ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА С СЕРНЫМИ ЛАМПАМИ

ОСОБЕННОСТИ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ С СЕРНЫМИ ЛАМПАМИ И ПРИМЕРЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Сверхвысокочастотный разряд в парах серы обладает редкими светотехническими свойствами. Сама по себе серная лампа, имеющая сферическую форму колбы диаметром от 5 до 35 мм, наиболее удобна для представления ее в виде точечного источника света при проектировании оптических систем. Серная лампа обладает наилучшим сочетанием светотехнических параметров.

Она обеспечивает светоотдачу до 150 лм/Вт от СВЧ-мощности и более 100 лм/Вт от сети переменного тока, а ее яркость превышает 18 .

Спектр оптического излучения серной лампы является сплошным и близок к солнечному, но более экологичен, так как обладает меньшей интенсивностью в области ультрафиолетового и инфракрасного излучения.

Разряд в парах серы обеспечивает наилучшее соотношение между видимым светом и указанными излучениями, как это иллюстрируется диаграммами, представленными на рисунке 2.13.

Рисунок 2.13 – Сравнительные данные различных ламп по интенсивности излучений в области видимой части спектра

А – ультрафиолетовые и инфракрасные излучения; Б – видимый свет; 1 – белый естественный свет; 2 – металлогалогенные лампы; 3 – серные лампы; 4 – люминесцентные лампы

Таблица – Сравнительные данные различных ламп по интенсивности излучений в области видимой части спектра

Это обстоятельство способствует получению высокой световой отдачи от серных ламп, как видно из рисунка 2.14, где проведено сравнение различных источников света.

Срок службы серной лампы превышает 50 тысяч часов, поскольку она не содержит перегорающих электродов, а сера не вступает во взаимодействие с кварцевой оболочкой лампы.

Следует, однако, заметить, что обслуживание серной лампы является более сложным, чем обеспечение работы других газоразрядных источников света.

Наиболее существенными недостатками ОУ с серной лампой являются

1. Необходимость вращения лампы для ее равномерного охлаждения, ускорения зажигания разряда и стабилизации его формы,

2. Необходимость подведения СВЧ-энергии от магнетрона, срок службы которого в несколько раз меньше, чем у серной лампы.

Но тем не менее ОУ с серными лампами являются перспективными, особенно для освещения больших пространств.

Рисунок 2.14 – Сравнительные данные различных ламп по светоотдаче

1 – серные лампы; 2 – натриевые лампы высокого давления; 3 – компактные металлогалогенные лампы; 4 – металлогалогенные лампы; 5 – люминесцентные безэлектродные лампы; 6 – компактные люминесцентные (27-40 Вт) лампы; 7 - компактные люминесцентные (5-26 Вт) лампы; 8 – ртутные газоразрядные лампы; 9 – галогенные инфракрасные лампы; 10 – галогенные лампы накаливания; 11 – лампы накаливания

Первое сообщение о создании ОУ квазисолнечного света на основе серных ламп было сделано в докладе американских ученых от корпорации Fusion System (FSC) на VI Международном симпозиуме по источникам света в сентябре 1992 г. Первое ОУ с серной лампой и призматическим щелевым световодом длиной 35 м. было использовано для освещения производственной линии изготовления ультрафиолетовых ламп в FSC.

Другое устройство было смонтировано для освещения 17-метровой мачты службы прогноза погоды на крыше городской ратуши в г. Китчнере штата Онтарио в Канаде.

Дальнейшие разработки осветительных устройств с микроволновыми серными лампами продолжались компанией Fusion Lighting, выделившейся из FSC. В результате 20 октября 1994 г. в Вашингтоне состоялась эффектная презентация двух мощных осветительных систем.

Одна из них была установлена в Национальном музее воздухоплаванья и космонавтики. Она состояла из трех осветительных устройств со световодами длиной 30 м для освещения макетов ракет в натуральную величину. Этими тремя установками были заменены 94 стандартных светильника с ЛЛ.

Другая система была установлена между двумя основными зданиями департамента энергетики. Она содержала две серные лампы, размещенные в торцах щелевого световода длиной 72 м. Система обеспечила квазисолнечное освещение огромных пространств с относительно малым потреблением электрической энергии.

В Европе первая осветительная система из 24-х серных ламп со световодами была смонтирована в 1994 г. В центральном зале почтамта в Сундсвалле (Швеция), где она заменила 360 люминесцентных ламп.

В качестве примера одной из наиболее сложных световых систем, использующих серную лампу, является смонтированная в головном офисе электротехнической компании NESA в Копенгагене. Светосистема с серной лампой размещена в верхней части 5-этажного лестничного пролета стеклянного зала и выполнена в виде тюльпана с первичным отражателем, направляющим свет на свисающие под разными углами вторичные отражатели. На первом этаже обеспечивается освещенность 1300 лк, а на верхних переходах она превышает 2000 лк. Снаружи здания установлен еще один отражатель для подсветки группы скульптур во дворе на расстоянии 50 м. Освещенность каждой скульптуры составляет не менее 20 лк.

В России первое ОУ с серной лампой в прожекторно-световодном использовании было изготовлено в лаборатории Э.Д. Шлифера на московском предприятии «Плутон». Устройство представляло собой передвижную световую колонну. Этот моноблочный действующий образец экспонировался 14-17 декабря 1998 г. на Международной выставке «Interlight-98» в г. Москве и занял 1-е место в номинации «Энергосбеорежение».

В России экспериментальные исследования светоизлучающего разряда в серных лампах проводились в:

- институте общей физики РАН;

- ОАО «Плутон»;

- НИИЯФ МГУ;

- ИЗМИРАНе (Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова Российской академии наук — научный институт РАН, расположенный в Троицке, Москва. Назван в честь Николая Васильевича Пушкова)

УСТРОЙСТВА И ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ СВЕТОСИСТЕМ С МИКРОВОЛНОВЫМИ ЛАМПАМИ

Существуют различные варианты конструкций ОУ с серными лампами. Их можно разделить на две основные группы устройств в прожекторном и световодном исполнении. СВЧ-модули могут содержать волноводные и коаксиальные тракты. СВЧ-экраны могут быть плоскими, цилиндрическими и сферическими. Наибольшее применение получили цилиндрические экраны с выпуклой торцевой стенкой.