Kvicksilverurladdningslampa

Kvicksilverurladdningslampor är elektriska ljuskällor där en gasurladdning i kvicksilverånga används för att producera optisk strålning .

Kvicksilverlampor är en typ av gasurladdningslampor . För att namnge alla typer av sådana ljuskällor inom hushållsbelysningsteknik används termen "urladdningslampa" (RL), som ingår i International Lighting Dictionary som godkänts av International Commission on Illumination . Denna term bör användas i teknisk litteratur och dokumentation.

Beroende på påfyllningstrycket finns det lågtrycksradar (RLND), högtryck (RLHP) och ultrahögtryck (RLSVD).

RLND inkluderar kvicksilverlampor med ett partialtryck av kvicksilverånga i stationärt tillstånd mindre än 100 Pa . För RLSVD är detta värde cirka 100 kPa och för RLSVD - 1 MPa eller mer.

Lågtryckskvicksilverlampor (RLND) Högtryckskvicksilverlampor (HPLD)

RVD är uppdelad i lampor för allmänna och speciella ändamål. Den första av dem, som först och främst inkluderar de utbredda DRL-lamporna, används aktivt för utomhusbelysning , men de ersätts gradvis med mer effektiva natrium- och metallhalogenlampor . Speciallampor har ett smalare användningsområde, de används inom industri, jordbruk och medicin.

Strålningsspektrum

Kvicksilverånga avger ett antal spektrallinjer som används i gasurladdningslampor [1] [2] [3] :

Våglängd
, nm		 namn Färg
184,9499 hård
ultraviolett
(typ C)
253,6517 hård
ultraviolett
(typ B)
365,0153 rad "jag" mjuk
ultraviolett
(typ A)
404,6563 rad "H" violett
435,8328 G-linje blå
546,0735 grön
578,2 gul-orange

De mest intensiva raderna är 184.9499; 253,6517; 435,8328 nm. Den relativa intensiteten av de återstående ledningarna beror på läget (parametrarna) för utsläppet, främst på kvicksilverångtrycket.

Art

Högtryckskvicksilverlampor av DRL-typ

DRL ( Arc mercury luminescent ) - beteckningen RLVD som antas i hushållsbelysningsteknik, för att korrigera färgen på ljusflödet, som syftar till att förbättra färgåtergivningen, används fosforstrålning som appliceras på glödlampans inre yta. För att få ljus i DRL används principen om en kontinuerlig elektrisk urladdning i en atmosfär mättad med kvicksilverånga [4] .

Den används för allmän belysning av verkstäder, gator, industriföretag och andra anläggningar som inte ställer höga krav på kvaliteten på färgåtergivning och lokaler utan permanent mänsklig närvaro.

Enhet

De första DRL-lamporna gjordes med två elektroder. För att tända sådana lampor krävdes en källa för högspänningspulser. Som en sådan källa användes speciella enheter, till exempel enheten PURL-220 ( Startanordning för kvicksilverlampor för en spänning på 220 V) . Utvecklingsnivån för elektronik vid den tiden tillät inte skapandet av tillräckligt pålitliga och billiga tändanordningar . Dessa PURLs inkluderade en gasurladdning , som hade en kortare livslängd än själva lampan. Därför på 1970-talet. industrin har gradvis upphört med produktionen av lampor med två elektroder. De ersattes av tre-elektrods- och fyra-elektroder, som inte kräver externa tändare. Fyrelektrodslampor - lampor med två tändelektroder - används under driftförhållanden i kalla klimat.

För att matcha de elektriska parametrarna för lampan och strömförsörjningen måste nästan alla typer av radar, som enligt driftprincipen har en fallande extern ström-spänningskarakteristik (sektion med negativt differentialmotstånd ), använda någon strömbegränsare ingår i ballasten , som i de flesta fall används en drossel med en ferromagnetisk kärna som ingår i en elektrisk krets i serie med en lampa.

Konstruktion av en lampa med fyra elektroder

DRL-lampan med fyra elektroder (bilden till höger) består av en extern glaslampa 1, utrustad med en gängad bas 2. En kvartsbrännare (urladdningsrör, RT) 3, som är fylld med argon med tillsats av kvicksilver, är monterad på lampbenet monterad på den yttre glödlampans geometriska axel. Fyrelektrodslampor har huvudelektroder 4 och intill dem placerade hjälpelektroder 5. Varje tändelektrod är ansluten till huvudelektroden som är placerad i motsatt ände av RT genom ett strömbegränsande motstånd 6. Hjälpelektroder underlättar tändning av lampan och göra dess funktion mer stabil efter uppstart. Elektroderna i lampan är gjorda av tjock nickeltråd .

På senare tid har ett antal utländska företag tillverkat DRL-lampor med tre elektroder utrustade med endast en tändelektrod. Denna design skiljer sig endast i större tillverkningsbarhet i produktionen, och har inga andra fördelar jämfört med fyrelektrodslampor.

Hur det fungerar

Lampans urladdningsrör (RT) är tillverkat av ett eldfast och kemiskt resistent transparent material ( kvartsglas eller specialkeramik ) och är fyllt med strikt uppmätta delar av inerta gaser . Dessutom införs metallkvicksilver i RT , som i en kall lampa kondenserar till en kompakt kula eller lägger sig i form av en beläggning på väggarna av glödlampan och (eller) elektroder . Den lysande kroppen av RLVD är en kolumn av bågeelektrisk urladdning .

Tändningsprocessen för en lampa utrustad med tändelektroder sker enligt följande. När en matningsspänning läggs på lampan uppstår en glödurladdning mellan de tätt placerade huvud- och tändelektroderna , vilket underlättas av ett litet avstånd mellan dem, vilket är betydligt mindre än avståndet mellan huvudelektroderna , därför blir genombrottsspänningen av detta gap är också lägre. Utseendet i RT-kaviteten av ett tillräckligt stort antal laddningsbärare (fria elektroner och positiva joner ) orsakar en nedbrytning av gapet mellan huvudelektroderna och antändningen av en glödurladdning mellan dem, som nästan omedelbart förvandlas till en båge.

I början av förbränningen är trycket i RT tillräckligt lågt och nätspänningen tillräcklig för att en urladdning ska ske mellan huvud- och tändelektroden. Under tändningsprocessen stiger trycket i RT och nätspänningen räcker inte längre för att fortsätta genombrottet mellan huvud- och tändelektroden, bara en ljusbågsurladdning återstår mellan huvudelektroderna.

Stabilisering av lampans elektriska parametrar och ljusparametrar sker 10-15 minuter efter påslagning. Under denna tid överstiger lampströmmen avsevärt märkströmmen och begränsas endast av ballastens resistans . Startlägets varaktighet är starkt beroende av omgivningstemperaturen - ju kallare desto längre tänds lampan.

Den elektriska urladdningen i brännaren av en kvicksilverbågslampa producerar synlig blå eller violett strålning, såväl som intensiv ultraviolett strålning . Den senare exciterar glödet från fosforn som avsatts på innerväggen av lampans yttre glödlampa. Fosforens rödaktiga glöd, blandat med brännarens vitgrönaktiga strålning, ger ett starkt ljus nära vitt.

En förändring av nätspänningen uppåt eller nedåt orsakar en förändring av ljusflödet: en avvikelse av matningsspänningen med 10-15% är acceptabel och åtföljs av en motsvarande förändring av lampans ljusflöde med 25-30%. När matningsspänningen sjunker under 80 % av märkspänningen kan det hända att lampan inte tänds och den brinnande lampan kan slockna.

När den brinner blir lampan väldigt varm. Detta kräver användning av ledningar med värmebeständig isolering i belysningsanordningar med kvicksilverbågelampor, ställer ökade krav på kvaliteten på patronkontakter. Eftersom trycket i brännaren av en varm lampa ökar avsevärt, ökar dess genomslagsspänning också. Nätspänningen är otillräcklig för att tända en het, avstängd lampa, så lampan måste svalna innan den återtänds. Denna effekt är en betydande nackdel med högtryckskvicksilverbågslampor: till och med ett mycket kort avbrott i strömförsörjningen släcker dem, och en lång kylpaus krävs för återtändning.

Traditionella tillämpningar av DRL-lampor

Belysning av öppna ytor, industri-, jordbruks- och lagerlokaler. Varhelst det är kopplat till behovet av att spara elektricitet, ersätts dessa lampor gradvis av NLVD (belysningsstäder, stora byggarbetsplatser, högproduktionshallar, etc.).

Osram HWL-serien (analog av DRV) har en ganska original design, som har en konventionell glödtråd som en inbyggd ballast, placerad i en evakuerad cylinder, bredvid vilken en separat förseglad brännare placeras i samma cylinder. Glödtråden stabiliserar lampströmmen på grund av barrettereffekten , förbättrar färgegenskaperna, men minskar självklart både den totala effektiviteten och livslängden på grund av slitaget på denna glödtråd. Sådana RLVDs används också som hushållsapparater, eftersom de har förbättrade spektrala egenskaper och ingår i en vanlig lampa, särskilt i stora rum (den lägsta representanten för denna klass skapar ett ljusflöde på 3100 Lm).

Bågkvicksilvermetallhalogenlampor (DRI)

DRI- lampor ( bågkvicksilver med och strålande tillsatser) liknar DRL strukturellt, men strikt uppmätta delar av speciella tillsatser - halogenider av vissa metaller (natrium, tallium, indium, etc.) införs dessutom i dess brännare, på grund av vilket ljuseffekten ökas avsevärt (upp till 70-95 lm / W och över) med en ganska bra färg på strålningen. Lampor har glödlampor av ellipsoidal och cylindrisk form, inuti vilken är placerad en kvarts- eller keramisk brännare. Livslängd - upp till 8-10 tusen timmar.

I moderna DRI-lampor används främst keramiska glödlampor, som är mer motståndskraftiga mot kemiska reaktioner med ämnen som fyller dem, på grund av vilka sådana glödlampor med tiden mörknar mycket mindre än kvartslampor. Lampor med kvartskolvar har dock ännu inte utgått på grund av deras relativa billighet.

En annan skillnad mellan moderna DRI är glödlampans sfäriska form, vilket gör det möjligt att minska minskningen av ljuseffekten, stabilisera ett antal parametrar och öka ljusstyrkan hos en "punkt"-källa.

Det finns två huvudversioner av dessa lampor: med E27, E40 socklar och soffit - med Rx7S socles och liknande.

För att tända DRI-lampor krävs en nedbrytning av interelektrodutrymmet med en högspänningspuls. I de "traditionella" kretsarna för att slå på dessa ångljuslampor, förutom en induktiv ballastchoke, används en pulständare - IZU .

Genom att ändra sammansättningen av föroreningar i DRI-lampor är det möjligt att uppnå "monokromatiska" glöd av olika färger (violetta, gröna etc.) På grund av detta används DRI i stor utsträckning för arkitektonisk belysning.

DRI-lampor med ett index på "12" (med en grönaktig nyans) används på fiskebåtar för att locka till sig plankton.

Bågkvicksilvermetallhalogenlampor med spegellager (DRIZ)

DRIZ- lampor ( bågkvicksilver med strålande tillsatser och ett spegelskikt ) är en vanlig DRI-lampa, vars del av glödlampan är delvis täckt från insidan med ett spegelreflekterande lager, på grund av vilket en sådan lampa skapar en riktad ljusström. Jämfört med användningen av en konventionell DRI-lampa och en spegelspotlight minskar förlusterna på grund av en minskning av reflexer och ljustransmission genom glödlampan. En hög noggrannhet av bågfokusering erhålls också. För att strålningsriktningen ska ändras efter att lampan skruvas in i sockeln är DRIZ-lampor utrustade med en speciell bas.

Kvicksilver-kvarts kullampor (DRSH)

DRSh ( Arc Mercury Ball ) -lampor är ultrahögtrycksbågkvicksilverlampor med naturlig kylning. De har en sfärisk form och ger en stark ultraviolett strålning.

Högtryckslampor med kvicksilverkvarts (PRK, DRT)

Högtrycksbågkvicksilverlampor av DRT-typ ( Arc mercury t ribbed ) är en cylindrisk kvartskolv med elektroder lödda i ändarna. Kolven är fylld med en doserad mängd argon , dessutom införs metalliskt kvicksilver i den . Strukturellt är DRT-lampor mycket lika DRL-lampor, och deras elektriska parametrar är sådana att de kan användas för att slå på DRL- förkopplingsdon med lämplig effekt. De flesta DRT-lampor är dock gjorda i en design med två elektroder, så deras tändning kräver användning av speciella extra enheter.

Den första utvecklingen av DRT-lampor, som bar det ursprungliga namnet PRK ( Direct kvicksilver - to - varz ), utfördes av Moskvas elektriska lampfabrik på 1950-talet. I samband med förändringen av regelverk och teknisk dokumentation på 1980-talet. PRK-beteckningen ändrades till DRT.

Det befintliga sortimentet av DRT-lampor har ett brett effektområde (från 100 till 12 000 W). Lampor används i medicinsk utrustning ( ultravioletta bakteriedödande och erytembestrålare ), för desinfektion av luft, mat, vatten, för fotopolymerisation av lacker och färger, exponering av fotoresister och andra fotofysiska och fotokemiska tekniska processer. Lampor med en effekt på 400 och 1000 W användes i teatrar för att belysa landskap och kostymer målade med fluorescerande färger. I det här fallet var belysningsarmaturerna utrustade med UFS-6 ultravioletta glasfilter , som blockerade den hårda ultravioletta och nästan all synlig strålning från lamporna.

En betydande nackdel med DRT-lampor är den intensiva bildningen av ozon under deras förbränning. Om detta fenomen är användbart för bakteriedödande installationer, kan i andra fall koncentrationen av ozon nära belysningsanordningen avsevärt överstiga det tillåtna värdet enligt sanitära standarder . Därför måste rum där DRT-lampor används ha tillräcklig ventilation för att avlägsna överflödigt ozon. I små mängder tillverkas ozonfria DRT-lampor, vars glödlampa har en yttre beläggning av kvarts dopad med titandioxid . En sådan beläggning överför praktiskt taget inte den ozonbildande linjen för resonansstrålningen av kvicksilver vid 184,9 nm .

Avveckling efter 2020

Enligt Minamatas kvicksilverkonvention kommer från 2020 produktion, import eller export av en produkt som innehåller kvicksilver att vara förbjuden. Enligt förbudet i Minamatakonventionen faller högtryckslampor för kvicksilverånga för allmän belysning (RVDP), särskilt DRL- och DRI-lampor, av förbudet.

Den 24 september 2014 undertecknade Ryssland Minamatakonventionen om kvicksilver.

Kulturell påverkan

  • Suiginto , en karaktär i Rozen Maiden , går under mellannamnet Mercury Lampe .

Anteckningar

  1. ↑ Persistent Lines of Neutral Mercury (Hg I) Arkiverad 5 juli 2017 på Wayback Machine . Physics.nist.gov. Hämtad 2012-01-02. 
  2. ↑ Nave , Carl R. Atomic Spectra . HyperPhysics webbplats . Avd. för fysik och astronomi, Georgia State Univ. USA. Datum för åtkomst: 28 februari 2012. Arkiverad från originalet den 3 juni 2012. 
  3. ↑ A. P. Zaidel, V. P. Prokofiev, S. M. Raisky , V. A. Merged, E. Ya. Shreider. Tabeller över spektrallinjer. - 4:e uppl. — M .: Nauka, 1977.
  4. ↑ Funktionsprincipen för DRL-lampan: avkodning, enhet och tekniska egenskaper . razvodka.com. Hämtad 15 september 2018. Arkiverad från originalet 15 september 2018.
  5. ↑ Kvicksilverånglampan . Hämtad 13 augusti 2020. Arkiverad från originalet 12 mars 2020.

Litteratur

  • Kvicksilverlampa // Bälte - Safi. - M .  : Soviet Encyclopedia, 1975. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [i 30 volymer]  / chefredaktör A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, vol. 22).
  • Rokhlin G. N. Gasurladdningsljuskällor. - M . : Energoatomizdat, 1991. - ISBN 5-283-00548-8 .
  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger