4.16.2. Лампы сверхвысокого давления на парах серы

Лампы сверхвысокого давления на парах серы – принципиально новое направление в светотехнике.

Как установлено, разряд в парах серы при больших давлениях дает непрерывный спектр излучения, очень близкий к спектральной характеристике цветового восприятия человеческого глаза. В этом спектре гораздо меньше инфракрасной и ультрафиолетовой составляющей, чем в спектре солнечного света. Спектральная характеристика излучения серной лампы заметно лучше, чем у люминесцентных и металлогалогенных ламп (см. табл. 4.17). Кроме того, в составе газовой смеси серных ламп отсутствуют пары ртути. Разряд поддерживается СВЧ полем частотой 2,45 ГГц.

Таблица 4.17

Спектральные характеристики различных источников света

Спектральные компоненты излучения	Солнечный свет	Люминесцентные лампы	Металлогалогенные лампы	Серные лампы
УФ + ИК излучение	88	62	50	27
Видимая область	12	38	50	73

Рабочий объем лампы представляет собой колбу сферической формы диаметром 5…35 мм. Для зажигания разряда колба наполняется неоном либо другим инертным газом при давлении 4 мм рт.ст. При диаметре колбы 30 мм мощность, выделяющаяся в разряде, составляет 800 Вт. Оптимальная температура стенок разрядной колбы – порядка 600 … 640 ⁰С. Для поддержания такой температуры при указанных размерах лампы и подводимой мощности 800 Вт необходимо принудительное воздушное охлаждение от специального вентилятора. Этот же воздушный поток используется для стабилизации теплового режима магнетрона, генерирующего СВЧ электромагнитное поле. В конструкции серной лампы должно быть также предусмотрено непрерывное вращение колбы с целью обеспечения равномерного теплового режима оболочки. Ввиду высокой рабочей температуры колба выполняется из кварцевого стекла.

Конструктивные особенности световой установки с серной лампой поясняются на рис. 4.60. В установке предусмотрены два магнетрона и система вентиляции с обеспыливающим фильтром. Для снижения напряженности электромагнитного СВЧ поля в окружающем пространстве установка снабжается сетчатым экраном. Вращение лампы обеспечивается специальным электромотором. Скорость вращения примерно 600 об./мин.

В ремя разгорания лампы 5…10 с. Разгорание происходит в три стадии.

На первой стадии зажигается разряд в атмосфере инертного газа. На этой стадии сформировавшееся излучение имеет небольшую интенсивность с максимумом в области 450 нм. Температура колбы 450 ⁰С.

На второй стадии температура колбы повышается до 500 ⁰С. При этом начинает испаряться сера. Интенсивность излучения возрастает в 7…9 раз. Максимум излучения смещается в область 470 нм.

На третьей, заключительной, стадии устанавливается рабочая температура колбы 600…640 ⁰С. Интенсивность излучения возрастает дополнительно в 3…5 раз. Максимум излучения смещается в область 580 нм.

Светоотдача серной лампы от СВЧ генератора примерно 140 лм/Вт, от сети – 100 лм/Вт.

Проведены испытания лампы с аргоном в качестве буферного газа. В этом случае в начальной стадии разгорания разряда появляются линии излучения аргона 763, 810 и 840 нм. Затем, как и в случае неона, линии излучения газа замещаются спектральным составом излучения серы, уменьшается время разгорания.

При длительной эксплуатации отмечается появление в спектре интенсивных линий 620 нм и 700 нм, связанных с появлением в составе газовой смеси натрия и лития, выделившихся из кварцевого стекла. Срок службы серной лампы ограничен только деградацией кварцевой оболочки и составляет не менее 50000 часов. Магнетрон и электромотор вентилятора имеют заметно меньший срок службы.

Впервые серные лампы были использованы для освещения 17-метровой мачты службы прогноза погоды в г. Китчкрине (штат Онтарио, Канада). Данные о первых образцах серных ламп представлены в табл. 4.18.

Основные достоинства серной лампы

1. Высокая светоотдача.

2. Малое содержание в спектре линий излучения УФ и ИК областей.

3. Отсутствие ртути в активной среде.

4. Большой срок службы.

Наличие СВЧ поля вносит ограничения в условия применимости источников излучения на серных лампах и создает психологический барьер для их широкого использования.

Таблица 4.18