4.10.2. Ртутные лампы высокого давления с люминесцирующим покрытием

К онструкция лампы поясняется на рис. 4.35. Это достаточно мощные источники света. Потребляемая электрическая мощность составляет от 250 до 1000 Вт. В стеклянной колбе с люминесцирующим покрытием располагается горелка – источник ультрафиолетового излучения. В качестве горелки обычно используется четырехэлектродная лампа ДРТ. Температура горелки в рабочем режиме эксплуатации порядка 700 … 750 ⁰С. Температура колбы 250 … 300 ⁰С. Для защиты выводов и резисторов горелки от окисления объем колбы заполняется азотом.

В лампах ДРЛ применяется высокотемпературный люминофор марки ФВИ – фосфат-ванадат иттрия, активированный европием (PO₄)₂·YVO₄:Eu. Люминофор имеет высокоинтенсивную линию излучения с длиной волны 619 нм, что обеспечивает хорошую цветопередачу, определяемую величиной красного отношения: R_a ≈ 5… 14 %; соответствующие значения координат цветности: x = 0,39; y = 0,40. Типичное обозначение лампы: ДРЛ 1000(6)-2 (дуговая ртутная лампа, мощность – 1000 Вт, красное отношение R_a = 6 %, номер разработки – 2).

Срок службы ламп 12…15 тыс. часов.

Основная область применения ламп – наружное освещение (улиц, площадей, автострад, больших производственных помещений и т.д.) с установкой на высоте 3…5 м.

Условия зажигания разряда в лампах ДРЛ не критичны к температуре окружающей среды. Но при эксплуатации в области температур ниже –30 ⁰С рекомендуется использовать специальные ПРА, обеспечивающие напряжение зажигания разряда 2000…6000 В.

4.10.3. Ртутно-вольфрамовые лампы

Этот тип ламп относится к категории газоразрядных источников света с электродосвечением. Так же, как и лампа типа ДРЛ, ртутно-вольфрамовая имеет горелку типа ДРТ, помещенную внутрь стеклянной колбы, заполненной азотом (рис. 4.36). Торец колбы имеет сферическую форму. На коническую часть колбы наносится рефлекторное покрытие. Для исправления цветности последовательно с ДРТ включена спираль из вольфрамовой проволоки, выполняющая одновременно роль балластного резистора. В первый период после включения, когда разгорается разряд в ДРТ, падение напряжения в разрядном канале небольшое и светится в основном разогретая спираль. По мере разгорания разряда свечение спирали падает и устанавливается номинальный режим работы, при котором основной вклад в излучение вносит разряд в ДРТ, излучение спирали корректирует общий спектральный состав излучения. В номинальном режиме работы температура спирали примерно 2400 К. Благодаря столь низкой температуре срок службы примерно 3…5 тыс. часов. Красное отношение 10…13 %, светоотдача 18…20 лм/Вт. Иногда для улучшения цветопередачи на торцевую сторону колбы наносят люминофор. В этом случае светоотдача повышается до 26…28 лм/Вт.

О сновное назначение таких ламп – общее освещение и эритемное облучение людей и животных. Типичное обозначение имеет вид ДРВЭ-220-250 – дуговая, ртутная, с вольфрамовой спиралью, эритемного назначения, рабочее напряжение 220 В, мощность 250 Вт.

4.10.4. Ртутные лампы сверхвысокого давления

Ртутные лампы сверхвысокого давления могут выполняться трубчатой и шаровой конструкции. В настоящее время наибольшее распространение получили варианты шаровой конструкции. Буквенное сочетание в обозначении лампы: ДРШ – дуговая, ртутная, шаровая. Для ламп трубчатой конструкции применяется обозначение СВД – лампа сверхвысокого давления. Затем указываются потребляемая лампой мощность и номер разработки.

Оболочка лампы изготавливается из кварцевого стекла достаточно большой толщины (2…3 мм). Выводы электродов делаются большой длины, благодаря этому спай металла со стеклом оказывается достаточно удаленным от горячей зоны газового разряда.

Расстояние между электродами составляет обычно 4…8 мм, но встречаются и лампы с небольшим межэлектродным зазором (0,3…0,5 мм). Лампы выполняются в виде двухэлектродной либо трехэлектродной (с поджигающим электродом) системы.

Примеры конструктивного исполнения дуговых ртутных ламп сверхвысокого давления представлены на рис. 4.37.

Л ампы сверхвысокого давления обеспечивают излучение с очень высокой яркостью светящейся области разряда (150…200 Мкд/м²). Причем вблизи поверхности электродов яркость может составлять несколько тысяч Мкд/м². Соответственно яркость растет с уменьшением межэлектродного расстояния. Светоотдача ламп 50…60 лм/Вт. В лампах с малым межэлектродным расстоянием светоотдача несколько падает из-за электродной экранировки светящейся области.

Спектр излучения имеет линейчатую структуру с большим содержанием непрерывного фона. Красное отношение обычно составляет 4…6 %. Благодаря самопоглощению газовой средой ультрафиолетовой составляющей излучения выход излучения с длиной волны менее 290 нм практически отсутствует.

Для зажигания разряда в лампах с малым межэлектродным зазором на электроды подается высокое напряжение. В лампах с большим межэлектродным расстоянием для зажигания разряда предусмотрен специальный поджигающий электрод, размещенный с небольшим просветом относительно катода. Для зажигания разряда на поджигающий электрод кратковременно подается высокочастотное напряжение. Время разгорания разряда 2…5 минут. В процессе разгорания разряда ртуть полностью переходит в газообразное состояние. Давление паров ртути может достигать десятков атмосфер. Температура колбы в наиболее горячей точке в рабочем режиме составляет 750…850 ⁰С. Для обеспечения необходимого срока службы (несколько сотен часов) приходится учитывать последствия сильного перегрева отдельных участков лампы. В связи с этим оговариваются требования к установочным элементам светильника и рабочее положение лампы (обычно – вертикальное).

При эксплуатации ртутных ламп сверхвысокого давления должны быть предусмотрены меры предосторожности из-за высокой температуры колбы и высокого рабочего давления (возможны взрыв оболочки и ожоги от осколков). По этой причине рекомендуется устанавливать лампу в специальный защитный металлический кожух.

Области применения ртутных ламп сверхвысокого давления: светочувствительные осциллографы с прямой записью на фотобумагу (ДРШ 100), фотолитография при производстве микросхем, люминесцентный анализ, люминесцентная микроскопия, проекционные системы и другие случаи, когда требуются большие яркости и концентрированный источник света с УФ излучением.