Ртутные лампы высокой интенсивности

Среди разрядных источников света ртутные лампы высокого давления получили наиболее широкое применение. С помощью ртутного разряда можно создавать источники излучения в УФ, видимой и близкой к ИК областях спектра с высокой эффективностью и высокой яркостью. Лампы высокого давления отличаются высокими плотностями излучения, поэтому эти лампы часто называют лампами высокой интенсивности.

Существует много разновидностей ртутных ламп высокой интенсивности с различными формами колб. Широкое применение для промышленного и наружного освещения получили лампы типа ДРЛ, с внешними колбами, покрытыми слоем люминофора. Другие типы ламп высокой интенсивности: капиллярные лампы, шаровые лампы с короткой дугой, трубчатые лампы с исправленной цветностью и т.д.

Разгорание лампы происходит следующим образом: разряд происходит при низком давлении паров ртути, а затем, по мере разогревания колбы и испарения ртути, происходит повышение давления ее пара, рост потока излучения, световой отдачи, градиента потенциала и постепенно характеристики разряда стабилизируются.

По сравнению со спектром ламп низкого давления, в лампах высокого давления спектральные линии значительно уширяются. При очень высоких давлениях спектр превращается в непрерывный.

Нередко лампы высокой интенсивности нуждаются в исправлении цветности. Чисто ртутный разряд обладает плохой цветопередачей, в нем отсутствует излучение в красной части спектра. Цветность исправляют следующими способами:

· Использование люминофоров для получения недостающего излучения в красной части спектра. Это наиболее распространенный способ;

· Введение светящихся добавок в ртутный разряд;

· Совмещение с лампами накаливания.

Качество цветопередачи лампы высокой интенсивности оценивают по «красному соотношению», т.е. проценту красного:

где - спектральная плотность потока излучения лампы; – относительная спектральная световая эффективность.

Очень распространены лампы высокого давления трубчатой формы, поэтому именно о них пойдет речь далее. Лампа представляет собой цилиндрическую трубку из кварцевого стекла (реже из других материалов), в которую с двух концов впаяны электроды. Иногда для облегчения зажигания используются один-два вспомогательных электрода. В лампу вводится строго дозированное количество ртути и аргон (реже другие газы). Аргон облегчает зажигание разряда и защищает катоды от разрушения в начальной стадии разгорания.

Удельная мощность суммарного излучения столба кварцевых трубчатых ламп является приблизительно линейной функцией удельной мощности столба и практически не зависит от давления и диаметра:

При расчете трубчатых ламп высокого давления задают мощность лампы, рабочее напряжение, рабочее давление паров ртути, температуру колбы и условия её охлаждения. Производят расчет серии ламп с переменными параметрами и выбирают оптимальный вариант.

Для получения наибольшей световой отдачи в видимом спектре столба следует выбирать давление паров ртути примерно от 5·10⁵ Па до 10·10⁵ Па и увеличивать диаметр трубки. Для получения наибольшего КПД излучения в УФ части спектра следует выбирать меньшие давления.

Рис. 7. Зависимость яркости в середине шнура от удельной мощности столба при различных диаметрах колбы.

Примерный план расчета трубчатой лампы высокого давления выглядит так:

1. Задаются

2. Сила тока:

3. По заданному давлению находят температуру, соответствующую выбранному давлению насыщающих паров ртути. Она определяется по справочным таблицам. Температура колбы должна быть выше этой температуры при всех условиях эксплуатации.

4. Выбирается температура колбы. Максимальная температура внутренней стенки определяет срок службы лампы, связанный с кристаллизацией кварца.

5. Баланс энергии: . Правая часть уравнения определяет охлаждение, левая – нагрев. определяется условиями охлаждения. Из него определяется диаметр колбы. принимается в зависимости от удельной мощности столба. определяется из известных давления и силы тока по приближенным зависимостям. Баланс энергии можно представить на графике следующим образом:

Рис. 8. Зависимость удельных мощностей нагрева, тепловых потерь и расстояния между электродами от диаметра трубки при I=2 A, p=2·10⁵ Па.

6. Расстояние между электродами находится по приближенной формуле:

Для трубчатых ламп соблюдают условие .

7. Исходя из условий прочности определяются предельные давления.

8. По полученным значениям находят КПД лампы, при помощи приближенных формул и графиков.

9. Находится масса ртути, размеры электродов и другие параметры.

Дата добавления: 2015-07-11