A kisülőlámpák a fény hatékonyabb és gazdaságosabb előállításának alternatív módjai, mint az izzólámpák. Éppen ezért napjainkban annyira elterjedt a használata. A kibocsátott fényt két elektróda közötti elektromos kisüléseknek kitett gáz gerjesztésével érjük el. A lámpában található gáz és a nyomásnak megfelelően különböző típusú lámpák lesznek, amelyek mindegyikének meg vannak a saját fénytulajdonságai.

letöltés

Működés

A kisülőlámpákban a fényt úgy érik el, hogy elektromos áramot hoznak létre két ionizált gázzal vagy gőzzel töltött csőben elhelyezett elektróda között.

A cső belsejében elektromos kisülések lépnek fel az elektródák közötti potenciálkülönbség eredményeként. Ezek a kisülések elektron áramlást idéznek elő a gázon. Amikor egyikük ütközik az atomok külső héjának elektronjaival, energiát továbbít nekik, és két dolog történhet.

Az első lehetőség az, hogy az ütközés során átvitt energia elég magas ahhoz, hogy ki tudja húzni az elektron pályájáról. Ez viszont ütközhet más atomok elektronjaival, amelyek megismétlik a folyamatot. Ha ez a folyamat nincs korlátozva, akkor a lámpa megsemmisülését az áramfelesleg okozhatja.

A másik lehetőség az, hogy az elektron nem kap elég energiát a pengetéshez. Ebben az esetben az elektron véletlenül elfoglal egy másik, magasabb energiájú pályát. Ez az új állapot általában instabil, és gyorsan visszatér a kezdeti helyzethez. Ennek során az elektron felszabadítja a többletenergiát elektromágneses sugárzás formájában, elsősorban ultraibolya (UV) vagy látható. Az elektronnak nem lehet semmilyen energetikai állapota, de csak néhány olyan állapotot foglalhat el, amelyet az atom atomszerkezete határoz meg. Mivel a kibocsátott sugárzás hullámhossza arányos az elektron kezdeti és végső állapota közötti energiakülönbséggel, és a lehetséges állapotok nem végtelenek, könnyen megérthető, hogy e lámpák spektruma szakadatlan.

Az elektronok energiaállapota és a látható peremek kapcsolata a spektrumban

Ennek következménye, hogy a lámpa által kibocsátott fény nem fehér (például alacsony nyomású nátriumlámpáknál sárgás). Ezért ezen fényforrások színeinek reprodukálására való képesség általában rosszabb, mint a folyamatos spektrumú izzólámpák esetében. A cső fluoreszkáló anyagokkal történő bevonásával javítani lehet a színek reprodukcióját és növelni lehet a lámpák hatékonyságát azáltal, hogy a káros ultraibolya emissziót látható fénnyel alakítjuk át.

Kiegészítő elemek

A kisülőlámpák megfelelő működéséhez a legtöbb esetben szükség van néhány kiegészítő elemre: indítókra és előtétekre. A alapozók vagy gyújtók Olyan eszközökről van szó, amelyek rövid feszültségcsúcsot szolgáltatnak a csőelektródák között, amelyek szükségesek a kisülés megindításához, és így leküzdik a gáz elektromos árammal szembeni kezdeti ellenállását. A gyújtás után egy átmeneti időszak folytatódik, amely alatt a gáz stabilizálódik, és amelyet a névlegesnél nagyobb energiafogyasztás jellemez.

A előtétek, Éppen ellenkezőleg, ezek olyan eszközök, amelyek korlátozzák a lámpán átáramló áramot, és így elkerülik a gázon keresztül keringő elektronfelesleget, amely növelné az áram értékét, amíg a lámpa tönkremenetelét okozza.

Hatékonyság

Az ilyen típusú lámpák hatékonyságának megállapításakor meg kell különböztetni a fényforrás és a működéséhez szükséges kiegészítő elemek hatékonyságát, amely a gyártótól függ. A lámpákban a veszteségek két szempontra összpontosulnak: a hő miatti veszteségekre és a nem látható sugárzás (ultraibolya és infravörös) miatti veszteségekre. Az egyes típusok százalékos aránya attól függ, hogy milyen lámpával dolgozunk.


A kisülőlámpa energiamérlege

A kisülőlámpák hatékonysága 19-28 lm/W a könnyű lámpák keverésénél és 100-183 lm/W alacsony nyomású nátriumlámpáknál.

Lámpa típusa: Hatékonyság előtét nélkül (lm/W)
Fluoreszkáló 38-91
Keverő fény 19–28
Nagynyomású higany 40-63
Fémhalogenidek 75-95
Alacsony nyomású nátrium 100-183
Nagynyomású nátrium 70-130

Kromatikus jellemzők

E lámpák spektrumának folytonos alakja miatt a kibocsátott fény néhány monokromatikus sugárzás keveréke; többnyire az ultraibolya (UV) vagy a spektrum látható részén. Ez azt jelenti, hogy a színvisszaadás nem túl jó, és a színteljesítménye sem.


Példa kisülőlámpa spektrumára

A probléma megoldása érdekében megpróbálhatjuk kiegészíteni a spektrumot a lámpától eltérő hullámhosszú sugárzással. Az első lehetőség két fényforrás kombinálása olyan spektrumokkal, amelyek kiegészítik egymást ugyanazon a lámpán, ahogy a keverő lámpáknál előfordul (izzadás és kisülés). Növelhetjük a gáz nyomását is. Ily módon növelhető a spektrum vonalak szélessége úgy, hogy szélesebb sávokat képezzenek, amelyek közelebb vannak egymáshoz. Egy másik megoldás szilárd anyagok hozzáadása a gázhoz, amelyek elpárologva komplementer monokromatikus sugárzást bocsátanak ki. Végül bevonhatjuk a cső belső falát fluoreszcens anyaggal, amely az ultraibolya sugarakat látható sugárzattá alakítja.

Időtartam jellemzői

Két alapvető szempont befolyásolja a lámpák élettartamát. Az első a folyamat értékcsökkenése. Ez a csőfelület felületének feketedésével jön létre, ahol az elektródokat borító elektronkibocsátó anyag lerakódik. Azokban a lámpákban, amelyek fluoreszkáló anyagokat használnak, egy másik tényező ezen anyagok fokozatos hatékonyságvesztése.

A második a lámpa alkatrészeinek romlása, amely az elektródok lebomlásának köszönhető az őket borító kibocsátó anyag kimerüléséből adódóan. További okok a töltőgáz összetételének fokozatos megváltozása és a nagynyomású lámpák gázszivárgásai.

Lámpa típusa: átlagos élettartam (h)
Normál fluoreszkáló 12500
Keverő fény 9000
Nagynyomású higany 25000
Fémhalogenidek 11000
Alacsony nyomású nátrium 23000
Nagynyomású nátrium 23000

A teljesítményt befolyásoló külső tényezők

A lámpa működését leginkább befolyásoló külső tényezők a környezeti hőmérséklet és a gyújtások számának hatása.

A kisülőlámpák általában érzékenyek a külső hőmérsékletre. Szerkezeti jellemzőiktől (csupasz cső, külső buborékfólia) függően többé-kevésbé különböző mértékben érintik őket. Például a nagynyomású lámpák érzékenyek az alacsony hőmérsékletre, ahol indítási problémák vannak. Éppen ellenkezőleg, az üzemi hőmérsékletet az alkatrészek hőjellemzői korlátozzák (200 ° C a kupaknál és 350 ° és 520 ° C között az izzónál, a lámpa anyagától és típusától függően).

A gyújtások számának hatása nagyon fontos a kisülőlámpa időtartamának megállapításához, mivel az elektródák kibocsátó anyagának romlása nagyban függ ettől a tényezőtől.

Lámpa részei

A kisülőlámpák alakja attól függően változik, hogy milyen lámpával van dolgunk. Mindenesetre mindegyiküknek van egy sor közös eleme, például a kisülőcső, az elektródák, a külső izzó vagy a kupak.


A kisülőlámpa fő részei