Газоразрядные лампы

Реферат на тему: «Газоразрядные лампы». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                    Студент: Комаров С.Ю. гр 4АС4

                                                                                         Преподаватель: Лазарев  Д.Б. 
 
 
 
 

Газоразряядная  лампа — источник света, излучающий энергию в видимом диапазоне. Физическая основа — электрический разряд в парах металлов. В последнее время принято называть газоразрядные лампы разрядными лампами.                                                            Разрядные источники света (газоразрядные лампы) постепенно вытесняют привычные ранее я, лампы накаливания,однако недостатками остаются линейчатый спектр излучения, утомляемость от мерцания света, шум пускорегулирующей аппаратуры (ПРА), вредность паров ртути в случае попадания в помещение при разрушении колбы, невозможность мгновенного перезажигания для ламп высокого давления.   

Характеристики

• Срок службы от 3000 часов до 20000.
• Эффективность от 40 до 220 лм/Вт.
• Цвет излучения: от 2200 до 20000 К
• Цветопередача: хорошая (3000 K: Ra>80), отличная (4200 K: Ra>90)
• Компактные размеры излучающей дуги, позволяют создавать световые пучки высокой интенсивности

Преимущества

• Высокая эффективность ламп.
• Длительный срок службы по сравнению лампами накаливания и экономичность.                                    Недостатки
• высокая стоимость
• большие размеры
• необходимость пускорегулирующей аппаратуры
• долгий выход на рабочий режим
• высокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения
• наличие токсичных компонентов и как следствие необходимость в инфраструктуре по сбору и утилизации
• невозможность работы на любом роде тока
• невозможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт)
• наличие мерцания и гудения при работе на переменном токе промышленной частоты
• прерывистый спектр излучения
• непривычный в быту спектр

Ксеноновый  свет,ксеноновые лампы  на автомобиле

Более 60% всех дорожно-транспортных происшествий происходят в условиях плохой освещенности. Поэтому освещение  в большой степени влияет на безопасность и комфорт на дороге.  Для увеличения освещенности можно поставить более мощные лампы или дополнительные фары, но это влечет за собой и большее потребление электроэнергии, и большую нагрузку на генератор, а лучше использовать принципиально новые источники свечения - металлогалогеновые лампы (HID-Lamp от англ. High Intensity Discharge, лампы высокоинтенсивного разряда), более известные как ксеноновые.  
 

К основным преимуществам  можно отнести:

• Большая безопасность и обзорность. Улучшенная видимость в любую погоду, кроме того, снимает с водителя постоянное напряжение на глаза, столь утомляющее в условиях современного интенсивного движения.
• Повышенная (более чем в два раза) светоотдача.
• Экономичность лучше (35 Вт против 55 Вт у галогенных)
• Увеличившийся срок службы в силу большей вибростойкости.
• Меньшая зависимость светового потока от питающего напряжения
• Меньший нагрев ламп.
• Кроме того, экономится топливо и снижается нагрузка на генератор, меньше нагреваются детали оптики. Меньший расход топлива - лучше и для окружающей среды.  

                                                                                                                                  Ксеноновая лампа - газоразрядная колба, наполненная смесью инертных газов, включающих ксенон. У этой лампы нет нити накаливания, а электрическая дуга возникает между двумя электродами. Одной из проблем применения HID-Lamp является необходимость генерировать для розжига дуги высоковольтные (до 25 000 В) импульсы напряжения.  Когда лампа зажглась, напряжение падает до номинального (50~80V), достаточного для поддержания разряда. Поэтому в ксеноновых системах используется специальный блок управления («блок розжига» или «балласт») - например, с умножающим напряжение трансформатором и встроенными микрочипами. Среди брэндов-производителей высоковольтных блоков такие фирмы как Hella, Bosch, Denso, Valeo.

Ксеноновая  лампа излучает в два раза больше света, чем галогеновая лампа и в то же время потребляет меньше энергии, что снижает нагрузку на генератор. Водитель видит более отчетливо, а у автомобиля остается больше энергии для других функции. Ксеноновое освещение делает автомобиль безопаснее и для окружающей среды, так как меньше потребление энергии означает уменьшение потребление топлива и снижение выбросов вредных веществ в атмосферу. Белый свет, излучаемый ксеноновой лампой по спектру очень близок к дневному. Результаты исследований показали, что свет ксеноновых ламп позволяет водителям лучше оценивать дорожную ситуацию, поскольку именно этот "цвет света" отражает разметку на дороге и дорожные знаки лучше, чем традиционное освещение.При оценке и выборе источников освещения имеют смысл три вещи:

1) ЦТ - цветовая температура 
2) ИЦ - индекс цветопередачи 
3) интенсивность (яркость) светового потока

Цветовая  температура(ЦТ)

Цветовая температура  измеряется в Кo (градусах по  
Кельвину) и характеризует распределения энергии в спектре излучения: например, астрономы ей пользуются, чтобы по спектру излучения оценивать температуру звезд (теплые или холодные). В светотехнике, схоже, по цветовой температуре на теплые или холодные нередко делят типы ламп.

 
Тем не менее, в рекламе ксеноновых ламп удивительны утверждения, что  более высокая ЦТ дает «более естественный»  свет. Это не вполне так - с равным успехом ЦТ, как физический параметр, легко способен выражать и «неестественность». С одной стороны, как известно, комфортный для людей диапазон ЦТ - это 2800-3500Кo («домашний свет»). С  другой, несмотря на то, что настройка  «баланса белого» и цветокоррекция являются одним из важнейших приложений ЦТ в ряде областей (например, в фото-видео  и др.), тем не менее, цветоощущение (в том числе и белого, как  смеси всех других) - зависит от множества  вещей, включая нечто индивидуальное. Запутывает ситуацию и то, что - в  сильной зависимости от яркости, - различные номиналы ЦТ действительно  могут быть «близки к белому», будь то 4000К или 6000К (выше 6000Кo рассеянный свет приобретает явный оттенок  голубого). 
Помимо влияния яркости, стоит также заметить, что ЦТ - интегральный параметр, а глаз плохо раскладывает белый свет на составляющие - человек легко способен счесть два белых пятна идентичными, даже если они «составлены» из разных компонент. Кроме того, «естественный белый" широко варьируется не только от яркости источника, но и от географической широты, времени суток, погоды и т. д.Что касается нормативов для ксеноновых фар, то по многим источникам рекомендациями для ECE/DOT являются лампы с цветовой температурой 4100Кo - 4300Кo

Индекс  цветопередачи(ИЦ).

Другой характеристикой  является индекс цветопередачи (ИЦ) или CRI (colour rendering index). Это относительная  от 0 до 100 величина, показывающая, насколько  хорошо в свете данного источника  видны другие цвета: например, при  желтом будут хуже видны желтые полосы, при синем - синие. За эталон (100) принят солнечный свет, но иногда эталоном служат лампы накаливания (ибо их собственный ИЦ около 97-99). Для сравнения  обычно выбирают 8 основных цветов [Ra-8] и вычисляют среднее. Полученное значение называют Ra и принимают  за ИЦ - чем ниже эта величина, тем  хуже цветопередача. Комфортная для  человека цветопередача - 80-100 Ra.

Дело в том, что многие искусственные источники, хотя и имеют коррелированную (приведенную) ЦТ, например, 5000К, но с очень  
неравномерным спектром. Это может (выборочно, но сильно) оказывать влияние на восприятие определенных цветов или объектов. ИЦ ксеноновых ламп всего 65-75, тогда как у галогенных он близок к 90- 97. Ксеноновые фары выбросывают тонну люменов, поэтому освещают очень хорошо, но есть и недостаток - узкое распределение цветности.

Пояснить это  можно обращением к спектру. Спектр представляет собой распределение  длин волн источника в нм (1 нм - одна миллионная миллиметра). Видимый глазом спектр обычно находится в интервале  от 380 до 780 нм, а наибольшая восприимчивость  лежит в его средней (зеленой) части (555 нм). Лампы накаливания (обычные  галогенные) имеют плоский (непрерывный) спектр. Ксеноновые лампы создают  линейчатый (дискретный) спектр.                                                                                                                                                      Хотя свет ксеноновых ламп и кажется  белым, на самом деле это просто очень  яркое сочетание всего нескольких цветов.

Заявленная производителем номинальная температура ксеноновой лампы - на самом деле некое среднее значение. И после примерно 100-500 часов может наблюдаться "цветовое смещение" - цвет "уходит" в сторону меньшей длины волны (в сторону синего). Изменение это очень медленное, и, если специально не обращать внимание, можно даже не заметить. Величина смещения варьируется в зависимости от бренда, модели и исходного номинала. Так, фирмы Philips и Osram признают естественным, когда после 500 часов работы лампа с номиналом 4100K "уходит" на величину около 250K, т. е. цветовая температура будет составлять уже 4350K.

Недостатки  ксеноновых ламп: 

Недостаток №1 - влияние на встречных водителей

Именно этот фактор (из-за более яркого света  и потенциального или реального  эффекта ослепления) считают первым и главным недостатком ксеноновых систем.  
Поэтому на европейских дорогах общего пользования действуют ограничения - автомобили с ксеноновыми фарами должны иметь автоматический корректор угла наклона, ну и кроме того, омыватель. Причем корректор (“automatic leveling device”) исключительно автоматический - только такие могут гарантировать точную фокусировку и отсутствие слепящего эффекта встречного транспорта. Эти правила действуют в Европе, но вероятно, приживутся и в России.Именно из-за автоматических корректоров, например считается незаконной и опасной замена штатных галогенных фар на ксеноновые, поскольку устройства, регулирующие уровень фар, остаются прежними и фары не могут правильно корректироваться.

Недостаток  №2

 ксеноновые  лампы имеют период разогрева  - соли металлов в капсуле должны  нагреться и превратиться в  пары. Это означает, что ксеноновые  системы не слишком хороши  для быстрых переключений или  "посигналить"

Недостаток  №3

если часто  включать и выключать HID-лампы, срок их службы сокращается.

Недостаток  №4

Дороговизна(переход на ксенон - не столько вопрос о замене ламп на некоторый другой тип, сколько о совершенно новых системах, куда входят: 1) лампы повышенной сложности, изготавливаемые по самым передовым технологиям и наивысшим стандартам точности. 2) электронные блоки питания, управления и защиты и 3) системы автоматической коррекции угла наклона фар и их очистки. Стоимость зависит от всех этих составляющих).                                                                                                          Электробезопасность ксеноновых систем

Ксеноновые системы  сегодня используются повсеместно  и обязаны удовлетворять стандартам. Ведь в случае аварии или повреждения  фар на вашем переднем бампере  могло бы оказаться 25 тысяч вольт! Электробезопасность - очень важный фактор, и блоки бренд-производителей имеют встроенную защиту, срабатывающую  в случае аварии или повреждения. Например, в конструкциях систем фирмы Hella предусмотрено обесточивание  в случае неожиданных отклонений в штатных цепях.