Caratteristiche delle lampade a scarica
Tutte le lampade che hanno la loro azione basata sulla conversione delle proprietà del gas sono chiamate lampade a scarica. Sono disponibili in diversi tipi e sono utilizzati in una grande varietà di applicazioni. Si distinguono per la loro efficienza, affidabilità e buona resa dei colori.
Cosa sono le lampade a scarica?
Una lampada a scarica (GDL) è un piccolo dispositivo elettrico che emette luce visibile in uno spettro definito.
Ogni dispositivo contiene i seguenti componenti:
- Una lampadina di vetro con elettrodi riempiti di gas;
- apparato di controllo sotto forma di un modulo elettronico o di una resistenza limitatrice
- La base per l'incorporazione nell'attrezzatura.
Varietà
Le lampade a scarica di gas si dividono in lampade a scarica a bassa pressione e ad alta pressione. Ogni gruppo ha le sue caratteristiche specifiche, che influenzano la scelta di una particolare applicazione.
Lampade a scarica a bassa pressione
L'esempio più noto di un GRL a bassa pressione è la lampada fluorescente. Consiste in un tubo che è rivestito all'interno con un fosforo. Gli elettrodi ricevono un impulso di alta tensione e vengono riscaldati.
Quando viene riscaldato, si genera una carica di bagliore tra i contatti e si genera una radiazione UV nell'ambiente gassoso della lampadina, che agisce sul fosforo e lo fa brillare.
Una variante di lampade fluorescenti (LL) sono dispositivi compatti che sono contrassegnati con la sigla CLL e non differiscono dal modello precedente, tranne che per le dimensioni. Tutti i dispositivi hanno un elemento di controllo integrato nella base.
Gli apparecchi di illuminazione a induzione meritano una considerazione a parte. Non hanno elettrodi all'interno e la ionizzazione è causata da un campo magnetico ad alta frequenza. Di solito si usa una miscela di argon e vapori di mercurio nella lampadina, che influisce sul fosforo.
Lampade a scarica ad alta pressione
I componenti che hanno una pressione più alta all'interno del bulbo rispetto alla pressione atmosferica sono chiamati lampade ad alta pressione.
Sono rappresentati da lampade ad arco di mercurio (EB). Non molto tempo fa erano la maggioranza di tutta l'illuminazione stradale. Ora, però, sono state sostituite da fonti di alogenuri metallici e di sodio, che hanno un'efficienza maggiore.
Se gli ioduri sono collegati all'apparecchio, è etichettato DRI. Il dispositivo contiene un bruciatore di vetro di quarzo in cui si trovano gli elettrodi. Una miscela di argon, mercurio e alcuni ioduri metallici è usata come sostanza funzionale. Il bruciatore si trova in uno spazio rarefatto e genera una forte radiazione che è sufficiente per illuminare grandi aree. Gli HID possono essere tra 250W e 3500W di potenza.
Un altro esempio di GDL ad alta pressione è il modello di tubo ad arco di sodio (DNaT). È caratterizzato da un rendimento luminoso molto alto e da un consumo energetico relativamente basso. La luce ha una caratteristica tinta dorata. Lo svantaggio è il lungo tempo di spegnimento, che può richiedere fino a 10 minuti.
Se si desidera una luce bianca che si avvicini il più possibile alla luce del giorno, è meglio scegliere unità ad arco Xenon. La potenza massima può arrivare a 18 kW. Gli elettrodi di tungsteno sono legati al torio e possono sopportare carichi elevati. Il vetro zaffiro è usato se è richiesta la radiazione UV in uscita.
Le lampade a scarica di alogenuri metallici (MHL) sono fonti di luce compatte, robuste e potenti, costituite da un bruciatore a tubo a vuoto. Il bruciatore è fatto di vetro di quarzo o di ceramica. L'interno è riempito con vapori di mercurio e alogenuri metallici. La radiazione è prodotta dalla comparsa di plasma tra gli elettrodi quando viene applicata la potenza. La potenza delle unità può arrivare fino a 3,5 kW in alcuni casi. Sono progettati per una durata di vita di 12.000 ore. Ci vogliono circa 10 minuti per accendere a piena potenza.
Principio di funzionamento della lampada
Il principio di funzionamento del GRL si basa sull'effetto di una scarica elettrica su un gas ionizzato. I gas più comuni utilizzati sono argon, neon, krypton, xenon e varie miscele. Spesso vengono aggiunti sodio o mercurio.
Video sull'argomento: Design, principio e caratteristiche di funzionamento dei tubi radianti
Non appena i contatti vengono eccitati, si genera un campo elettrico nel tubo. Provoca un movimento di elettroni e la loro interazione con le particelle di gas. Quando le particelle si scontrano, viene rilasciata energia che viene poi convertita in radiazioni di un certo spettro. Lo spettro esatto dipende dalla composizione del gas e dall'attrezzatura specifica.
La conversione della radiazione UV in luce visibile è aiutata da un rivestimento di fosforo sulla lampadina.
A volte ci sono modelli con una sorgente beta integrata. Questo ionizza il gas all'interno della lampadina, minimizzando così la carica incandescente.
Come scegliere una lampada a gas
Quando si sceglie una lampada a gas, vale la pena considerare il suo tipo, la potenza e la tonalità della luce emessa. Le lampade a ioduri metallici sono popolari, vantando un'alta pressione e un bagliore potente e luminoso. Il vetro borosilicato elimina completamente la luce UV, rendendo la luce più sicura.
La luminescenza dell'elemento a scarica sarà vicina alla luce bianca del giorno, ma ci sono diverse sfumature a seconda del riempimento. Il sodio dà un colore giallo, il tallio è verde e l'indio è blu.
Si possono trovare sul mercato lampadine per retroilluminare acquari o serre. Hanno uno spettro specifico che è più amichevole per l'ambiente rispetto alle lampade fluorescenti standard o al sodio.
Le lampade al sodio possono durare circa 25.000 ore, il che è paragonabile agli elementi di illuminazione a LED. La luce bianca emessa è il più vicino possibile alla luce del giorno e permette una visione dettagliata degli oggetti senza distorsione dei colori.
I modelli luminescenti sono popolari nelle applicazioni industriali e domestiche. C'è del mercurio all'interno di questi elementi. Quando si sceglie, è importante considerare i lunghi tempi di avvio e il notevole riscaldamento durante il funzionamento.
Applicazioni
Le lampade a scarica di gas sono utilizzate in molti settori diversi. Soprattutto i fari allo xeno nelle auto si distinguono. La maggior parte delle case automobilistiche conosciute (Toyota, Opel, BMW) li usano.
Dispositivi efficaci per l'illuminazione di grandi magazzini, officine industriali e strade, illuminazione di cartelloni pubblicitari e facciate di edifici.
Vantaggi e svantaggi
Come tutte le altre lampade, gli apparecchi di illuminazione a scarica hanno vantaggi e svantaggi. Raccomandiamo di prendere in considerazione ogni punto per una corretta progettazione del sistema di illuminazione.
Vantaggi:
- I modelli sono abbastanza durevoli e hanno una durata di vita oraria considerevole;
- I diversi valori di spettro e di potenza sono disponibili, rendendo facile selezionare il dispositivo giusto per il lavoro;
- La potenza delle lampade a scarica è significativamente superiore a quella di altri dispositivi.
Svantaggi delle lampade a scarica convenzionali:
- Il dispositivo richiede un apparecchio di regolazione per il funzionamento;
- Le lampade sono difficili da assemblare, il che rende difficile la riparazione e il costo elevato;
- I modelli sono sensibili alle fluttuazioni della temperatura ambiente e ai picchi di tensione;
- alcune lampade richiedono un tempo di avvio significativo;
- gli apparecchi al mercurio devono essere smaltiti.
Ci sono degli svantaggi, ma la potenza e l'efficienza delle lampade a scarica di gas permettono loro di tenere ancora una posizione affidabile sul mercato.