Lămpi fluorescente cu arc de mercur de înaltă presiune. Lampă cu descărcare în gaz mercur. Instrumente cu mercur de înaltă presiune

Lămpile DRL sunt lămpi fluorescente cu descărcare cu mercur de înaltă presiune, cu redare corectă a culorilor. Nu vă lăsați păcăliți de definiție. Redarea culorii lămpilor DRL nu este foarte bună.

Poveste

Din punct de vedere istoric, lămpile de joasă presiune au fost primele care au apărut, unde descărcarea a avut loc în vapori de sodiu. Ceea ce se înțelege nu este procesul de invenție, ci dezvoltarea industrială a dispozitivelor de iluminat. În general, sensul comercial al folosirii lămpilor cu descărcare pentru iluminat a fost adus în industrie de Peter Cooper Hewitt. Și asta s-a întâmplat în 1901. Lămpile, umplute cu mercur, i s-au părut atât de reușite creatorului, încât în ​​noul an cercetătorul a organizat o companie cu sprijinul lui George Westinghouse. Întreprinderile celor din urmă erau angajate în producție.

Mișcarea pare logică din simplul motiv că George Westinghouse, împreună cu Tesla, au condus lupta pentru introducerea curentului alternativ. Și se bucura de fiecare invenție utilă, a cărei funcționare necesita tipul menționat de electricitate. Lampa cu sodiu a apărut în 1919, datorită eforturilor lui Arthur Compton. Un an mai târziu, sticlă borosilicată a fost adăugată la design. Caracterizat printr-un coeficient scăzut de dilatare termică, a rezistat excelent mediului agresiv al vaporilor de sodiu. Uz practic lămpile de pe străzile orașului datează de la începutul anilor 30 (în Țările de Jos - de la 1 iulie 1932).

Putere flux luminos lămpile cu sodiu a fost de 50 lm/W, ceea ce a fost considerat un indicator decent. În ciuda culorii specifice galben-portocalii a radiației. În URSS, dezvoltarea lămpilor cu sodiu de joasă presiune nu a continuat. Cele de mercur au fost considerate mai acceptabile. În plus, au apărut lămpi de sodiu de înaltă presiune. Modelele descrise se caracterizează printr-o redare incorectă a culorilor. Ceea ce s-a spus privea obiectele vii și oamenii. Dezavantajul a fost parțial depășit în 1938 prin introducerea lămpilor cu mercur de joasă presiune în producția industrială. Caracteristici cheie:

1. Eficiență luminoasă – 85 – 104 lm/W.
2. Durată de viață - până la 60 de mii de ore.
3. Spectrul de emisie în perspectivă.

Lămpile DRL au apărut la începutul anilor 50. Caracteristicile lor de performanță nu ating cele menționate mai sus (ieșire 45 - 65 lm/W, durată de viață 10 - 20 mii ore), dar sunt acceptabile. Lămpile DRL sunt folosite pentru iluminatul exterior și interior. Urmatorul pasîn dezvoltarea lămpilor cu descărcare RLVI (de înaltă intensitate). Diferența cheie a fost creșterea eficienței. În primele mostre, indicatorul era deja de 100 lm/W. Lămpile cu sodiu de înaltă presiune sunt superioare ca performanță față de modelele DRL.

Caracteristici ale lămpii cu descărcare cu redare corectată a culorii

Luminozitatea becului

S-a spus mai sus că unele lămpi cu descărcare (și fluorescente) se caracterizează printr-o redare scăzută a culorii. Lumea din jurul nostru devine ușor distorsionată, ceea ce obosește rapid psihicul. Un factor suplimentar este sensibilitatea fiziologică a ochilor. Nu este la fel spectru vizibil, unii oameni sunt capabili să vadă o aură. Dar pentru majoritatea indivizilor, susceptibilitatea maximă apare la o lungime de undă de 555 nm (culoare verde). Iar spre margini, sensibilitatea ochilor scade.

Prin urmare, cercetătorii solicită ajustarea puterii lămpii la caracteristicile fiziologice ale unei persoane. Ca rezultat, 1 W la 555 nm este echivalent cu 10 la 700 nm. Radiația infraroșie nu este percepută de oameni. Luminozitatea este evaluată pe baza fluxului luminos, luând în considerare efectul fiecărei lungimi de undă. Unitatea de măsură a devenit lumenul, echivalent cu o putere de 1/683 W pentru o lungime de undă de 555 nm. Și eficiența luminoasă (lm/W) arată ce fracție din puterea becului devine radiație optică. Valoarea maximă atinge 683 lm/W și se observă exclusiv la o lungime de undă de 555 nm.

Nu putem ignora unitatea de iluminare - lux. Numeric egal cu 1 lm/mp. Cunoscând fluxul luminos, înălțimea de instalare a lămpii, unghiul de deschidere al acesteia, este posibil să se calculeze iluminarea. Parametrul pentru spații este standardizat conform GOST. În lumina celor de mai sus, este clar de ce lămpile DRL cu redarea corectă a culorilor se găsesc încă pe piață, în ciuda caracteristicilor lor relativ de neinvidiat.

Un loc este utilizat pentru a evalua redarea culorilor. Aceasta este o figură care seamănă cu o parabolă inversată, ușor înclinată spre partea stângă. În ea, culoarea arată două coordonate de la 0 la 1. Pentru ca o lampă să prezinte o redare bună a culorii, poziția radiației sale integrale tinde spre centrul locului. Să adăugăm că creșterea temperaturii culorii va amesteca spectrul de la roșu la violet:

• 2880 – 3200 K – galben cald;
• 3500 K – alb neutru;
• 4100 K – alb rece;
• 5500 – 7000 K – lumina zilei.

În acest sens, lămpile cu sodiu de joasă presiune galben-portocaliu sunt considerate o alegere proastă. Acestea provoacă un dezechilibru chimic în retina ochiului care provoacă oboseală. Totuși, rețineți că rolul decisiv îl joacă în continuare spectrul, nu temperatura culorii: orice bec este inferior Soarelui. Prin urmare, în spectrul slab al unei lămpi cu sodiu de joasă presiune (două spectre în regiunea galbenă), obiectele apar negre, gri sau galbene. Aceasta se numește redare incorectă a culorilor.

Se obișnuiește să se caracterizeze un parametru cu un indice pe baza unei comparații vizuale a probelor iluminate de un bec cu un standard. Valoarea se încadrează în intervalul de la 1 (cel mai rău caz) la 100 (ideal). În practică, maximul pe care îl puteți găsi este o lampă în intervalul 95 - 98. Acest lucru vă va ajuta să alegeți o lampă DRL pe blat (valoarea tipică 40 - 70).

Corecție de culoare

O descărcare strălucește într-un mediu cu gaz ionizat. Întregul principiu de funcționare. Restul se rezumă la condițiile de obținere a unui arc între electrozi. Condițiile de ionizare necesită prezența tensiune înaltă, care nu va mai fi nevoie în viitor. Adesea, lămpile cu descărcare necesită un balast. Atmosfera este umplută cu un gaz inert și o cantitate mică de vapori de metal elastic (mercur, sodiu și halogenuri ale acestora). În practică, lămpile folosesc în principal următoarele tipuri de descărcări:

1. Strălucitor - cu o densitate scăzută de curent la presiune scăzută a gazului sau a aburului. Căderea de tensiune pe catod ajunge la 400 V. Petele întunecate din zona catodului sunt vizibile vizual.
2. Arc – cu densitate mare de curent la diferite presiuni. Căderea de tensiune pe catod este relativ mică (până la 15 V). Coloana arcului de joasă presiune este ca una care mocnește.
3. Arcurile de intensitate mare sunt un fenomen specific folosit la proiectoare. De exemplu, au fost folosite pentru a identifica ținte aeriene inamice în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. Bazat pe regim special lucrarea tijei de cărbune, descoperită în 1910 de G. Beck.

Spectrul unei descărcări de mercur se află în regiunea ultravioletă cu 40%. Fosforul transformă această zonă într-o strălucire roșie, permițând în același timp majoritatea violet și albastru să treacă liber. Calitatea corecției spectrului este determinată de raportul roșu (crește odată cu creșterea grosimii stratului, la fel ca și prețul, parametrii necesari determinată experimental datorită complexităţii calculului). Arzătorul cu mercur este din sticlă de cuarț (nu emite substanțe gazoase în timpul funcționării), iar balonul exterior, acoperit la interior cu fosfor, este din obișnuit, dar refractar. Baza Edison. Fosfatul de vanadat de ytriu activat cu europiu este folosit ca fosfor. Materialul detectează un spectru de strălucire de patru benzi roșii: 535, 590, 618 (max), 650 nm. Modul optim de funcționare se realizează la o temperatură de 250 până la 300 de grade (timpul de eliberare este de aproximativ un sfert de oră).

Înainte de aplicare, fosforul este măcinat și calcinat. Fosfatul de vanadat de ytriu a fost ales dintr-un motiv; rezistă foarte bine procesării. Costul considerabil este adesea compensat de utilizarea în comun cu alte materiale. De exemplu, ortofosfat de stronțiu-zinc. Ele absorb mai bine lungimea de undă de 365 nm și este posibil să se obțină caracteristici acceptabile (ținând cont de aplicația specifică în domeniul iluminatului industrial la o înălțime de instalare de 3 până la 5 metri).

Sunt cunoscute cazuri de utilizare a fluorogermanatului de magneziu activat de mangan tetravalent. Eficiența luminoasă și raportul roșu (6-8%) sunt ușor reduse. Temperatura optimă este setată în jur de 300 de grade Celsius. Odată cu încălzirea suplimentară, eficiența dispozitivului scade. În toate privințele, cu excepția prețului, materialul este inferior fosfatului de ytriu vanadat: absoarbe o parte din regiunea violet-albastru a spectrului, detectează un spectru de luminiscență în regiunea roșie îndepărtată (unde ochiul prezintă o sensibilitate scăzută) și își pierde luminozitatea în timpul procesării.

Designul include de obicei unul sau doi electrozi de aprindere, distanța de la care până la catod este relativ mică. Deci nu este necesar un balast extern. În combinație cu o bază standard, obțineți un înlocuitor convenabil pentru becurile cu incandescență, cu o eficiență sporită. Balonul devine foarte fierbinte în timpul funcționării datorită absorbției intense a radiațiilor de către fosfor. Forma geometrică este calculată pe baza acestui parametru. Pe de o parte, se cere ca radiația arzătorului să cadă pe fosfor, pe de altă parte, temperatura în regim de funcționare nu trebuie să o depășească pe cea optimă (vezi mai sus).

Balonul este adesea umplut cu argon. Este ieftin și introduce puține pierderi de căldură. Adăugați 10-15% azot pentru a crește tensiunea de avarie. Presiunea totală este aproximativ egală cu presiunea atmosferică. Pătrunderea oxigenului (distruge părțile metalice) sau a hidrogenului (crește tensiunea de aprindere a arcului) este inacceptabilă. Orice poziție de ardere este permisă, dar orizontală nu este încurajată. Arcul se îndoaie ușor, sticla de cuarț este într-un regim de temperatură nefavorabil. Temperatura mediului afectează tensiunea de avarie. Iarna, este mai dificil să aprindeți un arc, mercurul se depune, iar procesul are loc într-un mediu de argon aproape pur (din acest motiv, uneori trebuie folosite dispozitive de pornire).

Lămpile DRL au o bază relativ fierbinte. Temperatura poate depăși punctul de fierbere al apei. Acest lucru trebuie luat în considerare atunci când alegeți o priză și un candelabru (lanternă) pentru instalarea unei lămpi. Este timpul să ne amintim sfaturile autorilor brevetului pentru primele lămpi cu halogen. Temperatura arzătorului este relativ scăzută, dar va topi cu ușurință aluminiul.

Marcare

În practica casnică, numărul care urmează DRL înseamnă consumul de energie în W. Urmează raportul roșu: raportul dintre fluxul roșu (de la 600 la 780 nm) la total - exprimat ca procent. Numărul de dezvoltare este separat printr-o cratimă. Raportul roșu caracterizează redarea culorilor; valorile de peste zece sunt considerate bune.

De standard international IEC 1231 aplică sistemul ILCOS. Aceștia sunt concurenți ai marcajului german LBS și ai ZVEI paneuropean. Există un haos total pe piață. Potrivit ILCOS:

1. QE înseamnă formă de bulb elipsoidal.
2. QR desemnează un bec cu un strat reflectorizant intern, în formă de ciupercă.
3. QG înseamnă balon sferic.
4. QB reprezintă produse cu balast încorporat.
5. QBR reprezintă produse cu balast încorporat și strat reflectorizant.

Philips are propria sa viziune asupra lucrurilor, dar nici General Electric nu vrea să audă despre asta. De fapt, este mai bine să vă bazați pe cărți de referință sau să citiți informațiile de pe ambalaj. Rețineți că baza vine în dimensiuni standard și în alte dimensiuni. Ponderea producției de lămpi DRL este în continuă scădere, așa că nu are rost să studiezi denumirile complexe prea detaliat. Și având în vedere intrarea pe piață a LED-urilor, este mai bine să găsești ceva modern și în continuă evoluție pentru casa și grădina ta. În ceea ce privește eficiența, disputa clar nu se va rezolva în favoarea lămpilor cu descărcare, deși de ceva timp au depus cu succes filamentul.

Lămpi cu mercur tip DRL

Arzătorul cu cuarț discutat în articolul „Funcționarea unei lămpi DRL” este supus unei influențe puternice Mediul extern, de care depind conditiile de racire. Stabilitatea lămpii cu un astfel de arzător este asigurată prin plasarea acesteia în interiorul becului exterior. Suprafața interioară a balonului exterior este acoperită cu un strat de fosfor, care, datorită absorbției părții ultraviolete a radiației de descărcare de mercur, adaugă la radiația vizibilă a acestei descărcări radiația care lipsește în regiunea roșie a spectru. Pentru a asigura răcirea arzătorului cu cuarț nu numai prin radiație, ci și prin convecție și transfer de căldură, balonul exterior este umplut cu gaz, care trebuie să fie inert în ceea ce privește piesele de montare cu fosfor și lampă. Un amestec de argon și azot este utilizat ca gaz de umplere.

Designul lămpii DRL este prezentat în Figura 1. Lămpile sunt conectate la rețea folosind prize filetate similare cu cele utilizate pentru lămpile cu incandescență: E27 - pentru lămpi cu putere de până la 250 W și E40 - pentru lămpi mai multă putere. Pentru a facilita aprinderea, lampa este realizată cu trei sau patru electrozi. În acesta din urmă, electrozii principali și auxiliari sunt conectați prin rezistențe.

Forma și dimensiunile balonului exterior și poziția arzătorului în acesta sunt alese astfel încât toată radiația ultravioletă a arzătorului să cadă pe stratul de fosfor și în timpul funcționării și în timpul funcționării lămpii stratul de fosfor să aibă o temperatură optimă pentru ea. Operațiune.

Încălzirea balonului exterior are loc datorită absorbției unei părți din radiația de descărcare de către stratul de fosfor aplicat pe acesta și sticlă, precum și prin transferul de căldură prin gazul inert care umple balonul. Răcirea are loc datorită radiației din sticla încălzită și transferului de căldură prin aerul din jur.

Omogenitatea temperaturii suprafeţei balonului se poate realiza dacă, neglijând la o primă aproximare convecţia gazului inert care umple balonul, acesta este proiectat sub forma unei suprafeţe care asigură o iradiere uniformă. Calculele arată că partea centrală a balonului ar trebui să aibă o suprafață apropiată de un elipsoid de rotație, cu axa majoră care coincide cu axa arzătorului. Corectarea convecției forțează o ușoară creștere a diametrului acelei părți a becului care se află în partea de sus atunci când lampa funcționează. Deoarece lămpile sunt folosite practic în orice poziție, nu se fac corecții la forma becului.

Într-o serie de modele de lămpi, becul joacă rolul de element optic, redistribuind fluxul luminos. În acest caz, trebuie calculată forma și dimensiunea becului, așa cum se face pentru lămpi, iar la calcul trebuie luat în considerare și regimul termic al acestuia.

Pentru a corecta culoarea lămpilor de tip DRL, acestea folosesc tipuri diferite fosfori. Utilizarea fosforului de fosfat-vanadat-itriu în loc de fluorogermanat de magneziu a făcut posibilă îmbunătățirea parametrilor lămpilor de tip DRL.

Utilizarea unui fosfor aplicat pe peretele interior al balonului exterior, pe de o parte, duce la adăugarea de radiații roșii lipsă în spectru și, pe de altă parte, determină absorbția unei părți din radiația vizibilă în acest strat. . Pe măsură ce grosimea stratului de fosfor crește, fluxul de radiație al lămpii are un maxim la o anumită grosime a stratului, în timp ce fluxul luminos de descărcare care trece prin stratul de fosfor scade treptat. Pentru a rezolva problema grosimii optime a stratului de fosfor și o evaluare generală a eficacității acestuia pentru caracterizarea lămpilor de tip DRL, a fost introdus conceptul de „raport roșu”. Raportul roșu este raportul procentual dintre fluxul luminos roșu adăugat de fosfor și fluxul luminos total al lămpilor, exprimat ca procent. Evident, cel mai bun va fi fosforul și stratul său, care, atunci când creează un raport de roșu suficient pentru a asigura redarea corectă a culorii, asigură fluxul luminos maxim al lămpii în ansamblu, adică cea mai mare eficiență luminoasă.

Raportul roșu este de obicei exprimat ca procent prin dependență

Unde φ (λ) - densitatea fluxului spectral al lămpii; V(λ) - sensibilitatea relativă a ochiului.

Raportul roșu pentru lămpile de tip DRL cu grosimea optimă a fosforului din fluorogermanat și arseniat de magneziu ajunge la 8%, iar fluxul luminos este de 87% din fluxul luminos al unei lămpi fără fosfor. Utilizarea fosforilor cu ortofosfat de zinc cu adaos de stronțiu face posibilă obținerea unui flux luminos cu 15% mai mare decât fluxul luminos al unei lămpi fără fosfor și r kr = 4 - 5%.

În timpul aprinderii lămpilor, are loc pulverizarea catodică a substanței active a catodului și a părții tijei a electrodului. În modul de ardere constantă la curent alternativ Datorită reaprinderii descărcării în fiecare jumătate de ciclu, pulverizarea părții tijei a electrodului continuă. Acest lucru înrăutățește în timp proprietățile emisive ale ambelor părți ale electrozilor, iar tensiunea necesară pentru aprinderea lămpilor crește în consecință. Pulverizarea electrozilor duce simultan la absorbția moleculelor de gaz inert care umple lampa, a cărui presiune inițială a fost selectată din condițiile de aprindere a descărcării. Aceste procese duc la formarea unui strat întunecat pe pereții arzătorului din particulele de electrozi pulverizați, care absoarbe radiația, în special componenta sa ultravioletă, iar raportul roșu scade. Oprirea aprinderii determină durata de viață completă a lămpilor de tip DRL, iar reducerea normalizată a eficienței luminoase le determină. termen util Servicii.

Figura 2. Detalii de proiectare a lămpii cu mercur de înaltă presiune: 1 - electrod principal; 2 - intrări folie de molibden ale electrodului principal și electrodului de aprindere; 3 - rezistență suplimentară în circuitul electrodului de aprindere; 4 - circuitul electrodului de aprindere

Simbolul pentru lămpile DRL este descifrat după cum urmează: D - arc, R - mercur, L - fluorescent. Numerele de după litere corespund puterii lămpii în wați, apoi în paranteze raportul roșu este dat ca procent și separat printr-o cratimă - numărul de dezvoltare. Marea majoritate a lămpilor de tip DRL sunt produse cu patru electrozi, adică cu electrozi suplimentari pentru a facilita aprinderea (vezi Figura 2). Astfel de lămpi sunt aprinse direct de la tensiunea rețelei. Mică parte Lămpile DRL sunt fabricate cu doi electrozi; pentru a le aprinde sunt folosite dispozitive speciale de aprindere.

Lămpile DRL sunt utilizate în instalațiile de iluminat exterior și pentru iluminarea încăperilor înalte ale întreprinderilor industriale, unde nu există cerințe stricte pentru calitatea redării culorilor.

Efectul temperaturii mediu inconjurator afectează în primul rând tensiunea de aprindere a lămpilor. La temperaturi negative, aprinderea lămpilor de tip DRL este dificilă, ceea ce este asociat cu o scădere semnificativă a presiunii mercurului, drept urmare aprinderea are loc în argon pur și necesită tensiuni mai mari decât în ​​prezența vaporilor de mercur. Conform GOST 16354-77, lămpile de tip DRL de toate puterile trebuie aprinse la o tensiune de cel mult 180 V la o temperatură ambientală de 20 - 40 ° C; la o temperatură de -25 °C, tensiunea de aprindere a lămpilor crește la 205 V, la -40 °C, tensiunea de aprindere a lămpilor cu o putere de 80 - 400 W nu este mai mare de 250 V, cu o putere de 700 și 1000 W - 300 V. Pentru parametrii de lumină și electrici ai lămpilor de tip DRL Schimbările de temperatură exterioară nu au practic niciun efect. Tabelul 1 prezintă parametrii lămpilor de tip DRL. Lămpile au două modificări cu un raport de roșu de 6 și 10%.

tabelul 1

Parametrii principali ai lămpilor de tip DRL conform GOST 16357-79

Lămpi cu mercur-tungsten

Dificultatea aprinderii lămpilor DRL la temperaturi sub zero, utilizarea balastului inductiv, precum și nevoia de a corecta culoarea radiației, au condus la crearea lămpilor de înaltă presiune cu balast sub forma unui filament de lampă incandescentă. De observat că pierderile mari de putere în balastul activ, care este un filament incandescent, în comparație cu pierderile în balastul inductiv, sunt compensate de simplitatea balastului activ cu posibilitatea obținerii simultane a radiației roșii lipsă cu ajutorul acestuia.

Prin plasarea unui filament de balast într-un balon exterior în care este plasat un arzător de cuarț pentru a reduce dependența parametrilor acestuia de temperatura exterioară, s-a putut obține o lampă potrivită pentru conectarea directă la rețea. Designul unei astfel de lămpi este prezentat în Figura 3. Plasarea filamentului în interiorul becului lămpii creează beneficiu suplimentar, care consta in reducerea perioadei de aprindere datorita incalzirii arzatorului prin radiatia spiralei.

Principalul lucru atunci când se calculează lămpile cu lumină mixtă, așa cum sunt uneori numite lămpile cu mercur-tungsten, este alegerea parametrilor filamentului. Puterea filamentului este selectată în funcție de condiția de stabilizare a descărcării de mercur. Puterea luminoasă a filamentului trebuie redusă pentru a obține un raport suficient de roșu, asigurând în același timp o durată de viață a filamentului proporțională cu durata de viață a arzătoarelor cu cuarț. În timpul perioadei de pornire, tensiunea rețelei cade în întregime pe bobină, dar pe măsură ce lampa cu mercur arde, tensiunea de pe aceasta crește, iar tensiunea de pe bobina de balast scade la valoarea de funcționare. Eficiența luminoasă a lămpilor cu mercur-tungsten este de 18 - 20 lm/W, deoarece aproximativ 50% din putere este cheltuită pentru încălzirea bobinei. Prin urmare, în ceea ce privește eficiența, aceste lămpi nu pot concura cu lămpi DRL și alte lămpi de înaltă presiune. Utilizarea lor este limitată la domenii specializate, cum ar fi tehnologia radiațiilor.

Lămpile de tip DRVE au un bec exterior din sticlă specială care transmite radiațiile ultraviolete. Astfel de lămpi sunt utilizate pentru iluminat și iradiere combinate, de exemplu în sere. Durata de viață a unor astfel de lămpi este de 3 - 5 mii de ore, este determinată de durata de viață a filamentului de tungsten.

Lămpi tubulare cu mercur

Pe lângă lămpile care funcționează pe baza unei descărcări de înaltă presiune în vapori de mercur și destinate pentru iluminat, sunt fabricate mai multe tipuri de surse de radiații, a căror dezvoltare este asociată cu necesitatea de a utiliza nu numai radiația vizibilă, ci și ultravioletă. . După cum se știe, radiațiile ultraviolete au efecte chimice și biologice. Actinitatea radiațiilor ultraviolete, adică efectul asupra materialelor fotosensibile utilizate în industria tipografică, este utilizată pe scară largă. Fluxuri puternice Radiațiile bactericide, mai mari decât cele bactericide, permit utilizarea lămpilor cu mercur de înaltă presiune în scopul dezinfectării apei și a altor substanțe. Activitatea chimică a radiațiilor ultraviolete și capacitatea de a concentra puteri mari de radiație pe suprafețe mici au condus la utilizare pe scară largă lămpi cu mercur de înaltă presiune în industria chimică, prelucrarea lemnului și în alte industrii.

Lămpile de acest tip necesită becuri din sticlă de cuarț rezistentă mecanic și refractar. Sticla de cuarț folosită, care transmite radiații ultraviolete începând de la o lungime de undă de 220 nm, adică aproape întregul spectru de radiații al unei descărcări de mercur, vă permite să modificați parametrii de radiație doar prin modificarea presiunii de funcționare. Opacitatea sticlei de cuarț pentru radiația rezonantă cu o lungime de undă de 185 nm nu are importanță practică, deoarece radiația ultravioletă cu această lungime de undă este aproape complet absorbită de aer.

Acest lucru a condus la crearea lămpilor cu mercur de înaltă presiune, care diferă ca design în funcție de presiunea de funcționare și zona de aplicare. principalii parametri ai lămpilor de înaltă presiune sunt prezentați în tabelul 2.

masa 2

Parametrii principali ai lămpilor cu tub de mercur de înaltă presiune conform GOST 20401-75

Industria produce lămpi cu mercur de tip DRT (mercur arc tub) cu o presiune de până la 2 × 10 5 Pa sub formă de tuburi drepte cu diametrul de 14 - 32 mm. Figura 4 prezintă vedere generală și dimensiunile generale ale lămpilor de tip DRT putere diferită. Ambele capete ale tuburilor au prelungiri de diametru mai mic, în care se lipează folie de molibden, servind drept intrări. CU interior lămpile, electrozii de autoîncălzire activați cu wolfram sunt sudați la intrări, al căror design este prezentat în Figura 5. Pentru fixarea lămpilor în fitinguri, lămpile sunt echipate cu cleme metalice cu suporturi. Duza din mijlocul balonului este restul dopului, sigilat după tratarea cu vid a lămpii. Pentru a facilita aprinderea, lămpile au o bandă specială pe care se aplică impulsul de aprindere.

Figura 4. Forma generală Lămpi de tip DRT (presiune a vaporilor de mercur de până la 0,2 MPa) putere, W:
A - 230; b - 400; V - 1000

Figura 5. Electrozii (catozii) lămpilor cu mercur de înaltă presiune:
1 - substanta activa (oxid); 2 - miez de wolfram; 3 - spirală

Lămpi tubulare cu xenon

Lămpile tubulare de înaltă presiune includ, de asemenea, lămpi care utilizează radiația xenon la presiuni cuprinse între sute și milioane de pascali. Trăsătură caracteristică Descărcarea în gaze inerte la presiuni ridicate și densități mari de curent este un spectru continuu de radiații, oferind o bună redare a culorii obiectelor iluminate. În regiunea vizibilă, spectrul unei descărcări de xenon este apropiat de cel al soarelui. temperatura de culoare 6100 - 6300 K. Caracteristică importantă o astfel de descărcare este caracteristica sa de creștere curent-tensiune la densități mari curent, care vă permite să stabilizați descărcarea folosind rezistențe de balast mici. Lămpile tubulare cu xenon de lungime considerabilă pot fi conectate la rețea fără nici un balast suplimentar. Avantajul lămpilor cu xenon este absența unei perioade de ardere. Parametrii lămpilor cu xenon sunt practic independenți de temperatura ambiantă până la temperaturi de -50 °C, ceea ce le permite să fie utilizate în instalațiile de iluminat exterior din orice zonă climatică. Cu toate acestea, lămpile cu xenon au o tensiune mare de aprindere și necesită utilizarea unor dispozitive speciale de aprindere. Gradientul mic de potențial a condus la utilizarea unor bucșe mai masive în lămpi.

Eficiența luminoasă a lămpilor crește odată cu creșterea puterii specifice și a diametrului tubului cu descărcare. La densități mari de curent, o descărcare în gaze inerte are o luminozitate foarte mare. Conform estimărilor teoretice, luminozitatea maximă a unei descărcări în xenon poate ajunge la 2 × 10³ Mcd/m². Principalii parametri ai lămpilor cu xenon de înaltă presiune sunt prezentați în Tabelul 3. Lămpile cu xenon tubulare funcționează atât cu răcire naturală, cât și cu apă. Utilizarea răcirii cu apă a făcut posibilă creșterea eficienței luminoase a lămpilor de la 20 - 29 la 35 - 45 lm/W, dar a complicat oarecum designul. Arzătorul lămpilor răcite cu apă este închis într-un vas de sticlă, iar apa distilată circulă în spațiul dintre arzător și vasul cilindrului exterior.

Tabelul 3

Parametrii principali ai lămpilor cu xenon de înaltă presiune

Temperaturile ridicate ale tubului (aproximativ 1000 K) necesită utilizarea de sticlă de cuarț și modele adecvate de bucșe din molibden concepute pentru curenți mari. Electrozii lămpii sunt fabricați din wolfram activat. Un design al unei lămpi cu xenon răcit cu apă este prezentat în Figura 6.

Figura 6. Vedere generală a unei lămpi tubulare cu xenon de 6 kW răcite cu apă

Parametrii lămpilor cu xenon fără balast sunt puternic influențați de tensiunea rețelei. Când tensiunea rețelei deviază cu ±5% din valoarea nominală, puterea lămpii se modifică cu aproximativ 20%.

Denumirea lămpilor constă din literele D - arc, Ks xenon, T - tubular, V - răcit cu apă și numere care indică puterea lămpii în wați și, separate printr-o cratimă, numărul de dezvoltare.

Lămpi cu descărcare cu mercur sunt o sursă de lumină electrică care utilizează o descărcare de gaz în vapori de mercur pentru a genera radiații optice. Lămpile cu mercur sunt un tip de lămpi cu descărcare în gaz. Pentru a denumi toate tipurile de astfel de surse de lumină în tehnologia de iluminat casnic, se folosește termenul „lampă cu descărcare” (RL), inclus în Dicționarul Internațional de Iluminare aprobat de Comisia Internațională pentru Iluminare. Acest termen ar trebui folosit în literatura și documentația tehnică.

În funcție de presiunea de umplere, se disting RL de joasă presiune ( RLND), presiune ridicata (RLVD) Și presiune ultra înaltă (RLSVD).

LA RLND includ lămpi cu mercur cu o presiune parțială a vaporilor de mercur în stare staționară mai mică de 100 Pa. Pentru RLVD această valoare este de aproximativ 100 kPa, iar pentru RLSVD - 1 MPa sau mai mult.

RLVD se împart în general şi motiv special. Primele dintre ele, care includ, în primul rând, lămpile DRL răspândite, sunt folosite în mod activ pentru iluminatul exterior, dar sunt înlocuite treptat cu lămpi de sodiu și halogenuri metalice mai eficiente. Lămpile cu scop special au o gamă mai restrânsă de aplicații; sunt utilizate în industrie, agricultură și medicină.

Lămpi cu mercur de înaltă presiune tip DRL

DRL (D ugovaya R dud L luminiscent) - o denumire adoptată în tehnologia de iluminat casnic pentru RLVD, în care radiația unui fosfor aplicată pe suprafața interioară a becului este utilizată pentru a corecta culoarea fluxului de lumină, având ca scop îmbunătățirea redării culorii.

Pentru iluminatul general al atelierelor, străzilor, întreprinderilor industriale și altor dotări care nu au cerințe ridicate pentru calitatea redării culorilor și încăperilor fără ocupare permanentă.

Lămpi cu halogenură metalică cu arc de mercur (MAH)

lămpi DRI (D ugovaya R dud cu ȘI aditivi radianți) este structural similar cu DRL, cu toate acestea, în arzătorul său sunt introduse suplimentar porțiuni strict dozate de aditivi speciali - halogenuri ale unor metale (sodiu, taliu, indiu etc.), datorită cărora eficiența luminoasă crește semnificativ (aproximativ 70). - 95 lm / W și peste) cu o radiație de culoare suficient de bună. Lămpile au baloane elipsoidale și cilindrice, în interiorul cărora este plasat un arzător de cuarț sau ceramică. Durată de viață - până la 8 - 10 mii de ore.

Lămpile moderne DRI folosesc în principal arzătoare ceramice, care sunt mai rezistente la reacțiile cu substanța lor funcțională, datorită cărora în timp arzătoarele se întunecă mult mai puțin decât cele cu cuarț. Cu toate acestea, acestea din urmă nu sunt, de asemenea, întrerupte din cauza relativității lor ieftine.

O altă diferență între DRI moderne este forma sferică a arzătorului, care face posibilă reducerea scăderii puterii luminii, stabilizarea unui număr de parametri și creșterea luminozității sursei „punctuale”. Există două versiuni principale ale acestor lămpi: cu soclu E27, E40; intrados - cu baze ca Rx7S si similare.

Pentru a aprinde lămpile DRI, este necesară o defalcare a spațiului interelectrod cu un impuls tensiune înaltă. În circuitele „tradiționale” pentru aprinderea acestor lămpi cu lumină de vapori, pe lângă șocul de balast inductiv, este utilizat un dispozitiv de aprindere în impulsuri - IZU.

Prin modificarea compoziției impurităților din lămpile DRI, este posibil să se obțină străluciri „monocromatice”. diverse culori(violet, verde etc.) Datorită acestui fapt, DRI sunt utilizate pe scară largă pentru iluminatul arhitectural. Lămpi DRI cu indice „12” (cu nuanță verzuie) sunt folosite pe navele de pescuit pentru a atrage planctonul.

Lămpi cu halogenuri metalice de mercur cu arc cu un strat de oglindă (DRIZ)

lămpi DRIZ (D ugovaya R dud cu ȘI aditivi nocivi si Z strat de oglindă) este o lampă DRI convențională, o parte a becului care este parțial acoperită din interior cu un strat reflectorizant în oglindă, datorită căruia o astfel de lampă creează un flux direcționat de lumină. În comparație cu utilizarea unei lămpi DRI convenționale și a unui spot cu oglindă, pierderile sunt reduse prin reducerea reflexiilor și a transmisiei luminii prin becul lămpii. Se dovedește la fel precizie ridicată focalizarea torței. Pentru ca direcția de radiație să fie schimbată după înșurubarea lămpii în soclu, lămpile DRIZ sunt echipate cu o bază specială.

Lămpi cu bile de cuarț cu mercur (MSB)

lămpi DRSH (D colţ R dud SH lămpile ar) sunt lămpi cu arc cu mercur de ultra-înaltă presiune cu răcire naturală. Au o formă sferică și emit puternice radiații ultraviolete.

Lămpi cu mercur-cuarț de înaltă presiune (PRK, DRT)

Tip lămpi cu arc cu mercur de înaltă presiune DRT (D colţ R dud T nervurate) sunt un balon cilindric de cuarț cu electrozi lipiți la capete. Balonul este umplut cu o cantitate dozată de argon, iar în el se introduce și mercur metalic. Din punct de vedere structural, lămpile DRT sunt foarte asemănătoare cu arzătoarele DRL, iar parametrii lor electrici sunt astfel încât să permită utilizarea balastului DRL cu puterea adecvată pentru pornire. Cu toate acestea, majoritatea lămpilor DRT sunt realizate într-un design cu doi electrozi, astfel încât aprinderea lor necesită utilizarea unor dispozitive suplimentare speciale.

Primele dezvoltări ale lămpilor DRT care poartă numele original PRK (P Drept R Aici- LA vartz), au fost fabricate de Fabrica de lămpi electrice din Moscova în anii 1950. Datorită modificărilor în documentația de reglementare și tehnică din anii 1980. denumirea PRK a fost înlocuită cu DRT.

Gama existentă de lămpi DRT are gamă largă putere (de la 100 la 12000 W). Lămpile sunt utilizate în echipamente medicale (iradiatoare cu ultraviolete bactericide și eritematoase), pentru dezinfecția aerului, a produselor alimentare, a apei, pentru fotopolimerizarea lacurilor și a vopselelor, expunerea fotorezistenților și a altor produse fotofizice și fotochimice. procese tehnologice. Lămpile cu puterea de 400 și 1000 W au fost folosite în practica teatrală pentru a ilumina decoruri și costume pictate cu vopsele fluorescente. În acest caz, corpurile de iluminat au fost echipate cu filtre de sticlă ultravioletă UFS-6, care elimină ultravioletele dure și aproape toate radiațiile vizibile de la lămpi.

Un dezavantaj important al lămpilor DRT este formarea intensă a ozonului în timpul arderii lor. În timp ce acest fenomen se dovedește de obicei util pentru instalațiile bactericide, în alte cazuri concentrația de ozon din apropierea dispozitivului de lumină poate depăși semnificativ nivelul admisibil conform standardelor sanitare. Prin urmare, încăperile în care sunt utilizate lămpi DRT trebuie să aibă o ventilație adecvată pentru a elimina excesul de ozon. Lămpile DRT fără ozon sunt produse în cantități mici, al căror bec are acoperire exterioara din cuarț dopat cu dioxid de titan. O astfel de acoperire practic nu transmite linia de formare a ozonului a radiației de rezonanță a mercurului la 253,7 nm.

Spectrul de emisie

Vaporii de mercur emit următoarele linii spectrale utilizate în lămpile cu descărcare în gaz:

Cele mai intense linii sunt 184,9499, 253,6517, 435,8328 nm. Intensitatea liniilor rămase depinde de modul de descărcare (parametri).

Lămpi cu descărcare de înaltă presiune

Lămpile de înaltă presiune, în comparație cu lămpile fluorescente, au dimensiuni semnificativ mai mici și o putere unitară mai mare. Lămpile cu mercur de înaltă presiune cu aceeași putere ca și lămpile fluorescente (de exemplu, 40, 80 W) au o lungime de aproape 10 ori mai scurtă. Dimensiunile mici și presiunea ridicată în ele au determinat temperatura tubului de refulare - 700...750°C. Prin urmare, tubul de descărcare al lămpilor este realizat din sticlă de cuarț sau ceramică specială, care are o transparență ridicată în regiunea vizibilă a spectrului. .

Una dintre primele care au fost dezvoltate a fost o lampă de înaltă presiune de tip DRT. Denumirea lămpii: D - arc, P - mercur, T - tubular; următorul număr corespunde puterii lămpii. Fosta denumire a lămpii a fost PRK (mercur direct-quartz). Lampa DRT este destinată iradierii cu ultraviolete a animalelor tinere, găini, ouă înainte de incubare, semințe de cereale etc. Este utilizat într-un set de instalații de iradiere de diferite tipuri.

Lampa DRT este un tub drept din sticlă de cuarț, la capetele căruia sunt lipiți electrozi de wolfram. O mică

Fig.1.26. Circuite de comutare: a) - lămpi DRT; b) - lămpi DRL; EL - lampă; L - accelerație, SB - comutator cu buton; CI, C2, SZ - condensatoare; R - rezistor

cantitatea de mercur și gaz inert - argon. Pentru ușurința de fixare pe armături, lampa este echipată cu cleme cu suporturi la margini, care sunt conectate între ele printr-o bandă metalică folosită pentru a facilita aprinderea lămpii. ÎN reteaua electrica lampa DRT este conectată în serie cu inductorul L după un circuit rezonant (Fig. 1.26a). Ca rezultat al rezonanței formate atunci când condensatorul C2 este pornit pentru scurt timp, tensiunea pe inductorul L și condensatorul C2 crește de aproximativ 2 ori în comparație cu tensiunea de alimentare. Acest lucru asigură o descărcare de arc în lampă. O bandă de metal conectată printr-un mic condensator C3 facilitează defectarea lămpii. Condensatorul C1 crește factorul de putere al circuitului la 0,92...0,95.

Energie electrica, furnizată lampii DRT, este convertită în aceasta după cum urmează: radiația ultravioletă este de 18%, Radiatii infrarosii– 15%, lumina vizibilă – 15%, pierderile sunt 52%. Cu toate acestea, lampa DRT este folosită în primul rând ca sursă de radiații ultraviolete. Tabelul 1.9 prezintă caracteristicile lămpilor DRT.

Tabel 1.9 - Lămpi cu arc cu mercur de înaltă presiune DRT

Fluxul de radiație al lămpilor DRT depinde de temperatura ambiantă. La temperatura ridicata Transparența sticlei de cuarț se deteriorează, ceea ce determină reducerea în special a radiațiilor ultraviolete și durata de valabilitate a lămpii.

Lampa cu arc cu mercur DRL este destinată iluminatului exterior, spațiilor interioare și obiectelor în care nu este necesară redarea culorilor de înaltă calitate. Poate fi recomandat pentru iluminarea animalelor și a altor clădiri agricole; cu iradiatoare speciale se foloseste la iradierea rasadurilor in sere, intrucat are radiatii fotosintetic activa cu lungimea de unda = 580...700 nm (partea portocaliu-rosu a spectrului de radiatii).

Bilanțul energetic al lămpii DRL: radiația ultravioletă este practic absentă, radiația vizibilă este de 17%, radiația infraroșie este de 14%, pierderea de căldură este de 69%. Culoarea radiației totale este aproape de alb. Ponderea radiațiilor roșii este de 6...15%. Procentul de conținut de radiație roșie este indicat atunci când se marchează lămpile între paranteze. Luminozitatea lămpilor DRL este de aproape 10 ori mai mare decât luminozitatea lămpilor fluorescente de joasă presiune.

Designul lămpii DRL este prezentat în Fig. 1.27. Un tub de cuarț (arzător) 3 este plasat într-un balon 1, a cărui suprafață interioară este acoperită cu un strat subțire de fosfor 2. Stratul de fosfor transformă radiația ultravioletă a tubului în lumină adecvată pentru iluminare. În tubul de cuarț sunt lipiți doi electrozi principali de wolfram 4, acoperiți cu un strat activat și conectați la baza 7, și doi electrozi suplimentari (de aprindere) 5. Tubul conține o cantitate mică de mercur (40...60 mg). După pomparea aerului din balonul exterior 1, acesta este umplut cu argon la o presiune de 2,5...4,5 kPa.

Acest design vă permite să aprindeți o lampă cu patru electrozi de la o sursă de alimentare de 220 V fără un dispozitiv special de aprindere (Fig. 1.26b). Prezența unui șoc și a unui condensator în circuit vă permite să reduceți fluctuațiile fluxului luminos și să creșteți factorul de putere. În același timp, balastul consumă aproximativ 10% putere nominală lămpile. Când lampa este conectată la rețea în serie cu inductorul, descărcarea are loc inițial între electrozii principali și suplimentari adiacenți. Ionizarea rezultată a golului de descărcare duce la apariția unei descărcări între electrozii principali, după care electrozii suplimentari încetează să funcționeze.

Prezența a 1 argon sub presiune în balonul exterior permite termen lung păstrați stratul de fosfor în stare de funcționare. Încălzirea balonului exterior în timpul funcționării lămpii este de 220... 280°C. Temperatura optima mediu extern pentru funcționarea lămpii - 25...40°C. Perioada de ardere a lămpii DRL durează 5...10 minute. Caracteristicile lămpilor DRL sunt date în tabel. 1.10.

Lămpile cu halogenuri metalice de uz general de tip DRI (lampi cu arc de mercur cu aditivi emitatoare) au, in functie de compozitia aditivilor, un spectru de emisie diferit, oferind calitate superioară redarea culorilor și eficiență luminoasă mai mare decât lămpile DRL. Din punct de vedere structural, lămpile diferă de lămpile DRL prin forma becului exterior, care nu are un strat de fosfor și în absența electrozilor de aprindere suplimentari în tubul cu descărcare.

Prin urmare, acestea sunt incluse în rețea conform unui circuit care conține dispozitive speciale de aprindere în impulsuri - IZU-uri, care generează impulsuri de înaltă tensiune cu o tensiune de 2...6 kV.

Pentru a îmbunătăți compoziția spectrală a radiației vizibile, în tubul lămpii se adaugă compuși din grupa halogenului: ioduri de sodiu, scandiu, bromuri de metale pământuri rare. Caracteristicile lămpilor DRI sunt date în tabel. 1.11.

În tabel 1.11 prezintă, de asemenea, caracteristicile lămpilor DRIZ pentru iluminarea încăperilor uscate, prăfuite și umede și a lămpilor DRISH pentru iluminarea obiectelor în timpul filmărilor și emisiunilor de televiziune color (Ш - desemnarea unui spectru larg).

Lămpile cu mercur-cuarț de înaltă presiune DRLF sunt proiectate pentru iradierea plantelor pe baza lămpilor DRL. Caracteristica specială a acestor lămpi este compoziție specială fosfor, care oferă un spectru de radiații care este cel mai propice trecerii proceselor fiziologice în plante. Această radiație se află în intervalul de lungimi de undă de la 350 la 750 nm, cu o predominanță a razelor portocalii-roșii și albastre-violete.

În designul lor și parametrii electrici, lămpile DRLF sunt similare cu lămpile DRL, cu toate acestea, au un bec de sticlă care poate rezista la stropi de apă rece atunci când sunt încălzite. Lămpile sunt conectate la rețeaua electrică în același mod ca și lămpile DRL.

Denumirile lămpii: D - arc, R - mercur, L - fluorescent, F - cu fito-eficiență crescută. Cele mai utilizate lămpi sunt DRLF-400 și DRLF-1000 cu o putere de 400 și 1000 W cu un phytoflux de 12.800 și, respectiv, 90.000 mft.

Tabelul 1.10 - Lămpi cu mercur de înaltă presiune DRL

Lampa cu arc cu mercur-tungsten DRV-750 este proiectată pentru iradierea suplimentară a plantelor în sere. Principalul său avantaj, în comparație cu lămpile DRLF, este absența balastului, în urma căruia se reduce consumul de metal al instalației de iradiere, se reduce sarcina pe acoperișul serei și se îmbunătățește manevrabilitatea sistemelor mobile de iradiere. . Lampa este realizata sub forma unui balon in care se monteaza un arzator cu mercur impreuna cu un filament incandescent. Balonul în sine este fabricat din sticlă rezistentă la căldură și este proiectat să reziste la stropi de apă rece.

Tabel 1.11 - Lămpi cu halogenuri metalice cu arc de mercur pentru iluminat extern și interior DRI

Are un reflector specular sau difuz. Filamentul este o rezistență de balast și, în același timp, o sursă de radiație care sporește partea roșie a caracteristicilor spectrale ale lămpii.

Drept urmare, lampa DRV-750 este o sursă de radiații mixte cu predominanța razelor portocalii-roșii și albastre-violete.

O modernizare a lămpii DRV este lampa cu mercur-tungsten DRVL. Are, de asemenea, o spirală de wolfram instalată în spațiul dintre tubul de descărcare și becul exterior, conectată în serie cu tubul de descărcare și acționând ca o rezistență de balast. În acest balast, aproximativ jumătate din puterea lămpii este pierdută. Aceasta se reduce de 1,5...2 ori eficienta eficienta lămpile cu mercur-tungsten în comparație cu lămpile DRL și DRT.

Lămpile de eritem cu arc mercur-tungsten cu reflector difuz de tip DRVED sunt proiectate pentru expunerea complexă la radiații a unei părți a spectrului cu lungimi de undă de la 280 la 5000 nm. Becul exterior al acestor lămpi este realizat din sticlă specială uviol care transmite radiațiile ultraviolete. Durata de viață a lămpilor de tip DRVED este determinată în principal de durata de viață a filamentului de wolfram - 3000...5000 de ore.

Arc mercur lampă fluorescentă DRF-1000 și DRF-2000 cu fito-ieșire crescută sunt destinate completării sistemelor de iluminare a vegetației utilizate pentru a crea un regim de lumină în camere climatice și dulapuri pentru selecția diferitelor plante. Lămpile au un flux luminos mare și o eficiență luminoasă ridicată. Designul și caracteristicile sunt similare cu lămpile DRL, dar diferă prin compoziția fosforului și au un bec din sticlă termorezistentă de tungsten, care poate rezista la stropi de apă rece. Dezavantajele includ masa mare de balasturi și dispozitive de corectare a factorului de putere.

În grupul lămpilor cu descărcare de înaltă presiune, lămpile cu sodiu de tip HPS (tubular cu arc de sodiu) se disting printr-o eficiență luminoasă mai mare și un bec exterior puțin mai alungit în comparație cu o lampă DRL. Tubul de descărcare de formă cilindrică obișnuită este realizat din ceramică translucidă (aluminiu policristalin) sau monocristal tubular transparent (leucozafir). Aceste materiale sunt rezistente la expunerea prelungită la vapori de sodiu la temperaturi de până la 1600°C. Transmitanța totală a radiațiilor vizibile este de 90...95%. Cu toate acestea, 70% din radiație se află în zona 560...610 nm de culoare galben-portocalie, ceea ce provoacă denaturarea culorii. Prin urmare: lămpile HPS sunt utilizate în principal pentru iluminatul exterior. Lămpile HPS sunt conectate la rețeaua electrică după un circuit similar cu cel al lămpilor DRI.

Caracteristicile lămpilor cu sodiu de înaltă presiune HPS sunt date în tabel. 1.12.

Lămpile cu tub cu arc cu xenon (AKsT) sunt folosite relativ puțin în agricultură datorită complexității funcționării lor. Lămpile sunt realizate într-un balon cu descărcare de cuarț (DKsT) și în două baloane răcite cu apă (DKsTV).

În spectrul lămpilor DKsT fără răcire cu apă există un exces de radiație ultravioletă. Acest dezavantaj este corectat în lămpile de tip DKsTL, ale căror becuri sunt fabricate din sticlă de cuarț cu aditivi de aliere (A). În regiunea vizibilă a spectrului, radiația lămpilor cu xenon se apropie de cea a soarelui. Pentru lămpile de tip DKsTV, ponderea radiației vizibile este de doar 10...12% din puterea lor. Aceste tipuri de lămpi sunt produse, de regulă, cu putere unitară mare - de la 1000 la 12000 W cu o eficiență luminoasă de 24...40 lm/W. Durata de viață este de 500...1500 de ore, ceea ce se datorează temperatură semnificativă suprafata tubului de refulare (750... 800°C).

Tabel 1.12 - Lămpi cu sodiu de înaltă presiune DnaT

O caracteristică a majorității lămpilor cu descărcare de înaltă presiune este modul de aprindere, care are loc în 5...10 minute după aprinderea lămpii. Pentru lămpile cu mercur și sodiu durează mai mult decât pentru lămpile cu xenon. În timpul procesului de ardere, toți parametrii lămpii se modifică. De exemplu, curentul din lămpile cu mercur depășește valoarea nominală de 1,5...2 ori. Pe măsură ce se încălzește, presiunea vaporilor din interiorul lămpii crește, ceea ce este însoțit de o scădere a curentului și o creștere a fluxului de radiație; odată cu creșterea presiunii, tensiunea de aprindere a lămpii crește. Prin urmare, reaprinderea unei lămpi stinse este posibilă numai după ce s-a răcit, prin urmare, după reducerea tensiunii de aprindere. Fluctuațiile tensiunii de rețea au un efect redus asupra puterii luminoase a lămpilor, dar abaterile mari de tensiune au un efect semnificativ. Lămpile trebuie utilizate în poziția specificată de producător. Atunci când se operează instalații cu lămpi cu descărcare de înaltă presiune, trebuie luată în considerare pulsația semnificativă a fluxurilor de lumină și trebuie luate măsuri pentru reducerea acestora.

Întrebări de control

1. Ce se numește sursă artificială de radiații optice?

2. Ce tipuri principale de surse de radiații optice cunoașteți?

3. Ce se numește emițător ideal?

4. Numiți trei clase de corpuri de filament.

5. Cum are loc conversia energiei electrice? energie în radiație optică?

6. Definiți legea lui Kirchhoff.

7. Definiți legea lui Stefan Boltzmann.

8. Scrieți legea lui Planck.

9. Definiți legea deplasării lui Wien.

10. Care sunt principalele elemente de design ale unei lămpi cu incandescență de uz general?

11. Cum este liniar lampă cu halogen incandescent?

12. Numiți câteva tipuri de lămpi cu incandescență.

13. Care sunt principalele caracteristici ale lămpilor cu incandescență?

14. Cum se modifică indicatoarele lămpilor cu incandescență în funcție de tensiunea furnizată?

15. Dați cele mai simple circuite pentru aprinderea lămpilor cu incandescență.

16. Cum sunt clasificate lămpile cu descărcare?

17. Cum are loc conversia energiei electrice? energie în radiația vizibilă în lămpile cu descărcare?

18. Scopul dispozitivului de balast?

19. Cum este stabilizată descărcarea arcului?

20. Cum afectează tipul dispozitivului de balast funcționarea lămpilor cu descărcare?

21. Oferiți informații generale despre lămpile cu descărcare în gaz de joasă și înaltă presiune.

22. Design și denumiri ale celor mai comune lămpi fluorescente.

23. Cum se determină coeficientul de pulsație a fluxului luminos?

24. Desenați un circuit de pornire pentru aprinderea unei lămpi fluorescente.

25. Dați concepte despre circuitele fără pornire pentru aprinderea lămpilor fluorescente.

26. Spuneți-ne despre scopul lămpilor cu descărcare în gaz de înaltă presiune, cum ar fi DRT, DRL, DRV, DNAT.

Desenați o diagramă pentru pornirea unei lămpi DRT, DRL etc.

Lămpile cu arc de ultra-înaltă presiune (UHPA) includ lămpi care funcționează la o presiune de 10 × 10 5 Pa și mai mare. La presiuni ridicate de gaz sau vapori de metal, cu proximitatea electrozilor, zonele aproape de catod și aproape de anod ale descărcării sunt reduse. Descărcarea este concentrată într-o regiune îngustă în formă de fus între electrozi, iar luminozitatea sa, mai ales în apropierea catodului, atinge valori foarte mari.

O astfel de descărcare cu arc este o sursă de lumină indispensabilă pentru dispozitivele proiectoare și proiectoare, precum și pentru o serie de aplicații speciale.

Utilizarea vaporilor de mercur sau a gazului inert în lămpi le oferă o serie de caracteristici. Producția de vapori de mercur la presiunea corespunzătoare, așa cum se poate observa din discuția despre presiunea înaltă din articolul „”, se realizează prin dozarea mercurului în becul lămpii. Descărcarea se aprinde ca mercur de joasă presiune la temperatura ambiantă. Apoi, pe măsură ce lampa se aprinde și se încălzește, presiunea crește. Presiunea de funcționare este determinată de temperatura staționară a becului, la care puterea electrică furnizată lămpii devine egală cu puterea disipată în spațiul înconjurător prin radiație și transfer de căldură. Astfel, prima caracteristică a lămpilor cu mercur de ultra-înaltă presiune este că se aprind destul de ușor, dar au o perioadă de ardere relativ lungă. Când se sting, reaprinderea poate fi efectuată, de regulă, numai după răcirea completă. Când lămpile sunt umplute cu gaze inerte, descărcarea intră aproape instantaneu într-o stare de echilibru după aprindere. Aprinderea unei descărcări în gaz la presiune ridicată prezintă anumite dificultăți și necesită utilizarea unor dispozitive speciale de aprindere. Cu toate acestea, după ce se stinge, lampa poate fi reaprinsă aproape instantaneu.

A doua caracteristică care distinge descărcarea de mercur de ultra-înaltă presiune cu arc scurt de descărcările de gaz corespunzătoare este modul său electric. Datorită diferenței mari dintre gradienții de potențial din mercur și gazele inerte la aceeași presiune, tensiunea de ardere a unor astfel de lămpi este semnificativ mai mare decât la umplerea cu gaz, datorită căruia, la puteri egale, curentul acestora din urmă este mult mai mare.

A treia diferență semnificativă este spectrul de emisie, care în lămpile umplute cu gaz corespunde în compoziția spectrală cu lumina zilei.

Caracteristicile notate au condus la faptul că lămpi cu arc adesea folosit pentru filmare și proiecția filmelor, în simulatoare de radiație solară și în alte cazuri în care este necesară o redare corectă a culorilor.

Aranjament lampa

Forma sferică a becului lămpii a fost aleasă pentru a asigura rezistență mecanică ridicată la presiuni mari și distanțe mici între electrozi (Figura 1 și 2). Un balon sferic din sticlă de cuarț are două picioare cilindrice lungi amplasate diametral, în care cablurile conectate la electrozi sunt sigilate. Lungimea lungă a piciorului este necesară pentru a îndepărta plumbul din balonul fierbinte și pentru a-l proteja de oxidare. Unele tipuri de lămpi cu mercur au un electrod suplimentar de aprindere sub forma unui fir de tungsten lipit în bec.

Figura 1. Vedere generală a lămpilor cu mercur-cuarț de ultra-înaltă presiune cu un arc scurt de diferite puteri, W:
A - 50; b - 100; V - 250; G - 500; d - 1000

Figura 2. Vedere generală a lămpilor cu bile cu xenon:
A- lampă curent continuu putere 100 - 200 kW; b- lampă AC cu o putere de 1 kW; V- lampă AC cu o putere de 2 kW; G- Lampa DC 1 kW

Designul electrozilor variază în funcție de tipul de curent care alimentează lampa. Când funcționează pe curent alternativ, pentru care sunt destinate lămpile cu mercur, ambii electrozi au același design (Figura 3). Se deosebesc de electrozii lămpilor tubulare de aceeași putere prin faptul că sunt mai masivi, datorită necesității de a le reduce temperatura.

Figura 3. Electrozii lămpii cu mercur AC cu arc scurt:
A- pentru lămpi cu putere de până la 1 kW; b- pentru lămpi cu putere de până la 10 kW; V- electrod solid pentru lămpi de mare putere; 1 - miez din wolfram; 2 - spirala de acoperire din sarma de wolfram; 3 - pasta de oxid; 4 - absorbant de gaz; 5 - baza din pulbere de wolfram sinterizat cu adaos de oxid de toriu; 6 - piesa de tungsten forjata

Când funcționează lămpile pe curent continuu, devine importantă poziția de ardere a lămpii, care ar trebui să fie doar verticală - anodul sus pentru lămpile cu gaz și, de preferință, anodul în jos pentru lămpile cu mercur. Amplasarea anodului în partea de jos reduce stabilitatea arcului, ceea ce este important datorită contracurgerii electronilor îndreptați în jos și a gazelor fierbinți care se ridică în sus. Poziția superioară a anodului îl obligă să-și mărească dimensiunea, deoarece pe lângă încălzirea sa datorită puterii mai mari disipate la anod, este încălzit suplimentar de fluxul de gaze fierbinți. Pentru lămpile cu mercur, anodul este situat în partea de jos pentru a asigura o încălzire mai uniformă și, în consecință, pentru a reduce timpul de ardere.

Datorită distanței mici dintre electrozi, lămpile cu bile de mercur pot funcționa pe curent alternativ de la o tensiune de rețea de 127 sau 220 V. Presiunea de funcționare a vaporilor de mercur este în lămpile cu o putere de 50 - 500 W, respectiv (80 - 30 W). ) × 10 5 și în lămpi cu o putere de 1 - 3 kW - (20 - 10) × 10 5 Pa.

Lămpile de ultra-înaltă presiune cu un bec sferic sunt cel mai adesea umplute cu xenon datorită confortului dozării sale. Distanța dintre electrozi este de 3 - 6 mm pentru majoritatea lămpilor. Presiunea xenonului într-o lampă rece (1 - 5) × 10 5 Pa pentru lămpi cu putere de la 50 W la 10 kW. Astfel de presiuni fac lămpile de ultra-înaltă presiune explozive chiar și atunci când nu sunt utilizate și necesită utilizarea unor carcase speciale pentru depozitarea lor. Datorită convecției puternice, lămpile pot funcționa numai în interior pozitie verticala indiferent de tipul de curent.

Emisia de la lămpi

Luminozitatea ridicată a lămpilor cu bile de mercur cu arc scurt se obține datorită creșterii curentului și stabilizării descărcării la electrozi, ceea ce împiedică extinderea canalului de descărcare. În funcție de temperatura părții de lucru a electrozilor și de designul acestora, se pot obține diferite distribuții de luminozitate. Când temperatura electrozilor nu este suficientă pentru a asigura curentul arcului datorită emisiei termoionice, arcul se contractă la electrozi în puncte luminoase strălucitoare de dimensiuni mici și capătă o formă de fus. Luminozitatea din apropierea electrozilor ajunge la 1000 mcd/m² sau mai mult. Dimensiunea mică a acestor zone înseamnă că rolul lor în fluxul general de radiație al lămpilor este nesemnificativ.

Când descărcarea este contractată în apropierea electrozilor, luminozitatea crește odată cu creșterea presiunii și a curentului (putere) și odată cu scăderea distanței dintre electrozi.

Dacă temperatura părții de lucru a electrozilor asigură generarea curentului de arc datorită emisiei termoionice, atunci descărcarea pare să se răspândească pe suprafața electrozilor. În acest caz, luminozitatea este distribuită mai uniform de-a lungul descărcării și tot crește odată cu creșterea curentului și a presiunii. Raza canalului de descărcare depinde de forma și designul părții de lucru a electrozilor și este aproape independentă de distanța dintre ei.

Eficiența luminoasă a lămpilor crește odată cu puterea lor specifică. Cu o descărcare în formă de fus, puterea de lumină are un maxim la o anumită distanță între electrozi.

Radiația de la lămpile cu bile de mercur de tip DRSh are un spectru de linii cu un fundal continuu puternic pronunțat. Liniile sunt foarte extinse. Nu există radiații cu lungimi de undă mai scurte de 280 - 290 nm, iar din cauza fondului, ponderea radiației roșii este de 4 - 7%.

Figura 4. Distribuția luminozității de-a lungul ( 1 ) și peste ( 2 ) axa de descărcare a lămpilor cu xenon

Cablul de descărcare al lămpilor sferice cu xenon DC, atunci când funcționează în poziție verticală cu anodul în sus, are forma unui con, sprijinindu-și vârful pe vârful catodului și extinzându-se în sus. O mică pată catodică se formează lângă catod, foarte luminozitate ridicată. Distribuția luminozității în cablul de descărcare rămâne aceeași atunci când densitatea curentului de descărcare se modifică într-un interval foarte larg, ceea ce face posibilă construirea de curbe uniforme de distribuție a luminozității de-a lungul și de-a lungul descărcării (Figura 4). Luminozitatea este direct proporțională cu puterea pe unitatea de lungime a descărcării arcului. Raportul dintre fluxul luminos și intensitatea luminoasă într-o direcție dată și lungimea arcului este proporțional cu raportul dintre putere și aceeași lungime.

Spectrul de emisie al lămpilor cu bile xenon de ultra-înaltă presiune diferă puțin de spectrul de emisie.

Lămpile cu xenon puternice au o creștere caracteristica curent-tensiune. Panta caracteristicii crește odată cu creșterea distanței dintre electrozi și presiune. Scăderea potențialului anod-catod pentru lămpile cu xenon cu arc scurt este de 9 - 10 V, catodul reprezentând 7 - 8 V.

Lămpile moderne cu bile de ultra-înaltă presiune sunt produse în diverse desene, inclusiv cu electrozi pliați și răcire cu apă. S-a dezvoltat designul unui corp de iluminat pliabil din metal special de tip DKsRM55000 și o serie de alte surse utilizate în instalații speciale.