Люминесцентные лампы

Ртутные лампы.

Источник света, созданный на основе разряда в газе или в парах металлов низкого давления, был известен очень давно: лампа Репьева была сделана 100 лет назад, а об использовании свечения паров ртути писал еще Ломоносов. В любом газе или парах металла всегда имеется некоторое ограниченное количество свободных ионов.

Если колбу наполнить газом, а затем создать в ней электрическое поле, то (при соответствующих условиях) процесс ионизации начинает развиваться и быстро приобретает лавинный характер. При соударениях с атомами ионы возбуждают их и возникает свечение газа или пара, спектр которого носит линейчатый характер, свойственный данному химическому элементу.

Определенным параметрам разряда соответствует определенный градиент потенциала, т. е. величина падения напряжения на протяжении 1 см длины разрядного столба. При низком давлении градиент потенциала в любых случаях невелик, а для возникновения разряда необходимо иметь достаточно высокое напряжение. Поэтому протяженная (линейная) форма разрядной лампы низкого давления является неизбежной.

По ряду обстоятельств ртуть стала наиболее распространенным химическим элементом, с помощью которого в настоящее время создаются разнообразные разрядные лампы низкого давления. Этому способствовали и широкое распространение ее в технике вообще, и относительная простота ее дозирования, и свойственный ртутному разряду относительно большой градиент потенциала, позволяющий получить лампы практически приемлемой длины для стандартных напряжений электросети.

Однако как источник света ртутные лампы низкого давления совершенно неудовлетворительны, так как спектральные линии ртути лежат в коротковолновой части видимого спектра и за пределами его - в области ультрафиолета. Поэтому первоначально ртутные лампы использовались не для освещения, а в фотохимии, физиотерапии и т. д. Чтобы получить с помощью ртутного разряда приемлемое по цвету световое излучение, необходимо было трансформировать частоту излучений. Это стало возможным, когда был изучен процесс люминесценции.

Люминесцентная лампа состоит из стеклянной трубки, покрытой изнутри люминофором и содержащей пары ртути и аргон, и двух электродов, впаянных в концы этой трубки.

Электрический ток, проходящий через лампу, вызывает свечение паров ртути. Спектр этого излучения линейчатый, причем наиболее мощной является линия с длиной волны l=254 нм (на ее долю приходится около 60% лучистого потока). Поэтому весьма существенно, что максимумы спектров поглощения люминофоров, применяемых в лампах, лежат вблизи этой линии. Преобразование ультрафиолета в видимый свет должно происходить внутри колбы лампы, так как обычное стекло почти не пропускает ультрафиолетовых излучений. Колба лампы должна иметь форму трубки, длина которой определяется величиной градиента потенциала и напряжением питающей лампу сети.

Люминесцентная лампа: 1 - стеклянная колба; 2 - слой люминофора; 3 - электрод; 4 – усы.

Электроды лампы представляют собой короткие вольфрамовые биспирали, каждая из которых имеет по два выведенных контакта в виде штырьков. Параллельно электродам располагаются два проволочных уса, приваренных к концам вольфрамовой спирали. Колба заполнена, аргоном при давлении около 4 мм рт. ст., а для образования ртутных паров в колбу введена дозированная капелька ртути, обеспечивающая в установившемся режиме горения лампы парциальное давление ртути порядка 0,001 ат.

Нормальное сетевое напряжение, при котором работает лампа, недостаточно для начальной фазы возникновения разряда в лампе, если в этот момент электроды еще не раскалены.

Чтобы зажечь лампу, необходимо или повысить напряжение на ее электродах до величины, достаточной для возникновения разряда в аргоне при холодных электродах, или предварительно разогреть электроды, облегчив тем самым процесс возникновения потока электронов в лампе при нормальной величине напряжения. Для стандартных люминесцентных ламп низкого давления используют обычно оба эти приема.

В ряде случаев, однако, требуется обеспечить цветопередачу, хотя и не соответствующую полностью дневным условиям, но способствующую решению той или иной зрительной задачи. Так, например, выпускают лампы под маркой ЛДЦУД 40 с цветовой температурой 6500 К, в световом потоке которых содержится повышенная доля ультрафиолета и коротковолновых видимых излучений. Эти лампы применяются в текстильной и швейной промышленности.

Для выявления дефектов белых тканей имеются лампы ЛЕ40 с цветовой температурой 3900 К, свет которых благоприятен для цветопередачи красок лица человека, лампы ЛХЕ40 с цветовой температурой 5200 К, предназначаемые, для больниц, лампы ЛТБЦ40 - для жилых помещений.

Часто возникает и несколько иная задача: выявить и подчеркнуть светом определенный цвет, например цвет зеленой или желтой листвы, красного мяса и т. д. Для этой цели выпускают цветные люминесцентные лампы следующих типов: ЛК40 - красная, Л340 - зеленая, ЛЖ40 - желтая, ЛГ40 - голубая и ЛР40 - розовая.

В других случаях люминесцентные лампы используют в качестве источников ультрафиолетового излучения. Так, например, эритемные люминесцентные лампы излучают световой поток в пределах длин волн от 280 до 440 нм и вызывают при облучении на коже человеческого тела загар (эритему), подобный солнечному.

Они применяются в фотариях и как дополнительный источник ультрафиолета в установках общего освещения в районах Крайнего Севера. В эритемных лампах применяются специальный люминофор и увиолевое стекло, пропускающее ультрафиолет в указанных выше пределах. Они выпускаются мощностью 15, 30 и 40 Вт в рефлекторных колбах.

Бактерицидные лампы не являются по существу люминесцентными лампами, так как не имеют люминофора. По электрическим характеристикам и габаритам они не отличаются от эритемных, но стекло этих ламп пропускает коротковолновый ультрафиолет (254 им), способный убивать бактерии. Бактерицидные лампы применяются для стерилизации воздуха, воды, продуктов питания и т. п. в больницах, холодильниках и в других областях и выпускаются в том же сортаменте, что и эритемные.

Благоприятный цвет излучения натриевых ламп высокого давления позволяет применять их для уличного освещения и в ряде других случаев, когда требования к цветопередаче невысоки или необходимо передать цвета только длинноволновой части спектра, в том числе цвет.

Для освещения помещений следует использовать, как правило, наиболее экономичные разрядные лампы. Использование ламп накаливания для общего освещения допускается только в случае невозможности или технико-экономической нецелесообразности использования разрядных ламп.

Для местного освещения следует использовать лампы накаливания, в том числе галогенные. Применение ксеноновых ламп внутри помещений не допускается, так как у них большая доля ультрафиолетового излучения в спектре, высокое давление в спектре и большая единичная мощность (5-50 Вт).

Дата добавления: 2014-12-16