Принцип работы газоразрядных ламп

Освещение – один из первых вариантов практического применения электричества. Ставшие привычными лампы накаливания длительное время удерживали монополию на свет пока со временем их не стали заменять альтернативные его источники, вплоть до современных светодиодных светильников. Обширный пласт среди современных источников света занимают так называемые газоразрядные лампы, работа которых основана на свойстве ионизированных газов, светиться под влиянием электрического поля.

Среди причин роста популярности газоразрядных ламп следует назвать больший КПД и продолжительный срок службы. Так если рассматривать лампочку накаливания, у которой источником света является раскаленная вольфрамовая нить, то ее КПД составляет всего 5%, поскольку на излучение в видимой части спектра приходится лишь маленькая доля, вся остальная энергия попадает в инфракрасный диапазон. При этом срок службы ее не превышает 1000 часов. Ртутные лампы ДРЛ имеют КПД вдвое больший при сроке службы в зависимости от производителя от 5000 до 20000 часов, а ртутные люминесцентные дают КПД 20 – 22%.

Принцип работы и устройство

Принцип работы газоразрядных ламп прост. Поступающие от внешних источников электроны, перемещаясь в газовой среде, атакуют атомы газа, переводя их на более высокий энергетический уровень.

Возвращаясь в исходное состояние, атомы газа отдают излишки энергии в виде кванта света, образуя так называемый тлеющий разряд. Процесс усиливается ионизацией газа, таким образом, для каждого газа получается монохромное излучение, определенного цвета. Это открыло широкие пути для использования газоразрядных ламп в рекламных целях, получивших название неоновой рекламы, хотя помимо неона используются другие газы, например:

• гелий;
• криптон;
• ксенон;
• аргон.

Широко применяют также смеси газов и пары химических элементов (ртути, натрия).

Таков механизм работы газосветных ламп, но существуют еще и люминесцентные лампы. В люминесцентных лампах определяющим считается свечение люминофора, специального вещества, покрывающего лампу изнутри. Происходит это после включения люминесцентных ламп, в результате зажигания разряда, в спектре свечения люминофоров присутствуют удобные для восприятия глазом человека частоты.

На этом принципе построены знакомые большинству из нас люминесцентные энергосберегающие лампы и светящиеся трубки ламп дневного света, пришедшие к нам еще из далеких советских времен.

Схож с ними и принцип действия дуговых ртутных газоразрядных ламп, только люминофор светится под воздействием мощного ультрафиолетового излучения, источником которого выступает кварцевая горелка, внутри нее при подаче электроэнергии загорается электрическая дуга. Рабочей средой внутри кварцевого баллона являются пары ртути. Кварцевая горелка находится внутри запаянной, покрытой изнутри люминофором колбе, объем колбы заполнен азотом под давлением.

Другими представителями газоразрядных приборов, использующих дуговой электрический разряд можно назвать:

• дуговые натриевые;
• ксеноновые;
• металлогалогенные лампы.

Особенностью натриевых газоразрядных ламп считается яркое желто-оранжевое свечение.

На газоразрядных лампах реализовано:

• освещение улиц, автомобильных трасс;
• световое оформление магазинов, офисов, общественных мест;
• декоративное освещение зданий, ТРЦ спортивных комплексов.

Ксеноновые лампы используются в фарах автомобилей. Широкое применение световых приборов на базе газоразрядных ламп обусловлено их высокой эффективностью, экономичностью и продолжительным сроком службы.