Основные характеристики компактных ЛЛ

1. Электрические характеристики: напряжение U и ток I, протекающий через лампу, активная P и реактивная Q мощности, потребляемые лампой, коэффициент мощности cosφ.

В электронном пускорегулирующем аппарате компактной люминесцентной лампы преобладает емкостное сопротивление. Это означает, что ток, текущий через лампу, опережает напряжение на π/2. Так как сопротивление реальной цепи R>0, то амплитуда тока равна

Переменный ток на сопротивлении R цепи «лампа – ЭПРА» выделяет активную мощность P.

Коэффициент мощности можно выразить через активную и полную мощности или через параметры цепи

реактивная мощность.

2. Светотехнические характеристики: освещенность, световой поток, коэффициент пульсации светового потока, спектральный состав излучения.

В схемах ЭПРА коэффициент пульсации ниже допустимых значений, т.е. К<20.

Спектральный состав люминесцентных ламп зависит от состава люминофора. Огромный выбор цветовых температур, начиная от самых теплых желтоватых тонов света чаще используемых в быту, заканчивая холодными ярко-белыми тонами, используемыми в промышленности, торговле и других профессиональных сферах.

3. Эксплуатационные характеристики: световая отдача, срок службы, геометрические размеры.

Световая отдача - наиболее важный параметр лампы с точки зрения энергосбережения. По уровню светимости люминесцентная комактная ЛЛ как минимум в 5 раз ярче ламп накаливания той же мощности. Если у лампы накаливания светоотдача составляет 10–15 лм/ватт, то люминесцентная энергосберегающая лампа имеет светоотдачу порядка 50–80 лм/ватт. Это позволяет экономить до 80% электроэнергии. Срок службы энергосберегающей лампы — в среднем 10000 часов. При стандартном режиме горения 2,73 часа в сутки, лампа исправно работает до 10 лет.

6. Специальные лампы

6.1 Зеркальные (рефлекторные) лампы

Лампы с зеркальным покрытием излучают направленный свет и являются самым простым средством для создания акцентного освещения. Зеркальные лампы используются в витринах, торговых залах, вестибюлях, пассажах, жилых помещениях, а также могут служить для подсветки объектов интерьера. Лампы предназначены для работы в сети с напряжением 220 В и могут использоваться с регулятором яркости (диммером).

6.2 Щелевые лампы

Щелевая лампа - аппарат, позволяющий производить микроско-пический анализ видимых частей глаза - век, склеры, конъюнктивы, радужки, хрусталика и роговицы. Состоит из источника узконаправленного света и бинокулярного микроскопа, иногда с возможностью фотосъёмки. Монтируется на специальной подставке, по возможности в помещении с низким уровнем пыли. Щелевые лампы используются для диагностики множества заболеваний глаза.

6.3 Безэлектродные КЛЛ

Для возбуждения свечения люминофоров используется разряд в парах ртути низкого давления в смеси с инертными газами (аргоном, криптоном). Поддержание заряда осуществляется за счет энергии электромагнитного поля, которое создается в непосредственной близости от разрядного объема. Все типы ламп состоят из трех основных узлов: малогабаритного источника ВЧ энергии, устройства для эффективной передачи ВЧ энергии в разряд, называемого индуктором, и разрядного объема. В настоящее время известны три основных типа безэлектродных КЛЛ с примерно одинаковыми энергетическими параметрами: с тороидальным индуктором на ферромагнитном сердечнике (частоты от 25 до 1000 кГц), с соленоидальным индуктором (частоты от 3 до 300 МГц) и сверхвысокочастотные (с частотой свыше 100 МГц).

Анализ показал, что целесообразно использовать конструкцию с соленоидальным индуктором и внешним расположением разрядного объема. Конструкция лампы (см.рис.), где 1 - цоколь Е-27; 2 - блок автоге-нератора; 3 -наполнение, ртуть и инертный газ, 4 – соленоидальный индуктор; 5 - люминофорный слой; 6 - цилиндрическая полость в колбе; 7 - стеклянная колба. Экспериментальные образцы безэлектродных КЛЛ с соленоидальным индуктором (на частоте 18 МГц) мощностью 30 Вт на сетевое напряжение 220 В 50 Гц с диаметром внешней колбы 75-85 мм имеют световую отдачу 30-40 лм/Вт. Ферритовый сердечник разогревается до 300°С.

6.4 Цветные лампы

Цветные ЛЛ применяются для декоративного освещения и световой рекламы, для освещения развлекательных помещений, баров, танцполов, сцен, отелей, витрин магазинов, бутиков и т.д. . Они имеют те же габаритные и электрические параметры, что и обычные ЛЛ. Цветные линейные люминесцентные лампы красного, зеленого, синего и желтого цветов определяются маркой люминофора. а у остальных - цветом пигмента, который наносят на наружную поверхность колбы. Создаются лампы различной мощностью со смесью люмино-форов, излучающих в узких спектральных полосах.

Декоративное освещение предназначается для имитации природных условий ( освещение ночное, солнечное, дневное). Распределение яркостей и цветностей на освещаемом объекте зависит от художественного замысла и решается совместно светотехником и художником. Для декоративного освещения широко применяют светящиеся панели и светящиеся потолки. Остекление панелей производится молочными и матированными стеклами.

6.5 Люминесцентные лампы в наружной рекламе

Несмотря на то, что медийная и интернет реклама набирает популярность, по степени эффективности единственную здоровую конкуренцию ей по-прежнему составляет наружная реклама. Мерцающие табло, щиты, объемные конструкции, динамика и свет — без этого сложно представить современные городские улицы и магистрали. Реклама радует, раздражает, привлекает внимание, отвлекает и завораживает — в любом случае, она работает, а значит, эффективна круглосуточно и при любой погоде.

Биологическая эффективность излучения разных областей оптического спектра

6.6 Соляные лампы

Уникальные качества соляных ламп основываются на активном взаимодействии трех факторов: химико-физических свойств соли, а также света и цвета. Соляные лампы содержат: глину, ангидрит, гипс, кварц, углеводород (в жидком и газообразном состояниях), а также калий, магий, железо, кальций, цинк, углерод, бром, йод и селен.

Применение каменной соли в медицинских и профилактических целях непосредственно связано с ее способностью постоянно испускать отрицательно заряженные ионы (под воздействием естественной влажности воздуха происходит очень медленное растворение-гидратация). Излучаемые солью в соляной лампе отрицательные ионы Na , CI , J полезны не только своими химическими свойствами, но также и тем, что, связываясь с положительно заряженными ионами, которые имеют техногенную природу и представляют угрозу для здоровья, они очищают воздух и нормализуют микроклимат в помещениях. Благодаря некоторым особенностям строения кристаллической решетки, соль также нейтрализует вредное влияние электромагнитного излучения, производимого работой бытовой и промышленной техники.

Гелио- и фототерапия (лечение солнцем и лечение светом) сегодня получили довольно широкое распространение. Солнечный свет ускоряет обмен веществ, стимулирует иммунную, успокаивает нервы и повышает настроение. Теми же свойствами, только меньшей интенсивности, характеризуется и электрический свет.

6.7 Бактерицидные лампы

Учеными было замечено, что определенный спектр ультрафиолетового излучения либо уничтожает бактерии, либо препятствует их размножению. Возникла идея использовать световое излучение для обеззараживания помещений. Таким образом появились первые бактерицидные лампы, которые начали применять в медицине. Новый способ обеззараживания оказался столь эффективным, что весьма быстро получил широкое распространение. Наиболее мощный антибактериальный эффект имеет коротковолновое ультрафиолетовое излучение с длиной волны 253,7 нм. В основной массе, бактерицидные лампы сегодня – это ртутные газоразрядные лампы низкого давления.

Предназначены для уничтожения бактерий, микробов, прочих вредных микроорганизмов. Используются: в лечебных учреждениях, пищевой промышленности, в системах кондиционирования и проветривания воздуха, в очистке воды, в фотохимических процессах.

Интересной моделью является Облучатель-рециркулятор ОБР-15 и ОБР-30 закрытого типа. Он содержит две функции – обеззараживание воздуха и свет. Может быть установлен в фитнесс-залах, детский и медицинских учреждениях, массажных кабинетах, магазинах, офисах и в других помещениях. Главное назначение бактерицидного облучателя это обеззараживание воздуха при людях, так и при их отсутствии. Лучше всего использовать ОБР-15 и ОБР-30 в тех местах, где есть риск распространения инфекционных заболеваний.

Облучатель бактерицидный рециркулятор АЗОВ (ОБРН-2х15) создан для уничтожения вредных болезнетворных микроорганизмов и предупреждения обсеменённости микробами воздуха в разных учреждениях. Принцип действия данного облучателя основывается на антибактерицидной обработке воздуха, проходящего через безозонную бактерицидную лампу низкого давления. У данного облучателя есть ряд преимуществ: алюминиевый корпус, покрытый порошковой эмалью; комплектующие европейских производителей; хорошее соотношение «цена качество».

СН-111 это новые бактерицидные облучатели, которые используются в производственных и бытовых помещениях. Этот облучатель хорошо использовать как средство дезинфекции, даже в присутствии людей. Или же может быть просто прибор дневного света. Одним из главных преимуществ является его лёгкий вес, благодаря чему облучатель можно установить на стене.

Бактерицидные лампы стали неотъемлемой частью пищевой промышленности. Особенно удобны они для создания различных стерильных зон на участках производства, а также для обеззараживания воды, различного сырья и трудного в обычной дезинфекции оборудования. Бактерицидные лампы являются незаменимыми помощниками для достижения гигиенических стандартов по безопасности пищевых продуктов. Методы обеззараживания ультрафиолетом используются в хлебопекарном, молочном, мясоперерабатывающем и других различных видах производства продовольствия.

Одним из способов распространения бактерий является воздух, поэтому дезинфекция атмосферы в помещениях является особой заботой. На сегодняшнем рынке светотехники можно купить бактерицидные лампы, предназначенные для облучателей двух типов – открытых или закрытых. Под облучателем понимается корпус прибора, в который и вставляются бактерицидные лампы. Облучатели открытого типа являются наиболее эффективным методом дезинфекции не только воздуха, но и различных поверхностей в помещении, попадающих под воздействие ультрафиолета. Бактерицидные лампы в них расположены так, что излучение свободно распространяется на окружающее пространство.

В медицинеэффективно используются кварцевые ультрафиолетовые лампы как болеутоляющее и противовоспалительное средство при различных заболеваниях суставов, для компенсации острой солнечной недостаточности.

Как следствие, увеличивается сопротивляемость к инфекциям, наиболее опасным для ослабленного организма. Также кварцевые лампы помогают справиться с заболеваниями периферической нервной, дыхательной и мышечной систем (невриты, радикулиты, бронхиты, плевриты, миозиты), гинекологическими проблемами и нарушением обменных процессов в организме. Кожные воспалительные поражения, такие как грибок, дерматит, псориаз и экземы также успешно поддаются лечению кварцевыми лампами. Кварцевая лампа для дома - это настоящий «домашний» лекарь, удобный, эффективный и недорогой.

Longevita UV Cure Home and Office — лучшая профилактика гриппа и ОРВИ. Это самый эффективный ультрафиолетовый очиститель воздуха для дома и офиса. Он быстро и качественно обеззараживает воздух в помещении, уничтожая вирусы, вызывающие все виды ОРЗ, туберкулез и все виды гриппов, включая птичий грипп.

6.8 Эритемные лампы

Эритемные люминесцентные лампы типа ЛЭ являются источником длинноволнового ультрафиолетового излучения, благоприятно влияющего на организм человека. Лампы используются в медицинских облучательных установках для компенсации недостатка естественной солнечной облученности.

Для интенсивности и равномерности излучения в эритемных лампах увеличивается диаметр (по сравнению с люминесцентными) и наносится специальное отражающее покрытие («рефлекторные» лампы, не допускающее бесцельного рассеивания ультрафиолета).

Что касается лучей УФA (UVA) и УФВ (UVB), то их соотношение в лампах солярия можно регулировать, изменяя состав люминофора и стекла.

При разработке новых моделей ламп для соляриев основное внимание уделяется, как правило, мощности: безопасности излучения, увеличению эффективности загара при уменьшении времени сеанса, и также снижению энергозатратности.

6.9. Ультрафиолетовые лампы (УФ)

Применяются для контроля и проверки денежных знаков, в археологии, в медицине, для создания спецэффектов на дискотеках, в клубах, театрах, концертных залах, в исследовательских работах для экспертизы, для подсветки флуоресцирующих объектов и т.д.

Бывают нескольких видов: 1) Ультрафиолетовые люминесцентные лампы Т5, Т8 Blacklight: Цоколь: G5, мощность 4Вт, 6Вт, 8Вт

Цоколь: G13, мощность 4Вт, 6Вт, 8Вт, 15Вт, 18Вт, 30Вт, 36Вт

Срок службы часов: 5000 - 7000 часов

Озонирующая ультрафиолетовая лампа (бактерицидный облучатель) предназначена для одновременного озонирования и обработки окружающей среды ультрафиолетовым облучением. Совместное воздействие ультрафиолета и озона убивает все штаммы бактерий (в том числе сальмонеллу, кишечную палочку), плесень и устраняет все неприятные запахи.

6.10 Инфракрасные лампы

Лампы с и6нфракрасным излучением, применяются в основном для обогрева молодняка, прочего скота, птиц, курей и т.д., в медицине для локального прогрева тканей и лечения, а также при сушке лаков и красок. Бывают нескольких видов: 1) стандартная инфракрасная лампа -мощность 250w и 315w, цоколь Е27, производства General Electric, Osram, Philips ; 2) инфракрасная лампа PAR38 - мощность 150w и 175w, цоколь Е27, производства General Electric, Венгрия.

Основные ее преимущества:1)колба изготовлена из тугоплавкого стекла, напоминающего автомобильную фару, тем самым имеет большую ударопрочность и стойкость к тепловым ударам, например при брызгах воды; 2) повышенный коэффициент полезного действия: лампа мощностью 175w отдает тепла столько же, сколько и прочая инфракрасная лампа мощностью 250w; 3) срок службы — 5.000 часов.

Лекция 6,7 7. Газоразрядные лампы высокого давления

Характерные особенности ртутного разряда высокого давления. Разгорание ламп высокого давления. Эффективность разряда высокого давления. Наполняющие вещества газоразрядные лампы высокого давления.

Устройство ламп, принцип действия, спектр излучения, яркостные и эксплуатационные характеристики. Основные схемы включения. Ртутные трубчатые лампы с принудительным охлаждением. Применение ламп ДРТ в медицине, сельском хозяйстве и промышленности.

Ртутно-кварцевые лампы с люминофором ДРЛ. Устройство лампы, принцип действия и спектр излучения. Люминофоры, используемые в лампах ДРЛ. Световая отдача и «красное отношение». Области применение ДРЛ. Ртутно-накальные лампы. Устройство, принцип действия и области применения.

Ртутные трубчатые лампы с принудительным охлаждением. Применение ламп ДРТ в медицине, сельском хозяйстве и промышленности.

Металлогалогенные лампы ДРИ, устройство, принцип действия. Преимушества металлогалогенных ламп и их недостатки.

Трубчатые ксеноновые лампы. Ксеноновые лампы с короткой дугой в колбах шаровой формы (ДКСШ). Конструкция, электрические и световые характеристики. Область применения.

Ртутный разряд высокого давления

Зависимость баланса энергии в столбе разряда от давления при больших плотностях тока (около 10⁴ А/м²) представлена на рис.1: 1-тепловые потери; 2- резонансное излучение; 3- нерезонансное излучение. Ось ординат – доля энергии, приходящейся на каждый вид ее потребителя.

Рассмотрим три характерные области:

1) при давлении ниже 0,1 Па подводимая к столбу разряда мощность затрачивается на резонансное излучение и нагрев стенок колбы;

2) при давлениях от 1 до 10⁴ Па уменьшается доля энергии, расходуемой на нагрев стенок колбы, сильно увеличивается доля энергии, расходуемой на нагрев газа (горизонтальная штриховка), уменьшается доля резонансного и немного меньше нерезонансного излучений;

3) при давления выше 10⁴ Па основная часть энергии расходуется на создание нерезонансного излучения, доля энергии, расходуемая на нагрев газа, резко уменьшается, а резонансным излучением можно пренебречь.

Подводимая к газоразрядному промежутку мощность расходуется в прикатодной (работа выхода электронов) и прианодой (работа по преодолению анодного напряжения) областях Р_а,к , а также рассеивается в столбе разряда излучением Р_ст . Полный расход мощности в газоразрядной области

Бесполезная потеря мощности на катоде и аноде будет тем меньше, чем меньше падение напряжения. Минимизировать падение напряжения можно при больших плотностях тока.

Из зависимости баланса энергии в столбе разряда (рис.1) следует, что разряд становится эффективным при повышении давления и плотности тока.

На рис.2 приведена зависимость давления насыщающихся паров ртути от температуры стенки трубки. Когда температура стенки достигает температуры кипения ртути, она полностью испаряется и дальнейший рост р ее паров пропорционально температуре стенки. Конечное давление паров зависит от ее количества и величины тока, определяемого параметрами балласта.

На рис.3 приведена зависимость световой отдачи ртутного разряда от давления паров ртути. Точка С – переход разряда низкого давления в разряд высокого давления. Давление паров Hg в РЛВД выше значений, соответствующих точке Д.

Рис.3

Характерным признаком разряда высокого давления является стягивание его к оси трубки. Градиент температуры в направлении от оси разряда к стенке колбы резко падает, объемная мощность излучения очень быстро уменьшается по мере удаления от оси разряда. По этой части разряда проходит основная часть тока.

Спектр излучения ЛВД создается в результате перехода возбужденных атомов в нормальное состояние, рекомбинации электронов и ионов, а также соударения метастабильных атомов с их переходом в возбужденное состояние и последующим излучением фотонов. При больших температурах разряда увеличивается вероятность появления возбужденных атомов с более высокими нормальными уровнями, что увеличивает мощность излучения.

Расширение линейчатого спектра связано с явлением самопоглощения и соударением возбужденных атомов с нейтральными. При очень высоких давлениях, благодаря вышеуказанным процессам, появляется непрерывный спектр излучения. С ростом давления наблюдается исчезновение некоторых линий спектра, связанных с поглощением определенных резонансных линий излучения. Это возможно при высоких давлениях, когда вблизи атома, излучающего на резонансной частоте, находится другой атом. В результате их взаимодействия излучаемый фотон будет обладать частотой, меньшей резонансной, т.е. спектр излучения будет сдвигаться в область более длинных волн.

Эффективность разряда высокого давления

Эффективность разряда определяется как отношение мощности излучения к мощности, потребляемой разрядом. Эффективность разряда ВД зависит от диаметра трубки, давления паров ртути, рода и давления инертного газа и тока разряда. Световая отдача, при постоянных d и m, растет с увеличением тока (рис. 4) и количества ртути на единице длины дуги m₁ (г/м): 1- 0,64; 2-0,45; 3- 0,26; 4 -0,16.

Мощность на ед. дуги наз. удельной мощностью разряда Р_уд.

Если представить η(Р_уд), то η слабо зависит от d и m₁ .

Р_уд расходуется на излучение, отводится путем конвекции, диффузия электронов и возбужден-ных атомов, теплопроводности в направлении стенки колбы.

Если не учитывать, в виду их малости, диффузию электронов и возбужденных атомов (D~1/p), потери из-за конвекции (Т≈const), то удельная мощность разряда расходуется на удельные излучение и теплопроводность

Потери на теплопроводность не зависит от давления – при увеличении давления увеличивается число атомов, переносящих энергию, а <λ> уменьшается во столько же раз. Следовательно, Р_тп практически не зависит от Р_уд , m и d, а Р_уд ≈Ф_уд . Удельная мощность разряда определяется эл.током и градиентом потенциала.

Наполняющие вещества

Для уменьшения напряжения зажигания разряда и распыления катодов, в ЛВД вводят некоторое количество инертного газа. В отличие от ЛЛ инертный газ (кроме ксенона) играет отрицательную роль из-за: 1) увеличения тепловых потерь ( ); 2) уменьшает скорость ионов в начальной стадии разогрева.

Уровни возбужденных атомов инертных газов выше, чем уровни возбуждения атомов ртути, энергия электронов не достаточна для возбуждения инертного газа, поэтому его присутствие приводит только к тепловым потерям.

В лампы ВД кроме инертных газов вводят другие добавки, которые влияют на излучение. Так, для улучшения цветопередачи ртутных ламп ВД в них добавляют кадмий или цинк. У этих элементов энергетические уровни расположены ниже, чем уровни ртути, так что даже при сравнительно низких давлениях паров этих элементов появляются излучения их линий.

Так как указанные элементы легче чем ртуть, то при их добавке теплопроводность смеси увеличивается. При малых добавках цинка и кадмия значение удельной теплопроводности Р_тп увеличивается незначи-тельно и мощность суммарного излучения остается практически без изменений.

8. Ртутные лампы высокого давления

Устройство ДРЛ. Среди высокоинтенсивных источников света, применяемых для общего освещения, наиболее распространенными являются ртутные лампы высокого давления с исправленной цветностью. Такие лампы называются дуговыми ртутными люминесцентными – ДРЛ.

Их широкое распространение в осветительных установках объясняется высокими световой отдачей и сроком службы, отсутствием специального зажигающего устройства, сравнительно небольшими потерями в балласте, возможностью работы в широком диапазоне окружающих температур.

Дампы представляют собой ртутную горелку (3) в виде трубки из кварцевого стекла, помещенную во внешнюю колбу (I), внутренняя поверхность которой покрыта слоем люмино-фора (2). Помещение горелки (РТ) во внешнюю колбу связано с ее утеплением, что обеспе-чивает большую независимость ее теплового режима от температуры окружающей среды.

С помощью никелевых держателей (траверс) горелка закрепляется по оси наружной колбы, выполненного из термостойкого боросиликатного стекла с температурой размягчения свыше 600°С. Наружная колба наполняется инертным газом для предотвращения окисления вводов в горелку и исключения возникновения разряда между токоведущими элементами внутри внешней колбы. Давление газа выбирается таким, чтобы во время работы лампы оно равнялось давлению окружающего воздуха. Обычно колбы ламп ДРЛ наполняются смесью азота и аргона (технический аргон). Эта смесь обладает достаточно низкой теплопроводностью для обеспечения требуемого теплового режима горелки.

Стекло колбы не пропускает УФ излучение, что предупреждает образование озона в помещениях, где используются лампы, а также предохраняет кожу от ожогов, а живые организмы - от вредного воздействия мощного УФ излучения. Внешняя колба предохраняет РТ от повреждений, загрязнений и служит подложкой для люминофорного слоя.

Спектр излученя. Излучение ртутного разряда в видимой части спектра состоит из линий, лежащих в фиолетовой, зеленой и желтой областях спектра (404,7; 435,8; 546,1; 577; 579 нм). Цветопередача ртутного разряда R_a =22. Значительная часть излучения ртутной дуги находится в УФ области (от 250 до 365 нм). Это мощное излучение УФ излучение преобразуется в видимое излучение с помощью люминофора. Наиболее часто применяе-мыми люминофорами являются ортофосфат кальция-цинка, активированный оловом (R_a ≈ 40), и редкоземельные люминофоры – ванадат-фосфат иттрия, активированный европием, либо европием и тербием (R_a ≈ 45-69). Их «красное отношение» Ф_К ≈ 10%.

Красным отношением называют отношение красного светового потока, добавляемого люминофором, к общему световому потоку.

где: V(λ)- относительная чувствительность глаза;

φ(λ)- спектральная плотность светового потока.

Разрядную трубку наполняют строго дозированным количеством ртути и инертным газом (аргоном) под давлением несколько десятков ГПа. С обоих концов в РТ герметично впаяны электроды (4), электрический дуговой разряд между которыми в парах ртути генерирует в меж электродном пространстве низко­ температурную плазму, служащую источником интенсивного излучения как в видимой, так и в смежных областях спектра электромагнитных волн. Большинство ламп типа ДРЛ выпускаются с РТ, имеющими, кроме двух основных, один или два электрода поджига (5). Электроды поджига соединены с противоположными основными электродами через высокоомные (20 кОм) сопротивления (6) и служат для облегчения зажигания ламп. На рис.2 представлены детали конструкции горелки ртутной лампы высокого давления.

1- корпус горелки (разрядной трубки), 2- молибденовые вводы электродов,

3- цепь электрода зажигания, 4- основной электрод (катод), 5- электрод зажигания, 6- добавочный резистор, 7- капля ртути

Электроды ртутных ламп высокого давления состоят из (рис.3):

1- вольфрамового сердечника (керна); 2- активного вещества (оксида); 3- вольфрамовая спираль.

Для снижения работы выхода электронов рабочая часть керна покрыта торием. На керн надета плотно свитая спираль. В пространство между керном и спиралью помещен активатор (оксид) в виде пасты.

Зажигание лампы высокого давления.При подключении лампы ДРЛ в сеть ее основные и вспомогательные электроды оказываются под сетевым напряжением, что вызывает между ними тлеющий разряд в аргоне. Ток разряда, ограниченный балластом и резисторами, нагревает газ, ртуть начинает испаряться. Кроме того, нагревается спираль катода до температуры, обеспечивающей эмиссию электронов с катода и возникновению дугового разряда.

Через 5-20 с после этого происходит разогрев керна и разряд перебрасывается со спирали на выступающую часть керна. Нагрев горелки разрядом приводит к дальнейшему испарению ртути и увеличению давления. Ток лампы уменьшается, достигая установившегося значения примерно через 5 минут. Изменение параметров лампы в процессе разгорания приведено на рис. 5: 1- ток (I); 2- мощность лампы (Р); 3- напряжение на лампе (U); 4 – световой поток (Ф).

Процесс горения лампы.

При колебаниях питающего напряжения в пределах ± 10% номинального значения параметры лампы ДРЛ меняются, как показано на рисунке 6: 1- световой поток (Ф); 2- мощность (Р); 3- ток (I); 4- напряжение на лампе (U); 5- световая отдача (η); 6- срок службы (τ). При снижении напряжения более чем 10% на время, превышающее 2-3 периода, произойдет гашение лампы. Повторное зажигания возможно лишь через промежуток времени, необходимый для остывания лампы. В зависимости от мощности лампы, ее конструкции и температуры окружающей среды он составляет 5-10 мин.

Во время работы лампы, за счет испарения и поверхностной диффузии активатор (2 на рис.3) попадает на внешнюю эмитирующую часть витков, подготавливая катод к очередному зажиганию лампы.

Лампы ДРЛ могут работать в любом положении, однако в вертикаль-ном положении световой поток на 2-3% выше, чем в горизонтальном. Это объясняется различными условиями работы газового разряда, в частности выгибанием шнура дуги и охлаждением плазмы разряда стенками горелки при горизонтальном расположении лампы.

Распределение яркости лампы ДРЛ, по разным направлениям, неравномерно. На рис.7 приведена кривая силы света лампы ДРЛ с условным световым потоком 1000 лм. Коэффициент пульсации, в зависимости от мощности лампы, колеблется в интервале 50 – 70%.

Средняя продолжительность горения ламп ВД различных типов указывается для 8-часового цикла.

На рис.8 приведена кривая спада свето-вого потока лампы ДРЛ на протяжении срока службы.

9. Ртутно –вольфрамовые лампы – ДРВ

Создание этих ламп обусловлено тем, что ДРЛ: 1) плохо зажигаются при отрицательных температурах; 2) используют индуктивные балласты; 3) требуется исправление цветности излучения.

В ртутно – вольфрамовых лампах основными узлами являются (рис.): активный балласт - вольфрамовая спираль (1); ртутно-кварцевая горелка (2).

Размещение нити накала внутри колбы лампы создает дополнительное преимущество, заключаю-щееся в сокращении периода разгорания за счет нагрева горелки излучением спирали.

Большие потери в активном балласте, т.е. в нити накала, по сравнению с потерями в индуктивном балласте компенсируется простотой активного балласта при возможности одновременного получения с его помощью недостающего красного смещения. При расчете ДРВ основным является выбор параметров нити накала. Мощность нити выбирают исходя из условия стабилизации ртутного разряда. Световую отдачу нити приходится снижать ради получения достаточного красного отношения, одновременно обеспечивается срок службы нити, соизмеримый со сроком службы кварцевых горелок.

В пусковой период напряжение сети целиком падает на спираль, однако по мере разгорания ртутной лампы напряжение не ней повышается, а напряжение на балластной спирали снижается до рабочего значения.

Несмотря на многие их достоинства, пульсации светового потока у них значительны К = 70 90%, что объясняется наличием активного балласта. На осциллограмме (рис.2а) показаны пульсации светового потока лампы ДРВ, а на (рис.2б) – лампы ДРЛ.

Световая отдача ДРВ составляет 18-20 лм/Вт, так как около 50% мощности расходуется на нагрев спирали. Поэтому эти лампы по экономичности уступают ДРЛ и другим лампам высокого давления.

Применение ДРВ ограничено специальными областями, например облучательной техникой. Например, лампа ДРВЭ имеет внешнюю колбу, выполненную из специального стекла, пропускающего ультрафиолетовое излучение. Такие лампы применяют для совместного освещения и облучения, например в теплицах. Срок службы таких ламп составляет 3-5 тыс.часов. Цветовая температура ≈4000К.

Лекция 8,9 10. Трубчатые ртутные лампы – ДРТ

Лампы ДРТ представляют собой цилиндрическую кварцевую колбу с впаянными по концам электродами. Колба наполняется дозированным количеством аргона, помимо того в неё вводится металлическая ртуть. Конструктивно лампы ДРТ очень схожи с горелками ДРЛ, а электрические параметры их таковы, что позволяют использовать для включения ПРА ДРЛ соответствующей мощности.

Для получения более устойчивых характеристик ртутные лампы ВД и СВД работают в атмосфере ненасыщенных паров ртути. Зависимость давления р и плотности паров ртути п от температуры колбы лампы для ртутной лампы СВД приведены на рис. 3.

Трубчатые лампы ВД и СВД выпускаются с естественным и искусственным (водяным) охлаждением и имеют следующие параметры.

1. Электрические: мощность Р_л, Вт; напряжение U_л, В; ток лампы I_л, А; напряжения сети U_с; напряжение зажигания U_з, при котором начинается самостоятельный разряд в лампе; коэффициент мощности k_л < 1.

2. Светотехнические: световой поток Ф, лм; поток излучения Ф_е , Вт; яркость L, кд*м^-2 .

3. Эксплуатационные: световая отдача η_л= Ф/Р_л лм/Вт; отдачу излуче-ния (КПД источника) η_е = Ф_е /Р_л ; средний срок службы лампы t_ср , ч.

4. Размеры лампы: расстояние между электродами b_э, мм; внутренний и внешний диаметры колбы d₁ и d₂, мм; габаритная длина b.

Ассортимент ламп ДРТ большой; в табл. приведены лампы ВД до 2 ат. с естествен-ным охлаждением.

Лампы типа ДРТ используются как источники ультрафиолетового излучения. Промышленность выпускает также серию трубчатых ламп в кварцевых колбах с добавлением паров ртути 0,3 – 1 МПа. С повышением давления паров ртути растет доля потока излучения, излучаемого в видимой области спектра, и уменьшается доля потока в УФ области.

Лампы этого типа часто имеют две колбы. Наружная, заполненная инертным газом, служит для уменьшения колебаний температуры внутренней кварцевой колбы лампы ВД. Наружная колба, имеющая значительно меньшую температуру, может покрываться люминофором для исправления цветности излучения лампы (см. рис.).

Номенклатура ламп ДРТ имеет широкий диапазон мощностей (от 100 до 12000 Вт). Лампы используются в медицинской аппаратуре (УФбактерицидные и эритемные облучатели), для обеззараживания воздуха, пищевых продуктов, воды, для фотополимеризации лаков и красок, экспонирования фоторезистов и иных фотофизических и фотохимических технологических процессов. Лампы мощностью 400 и 1000 Вт применялись в театральной практике для освещения декораций и костюмов, расписанных флуоресцентными красками.