Klassifizierung von Lichtquellen. Teil 2. Entladungslampen für Hoch- und Niederdruck

Klassifizierung von Lichtquellen. Teil 1. Glühlampen und Halogenlampen

Leuchtstofflampen

Leuchtstofflampen sind Niederdruck-Gasentladungslampen, bei denen durch eine Gasentladung für das menschliche Auge unsichtbare ultraviolette Strahlung durch eine Leuchtstoffbeschichtung in sichtbares Licht umgewandelt wird.

Leuchtstofflampen sind zylindrische Röhren mit Elektroden, in die Quecksilberdampf gepumpt wird. Unter Einwirkung einer elektrischen Entladung emittiert der Quecksilberdampf ultraviolette Strahlen, die wiederum dazu führen, dass der an den Wänden der Röhre abgelagerte Leuchtstoff sichtbares Licht emittiert.

Leuchtstofflampen sorgen für weiches, gleichmäßiges Licht, allerdings ist die Lichtverteilung im Raum aufgrund der großen Strahlungsfläche schwer zu kontrollieren. Lineare, ringförmige, U-förmige und kompakte Leuchtstofflampen unterscheiden sich in ihrer Form. Rohrdurchmesser werden häufig in Achtelzoll angegeben (z. B. T5 = 5/8 « = 15,87 mm). In Lampenkatalogen werden Durchmesser meist in Millimetern angegeben, bei T5-Lampen beispielsweise 16 mm.Die meisten Lampen entsprechen internationalem Standard. Die Industrie produziert etwa 100 verschiedene Standardgrößen von Allzweck-Leuchtstofflampen. Die gängigsten Lampen mit einer Leistung von 15, 20,30 W bei einer Spannung von 127 V und 40,80,125 W bei einer Spannung von 220 V. Die durchschnittliche Brenndauer der Lampe beträgt 10.000 Stunden.

Die physikalischen Eigenschaften von Leuchtstofflampen hängen von der Umgebungstemperatur ab. Dies ist auf das charakteristische Temperaturregime des Quecksilberdampfdrucks in der Lampe zurückzuführen. Bei niedrigen Temperaturen ist der Druck niedrig, sodass zu wenige Atome am Strahlungsprozess teilnehmen können. Bei zu hoher Temperatur führt der hohe Dampfdruck zu einer immer stärkeren Selbstabsorption der erzeugten UV-Strahlung. Bei einer Kolbenwandtemperatur von ca. Lampen bei 40 °C erreichen die maximale induktive Funkenentladungsspannung und damit die höchste Lichtausbeute.

Vorteile von Leuchtstofflampen:

1. Hohe Lichtausbeute, erreicht 75 lm/W

2. Lange Lebensdauer, bis zu 10.000 Stunden bei Standardlampen.

3. Die Möglichkeit, Lichtquellen unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung mit besserer Farbwiedergabe für die meisten Glühlampentypen zu haben

4. Relativ geringe Helligkeit (obwohl Blendung entsteht), was in manchen Fällen von Vorteil ist

Die Hauptnachteile von Leuchtstofflampen:

1. Begrenzte Geräteleistung und große Abmessungen bei gegebener Leistung

2. Relative Komplexität der Inklusion

3. Unmöglichkeit, Lampen mit Gleichstrom zu betreiben

4. Abhängigkeit der Kennlinien von der Umgebungstemperatur. Für herkömmliche Leuchtstofflampen liegt die optimale Umgebungstemperatur bei 18–25 °C.Wenn die Temperatur vom Optimum abweicht, verringern sich der Lichtstrom und die Lichtausbeute. Bei Temperaturen unter +10 C ist eine Zündung nicht gewährleistet.

5. Periodische Pulsationen ihres Lichtflusses mit einer Frequenz, die dem doppeltfrequenten elektrischen Strom entspricht. Das menschliche Auge kann diese Lichtschwingungen aufgrund der visuellen Trägheit nicht wahrnehmen, aber wenn die Bewegungsfrequenz des Teils mit der Frequenz der Lichtimpulse übereinstimmt, kann es stationär erscheinen oder sich aufgrund eines Stroboskopeffekts langsam in die entgegengesetzte Richtung drehen. Daher müssen Leuchtstofflampen in Industriegebäuden in unterschiedlichen Phasen des Drehstroms eingeschaltet werden (die Pulsation des Lichtstroms erfolgt in unterschiedlichen Halbperioden).

Bei der Kennzeichnung von Leuchtstofflampen werden folgende Buchstaben verwendet: L – fluoreszierend, D – Tageslicht, B – weiß, HB – kaltweiß, TB – warmweiß, C – verbesserte Lichtdurchlässigkeit, A – Amalgam.

Wenn man die Röhre einer Leuchtstofflampe spiralförmig „dreht“, erhält man eine CFL – eine Kompaktleuchtstofflampe. CFLs liegen in ihren Parametern nahe an linearen Leuchtstofflampen (Lichtausbeute bis 75 lm/W). Sie dienen in erster Linie dazu, Glühlampen in einer Vielzahl von Anwendungen zu ersetzen.

Bogen-Quecksilberlampen (DRL)

Markierung: D – Lichtbogen R – Quecksilber L – Lampe B – schaltet sich ohne Vorschaltgerät ein

Bogen-Quecksilber-Leuchtstofflampen (DRL)

Quecksilber-Quarz-Leuchtstofflampen (DRLs) bestehen aus einem Glaskolben, der innen mit Phosphor beschichtet ist, und einem im Inneren des Kolbens platzierten Quarzrohr, das mit Hochdruck-Quecksilberdampf gefüllt ist. Um die Stabilität der Eigenschaften des Leuchtstoffs zu erhalten, ist der Glaskolben mit Kohlendioxid gefüllt.

Unter dem Einfluss der in der Quecksilber-Quarz-Röhre erzeugten ultravioletten Strahlung leuchtet der Leuchtstoff und verleiht dem Licht einen gewissen bläulichen Farbton, der die echten Farben verfälscht. Um diesen Nachteil zu beseitigen, werden der Zusammensetzung des Leuchtstoffs spezielle Komponenten zugesetzt, die die Farbe teilweise korrigieren; Diese Lampen werden DRL-Lampen mit Chrominanzkorrektur genannt. Die Lebensdauer der Lampen beträgt 7500 Stunden.

Die Industrie produziert Lampen mit einer Leistung von 80.125.250.400.700.1000 und 2000 W mit einem Lichtstrom von 3200 bis 50.000 lm.

Vorteile von DRL-Lampen:

1. Hohe Lichtausbeute (bis zu 55 lm/W)

2. Lange Lebensdauer (10000 Stunden)

3. Kompaktheit

4. Nicht kritisch für Umgebungsbedingungen (außer sehr niedrige Temperaturen)

Nachteile von DRL-Lampen:

1. Das Überwiegen des blaugrünen Anteils im Strahlenspektrum, was zu einer unbefriedigenden Farbwiedergabe führt, was den Einsatz von Lampen in Fällen ausschließt, in denen menschliche Gesichter oder bemalte Oberflächen die Diskriminierungsobjekte sind

2. Möglichkeit, nur mit Wechselstrom zu arbeiten

3. Die Notwendigkeit, über eine Ballastdrossel einzuschalten

4. Dauer der Zündung beim Einschalten (ca. 7 Minuten) und Beginn der Wiederzündung auch nach einer sehr kurzen Unterbrechung der Stromversorgung der Lampe erst nach dem Abkühlen (ca. 10 Minuten)

5. Pulsierender Lichtstrom, größer als der von Leuchtstofflampen

6. Deutliche Verringerung des Lichtstroms gegen Ende des Dienstes

Metallhalogenidlampen

Bogen-Halogen-Metalldampflampen (DRI, MGL, HMI, HTI)

Markierung: D – Lichtbogen, R – Quecksilber, I – Jodid.

Metallhalogenidlampen - Dies sind Hochdruck-Quecksilberlampen mit Zusätzen von Metalliodiden oder Seltenerdiodiden (Dysprosium (Dy), Holmium (Ho) und Thulium (Tm) sowie Komplexverbindungen mit Cäsium (Cs) und Zinnhalogeniden (Sn). Diese Verbindungen zersetzen sich im zentralen Entladungsbogen und die Metalldämpfe können die Emission von Licht anregen, dessen Intensität und spektrale Verteilung vom Dampfdruck der Metallhalogenide abhängt.

Äußerlich unterscheiden sich metallogene Lampen von DRL-Lampen durch das Fehlen von Phosphor auf der Glühbirne. Sie zeichnen sich durch eine hohe Lichtausbeute (bis zu 100 lm/W) und eine deutlich bessere spektrale Zusammensetzung des Lichts aus, ihre Lebensdauer ist jedoch deutlich kürzer als die von DRL-Lampen und das Schaltschema ist komplizierter, da zusätzlich zu Ballastdrossel, enthält eine Zündvorrichtung.

Durch häufiges kurzzeitiges Einschalten von Hochdrucklampen verkürzt sich deren Lebensdauer. Dies gilt sowohl für Kalt- als auch für Heißstarts.

Der Lichtstrom ist praktisch unabhängig von der Temperatur der Umgebung (außerhalb der Leuchte). Bei niedrigen Umgebungstemperaturen (bis -50 °C) müssen spezielle Zündgeräte verwendet werden.

HMI-Lampen

HTI-Kurzbogenlampen – Halogen-Metalldampflampen mit erhöhter Wandbelastung und sehr kurzem Abstand zwischen den Elektroden haben eine noch höhere Lichtausbeute und Farbwiedergabe, was allerdings ihre Lebensdauer begrenzt. Der Hauptanwendungsbereich von HMI-Lampen ist Bühnenbeleuchtung, Endoskopie, Kino und Tageslichtaufnahmen (Farbtemperatur = 6000 K). Die Leistung dieser Lampen variiert zwischen 200 W und 18 kW.

Für optische Zwecke wurden HTI-Kurzbogen-Halogen-Metalldampflampen mit kleinen Elektrodenabständen entwickelt. Sie sind sehr hell. Daher werden sie vor allem für Lichteffekte, beispielsweise als Positionslichtquellen und in der Endoskopie eingesetzt.

Natriumdampf-Hochdrucklampen (HPS).

Markierung: D – Bogen; Na – Natrium; T – röhrenförmig.

Natriumhochdrucklampen (HPS) gehören zu den effizientesten Gruppen sichtbarer Strahlungsquellen: Sie haben die höchste Lichtausbeute unter allen bekannten Gasentladungslampen (100-130 lm/W) und eine leichte Reduzierung des Lichtstroms bei längerer Lebensdauer Lebensdauer. Bei diesen Lampen befindet sich eine Entladungsröhre aus polykristallinem Aluminium in einem zylindrischen Glaskolben, der gegenüber Natriumdampf inert ist und seine Strahlung gut durchlässt. Der Druck im Rohr beträgt etwa 200 kPa. Arbeitsdauer: 10-15.000 Stunden. Das extrem gelbe Licht und der entsprechend niedrige Farbwiedergabeindex (Ra = 25) ermöglichen den Einsatz in Räumen, in denen sich Menschen aufhalten, nur in Kombination mit anderen Lampentypen.

Xenonlampen (DKst)

DKstT-Bogen-Xenonröhrenlampen mit geringer Lichtausbeute und begrenzter Lebensdauer zeichnen sich durch die spektrale Lichtzusammensetzung aus, die dem natürlichen Tageslicht am nächsten kommt, und die höchste Einheitsleistung aller Lichtquellen. Der erste Vorteil wird praktisch nicht genutzt, da die Lampen nicht innerhalb von Gebäuden verwendet werden, der zweite bestimmt ihren breiten Einsatz zur Beleuchtung großer Freiflächen bei Montage auf hohen Masten. Die Nachteile der Lampen sind sehr große Pulsationen des Lichtstroms, ein Überschuss im Spektrum der ultravioletten Strahlen und die Komplexität des Zündkreises.