16.1 Трубчатые ксеноновые лампы типа дКсТ

ДКсТ выпускаются с естественным и искусственным охлаждением. Они имеют более высокую световую отдачу и изготовляются преимущественно на большие мощности - от 1 до 100 кВт. На рис.1 показан общий вид трубчатой ксеноновой лампы мощностью 6 кВт с водяным охлаждением.

ВАХ мощных сильноточных трубчатых ламп показаны на рис. 2. Эти характеристики имеют прямолинейную возрастающую ветвь. В силу этого у ряда сильноточных ламп отпадает необходимость в балластном сопротивлении. Это упрощает, но не устраняет ПРА в схемах включения этих ламп.

Для возникновения разряда в инертном газе, находящимся под высоким или СВД, необходимо подать на лампу напряжение, во много раз превышающее рабочее, или повышенное напряжение высокой частоты.

Большинство ведущих фирм до 90-х годов выпускало трубчатые лампы ВД с естественным охлаждением на мощности от 5 до 20 кВт. Световые отдачи этих ламп лежат в пределах от 20 до 40 лм/Вт, возрастая с ростом плотности тока; сроки службы – от 500 до 2000 ч. Лампы большой мощности используются в основном для освещения больших открытых пространств, особенно на севере; для облучения растений в теплицах и т.п. целей.

16.2 Короткодуговые ксеноновые лампы свд

Используются короткодуговые ксеноновые лампы в основном для целей кинопроекции как источники света высокой яркости с компактным светящимся телом и отличной цветопередачей. Лампы применяются также в установках радиационного нагрева и сварки светом, в прожекторах и маяках, а также в качестве имитаторов солнечного излучения и в других случаях, где требуется высокая яркость, мгновенное включение и спектр, близкий к солнечному.

В основном, лампы рассчитаны для работы на постоянном токе в вертикальном положении анодом кверху. Длины дуг лежат в пределах от 0,5 мм для ламп 75 Вт до 14 мм для ламп 10 кВт, габаритные яркости – от 40 до 100 ккд/ см², светоотдачи от 15 лм/Вт для ламп 75 Вт до 60 лм/Вт для -10 кВт.

Лампы мощностью свыше 1 кВт, как правило, требуют воздушного принудительного охлаждения или проточного водяного (для электродов или колбы). Водяной слой охлаждения может частично снимать излучение в ближней ИК-области.

16.2. Короткодуговые ксеноновые лампы свд

Ш нур разряда шаровых ксеноновых ламп постоянного тока при их работе в вертикальном положении анодом вверх имеет форму конуса, опирающегося своим острием на кончик катода и расширяющийся кверху. Около катода образуется маленькое катодное пятно очень высокой яркости. Распределение яркости в шнуре разряда остается одинаковым при изменении плотности тока разряда в широких пределах, что дает возможность построить единые кривые распределения яркости вдоль и поперек разряда (см. рис.).

Я ркость прямо пропорциональна мощности, приходящейся на единицу длины дугового разряда. Отношение светового потока и силы света в заданном направлении к длине дуги пропорционально отношению мощности к этой же длине.

На рисунке показан: а) общий вид короткодуговых ламп шаровой формы СВД; б) типичный спектр излучения (1 – ДКсШРБ10000; 2 – ДКсЭЛ3000).

Импульсные лампы

Импульсной лампой (ИЛ) называется газоразрядный прибор с двумя основными токоведущими электродами и газовым промежутком между ними, рассчитанный на возникновение в газовом промежутке в необходимые моменты времени мощных импульсных излучений света.

ИЛ имеют герметичный баллон из стекла или кварца, наполненный инертным газом (ксеноном). Управление моментом зажигания ИЛ осуществляется с помощью 3-го электрода, расположенного внутри лампы или на поверхности ее баллона, на который подается высоковольтный импульс напряжения, зажигающий разряд. Энергия, необходимая для разряда, накапливается чаще всего в специальном конденсаторе. Параметры ИЛ: зависимость мгновенных значений электрических (ток, мощность и др.), световых величин (яркость, световой поток и т.п.) от времени.

На рис. 1 приведена зависимость силы света от времени при малой L контура ксеноновой капиллярной импульсной лампы (р=0,08 Мпа, l = 70 мм, d = 0,5 мм). С = 0,25 мкФ, U₀ = 1,2 кВ, L= 1 мкГн. I_п – пиковая сила света, τ – длительность импульса силы света.

Интегральные значения электрических и световых величин характеризуются площадью, ограниченной кривой изменения величины за время вспышки.

Световой отдачей ИЛ называют отношение энергии вспышки к энергии, запасенной в конденсаторе.

В зависимости от области применения ИЛ делятся на фотоосветительные, сигнальные и стробоскопические (строботроны) .

Фотоосветительные лампы используются в режиме одноразовых вспышек.

Сигнальные лампы подобны фотоосветительным, но работают, как правило, в режиме повторяющихся вспышек с заданным интервалом между ними. Максимально допустимая энергия каждой вспышки выбирается исходя из условия обеспечения средней рассеиваемой мощности в режиме непрерывного горения.

В зависимости от мощности ИЛ трубки из тугоплавкого стекла или кварца имеют внутренний диаметр от долей мм до нескольких десятков мм, по концам которых впаяны электроды. Длина трубки колеблется от нескольких мм до нескольких метров. Для получения источников с концентрированным потоком излучения трубкам придают U-образную или спиральную форму. Давление ксенона колеблется от нескольких десятков до десятков кПа. Лампы изготавливают на энергии вспышек от долей Дж до десятков кДж.

Стробоскопические лампы используются в режиме многократно повторяющихся вспышек. Получение большой частоты вспышек требует сокращения времени деионизации газа, поэтому такие лампы имеют небольшую шарообразную колбу. Шаровые лампы отличаются тем, что имеют малые расстояния между электродами, поэтому разряд в них не заполняет всего объема колбы. Лампы дают вспышки малой длительности (менее 10^-4с) и высокой яркости, но меньшую, чем трубчатые лампы светоотдачу. Стробоскопические лампы применяются для визуального наблюдения и изучения быстрых периодических движений. Газоразрядные импульсные лампы практически не имеют инерции до 4—6 кГц.

Типовая схема включения фотоосветительных ламп

П ри включении источника питания к электродам импульсной лампы прикладывается напряжение зажигания. Одновременно заряжаются конденсатор C1 большой ёмкости (порядка сотен и тысяч мкФ) через резистор R1, и конденсатор С2 малой ёмкости через резистор R2.

Если наполняющий лампу газ каким-либо способом ионизировать, то в ней произойдет мощный искровой разряд. Для ионизации газа к поджигающему электроду подается электрический потенциал порядка 10 кВ. При замыкании ключа S1 конденсатор С2 разряжается через обмотку I высоковольтного трансформатора и резистор R3. Во время разряда в обмотке II индуктируется высоковольтный импульс поджигающего напряжения. В момент ионизации газа внутреннее сопротивление лампы HL1 резко падает и под воздействием приложенного к электродам напряжения зажигания от конденсатора С1 начинается разряд. Искровой разряд прекращается, когда напряжение на конденсаторе С1 упадет до нескольких десятков вольт.

Обозначения импульсных ламп

Включает четыре элемента. Буква И — импульсная (общая для всех ламп); буква, указывающая назначение лампы: Ф— фотоосветительная (один-е вспышки), С — стробоскопическая; буква, обозначающая конструкцию: П — прямая, К — компактная (со свёрнутой трубкой), Т — точечная, Ш — шаровая;

число, характеризующее предельно допустимый режим с оптимальным рабочим напряжением, при котором гарантируется определённый срок службы. Для фотоосветительных ламп это число соответствует энергии одиночной вспышки, для стробоскопических — мощности, рассеиваемой в лампе.

Дополнительные цифры, входящие в обозначение некоторых ламп, показывают номер конструктивного варианта.

По аналогии с дуговыми лампами импульсные имеют схожую маркировку, например ИНП-6/120А, ИНП-6/90А. Импульсные лампы накачки для твердотельных лазеров имеют гораздо более широкую номенклатуру, так как находят широкое применение в промышленности, (лазерная резка, прошивка отверстий, гравировка, гравировка внутри стекла, лазерная сварка) медицинской и военной технике. (импульсные дальномеры, спектрометрия). Часто встречаются модификации ламп одного типа, например ИНП-3/60А, ИНП2-3/60А и т.п. Некоторые лампы имеют технологический выступ на колбе – носик отпая штенгеля. Также для упрощения требования к импульсу поджига на колбу некоторых ламп наносится токопроводящее покрытие. Анод лампы обозначается знаком «+» на колбе, либо красной меткой на контакте.

Спектр излучения импульсных ламп занимает диапазон от инфракрасного (ИК) до ультрафиолетового (УФ) участка. Излучение ламп максимально в ИК диапазоне, что позволяет применять лампы в соответствующих целях. В видимой (световой) области спектр излучения непрерывен и почти точно воспроизводит спектр солнечного света с небольшим избытком синих лучей. Наименьшая интенсивность излучения в УФ диапазоне.

Применения: фотография, скоростная киносъёмка, медицинская техника, локаторы-дальномеры, активные телевизионные системы, оптический телеграф, измеритель-ная техника, накачка лазеров и т. д.

Лекция 11 1.Электрические лампы накаливания