Газоразрядная лампа: устройство, принцип работы, классификация

Содержание

Газоразрядная лампа: устройство, принцип работы, классификация

Среди большого разнообразия осветительного оборудования существуют лампы различного принципа действия. Сегодня достаточно весомую нишу в общем объеме устройств освещения занимают газоразрядные лампы. В чем заключается принцип их работы, и как они устроены, мы рассмотрим в данной статье.

Особенности и применение газоразрядных ламп

Встретить газоразрядные лампы высокого давления и низкого в разных интерпретациях можно совершенно неожиданно и сразу в нескольких сферах жизни современного человека. Они освещают улицу в виде автомобильных фар и фонарей, создают комфорт и уют, являясь частью домашнего освещения, и это далеко не все.

Различные виды газоразрядных ламп

Лучшие газовые фонари: особенности и 5 лучших газовых ламп

Лучшие газовые фонари: особенности и 5 лучших газовых ламп

Газовые фонари — это древние изобретения. Исторически Эдинбург был впервые известен в 1819 году. По мнению авторов, и Старый, и Новый народы использовали разные стратегии. Газовое освещение, вообще, считалось великим чудом, как сформулировал Джордж Комб (шотландский писатель).

За прошедшие годы появились новые конструкции и преобразовано газовое освещение. Лучшие газовые фонари связаны с доисторическими местами. Одно из тех замечательных мест — Новый Орлеан.

Лучшие газовые фонари: особенности и 5 лучших газовых ламп

Фактически, текущие модели классифицированы относительно исторических местоположений, таких как Французский квартал и Площадь Джексона. Список обзоров продуктов, представленных в этой публикации, предоставляет вам важную информацию о покупке.

Газоразрядные лампы. Что такое и как работают

Газоразрядная лампа – это прибор, передающий энергию в виде потока света, видимого человеческому глазу. Независимо от типа это оборудование работает за счет электрического разряда в газах, парах металлов или их смеси.

Преимущество – возможность получить высокую эффективность при минимальных затратах электроэнергии. Цвет зависит наполнения колбы.

Средний срок службы от 3-х до 20-и тысяч часов. В зависимости от интенсивности свечения электродов разрядные лампы монтируются не только на открытом воздухе, но и в помещениях. При использовании в быту желательна установка в закрытые светильники, оборудованные защитным стеклом.

???? Лучшие газонаполненные лампы для автомобилей на 2021 год

По статистике большая часть ДТП случается в ночное время. Причиной может стать что угодно: от внезапного маневра другого участника дорожного движения до плохого освещения. На российских дорогах последнее встречается чаще всего. Поэтому водители полагаются только на собственные фары, но их мощности не всегда хватает, из-за этого большая часть дороги остается невидимой. Чтобы предотвратить это, многие производители создают специальные источники освещения, которые легко справляются с тьмой.

Редакция сайт «ЯНашла» подготовила для Вас рейтинг лучших газонаполненных ламп для автомобилей на 2021 год.

11 лучших электронных ламп, о которых вы никогда не слышали

Кому вообще могут быть интересны электронные лампы в эпоху, основанную на работе квинтиллионов твердотельных устройств? На самом деле, это очень интересно! По драматизму, насыщенности и гениальности изобретений мало какие технические периоды могут сравниться со 116-ю годами истории электронных ламп (истории, которая и не думает заканчиваться).
В качестве доказательства я сделал список ламповых устройств, которые вне всякого сомнения изменили мир в последние 60-70 лет.

И просто для коллекции я дополнил его несколькими лампами, которые оказались достаточно уникальными, крутыми или странными, чтобы просто так сгинуть в безвестности.

Естественно, каждый раз, когда кто-нибудь составляет список чего-нибудь – самых удобных кроссовок, самых аутентичных итальянских ресторанов в Кливленде, фильмов, превзошедших книгу, на которой они основаны – кто-нибудь обязан вставить своё слово, возразить или дополнить список. Поэтому, повторю очевидное: это мой список электронных ламп. Но мне было бы интересно увидеть и ваш список. Добавляйте своё мнение в комментариях.

Я не старался сделать список всеобъемлющим. Вы не найдёте здесь заполненных газом стеклянных колб типа Nixie, или тиратронов, или микроволновых импульсных устройств, или электронно-лучевых трубок. Я пропустил хорошо известные лампы, типа спутниковых ламп бегущей волны или магнетронов из микроволновых печей. И в списке участвуют только радиочастотные лампы, поэтому я проигнорировал огромный паноптикум из аудиочастотных ламп – за одним примечательным исключением.

Но даже в рамках выбранных мною параметров существует столько потрясающих устройств, что было сложно выбрать из них всего одиннадцать. Поэтому вот мой список ламп, изменивших нашу жизнь, представленных без особой сортировки.

Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия + особенности работы

Вы хотите приобрести газоразрядные лампы, чтобы создать в помещении особую атмосферу? Оснащение комнат экономичными источниками света не только сделает более выигрышным интерьер, подчеркнув его отдельные элементы, но и позволит экономить электроэнергию, ведь верно?

Или вы подбираете лампочки для растений в теплице или на подоконнике, но не знаете, как выбрать лучшие среди разнообразия, представленного на рынке осветительных приборов?

Мы поможем вам разобраться с ассортиментом осветительных приборов газоразрядного типа — в статье рассмотрены их особенности, характеристики и сфера применения лампочек высокого и низкого давления.

Подобраны фотоматериалы по устройству источников света различного типа, приведены их плюсы и минусы, а также видеоролики, которые помогут лучше разобраться с лампами, работа которых основана на действии разряда электричества в газовой среде, а также в парах металла.

  • Устройство и характеристики разрядных ламп
  • Сферы применения ГРЛ
  • Виды газоразрядных ламп
    • Вид #1 — лампы высокого давления
    • Вид #2 — лампы низкого давления

    Устройство и принцип работы

    В сравнении с другими типами ламп, газоразрядные устройства имеют целый ряд отличий. Что сказывается и на их конструктивных особенностях, и на принципе действия. Чтобы разобраться с основами получения светового излучения в газоразрядных лампах, для начала рассмотрим их конструктивные особенности.

    • Цоколя – предназначен для подключения газоразрядного устройства к электрической сети. Может выполняться в различных типах и размерах, под параметры конкретного светильника.
    • Колбы – изготавливается из жаропрочного стекла, предназначена для создания вакуума вокруг горелки. Выполняется герметичной для предотвращения нарушения разреженной среды по отношению к окружающему пространству.
    • Кронштейна крепления – представляет собой несущую конструкцию, выступающую и в роли опоры для газовой горелки, и в качестве одного из проводников электрического тока.
    • Горелки – как правило, трубка из оксида металла, внутри которой и происходит электрический разряд. Наполняется смесью инертных газов и паров металла, в зависимости от модели, наполняемые компоненты могут существенно отличаться.
    • Электродов – предназначены для начала искрообразования и продолжения горения тлеющего разряда.

    Принцип действия газоразрядных ламп заключается в получении светового потока от ионизации смести газа и паров металла. Рассмотрим принцип их работы на следующем примере (см. рисунок 2):

    Принцип действия газоразрядной лампы

    Рис. 2. Принцип действия газоразрядной лампы

    При подаче напряжения на светильник с газоразрядной лампой осуществляется его преобразование через пускорегулирующий аппарат (ПРА). Затем повышенное напряжение порядка 2 – 5кВ поступает на электроды лампы. Этого достаточно для пробоя газового промежутка, поэтому, сначала возникает искра, а затем загорается тлеющий разряд внутри трубки.

    Температура горения разряда достигает 1300 ºС, за счет чего смесь разогревается до такого состояния, когда все свободные частицы обладают достаточной энергией для выхода за пределы атома. Физически этот процесс сопровождается планомерным повышением интенсивности светового потока по мере разогрева газоразрядной среды. При этом можно наблюдать некоторые колебания цветового спектра свечения по мере изменения диапазона излучаемой волны.

    Заметьте, несмотря на то, что в конструкции самой газоразрядной лампы ПРА отсутствует, без него запустить устройство не получится. В состав пускорегулирующего аппарата входит:

    • дроссель-трансформатор, предотвращающий резкое нарастание тока при протекании переходного процесса;
    • импульсное зажигающее устройство — кратковременно увеличивает напряжение на электродах лампы до величины пробоя искрового промежутка;
    • конденсатор – применяется для сглаживания кривой напряжения, но устанавливается не во все модели ПРА.

    В зависимости от типа газоразрядной лампы, будет отличаться и устройство ПРА, технические особенности его компонентов. Поэтому для каждого конкретного вида осветительного оборудования устанавливаются свои модули.

    Конструктивные особенности изделий

    Под газоразрядными лампами следует понимать альтернативный традиционным источникам света компактный прибор, главная особенность которого — излучение света в диапазоне, который человек способен охватить взглядом. Чтобы понять принцип работы устройства, нужно разобраться с его конструктивными особенностями.

    Основа изделия — это стеклянная колба. В нее под определенным давлением закачивают пары металла, но чаще газ. Дополнительные элементы — электроды по краям стеклянной колбы.

    Понимая особенности строения изделия, можно представить себе принцип его работы. Построен он на действии электрического разряда, который пропускает через себя стеклянная колба с электродами. Ядро колбы — главный электрод. Под ним работает токоограничительный резистор. В то время как электрический разряд проходит через колбу, она начинает излучать свет.

    Строение газоразрядной лампы

    Кроме перечисленных выше электродов и колбы, лампа имеет цоколь. Именно он позволяет расширить сферу использования изделия. Его можно вкручивать в осветительные приборы разного назначения.

    Обратите внимание! Чаще всего такие устройства применяют в создании именно уличного освещения. Ими оснащают фонари, а также фары в автомобилях, как уже было отмечено выше.

    Особенности для рассмотрения

    Газовый фонарь / электрический

    Когда вы говорите о газовой или электрической лампе, это просто относится к типу топлива, с которым работает осветительное устройство. Выбор топлива может быть газ под давлением, жидкий пропан или электричество..

    Есть некоторые модели, которые имеют аксессуары для электрического топлива. Что касается лучшего варианта, вы должны выбрать газовое топливо из-за простоты использования и удобства. По сравнению с электрическими, газовые лампы очень яркие..

    Материал аксессуаров

    Материал фонарика, который вы выбираете, очень важен. Наиболее рекомендуемый материал, который используют большинство производителей наружных газовых фонарей, это медь. В отличие от большинства металлов, медь известна своими способностями к коррозии и износостойкости. Этот материал может противостоять суровым условиям, включая влажные прибрежные районы. Кроме того, медь стареет очаровательно с сдержанным характером..

    Лучшие газовые фонари: особенности и 5 лучших газовых ламп

    Выбор аксессуара полностью зависит от того, где вы хотите установить лампу. Популярные аксессуары включают в себя: верхний пергамент, нижний верхний пергамент, полукрюк, усы, гусиная шея, флер-де-лис, защита от ветра и английский верхний.

    Крепления крепления

    Хорошие крепления определяются аксессуарами. Идеальной моделью является та, в которой установлены все аксессуары с латунными защелками и петлями. Это гарантирует, что стеклянные детали хорошо закреплены, обеспечивая стабильную и долговечную структуру…

    Кронштейны вместе с аксессуарами должны быть выделены высококачественным слоем для большей устойчивости к коррозии и износу…

    Лучшие газовые фонари: особенности и 5 лучших газовых ламп

    Убедитесь, что различные латунные и медные фитинги имеют значительную пожизненную гарантию. Аксессуары для газовых горелок должны быть сертифицированы CSA. Это гарантия того, что модель, которую вы собираетесь купить, безопасна для использования вне помещений…

    Устройство

    Все газоразрядные светильники состоят из:

    • стеклянной колбы с покрытием или без покрытия в виде цилиндра, дуги, сферы, шара, свечи, кольца;
    • цоколя;
    • разрядной трубки (горелки);
    • электродов (основного и поджигающего/поджигающих).

    Эксплуатация невозможна без ПРА (пуско-регулирующего аппарата). Особенность принципа работы – необходимость в балласте, обеспечивающем независимость от перепадов напряжения.

    Внимание! Без регулирующей системы газоразрядные лампы не способны долго служить.

    Короткое описание

    Для освещения дороги давно принято использовать лампы накаливания и люминесцентные модели, однако существуют варианты, которые справляются с задачей лучше этих вариантов – газонаполненные источники освещения. Для работы этих устройств потребуется электрический разряд в газе, который содержится в металлических частицах. Внешнее исполнение подобных элементов может отличаться в зависимости от материалов. Потому что одни производители предпочитают применять стекло, а другие останавливают внимание на керамике или металле. Форма также различается: от сферической до цилиндрической.

    Область применения

    Газонаполненные элементы служат одной из лучших замен ламп накаливания. Потому что обеспечивают человек качественным свечением и дальностью. Безопасность от этого повышается. Кроме того, такое преимущество дает возможность устанавливать продукт не только в транспорте, но и:

    • При организации уличного освещения;
    • В качестве хорошей подсветке для фасадов или билбордов;
    • При помощи газонаполненных источников света, человек сможет без проблем осветить витрину;
    • Нередко модель используется для установки в сигнализационную технику;
    • Ну и последнее, где продукт встречается чаще всего – лампы ближнего и дальнего света в автомобиле.

    Какие существуют марки

    Выбирая тот или иной продукт на полке, следует заранее изучить информацию о марках. Газоразрядные изделия встречаются в несколько линейках, при этом свечение и технические возможности везде отличаются. Ничего сложного в марках нет. Существует всего 4 популярных типа:

    • Ксеноновые модели газоразрядного типа. Особенность такого исполнения – сверхвысокое давление. Дальность освещения и яркость на высоком уровне. Цвет приятный и насыщенный. Часто модели применяют не только для установки в автомобиль, но и для кинематографа. В отличие от светодиодной продукции такой источник освещения гарантирует лучшую яркость.
    • Второй популярный тип – ртутно-талиевые лампочки. Важно сразу понимать, что для транспорта модель неподходящая. Большим спросом продукция пользуется для проведения фотохимии в крупных масштабах. Их выбор обусловлен мощностью и большим спектром.
    • Встречаются газонаполненные импульсные варианты. Главное преимущество исполнения – большая амплитуда. Такая возможность позволяет применять оборудование для стробоскопии. Кроме этого, продукция может использоваться для получения фотографий на высокой скорости.
    • Последняя разновидность – газоразрядные ксеноновые лампы в металлической оболочке. Важно знать, что этот вариант отличается от того, который приведен в первом пункте. При этом единственное различие между ними заключается в области применения, а также спектре излучения, который чем-то напоминает солнечный свет.

    Как видно из представленных моделей, область применения газонаполненных источников освещения достаточно обширна, что дает возможность использовать их практически в любой сфере.

    Введение

    По сути, галогенная лампа представляет собой немного усовершенствованную классическую лампу накаливания. Они отличаются от обычных лампочек ярким светом, стабильностью (отсутствует эффект мерцания), широким спектром и цветом. Цвет свету придается химическим путем за счет использования различных газов в колбе.

    галогеновые лампы для дома

    Виды галогеновых ламп

    Название галогеновые лампы получили за то, что в колбах у них не вакуум, как в обычных, а галогеновые газы с парами йода, хлора, брома, фтора и пр.

    Подобная технология позволила значительно продлить срок службы галогеновых ламп – нормой для них считается 3-5 тысяч часов работы, тогда как у классики – до 1 тысячи часов. Благодаря газу, с поверхности вольфрамовой спирали практически не происходит испарения, поэтому она работает максимально долго.

    Натриевые лампы высокого давления очень популярны у садоводов, которые разводят растения в теплицах и оранжереях. В пасмурный день их теплый свет вполне может заменить солнечный. Это повышает плодоносность растений.

    Короткодуговые лампы со сверхвысоким сроком службы, используются главным образом в развлекательной сфере и архитектурном освещении.

    Колба у этих светильников также отличается. Обычно ее делают из специального кварцевого стекла, способного отфильтровывать ультрафиолетовое излучение. Это благоприятно сказывается на мебели и стенах – они не выгорают, как при обычном светильнике или солнечном свете.

    Из-за галогенового газа колба лампы сильно нагревается. Чтобы не происходило перегрева или возгорания, в устройствах устанавливают дихроичные отражатели. Они помогают бороться с тепловым излучением и выводят его за пределы светильника, рассеивая в воздухе.

    Внимание: яркость лампы можно регулировать, меняя отражатели и их форму, устанавливая рассеивающие или фокусирующие стекла.

    Медицинский магнетрон


    Teledyne e2v

    В задаче эффективной генерации когерентных волн на радиочастоте в компактном корпусе у магнетрона нет конкуренции.

    Впервые магнетроны прославились на Второй мировой войне в качестве основы британских радаров. К 1970-м в радарах они уже почти не использовались, однако нашли своё применение в промышленности, науке и медицине, и трудятся там по сей день.

    Именно последний пример использования магнетрона особенно ярок. Он создаёт высокоэнергетический электронный луч в линейном ускорителе. Когда электроны из луча отражают ядра мишени — состоящей из материала с большим атомным числом, например, вольфрама – появляется обилие рентгеновских лучей. Затем эти лучи можно направлять на опухоли, чтобы убивать в них раковые клетки. Первый клинический ускоритель, предназначенный для радиотерапии, установили в лондонском госпитале Хаммерсмита в 1952 году. Трёхметровый ускоритель питал магнетрон на два мегаватта.

    Магнетроны высокой мощности разрабатывают и сегодня, удовлетворяя спрос со стороны радиотерапии. На фото показан медицинский магнетрон производства компании e2v Technologies (ныне Teledyne e2v). Его пиковая мощность составляет 2,6 МВт, средняя – 3 кВт, а эффективность – более 50%. Его длина – 37 см, вес – 8 кг, он достаточно мелкий и лёгкий, чтобы помещаться в поворотный кронштейн аппарата радиотерапии.

    Устройство и характеристики разрядных ламп

    Все основные детали лампы заключены в стеклянную колбу. Здесь происходит разряд электрических частиц. Внутри могут находиться как пары натрия или ртути, так и какой-либо из инертных газов.

    В качестве газового наполнения применяют такие варианты, как аргон, ксенон, неон, криптон. Более популярны изделия, наполненные парообразной ртутью.

    Элементы газоразрядной лампы

    Конденсатор отвечает за работу без мигания. Транзистор владеет положительным температурным коэффициентом, который обеспечивает мгновенный запуск ГРЛ без мерцания.

    Работа внутренней конструкции начинается после того, как в газоразрядной трубке пройдет генерация электрического поля.

    В процессе в газе появляются свободные электроны. Соударяясь с атомами металла, они его ионизируют. При переходе отдельных из них, появляется избыточная энергия, порождающая источники свечения — фотоны.

    Электрод, являющийся источником свечения, находится в центре ГРЛ. Всю систему объединяет цоколь.

    Лампа может излучать разные световые оттенки, которые может видеть человек — от ультрафиолетовых до инфракрасных. Чтобы это стало возможным, внутреннюю часть колбы покрывают люминесцентным раствором.

    Чем заполняются газоразрядные лампы?

    Пример наполнения газоразрядной лампы

    Рис. 3. Пример наполнения газоразрядной лампы

    Для наполнения газоразрядных ламп применяются различные типы инертных газов, которые будут активироваться при подаче напряжения на контакты цоколя. Наиболее распространенными из них являются аргон, неон, ксенон и криптон. В некоторых моделях применяется смесь нескольких газовых для получения газоразрядной среды с заданными свойствами.

    Помимо инертного газа, лампа может заполняться парами металлов, самые известные из которых натрий и ртуть. В зависимости от способа приведения газоразрядной лампы в рабочее состояние они также разделяются на несколько видов. Но, следует отметить, что наличие металла не является обязательным условием, так как на практике встречаются лампы исключительно с инертным газом – ксеноновые и неоновые. Поэтому в таких моделях в качестве наполнителя используется только газ.

    Отдельной категорией являются металлогалогенные лампы, колба которых заполняется не только инертными газами и парами натрия и ртути, но и галогенидами металлов.

    Область применения ГРЛ.

    ГРЛ – общепринятая аббревиатура, означает газоразрядные лампы.

    Все они имеют общие физические принципы, их применение очень разнообразно. Это могут быть всем привычные осветительные лампы дневного освещения, неоновые рекламные вывески, ультрафиолетовые бактерицидные облучатели (иногда их еще называют кварцевыми), облучатели, применяемые в соляриях для загара, и даже мощные корабельные и авиационные прожекторы. Это все ГРЛ. В зависимости от мощности и предназначения используется разная пускорегулирующая аппаратура. Даже спустя более 50 лет с момента появления, они не утратили своих позиций.

    Автомобильный ксенон – это тоже ГРЛ.

    Их можно даже встретить в мониторах, телевизорах, дисплеях ноутбуков. Они обеспечивают подсветку жидкокристаллических экранов. Хотя надо признать, сейчас все реже.

    По энергопотреблению они занимают промежуточное место между тепловыми источниками света и осветительными светодиодами. Характеризуются длительным сроком службы.

    Разновидности изделий

    Выделяют разные виды газоразрядных ламп в зависимости от типа свечения, величины давления.

    Если сравнивать потоки светового излучения, создаваемые изделиями, то газоразрядные лампы можно разделить на:

    • люминесцентные;
    • газосветные;
    • электродосветные.

    Первые отличаются светом, поступающим наружу за счет слоя люминофора, которым покрыта лампа, активирующегося при газовом разряде.

    Газоразрядные индикаторные лампы

    Газосветные светят за счет света самого газового разряда, а электродосветные освещают с помощью свечения электродов под воздействием газового разряда.

    По величине давления изделия можно разделить на лампы высокого и низкого давления.

    Первые могут дополнительно разделяться на дуговые ртутные лампы (ДРЛ), а также на дуговые ксеноновые трубчатые (ДКсТ), дуговые ртутные с йодидами (ДРИ) и дуговые натриевые трубчатые (ДНат). Главное их отличие — функционирование без пускорегулирующего устройства. Именно такие лампы чаще всего освещают улицы, дома, автомобили и стенды наружной рекламы.

    Стоит обратить внимание на тот факт, что лампы высокого давления газоразрядного типа используются чаще всех остальных. Натриевые и ртутные модели просто незаменимы в создании ярких баннеров рекламы, освещающих улицы в ночное время. Жилые и офисные помещения с помощью таких ламп освещают нечасто.

    А вот что такое газоразрядные лампы с низким давлением? Они классифицируются на ЛЛ и КЛЛ. Эти лампочки с успехом выполняют функции ранее используемых ламп накаливания. Именно их удобнее и практичнее всего использовать для создания не только уличного, но и домашнего освещения.

    Среди ламп низкого давления наиболее популярными считаются люминесцентные. Такие лампы для уличного освещения подходят как нельзя лучше. Вкручивая их в фонари, можно добиться высокой эффективности работы за счет мощного преобразования электроэнергии в световую.

    Как заказать газовый фонарь

    Вы должны знать, как заказать газовую лампу, особенно если это первый таймер. Это обеспечит наличие всех необходимых элементов для завершения конкретной установки..

    Для начала необходимо выбрать стиль и размер желаемой лампы, которая убедится, что она наиболее приятна и подходит для ваших нужд. Среди первых соображений аксессуары и стандартные варианты монтажа..

    Вы можете улучшить внешний вид своей лампы, выбрав между доступными аксессуарами и вариантами монтажа. Убедитесь, что вы знаете все детали вашего потолка, прежде чем заказывать подвесной светильник.

    Лучшие газовые фонари: особенности и 5 лучших газовых ламп

    Вы можете добиться этого, принимая во внимание любую функцию, которая может повлиять на высоту фонарика. Узнайте все, что вы можете о верховой езде.

    В большинстве случаев вилки не поставляются с установленной лампой. Детали, которые еще не установлены, поставляются независимо, и производитель предлагает все необходимое оборудование для установки..

    Посткапперы могут также потребовать отдельной установки, и производитель обычно предоставляет необходимое установочное оборудование. Возможно, вам придется воспользоваться услугами установщика фонаря, если у вас ограниченные навыки установки..

    Гиротрон

    Гиротрон изобрели в 1960-х в научно-исследовательском радиофизическом институте в СССР. Это вакуумное устройство высокой мощности, использующееся в основном для разогрева плазмы в экспериментах ядерного синтеза – например, в ITER, который сейчас строят на юге Франции [международный экспериментальный термоядерный реактор, который будет работать по схеме токамак, тоже изобретённой в СССР / прим. перев.]. В подобных экспериментах может потребоваться разогрев до температур в 150 млн °C.

    Как работает мегаваттный гиротрон? Он использует лучи электронов высокой энергии, вращающиеся в полости в сильном магнитном поле [gyrate, англ. – вращаться по кругу]. Взаимодействие между вращающимися электронами и электромагнитным полем полости генерирует высокочастотные радиоволны, которые направляют в плазму. Волны ускоряют электроны в плазме, тем самым разогревая её.

    Лампа, выдающая в среднем 1 МВт энергии, мелкой не будет. Гиротроны для синтеза обычно имеют 2 – 2,5 м в высоту, и весят порядка тонны – в частности, благодаря 6-7 сверхпроводящим катушкам Теслы.

    Кроме разогрева плазмы гиротроны используются для обработки материалов и в спектроскопии ядерного магнитного резонансна. Также американская армия пыталась применять их для разгона толп (система Active Denial System). Система выдаёт относительно широкий луч миллиметровых волн диаметром около полутора метров. Луч должен разогревать кожу человека, вызывая ощущение ожога, но не проникая в ткани и не вызывая их повреждение.

    Классификация

    Современный рынок газоразрядных источников света предоставляет достаточно большое разнообразие моделей. В зависимости от технических параметров, наполнения и других факторов можно выделить несколько категорий, по которым они будут отличаться.

    Так, в зависимости от наполнения, все модели можно разделить на:

      ;
  • ртутные;
  • металлогалогенные;
  • ксеноновые;
  • неоновые.

В зависимости от источника света газоразрядные лампы можно подразделить на:

  • индукционные;
  • газосветные;
  • люминесцентные.

В зависимости от величины давления, создаваемого газом внутри колбы, все устройства подразделяются на лампы:

  • низкого давления;
  • высокого давления;
  • сверхвысокого давления.

Рассмотрим два последних фактора разделения газоразрядных ламп по видам более детально.

По источнику света

Типы газоразрядных ламп

Рис. 4. Типы газоразрядных ламп

В зависимости от источника получения светового излучения все газоразрядное оборудование бывает индукционное, газосветное, люминесцентное. Индукционные модели приводятся в свечение посредством электродов, которые раскаляются от протекания электрического разряда. За счет чего их еще называют электродосветными лампами.

В газосветных лампочках источником излучения выступают молекулы или атомы, возбуждаемые протекающим электрическим процессом. При этом в газовой среде образуется достаточное количество энергии для постоянного излучения. Люминесцентные лампы имеют специальное покрытие на поверхности колбы, содержащее люминофоры. Протекающий в газоразрядной лампе разряд активизирует частицы газа, которые, в свою очередь, воздействуют на люминофор.

По величине давления

Лампы высокого и низкого давления

Рис. 5. Лампы высокого и низкого давления

В зависимости от величины формируемого давления внутри газоразрядного источника света все модели подразделяются на три класса:

  • Низкого давления – от 0,15 до 10 4 Па, часто применяются в бытовых целях, ярко выраженным представителем являются люминесцентные лампы;
  • Высокого давления – от 3×10 4 до 10 6 Па, отличаются достаточно большим потоком света при малом потреблении электроэнергии, как правило, устанавливаются на улице, так как хорошо переносят сложные метеоусловия;
  • Сверхвысокого давления – более 10 6 Па, применяются для медицинских целей, пищевой промышленности и прочих отраслей, где требуется получить высокоинтенсивное излучение на малой площади.

Как построена работа лампочки

Рассмотрим принцип работы газоразрядных ламп подробнее, основываясь на их конструктивных особенностях.

Начнем с того, что лампа газоразрядная генерирует свет за счет создаваемого в теле стеклянной колбы электрического разряда. Газ, закачиваемый в колбу под давлением, лежит в основе освещения. Для создания уличного освещения чаще всего применяют инертные газы:

  • аргон;
  • неон;
  • ксенон и другие.

Практикуется использование и смесей газов в разных пропорциях. Часто в состав включают натрий или ртуть. На основании их включения натриевая газоразрядная лампа или ртутная и носят свои названия.

Газоразрядные ртутные лампы

Обратите внимание! Ртутные изделия в наши дни более актуальны, чем натриевые. Они используются для создания уличного и домашнего освещения.

Оба варианта лампочек могут считаться металлогалогенными источниками света. Сразу после генерации электрического поля при подаче питания газ и свободные электроны в колбе ионизируются. Это приводит к контакту вращающихся на верхних уровнях атомов электронов с остальными электронами атомов металла, что в свою очередь вызывает их переход к внешним орбиталям и конечному появлению энергии — свечению.

Стоит помнить о том, что свечение, получаемое таким образом, может быть самым разным, начиная от ультрафиолетового и заканчивая инфракрасным. Для экспериментов со свечением используют цветную люминесцентную краску для обработки внутренней части колбы. Цветные стенки колбы помогают ультрафиолетовому излучению приобрести видимый цветной свет.

Рейтинг популярных моделей с разъемом H1

Вариант хорошо подойдет для установки в транспортное средство. При его изготовлении использовался прочный материал, который не сломается от падения. Лампочка гарантирует пользователю яркое свечение на протяжении длительного времени. Потребляемая мощность небольшая и составляет 85 Вт, что находится в допустимом диапазоне.

Температура свечения достаточно приятная – 4500 К. В колбу закачиваются газы ксенона, аргона и галогена, при этом все они имеют высокое давление. Такое решение позволяет достигнуть максимальной яркости. Световой поток равен 2300 люменов, что хороший показатель.

Характеристики

Для сравнения с другими видами осветительного оборудования, необходимо детально изучить рабочие параметры газоразрядных ламп:

  • Время готовности – согласно п.34 ГОСТ 24127-80 это временной интервал, протекающий с начала подачи напряжения до момента выхода лампы на рабочие характеристики.
  • Потребляемая мощность – отображает величину нагрузки, потребляемую из сети;
  • Срок службы – характеризует продолжительность активной работы лампы, может колебаться от 2000 до 20 000 часов;
  • Светоотдача – определяет величину светового потока, получаемого с одного ватта потребленной электроэнергии, может колебаться в пределах от 40 до 220 Лм/Вт;
  • Температура цветового свечения – определяет спектр цвета, излучаемого газоразрядной лампой, в зависимости от модели находится в пределах от 2200 до 20 000 К;
  • Индекс цветопередачи – указывает на интенсивность восприятия цветов той поверхности, на которую попадает свет;
  • Напряжение зажигания – в соответствии с п.35 ГОСТ 24127-80 это такая наименьшая разность потенциалов на электродах, которой будет достаточно для начала образования разряда.

В заключение

Выбрать газовый фонарь не так уж и сложно. Все, что вам нужно, это адекватная информация о том, что определяет лучшие модели. Самыми популярными и известными конструкциями являются газовые фонари Кузена. Есть несколько семей этих фонарей, в том числе Орлеан, Роял, Саванна, Джоли, Чарльстон, Акадиан, Бро-Бридж и Ноттауэй, чтобы назвать несколько..

Лучшие газовые фонари: особенности и 5 лучших газовых ламп

Однако есть и другие уникальные и оригинальные модели от других производителей, такие как медная лампа французского квартала Jackson Square. Вы можете выбрать лучший дизайн с учетом всех важных особенностей и того, как обратиться за советом. Как вы думаете, мы пропустили хороший продукт? Если это так, дайте нам знать в комментариях.

Лампы дугового разряда

Дуговой разряд применяется практически во всех газоразрядных лампах. Связано это с тем, что при дуговом разряде ослабевает катодное падение напряжения и уменьшается его роль в балансе энергии лампы. Дуговые лампы могут быть изготовлены на рабочие напряжения равные напряжениям электрических сетей. При небольшой и средней плотности тока дугового разряда, а также при невысоком давлении в лампе источником излучения в основном выступает положительный столб, а свечение катода практически не имеет никакого значения. Повышая давление газа или паров металла наполняющих горелку прикатодная область постепенно уменьшается, а при значительных давлениях (более 3 × 104 Па) ее практически не остается совсем. Увеличением давления в лампах достигают высоких параметров излучения при небольших расстояниях между электродами. Высокие значения светоотдачи при совсем малых расстояниях можно получить при сверхвысоких давлениях (более 106 Па). С ростом давления и уменьшением расстояния между электродами сильно возрастает плотность тока и яркость шнура разряда.

При увеличении давления и плотности тока происходит образование изотермической плазмы, излучение которой в основном состоит из нерезонансных спектральных линий, возникающих при переходе электрона в атоме на более низкие, но не основные уровни.

Дуговой разряд используют в самых различных газах и парах металлов от самых низких давлений до сверхвысоких. В связи с этим конструкции колб дуговых ламп чрезвычайно разнообразны как по форме, так и по роду применяемого материала. Для ламп сверхвысокого давления большое значение приобретает прочность колб в условиях высоких температур, что привело к разработке соответствующих методов их расчета и исследования параметров.

После появления дугового разряда из катодного пятна выбивается основная масса электронов. Светящаяся катодная часть разряда начинается с катодного пятна, представляющего из себя небольшую светящуюся точку на спирали. Катодных пятен бывает несколько. В самокалящихся катодах катодное пятно занимает небольшую часть его поверхности, перемещаясь по ней по мере испарения оксида. Если плотность тока высока на материале катода возникают местные тепловые перегрузки. По причине таких перегрузок приходится применять катоды специальных сложных конструкций. Количество конструкций катодов разнообразно, но все они могут быть разделены на катоды ламп низкого давления, высокого давления и сверхвысокого давления.

Трубчатая газоразрядная лампа низкого давления

Рисунок 5. Трубчатая газоразрядная лампа низкого давления

Газоразрядная лампа высокого давления

Рисунок 6. Газоразрядная лампа высокого давления

Газоразрядная лампа сверхвысокого давления

Рисунок 7. Газоразрядная лампа сверхвысокого давления

Разнообразие материалов, применяемых для колб дуговых ламп, большие значения токов требуют решения вопроса о создании специальных вводов. Подробно о конструкциях газоразрядных ламп можно прочитать в специальной литературе.

Клистрон

Клистрон помог ускорить прогресс в физике высоких энергий. Клистрон преобразуют кинетическую энергию луча электронов в энергию радиоволн. Выходная мощность устройства серьёзно превышает таковую у ЛБВ или магнетронов. Клистрон придумали братья Рассел и Сигурд Вариан в 1930-х, и основали в компании с другими инженерами Varian Associates для продажи приборов. Сегодня этот бизнес живёт в рамках компании Communications and Power Industries.

В клистроне электроны, испущенные катодом, ускоряются по направлению к аноду, формируя луч. Магнитное поле не даёт лучу расширяться, пока тот проходит через отверстие в аноде и попадает на коллектор. Между анодом и коллектором находятся полые структуры, объёмные резонаторы. На ближайший к катоду резонатор подаётся высокочастотный сигнал, что приводит к появлению внутри полости электромагнитного поля. Поле модулирует луч электронов, проходящий через резонатор, из-за чего скорости электронов начинают различаться, и те, по мере продвижения через резонаторы, группируются в сгустки. Большая часть электронов, проходя через последний, активно колеблющийся резонатор, замедляются. В итоге выходной сигнал получается гораздо сильнее входного.

В 1960-х инженеры разработали клистрон для работы в качестве источника радиоволн в новом 3,2-километровом линейном ускорителе частиц в Стэнфорде. Он работал на частоте 2,856 ГГц и использовал электронный пучок на 250 кВ. Его пиковая мощность составляла 24 МВт. Всего для получения энергий частиц в районе 50 млрд эВ потребовалось установить 240 таких клистронов.

Эти клистроны проложили путь к масштабному использованию электронных ламп в качестве источников радиоволн в физике частиц. До сих пор производится вариант такого клистрона на 65 МВт. Также клистроны используются для просвечивания багажа, стерилизации еды и радиотерапии.

Положительные и отрицательные стороны ГРЛ

Встречаются ГРЛ как в профессиональной аппаратуре, так и в приборах, предназначенных для научных исследований.

Как главные преимущества осветительных приборов этого вида обычно называют такие их характеристики:

  • Уровень светоотдачи высокий. Этот показатель не очень снижает даже толстое стекло.
  • Практичность, выражающаяся в долговечности, что позволяет применять их для уличного освещения.
  • Устойчивость в сложных климатических условиях. До первого понижения температуры их используют с применением обычных плафонов, а зимой — со специальными фонарями и фарами.
  • Доступная стоимость.

Минусов у этих ламп не очень много. Неприятной особенностью является довольно высокий уровень пульсирования светового потока.

Вторым веским недостатком является сложность включения. Для устойчивого горения и нормальной работы им просто необходим балласт, ограничивающий напряжение для необходимых приборам пределов.

Третий минус заключается в зависимости параметров горения от достигаемой температуры, которая опосредованно влияет на давление рабочего пара в колбе.

Поэтому большинство газоразрядных приборов набирает стандартные характеристики горения спустя некоторый временной период после включения.

Излучающий спектр у них ограничен, поэтому цветопередача как у ламп высокого напряжения, так и низкого неидеальна.

Характеристики ДРЛ

Работа приборов возможна только в условиях переменного тока. Активируют их при помощи балластного дросселя. Для разогрева необходимо какое-то время. Из-за содержания ртутных паров, они не совсем безопасны.

Утилизация

В виду наличия ртути и других загрязняющих веществ в составе лампочки, способ их утилизации в корне отличается от остальных видов ламп. Для этих целей работают специальные организации, занимающиеся сбором и дальнейшей демеркуризацией определенной категории газоразрядных ламп.

Утилизация газоразрядных ламп

Рис. 8. Утилизация газоразрядных ламп

Если такая лампочка разобьется у вас дома, необходимо сразу принять для предотвращения отравления парами ртути домочадцев. Более детально об этом вы можете узнать из следующей статьи: https://www.asutpp.ru/razbilas-energosberegayuschaya-lampa.html

Как правильно устанавливать галогенки

Несмотря на то что принципиальное устройство галогенной лампы фактически идентично обычной, правила монтажа их отличаются. Светильник накаливания можно просто выкрутить и заменить на новый, но подобный фокус не подойдет к искомым устройствам. Действовать нужно по следующей схеме:

  1. Выключите люстру, а лучше обесточьте всю линию, с которой вы собираетесь работать.
  2. Подождите, пока температура колбы упадет до комнатной.
  3. Вытащите защитное стекло со светильника. Обычно оно закрепляется при помощи пружины или винтов. Действуйте аккуратно, чтобы не поломать его или зажимы.
  4. Вытащите старую лампу. Для этого необходимо нажать на нее и вынуть из патрона. Если не поддается, то постарайтесь раскачать ее из стороны в сторону (если цоколь в ней штырьковый, а не резьбовой).
  5. Сравните маркировку имеющейся лампочки и новой.
  6. Оденьте перчатку (запрещается прикасаться к новой лампе руками или кожей). Не дуйте на нее и не вытирайте об руку.
  7. Вставьте новую лампочку в патрон или вкрутите ее.
  8. Установите на место защитное стекло.
  9. Включите питание, проверьте работу восстановленного светильника.

Внимание: касаться поверхности лампы нельзя, поскольку на ней остается жир и кусочки кожи. При работе колба нагревается до высоких температур, и жир может загореться, что приведет к поломке светильника.

Лампа бегущей волны с кольцевым стержнем

Одна из ламп времён Холодной войны, остающаяся в строю до сих пор – это огромная лампа бегущей волны с кольцевым стержнем. В этой высокоэнергетической лампе расстояние от катода до коллектора составляет более 3 м, что делает её крупнейшей в мире ЛБВ.

128 ЛБВ с кольцевым стержнем обеспечивают мощные импульсы радиосигналов для чрезвычайно мощного радара с фазовой решёткой, находящегося на базе ВВС Кавалер в Северной Дакоте. Этот радар, работающий на частоте 440 МГц, называется «Система определения характеристик радиолокационных атак по периметру» [Perimeter Acquisition Radar Attack Characterization System, PARCS]. Он высматривает баллистические ракеты, летящие в сторону Северной Америки. Также он отслеживает запуски космических ракет и движущиеся по орбите объекты, выходя в сеть наблюдения за космосом. PARCS, построенный в 1972-м, отслеживает более половины всех объектов, находящихся на орбите Земли. Говорят, что он способен обнаружить объект размером с баскетбольный мяч на расстоянии в 3200 км.

Ещё более высокочастотный вариант лампы с кольцевым стержнем используется в радаре с фазовой решёткой на удалённом острове Шемья, расположенном в 1900 км от побережья Аляски. Это радар Cobra Dane, отслеживающий запуски баллистических ракет, не принадлежащих США. Он также собирает данные наблюдения за космическими запусками и спутниками, находящимися на низкой околоземной орбите.

Схема этого гиганта известна как кольцевой стержень. Он состоит из концентрических колец, соединённых перемежающимися отрезками, или стержнями, расположенными через равные промежутки по всей его длине. Такая схема даёт большую интенсивность поля вдоль луча электронов по сравнению с заурядными ЛБВ, у которых радиоволны распространяются по спиральному проводу. Более высокая интенсивность даёт больший коэффициент усиления и хорошую эффективность. Лампа на фото была разработана компанией Raytheon в начале 1970-х; сегодня их производит L3Harris Electron Devices.

Преимущества и недостатки

К основным преимуществам газоразрядных источников света следует отнести:

  • Высокий уровень светоотдачи – такие устройства куда эффективнее обычных лампочек Ильича и прекрасно освещают даже через непрозрачные плафоны.
  • Длительный период эксплуатации – существенно превосходят лампочки накаливания, а некоторые модели, могут конкурировать даже со светодиодными источниками.
  • Простая схема подключения.
  • Демократичная стоимость, комплектуется недорогими элементами, которые легко меняются в процессе работы.
  • Некоторые версии отлично подходят для установки на улице, но, как правило, плохо справляются в условиях сильных морозов.

К основным недостаткам следует отнести наличие пульсации светового потока, необходимость подключения ПРА для запуска, ограниченный диапазон рабочего напряжения, чувствительность к качеству питающего напряжения. Требуется время на разогрев, из-за чего их нецелесообразно использовать в сетях с частой коммутацией. Невозможно регулировать интенсивность свечения при помощи диммера.

Что нужно знать об индикаторных видах ламп

В качестве альтернативы малогабаритным лампам накаливания использование газоразрядных индикаторных ламп (лампы ин) выглядит более чем оправдано. Такие лампы работают за счет свечения закачанного между электродами газа, помещенного в стеклянную колбу. Какого цвета газ использовали для наполнения колбы, такого цвета получится конечное свечение.

Самые популярные линейные газоразрядные индикаторы — на основе неона. Конструкции можно встретить в елочных гирляндах, не редкость и светильник с наполнением такого рода —лампочкой газоразрядного типа миниатюрных размеров.

Схема часов на лампах ин 14

Газоразрядные индикаторы отличаются практичностью и экономичностью работы, особенно по сравнению с обычными лампочками. Они имеют невысокий уровень внутреннего сопротивления. Одиночные варианты чаще всего используют для подсвечивания надписей на стекле или пластике, также индикаторы подходят для подсветки символических пиктограмм.

Важно! Газоразрядные индикаторные лампы могут воспроизводить как битовую информацию, так и десятичные цифры.

В заключение отметим, что невозможно искусственно увеличить значение использования газоразрядных ламп в жизни современного человека. Изделия действительно востребованы и в некотором роде даже незаменимы. Сколько еще применений сможет им найти человек в ближайшем будущем? Время покажет.

Заключение

Зная, что такое галогенная лампа, вы сможете сделать правильный выбор в магазине. Их выпускает множество производителей (Philips, GE, Sylvania, Osram), и по качеству они практически ничем не отличаются.

Не надо приобретать их на рынке, поскольку в последнее время появилось достаточно много китайских подделок – лучше обратитесь в серьезный магазин.

При установке светильника помните, что он может достаточно сильно нагреваться. Подводите к нему качественные провода (1.5 квадрата вполне достаточно для создания системы освещения), защищая их возле места подключения термоусадкой от обгорания.

Предусматривайте свободное место для свободной циркуляции воздуха и охлаждения, не ставьте их в ограниченном и замкнутом пространстве, поскольку они будут часто сгорать.

Перед покупкой обязательно снимите имеющиеся лампы и изучите их, чтобы не ошибиться с маркировкой и цоколем. Во время замены не забывайте, что касаться колбы и цоколя нельзя.

Карцинотрон

Французская лампа под названием карцинотрон – ещё один интересный пример устройства, родившегося во время Холодной войны. Она приходится родственником магнетрону. Придумал её в 1951 году Бернард Эпштейн из компании Compagnie Générale de Télégraphie Sans Fil (CSF), сейчас входящей в Thales.

Карцинотрон, как и убитрон, появился в результате попытки решить проблемы с осцилляцией обычной лампы. В данном случае источником осцилляции оказалась волна питания, идущая в направлении, обратном направлению электронного луча. Эпштейн обнаружил, что частоту осцилляций можно регулировать напряжением, в результате чего появился патент на лампу обратной волны, регулируемую напряжением [идея создания ЛОВ была высказана в 1948 г. советским ученым М. Ф. Стельмахом / прим. перев.].

20 лет электронные глушилки, используемые в США и Европе, использовали карцинотрон в качестве источника радиоволн. Лампа на фото стала одной из первых, произведённых CSF в 1952-м. Она выдавала 200 Вт в диапазоне S, от 2 до 4 ГГц.

Карцинотроны довольно компактные, если учесть их выходную мощность. Вместе с постоянным фокусирующим магнитом модель на 500 Вт весит 8 кг и имеет размеры 24×17×15 см, чуть меньше обувной коробки.

Странное имя связано с греческим словом karkunos, обозначающим речного рака – так объяснил мне Филиппе Тувенин, специалист по вакуумной электронике из Thales Electron Devices. Ведь раки движутся задом наперёд.

Как выбирать газовую лампу

При выборе необходимо знать характеристики 3-х групп ламп:

  • МГЛ (металлогалогенных);
  • натриевых;
  • ртутных.

Металлогалогенные газоразрядные светильники содержат пары ртути и металлов. Давление высокое, свечение мощное и яркое. Колба из боросиликатного стекла отсекает ультрафиолетовые лучи. В моделях, используемых в промышленности, колба может отсутствовать. Мощность 70-2000 ватт, цоколь один или два.

Цвет близок к белому, но с оттенками, зависящими о наполнения:

  • натрий желтый;
  • таллий зеленый;
  • индий голубой.

Доступны модели, в которых 90% белого цвета, и лампочки для подсветки аквариумов и парников с особым спектром. Для человека эти приборы более благоприятны, чем люминесцентные и натриевые.

Натриевые модели отличаются высокой светоотдачей компактными размерами. Срок службы от 25-и тыс. часов, спад потока света 10-20%. Некоторые производители к натриевым соединениям добавляют ксенон, что позволяет получить белое свечение. Модели с высокой мощностью монтируются в основном вне помещений. Из Европы поставляются лампочки с мощностью до 35 Вт, предназначенные для жилых помещений.

Двухрежимная лампа бегущей волны

Двухрежимная ЛБВ была странной микроволновой электронной лампой, разработанной в США в 1970-е и 1980-е в качестве меры противодействия радарам. Лампа могла выдавать непрерывную волну малой мощности и прерывистую волну большой мощности, и всего у неё было по два: два луча, две цепи, две электронные пушки, два фокусирующих магнита, два коллектора – и всё это в едином корпусе лампы.

Главным её преимуществом было расширение возможностей приборов – к примеру, система противодействия могла работать в двух режимах, с непрерывной волной малой мощности и прерывистой волной большой мощности, но с единственным передатчиком и простым облучателем антенны. Управляющая решётка электронной пушки в короткой секции лампы, отвечавшей за прерывистые волны, могла быстро переключать режимы работы лампы. Естественно, если корпус лампы повреждался, переставали работать обе функции.

Лампа на фото была разработана подразделением Raytheon, которую в 1993 году купила Litton Electron Devices. Raytheon/Litton и Northrop Grumman производили двухрежимные ЛБВ, однако их производство было слишком сложным для массового выпуска, поэтому в начале 2000-х его свернули.

Принцип работы газоразрядной лампы

При проверке производительности лампы нужно соблюдать некоторые рекомендации:

  1. Не спешите вставлять новую модель на место испортившейся, нужно убедиться, что дроссель не замкнут, в противном случае могут сгореть сразу несколько деталей.
  2. Используйте при установке сначала диод с целыми спиралями, но не рабочую, в которой ранее мигал либо светился газ. Если спирали останутся в порядке, то можно устанавливать и вкручивать новую модель, если же сгорят, то стоит изменять сам дроссель.
  3. Если нужен дополнительный ремонт, то начинать нужно со стартера, который выходит из строя чаще других составных конструкции лампы.
  4. Что нужно помнить? Нужно знать, что проверить и стартер, и дроссель индивидуально без использования специализированных устройств – почти нереально.

Чем отличаются светодиодные светильники?

  1. Высокий показатель экономии энергии и электричества.
  2. Экологически чистые составляющие, не нуждаются в особой утилизации либо уходе.
  3. Срок эксплуатации при непрерывной работе равен 40–60 тысяч часов.
  4. Поток света нормализован во всём диапазоне питающегося напряжения от 170 до 264В, при этом показателей освещённости не меняется.
  5. Быстрое разогревание и включение.
  6. Не имеет в составе ртути.
  7. Нет пусковых токов.
  8. Хорошая цветопередача.
  9. Есть возможность самостоятельно регулировать мощность.

Разновидности ламп

Многолучевой клистрон

Мощность, как многие из нас узнали студентами, это напряжение, умноженное на ток. Чтобы извлечь из электронных ламп больше мощности, можно увеличить напряжение на электронном луче, однако придётся увеличивать размер лампы и усложнять подачу питания. Также можно поднять ток луча, но и с этим хватает проблем. Нужно будет убедиться, что устройство выдержит более высокий ток, а магнитное поле может безопасно перемещать электроны по цепи – по той части лампы, что взаимодействует с лучом электронов.

Кроме того, эффективность лампы обычно падает с ростом тока, поскольку ухудшается группирование электронов, необходимое для преобразования энергии.

Все эти недостатки проявляются в обычной электронной лампе с единственным электронным лучом и единственной цепью. А что, если организовать несколько лучей, исходящих с нескольких катодов, но проходящих через общую цепь? Даже если отдельные лучи будут иметь среднюю мощность, общий ток будет большим, а эффективность устройства не пострадает.

Такие многолучевые устройства изучали в 1960-х годах в США, СССР и много где ещё. В США с этим не вышло, а в СССР работы продолжались, и привели к успешному внедрению многолучевых клистронов, или МЛК. В России множество таких ламп применялось и применяется в различных областях, в т.ч., для радаров.

На фото показан современный пример МЛК, изготовленный в 2001 году французской компанией Thomson Tubes Electroniques (сейчас входящей в Thales). Его разработали в немецкой лаборатории Electron Synchrotron (DESY). Более новая его версия используется в европейской лаборатории рентгеновских лазеров на свободных электронах. В лампе используется семь лучей, дающих общий ток в 137 А, с пиковой мощностью в 10 МВТ, и средней – в 150 кВт. Её эффективность превышает 63%. Для сравнения, клистрон с единым лучом, разработанный в Thomson, даёт пиковую мощность в 5 МВт, и среднюю в 100 кВт, обладая эффективностью в 40%. Получается, что в плане усиления сигнала один МЛК эквивалентен двум обычным клистронам.

Коакситрон

Все описанные мною лампы используют лучи электронов. Однако до появления таких устройств в лампах использовались сетки – электроды в виде прозрачных металлических экранов. Их помещали между катодом и анодом для управления или модулирования потока электронов. В зависимости от количества таких сеток лампы назывались диодами (без сеток), триодами (с одной сеткой), тетродами (две сетки) и т.п. Лампы низкой мощности называли «приёмными лампами», поскольку они обычно использовались в радиоприёмниках или в качестве переключателей (стоит отметить, что в США лампы называют «трубками», а в Британии – «клапанами»).

Конечно, делали и лампы с управляющими сетками, поддерживающие высокие мощности. Передающие лампы использовались – да, да – в радиопередатчиках. Позднее такие лампы стали применяться в разнообразных интересных областях в промышленности, науке и военном деле.

В триодах и лампах с ещё большим количеством сеток стоял катод, управляющая током сетка, и анод или коллектор (или пластина). Большая их часть имела цилиндрическую форму с центральным расположением катода – обычно это была нить, окружённая электродами.

Коакситрон, разработанный RCA в начале 1960-х, представляет собой уникальную модификацию цилиндрического дизайна. Электроды идут по радиусу, от цилиндрического коаксиального катода к аноду. Однако у катода коакситрона эмиттер электронов не единственный – он расположен сегментами по всей окружности, и множество подогреваемых нитей служат источниками электронов. Каждая нить даёт свой небольшой луч электронов. Поскольку этот луч перемещаются к аноду радиально, магнитного поля для ограничения потока электронов не требуется. Поэтому коакситрон получается очень компактным, учитывая значительный уровень его мощности, порядка мегаватта.

Коакситрон на 1 МВт и 425 МГц весил 59 кг и имел 61 см в длину. Хотя у него был довольно скромный коэффициент усиления, от 10 до 15 дБ, как компактный и ультравысокочастотный усилитель он был уникальным устройством. В RCA хотели сделать ускоритель на таких устройствах, но в итоге они прижились в UHF-радарах. И хотя место коакситронов в последнее время заняли твердотельные устройства, некоторые из них до сих пор трудятся в старых радарных системах.

Аудиолампа Telefunken

Важный пример лампы, сетки которой находятся на противоположном конце спектра мощности и частоты по сравнению с мегаваттными монстрами типа клистрона или гиротрона. Telefunken VF14M уважали аудиоинженеры и музыканты, поскольку она использовалась в качестве усилителя в легендарных микрофонах Neumann U47 и U48. Их предпочитали Фрэнк Синатра и продюсер Beatles Джордж Мартин. Кстати, в музее студии Эбби Роуд в Лондоне хранится микрофон Neumann U47. Буква M в названии лампы говорит о том, что она подходит для использования в микрофонах. Такой артикул получали только лампы, прошедшие проверку в Neumann.

VF14 – это пентод, то есть, у неё есть пять электродов, три из которых – сетки. Однако в микрофоне она работает как триод, а две из трёх сеток соединяются вместе и подключаются к аноду. Это сделано по причине якобы лучшего качества звучания триодов. Нить накала VF14, нагревающая катод для испускания электронов, работает при напряжении в 55 В. Это сделано специально, чтобы две лампы можно было последовательно подключать к сети в 110 В, уменьшая стоимость источника питания – в послевоенной Германии это был важный фактор.

Сегодня можно купить чипы, заменяющие VF14M, и даже эмулирующие нить накала на 55 В. Но заменят ли они тёплый ламповый звук? Снобы от аудио, конечно, никогда с этим не согласятся.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий