешней колбе. Без люминофора спектр был бы слишком холодным и бедным по цветопередаче. Несмотря на это, свет ртутных ламп обычно остаётся бело-голубоватым, что не очень хорошо для домашнего освещения.
У ртутных ламп высокая мощность и КПД – когда-то это были существенные преимущества, но сегодня они нивелировались. Они могут использоваться на улице, там, где нужны мощные источники света, которые освещают большую территорию. Конечно, основной минус – наличие ртути. Из-за этого с лампой нужно обращаться очень осторожно, вдобавок они требуют особой утилизации. Сегодня они всё ещё не вышли из продажи, но покупают их крайне редко. В основном тогда, когда нужна замена ранее установленной ртутной лампы.
Натриевые лампы
В лампах этого вида используются пары натрия, также добавляют вспомогательные газы, необходимы для запуска лампы. Запуск требует времени на прогрев, обычно около пары минут. Разделяются на лампы высокого и низкого давления, наиболее распространены первые. Главная особенность натриевых ламп - характерный жёлто-оранжевый свет. У ламп низкого давления он яркий и экономичный, но с крайне плохой цветопередачей, из-за чего цвет окружающих предметов искажается. Лампы высокого давления дают более широкий спектр и лучшую цветопередачу, поэтому именно они получили массовое распространение в городском освещении.
Натриевые лампы отличаются высоким КПД и мощным световым потоком, поэтому они и используются для освещения улиц и обширных территорий. Устойчивы к высоким и низким температурам, имеют большой срок службы. Из-за не очень хорошей цветопередачи в быту почти не использовались, повторимся, в основном – уличное освещение. Но даже тут в последнее время эти лампы выходят из употребления, их заменяют на светодиоды. Кстати, у многих людей есть ностальгия по старому уличному освещению тёплого спектра.
Металлогалогенные лампы
Это лампы высокого давления, внутри у них есть пары ртути и галогениды металлов. В основном это соединения скандия, натрия и некоторых других элементов, использование которых даёт ряд преимуществ. У металлогалогенных ламп мощный световой поток, отличная яркость и хорошая цветопередача. Их свет вообще очень близко к естественному, за что они и ценятся там, где это важно. Впрочем, этот вид газоразрядных ламп выпускают в разном исполнении: есть как более холодные, так и тёплые, но среднюю металлогалогенную лампу можно назвать нейтральной.
Они нередко используются в прожекторах, где как раз важна совокупность мощности светового потока и яркости. Однако они не включаются моментально, в состав лампы входит и система запуска, поэтому они достаточно дорогие и менее удобные, чем светодиодные. Ну и ртуть (если не во всех разновидностях) тоже накладывает свои ограничения. Тем не менее, пока металлогалогенные лампы не спешат уходить в историю, они всё ещё используются, пусть и не так широко, как лет 30-40 назад.
Ксеноновые лампы
Ксеноновые газоразрядные лампы несколько отличаются от других по принципу действия. У них внутри находится тяжёлый газ – ксенон, а также электроды, между которыми при включении появляется дуга. Она ионизирует газ, который начинает излучать яркий свет. Главная особенность ксеноновых ламп - очень высокая яркость и свет, близкий по восприятию к дневному. В отличие от ламп накаливания, где большая часть энергии уходит в тепло, ксеноновые модели эффективнее преобразуют электричество в световой поток. Они дают мощное направленное освещение и хорошо подходят для задач, где важна дальность светового луча и высокая интенсивность света. Цветовая температура зависит от конкретной модели и может варьироваться от тёпло-белой до холодной голубоватой.
Ксеноновые лампы устанавливают в автомобили (но есть ограничения и запреты), используются в сценическом оборудовании, в прожекторах и в ряде других сфер. Но у них довольно сложное устройство, вдобавок лампа требовательна к питанию. Скорость запуска у них также не самая высокая. В целом, сегодня ксеноновые лампы используются ограничено и всё больше вытесняются всё теми же светодиодными.
Мы рассказали не про все виды газоразрядных ламп, но упомянули основные. Другие – либо слишком специфические, либо разновидности тех, которые мы упомянули в нашем материале. Можно было упомянуть и бактерицидные лампы, хотя это скорее разновидность по назначению, да и там не только газоразрядные используются, есть и другие типы.
Как видите, хоть газоразрядные лампы имеют отличия, но у них много общего, о чём мы говорили в начале материала. В основном у них общие недостатки, из-за которых они становятся всё менее популярными. Но говорить о том, что в обозримом будущем они окончательно уйдут в историю, преждевременно.
