Спектр излучения ртутной лампы. Лампы дрл. Преимущества ртутных газоразрядных ламп

Рассмотренные в предыдущей статье люминесцентные лампы - это лампы низкого давления. Разряд в них происходит при давлении паров ртути не более 0,1 мм ртутного столба или 10 паскалей (Па). Спектр излучения разряда при таких давлениях имеет линейчатый характер, причем, как уже было сказано, до 80 % мощности разряда приходится на две УФ линии: 257 и 185 нм, а на долю пяти линий видимой части спектра лишь около 2 %.

Если давление паров ртути повышается, то вначале все линии «расплываются» и превращаются в полосы, затем происходит пере-распределение энергии: излучение в УФ области ослабевает, а в видимой - увеличивается. При давлении паров ртути около 1000 мм ртутного столба доля видимого излучения возрастает настолько, что световая отдача разряда достигает 20-25 лм/Вт, то есть становится больше, чем у ламп накаливания общего назначения. Но при этом все видимое излучение сосредоточено в сине-зеленой части спектра, а желтый и красный свет отсутствуют полностью. Многим знаком свет медицинских УФ облучателей - довольно неприятного сине-зеленого цвета, сильно искажающим вид освещаемых предметов, в частности, человеческих лиц. В этих облучателях применяются как раз ртутные лампы высокого давления типа ДРТ (дуговая, ртутная, трубчатая).

Несмотря на относительное ослабление доли УФ излучения, оно все же остается в спектре разряда в довольно большом количестве (около 40 % подводимой к разряду мощности). Так же как и в люминесцентных лампах низкого давления, это излучение с помощью люминофора может быть превращено в видимое. Но если в обычных люминесцентных лампах температура стенок колбы лишь немногим выше температуры окружающего воздуха, то в лампах высокого давления размеры колб гораздо меньше, и температура на стенках достигает 500 - 600 оС. Найти люминофоры, эффективно работающие при таких температурах, до сих пор не удалось.

Проблему решили в начале 50-х годов прошлого века. Малогабаритную ртутную лампу высокого давления поместили внутрь другой, значительно большей по размеру колбы, а уже на внутреннюю поверхность этой колбы стали наносить люминофор, имеющий наибольшую эффективность при температуре 200 - 300 оС и излучающий преимущественно в красной области. Сейчас в качестве люминофора чаще всего применяют фосфат-ванадат иттрия, активированный европием. С 1952 года начался массовый выпуск таких ламп ведущими мировыми производителями - General Electric, Philips, Osram. Сегодня по объему выпуска ртутные лампы высокого давления с люминофором занимают третье место после ламп накаливания и люминесцентных ламп.

На рис. 1 показано устройство ртутной лампы.

Рис. 1. с люминофором

Разрядная трубка 1 («горелка») из кварца держателями 2 из достаточно толстой никелевой проволоки закреплена на ножке 3 (у мощных ламп горелка поддерживается еще и пружинящим держателем 4, упирающимся во внешнюю колбу). Ножка 3 герметично впаяна во внешнюю колбу 5, покрытую изнутри слоем люминофора 6. В ртутных лампах высокого давления используются самокалящиеся электроды 7 в виде спирали, навитой на вольфрамовый стержень (керн) и покрытой активирующим веществом. Кроме основных электродов 7, в лампах имеются поджигающие электроды 8, расположенные вблизи основных и электрически соединенные с противоположными электродами через ограничительные сопротивления 9. На внешней колбе с помощью высокотемпературной мастики крепится стандартный резьбовой цоколь 10. Между горелкой и цоколем крепится тепловой экран 11 (обычно из слюды). Внутренний объем горелки заполнен инертным газом аргоном с давлением от 10до 50 мм ртутного столба (в зависимости от мощности лампы) и ртутью.

В отличие от люминесцентных ламп, в которых ртуть всегда находится в жидком состоянии, в лампах высокого давления количество ртути строго дозировано, и при работе ламп ртуть в горелках находится только в газообразном состоянии при давлении паров 1000 - 1500 мм ртутного столба (1,5 - 2 атмосферы). Для получения таких высоких давлений паров ртути температура стенок горелки должна быть не менее 500 оС. Поэтому горелки ламп высокого давления делают только из кварца. Пространство между горелкой и внешней колбой заполняется газом (техническим аргоном).

Схема включения ртутных ламп высокого давления проще, чем люминесцентных ламп (рис. 2).

Рис. 2. Схема включения ртутных ламп высокого давления

Благодаря наличию поджигающих электродов, расположенных очень близко к основным, между этими электродами разряд возникает при напряжениях ниже сетевого. Этот разряд очень слаб, так как ток его ограничен сопротивлениями 9, но он создает начальную ионизацию газа в горелке, за счет которой разряд переходит на основные электроды. Ток основного разряда ограничивается только дросселем, и величина его в первое время после включения в 2 - 3 раза больше, чем после полного разгорания лампы. Ток разряда разогревает основные электроды до температуры, обеспечивающей достаточную эмиссию электронов из них (1000 - 1200 оС). Из-за большого тока разряда начинают разогреваться стенки горелки, находящаяся на них ртуть постепенно полностью испаряется, и процессы в лампе стабилизируются. Процесс разгорания длится достаточно долго - от 7 до 10 минут.

Как и в схемах с люминесцентными лампами, дроссель создает сдвиг фаз между током и напряжением (cos р~ 0,5). Для компенсации этого сдвига параллельно цепочке из лампы и дросселя включается компенсирующий конденсатор.

Ртутные лампы высокого давления с люминофором выпускаются мощностью 80, 125, 250, 400, 700 и 1000 Вт; изредка встречаются лампы мощностью 50 и 2000 Вт. Лампы мощностью 50, 80 и 125 Вт выпускаются с цоколем Е27, более мощные - с цоколем Е40. Потери мощности в дросселях, как правило, составляют не больше 10%.

Световая отдача современных ламп - от 40 до 60 лм/Вт; срок службы - до 24000 часов. По этим параметрам ртутные лампы высокого давления значительно превосходят лампы накаливания, что и предопределило их очень широкое распространение.

Кроме высокой световой отдачи и большого срока службы, ртутные лампы высокого давления имеют и другие достоинства: относительная компактность; простота включения; широкий диапазон мощностей; очень слабая зависимость параметров от окружающей температуры.

Недостатки таких ламп:

1. Низкое качество цветопередачи (Ra= 45 - 50; у иностранных ламп Delux и Super Delux - не выше 55).
2. Большие пульсации светового потока (65 - 75 %).
3. Большое время разгорания (до 10 минут).
4. Невозможность повторного включения горячей лампы - если лампа случайно погасла, снова включить ее можно только после остывания горелки.
5. Высокая температура на внешней колбе (250 - 300 оС).

Ртутные лампы высокого давления широко применяются там, где не требуется качество цветопередачи, - в уличном освещении, на складах, на промышленных предприятиях (при наличии вращающихся деталей - с обязательным включением соседних светильников в разные фазы) и т.п.

Классификация, маркировка и обозначение ртутных ламп

Ртутные лампы высокого давления классифицируются по мощности.
В России лампы выпускаются под названием ДРЛ (дуговая, ртутная, люминесцентная), далее указывается мощность в ваттах.

За рубежом каждая фирма выпускает лампы под своим названием: Philips - HPL; Osram - HQL; General Electric - MBF; Sylvania - HSL и HSB; Radium - HRL. По международной системе обозначений ILCOS все эти лампы называются QE.

В таблице 1 даны усредненные параметры некоторых типов ртутных ламп высокого давления с люминофорами.

Вы решили организовать систему насыщенного, яркого и экономичного освещения на улице и во дворе, купив для этих целей ртутные лампы? Сегодня на рынке осветительного оборудования и сопутствующих элементов ртутьсодержащая продукция представлена в широком ассортименте и по приемлемой стоимости, ведь верно? Но вы сомневаетесь в целесообразности такого решения и не знаете, какую модель лампочки лучше выбрать?

Мы поможем вам разобраться во всех тонкостях покупки и применения ртутных осветительных приборов - в статье рассмотрены существующие разновидности этих ламп, их преимущества и недостатки. Уделено внимание безопасной эксплуатации и правильной утилизации по окончанию срока использования.

Приведены лучшие производители ртутных модулей, предлагающие хороший ассортимент отличного качества. Материал статьи снабжен фотообразцами ртутьсодержащих приборов, а также видеороликами с обзором различных видов ламп и нюансами их утилизации.

Наличие токсичного вещества существенно снижает привлекательность изделий. Однако, полностью от них еще не отказались и считать ртутные приборы устаревшими пока рано.

Ртутные устройства высокого давления отлично справляются с задачей освещения больших крытых и открытых пространств. Интенсивность их свечения при равной мощности почти в 10 раз превышает результаты стандартных ламп накаливания

Классификация ламповых аппаратов

Первичная классификация ртутных изделий происходит в зависимости от давления внутреннего наполнения и имеет следующую буквенную аббревиатуру:

РЛНД – лампы низкого давления;
РЛВД – модули высокого давления;
РЛСВД – устройства сверхвысокого давления.

В первой группе находятся изделия, имеющие в установившемся режиме базовое парциальное давление ртутных паров меньше, чем 0,01 МПа. Во второй эта величина составляет от 0,1 МПа до 1 МПа, а в третьей – превышает 1 МПа.

№1 - особенности изделий низкого давления

В перечень ртутных изделий низкого давления входят линейные и компактные люминесцентные лампы , доступные для организации бытовых осветительных систем в жилых, офисных и рабочих помещениях.

По форме они могут быть кольцевыми, линейными, U-образными и стандартными.

Приборы низкого давления лучше всего проявляют себя при температуре окружающего воздуха в 18-25 °C. Отклонения от этих цифр плохо сказываются на работе, снижая насыщенность, яркость и силу светопотока

Спектральная цветопередача превышает показатели традиционных ламп накаливания. В температуре свечения преобладают натуральные оттенки.

Изделия низкого давления вырабатывают равномерный, мягкий, не раздражающий глаз свет, достигающий по насыщенности 75 Лм/Вт. Их срок службы может составлять до 10 000 часов

В упрек устройствам ставят зависимость от температурных показателей окружающей среды, невозможность питания постоянным током и эффект периодической пульсации.

№2 - отличия ламп высокого давления

Основным представителем класса газоразрядных приборов высокого давления являются ртутьсодержащие дуговые лампочки (ДРЛ ) общего и узкоспециализированного назначения.

Первые монтируются в модули для организации наружных осветительных систем, а вторые применяются в некоторых промышленных отраслях, медицине и сельском хозяйстве.

В классических ДРЛ-лампочках для исправления цветопередачи излучаемого потока используется люминофорное покрытие. Оно наносится на внутреннюю поверхность колбы, обеспечивая более насыщенный, качественный свет

Мощность приборов находится в диапазоне от 50 до 1000 Вт. Лампы подходят для общего освещения магистралей, улиц, придомовых территорий, крытых и открытых площадок, цехов, складов и прочих объектов, где не предусмотрено постоянное пребывание людей.

В этот же класс входят более прогрессивные ртутно-вольфрамовые лампы. Имеют аналогичные показатели, но от простых ртутных отличаются тем, что ртутно-вольфрамовые лампы могут корректно подключаться к сети без пускорегулирующего аппарата.

Эту возможность обеспечивает вольфрамовая нить. Она играет одновременно две роли: являясь накальным источником света, параллельно служит еще и ограничителем электрического тока.

Дуговые металлогалогены (ДРИ ) тоже принадлежат к разряду ртутных ламп. Их главное отличие заключается в специальных излучающих добавках, которые значительно повышают эффективность свечения.

Для подключения к электрической сети в цепь необходимо встраивать дроссельный элемент.

Колба металлогалогенов бывает эллипсоидной или цилиндрической. Внутри находится не стандартная кварцевая горелка, а более эффективная и надежная керамическая

Лампы этого типа актуальны для подсветки зданий, исторических объектов и архитектурных сооружений, спортивных арен, футбольных полей, торговых, рекламных и выставочных залов как крытых, так и располагающихся на открытом воздухе.

Металлогалогенные ртутные модули с зеркальным слоем (ДРИЗ ) по функционалу схожи с ДРИ-приборами. Однако, за счет плотного слоя зеркального покрытия способны давать насыщенный луч света, который можно направить в определенную область.

Изделия ДРИЗ максимально эффективны в условиях слабой и плохой видимости. С их помощью легко и удобно освещать конкретные объекты, к которым требуется привлечь внимание

Ртутно-кварцевые трубчатые лампы (ДРТ ) имеют колбу в форме удлиненного цилиндра, где на торцах располагаются рабочие электроды. Применяются для УФ-сушки, светокопировальных работ и прочих узкотехнологических целей.

№3 - нюансы модулей сверхвысокого давления

Шаровые устройства ртутно-кварцевого типа (ДРШ ) принадлежат к классу ламп сверхвысокого давления. Специфическая округлая форма колбы позволяет выдавать интенсивное излучение при относительно небольшой базовой мощности и компактном размере.

Для работы ДРШ-устройства требуется блок питания. Он помогает активировать лампу и осуществляет начальный розжиг горелки

Область применения таких агрегатов гораздо уже. Обычно их эксплуатируют в проекционных системах и разноплановом лабораторном оборудовании, например, в мощных микроскопах.

Оттенки излучения приборов

Внутри изделия со ртутью содержится люминофор. Благодаря его наличию, исходящий светопоток имеет насыщенный яркий оттенок, максимально приближенный к естественному белому цвету.

Нейтральный тон светопотока в лампах удается получить в результате корректного смешивания излучений газовых веществ, имеющихся в колбе, с люминофорными составляющими

Ртутные пары, сосредоточенные во внутриколбовом пространстве, способны регенерировать не только естественно-белое, но и цветное освещение, например, оранжевое, зеленое, фиолетовое или синее.

Достоинства и недостатки ртутных ламп

Некоторые специалисты называют ртутные источники света технически устаревшими и рекомендуют сокращать их использование не только в бытовых, но и в промышленных целях.

Однако, такое мнение несколько преждевременно и газоразрядные лампы еще рано списывать со счетов. Ведь есть места, где они проявляют себя на высшем уровне и обеспечивают яркий, качественный свет при разумном потреблении.

Плюсы газоразрядных модулей

высокая и эффективная светоотдача на протяжении всего эксплуатационного периода – от 30 до 60 Лм на 1 Ватт;
широкая линейка мощностей на классических видах цоколей E27/E40 – от 50 Вт до 1000 Вт в зависимости от модели;
пролонгированный срок службы в обширном температурном диапазоне окружающей среды – до 12 000-20 000 ч;
хорошая морозостойкость и корректная работа даже при низких показателях термометра;
возможность использовать источники света без подключения ПРА – актуально для вольфрамово-ртутных устройств;
компактные размеры и хорошая прочность корпуса.

Максимальную отдачу приборы высокого давления демонстрируют в системах уличного освещения. Отлично проявляют себя в рамках подсветки крупногабаритных крытых помещений и открытых площадок.

Минусы ртутьсодержащих изделий

Как и у всякого другого технического элемента, у ртутных газоразрядных модулей имеются некоторые недостатки. Этот перечень содержит всего несколько позиций, которые обязательно нужно учитывать при организации осветительной системы.

Первый минус – это слабый уровень цветопередачи R a , в среднем не превышающий 45-55 единиц. Для освещения жилых помещений и офисов этого мало.

Поэтому в местах предъявления повышенных требований к спектральному составу светопотока ртутные лампы монтировать нецелесообразно.

Ртутные приборы не способны передать в полном объеме оттеночную гамму цветового спектра человеческих лиц, интерьерных элементов, мебели и прочих мелких предметов. Зато на улице этот недостаток практически незаметен

Низкий порог готовности к включению тоже не прибавляет привлекательности. Чтобы войти в режим полноценного свечения, лампа обязательно должна разогреться до нужного уровня.

Обычно на это уходит от 2 до 10 минут. В рамках уличной, цеховой, промышленной или технической электросистемы это большого значения не имеет, но в домашних условиях оборачивается существенным недостатком.

Если в момент функционирования прогретая лампа вдруг отключается по причине падения напряжения в сети или из-за других обстоятельств, включить ее сразу не представляется возможным. Сначала прибор должен полностью остыть и только потом его получится снова активировать.

Возможность регулировки яркости подаваемого света у изделий отсутствует. Для их корректной работы обязательно требуется определенный режим подачи электрики. Все происходящие в нем отклонения негативно сказываются на источнике света и в разы снижают его рабочий ресурс.

Проблемный момент функционирования ртутьсодержащих элементов – режим базового старта и последующего выхода на номинальные параметры работы. Именно в это время прибор получает максимальную нагрузку. Чем меньше активаций испытывает лампочка, тем дольше и надежнее она служит

Переменный ток действует на газоразрядные осветительные приборы крайне негативно и в итоге приводит к возникновению мерцания с сетевой частотой в 50 Гц. Устраняют этот неприятный эффект с помощью электронных ПРА, а это влечет за собой дополнительные материальные расходы.

Сборка и установка ламп должны происходить строго по схеме, разработанной квалифицированными специалистами. При монтаже необходимо использовать только качественные термопрочные комплектующие, устойчивые к серьезным эксплуатационным нагрузкам.

В процессе использования ртутных модулей в жилых и рабочих помещениях колбу желательно закрывать специальным защитным стеклом. Во момент неожиданного взрыва лампы или короткого замыкания это обезопасит людей, находящихся рядом, от травм, ожогов и других повреждений.

В чем опасность для человека?

Нарушение целостности колбы представляет большую проблему, потому что ртуть, попадая в атмосферу, вредит всему вокруг .

Вышедшее из строя изделие не подлежит хранению в домашних условиях и не подходит для выброса в обычный мусорный контейнер.

В северных округах России запущен экологический проект «Утилизируй правильно». В рамках этого мероприятия на улицах городов расставлены специальные контейнеры, куда население может складывать отработавшие свой ресурс ртутные и люминесцентные лампочки

Изделие подлежит правильной утилизации в соответствии с принятыми нормативами. Делать это могут только организации, имеющие специальную лицензию.

В их обязанности входит прием ламп от населения, транспортировка, хранение их на складе, оборудованном герметичными боксами, и последующая утилизация.

Процесс переработки осуществляется такими способами, как:

амальгамирование;
демеркуризация;
термообработка;
высокотемпературный обжиг;
технология на вибропневматике.

Наиболее уместный вариант уничтожения выбирает утилизатор. Все дальнейшие действия проводятся строго по инструкции, регламентирующей процесс.

В небольших городах России программа утилизации организована несколько по-другому. Там раз в месяц в определенные места выезжает спецтранспорт, и работники уполномоченных предприятий принимают у населения отработанные источники света с токсичным наполнением

В начале осени 2014 года РФ поставила подпись под международным документом – Минаматской конвенции о ртути. Согласно содержащейся там информации с 2020 года все ртутьсодержащие продукты будут запрещены к производству, импорту и экспорту.

Среди источников освещения под это положение подпадают паросветные ртутные лампы высокого давления, в частности, модули с маркировкой ДРИ и ДРЛ.

Обзор лучших моделей на рынке

Так как лампочки, оснащенные токсичной ртутью, преимущественно используют в наружных осветительных системах, крытых промышленных и технических помещениях, а в быту применяют крайне редко, их внешний вид не отличается оригинальностью.

Место #1 - лампочки торговой марки Osram

Даже солидные бренды придерживаются классики и не считают нужным придавать приборам необычную форму и сложную конфигурацию.

Приборы ртутного типа можно установить в гараже. Они обеспечат стабильный и яркий поток света, способствующий концентрации внимания

Ртутные модули HQL Standart , изготовленные на предприятиях Osram, надежны и не боятся интенсивных эксплуатационных нагрузок. Диапазон мощности очень широк и начинается с 50 Вт, а заканчивается 1000 Вт.

Для корректного подключения ламп и последующей нормальной работы требуется установка пускорегулирующего аппарата.

Приборы ртутного типа от германского бренда Osram подходят для освещения крупногабаритных складских и производственных помещений, в которых максимальные требования предъявляются к яркости излучения, а к уровню цветопередачи столь жестких претензий нет

Изделия выпускаются с каплевидной матовой колбой, оснащаются люминофорным покрытием и цоколем E27/E40. Внутренняя горелка изготовляется из прочного кварца.

Приборы меньшей мощности, до 125 Вт, передают нейтрально-белое свечение, а модули от 250 Вт и выше вырабатывают чуть более естественный дневной свет.

Лампочки Osram, сделанные на ртутно-вольфрамовой основе, по всем характеристикам превосходят привычные газоразрядные. Срок их службы гораздо длиннее, а область применения обширнее. Второй параметр обусловлен улучшенным спектром цветового свечения модулей.

При мощности в 160 Вт изделия вырабатывают свет в 3600 К, приближенный к теплой гамме. Более белый оттенок в 3800 К дают лампы в 250 Вт. И только 500-ваттные обеспечивают нейтральное белое свечение в 4000 К.

Такие модули подходят для создания привлекательного, яркого и эффектного освещения в парковых зонах, на открытых пространствах и центральных городских аллеях, прогулочных зонах, концертных залах и прочих местах массового, но не постоянного пребывания людей.

Место #2 - ассортимент компании Philips

По большей части применяются для обустройства наружного освещения открытых площадок, придомовых территорий и прочих мест подобного плана.

Внутри колбовой части лампочек Филипс располагается кварцевая горелка высокого давления, наполненная парами ртути и смесью аргона. Выдаваемый светопоток в зависимости от мощности составляет 1800 Лм у 50W прибора и до 58 500 ЛМ у модуля в 1000 ВТ

Особенность изделий состоит в том, что они не теряют время на розжиг, а сразу же с момента активации обеспечивают равномерное, яркое и качественное освещение пространства.

Каплевидная матовая колба изготовляется в двух вариантах:

SG – легкоплавкое стекло с люминофорным покрытием, нанесенным в три слоя;
HG – тугоплавкое стекло, иногда содержащее некоторое количество кварца - демонстрирует увеличенную стойкостью к рекордно высоким температурам.

SG-элементы используют для ламп низкой и средней мощности, а HG применяют в модулях от 500 Вт до 1000Вт.

Оттеночная гамма источников света составляет 3900-4200 К. Эти цифры обозначают нейтральный оттенок свечения, приближенный к естественному. Фирменная гарантия дается на 1 год.

В серию ML входят инновационные ртутно-вольфрамовые лампы с люминофорным внутриколбовым покрытием. Их отличительная черта – однородный, насыщенный и яркий поток света с высокоуровневой цветопередачей.

Выпускаются с цоколями E27/E40 и имеют базовую мощность в 100, 160, 250 и 500 Вт.

При помощи ртутно-вольфрамовых модулей ML можно создать на придомовой территории приятное глазу, эстетичное, экономичное и долговечное освещение

Температура светопотока колеблется в пределах 3400-3700 К. Лампы такого типа можно назвать одними из самых теплых в своем классе. Их удобно использовать не только для уличного освещения, но и для больших магазинов, концертных залов и торговых центров.

Место #3 - предложения торговой марки Delux

Молодой и перспективный украинский бренд Delux, зарегистрированный в 2005 году, вполне успешно конкурирует с зарубежными производителями. Основные предприятия торговой марки располагаются на промышленных площадках Китая.

Высокий уровень изготовления и безупречное качество сборки делают лампы Delux актуальными и востребованными.

Модуль ртутного типа Delux обеспечивает мощный светопоток с хорошим уровнем рассеивания. Фирменная гарантия дается на 12 месяцев при условии соблюдения базовых правил и условий эксплуатации, указанных в сопроводительных документах

Стандартные изделия представлены линейкой GGY и предназначены для эффективного наружного применения. Рабочая колба имеет слегка вытянутую каплевидную форму.

Металлическим цоколем E27 оснащаются модели мощностью в 125 Вт. Остальные изделия комплектуются цокольным элементом E40. Диапазон их мощности располагается в пределах 250-1000 Вт.

Более прогрессивная серия ртутно-вольфрамовых приборов GYZ включает в себя модули E27/E40 с рабочей мощностью в 160, 250 и 500W.

Изделия надежно и долго служат, в течение всего времени вырабатывая плотный и насыщенный поток света с оптимальным уровнем цветопередачи.

Выводы и полезное видео по теме

Как выглядит и работает лампа ртутного типа, изготовленная на производственных мощностях немецкой компании Osram. Подробный осмотр упаковки, описание указанных цифровых обозначений и буквенных аббревиатур:

О ртутных модулях ДРЛ-типа во всех подробностях. Общий обзор изделия от Philips, нюансы способов подключения к патрону и особенности последующей эксплуатации:

Сюжет об утилизации ламповых изделий ртутного типа. Почему важно, чтобы этот процесс осуществляли профессионалы и обязательно с использованием специального профильного оборудования:

Лампочки ртутного типа еще используются довольно широко, однако, это время постепенно заканчивается . С рынка их вытесняют более прогрессивные, экономичные, эстетично привлекательные и безопасные устройства. Правда, не слишком высокая стоимость и продолжительный срок службы еще играют свою роль, нередко заставляя покупателей по старой памяти отдавать предпочтение ртутьсодержащим приборам.

Ртутные лампы типа ДРЛ

Рассмотренная в статье "Работа лампы ДРЛ " кварцевая горелка подвержена сильному влиянию внешней среды, от которой зависят условия охлаждения. Стабильность работы лампы с такой горелкой обеспечивается размещением ее внутри внешней колбы. Внутренняя поверхность внешней колбы покрывается слоем люминофора, который за счет поглощения ультрафиолетовой части излучения ртутного разряда добавляет к видимому излучению этого разряда недостающее в нем излучение в красной области спектра. Для обеспечения охлаждения кварцевой горелки не только излучением, а также конвекцией и теплопередачей внешняя колба наполняется газом, который должен быть инертным по отношению к люминофору и деталям монтажа лампы. В качестве наполняющего газа применяют смесь аргона с азотом.

Устройство лампы ДРЛ показано на рисунке 1. Присоединение ламп к сети осуществляется с помощью резьбовых цоколей, аналогичных применяемым для ламп накаливания: Е27 - для ламп мощностью до 250 Вт и Е40 - для ламп большей мощности. Для облегчения зажигания лампа выполняется трех- или четырехэлектродной. У последних основные и вспомогательные электроды соединяются через резисторы.

Форма и размеры внешней колбы и положение горелки в ней выбирают с таким расчетом, чтобы все ультрафиолетовое излучение горелки падало на слой люминофора и во время работы и во время работы лампы слой люминофора имел оптимальную для его работы температуру.

Нагрев внешней колбы происходит за счет поглощения части излучения разряда слоем нанесенного на нее люминофора и стеклом, а также теплопередачи через наполняющий колбу инертный газ. Охлаждение осуществляется благодаря излучению нагретого стекла и теплопередаче через окружающий воздух.

Равномерность температуры поверхности колбы может быть достигнута, если, пренебрегая в первом приближении конвекцией наполняющего колбу инертного газа, выполнять ее в виде поверхности, обеспечивающей равномерную облученность. Расчеты показывают, что центральная часть колбы должна иметь поверхность, близкую к эллипсоиду вращения, с большой осью, совпадающей с осью горелки. Поправка на конвекцию вынуждает несколько увеличивать диаметр той части колбы, которая при работе лампы оказывается наверху. Так как лампы практически эксплуатируют в любом положении, то поправок в форму колбы не вносят.

В ряде конструкций ламп колба выполняет роль оптического элемента, перераспределяющего световой поток. В этом случае форма и размер колбы должны рассчитываться, как это делается для светильников, причем в расчете должен также учитываться ее тепловой режим.

Для исправления цветности ламп типа ДРЛ применяют различные виды люминофоров. Применение фосфат-ванадат-иттриевого люминофора вместо фторогерманата магния позволило улучшить параметры ламп типа ДРЛ.

Применение люминофора, нанесенного на внутреннюю стенку внешней колбы, с одной стороны, приводит к добавлению в спектре недостающего красного излучения, а с другой - вызывает поглощение в этом слое части видимого излучения. С ростом толщины слоя люминофора поток излучения лампы имеет максимум при определенной толщине слоя, в то время как проходящий через слой люминофора световой поток разряда постепенно уменьшается. Для решения вопроса об оптимальной толщине слоя люминофора и общей оценки его эффективности для характеристики ламп типа ДРЛ введено понятие "красное отношение". Красным отношением называют выраженное в процентах отношение красного светового потока, добавляемого люминофором, к общему световому потоку ламп. Очевидно, что лучшими будут люминофор и такой его слой, которые при создании красного отношения, достаточного для обеспечения правильной цветопередачи, обеспечивают максимальный световой поток лампы в целом, то есть наибольшую световую отдачу.

Красное отношение принято выражать в процентах зависимостью

где φ (λ) - спектральная плотность потока излучения лампы; V (λ) - относительная чувствительность глаза.

Красное отношение для ламп типа ДРЛ с оптимальной толщиной люминофора из фторогерманата и арсената магния достигает 8 %, а световой поток - 87 % светового потока лампы без люминофора. Применение ортофосфатноцинковых люминофоров с добавкой стронция позволяет получить световой поток, на 15 % превышающий световой поток лампы без люминофора, и r кр = 4 - 5 %.

В процессе зажигания ламп имеет место катодное распыление активного вещества катода и стержневой части электрода. В установившемся режиме горения на переменном токе из-за перезажигания разряда в каждый полупериод распыление стержневой части электрода продолжается. Это ухудшает со временем эмиссионные свойства обеих частей электродов, соответственно растет необходимое для зажигания ламп напряжение. Распыление электродов приводит одновременно к поглощению молекул наполняющего лампу инертного газа, начальное давление которого выбиралось из условий зажигания разряда. Эти процессы приводят к образованию на стенках горелки темного налета из частиц распылившихся электродов, поглощающего излучение, в особенности его ультрафиолетовую составляющую, и красное отношение снижается. Прекращение зажигания определяет полный срок службы ламп типа ДРЛ, а нормируемое снижение световой отдачи - их полезный срок службы.

Рисунок 2. Детали конструкции горелки ртутной лампы высокого давления:
1 - основной электрод; 2 - молибденовые фольговые вводы основного электрода и электрода поджига; 3 - добавочный резистор в цепи электрода зажигания; 4 - цепь электрода зажигания

Условное обозначение ламп ДРЛ расшифровывается следующим образом: Д - дуговая, Р - ртутная, Л - люминесцентная. Цифры после букв соответствуют мощности лампы в ваттах, дальше в скобках приводится красное отношение в процентах и через дефис - номер разработки. Подавляющее большинство ламп типа ДРЛ выпускаются четырехэлектродными, то есть с дополнительными электродами для облегчения зажигания (смотрите рисунок 2). Такие лампы зажигаются непосредственно от напряжения сети. Небольшая часть ламп ДРЛ изготовляются двухэлектродными, для их зажигания применяют специальные зажигающие устройства.

Лампы ДРЛ находят применение в установках наружного освещения и для освещения высоких помещений промышленных предприятий, где не предъявляется жестких требований к качеству цветопередачи.

Влияние температуры окружающей среды сказывается прежде всего на напряжении зажигания ламп. При отрицательных температурах зажигание ламп типа ДРЛ затруднено, что связано со значительным уменьшением давления ртути, в результате чего зажигание происходит в чистом аргоне и требует более высоких напряжений, чем при наличии паров ртути. Согласно ГОСТ 16354-77 лампы типа ДРЛ всех мощностей должны зажигаться при напряжении не более 180 В при температуре окружающей среды 20 - 40 °С; при температуре -25 °С напряжениезажигания ламп увеличивается до 205 В, при -40 °С напряжение зажигания для ламп мощностью 80 - 400 Вт составляет не более 250 В, мощностью 700 и 1000 Вт - 300 В. На световые и электрические параметры ламп типа ДРЛ изменение внешней температуры практически не влияет. В таблице 1 приведены параметры ламп типа ДРЛ. Лампы имеют две модификации с красным отношением 6 и 10 %.

Таблица 1

Основные параметры ламп типа ДРЛ по ГОСТ 16357-79

Тип лампы	Мощность, Вт	Рабочее напряжение, В	Ток, А	Световой поток, лм	Размеры, мм		Средний срок службы
					диаметр внешней колбы	полная длина
ДРЛ80(6)-2 ДРЛ125(6)-2 ДРЛ250(6) ДРЛ400(6)-2 ДРЛ700(6)-2 ДРЛ1000(6)-2 ДРЛ2000(6)	80 125 250 400 700 1000 2000	115 125 130 135 140 145 270	0,80 1,15 2,13 3,25 5,40 7,50 8,00	3400 6000 13000 23000 40000 57000 120000	81 91 91 122 152 181 187	165 184 227 292 368 410 445	10000 10000 12000 15000 15000 15000 6000

Ртутно-вольфрамовые лампы

Затрудненное зажигание ламп типа ДРЛ при отрицательных температурах, использование индуктивных балластов, а также необходимость исправления цветности излучения привели к созданию ламп высокого давления с балластом в виде нити лампы накаливания. Отметим, что большие потери мощности в активном балласте, которым является нить накаливания, по сравнению с потерями в индуктивном балласте компенсируются простотой активного балласта при возможности одновременного получения с его помощью недостающего красного излучения.

Поместив во внешнюю колбу, в которой размещена кварцевая горелка для уменьшения зависимости ее параметров от внешней температуры, балластную нить накала, удалось получить лампу, пригодную для непосредственного включения в сеть. Конструкция такой лампы показана на рисунке 3. Размещение нити накала внутри колбы лампы создает дополнительное преимущество, заключающееся в сокращении периода разгорания за счет нагрева горелки излучением спирали.

Основным при расчете ламп смешанного света, как называют иногда ртутно-вольфрамовые лампы, является выбор параметров нити накала. Мощность нити выбирают исходя из условия стабилизации ртутного разряда. световую отдачу нити приходится снижать ради получения достаточно 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 на ней повышается, а напряжение на балластной спирали снижается до рабочего значения. Световая отдача ртутно-вольфрамовых ламп составляет 18 - 20 лм/Вт, так как около 50 % мощности расходуется на нагрев спирали. Поэтому эти лампы по экономичности не могут конкурировать с лампами типа ДРЛ и другими лампами высокого давления. Их применение ограничено специальными областями, например, облучательной техникой.

Лампы типа ДРВЭ имеют 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 тысяч часов, он определяется сроком службы вольфрамовой нити накала.

Трубчатые ртутные лампы

Кроме ламп работающих на основе разряда высокого давления в парах ртути и предназначенных для целей освещения, изготовляют несколько видов источников излучения, разработка которых связана с необходимостью использования не только видимого, но и ультрафиолетового излучения. Как известно, ультрафиолетовое излучение обладает химическим и биологическим действием. Широко используется актиничность ультрафиолетового излучения, то есть воздействие на светочувствительные материалы, применяемые в полиграфической промышленности. Мощные потоки бактерицидного излучения, большие, чем у бактерицидных , позволяют использовать ртутные лампы высокого давления для целей обеззараживания воды и других веществ. Химическая активность ультрафиолетового излучения и возможность сконцентрировать большие мощности излучения на небольших поверхностях привели к широкому использованию ртутных ламп высокого давления в химической, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Для ламп этого типа необходимы колбы из механически прочного и тугоплавкого кварцевого стекла. Применяемое кварцевое стекло, пропускающее ультрафиолетовое излучение начиная с длины волны 220 нм, то есть практически весь спектр излучения ртутного разряда, позволяет изменять параметры излучения лишь за счет изменения рабочего давления. Непрозрачность кварцевого стекла для резонансного излучения с длиной воны 185 нм не имеет практического значения, так как ультрафиолетовое излучение такой длины волны практически полностью поглощается воздухом.

Указанное привело к созданию ртутных ламп высокого давления, отличающихся конструкцией, обусловленной рабочим давлением и областью применения. основные параметры ламп высокого давления приведены в таблице 2.

Таблица 2

Основные параметры ртутных трубчатых ламп высокого давления по ГОСТ 20401-75

Тип лампы	Мощность, Вт	Напряжение, В	Ток, А	Длина дуги, мм	Габаритная длина, мм	Диаметр горелки, мм	Средний срок службы, ч
ДРТ230 ДРТ400 ДРТ1000 ДРТ2500 ДРТ2800 ДРТ5000 ДРТ4000	230 400 1000 2500 2800 5000 4000	70 135 145 850 1150 1800 1900	3,8 3,25 7,5 3,4 2,4 3,1 2,4	60 120 175 1000 610 1100 1000	190 265 350 1200 700 1290 1118	20 22 32 21 15 20 14	1500 2700 1500 3500 1000 1500 13000

Промышленность выпускает ртутные лампы типа ДРТ (дуговые ртутные трубчатые) с давлением до 2 × 10 5 Па в виде прямых трубок диаметром 14 - 32 мм. На рисунке 4 даны общий вид и габаритные размеры ламп типа ДРТ различной мощности. Оба конца трубок имеют удлинения меньшего диаметра, в которые впаяна молибденовая фольга, служащая вводами. С внутренней стороны ламп к вводам приварены вольфрамовые активированные самокалящиеся электроды, конструкция которых показана на рисунке 5. Для крепления ламп в арматуре лампы снабжены металлическими хомутиками с держателями. Имеющийся посредине колбы носик является остатком штенгеля, отпаянного после вакуумной обработки лампы. Для облегчения зажигания лампы имеют специальную полосу, на которую подается зажигающий импульс.

Рисунок 4. Общий вид ламп типа ДРТ (давление паров ртути до 0,2 МПа) мощностью, Вт:
а - 230; б - 400; в - 1000

Рисунок 5. Электроды (катоды) ртутных ламп высокого давления:
1 - активное вещество (оксид); 2 - вольфрамовый сердечник; 3 - спираль

Трубчатые ксеноновые лампы

К трубчатым лампам высокого давления относят также лампы, в которых используется излучение ксенона при давлениях от сотен до миллионов паскалей. Характерной особенностью разряда в инертных газах при высоких давлениях и больших плотностях тока является непрерывный спектр излучения, обеспечивающий хорошую цветопередачу освещаемых объектов. В видимой области спектр ксенонового разряда близок к солнечному с цветовой температурой 6100 - 6300 К. Важной особенностью такого разряда является его возрастающая вольт-амперная характеристика при высоких плотностях тока, что позволяет стабилизировать разряд с помощью небольших балластных сопротивлений. Ксеноновые трубчатые лампы значительной длины могут включаться в сеть вообще без дополнительного балласта. Преимуществом ксеноновых ламп является отсутствие периода разгорания. Параметры ксеноновых ламп практически не зависят от температуры окружающей среды вплоть до температур -50 °С, что позволяет применять их в установках наружного освещения в любых климатических зонах. Вместе с тем ксеноновые лампы имеют высокое напряжение зажигания и требуют применения специальных зажигающих устройств. Малый градиент потенциала обусловил использование в лампах более массивных вводов.

Световая отдача ламп растет с ростом удельной мощности и диаметра разрядной трубки. При больших плотностях тока разряд в инертных газах обладает очень высокой яркостью. По теоретическим оценкам, предельная яркость разряда в ксеноне может достигать 2 × 10³ Мкд/м². Основные параметры ксеноновых ламп высокого давления приведены в таблице 3. Трубчатые ксеноновые лампы работают как с естественным, так и с водяным охлаждением. Применение водяного охлаждения позволило поднять световую отдачу ламп с 20 - 29 до 35 - 45 лм/Вт, но несколько усложнило конструкцию. Горелка ламп с водяным охлаждением заключается в стеклянный сосуд, а в пространстве между горелкой и внешним сосудом-цилиндром циркулирует дистиллированная вода.

Таблица 3

Основные параметры ксеноновых ламп высокого давления

Тип лампы	Мощность, Вт	Напряжение, В	Ток, А	Световой поток, 10³, лм	Внутренний диаметр трубки, мм	Полная длина, мм	Средний срок службы, ч	Схема включения
ДКсТ2000 ДКсТ5000 ДКсТ10000 ДКсТ20000 ДКсТ50000 ДКсТВ3000 ДКсТВ5000 ДКсТВ6000 ДКсТВ8000 ДКсТВ15000 ДКсТВ50000	2000 5000 10000 20000 50000 3000 5000 6000 8000 15000 50000	40 110 220 380 380 90 150 220 240 220 380	49 44 46 56 132 30 30 30 30 68 132	35,7 97,6 250 694 2230 81,2 139 211 232 592 2088	24 22 21 21 38 4 4 7 4 7 12	356 646 1260 1990 2700 285 315 478 375 460 935	300 300 800 800 500 100 100 300 800 200 200	с балластом с балластом без балласта без балласта без балласта с балластом, на постоянном токе то же без балласта с выпрямителем без балласта без балласта

Высокие температуры трубки (около 1000 К) требует применения кварцевого стекла и соответствующих конструкций молибденовых вводов, рассчитанных на большие токи. Электроды ламп выполняют из активированного вольфрама. Одна из конструкций ксеноновой лампы с водяным охлаждением приведена на рисунке 6.

Рисунок 6. Общий вид трубчатой ксеноновой лампы мощностью 6 кВт с водяным охлаждением

На параметры безбалластных ксеноновых ламп оказывает сильное влияние напряжение сети. При отклонениях напряжения сети на ±5 % номинального мощность лампы изменяется примерно на 20 %.

Обозначение ламп состоит из букв Д - дуговая, Кс ксеноновая, Т - трубчатая, В - с водяным охлаждением и цифр, обозначающих мощность лампы в ваттах и через дефис - номер разработки.

Ртутные газоразрядные лампы представляют собой электрический источник света, в котором для генерации оптического излучения используется газовый разряд в парах ртути. Ртутные лампы являются разновидностью газоразрядных ламп. Для наименования всех видов таких источников света в отечественной светотехнике используется термин «разрядная лампа» (РЛ), включенный в состав Международного светотехнического словаря, утверждённого Международной комиссией по освещению. Этим термином следует пользоваться в технической литературе и документации.

В зависимости от давления наполнения, различают РЛ низкого давления (РЛНД ), высокого давления (РЛВД ) и сверхвысокого давления (РЛСВД ).

К РЛНД относят ртутные лампы с величиной парциального давления паров ртути в установившемся режиме менее 100 Па. Для РЛВД эта величина составляет порядка 100 кПа, а для РЛСВД - 1 МПа и более.

РЛВД подразделяются на лампы общего и специального назначения. Первые из них, к числу которых относятся, в первую очередь, широко распространённые лампы ДРЛ, активно применяются для наружного освещения, однако они постепенно вытесняются более эффективными натриевыми, а также металлогалогенными лампами. Лампы специального назначения имеют более узкий круг применения, используются они в промышленности, сельском хозяйстве, медицине.

Ртутные лампы высокого давления типа ДРЛ

ДРЛ (Д уговая Р тутная Л юминесцентная) - принятое в отечественной светотехнике обозначение РЛВД, в которых для исправления цветности светового потока, направленного на улучшение цветопередачи, используется излучение люминофора, нанесённого на внутреннюю поверхность колбы.

Для общего освещения цехов, улиц, промышленных предприятий и других объектов, не предъявляющих высоких требований к качеству цветопередачи и помещений без постоянного пребывания людей.

Дуговые ртутные металлогалогенные лампы (ДРИ)

Лампы ДРИ (Д уговая Р тутная с И злучающими добавками) конструктивно схожа с ДРЛ, однако в её горелку дополнительно вводятся строго дозированные порции специальных добавок - галогенидов некоторых металлов (натрия, таллия, индия и др.), за счёт чего значительно увеличивается световая отдача (порядка 70 - 95 лм/Вт и выше) при достаточно хорошей цветности излучения. Лампы имеют колбы эллипсоидной и цилиндрической формы, внутри которой размещается кварцевая или керамическая горелка. Срок службы - до 8 - 10 тыс. ч.

В современных лампах ДРИ используются в основном керамические горелки, обладающие большей стойкостью к реакциям с их функциональным веществом, благодаря чему со временем горелки затемняются гораздо меньше кварцевых. Однако последние тоже не снимают с производства из-за их относительной дешевизны.

Ещё одно отличие современных ДРИ - шаровидная форма горелки, позволяющая снизить спад светоотдачи, стабилизировать ряд параметров и увеличить яркость «точечного» источника. Различают два основных исполнения данных ламп: с цоколями Е27, Е40; софитное - с цоколями типа Rx7S и подобными им.

Для зажигания ламп ДРИ необходим пробой межэлектродного пространства импульсом высокого напряжения. В «традиционных» схемах включения данных паросветных ламп, помимо индуктивного балластного дросселя, используют импульсное зажигающее устройство - ИЗУ.

Изменяя состав примесей в лампах ДРИ, можно добиться «монохроматических» свечений различных цветов (фиолетового, зелёного и т. п.) Благодаря этому ДРИ широко используются для архитектурной подсветки. Лампы ДРИ с индексом «12» (с зеленоватым оттенком) используют на рыболовецких судах для привлечения планктона.

Дуговые ртутные металлогалогенные лампы с зеркальным слоем (ДРИЗ)

Лампы ДРИЗ (Д уговая Р тутная с И злучающими добавками и З еркальным слоем) представляет собой обычную лампу ДРИ, часть колбы которой изнутри частично покрыта зеркальным отражающим слоем, благодаря чему такая лампа создает направленный поток света. По сравнению с применением обычной лампы ДРИ и зеркального прожектора, уменьшаются потери за счет уменьшения переотражений и прохождений света через колбу лампы. Так же получается высокая точность фокусировки горелки. Для того, чтобы после вворачивания лампы в патрон направление излучения её можно было изменить, лампы ДРИЗ снабжают специальным цоколем.

Ртутно-кварцевые шаровые лампы (ДРШ)

Лампы ДРШ (Д уговые Р тутные Ш аровые) представляют собой дуговые ртутные лампы сверхвысокого давления с естественным охлаждением. Имеют шарообразную форму и дают сильное ультрафиолетовое излучение.

Ртутно-кварцевые лампы высокого давления (ПРК, ДРТ)

Дуговые ртутные лампы высокого давления типа ДРТ (Д уговые Р тутные Т рубчатые) 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 пускорегулирующие аппараты ДРЛ соответствующей мощности. Однако большинство ламп ДРТ выполняется в двухэлектродном исполнении, поэтому для их зажигания требуется использование специальных дополнительных устройств.

Первые разработки ламп ДРТ, носивших первоначальное название ПРК (П рямая Р тутно-К варцевая), были выполнены Московским электроламповым заводом в 1950-х гг. В связи с изменением нормативно-технической документации в 1980-х гг. обозначение ПРК было заменено на ДРТ.

Существующая номенклатура ламп ДРТ имеет широкий диапазон мощностей (от 100 до 12000 Вт). Лампы используются в медицинской аппаратуре (ультрафиолетовые бактерицидныеи 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. В этом случае осветительные приборы оснащались светофильтрами из ультрафиолетового стекла УФС-6, срезающими жёсткое ультрафиолетовое и практически всё видимое излучение ламп.

Важным недостатком ламп ДРТ является интенсивное образование озона в процессе их горения. Если для бактерицидных установок это явление обычно оказывается полезным, то в других случаях концентрация озона вблизи светового прибора может существенно превышать допустимую по санитарным нормам. Поэтому помещения, в которых используются лампы ДРТ, должны иметь соответствующую вентиляцию, обеспечивающую удаление избытка озона. В небольших количествах изготавливаются безозонные лампы ДРТ, колба которых имеет внешнее покрытие из кварца, легированного диоксидом титана. Такое покрытие практически не пропускает озонообразующую линию резонансного излучения ртути 253,7 нм.

Спектр излучения

Пары ртути излучают следующие спектральные линии, использующиеся в газоразрядных лампах:

Наиболее интенсивные линии - 184.9499, 253.6517, 435.8328 нм. Интенсивность остальных линий зависит от режима (параметров) разряда.

Для наименования всех видов таких источников света в отечественной светотехнике используется термин «разрядная лампа» (РЛ), включённый в состав Международного светотехнического словаря, утверждённого Международной комиссией по освещению . Этим термином следует пользоваться в технической литературе и документации.

В зависимости от давления наполнения, различают РЛ низкого давления (РЛНД), высокого давления (РЛВД) и сверхвысокого давления (РЛСВД).

К РЛНД относят ртутные лампы с величиной парциального давления паров ртути в установившемся режиме менее 100 Па . Для РЛВД эта величина составляет порядка 100 кПа, а для РЛСВД - 1 МПа и более.

Ртутные лампы низкого давления (РЛНД) Ртутные лампы высокого давления (РЛВД)

РЛВД подразделяются на лампы общего и специального назначения. Первые из них, к числу которых относятся, в первую очередь, широко распространённые лампы ДРЛ, активно применяются для наружного освещения , однако они постепенно вытесняются более эффективными натриевыми , а также металлогалогенными лампами. Лампы специального назначения имеют более узкий круг применения, используются они в промышленности, сельском хозяйстве, медицине.

Спектр излучения

Пары ртути излучают следующие спектральные линии, использующиеся в газоразрядных лампах :

Виды

Ртутные лампы высокого давления типа ДРЛ

ДРЛ (Д уговая Р тутная Л юминесцентная) - принятое в отечественной светотехнике обозначение РЛВД, в которых для исправления цветности светового потока, направленного на улучшение цветопередачи, используется излучение люминофора , нанесённого на внутреннюю поверхность колбы. Для получения света в ДРЛ используется принцип постоянного горения разряда в атмосфере, насыщенной парами ртути.

Применяется для общего освещения цехов, улиц, промышленных предприятий и других объектов, не предъявляющих высоких требований к качеству цветопередачи и помещений без постоянного пребывания людей.

Устройство

Первые лампы ДРЛ изготовлялись двухэлектродными. Для зажигания таких ламп требовался источник высоковольтных импульсов. В качестве него применялось устройство ПУРЛ-220 (Пусковое Устройство Ртутных Ламп на напряжение 220 В). Электроника тех времён не позволяла создать достаточно надёжных зажигающих устройств , а в состав ПУРЛ входил газовый разрядник , имевший срок службы меньший, чем у самой лампы. Поэтому в 1970-х гг. промышленность постепенно прекратила выпуск двухэлектродных ламп. На смену им пришли четырёхэлектродные, не требующие внешних зажигающих устройств.

Для согласования электрических параметров лампы и источника электропитания практически все виды РЛ, имеющие падающую внешнюю вольт-амперную характеристику , нуждаются в использовании пускорегулирующего аппарата , в качестве которого в большинстве случаев используется дроссель , включённый последовательно с лампой.

Четырёхэлектродная лампа ДРЛ (смотреть рисунок справа) состоит из внешней стеклянной колбы 1, снабжённой резьбовым цоколем 2. На ножке лампы смонтирована установленная на геометрической оси внешней колбы кварцевая горелка (разрядная трубка, РТ) 3, наполненная аргоном с добавкой ртути. Четырёхэлектродные лампы имеют основные электроды 4 и расположенные рядом с ними вспомогательные (зажигающие) электроды 5. Каждый зажигающий электрод соединён с находящимся в противоположном конце РТ основным электродом через токоограничивающее сопротивление 6. Вспомогательные электроды облегчают зажигание лампы и делают её работу в период пуска более стабильной. Проводники в лампе изготавливаются из толстой никелевой проволоки.

В последнее время ряд зарубежных фирм изготавливает трёхэлектродные лампы ДРЛ, оснащённые только одним зажигающим электродом. Эта конструкция отличается только большей технологичностью в производстве, не имея никаких иных преимуществ перед четырёхэлектродными.

Принцип действия

Горелка (РТ) лампы изготавливается из тугоплавкого и химически стойкого прозрачного материала (кварцевого стекла или специальной керамики), и наполняется строго дозированными порциями инертных газов . Кроме того, в горелку вводится металлическая , которая в холодной лампе имеет вид компактного шарика, или оседает в виде налёта на стенках колбы и (или) электродах . Светящимся телом РЛВД является столб дугового электрического разряда .

Процесс зажигания лампы, оснащённой зажигающими электродами , выглядит следующим образом. При подаче на лампу питающего напряжения между близко расположенными основным и зажигающим электродом возникает тлеющий разряд , чему способствует малое расстояние между ними, которое существенно меньше расстояния между основными электродами , следовательно, ниже и напряжение пробоя этого промежутка. Возникновение в полости РТ достаточно большого числа носителей заряда (свободных электронов и положительных ионов) способствует пробою промежутка между основными электродами и зажиганию между ними тлеющего разряда, который практически мгновенно переходит в дуговой.

Стабилизация электрических и световых параметров лампы наступает через 10-15 минут после включения. В течение этого времени ток лампы существенно превосходит номинальный и ограничивается только сопротивлением пускорегулирующего аппарата . Продолжительность пускового режима сильно зависит от температуры окружающей среды - чем холоднее, тем дольше будет разгораться лампа.

Электрический разряд в горелке ртутной дуговой лампы создаёт видимое излучение голубого или фиолетового цвета, а также, мощное ультрафиолетовое излучение . Последнее возбуждает свечение люминофора , нанесённого на внутренней стенке внешней колбы лампы. Красноватое свечение люминофора, смешиваясь с бело-зеленоватым излучением горелки, даёт яркий свет, близкий к белому.

Изменение напряжения питающей сети в большую или меньшую сторону вызывает изменение светового потока: отклонение питающего напряжения на 10-15 % допустимо и сопровождается соответствующим изменением светового потока лампы на 25-30 %. При уменьшении напряжения питания менее 80 % номинального, лампа может не зажечься, а горящая - погаснуть.

При горении лампа сильно нагревается. Это требует использования в световых приборах с дуговыми ртутными лампами термостойких проводов, предъявляет серьёзные требования к качеству контактов патронов. Поскольку давление в горелке горячей лампы существенно возрастает, увеличивается и напряжение её пробоя. Величина напряжения питающей сети оказывается недостаточной для зажигания горячей лампы, поэтому перед повторным зажиганием лампа должна остыть. Этот эффект является существенным недостатком дуговых ртутных ламп высокого давления: даже весьма кратковременный перерыв электропитания гасит их, а для повторного зажигания требуется длительная пауза на остывание.

Традиционные области применения ламп ДРЛ

Освещение открытых территорий, производственных, сельскохозяйственных и складских помещений. Везде, где это связано с необходимостью большой экономии электроэнергии, эти лампы постепенно вытесняются НЛВД (освещение городов, больших строительных площадок, высоких производственных цехов и др.).

Довольно оригинальной конструкцией отличаются РЛВД Osram серии HWL (аналог ДРВ), имеющие в качестве встроенного балласта обычную нить накала, размещённую в вакуумированном баллоне, рядом с которой в том же баллоне помещена отдельно загерметизированная горелка. Нить накала стабилизирует напряжение питания из-за бареттерного эффекта, улучшает цветовые характеристики, но, очевидно, весьма заметно снижает как общий КПД, так и ресурс из-за износа этой нити. Такие РЛВД применяются и в качестве бытовых, так как имеют улучшенные спектральные характеристики и включаются в обычный светильник, особенно в больших помещениях (самый маломощный представитель этого класса создаёт световой поток в 3100 Лм).

Дуговые ртутные металлогалогенные лампы (ДРИ)

Ещё одно отличие современных ДРИ - шаровидная форма горелки, позволяющая снизить спад светоотдачи, стабилизировать ряд параметров и увеличить яркость «точечного» источника. Различают два основных исполнения данных ламп: с цоколями Е27, Е40 и софитное - с цоколями типа Rx7S и подобными им.

Дуговые ртутные металлогалогенные лампы с зеркальным слоем (ДРИЗ)

Лампы ДРИЗ (Д уговая Р тутная с И злучающими добавками и З еркальным слоем) представляет собой обычную лампу ДРИ, часть колбы которой изнутри частично покрыта зеркальным отражающим слоем, благодаря чему такая лампа создаёт направленный поток света. По сравнению с применением обычной лампы ДРИ и зеркального прожектора , уменьшаются потери за счёт уменьшения переотражений и прохождений света через колбу лампы. Так же получается высокая точность фокусировки горелки. Для того, чтобы после вворачивания лампы в патрон направление излучения её можно было изменить, лампы ДРИЗ снабжают специальным цоколем.