Газоразрядные лампы высокого давления

В зависимости от давления газов и паров ртути в разрядной трубке изменяются характер газового разряда, его электрические и световые параметры. Различают ртутно-кварцевые лампы высокого (от 0,02 до 1,5 МПа) и сверхвысокого давления (свыше 1,5 МПа). В спектре излучения паров ртути преобладает ультрафиолетовая составляющая, поэтому для применения в качестве источника света спектр исправляют: разрядную трубку из кварцевого стекла помещают в колбу, изнутри покрытую люминофором, превращающим ультрафиолетовый свет в видимый. Такие лампы называют дуговыми ртутными люминесцентными – ДРЛ.

Пусковые и эксплуатационные характеристики ртутных ламп высокого давления зависят от типа лампы (от рабочего давления паров ртути, вида и количества инертного газа, устройства электродов и т. д.).

В холодной лампе ртуть находится преимущественно в жидком состоянии. После зажигания разряда требуется время от 3 до 10 минут для разогрева трубки и испарения ртути. По мере испарения ртути и повышения давления растет мощность разряда и температура стенок трубки. Рост мощности происходит за счет роста тока, так как в ходе разгорания напряжение на трубке падает. При правильной дозировке ртути и номинальном электрическом и тепловом режиме вся жидкая ртуть испаряется и разряд происходит в ее ненасыщенных парах.

Если при работе лампы произойдет резкое снижение напряжения на лампе или по другим причинам она погаснет, то ее повторное зажигание не может произойти сразу же после отключения, но лишь после того, как лампа остынет. Это обусловлено зависимостью напряжения зажигания от температуры стенки трубки. Чем выше эта температура, тем выше давление паров в трубке и тем выше напряжение пробоя газового промежутка, необходимого для зажигания разряда (см. рис. 18).

Лампы ДРЛ выпускаются в двух разновидностях: двухэлектродная и четырехэлектродная (трехэлектродная). В двухэлектродных лампах кварцевая трубка имеет два рабочих электрода, разряд в ней не может быть зажжен напряжением промышленной сети переменного тока, так как напряжение зажигания между рабочими электродами измеряется киловольтами. Для зажигания разряда нужен высоковольтный импульс от специального поджигающего генератора, который вызовет разряд в аргоне, а затем уже произойдет разгорание разряда в парах ртути.

Основной является четырехэлектродная конструкция разрядной трубки. Трубка имеет два рабочих и два поджигающих электрода, причем, поджигающий электрод находится на малом расстоянии от рабочего и через резистор соединен с другим рабочим электродом. При подаче напряжения между рабочим и поджигающим электродами зажигается тлеющий разряд в аргоне. Затем возникает тлеющий разряд между рабочими электродами, разогревающий ртуть, и лишь потом – дуговой в парах ртути.

Вольт-амперная характеристика разряда падающая, то есть, разряд имеет отрицательное сопротивление. Для стабилизации разряда в цепи с источником напряжения нужен балласт, включаемый последовательно с разрядной трубкой. При питании переменным током обычно применяют в качестве балласта дроссель.

На рис. 23 изображена электрическая схема включения четырехэлектродной лампы ДРЛ. Резисторы R1 и R2 размещаются внутри внешней колбы лампы. Такие лампы выпускают на мощности от 80 до 2000 Вт и используют в наружном освещении. Спектр излучения этих ламп неравномерный.

Ртутные лампы высокой интенсивности выпускают в виде шаровых ДРШ и трубчатых ДРТ, они с электрической точки зрения подобны двухэлектродным лампам ДРЛ: применяются совместно с индуктивным балластом и генератором пускового импульса.

Ртутные лампы высокого давления с излучающими добавками ДРИ (металлогалоидгые) имеют в разрядной трубке, кроме аргона и паров ртути, йодиды щелочных и щелочноземельных металлов (натрия, таллия, индия). Эти добавки существенно изменяют световые характеристики ламп, в частности, исправляется цвет свечения. Электрические характеристики, в основном, подобны таковым у ламп ДРЛ.

Натриевые лампы высокого и низкого давления отличаются от ртутных излучаемым спектром и составом, заполняющим разрядную трубку: вместо ртути применен металлический натрий, а в качестве газового компонента – неон или неон с ксеноном. В процессе зажигания разряда металлический натрий плавится, затем испаряется, поэтому зажигание занимает несколько большее время. В остальном существенных отличий от ламп ДРЛ нет.

Ксеноновые лампы имеют спектр излучения, близкий к солнечному свету. Они, в основном, рассчитаны на работу от источника постоянного тока. Лампы переменного тока относительно маломощные и имеют малый срок службы. Выпускаются шаровые лампы с короткой дугой ДКсШ и трубчатые ДКсТ.

Лампы ДКсШ характеризуются высоким давлением ксенона (до 1 МПа в холодной лампе) и малым расстоянием между электродами. Напряжение зажигания высокое (15…30 кВ). Период разгорания разряда практически отсутствует. Лампы могут работать не только при номинальной, но и при значительно меньших мощностях, причем, спектральные характеристики их не изменяются. Рабочее напряжение на лампе от 18 до 35 В. Такими лампами оснащают кинопроекторы, их используют в автомобильных фарах.

Лампы ДКсТ примечательны тем, что в них возможна стабилизация разряда без внешнего балласта. На это указывает тот факт, что вольт-амперная характеристика разряда лишь вначале имеет падающий участок, а затем она идет прямолинейно с положительным углом наклона, как у линейного резистора. Мощности ламп измеряются киловаттами, поэтому их применяют для освещения больших помещений и открытых площадей, например, на спортивных сооружениях, на промышленных площадках.

Дата добавления: 2014-01-07