Udladningslamper

Virkemåde

Lyset fra udladningslamper udsendes via en udladningsproces i lyskilden, hvor det er selve gassen, som lyser

En udladningslampe består af en ydre glaskolbe, der omslutter og beskytter en gasfyldt beholder, hvori selve udladningsprocessen sker. Den gasfyldte beholder kaldes lyskildens brænder eller udladningsrør. Elektroder er placeret i hver ende af udladningsrøret og gassen lyser ved elektriske udladninger mellem elektroderne.

Elektroderne i udladningslamper består af wolfram, som er imprægneret med et emitterstof, der let frigiver elektroner.

Da alle udladningslamper har en negativ modstandskarakteristik, må en strømbegrænsende enhed indsættes i serie med lyskilden.

 

kl-50-10-10-damplamper-virkemåde-for-brænder-high.jpg

Hjertet i en højtryksdamplampe er brænderen, som indeholder en gas bestående af ren metaldamp. Gassen gennemløbes af en elektrisk strøm fra et sæt elektroder og udsender derved lys. Samtidig cirkulerer gassen i brænderen langs aksen mellem elektroderne. Væggene i brænderen afkøler gassen. Lysudsendelsen ophører på dette sted, fordi temperaturen er for lav. Den lave temperatur muliggør i visse tilfælde, at metaldampen går i forbindelse med andre gasser i brænderen, og på den måde bliver uskadelig for brænderens vægge. Metaldamp i ren form er stærkt korroderende.

 

Metalhalogen
Under drift indeholder udladningsrøret i en metalhalogenlampe gas af typen metalhalogen. I kold tilstand er gassen bundet til et såkaldt metalhalogensalt, som først frigør gassen ved ca. 850 °C. Udladningerne i røret startes vha. af en inaktiv gas i røret, som kan bestå af enten krypton, neon eller argon. Derudover bidrager en smule kviksølvdamp til denne proces.

Udladningerne udgår fra elektroderne, der er belagt med et emitterstof og udsender elektroner ved opvarmning. Dette nedsætter kravet til tændspændingens størrelse, som er mellem 500-5.000 V. Efter starten tændes en lysbue, og med stigende temperatur udsender lyskilden forskelligt farvet lys som følge af den fremadskridende fordampning af de forskellige metalhalogener.

Højtryksnatriumlamper
En højtryksnatriumlampe består af et keramisk udladningsrør, som indeholder en natrium/kviksølvforbindelse og er forsynet med elektroder. Udladningsrøret er beskyttet af en yderkolbe, hvortil soklen fastgøres. 

Højtryksnatriumlampens elektroder er belagt med en blanding af yttrium, barium og kalciumoxider.

For at starte udladningen kræves en høj spænding over røret. Under opvarmningsforløbet skifter lysfarven fra kviksølvudladningens hvide farve til natriumudladningens gule.

Umiddelbart efter tænding og under det indledende opvarmningsforløb opfører natriumdampene sig som en lavtryksnatriumlampe. Ved et bestemt natriumdamptryk i udladningsrøret optræder imidlertid et fænomen kaldet selvabsorption, som bevirker, at resonanslinjer optræder på begge sider af de såkaldte D-linjer ved 589 nm. 

Nyeste udgaver af højtryksnatriumlamper er uden tilsætning af kviksølv, som er erstattet af en anden hjælpegas, der hjælper natriumudladningen i gang. 

En særlig variant af højtryksnatriumlampen er White SON, som produceres af Philips. I modsætning til de sædvanlige 10 kPa, er gastrykket her oppe på 95 kPa, hvilket dog stadig er lavere end atmosfærisk tryk.

På engelsk hedder grundstoffet natrium "sodium", hvorfor ordet sodium ingår i mange af lyskildebetegnelserne. Højtryksnatriumlampe kan oversættes til "high-pressure sodium lamp" og natriumlamper generelt til "sodium-vapour lamps".

Lavtryksnatriumlampen
Lavtryksnatriumlampen består af et tolags udladningsrør med elektroder i hver ende. Udladningsrøret er fyldt med natrium i fast form og indeholder desuden en hjælpegas bestående af en blanding af neon og argon.

Når udladningsprocessen startes, stiger temperaturen i udladningsrøret, hvorved en del af det faste natrium smelter og overgår til gasform. Ved 260 °C opnås det optimale natriumdamptryk, hvorefter lysudsendelsen er stabil.

Lyskilden udsender monokromatisk gult lys ved bølgelængden 589 nanometer.

Kviksølvlamper
Kviksølvlampen, som nu er udfaset, består af et kvartsudladningsrør med elektroder i hver ende og fyldt med kviksølvdamp under højt tryk. På grund af et lavt tryk i den kolde kviksølvlampe og et stor afstand mellem elektroderne, må en såkaldt hjælpeelektrode starte ioniseringen af gassen, så selve udladningen kan ske.

Gassen består primært af kviksølv tilsat en smule argon, som ret let ioniseres. Den opståede udladning breder sig igennem kvartsrøret som følge af det elektriske felt mellem elektroderne. Herved opvarmes elektroderne, og ved en vis temperatur overgår udladningen til en regulær lysbue, som udsender blåligt lys. Ved kollisionen mellem elektroner og kviksølvatomer, bliver der frigjort energi i form af både lys og UV-stråling. UV-strålingen omdannes til lys vha. en fosforbelægning.

Kviksølvlampen lyser først korrekt, når al kviksølv i kolben er fordampet og det optimale damptryk er nået.

 



Relaterede emner: