СВЕТОТЕХНИКА

Газоразрядные источники света

К газоразрядным или просто разрядным источникам света от­носятся все люминесцентные лампы (в том числе компактные и безэлектродные), металлогалогенные, натриевые высокого и низ­кого давления, ксеноновые, неоновые и другие.

Все разрядные лампы делятся на три группы: низкого, высоко­го и сверхвысокого давления. Эти группы достаточно сильно разли­чаются по физике протекающих в них процессов, параметрам, обла­стям применения.

Чем же отличаются разрядные источники света от тепловых?

Если в тепловых источниках свет образуется за счет нагрева воль­фрамовой проволоки до очень высоких температур, то в разрядных источниках свет возникает в результате электрического разряда между двумя электродами. Спектральный состав возникающего при разря­де излучения определяется составом газа, в котором происходит раз­ряд. Яркость свечения зависит не только от состава газа, но и от его давления и от величины тока разряда.

Несмотря на все многообразие разрядных источников света, есть два принципиальнейших момента, объединяющих все эти источники в одну группу. Расскажем об этих моментах подробнее.

Из школьного курса физики нам знаком закон Ома: напряжение на каком-либо устройстве, через которое протекает электрический ток, равно произведению тока на электрическое сопротивление это­го устройства. Значит, с ростом тока будет расти и напряжение на этом устройстве. Этому закону подчиняются все электрические при­боры — лампы накаливания, электромоторы, электрические печи и т. п. Все, кроме приборов с газовым разрядом. В отличие от всех ос­тальных электрических устройств, напряжение на газоразрядном про­межутке с ростом тока не увеличивается, а уменьшается.

На рис. 18 показана типичная за­висимость напряжения от тока на газо­разрядном промежутке. Такая зависи­мость называется вольт-ампернойха- рактеристикой. Кроме «падающего» ха­рактера зависимости напряжения от тока, на этом рисунке видна еще одна особенность электрического разряда в газах: наличие некой «точки перегиба», после которой характеристика получает «падающий» вид. Прямая линия, парал­лельная оси Х на рис. 18, — это напря­жение электрической сети, питающей газовый разряд, например, при­вычные для нас 220 В. Мы видим, что «точка перегиба» лежит выше напряжения сети. Величина напряжения в этой точке зависит от очень многих факторов: расстояния между электродами; рода и давления газа, в котором происходит разряд; температуры электродов; наличия внешних ионизирующих излучений (радиоактивного, космичес­кого, рентгеновского и т. п.) и многого другого.

Во время горения лампы напряжение на ней значительно ниже сетевого. Но для того, чтобы разряд возник, к электродам должно быть приложено напряжение не ниже того, которое соответствует «точ­ке перегиба». Это напряжение называется «напряжением возник­новения разряда» или чаще «напряжением зажигания»

Падающий характер вольт-амперной характеристики означает, что если мы каким-либо образом не ограничим ток разряда, то он будет увеличиваться до тех пор, пока прибор не выйдет из строя. Это свойство, а также наличие напряжения зажигания, большего, чем на­пряжение сети, и являются теми самыми двумя определяющими фак­торами, которыми электрический разряд в газах отличается от всех остальных потребителей электрической энергии. Из-за этих факто­ров разрядные источники света не могут включаться в электрическую сеть непосредственно, как это мы видели на примере ламп накалива­ния. Для включения любого разрядного источника света необходимы дополнительные устройства, которые выполняют две обязательные функции: обеспечивают подачу напряжения не меньше напряжения зажигания и ограничивают ток разряда на требуемом уровне.

Рассмотрим некоторые наиболее распространенные типы раз­рядных источников света.