Dujinės iškrovos lempos: rūšys, sandara, kaip tinkamai išsirinkti geriausias

Ar norite įsigyti dujinio išlydžio lempas, kad sukurtumėte ypatingą atmosferą patalpoje? O gal ieškote lempučių augalų augimui šiltnamyje skatinti? Ekonomiškų šviesos šaltinių įrengimas ne tik padarys interjerą patrauklesnį ir padės augalininkystėje, bet ir leis sutaupyti elektros energijos. Ar ne tiesa?

Mes padėsime jums susigaudyti dujinio išlydžio tipo apšvietimo prietaisų asortimente. Straipsnyje aptariamos jų ypatybės, charakteristikos ir aukšto bei žemo slėgio lempučių taikymo sritis. Pateiktos iliustracijos ir vaizdo įrašai, padėsiantys rasti optimalų energiją taupančių lempų variantą.

Išlydžio lempų sandara ir charakteristikos

Visi pagrindiniai lempos elementai yra įdėti į stiklinę kolbą. Čia vyksta elektros dalelių išlydis. Viduje gali būti natrio arba gyvsidabrio garų, taip pat kuri nors iš inertinių dujų.

Kaip dujų užpildas naudojami tokie variantai kaip argonas, ksenonas, neonas, kriptonas. Populiariau yra gaminiai, užpildyti gyvsidabrio garais.

Pagrindiniai dujinio išlydžio lempos mazgai yra: kondensatorius (1), srovės stabilizatorius (2), perjungimo tranzistoriai (3), trikdžių slopinimo įtaisas (4), tranzistorius (5)

Kondensatorius atsakingas už darbą be mirgėjimo. Tranzistorius turi teigiamą temperatūros koeficientą, kuris užtikrina momentinį dujinio išlydžio lempos paleidimą be mirgėjimo. Vidinės konstrukcijos darbas prasideda, kai dujinio išlydžio vamzdyje sukuriamas elektrinis laukas.

Proceso metu dujose atsiranda laisvųjų elektronų. Susidurdami su metalo atomais, jie juos jonizuoja. Kai kuriems iš jų pereinant, atsiranda perteklinė energija, sukurianti švytėjimo šaltinius – fotonus. Elektrodas, kuris yra švytėjimo šaltinis, yra dujinio išlydžio lempos centre. Visą sistemą jungia cokolis.

Lempa gali skleisti įvairius šviesos atspalvius, kuriuos gali matyti žmogus – nuo ultravioletinių iki infraraudonųjų. Kad tai būtų įmanoma, vidinė kolbos dalis padengiama liuminescenciniu tirpalu.

Dujinio išlydžio lempų taikymo sritys

Dujinio išlydžio lempos yra paklausios įvairiausiose srityse. Dažniausiai jų galima rasti miesto gatvėse, gamybos cechuose, parduotuvėse, biuruose, stotyse, dideliuose prekybos centruose. Jos taip pat naudojamos reklaminiams skydams ir pastatų fasadams apšviesti.

GRL naudojamos ir automobilių žibintuose. Dažniausiai tai lempos, pasižyminčios dideliu šviesos srautu — neoniniai modeliai. Kai kurie automobilių žibintai pripildomi metalo halogenidų druskų, ksenono.

Pirmieji dujų išlydžio apšvietimo prietaisai transporto priemonėms turėjo pavadinimą D1R, D1S. Kiti — D2R ir D2S, kur S nurodo prožektoriaus optinę schemą, o R — reflektoriaus. GRL lemputės naudojamos ir fotografuojant.

Nuotraukoje impulsinės GRL, naudojamos fotografuojant: IFK120 (a), IKS10 (b), IFK2000 (c), IFK500 (d), ISŠ15 (e), IFP4000 (f)

Fotografavimo procese šios lempos leidžia kontroliuoti šviesos srautą. Jos kompaktiškos, ryškios ir ekonomiškos. Neigiamas aspektas yra nesugebėjimas vizualiai valdyti šviesos šešėlių, kuriuos sukuria pats šviesos šaltinis.

Žemės ūkio srityje GRL naudojamos gyvūnų, augalų apšvitinimui, produktų sterilizavimui ir dezinfekavimui. Šiam tikslui lempos turi turėti atitinkamo diapazono bangų ilgį.

Spinduliuotės galios koncentracija šiuo atveju taip pat turi didelę reikšmę. Dėl šios priežasties tinkamiausi yra galingi gaminiai.

Dujinio išlydžio lempų rūšys

GRL skirstomos į rūšis pagal švytėjimo tipą, tokį parametrą kaip slėgis, atsižvelgiant į naudojimo paskirtį. Visos jos sukuria konkretų šviesos srautą. Remiantis šiuo požymiu, jos skirstomos į:

• fluorescenciniai prietaisai;
• dujų švytėjimo atmainos;
• indukciniai variantai.

Pirmuosiuose iš jų šviesos šaltinis yra atomai, molekulės arba jų deriniai, sužadinami išlydžio dujų terpėje.

Antruosiuose – liuminoforai, dujų išlydis aktyvuoja kolbą dengiantį fotoliuminescencinį sluoksnį, dėl to apšvietimo prietaisas pradeda skleisti šviesą. Trečiosios rūšies lempos veikia dėl elektrodų švytėjimo, įkaitintų nuo dujų išlydžio.

Ksenoninės lempos, skirtos automobilių žibintams, šviesos srautu ir ryškumu viršija halogeninius analogus daugiau nei du kartus

Pagal užpildą lankinio išlydžio prietaisai skirstomi į gyvsidabrio, natrio, ksenono, metalo halogenidų lempos ir kitus. Remiantis slėgiu kolbos viduje atliekamas jų tolesnis skirstymas.

Pradedant nuo slėgio vertės nuo 3x10⁴ iki 10⁶ Pa, jos priskiriamos aukšto slėgio lempoms. Žemo slėgio kategorijoje prietaisai patenka, kai parametro reikšmė yra nuo 0,15 iki 10⁴ Pa. Daugiau nei 10⁶ Pa — itin aukšto.

Rūšis #1 — aukšto slėgio lempos

RLVD lempos skiriasi tuo, kad kolbos turinys yra veikiamas aukšto slėgio. Joms būdingas didelis šviesos srautas kartu su mažomis energijos sąnaudomis. Paprastai tai yra gyvsidabriniai pavyzdžiai, todėl jie dažniausiai naudojami gatvių apšvietimui.

Tokios išlydžio lempos pasižymi solidžia šviesos išeiga ir efektyviu darbu esant blogam orui, tačiau žemas temperatūras jos toleruoja prastai.

Yra keletas pagrindinių aukšto slėgio lempų kategorijų: DRT ir DRL (gyvsidabrinės lankinės), DRI – tokios pat kaip DRL, bet su jodidais ir keletas modifikacijų, sukurtų jų pagrindu. Į tą pačią eilę taip pat įeina lankinės natrio (DNaT) ir DKsT – lankinės ksenoninės.

Pirmoji plėtra – modelis DRT. Ženkle D reiškia lankinė, simbolis R – gyvsidabrinė, o tai, kad šis modelis yra vamzdelinis, nurodo raidė T ženkle. Vizualiai tai tiesioginis vamzdelis, pagamintas iš kvarco stiklo. Iš abiejų jo pusių – volframo elektrodai. Jis naudojamas apšvitinimo įrenginiuose. Viduje – šiek tiek gyvsidabrio ir argono.

DRT lempos kraštuose yra spaustukai su laikikliais. Juos jungia metalinė juostelė, skirta lengvesniam lempos uždegimui.

Lempos prijungimas prie tinklo atliekamas nuosekliai su droseliu naudojant rezonansinę schemą. DRT lempos šviesos srautą sudaro 18% ultravioletinės spinduliuotės ir 15% infraraudonosios. Tokį pat procentą sudaro matoma šviesa. Likusi dalis – nuostoliai (52%). Pagrindinis pritaikymas – kaip patikimas ultravioletinės spinduliuotės šaltinis.

Apšviesti vietas, kuriose spalvų perteikimo kokybė nėra labai svarbi, naudojami DRL apšvietimo įrenginiai (lankinės gyvsidabrinės). Čia praktiškai nėra ultravioletinės spinduliuotės. Infraraudonoji sudaro 14%, matoma – 17%. Šilumos nuostoliai sudaro 69%.

DRL lempų konstrukcijos ypatumai leidžia jas uždegti nuo 220 V nenaudojant aukštos įtampos impulsinio uždegimo įrenginio. Dėl to, kad schemoje yra droselis ir kondensatorius, šviesos srauto svyravimai sumažėja, galios koeficientas padidėja.

Kai lempa prijungiama nuosekliai su droseliu, tarp papildomų elektrodų ir pagrindinių gretimų elektrodų atsiranda rusenantis išlydis. Išlydžio tarpas jonizuojamas, dėl to atsiranda išlydis tarp pagrindinių volframo elektrodų. Uždegimo elektrodų darbas nutrūksta.

DRL lempos sudėtį sudaro: kolba (1), pagrindiniai elektrodai (2), pagalbiniai elektrodai (3), rezistoriai (4), degiklis (kvarco vamzdelis) (5), cokolis (6)

DRL degikliai daugiausia turi keturis elektrodus – du darbinius, du uždegimo. Jų vidus užpildytas inertinėmis dujomis, į jų mišinį įmaišius tam tikrą kiekį gyvsidabrio.

Metalo halogeninės lempos DRI taip pat priklauso aukšto slėgio prietaisų kategorijai. Jų spalvinis naudingumo koeficientas ir spalvų perteikimo kokybė yra aukštesnė nei ankstesniųjų. Spinduliuotės spektro išvaizdai turi įtakos priedų sudėtis. Kolbos forma, papildomų elektrodų ir fosforo dangos nebuvimas – pagrindiniai DRI lempų skirtumai nuo DRL.

Schema, pagal kurią DRL įjungiama į tinklą, turi IZU – impulsinį uždegimo įtaisą. Lempos vamzdeliuose yra halogenų grupei priklausančių sudedamųjų dalių. Jos pagerina matomosios spinduliuotės spektro kokybę.

Inertinės dujos MGL kolboje tarnauja kaip buferis. Dėl šios priežasties elektros srovė praeina per degiklį net tada, kai jis turi mažą temperatūrą.

Įšylant išgaruoja tiek gyvsidabris, tiek priedai, taip pakeisdami lempos varžą, šviesos srautą, spinduliuojamą spektrą. Šio tipo prietaisų pagrindu sukurtos DRIZ ir DRIŠ. Pirmoji iš lempų naudojama dulkėtose, drėgnose patalpose, taip pat ir sausose. Antroji – apšviečia spalvotas televizijos filmavimus.

Veiksmingiausios yra DNaT lempos – natrio lempos. Tai susiję su spinduliuojamų bangų ilgiu – 589 – 589,5 nm. Aukšto slėgio natrio prietaisai veikia, kai šio parametro vertė yra apie 10 kPa.

Tokių lempų iškrovos vamzdeliams naudojama speciali medžiaga – šviesą praleidžianti keramika. Silikatinis stiklas šiam tikslui netinka, nes natrio garai jam yra labai pavojingi. Į kolbą įvedami darbiniai natrio garai turi nuo 4 iki 14 kPa slėgį. Jiems būdingi maži jonizacijos ir sužadinimo potencialai.

Natrio lempų elektrinės charakteristikos priklauso nuo tinklo įtampos ir eksploatavimo trukmės. Ilgesniam degimui reikalinga paleidimo ir reguliavimo aparatūra.

Kad būtų kompensuoti degimo proceso metu neišvengiamai atsirandantys natrio nuostoliai, reikalingas tam tikras jo perteklius. Tai sukuria proporcingą gyvsidabrio slėgio, natrio ir šaltojo taško temperatūros rodiklių priklausomybę. Pastarajame kondensuojasi perteklinė amalga.

Kai lempa dega, ant jos galų nusėda garavimo produktai, dėl ko patamsėja kolbos galai. Procesą lydi katodo temperatūros didėjimas, natrio ir gyvsidabrio slėgio padidėjimas. Dėl to padidėja lempos potencialas ir įtampa. Montuojant natrio lempas, balastai nuo DRL ir DRI netinka.

Rūšis #2 — žemo slėgio lempos

Tokių prietaisų vidinėje ertmėje yra dujų, kurių slėgis mažesnis už išorinį. Jos skirstomos į LL ir KLL ir naudojamos ne tik prekybos vietų apšvietimui, bet ir namų įrengimui. Šioje eilėje populiariausios yra liuminescencinės lempos.

Elektros energijos pavertimas šviesa vyksta dviem etapais. Srovė tarp elektrodų sukelia spinduliavimą gyvsidabrio garuose. Pagrindinė spinduliuotės energijos, kurią tai sukelia, dalis yra trumpabangė UV spinduliuotė. Matoma šviesa sudaro apie 2 %. Toliau lanko spinduliuotė liuminoforo pagalba paverčiama šviesa.

Liuminescencinių lempų žymėjime yra tiek raidžių, tiek skaičių. Pirmasis simbolis – tai spinduliuotės spektro ir konstrukcinių ypatybių charakteristika, antrasis – galia vatais.

Raidžių iššifravimas:

• LD – liuminescencinė dienos šviesos;
• LB – baltos šviesos;
• LChB – taip pat baltos, bet šaltos;
• LTBS – šiltos baltos.

Kai kurių apšvietimo prietaisų spinduliuotės spektrinis sudėtis pagerinta, siekiant geresnio šviesos atkūrimo. Jų žymėjime yra simbolis „C“. Liuminescencinės lempos patalpas aprūpina tolygia, minkšta šviesa.

LL lempų pranašumas yra tas, kad jos norint sukurti tokį pat šviesos srautą kaip LN, reikalauja kelis kartus mažesnės galios. Didesnis ir jų tarnavimo laikas, o spinduliuotės spektras yra daug palankesnis.

LL spinduliuotės paviršius yra gana didelis, todėl sunku valdyti erdvinį šviesos paskirstymą. Nestandartinėmis sąlygomis, ypač esant dideliam dulkėtumui, naudojamos reflektorinės lempos. Tokiu atveju vidinis kolbos plotas padengiamas difuziniu atspindinčiu sluoksniu ne visiškai, o tik dviem trečdaliais.

Liuminoforas padengia 100 % vidinio paviršiaus. Kolbos dalis, neturinti reflektoriaus dangos, praleidžia daug didesnį šviesos srautą nei tokios pačios apimties įprastos lempos vamzdelis – apie 75 %. Tokias lempas galima atpažinti iš žymėjimo – jame yra raidė „R“.

Kai kuriais atvejais pagrindine LL charakteristika yra spalvinė temperatūra Tc. Ji prilyginama juodojo kūno temperatūrai, išspinduliuojančiai tą patį spalviškumą. Pagal formą LL būna linijinės, U formos, W simbolio formos, žiedinės. Tokių lempų žymėjime yra atitinkama raidė.

Populiariausi prietaisai, kurių galia yra 15–80 W. Esant šviesos srautui 45–80 lm/W, LL degimas trunka mažiausiai 10 000 valandų. LL darbo kokybei didelę įtaką daro aplinka. Darbo temperatūra joms yra nuo 18 iki 25 ⁰.

Esant nukrypimams, mažėja tiek šviesos srautas, tiek šviesos efektyvumas bei uždegimo įtampa. Esant žemai temperatūrai, uždegimo tikimybė artėja prie nulio.

KLL paleidimo ir reguliavimo aparatas yra daug kompaktiškesnis nei liuminescencinės lempos. Naudojant EPPA, švytėjimas tapo tolygesnis, o dūzgimas išnyko.

Žemo slėgio lempoms priklauso ir liuminescencinės kompaktiškos – KLL.

Jų įtaisas panašus į įprastų LL:

1. Tarp elektrodų praeina aukšta įtampa.
2. Gyvsidabrio garai užsidega.
3. Atsiranda ultravioletinis švytėjimas.

Vamzdelyje esantis fosforas ultravioletinius spindulius padaro nematomus žmogaus akiai. Prieinamas tampa tik matomas švytėjimas. Kompaktiška prietaiso konstrukcija tapo įmanoma pakeitus fosforo sudėtį. CFL, kaip ir įprastos kaitrinės lempos, turi skirtingą galią, tačiau pirmųjų rodikliai yra gerokai mažesni.

CFL galios duomenys yra nurodyti šviestuvo žymėjime. Ten pat pateikiama informacija apie lizdo tipą, spalvos temperatūrą, balasto tipą (įmontuotą ar išorinį), spalvų perteikimo indeksą.

Spalvos temperatūra matuojama kelvinais. Reikšmė 2700–3300 K rodo šiltą geltono atspalvio spalvą. 4200–5400 – įprastą baltą, 6000–6500 – šaltą baltą su mėlynu atspalviu, 25000 – violetinę. Spalviškumas reguliuojamas keičiant fosforo sudėtį.

Spalvų perteikimo indeksas apibūdina parametrą, rodantį, kiek natūrali spalva atitinka standartą, maksimaliai priartintą prie saulės šviesos. Absoliučiai juoda – 0 Ra, didžiausia vertė – 100 Ra. CFL šviestuvai patenka į 60–98 Ra diapazoną.

Natrio lempos, priklausančios žemo slėgio grupei, pasižymi aukšta maksimalaus šalčiausio taško temperatūra – 470 K. Žemesnė temperatūra negalėtų padėti išlaikyti reikiamo natrio garų koncentracijos lygio.

Natrio rezonansinė spinduliuotė pasiekia savo piką esant 540–560 K temperatūrai. Ši vertė yra panaši į natrio garų slėgį 0,5–1,2 Pa. Šios kategorijos lempų šviesos našumas yra didžiausias, palyginti su kitais bendro naudojimo šviestuvais.

Teigiamos ir neigiamos dujinio išlydžio lempų pusės

Išlydžio lempų pasitaiko tiek profesinėje įrangoje, tiek moksliniams tyrimams skirtuose prietaisuose.

Kaip pagrindinius šio tipo šviestuvų privalumus paprastai nurodomos šios savybės:

• Aukštas šviesos našumo lygis. Šio rodiklio daug nesumažina net storas stiklas.
• Praktiškumas, pasireiškiantis ilgaamžiškumu, todėl juos galima naudoti lauko apšvietimui.
• Atsparumas sudėtingoms klimato sąlygoms. Iki pirmojo temperatūros kritimo jie naudojami su įprastais gaubtais, o žiemą – su specialiais žibintais ir prožektoriais.
• Prieinama kaina.

Šių lempų trūkumų nėra labai daug. Nemaloni savybė yra gana aukštas šviesos srauto pulsavimo lygis. Antras rimtas trūkumas yra įjungimo sudėtingumas. Siekiant stabilaus degimo ir normalaus veikimo, jiems būtinas balastas, ribojantis įtampą iki prietaisams reikalingų ribų.

Trečias trūkumas yra degimo parametrų priklausomybė nuo pasiekiamos temperatūros, kuri netiesiogiai veikia darbinių garų slėgį kolboje.

Todėl dauguma dujų išlydžio prietaisų įgauna standartines degimo charakteristikas praėjus tam tikram laikotarpiui po įjungimo. Jų spinduliavimo spektras yra ribotas, todėl tiek aukštos, tiek žemos įtampos lempų spalvų perteikimas nėra idealus.

Lentelėje pateikta pagrindinė informacija apie populiariausias DRL (gyvsidabrio lankinės fluorescencinės) lempas ir natrio apšvietimo prietaisą. DRL su keturiais elektrodais turi didesnį šviesos srautą nei su dviem.

Prietaisų veikimas galimas tik kintamosios srovės sąlygomis. Jie aktyvuojami naudojant balastinį droselį. Apšilimui reikia šiek tiek laiko. Dėl gyvsidabrio garų jie nėra visiškai saugūs.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Vaizdo įrašas #1. Informacija apie dujų išlydžio lempas. Kas tai yra, veikimo principas, pliusai ir minusai kitame vaizdo įraše:

Vaizdo įrašas #2. Populiariai apie fluorescencines lempas:

Nepaisant vis tobulesnių apšvietimo prietaisų atsiradimo, dujų išlydžio lempos nepraranda savo aktualumo. Kai kuriose srityse jos tiesiog nepakeičiamos. Laikui bėgant dujų išlydžio lempos tikrai ras naujų pritaikymo sričių.

Papasakokite, kaip pasirinkote dujų išlydžio lemputę, skirtą montuoti sodo lauko arba namo šviestuve. Pasidalinkite tuo, kas asmeniškai jums tapo lemiamu veiksniu įsigyjant. Prašome palikti komentarus žemiau esančiame bloke, užduoti klausimus ir talpinti nuotraukas straipsnio tema.