Gasontladingslampen: soorten, werking, hoe u de beste kiest

U wilt gasontladingslampen aanschaffen om een bijzondere sfeer in de ruimte te creëren? Of zoekt u lampen voor het stimuleren van plantengroei in de kas? Het uitrusten met zuinige lichtbronnen maakt niet alleen het interieur voordeliger en helpt bij de plantenteelt, maar bespaart ook elektriciteit. Nietwaar?

Wij helpen u het assortiment gasontladingsverlichtingsarmaturen te begrijpen. In het artikel worden hun kenmerken, specificaties en toepassingsgebied van hoge- en lagedruklampen besproken. Illustraties en video's zijn geselecteerd om u te helpen de optimale versie van energiezuinige lampen te vinden.

Constructie en kenmerken van ontladingslampen

Alle basisonderdelen van de lamp zijn in een glazen bol ondergebracht. Hier vindt de ontlading van elektrische deeltjes plaats. Binnenin kunnen zowel natrium- of kwikdampen als een van de edelgassen aanwezig zijn.

Als gasvulling worden opties zoals argon, xenon, neon, krypton gebruikt. Producten gevuld met kwikdamp zijn populairder.

De belangrijkste componenten van een gasontladingslamp zijn: condensator (1), stroomstabilisator (2), schakeltransistors (3), ruisonderdrukkingsapparaat (4), transistor (5).

De condensator zorgt voor flikkervrije werking. De transistor heeft een positieve temperatuurcoëfficiënt die zorgt voor een onmiddellijke start van de GOL zonder flikkering. De werking van de interne constructie begint nadat in de gasontladingsbuis een elektrisch veld is gegenereerd.

Tijdens het proces verschijnen er vrije elektronen in het gas. Door met metaalatomen te botsen, ioniseren ze deze. Bij de overgang van sommige daarvan ontstaat overtollige energie die lichtbronnen – fotonen – genereert. De elektrode, die de lichtbron is, bevindt zich in het midden van de GOL. De gehele systeem wordt verenigd door de fitting.

De lamp kan verschillende lichtkleuren uitstralen die de mens kan zien – van ultraviolet tot infrarood. Om dit mogelijk te maken wordt de binnenkant van de bol bedekt met een fluorescerende oplossing.

Toepassingsgebieden van GOL

Gasontladingslampen zijn in veel uiteenlopende domeinen in trek. Meestal vindt u ze op stadsstraten, in productiehallen, winkels, kantoren, stations, grote winkelcentra. Ze worden ook gebruikt voor het verlichten van reclameborden en gevels van gebouwen.

Gasontladingslampen worden ook gebruikt in de koplampen van auto's. Meestal zijn dit lampen met een hoge lichtopbrengst – neonmodellen. Sommige autokoplampen worden gevuld met metaalhalidezouten, xenon.

De eerste gasontladingsverlichtingsapparaten voor voertuigen hadden de aanduiding D1R, D1S. De volgende — D2R en D2S, waarbij S verwijst naar de koplampoptische configuratie en R naar de reflectortype. Gasontladingslampjes worden ook gebruikt bij fotografie.

Op de foto: impulsgasontladingslampen gebruikt bij fotografie: IFK120 (a), IKS10 (b), IFK2000 (v), IFK500 (g), ISS15 (d), IFP4000 (g)

Tijdens het fotograferen kunt u met deze lampen de lichtstroom onder controle houden. Ze zijn compact, helder en zuinig. Het nadeel is dat u visueel niet goed de lichtschaduwen kunt beheren die de lichtbron zelf creëert.

In de landbouwsector worden gasontladingslampen gebruikt voor het bestralen van dieren, planten, en voor sterilisatie en desinfectie van producten. Voor dit doel moeten de lampen golflengten in het juiste bereik hebben.

De concentratie van het stralingsvermogen is in dit geval ook van groot belang. Om die reden zijn krachtige producten het meest geschikt.

Soorten gasontladingslampen

Gasontladingslampen worden onderverdeeld in soorten op basis van het type luminescentie, parameters zoals druk, en het gebruiksdoel. Ze genereren allemaal een specifieke lichtstroom. Op basis van dit kenmerk worden ze onderverdeeld in:

• fluorescentieapparaten;
• gaslichtvarianten;
• inductievarianten.

Bij de eerste hiervan zijn de lichtbron atomen, moleculen of combinaties daarvan, die worden geëxciteerd door een ontlading in een gasomgeving.

Bij de tweede – fosforen, een gasontlading activeert de fotoluminescente laag die de lamp bedekt, waardoor de lamp licht gaat uitstralen. Lampen van het derde type werken door de gloed van elektroden, die worden verhit door de gasontlading.

Xenonlampen voor autokoplampen overtreffen halogeenlampen wat betreft lichtopbrengst en helderheid met meer dan het dubbele.

Afhankelijk van de vulling worden boogontladingslampen onderverdeeld in kwik, natrium, xenon, metaalhalidelampen en andere. Op basis van de druk in de lamp vindt verdere onderverdeling plaats.

Vanaf een drukwaarde van 3x10⁴ tot 10⁶ Pa worden ze tot hogedruklampen gerekend. In de lage categorie vallen apparaten met een parameterwaarde van 0,15 tot 10⁴ Pa. Meer dan 10⁶ Pa is extreem hoog.

Type #1 — hogedruklampen

De RLVD-lampen onderscheiden zich doordat de inhoud van de lamp onder hoge druk staat. Ze kenmerken zich door een aanzienlijke lichtstroom in combinatie met een laag energieverbruik. Meestal zijn dit kwikmodellen, daarom worden ze het vaakst gebruikt voor straatverlichting.

Zulke ontladingslampen hebben een solide lichtopbrengst en werken effectief bij slecht weer, maar lage temperaturen verdragen ze slecht.

Er zijn verschillende basiscategorieën hogedruklampen: DRT en DRL (kwikbooglampen), DRI – dezelfde als DRL, maar met jodiden en een aantal op basis daarvan gemaakte modificaties. Tot deze reeks behoren ook boog-natriumlampen (DNaT) en DKsT – boog-xenonlampen.

De eerste ontwikkeling is het model DRT. In de codering staat D voor boog, de letter R voor kwik, en de letter T geeft aan dat dit model buisvormig is. Visueel is het een rechte buis van kwartsglas. Aan beide zijden bevinden zich wolframelektroden. Het wordt gebruikt in bestralingsinstallaties. Binnenin zit een beetje kwik en argon.

Aan de uiteinden van de DRT-lamp zitten klemmetjes met houders. Ze worden verbonden door een metalen strip die bedoeld is om het ontsteken van de lamp te vergemakkelijken.

De aansluiting van de lamp op het netwerk gebeurt in serie met een smoorspoel met behulp van een resonantieschakeling. De lichtstroom van de DRT-lamp bestaat voor 18% uit ultraviolette straling en voor 15% uit infraroodstraling. Hetzelfde percentage is zichtbaar licht. De rest zijn verliezen (52%). De belangrijkste toepassing is als betrouwbare bron van ultraviolette straling.

Voor verlichting van plaatsen waar de kleurweergavekwaliteit niet zo belangrijk is, worden DRL-verlichtingsarmaturen (boogkwiklampen) gebruikt. Hierin is vrijwel geen ultraviolette straling. Infrarood is 14%, zichtbaar 17%. De warmteverliezen bedragen 69%.

De constructie van DRL-lampen maakt het mogelijk ze op 220 V te ontsteken zonder gebruik van een hoogspanningsimpulsontsteker. Doordat er een smoorspoel en een condensator in de schakeling zitten, worden de schommelingen van de lichtstroom verminderd en neemt de arbeidsfactor toe.

Wanneer de lamp in serie met de smoorspoel is aangesloten, treedt er een glimontlading op tussen de hulpelektroden en de aangrenzende hoofdelektroden. De ontladingsruimte wordt geïoniseerd, waardoor er een ontlading ontstaat tussen de belangrijkste wolframelektroden. De werking van de ontstekingselektroden stopt.

De samenstelling van de DRL-lamp omvat: de bol (1), de hoofdelektroden (2), de hulpelektroden (3), de weerstanden (4), de brander (kwartsbuis) (5), de fitting (6)

De branders van DRL-lampen hebben over het algemeen vier elektroden: twee werkende, twee ontstekende. De binnenkant ervan is gevuld met inerte gassen met toevoeging van een bepaalde hoeveelheid kwik aan het mengsel.

Metaalhalogenidelampen DRI behoren ook tot de categorie hogedrukapparaten. Hun kleurefficiëntie en kleurweergavekwaliteit zijn hoger dan die van de vorige. De samenstelling van de additieven beïnvloedt het uiterlijk van het emissiespectrum. De vorm van de bol, de afwezigheid van extra elektroden en fosforcoating zijn de belangrijkste verschillen tussen DRI- en DRL-lampen.

Het schema waarmee DRL op het net wordt aangesloten, bevat een IZU - een impulsontstekingsinrichting. In de lampbuizen zijn componenten aanwezig die tot de halogenengroep behoren. Ze verbeteren de kwaliteit van het zichtbare lichtspectrum.

Het inerte gas in de MGL-bol dient als buffer. Om die reden stroomt de elektrische stroom door de brander, zelfs wanneer deze een lage temperatuur heeft.

Naarmate het opwarmen, verdampen zowel het kwik als de additieven, waardoor de weerstand, de lichtstroom en het uitgezonden spectrum van de lamp veranderen. Op basis van dit type apparaten zijn DRIZ en DRISh gecreëerd. De eerste lamp wordt gebruikt in stoffige, vochtige ruimtes, maar ook in droge. De tweede wordt gebruikt voor het verlichten van kleurentelevisie-opnames.

De meest efficiënte zijn de DNaT-lampen - natriumlampen. Dit heeft te maken met de golflengte van het uitgestraalde licht - 589 - 589,5 nm. Natriumhogedruklampen werken bij een waarde van deze parameter van ongeveer 10 kPa.

Voor de ontladingsbuizen van dergelijke lampen wordt een speciaal materiaal gebruikt: lichtdoorlatende keramiek. Silicaatglas is voor dit doel ongeschikt, omdat natriumdampen er erg gevaarlijk voor zijn. De werkzame natriumdampen die in de bol worden ingebracht, hebben een druk van 4 tot 14 kPa. Ze worden gekenmerkt door lage ionisatie- en excitatiepotentialen.

De elektrische kenmerken van natriumlampen zijn afhankelijk van de netspanning en de gebruiksduur. Voor langdurig branden is voorschakelapparatuur nodig.

Om het natriumverlies dat onvermijdelijk optreedt tijdens het branden te compenseren, is een zekere overmaat nodig. Dit veroorzaakt een evenredige afhankelijkheid van de kwikdruk, natriumdruk en de temperatuur van het koude punt. In dat laatste punt condenseert het overtollige amalgaam.

Wanneer de lamp brandt, slaan verdampingsproducten neer op de uiteinden, wat leidt tot verduistering van de uiteinden van de bol. Het proces gaat gepaard met een toename van de kathodetemperatuur, een verhoging van de natrium- en kwikdruk. Als gevolg daarvan nemen het potentiaal en de spanning van de lamp toe. Bij de installatie van natriumlampen zijn de ballasten van DRL en DRI ongeschikt.

Type #2 — lagedruklampen

In de binnenholte van dergelijke apparaten bevindt zich gas onder een lagere druk dan buiten. Ze worden onderverdeeld in FL en CFL en worden niet alleen gebruikt voor de verlichting van verkooppunten, maar ook voor de huiselijke inrichting. Fluorescentielampen zijn in deze reeks het populairst.

De omzetting van elektrische energie in licht gebeurt in twee fasen. De stroom tussen de elektroden veroorzaakt straling in kwikdamp. De belangrijkste component van de stralingsenergie die hierbij ontstaat, is kortgolvige UV-straling. Zichtbaar licht bedraagt ongeveer 2%. Vervolgens wordt de boogstraling in de fosfor omgezet in licht.

De codering van fluorescentielampen bevat zowel letters als cijfers. Het eerste symbool is een kenmerk van het emissiespectrum en constructieve eigenschappen, het tweede is het vermogen in watt.

Verklaring van de letters:

• LD — fluorescentielamp voor daglicht;
• LB — wit licht;
• LHB — eveneens wit, maar koud;
• LTBS — warm wit.

Bij sommige verlichtingsapparaten is de spectrale samenstelling van de straling verbeterd om een betere lichtweergave te verkrijgen. In hun codering is het symbool 'C' aanwezig. Fluorescentielampen voorzien ruimtes van gelijkmatig, zacht licht.

Het voordeel van FL-lampen is dat ze voor het creëren van dezelfde lichtstroom als gloeilampen een veel lager vermogen nodig hebben. Ze hebben ook een langere levensduur en het emissiespectrum is veel gunstiger.

Het stralingsoppervlak van FL-lampen is vrij groot, waardoor het moeilijk is om de ruimtelijke lichtverspreiding te regelen. In niet-standaard omstandigheden, met name bij veel stof, worden reflectorlampen gebruikt. In dit geval bedekt de diffuse reflecterende laag niet het gehele binnenoppervlak van de ballon, maar slechts twee derde ervan.

Met fosfor wordt 100% van het binnenoppervlak bedekt. Het deel van de ballon zonder reflecterende coating laat een veel grotere lichtstroom door dan een even grote buis van een gewone lamp - ongeveer 75%. Dergelijke lampen zijn te herkennen aan de codering - hierin is de letter 'R' opgenomen.

In sommige gevallen is de belangrijkste eigenschap van een fluorescentielamp de kleurtemperatuur Tc. Deze wordt gelijkgesteld aan de temperatuur van een zwart lichaam dat dezelfde kleur weergeeft. Qua vorm zijn fluorescentielampen lineair, U-vormig, in de vorm van een W, ringvormig. In de aanduiding van dergelijke lampen is de bijbehorende letter opgenomen.

De meest populaire apparaten hebben een vermogen van 15 tot 80 W. Bij een lichtopbrengst van 45 tot 80 lm/W branden FL-lampen minimaal 10.000 uur. De kwaliteit van FL-lampen wordt sterk beïnvloed door de omgeving. Als bedrijfstemperatuur wordt een buitentemperatuur van 18 tot 25 °C beschouwd.

Bij afwijkingen nemen zowel de lichtstroom als de efficiëntie van de lichtopbrengst en de ontsteekspanning af. Bij lage temperaturen nadert de kans op ontsteking tot nul.

Het voorschakelapparaat van een CFL is veel compacter dan dat van een tl-lamp. Dankzij de elektronische voorschakelapparaat (EVSA) is de lichtopbrengst gelijkmatiger geworden en is het zoemen verdwenen.

Tot de lagedruklampen behoren ook de compacte fluorescentielampen - CFL.

Hun constructie is vergelijkbaar met die van gewone tl-lampen:

1. Er loopt een hoge spanning tussen de elektroden.
2. Kwikdampen worden ontstoken.
3. Er ontstaat ultraviolette straling.

De fosfor in de buis maakt de ultraviolette straling onzichtbaar voor het menselijk oog. Alleen het zichtbare licht wordt waargenomen. De compacte uitvoering van het apparaat werd mogelijk na wijziging van de samenstelling van de fosfor. CFL's hebben, net als gewone gloeilampen, verschillende vermogens, maar de waarden van de eerste zijn aanzienlijk lager.

Gegevens over het vermogen van de CFL zijn opgenomen in de markering van het lichtapparaat. Daar staan ook informatie over het type voet, kleurtemperatuur, type EVSA (ingebouwd of extern), en de kleurweergave-index.

De kleurtemperatuur wordt gemeten in kelvin. Een waarde van 2700 – 3300 K duidt op een warme, gele tint. 4200 – 5400 is normaal wit, 6000 – 6500 is koel wit met een blauwe zweem, 25000 is paars. De kleurtemperatuur wordt geregeld door de samenstelling van de fosfor aan te passen.

De kleurweergave-index karakteriseert de mate waarin de kleur overeenkomt met de natuurlijke kleur, vergeleken met een standaard die zo dicht mogelijk bij zonlicht ligt. Absoluut zwart is 0 Ra, de hoogste waarde is 100 Ra. CFL-verlichtingsarmaturen vallen in het bereik van 60 tot 98 Ra.

Natriumlampen, die tot de groep lagedruklampen behoren, hebben een hoge temperatuur van het koudste punt - 470 K. Een lagere temperatuur kan niet bijdragen aan het handhaven van het vereiste niveau van natriumdampconcentratie.

De resonantie-emissie van natrium bereikt zijn piek bij een temperatuur van 540 – 560 K. Deze waarde is vergelijkbaar met de natriumdampdruk van 0,5 – 1,2 Pa. Het lichtrendement van lampen uit deze categorie is het hoogst in vergelijking met andere algemene verlichtingsapparaten.

Positieve en negatieve aspecten van GOL

Gasontladingslampen komen voor in zowel professionele apparatuur als in instrumenten voor wetenschappelijk onderzoek.

Als belangrijkste voordelen van verlichtingsapparatuur van dit type worden meestal de volgende kenmerken genoemd:

• Hoog lichtrendement. Dit wordt niet eens sterk verminderd door dik glas.
• Praktisch, vanwege de duurzaamheid, waardoor ze kunnen worden gebruikt voor straatverlichting.
• Bestand tegen zware weersomstandigheden. Tot de eerste temperatuurdaling worden ze gebruikt met gewone lampenkappen, en in de winter met speciale lantaarns en koplampen.
• Betaalbare prijs.

De nadelen van deze lampen zijn niet talrijk. Een onaangename eigenschap is het vrij hoge niveau van lichtpulsatie. Een tweede belangrijk nadeel is de moeilijkheid van het inschakelen. Voor een stabiele werking en normale werking hebben ze absoluut een voorschakelapparaat nodig dat de spanning beperkt tot de voor de apparaten benodigde grenzen.

Het derde nadeel is dat de ontladingsparameters afhankelijk zijn van de bereikte temperatuur, die indirect de druk van de werkdamp in de bol beïnvloedt.

Daarom bereiken de meeste gasontladingsapparaten pas enige tijd na inschakeling de standaard ontladingskarakteristieken. Hun uitstralingsspectrum is beperkt, waardoor de kleurweergave zowel bij hoogspanning- als laagspanningslampen niet ideaal is.

In de tabel staan de belangrijkste gegevens over de meest populaire DRL-lampen (kwikdamplampen) en de natriumlamp. Een DRL met vier elektroden heeft een hogere lichtopbrengst dan een met twee.

De apparaten kunnen alleen werken op wisselstroom. Ze worden geactiveerd met behulp van een voorschakelapparaat (ballast). Er is enige tijd nodig om op te warmen. Vanwege de aanwezigheid van kwikdamp zijn ze niet helemaal veilig.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Video #1. Informatie over gasontladingslampen. Wat het is, werkingsprincipe, voor- en nadelen in de volgende video:

Video #2. Populair over fluorescentielampen:

Ondanks de komst van steeds betere verlichtingsapparaten, verliezen gasontladingslampen hun relevantie niet. In sommige gebieden zijn ze gewoon onmisbaar. Na verloop van tijd zullen gasontladingslampen zeker nieuwe toepassingsgebieden vinden.

Vertel ons hoe u een gasontladingslamp koos voor installatie in een buitenlamp voor de datsja of een huislamp. Deel wat voor u persoonlijk de doorslaggevende factor was bij de aankoop. Laat alstublieft reacties achter in het onderstaande blok, stel vragen en plaats foto's over het onderwerp van het artikel.