Gasudladningslamper: typer, opbygning, hvordan man vælger de bedste

Vil du købe gasudladningslamper for at skabe en særlig atmosfære i rummet? Eller leder du efter pærer til at stimulere plantevækst i drivhuset? At udstyre med økonomiske lyskilder vil ikke kun gøre interiøret mere fordelagtigt og hjælpe i planteproduktionen, men også spare strøm. Ikke sandt?

Vi hjælper dig med at finde rundt i udvalget af gasudladningslamper. I artiklen gennemgås deres egenskaber, karakteristika og anvendelsesområder for højtryks- og lavtrykspærer. Der er udvalgt illustrationer og videoer, der hjælper dig med at finde den optimale energibesparende lampe.

Opbygning og egenskaber for udladningslamper

Alle lampens hoveddele er indesluttet i en glaskolbe. Her sker en udladning af elektriske partikler. Inde i kolben kan der være både natrium- eller kviksølvdamp samt en af de ædelgasser.

Som gasfyldning anvendes muligheder som argon, xenon, neon, krypton. Mere populære er produkter fyldt med kviksølvdamp.

Hovedkomponenterne i en gasudladningslampe er: kondensator (1), strømstabilisator (2), omskiftende transistorer (3), støjdæmpningsenhed (4), transistor (5)

Kondensatoren sørger for flimmerfri drift. Transistoren har en positiv temperaturkoefficient, som sikrer øjeblikkelig start af GUL uden flimmer. Den interne konstruktion begynder at fungere, efter at der er genereret et elektrisk felt i gasudladningsrøret.

Under processen opstår frie elektroner i gassen. Ved at støde sammen med metalatomer ioniserer de det. Når nogle af dem overgår, opstår overskudsenergi, der genererer lysgivere — fotoner. Elektroden, som er lyskilden, sidder i midten af GUL. Hele systemet samles af soklen.

Lampen kan udsende forskellige lysnuancer, som mennesket kan se — fra ultraviolet til infrarød. For at gøre dette muligt, er den indvendige side af kolben belagt med en fluorescerende opløsning.

Anvendelsesområder for GUL

Gasudladningslamper er efterspurgt i mange forskellige områder. Oftest ses de på byens gader, i produktionshaller, butikker, kontorer, stationer, store indkøbscentre. De anvendes også til belysning af reklameskilte og facader.

Gasudladningslamper bruges også i billygter. Oftest er det lamper med højt lysudbytte — neonmodeller. Nogle billygter fyldes med metalhalogenidsalte, xenon.

De første gasudladningsbelysningsenheder til køretøjer havde betegnelsen D1R, D1S. De næste — D2R og D2S, hvor S angiver projektoroptisk skema, og R — reflektorisk. Gasudladningslamper bruges også ved fotografering.

På fotoet ses impuls-GRL, der anvendes ved fotografering: IFK120 (a), IKS10 (b), IFK2000 (v), IFK500 (g), ISSj15 (d), IFP4000 (g)

Under fotografering gør disse lamper det muligt at kontrollere lysstrømmen. De er kompakte, lyse og økonomiske. Det negative aspekt er manglende evne til visuelt at styre de lys- og skyggevirkninger, som lyskilden selv skaber.

I landbrugssektoren anvendes GRL til bestråling af dyr, planter, til sterilisering og desinfektion af produkter. Til dette formål skal lamperne have bølgelængder i det relevante område.

Koncentrationen af strålingseffekt i dette tilfælde har også stor betydning. Af denne grund er de mest egnede produkter kraftige.

Typer af gasudladningslamper

GRL inddeles i typer efter lystype, parameter som tryk, og anvendelsesformål. Alle danner en specifik lysstrøm. Ud fra dette kriterium opdeles de i:

• fluorescerende lamper;
• gaslysvarianter;
• induktionsvarianter.

I de første er lyskilden atomer, molekyler eller kombinationer heraf, exciteret af en udladning i gasmediet.

I de andre – luminoforer, gasudladningen aktiverer det fotoluminescerende lag, der dækker pæren, og dermed begynder belysningsenheden at udsende lys. Lamper af den tredje type fungerer ved hjælp af glød fra elektroder, der opvarmes af gasudladningen.

Xenonpærer beregnet til billygter overstiger halogenpærer i lyseffektivitet og lysstyrke med mere end det dobbelte.

Afhængigt af fyldningen opdeles bueudladningsenheder i kviksølv-, natrium-, xenon-, metalhalogenlamper og andre. Ud fra trykket inde i pæren sker deres yderligere opdeling.

Fra et tryk på 3x10⁴ til 10⁶ Pa henregnes de til højtrykslamper. I kategorien lavtryk falder enheder, når parameteren er mellem 0,15 og 10⁴ Pa. Mere end 10⁶ Pa — ekstremt højtryk.

Type #1 — højtrykslamper

RLVD-lamper adskiller sig ved, at indholdet i pæren er under højt tryk. De kendetegnes ved en betydelig lysstrøm kombineret med lavt energiforbrug. Normalt er det kviksølvlamper, og derfor bruges de oftest til gadebelysning.

Sådanne udladningslamper har en solid lyseffekt og fungerer effektivt i dårligt vejr, men de tåler ikke lave temperaturer godt.

Der er flere grundlæggende kategorier af højtrykslamper: DRT og DRL (kviksølv-buelamper), DRI – de samme som DRL, men med iodider, og en række modifikationer baseret på dem. I samme række indgår også natriumbuelamper (DNaT) og DKsT – xenon-buelamper.

Den første udvikling er modellen DRT. I betegnelsen står D for bue (buelampe), symbolet R for kviksølv, og at modellen er rørformet angiver bogstavet T i betegnelsen. Visuelt er det et lige rør fremstillet af kvartsglas. På begge sider er der wolframelektroder. Den bruges i bestrålingsanlæg. Indeni er der lidt kviksølv og argon.

I kanterne af DRT-lampen er der klemmer med holdere. En metalstrimmel forbinder dem, beregnet til lettere antænding af lampen.

Tilslutning af lampen til nettet sker i serie med en drosselspole ved hjælp af et resonanskredsløb. Lysstrømmen fra DRT-lampen består af 18% ultraviolet stråling og 15% infrarød. Den samme procentdel udgør synligt lys. Resten er tab (52%). Hovedanvendelsen er som en pålidelig kilde til ultraviolet stråling.

Til belysning af steder, hvor farvegengivelseskvaliteten ikke er særlig vigtig, anvendes DRL-belysningsenheder (buelamper med kviksølv). Her er der praktisk talt ingen ultraviolet stråling. Infrarød udgør 14%, synligt lys 17%. Varmetab udgør 69%.

Konstruktionens træk ved DRL-lamper gør det muligt at antænde dem ved 220 V uden brug af en højspændingsimpulsantændingsenhed. Fordi der er en drosselspole og en kondensator i kredsløbet, reduceres svingningerne i lysstrømmen, og effektfaktoren stiger.

Når lampen er tilsluttet i serie med drosselspolen, opstår der en glimudladning mellem hjælpeelektroderne og de primære naboelektroder. Udledningsafstanden ioniseres, og som følge heraf opstår der en udladning mellem hovedwolframelektroderne. Antændingselektrodernes arbejde ophører.

DRL-lampen består af: pære (1), hovedelektroder (2), hjælpeelektroder (3), modstande (4), brænder (kvartsrør) (5), sokkel (6)

DRL-brændere har hovedsageligt fire elektroder – to arbejdende, to antændende. Deres indre er fyldt med inaktive gasser med tilsætning af en bestemt mængde kviksølv i blandingen.

Metalhalogenlamper (DRI) hører også til kategorien af højtryksapparater. Deres farveeffektivitet og farvegengivelseskvalitet er højere end de foregående. Emissionsspektrets udseende påvirkes af tilsætningsstoffernes sammensætning. Pærens form, fraværet af yderligere elektroder og fosforbelægning er de vigtigste forskelle mellem DRI- og DRL-lamper.

Kredsløbet, hvormed DRL tilsluttes nettet, indeholder en IZU (impulsantændingsanordning). I lampernes rør er der bestanddele, der tilhører halogengruppen. De forbedrer kvaliteten af det synlige spektrum.

Inertgassen i MGL-pæren fungerer som buffer. Af denne grund passerer elektrisk strøm gennem brænderen, selv når den har en lav temperatur.

Efterhånden som det opvarmes, fordamper både kviksølv og tilsætningsstoffer, og derved ændres lampernes modstand, lysstrøm og emissionsspektrum. På basis af denne type enheder er DRIZ- og DRISh-lamper skabt. Den første type anvendes i støvede, fugtige rum samt i tørre. Den anden bruges til belysning af farve-tv-optagelser.

De mest effektive er natriumlamper (DNaT). Dette skyldes bølgelængden af det udsendte lys — 589–589,5 nm. Natriumhøjtrykslamper fungerer ved et tryk på omkring 10 kPa.

Til udladningsrørene i sådanne lamper anvendes et specielt materiale — lystransmitterende keramik. Silikatglas er uegnet til dette formål, da natriumdamp er meget farligt for det. De arbejdende natriumdampe, der indføres i pæren, har et tryk på 4 til 14 kPa. De er karakteriseret ved lave ioniserings- og excitationspotentialer.

De elektriske egenskaber for natriumlamper afhænger af netspændingen og driftstiden. Til langvarig drift kræves en forkobling (start- og reguleringsapparat).

For at kompensere for det natriumtab, der uundgåeligt opstår under driften, er et vist overskud nødvendigt. Dette skaber en proportional afhængighed mellem kviksølvtryk, natriumtryk og temperatur i det kolde punkt. I det kolde punkt kondenseres overskydende amalgam.

Når lampen brænder, aflejres fordampningsprodukter på dens ender, hvilket fører til mørkfarvning af pærens ender. Processen ledsages af en stigning i katodens temperatur og en forøgelse af natrium- og kviksølvtrykket. Som følge heraf øges lampernes potentiale og spænding. Ved installation af natriumlamper er forkoblinger fra DRL og DRI uegnede.

Type #2 — lavtrykslamper

I det indre hulrum af sådanne enheder er der gas ved et tryk lavere end det ydre. De opdeles i LL og KLL (lysstofrør og kompaktlysstofrør) og anvendes ikke kun til belysning af forretninger, men også til boligindretning. Lysstofrør er de mest populære i denne kategori.

Omdannelsen af elektrisk energi til lys sker i to trin. Strømmen mellem elektroderne fremkalder stråling i kvikdamp. Hovedbestanddelen af den strålingsenergi, der opstår, er kortbølget UV-stråling. Synligt lys udgør ca. 2%. Dernæst omdannes lysbuestrålingen i fosforet til lys.

Mærkning af lysstofrør indeholder både bogstaver og tal. Det første symbol er en karakteristik af emissionsspektrum og konstruktionstræk, det andet er effekten i watt.

Fortolkning af bogstaver:

• LD — lysstofrør til dagslys;
• LB — hvidt lys;
• LHB — også hvidt, men koldt;
• LTBS — varmt hvidt.

Hos nogle belysningsarmaturer er strålingens spektralsammensætning forbedret for at opnå en mere perfekt farvegengivelse. I deres mærkning findes symbolet «C». Lysstofrør forsyner rum med jævnt, blødt lys.

Fordelen ved lysstofrør (LL) er, at de kræver flere gange mindre effekt for at skabe samme lysstrøm som glødelamper (LN). De har også længere levetid, og emissionsspektret er meget mere gunstigt.

Strålingsoverfladen af lysstofrør er ret stor, derfor er det svært at styre den rumlige spredning af lys. Under ikke-standard forhold, især ved kraftig støvbelastning, anvendes reflekslamper. I dette tilfælde dækker det diffuse reflekterende lag ikke hele den indre overflade af røret, men kun to tredjedele af den.

Fosforet dækker 100% af den indre overflade. Den del af røret, der ikke har refleksbelægning, passerer en meget større lysstrøm end et tilsvarende rør fra en almindelig lampe – omkring 75%. Sådanne lamper kan genkendes på mærkningen – den indeholder bogstavet «R».

I nogle tilfælde er hovedkarakteristikken for lysstofrør farvetemperatur T_c. Den sidestilles med temperaturen af et sort legeme, der udsender samme farve. Efter form er lysstofrør lineære, U-formede, W-formede, ringformede. I betegnelsen for sådanne lamper indgår et tilsvarende bogstav.

Mest populære er apparater med effekt 15 – 80 W. Med lysudbytte på 45 – 80 lm/W brænder lysstofrør i mindst 10.000 timer. Omgivelserne påvirker i høj grad kvaliteten af lysstofrørenes arbejde. Den udendørs temperatur, der anses for at være arbejdsmæssig, er 18 til 25⁰.

Ved afvigelser falder både lysstrøm og lysudbytteeffektivitet samt tændspændingen. Ved lav temperatur nærmer chancen for tænding sig nul.

Tænd- og reguleringsapparatet for en kompakt lysstofrør (CFL) er meget mere kompakt end for et almindeligt lysstofrør. Med elektronisk forkobling (EFK) blev lyset mere jævnt, og brummen forsvandt.

Lavtrykslamper omfatter også kompakte lysstofrør — CFL.

Deres opbygning svarer til almindelige lysstofrør:

1. Højspænding passerer mellem elektroderne.
2. Kviksølvdampene antændes.
3. Ultraviolet lys opstår.

Fosforet inde i røret gør ultraviolette stråler usynlige for det menneskelige øje. Kun det synlige lys bliver tilgængeligt. Apparatets kompakte udformning blev muliggjort efter ændringen af fosforsammensætningen. CFL-pærer har, ligesom almindelige glødepærer, forskellig effekt, men førstnævntes værdier er betydeligt lavere.

Data om CFL-pærers effekt er indlejret i lysarmaturets mærkning. Der er også oplysninger om sokkeltype, farvetemperatur, type af elektronisk forkobling (indbygget eller ekstern) og farvegengivelsesindeks.

Måling af farvetemperatur sker i kelvin. Værdien 2700–3300 K angiver en varm farve med gul tone. 4200–5400 K er almindelig hvid, 6000–6500 K er kold hvid med blåligt skær, 25000 K er lilla. Justering af farvetonen opnås ved at ændre fosforbestanddelene.

Farvegengivelsesindekset karakteriserer parameteren, der beskriver identiteten af farvens naturlighed med en standard, der ligger så tæt som muligt på sollys. Absolut sort er 0 Ra, den største værdi er 100 Ra. CFL-belysningsenheder ligger i intervallet fra 60 til 98 Ra.

Natriumlamper, der tilhører gruppen med lavt tryk, har en høj temperatur for det koldeste punkt – 470 K. En lavere temperatur vil ikke kunne opretholde det nødvendige niveau af natriumdampkoncentration.

Resonansstrålingen fra natrium når sit højdepunkt ved en temperatur på 540–560 K. Denne værdi er sammenlignelig med damptrykket af natrium på 0,5–1,2 Pa. Lysudbyttet for lamper i denne kategori er det højeste sammenlignet med andre belysningsenheder til almindelig brug.

Fordele og ulemper ved GUL

Gasudladningslamper findes både i professionelt udstyr og i apparater beregnet til videnskabelig forskning.

Som de vigtigste fordele ved denne type belysningsenheder nævnes normalt følgende egenskaber:

• Højt lysudbytte. Selv tykt glas reducerer ikke dette mål meget.
• Praktisk anvendelighed, der udtrykkes i holdbarhed, hvilket gør dem velegnede til gadebelysning.
• Modstandsdygtighed under vanskelige klimatiske forhold. Indtil den første temperaturfald anvendes de med almindelige skærme, og om vinteren med specielle lygter og forlygter.
• Overkommelig pris.

Ulemperne ved disse lamper er ikke særlig mange. En ubehagelig egenskab er det ret høje niveau af pulserende lysstrøm. Den anden væsentlige ulempe er vanskeligheden ved tænding. For stabil drift og normal funktion kræver de simpelthen en ballast, der begrænser spændingen til de nødvendige grænser for enhederne.

Den tredje ulempe er afhængigheden af forbrændingsparametrene af den opnåede temperatur, som indirekte påvirker trykket af arbejdsdampen i pæren.

Derfor tager det en vis tid efter tænding for de fleste gasudladningsapparater at opnå standardforbrændingsegenskaber. Deres emissionsspektrum er begrænset, så farvegengivelsen for både højspændings- og lavspændingslamper er ufuldkommen.

Tabellen viser de vigtigste oplysninger om de mest populære DRL-lamper (kviksølv-damp-lysstofrør) og natriumlamper. DRL med fire elektroder har større lysudbytte end dem med to.

Apparaterne kan kun fungere under vekselstrøm. De aktiveres ved hjælp af en forkoblingsdrossel. Det tager noget tid at varme op. På grund af indholdet af kviksølvdampe er de ikke helt sikre.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Video #1. Oplysninger om GL. Hvad det er, arbejdsprincip, fordele og ulemper i den følgende video:

Video #2. Populært om lysstofrør:

På trods af fremkomsten af stadig mere avancerede belysningsapparater mister gasudladningslamper ikke deres relevans. Inden for nogle områder er de simpelthen uundværlige. Over tid vil gasudladningslamper helt sikkert finde nye anvendelsesområder.

Fortæl om, hvordan du valgte en gasudladningspære til installation i en have- eller hjemmelampe. Del hvad der personligt blev den afgørende faktor for dit køb. Efterlad venligst kommentarer i blokken nedenfor, stil spørgsmål og del billeder relateret til artiklens emne.