Телевизор 

Спектр излучения ртутной лампы. Виды ртутных ламп. Трубчатые ксеноновые лампы

Несмотря на появление альтернативных источников света, лампа ДРЛ по-прежнему остается одним из самых востребованных решений, используемых для освещения производственных помещений и улиц. В этом нет ничего удивительного, если учесть преимущества данного осветительного прибора:

Считалось, что с появлением натриевых альтернатив утратит свои позиции, однако этого не произошло. Хотя бы потому, что ее белый спектр света более естественен для человеческого глаза, чем оранжевый оттенок светового потока натриевых решений.

Что же такое лампа ДРЛ?

Аббревиатура «ДРЛ» расшифровывается очень просто - дуговая ртутная лампа. Иногда добавляют поясняющие термины «люминесцентная» и «высокого давления». Все они отражают одну из особенностей данного решения. В принципе, говоря «ДРЛ», можно особо не переживать, что может быть допущена ошибка в трактовке. Эта аббревиатура давно стала нарицательной, фактически, вторым названием. Кстати, иногда можно увидеть выражение «лампа ДРЛ 250». Здесь число 250 означает потребляемую электрическую мощность. Довольно удобно, так как можно подобрать модель под

существующую пусковую аппаратуру.

Принцип работы и устройство

Лампа ДРЛ не является чем-то принципиально новым. Принцип генерации невидимого глазом ультрафиолетового излучения в газовой среде при электрическом пробое известен давно и с успехом используется в люминесцентных трубчатых колбах (вспоминаем «экономки» в наших квартирах). Внутри лампы в среде инертного газа с добавлением ртути находится трубка из кварцевого стекла, выдерживающая высокие температуры. При подаче напряжения сначала возникает дуга между двумя близко расположенными электродами (рабочий и зажигательный). При этом начинается процесс ионизации, проводимость промежутка растет и при достижении определенного значения происходит переключение дуги на основной электрод, находящийся с противоположной стороны кварцевой трубки. Зажигательный контакт при этом из процесса выходит, так как подключен через сопротивление, а, значит, ток на нем ограничен.

Основное излучение дуги приходится на ультрафиолетовый диапазон, который преобразуется в видимый свет слоем люминофора, нанесенным на внутреннюю поверхность колбы.

Таким образом, отличие от классической в особом способе разжигания дуги. Дело в том, что для начала ионизации необходим первоначальный пробой газа. Раньше импульсные электронные устройства, способные создать достаточно для пробоя всего промежутка в кварцевой трубке, не обладали достаточной надежностью, поэтому разработчики в 1970 годах пошли на компромисс - разместили в конструкции дополнительные электроды, розжиг между которыми происходил при сетевом напряжении. Предвидя встречный вопрос о том, почему в лампах-трубках разряд, все-таки, создается с помощью дроссельной катушки, ответим - все дело в мощности. Потребление трубчатых решений не превышает 80 Ватт, а ДРЛ не бывает менее 125 Вт (достигая 400). Различие ощутимо.

Схема подключения лампы ДРЛ очень похожа на решение, используемое для розжига трубчатых люминесцентных осветительных приборов. Она включает в себя последовательно присоединенный дроссель (ограничение электрического тока), параллельно включенный конденсатор (устранение помех в сети) и предохранитель.

Газоразрядные лампы высокого давления

Лампы высокого давления, по сравнению с люминесцентными, имеют значительно меньшие габариты и большую единичную мощность. У ртутных ламп высокого давления при равной мощности с люминесцентными (например, 40, 80 Вт) длина почти в 10 раз меньше. Малые габариты и высокое давление в них обусловили температуру разрядной трубки - 700...750°С. Поэтому разрядную трубку ламп выполняют из кварцевого стекла или специальной керамики, имеющей высокую прозрачность в видимой области спектра. .

Одна из первых была разработана лампа высокого давления типа ДРТ. Обозначение лампы: Д - дуговая, Р - ртутная, Т - трубчатая; следующее затем число соответствует мощности лампы. Прежнее название лампы - ПРК (прямая ртутно-кварцевая). Лампа ДРТ предназначена для ультрафиолетового облучения молодняка животных, цыплят, яиц перед инкубацией, семян зерновых культур и т.д. Она применяется в комплекте облучательных установок различных типов.

Лампа ДРТ представляет собой прямую трубку из кварцевого стекла, по концам которой впаяны вольфрамовые электроды. В трубку введено небольшое

Рис.1.26. Схемы включения: а) - лампы ДРТ; б) - лампы ДРЛ; EL - лампа; L - дрос­сель, SB - кнопочный включатель; CI, C2, СЗ - конденсаторы; R - резистор

количество ртути и инертного газа - аргона. Для удобства крепления к арматуре лампа по краям снабжена хомутиками с держателями, которые соединены между собой металлической полоской, используемой для облегчения зажигания лампы. В электрическую сеть лампу ДРТ включают последовательно с дросселем L по резонансной схеме (рис.1.26a). В результате резонанса, образуемого при кратко временном включении конденсатора С2, напряжение на дросселе L и конденсаторе С2 возрастает примерно в 2 раза по сравнению с напряжением питания. Это обеспечивает в лампе дуговой разряд. Металлическая полоска, подключенная через конденсатор малой емкости С3, облегчает пробой лампы. Конденсатор C1 повышает коэффициент мощности схемы до 0,92...0,95.

Электрическая энергия, подводимая к лампе ДРТ, преобразуется в ней следующим образом: ультрафиолетовое излучение составляет 18%, инфракрасное излучение – 15%, видимый свет – 15%, потери равны 52%. Однако лампа ДРТ используется прежде всего как источник ультрафиолетового излучения. В таблице 1.9 приведены характеристики ламп ДРТ.

Таблица 1.9 - Дуговые ртутные лампы высокого давления ДРТ

Поток излучения ламп ДРТ зависит от температуры окружающего воздуха. При высокой температуре ухудшается прозрачность кварцевого стекла, что определяет снижение в особенности ультрафиолетового излучения и сроков годности лампы.

Дуговая ртутная лампа ДРЛ предназначена для наружного освещения, закрытых помещений и объектов, где не требуется высокого качества цветопередачи. Она может быть рекомендована для освещения животноводческих и других сельскохозяйственных помещений; со специальными облучателями она используется для облучения рассады в теплицах, так как имеет фотосинтезно активное излучение с длиной волны = 580...700 нм (оранжево-красная часть спектра излучения).

Баланс энергии у лампы ДРЛ: ультрафиолетовое излучение практически отсутствует, видимое излучение составляет 17%, инфракрасное излучение - 14%, тепловые потери – 69%. Цвет суммарного излучения близок к белому. Доля красного излучения составляет 6...15%. Процент содержания красного излучения указывается при маркировке ламп в скобках. Яркость ламп ДРЛ почти в 10 раз превышает яркость люминесцентных ламп низкого давления.

Конструкция лампы ДРЛ представлена на рис. 1.27. Кварцевая трубка (горелка) 3 размещена в колбе 1, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора 2. Слой люминофора преобразует ультрафиолетовое излучение трубки в свет, пригодный для освещения. В кварцевую трубку впаяны два основных вольфрамовых электрода 4, покрытых активированным слоем и подсоединенных к цоколю 7, и два дополнительных (поджигающих) 5. В трубке находится небольшое количество ртути (40...60 мг). После откачки воздуха из внешней колбы 1 она заполняется аргоном под давлением 2,5...4,5 кПа.

Такая конструкция позволяет зажигать четырехэлектродную лампу от питающей сети 220 В без специального поджигающего устройства (рис.1.26б). Наличие дросселя и конденсатора в схеме позволяет уменьшить колебания светового потока и увеличить коэффициент мощности. При этом ПРА потребляет около 10% номинальной мощности лампы. При включении лампы в сеть последовательно с дросселем разряд первоначально возникает между смежными основным и дополнительным электродами. Вызванная этим ионизация разрядного промежутка приводит к возникновению разряда между основными электродами, после чего дополнительные электроды прекращают работать.

Наличие во внешней колбе 1 аргона под давлением позволяет на долгий срок сохранить люминофорное покрытие в рабочем состоянии. Нагрев внешней колбы при работе лампы - 220... 280°С. Оптимальная температура внешней среды для работы ламп - 25...40°С. Период разгорания лампы ДРЛ длится 5...10 мин. Характеристики ламп ДРЛ приведены в табл. 1.10.

Осветительные металлогалогенные лампы общего назначения типа ДРИ (дуговые ртутные с излучающими добавками) имеют в зависимости от состава добавок различный спектр излучения, обеспечивающий высокое качество цветопередачи и более высокий, чем у ламп ДРЛ, световой КПД. Конструктивно лампы отличаются от ламп ДРЛ формой внешней колбы, не имеющей люминофорного покрытия, и отсутствием в разрядной трубке дополнительных поджигающих электродов.


Поэтому в сеть их включают по схеме, содержащей специальные импульсные зажигающие устройства - ИЗУ, генерирующие высоковольтные импульсы напряжением 2...6 кВ.

Чтобы улучшить спектральный состав видимого излучения, в трубку ламп добавляют соединения галогенной группы: иодиды натрия, скандий, бромиды редкоземельных металлов. Характеристики ламп ДРИ даны в табл. 1.11.

В табл. 1.11 приведены также характеристики ламп ДРИЗ для освещения сухих, пыльных и влажных помещений и ламп ДРИШ для освещения объектов при цветных телевизионных съемках и передачах (Ш – обозначение широкого спектра).



Ртутно-кварцевые лампы высокого давления ДРЛФ созданы для облучения растений на основе ламп ДРЛ. Особенностью этих ламп является специальный состав люминофора, который обеспечивает спектр излучения, в наибольшей степени способствующий прохождению физиологических процессов в растениях. Это излучение находится в диапазоне длин волн от 350 до 750 нм с преобладанием оранжево-красных и сине-фиолетовых лучей.

По своей конструкции и по электрическим параметрам лампы ДРЛФ аналогичны лампам ДРЛ, однако они имеют колбу из стекла, выдерживающего в нагретом состоянии брызги холодной воды. В электрическую сеть лампы включаются аналогично лампам ДРЛ.

Обозначения ламп: Д - дуговая, Р - ртутная, Л - люминесцентная, Ф - с повышенной фитоотдачей. Наибольшее распространение получили лампы ДРЛФ-400 и ДРЛФ-1000 мощностью 400 и 1000 Вт с фитопотоком соответственно 12800 и 90000 мфт.

Таблица 1.10 - Ртутные лампы высокого давления ДРЛ

Тип лампы Мощность лампы, Вт Напряжение на лампе, В Световой поток, лм Световая отдача, лм/Вт Срок службы, ч
ДРЛ-50(15) 33,7
ДРЛ-80(15)
ДРЛ-125(6) 41,9
ДРЛ-125(15) 44,8
ДРЛ-250(6)-4
ДРЛ-250(14)-4
ДРЛ-400(10)-3 57,5
ДРЛ-400(12)-4
ДРЛ-700(6)-3
ДРЛ-700(12)-3 58,5
ДРЛ-1000(6)-2
ДРЛ-1000(12)-3 58,5
ДРЛ-2000(12)-2

Дуговая ртутно-вольфрамовая лампа ДРВ-750 предназначена для дополнительного облучения растений в теплицах. Основным ее преимуществом, по сравнению с лампами ДРЛФ, является отсутствие ПРА, в результате чего снижается металлоемкость облучающей установки, уменьшается нагрузка на крышу теплицы, улучшается маневренность подвижных систем облучения. Лампа выполнена в виде колбы, в которой смонтирована ртутная горелка совместно с нитью накаливания. Сама колба изготовлена из термостойкого стекла и рассчитана на попадание брызг холодной воды.

Таблица 1.11 - Дуговые ртутные металлогалогенные лампы для наружного и внутреннего освещения ДРИ

Тип лампы Мощность лампы, Вт Напряжение на лампе, В Световой поток, лм Световая отдача, лм/Вт Срок службы, ч
ДРИ-125
ДРИ-175 68,5
ДРИ-250
ДРИ-1000-5
ДРИ-400-5
ДРИ-700
ДРИЗ-250-2 54,8
ДРИЗ-400-3
ДРИШ-2500-2
ДРИШ-4000-2

Имеет зеркальный или диффузный отражатель. Нить накаливания является балластным сопротивлением и одновременно источником излучения, усиливающим красную часть спектральной характеристики лампы.

В результате лампа ДРВ-750 является источником смешанного излучения с преобладанием оранжево-красных и сине-фиолетовых лучей.

Модернизацией лампы ДРВ является ртутно-вольфрамовая лампа ДРВЛ. В ней также в пространстве между разрядной трубкой и внешней колбой установлена вольфрамовая спираль, включенная последовательно с разрядной трубкой и выполняющая роль балластного сопротивления. В указанном балласте теряется примерно половина мощности лампы. Это снижает в 1,5...2 раза эффективный КПД ртутно-вольфрамовых ламп по сравнению с лампами ДРЛ и ДРТ.

Дуговые ртутно-вольфрамовые эритемные лампы с диффузным отражателем типа ДРВЭД предназначены для комплексного воздействия излучением части спектра с длинами волн от 280 до 5000 нм. Внешняя колба этих ламп выполнена из специального увиолевого стекла, пропускающего ультрафиолетовое излучение. Срок службы ламп типа ДРВЭД определяется в основном сроком службы вольфрамовой спирали - 3000...5000 ч.

Дуговые ртутные люминесцентные лампы ДРФ-1000 и ДРФ-2000 с повышенной фитоотдачей предназначены для комплектования вегетационных осветительных установок, применяющихся для создания светового режима в климатических камерах и шкафах при селекции различных растений. Лампы имеют большой световой поток и высокую светоотдачу. По конструкции и характеристикам аналогичны лампам ДРЛ, но отличаются составом люминофора, имеют колбу из вольфрамового термостойкого стекла, выдерживающего брызги холодной воды. Из недостатков следует отметить большую массу ПРА и устройства компенсации коэффициента мощности.

В группе разрядных ламп высокого давления натриевые лампы типа ДНаТ (дуговые натриевые трубчатые) отличаются большим световым КПД и чуть более вытянутой по сравнению с лампой ДРЛ наружной колбой. Разрядная трубка правильной цилиндрической формы выполнена из полупрозрачной керамики (поликристаллического алюминия) или из прозрачного трубчатого монокристалла (лейкосапфира). Эти материалы устойчивы к длительному воздействию паров натрия при температуре до 1600°С. Общий коэффициент пропускания видимого излучения составляет 90...95%. Однако 70% излучения находится в зоне 560...610 нм желто-оранжевого цвета, что вызывает искажение цветопередачи. Поэтому: лампы ДНаТ в основном используют для наружного освещения. В электрическую сеть лампы ДНаТ включают по схеме, аналогичной схеме ламп ДРИ.

Характеристики натриевых ламп высокого давления ДНаТ приведены в табл. 1.12.

Дуговые ксеноновые трубчатые лампы (ДКсТ) в сельском хозяйстве используются сравнительно мало из-за сложности их эксплуатации. Лампы выполняют в одной кварцевой разрядной колбе (ДКсТ) и в двух колбах с водяным охлаждением (ДКсТВ).

В спектре ламп ДКсТ без водяного охлаждения имеется избыток ультрафиолетового излучения. Этот недостаток скорректирован в лампах типа ДКсТЛ, колбы которых выполнены из кварцевого стекла с легирующими (Л) присадками. В видимой области спектра излучение ксеноновых ламп приближается к солнечному. У ламп типа ДКсТВ доля видимого излучения составляет всего 10...12% их мощности. Указанные типы ламп выпускаются, как правило, большой единичной мощности - от 1000 до 12000 Вт со световой отдачей 24...40 лм/Вт. Срок службы составляет 500...1500 ч, что обусловлено значительной температурой поверхности разрядной трубки (750... 800°С).

Таблица 1.12 - Натриевые лампы высокого давления ДнаТ

Тип лампы Мощность лампы, Bт Напряжение на лампе, В Световой поток, лм Световая отдача, лм/Вт Срок службы
ДНаТ-70
ДНаТ-100
ДНаТ-150
ДНаТ-250-4 97,5
ДНаТ-250-7 97,5
ДНаТ-360
ДНаТ-400-4 102,5 117,5
ДНаТ-400-7 102,5

Особенностью большинства разрядных ламп высокого давления является режим разгорания, протекающий в течение 5...10 мин после зажигания лампы. У ртутных и натриевых ламп он более продолжительный, чем у ксеноновых. В процессе разгорания изменяются все параметры лампы. Например, ток в ртутных лампах превышает номинальное значение в 1,5...2 раза. По мере разогрева давление паров внутри лампы растет, что сопровождается снижением тока и увеличением потока излучения, с ростом давления повышается напряжение зажигания лампы. Поэтому повторное зажигание погасшей лампы возможно лишь после ее остывания, следовательно, после снижения напряжения зажигания. Колебания напряжения сети мало влияют на световую отдачу ламп, однако большие отклонения напряжения сказываются значительно. Лампы должны эксплуатироваться в том положении, которое определено заводом-изготовителем. При эксплуатации установок с разрядными лампами высокого давления следует принимать во внимание значительную пульсацию световых потоков и принимать меры к их снижению.

Контрольные вопросы

1. Что называется искусственным источником оптического излучения?

2. Какие основные виды источников оптического излучения вы знаете?

3. Что называется идеальным излучателем?

4. Назовите три класса тел накала.

5. Как происходит преобразование эл. энергии в оптические излучения?

6. Дайте определение закона Кирхгофа.

7. Дайте определение закона Стефана Больцмана.

8. Напишите закон Планка.

9. Дайте определение закону смещения Вина.

10. Назовите основные элементы конструкции лампы накаливания общего назначения?

11. Как устроена линейная галогенная лампа накаливания?

12. Назовите некоторые разновидности ламп накаливания.

13. Каковы основные характеристики ламп накаливания?

14. Как изменяются показатели ламп накаливания от подводимого напряжения?

15. Приведите простейшие схемы включения ламп накаливания.

16. Как классифицируются разрядные лампы?

17. Как происходит преобразование эл. энергии в видимое излучение в разрядных лампах?

18. Назначение балластного устройства?

19. Как происходит стабилизация дугового разряда?

20. Как влияет вид балластного устройства на работу гозоразрядных ламп?

21. Дайте общие сведения о газоразрядных лампах низкого и высокого давления.

22. Устройство и обозначения наиболее распространенных люминисцентных ламп.

23. Как определяется коэффициент пульсации светового потока?

24. Нарисуйте стартерную схему включения люминисцентной лампы.

25. Дайте понятия о бесстартерных схемах включения люминисцентных ламп.

26. Расскажите о назначении газоразрядных ламп высокого давления типа ДРТ, ДРЛ, ДРВ, ДНаТ.

Нарисуйте схему включения лампы ДРТ, ДРЛ, и т.д.

Ртутные газоразрядные лампы низкого и высокого давления различных модификаций на сегодняшний день применяются повсеместно. Они установлены на улицах и дорогах населенных пунктов, выполняют функции архитектурных подсветок, освещают вокзалы, рынки, автомобильные эстакады, мосты и многие другие объекты.

Ртутные лампы низкого давления освещают здания школ, больниц, детских садов, административных зданий, торговых залов. Пользуются популярностью в сфере ЖКХ для освещения подъездов, подвалов, колясочных и подсобных помещений. Мощные приборы установлены во дворах и на детских площадках. Категории ламп узкой направленности служат в медицинских, криминалистических, сельскохозяйственных животноводческих целях и помогают в разведении птиц.

Несмотря на недостатки, ртутные приборы обладают и рядом достоинств. До некоторого времени они являлись самыми экономичными и надежными для потребителей разных уровней. Но научные разработки и их усовершенствование постоянно идут вперед. И вот на смену ртутным приборам уже приходят стройными рядами натриевые и светодиодные светильники нового поколения. А пока 70% окружающего нас пространства освещено газоразрядными лампами.

Виды ртутных ламп и специфика их работы

Лампы этого типа производятся мощностью от 8 до 1000 Вт и условно подразделяются на 2 группы:

  • общего назначения;
  • узкоспециализированного применения.

По давлению внутреннего наполнения:

  • лампы низкого давления (величина давления ртутных паров > 100 Па)
  • лампы высокого давления (величина парциального давления = 100 кПа);
  • лампы сверхвысокого давления (величина = 1 МПа и < 1 МПа).

Ртутные приборы высокого давления

Ртутная газоразрядная лампа (ДРЛ) действует на принципе оптического излучения, генерируемого из ртутных паров газовым разрядом.

До 1970 года в конструкции ламп было только 2 электрода. Это делало розжиг лампочек затрудненным, а сами приборы — ненадежными. Затем была добавлена еще одна пара электродов, расположенных рядом с основными и подключенных к противоположным через резисторы – токоограничители.

При включении небольшие разряды прогревают газ и переходят на основную дугу. Такая система подключения зависит еще и от температуры окружающего пространства, поэтому нельзя определить с точностью, через какой промежуток времени свет переходит из тлеющего в дуговой. Вероятно, от 1,5 до 8 минут.

Для обеспечения нормального «вхождения» в световой режим нужен регулирующий прибор – дроссель. Он частично гасит на себе напряжение от сети и создает ровный фон, необходимый для работы ламп. В последнее время осветительные приборы для ДРЛ-ламп сменили в своей комплектации дроссель на ПРА – пускорегулирующий электронный балласт нового поколения. Внедрение ПРА помогло снизить шум работы ламп и повысить качество света. Время розжига сократилось до минимума.

В состав лампы входят:

  • колба из стекла;
  • цоколь;
  • стеклянная кварцевая трубка, содержащая газ аргон и пары ртути под давлением. Колба с внутренней стороны покрывается люминофором с целью улучшения качества светового потока;
  • ограничительный резистор;
  • основной электрод;
  • дополнительный электрод.

Дуговая металлогалогенная (ДРИ) лампа с излучающими добавками, которые повышают эффективность светопередачи. В ДРИ чаще устанавливаются не кварцевые, а керамические горелки, а в цепь включен дроссель. Мощность варьируется от 125 до 1000 Вт. Благодаря добавленным элементам – галогенидам металлов, лампа может излучать различные цвета.

Металлогалогенная лампа (ДРИЗ) с зеркальным слоем. В этих ртутных приборах установлен специальный цоколь, и предусмотрено покрытие одной стороны зеркальным слоем, что дает возможность получения направленного светового потока.

Лампа дуговая ртутно-вольфрамовая (ДРВ) не требует пускорегулирующей аппаратуры благодаря наличию вольфрамовой спирали. Такая ртутная лампа высокого давления отличается еще тем, что ее колба, кроме паров ртути, заполняется смесью, состоящей из азота и аргона. Вольфрамовые лампы дают яркий, приятный свет и наиболее долговечны.

Ртутно-кварцевая (прямая) лампочка (ПРК) или дуговая ртутная лампа высокого давления трубчатой формы (ДРТ) . Имеют цилиндрические колбы с расположенными на торцах электродами.

Ртутно-кварцевая лампа шаровая (ДРШ). Отличительные черты: шарообразная колба и высокий уровень яркости освещения вместе с ультрафиолетовым излучением. Работа лампы происходит под очень высоким давлением с системой охлаждения.

Ртутная ультрафиолетовая лампа высокого давления (ДРУФ, ДРУФЗ) производится из увиолевого черного стекла. Другой вариант создания таких лампочек заключается в использовании легированного европием бората стронция для покрытия внутренней стороны колбы. Видимого света они практически не дают.

Ртутные приборы низкого давления

Люминесцентная ртутная лампа является газоразрядной и устроена по тому же принципу, что и лампы высокого давления.

Компактная (КЛЛ) люминесцентная лампа появилась на территории нашей страны в 1984 году. Такие приборы изначально были снабжены стандартными видами цоколя с вмонтированными внутрь электрическими балластами.

Поэтому ввиду заявленной производителем энергосберегающей характеристике во многих квартирах достаточно быстро появились модели ККЛ. В отличие от других видов ртутных люминесцентных ламп, компактные приборы зажигаются сразу и работают бесшумно. Частота мерцания таких лампочек уловима человеческим глазом, но не так явно, как в случае с другими газоразрядными светильниками.

Линейная ртутьсодержащая лампа представлена в виде длинной колбы с двумя электродами на концах, заполненной газом и ртутными парами. Сама колба внутри покрыта люминофором. При включении лампы происходит электрический дуговой разряд, наполнение лампы нагревается до необходимого уровня, и прибор разгорается в полную силу.

При этом люминофор поглощает выделяемое при работе ультрафиолетовое излучение. Если дополнять химический состав люминофора различными добавками, то можно изменять таким образом цвет светового потока. Линейные лампы различаются типами цоколя и диаметром приборов.

Кварцевая дуговая ртутная люминесцентная лампа низкого давления вырабатывает мощное ультрафиолетовое излучение. Применяется для обеззараживания питьевой воды, воздуха. Вырабатывает озон в повышенной концентрации. Требует последующего проветривания помещения.

Бактерицидная лампа изготавливается из увиолевого стекла. Существует и другая технология, когда внутренняя поверхность колбы обрабатывается специальным химическим составом (см. ДРУФ). Вырабатывая мощное ультрафиолетовое излучение, лампа не выделяет слишком большого количества озона. Поэтому в помещении, где используется прибор, могут находиться люди.

Сферы применения ламп, содержащих ртуть

ДРЛ — дуговые ртутные люминесцентные светильники — используются для освещения дорог, вокзалов, мостов, переходов, скверов, дворов и других объектов.

Лампы ДРИ используют для организации наружного освещения улиц, площадей, парков, открытых спортивных площадок, ярмарок, рынков и др. Возможность изменением химического состава увеличивать спектр цветов свечения позволяет применять металлогалогенные лампы в архитектурной подсветке.

Моряки на рыболовецких судах при помощи ламп с зеленоватым свечением привлекают планктон. Излучение ультрафиолета, создание цветовой температуры, яркость и голубоватое свечение — все это способствует выращиванию растений или даже кораллов.

Лампы ДРИЗ актуальны на территориях с плохой видимостью, а вольфрамовые приборы устанавливаются на строительных площадках, автостоянках, открытых складских помещениях.

Приборы ртутно-кварцевые и ДРТ применяются в медицинской сфере. Бактерицидные ультрафиолетовые облучатели используются для обеззараживания воды, продуктов или воздуха. За период горения таких ламп в воздухе образуется большая концентрация озона, поэтому помещения, в которых проходит обработка или другие работы с прибором, должны быть обеспечены хорошей вентиляцией для проветривания пространства. Лампы применяются также для фотохимических технологий и фотополимеризации красителей и лаков.

Ртутные ультрафиолетовые лампы высокого давления используются для ловли насекомых, учитывая специфику работы их зрительного аппарата. Применяются лампы во время проведения представлений, праздников, карнавалов.

Приборы с лампами ДРУФ помогают в работе экспертов и криминалистов, указывая на едва заметные следы органического происхождения.

Линейные люминесцентные лампы многие годы широко применяются для освещения различных общественных организаций и зданий. После появления моделей с цоколями стандартных размеров лампочки начали использоваться в помещениях домов и квартир.

Бактерицидная лампа низкого давления применяется для внешнего и внутреннего обеззараживания. Используется в помещениях и медицинских целях.

Преимущества ртутных газоразрядных ламп

  • компактность ламп;
  • достаточно высокая светоотдача 50 -60 лм/Вт;
  • экономичность в 5-7 раз выше лампы накаливания;
  • Долговечность — 10000-15000 тыс. часов при правильной эксплуатации;
  • Нагрев корпуса значительно ниже ламп накаливания;
  • Возможность воспроизводить разные цвета;
  • Работа при высоких и низких температурах от +50 до -40.

Для ламп ДРВ:

  • возможность замещения ламп накаливания для уличного освещения;
  • возможность работы без специальной регулирующей пуск аппаратуры.

Недостатки дуговых ртутьсодержащих ламп

  • работа на переменном токе (кроме РДВ);
  • включение через балласт (кроме РДВ);
  • чувствительность к колебаниям в сети;
  • неудовлетворительная цветопередача;
  • мерцание, утомляющее глаза;
  • длительный срок от включения до верхнего уровня света лампы (кроме КЛЛ);
  • после выключения до следующего включения длительный период остывания лампы (кроме КЛЛ);
  • со 2-й половины срока службы уменьшение светоотдачи;
  • класс опасности 1 из-за содержания в конструкции ртути.

Для ламп ДРВ:

  • недолговечность вольфрамовой нити.

Утилизация ламп с содержанием ртути

Все лампы, в состав которых входит ртуть, имеют класс опасности 1. Это значит, что после окончания срока службы такой прибор нельзя просто выбросить в мусорный контейнер. Тем более недопустимо избавиться подобным образом от разбившейся или треснувшей лампы.

Хранить, транспортировать и утилизировать приборы с классом опасности 1 могут только организации, которые имеют лицензию на данную деятельность. Понятно, что каждый человек не станет разыскивать координаты такой компании. Для этого в любом населенном пункте предусмотрены места для временного хранения таких ламп.

Управляющая организация, которая обслуживает ваш дом, уполномочена выделять такие помещения приема для граждан. Проконсультировавшись о часах работы с населением, вы можете просто отнести неисправные приборы туда. Если лампа имеет повреждение, ее нужно положить в пакет, герметично его закрыть и сдать в пункт приема.

Процесс утилизации происходит различными, достаточно трудоемкими способами: амальгамированием, демеркуризацией, обжигом высокой температуры или другим.

Ртутная лампа высокого давления постепенно уходит в прошлое. Борьба за сохранение окружающей среды набирает обороты. На смену пришли натриевые газоразрядные приборы. В домах и городах появляется все больше безопасных, экономичных, прочных и дающих прекрасное освещение светодиодных светильников. Но ничего не происходит вдруг. И от каждого человека зависит, какое «завтра» придет на смену «сегодня». Берегите землю и цените то, что есть у вас сейчас.

Лампы ДРЛ – люминесцентные ртутные разрядные лампы повышенного давления с исправленной цветопередачей. Не стоит заблуждаться, полагаясь на определение. Цветопередача ламп ДРЛ не слишком достойная.

История

Исторически первыми появились лампы низкого давления, где разряд происходил в парах натрия. Подразумевается не процесс изобретения, но промышленное освоение осветительных приборов. Если говорить, обобщая, коммерческий смысл использовать разрядные лампы для освещения внёс в промышленность Петер Купер Хьюит. И случилось это в 1901 году. С заполнением из ртути лампы показались создателю настолько удачными, что исследователь в новом году организовал компанию при поддержке Джорджа Вестингауза. Предприятия последнего занимались выпуском продукции.

Шаг представляется логичным по простой причине, что Джордж Вестингауз вместе с Тесла вёл борьбу за внедрение переменного тока. И радовался каждому дельному изобретению, для работы которого требовался упомянутый род электричества. Натриевая лампа появилась в 1919 году, благодаря усилиям Артура Комптона. Годом позже в конструкцию внесли боросиликатное стекло. Характеризуясь малым коэффициентом температурного расширения, оно превосходно противостояло агрессивной среде паров натрия. Практическое применение ламп на улицах городов относится к началу 30-х годов (в Нидерландах – с 1 июля 1932 года).

Мощность светового потока натриевых ламп составляла 50 лм/Вт, что считалось достойным показателем. Несмотря на специфический жёлто-оранжевый цвет излучения. В СССР освоение натриевых ламп низкого давления не пошло. Ртутные сочли более приемлемыми. Вдобавок, появились натриевые лампы высокого давления. Описанные модели характеризуются некорректной цветопередачей. Сказанное касалось живых объектов и человека. Недостаток сумели частично преодолеть в 1938 году, введя в промышленное производство ртутные лампы низкого давления. Ключевые характеристики:

  1. Световая отдача – 85 — 104 лм/Вт.
  2. Срок службы – до 60 тыс. часов.
  3. Перспективный спектр излучения.

Лампы ДРЛ появились в начале 50-х. Их эксплуатационные характеристики не дотягивают до приведённых выше (отдача 45 — 65 лм/Вт, срок службы 10 — 20 тыс. часов), но приемлемы. Лампы ДРЛ применяются для наружного и внутреннего освещения. Следующим шагом в развитии разрядных ламп стали РЛВИ (высокой интенсивности). Ключевым отличием стал повышенный КПД. В первых образцах показатель уже составлял 100 лм/Вт. Натриевые лампы высокого давления превосходят по показателям модели ДРЛ.

Особенности работы разрядной лампы с исправленной цветопередачей

Яркость лампочки

Выше говорилось, что отдельные разрядные (и люминесцентные) лампы характеризуются низкой цветопередачей. Окружающий мир становится чуть искажён, что быстро утомляет психику. Дополнительный фактор – физиологическая чувствительность глаз. Она неодинакова по видимому спектру, часть людей способна видеть ауру. Но у большинства индивидов максимум восприимчивости приходится на волну 555 нм (зелёный цвет). А в сторону краёв чувствительность глаз спадает.

Потому исследователи призывают выполнять корректировку мощности ламп на физиологические особенности человека. В результате 1 Вт на длине волны 555 нм эквивалентен 10 – на 700 нм. Инфракрасное излучение не воспринимается человеком. Оценку яркости производят по световому потоку, учитывающему воздействие каждой длины волн. Единицей измерения величины стал люмен, эквивалентный мощности 1/683 Вт для длины волны 555 нм. А светоотдача (лм/Вт) показывает, какая доля мощности в лампочке становится оптическим излучением. Максимальное значение достигает 683 лм/Вт и отмечается исключительно на волне 555 нм.

Нельзя обойти вниманием и единицу освещённости – люкс. Численно равна 1 лм/кв.м. Зная световой поток, высоту установки лампы, угол её раскрыва, возможно посчитать освещённость. Параметр для помещений нормируется по ГОСТ. В свете сказанного понятно, почему лампы ДРЛ с исправленной цветопередачей ещё встречаются на рынке, несмотря на сравнительно незавидные характеристики.

Для оценки цветопередачи применяется локус. Это фигура, напоминающая перевёрнутую параболу, чуть заваленную на левый бок. В ней цвет показывает две координаты от 0 до 1. Чтобы лампа проявляла хорошую цветопередачу, положение её интегрального излучения стремится к центру локуса. Добавим, что повышение цветовой температуры смешает спектр от красного к фиолетовому:

  • 2880 – 3200 К – тёплый жёлтый;
  • 3500 К – нейтральный белый;
  • 4100 К – холодный белый;
  • 5500 – 7000 К – дневной свет.

В этом плане жёлто-оранжевые натриевые лампы низкого давления считаются неудачным выбором. От них химический дисбаланс в сетчатке глаза вызывает утомление. Однако помните, что решающую роль все-таки играет спектр, а не цветовая температура: любая лампочка уступает Солнцу. Поэтому в бедном спектре натриевой лампы низкого давления (две спектринки в районе жёлтого) предметы смотрятся черными, серыми или жёлтыми. Это называется некорректной цветопередачей.

Принято параметр характеризовать индексом на основе визуального сравнения освещаемых лампочкой образцов с эталоном. Значение укладывается в диапазон от 1 (худший вариант) до 100 (идеал). На практике максимум удаётся найти лампу в интервале 95 — 98. Это поможет выбрать лампу ДРЛ на прилавке (типичное значение 40 — 70).

Исправление цветопередачи

В среде ионизированного газа тлеет разряд. Весь принцип действия. Остальное сводится к условиям получения горения дуги между электродами. Условия ионизации требуют наличия повышенного напряжения, которое в дальнейшем уже не понадобится. Часто разрядные лампы требуют наличия пуско-регулирующего аппарата. Атмосфера заполнена инертным газом и небольшим количеством упругих металлических паров (ртуть, натрий, их галогенидов). В практике ламп используются преимущественно указанные виды разрядов:

  1. Тлеющий – с малой плотностью тока при низком давлении газа или пара. Падение напряжения на катоде доходит до 400 В. Визуально видны тёмные пятна в районе катода.
  2. Дуговой – с высокой плотностью тока при различном давлении. Падение напряжения на катоде сравнительно невелико (до 15 В). Столб дуги низкого давления подобен тлеющему.
  3. Дуги высокой интенсивности – специфическое явление, используемое в прожекторах. К примеру, применялись для выявления воздушных объектов врага в период Второй мировой войны. Основывается на особом режиме работы угольного стержня, открытом в 1910 году Г. Беком.

Спектр ртутного разряда лежит в ультрафиолетовой области на 40%. Люминофор преобразует эту область в красное свечение, одновременно большая часть фиолетовой и синей части свободно проходит. Качество исправление спектра определяется красным отношением (растёт при повышении толщины слоя, как и цена, нужные параметры определяют экспериментально из-за сложности расчёта). Ртутная горелка из кварцевого стекла (не выделяет в процессе работы газообразных веществ), а внешняя колба, изнутри покрытая люминофором – из обычного, но тугоплавкого. Цоколь эдисоновский. В качестве люминофора применяют активированный европием фосфат-ванадат иттрия. Материалобнаруживает спектр свечения из четырёх красных полос: 535, 590, 618 (max), 650 нм. Оптимальный режим работы достигается при температуре от 250 до 300 градусов (время выхода порядка четверти часа).

Перед нанесением люминофор размалывают и прокаливают. Фосфат-ванадат иттрия выбран неспроста, отлично выдерживает обработку. Немалая стоимость нередко компенсирована совместным применением с другими материалами. К примеру, ортофосфат стронция-цинка. Они лучше поглощают длину волны 365 нм, удаётся добиться приемлемых характеристик (учитывая специфику применения в сфере промышленного освещения при высоте установки от 3 до 5 метров).

Известны случаи применения активированного четырёхвалентным марганцем фторогерманата магния. Световая отдача и красное отношение (6-8%) при этом чуть снижаются. Оптимальный температурный режим устанавливается в районе 300 градусов Цельсия. При дальнейшем нагреве действенность устройства падает. Материала по всем показателям, кроме цены, уступает фосфат-ванадату иттрия: поглощает часть фиолетово-синей области спектра, обнаруживает спектр свечения в дальней красной области (где глаз показывает малую чувствительность), при обработке теряет яркость.

В конструкции обычно предусмотрены один или два зажигающих электрода, расстояние от которых до катода сравнительно небольшое. Так что внешний пускорегулирующий аппарат не требуется. В сочетании со стандартным цоколем получается удобная замена лампочкам накала при увеличенном КПД. Колба в процессе работы сильно греется из-за интенсивного поглощения люминофором излучения. Расчёт геометрической формы ведётся, исходя из этого параметра. С одной стороны требуется, чтобы излучение горелки упало на люминофор, с другой – температура в рабочем режиме не должна превысить оптимальной (см. выше).

Колбу наполняют чаще аргоном. Он дешёвый и вносит малый тепловые потери. Подмешивают 10-15% азота для увеличения напряжения пробоя. Общее давление приблизительно равняется атмосферному. Недопустимо попадание внутрь кислорода (разрушает металлические детали) или водорода (повышает напряжение розжига дуги). Положение горения допускается любое, но горизонтальное не поощряется. Дуга чуть изгибается, кварцевое стекло пребывает в невыгодном температурном режиме. Температура среды влияет на напряжение пробоя. Зимой разжечь дугу сложнее, ртуть оседает, и процесс идёт в среде практически чистого аргона (по этой причине пусковые устройства иногда приходится применять).

У ламп ДРЛ сравнительно сильно греется цоколь. Температура способна переваливать за точку кипения воды. Это требуется учитывать, подбирая патрон и люстру (фонарь) под установку лампы. В пору вспомнить советы авторов патента на первые галогенные лампы. Температура горелки сравнительно невысокая, но легко расплавит алюминий.

Маркировка

В отечественной практике цифра, идущая после ДРЛ, означает потребляемую мощность в Вт. Затем следует красное отношение: отношение красного потока (от 600 до 780 нм) к общему – выражается в процентах. Через дефис ставится номер разработки. Красное отношение характеризует цветопередачу, хорошими значениями считаются выше десяти.

По международному стандарту IEC 1231 применяется система ILCOS. Это конкуренты немецкой маркировки LBS и общеевропейской ZVEI. На рынке царит полный разброд. Согласно ILCOS:

  1. QE обозначает эллипсоидную форму колбы.
  2. QR обозначает колбу с внутренним отражающим слоем, грибовидную.
  3. QG обозначает сферическую колбу.
  4. QB обозначает изделия с встроенным балластом.
  5. QBR обозначает изделия с встроенным балластом и отражающим слоем.

У Philips свой взгляд на вещи, а в General Electric не хотят слышать про то и другое. Собственно, лучше ориентироваться на справочники, либо читать информацию на упаковке. Помните, что цоколь бывает стандартным и других размеров. Доля производства ламп ДРЛ непрерывно снижается, поэтому нет смысла изучать сложные обозначения слишком подробно. А учитывая выход на рынок светодиодов, для дома и дачи лучше подыскать нечто современное и постоянно развивающееся. Что касается КПД, спор решится явно не в пользу разрядных ламп, хотя какое-то время они успешно осаждали нить накала.