Kwik lampen. Hoe werkt een kwiklamp, de voor- en nadelen ervan

DRL-lampen zijn hogedrukfmet gecorrigeerde kleurweergave. Laat u niet misleiden door de definitie. De kleurweergave van DRL-lampen is niet erg goed.

Verhaal

Historisch gezien verschenen als eerste lagedruklampen, waarbij de ontlading plaatsvond in natriumdamp. Wat wordt bedoeld is niet het proces van uitvinding, maar de industriële ontwikkeling van verlichtingsapparaten. Over het algemeen werd het commerciële gevoel voor het gebruik van gasontladingslampen voor verlichting in de industrie gebracht door Peter Cooper Hewitt. En dit gebeurde in 1901. De lampen, gevuld met kwik, leken de maker zo succesvol dat de onderzoeker in het nieuwe jaar een bedrijf oprichtte met de steun van George Westinghouse. De ondernemingen van laatstgenoemde waren bezig met productie.

Deze stap lijkt logisch om de simpele reden dat George Westinghouse, samen met Tesla, de strijd voor de introductie van wisselstroom leidde. En hij verheugde zich over elke nuttige uitvinding, waarvan de werking het genoemde type elektriciteit vereiste. De natriumlamp verscheen in 1919, dankzij de inspanningen van Arthur Compton. Een jaar later werd borosilicaatglas aan het ontwerp toegevoegd. Gekenmerkt door een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, was het uitstekend bestand tegen de agressieve omgeving van natriumdamp. Het praktische gebruik van lampen in stadsstraten dateert uit het begin van de jaren dertig (in Nederland - vanaf 1 juli 1932).

De lichtstroom van natriumlampen was 50 lm/W, wat als een goede indicator werd beschouwd. Ondanks de specifieke geeloranje kleur van de straling. In de USSR ging de ontwikkeling van lagedruknatriumlampen niet door. Mercury-exemplaren werden als acceptabeler beschouwd. Bovendien verschenen er hogedruknatriumlampen. De beschreven modellen worden gekenmerkt door een onjuiste kleurweergave. Wat er werd gezegd, had betrekking op levende voorwerpen en mensen. Het nadeel werd in 1938 gedeeltelijk ondervangen door lagedrukkwiklampen in de industriële productie te introduceren. Belangrijkste kenmerken:

1. Lichtopbrengst – 85 – 104 lm/W.
2. Levensduur – tot 60.000 uur.
3. Perspectief emissiespectrum.

DRL-lampen verschenen begin jaren 50. Hun prestatiekenmerken bereiken niet de hierboven genoemde (vermogen 45 - 65 lm/W, levensduur 10 - 20.000 uur), maar zijn acceptabel. DRL-lampen worden gebruikt voor buiten- en binnenverlichting. De volgende stap in de ontwikkeling van ontladingslampen was HLVI (hoge intensiteit). Het belangrijkste verschil was een grotere efficiëntie. Bij de eerste monsters was de indicator al 100 lm/W. Hogedruknatriumlampen presteren beter dan DRL-modellen.

Kenmerken van de ontladingslamp met gecorrigeerde kleurweergave

Helderheid van de lamp

Hierboven werd gezegd dat sommige ontladingslampen (en fluorescentielampen) worden gekenmerkt door een lage kleurweergave. De wereld om ons heen raakt enigszins vervormd, wat de psyche snel vermoeit. Een extra factor is de fysiologische gevoeligheid van de ogen. Het varieert over het zichtbare spectrum; sommige mensen kunnen de aura zien. Maar voor de meeste individuen treedt de maximale gevoeligheid op bij een golflengte van 555 nm (groene kleur). En naar de randen toe neemt de gevoeligheid van de ogen af.

Daarom pleiten onderzoekers ervoor om het lampvermogen aan te passen aan de fysiologische kenmerken van een persoon. Als gevolg hiervan is 1 W bij 555 nm equivalent aan 10 bij 700 nm. Infraroodstraling wordt niet door mensen waargenomen. De helderheid wordt beoordeeld op basis van de lichtstroom, waarbij rekening wordt gehouden met het effect van elke golflengte. De meeteenheid werd het lumen, wat overeenkomt met een vermogen van 1/683 W voor een golflengte van 555 nm. En de lichtefficiëntie (lm/W) laat zien welk deel van het vermogen in de gloeilamp optische straling wordt. De maximale waarde bereikt 683 lm/W en wordt uitsluitend waargenomen bij een golflengte van 555 nm.

We kunnen de eenheid van verlichting niet negeren: lux. Numeriek gelijk aan 1 lm/m². Als u de lichtstroom, de installatiehoogte van de lamp en de openingshoek kent, kunt u de verlichting berekenen. De parameter voor gebouwen is gestandaardiseerd volgens GOST. In het licht van het bovenstaande is het duidelijk waarom DRL-lampen met gecorrigeerde kleurweergave nog steeds op de markt te vinden zijn, ondanks hun relatief weinig benijdenswaardige eigenschappen.

Een locus wordt gebruikt om de kleurweergave te evalueren. Dit is een figuur die lijkt op een omgekeerde parabool, lichtjes gekanteld naar de linkerkant. Daarin toont de kleur twee coördinaten van 0 tot 1. Om een ​​lamp een goede kleurweergave te laten vertonen, neigt de positie van de integrale straling naar het midden van de locus. Laten we hieraan toevoegen dat het verhogen van de kleurtemperatuur het spectrum van rood naar violet zal mengen:

• 2880 – 3200 K – warmgeel;
• 3500 K – neutraal wit;
• 4100 K – koel wit;
• 5500 – 7000 K – daglicht.

In dit opzicht worden geeloranje lagedruknatriumlampen als een slechte keuze beschouwd. Ze veroorzaken een chemische onbalans in het netvlies van het oog, wat vermoeidheid veroorzaakt. Bedenk echter dat de beslissende rol nog steeds wordt gespeeld door het spectrum, en niet door de kleurtemperatuur: elke gloeilamp is inferieur aan de zon. Daarom zien objecten er in het slechte spectrum van een lagedruknatriumlamp (twee spectra in het gele gebied) zwart, grijs of geel uit. Dit heet onjuiste kleurweergave.

Het is gebruikelijk om een ​​parameter te karakteriseren met een index gebaseerd op een visuele vergelijking van monsters verlicht door een gloeilamp met een standaard. De waarde ligt binnen het bereik van 1 (slechtste geval) tot 100 (ideaal). In de praktijk kun je maximaal een lamp vinden in de range van 95 - 98. Dit helpt je bij het kiezen van een DRL-lamp op de toonbank (typische waarde 40 - 70).

Kleurcorrectie

Een ontlading gloeit in een geïoniseerde gasomgeving. Het hele werkingsprincipe. De rest komt neer op de voorwaarden voor het verkrijgen van een boog tussen de elektroden. Ionisatieomstandigheden vereisen een verhoogde spanning, die in de toekomst niet langer nodig zal zijn. Vaak hebben ontladingslampen een ballast nodig. De atmosfeer is gevuld met een inert gas en een kleine hoeveelheid elastische metaaldampen (kwik, natrium en hun halogeniden). In de praktijk gebruiken lampen voornamelijk de volgende soorten ontladingen:

1. Gloeiend - met een lage stroomdichtheid bij lage gas- of stoomdruk. De spanningsval over de kathode bereikt 400 V. Donkere vlekken in het kathodegebied zijn visueel zichtbaar.
2. Boog – met hoge stroomdichtheid bij verschillende drukken. De spanningsval over de kathode is relatief klein (tot 15 V). De lagedrukboogkolom lijkt op een smeulende kolom.
3. Vlambogen met hoge intensiteit zijn een specifiek fenomeen dat wordt gebruikt in schijnwerpers. Ze werden bijvoorbeeld tijdens de Tweede Wereldoorlog gebruikt om vijandelijke luchtdoelen te identificeren. Het is gebaseerd op een speciale werkingswijze van de kolenstaaf, ontdekt in 1910 door G. Beck.

Het spectrum van een kwikontlading ligt voor 40% in het ultraviolette gebied. De fosfor zet dit gebied om in een rode gloed, terwijl de meeste violette en blauwe delen vrijelijk passeren. De kwaliteit van de spectrumcorrectie wordt bepaald door de roodverhouding (deze neemt toe met toenemende laagdikte, evenals de prijs; de noodzakelijke parameters worden experimenteel bepaald vanwege de complexiteit van de berekening). De kwikbrander is gemaakt van kwartsglas (geeft tijdens bedrijf geen gasvormige stoffen af) en de buitenkolf, aan de binnenkant bedekt met een fosfor, is gemaakt van gewoon, maar vuurvast. Edison-basis. Europium-geactiveerd yttriumvanadaatfosfaat wordt gebruikt als fosfor. Het materiaal detecteert een gloeispectrum van vier rode banden: 535, 590, 618 (max), 650 nm. De optimale werkingsmodus wordt bereikt bij een temperatuur van 250 tot 300 graden (loslaattijd is ongeveer een kwartier).

Vóór het aanbrengen wordt de fosfor gemalen en gecalcineerd. Er is niet voor niets gekozen voor Yttriumvanadaatfosfaat; het is zeer goed bestand tegen verwerking. De aanzienlijke kosten worden vaak gecompenseerd door gezamenlijk gebruik met andere materialen. Bijvoorbeeld strontium-zinkorthofosfaat. Ze absorberen beter de golflengte van 365 nm en het is mogelijk om acceptabele eigenschappen te bereiken (rekening houdend met de specifieke toepassing op het gebied van industriële verlichting bij een installatiehoogte van 3 tot 5 meter).

Er zijn gevallen bekend van het gebruik van magnesiumfluorgermanaat geactiveerd door tetravalent mangaan. Lichtopbrengst en roodverhouding (6-8%) zijn iets verminderd. De optimale temperatuur ligt rond de 300 graden Celsius. Bij verdere verwarming neemt de effectiviteit van het apparaat af. In alle opzichten, behalve de prijs, is het materiaal inferieur aan yttriumvanadaatfosfaat: het absorbeert een deel van het violetblauwe gebied van het spectrum, detecteert een luminescentiespectrum in het verre rode gebied (waar het oog een lage gevoeligheid vertoont) en verliest helderheid tijdens de verwerking.

Het ontwerp omvat meestal een of twee ontstekingselektroden, waarvan de afstand tot de kathode relatief klein is. Er is dus geen externe ballast nodig. In combinatie met een standaardfitting krijgt u een handige vervanging voor gloeilampen met verhoogd rendement. De kolf wordt tijdens bedrijf erg heet als gevolg van de intense absorptie van straling door de fosfor. Op basis van deze parameter wordt de geometrische vorm berekend. Enerzijds is het vereist dat de branderstraling op de fosfor valt, anderzijds mag de temperatuur in de bedrijfsmodus de optimale temperatuur niet overschrijden (zie hierboven).

De kolf is vaak gevuld met argon. Het is goedkoop en introduceert weinig warmteverlies. Voeg 10-15% stikstof toe om de doorslagspanning te verhogen. De totale druk is ongeveer gelijk aan de atmosferische druk. Het binnendringen van zuurstof (vernietigt metalen delen) of waterstof (verhoogt de boogontstekingsspanning) is onaanvaardbaar. Elke brandende positie is toegestaan, maar horizontaal wordt niet aangemoedigd. De boog buigt lichtjes, het kwartsglas bevindt zich in een ongunstig temperatuurregime. De temperatuur van het medium beïnvloedt de doorslagspanning. In de winter is het moeilijker om een ​​boog te ontsteken, bezinkt het kwik en vindt het proces plaats in een omgeving van bijna puur argon (om deze reden moeten soms startapparaten worden gebruikt).

DRL-lampen hebben een relatief hete basis. De temperatuur kan het kookpunt van water overschrijden. Hiermee moet rekening worden gehouden bij het selecteren van een stopcontact en een kroonluchter (lantaarn) voor het installeren van een lamp. Het is tijd om het advies van de auteurs van het patent voor de eerste halogeenlampen te onthouden. De brandertemperatuur is relatief laag, maar aluminium zal gemakkelijk smelten.

Markering

In de binnenlandse praktijk betekent het getal na de DRL het energieverbruik in W. Vervolgens komt de roodverhouding: de verhouding van de rode flux (van 600 tot 780 nm) tot het totaal - uitgedrukt als een percentage. Het ontwikkelingsnummer wordt aangegeven met een koppelteken. De roodverhouding kenmerkt de kleurweergave; waarden boven de tien worden als goed beschouwd.

Volgens de internationale norm IEC 1231 wordt het ILCOS-systeem gebruikt. Dit zijn concurrenten van de Duitse LBS-markering en de pan-Europese ZVEI. Er heerst complete chaos op de markt. Volgens ILCOS:

1. QE staat voor ellipsvormige bolvorm.
2. QR geeft een lamp aan met een interne reflecterende laag, paddestoelvormig.
3. QG staat voor bolvormige fles.
4. QB staat voor producten met ingebouwde ballast.
5. QBR staat voor producten met ingebouwde ballast en een reflecterende laag.

Philips heeft een eigen kijk op de zaken, maar General Electric wil daar ook niets van horen. Eigenlijk is het beter om op naslagwerken te vertrouwen of de informatie op de verpakking te lezen. Houd er rekening mee dat de basis in standaardmaten en in andere maten verkrijgbaar is. Het aandeel van de productie van DRL-lampen neemt voortdurend af, dus het heeft geen zin om complexe benamingen te gedetailleerd te bestuderen. En gezien de opkomst van LED's op de markt is het beter om iets moderns te vinden dat voortdurend in ontwikkeling is voor uw huis en tuin. Wat de efficiëntie betreft, zal het geschil duidelijk niet worden opgelost ten gunste van ontladingslampen, hoewel ze de gloeidraad al een tijdje met succes hebben afgezet.

Pagina 1

Het emissiespectrum van een kwiklamp heeft een maximum bij een golflengte van 365 nm.  

Het emissiespectrum van kwiklampen heeft een lijnstructuur en bij belichting van lichtgevoelige lagen die diazoverbindingen bevatten, is licht met golflengten van 3650, 4050 en 4358 A actief, de lampstraling (continue stralingsachtergrond). onbeduidend en alleen bij hoge en ultrahoge brondruk bereikt de achtergrondwaarde 0 1 - 0 25 de stralingsintensiteit van de hoofdlijnen. Uit het bovenstaande volgt dat zelfs met een kleine verschuiving in het absorptiegebied van het diazo-type materiaal ten opzichte van de positie van de hoofdlijnen van het kwikspectrum een ​​afname in de gevoeligheid van het materiaal mogelijk is. Turner 77] observeerde met name significante discrepanties tussen de experimenteel gevonden en berekende waarden van de uitgangsenergie bij het bestralen van een diazoverbinding met monochromatisch licht met een golflengte van 3650 A en ontdekte dat de relatieve gevoeligheid bij 3130 A slechts 25% was. van de gevoeligheid bij 3650 A.  

Het emissiespectrum van middendrukkwiklampen heeft veel lijnen met hoge intensiteit, maar de intensiteit van de 253 7 nm-lijn neemt scherp af.  

In de emissiespectra van kwiklampen wordt, samen met de lijnen, naarmate de druk toeneemt, het continue spectrum, de zogenaamde achtergrond, steeds intenser. Bij zeer hoge druk (enkele tientallen atmosferen) worden de spectra continu met individuele maxima op die plaatsen waar lijnen zich bij lage druk bevonden.  

De resultaten van deze experimenten en andere waarnemingen stellen ons in staat, met enige benadering van de waarheid, te concluderen dat hexachloraan dat deel van het emissiespectrum van een kwiklamp dooft dat de vorming van het y-isomeer bevordert.  

Het stralingsspectrum van kwiklampen heeft een lijnenstructuur, en bij belichting van lichtgevoelige lagen die diazoverbindingen bevatten, is licht met golflengten van 3650, 4050 en 4358 A actief, de lampstraling (continue stralingsachtergrond). onbeduidend en alleen bij hoge- en ultrahogedrukbronnen. De achtergrondwaarde bereikt 0 1 - 0 25 de intensiteit van de hoofdlijnen. Uit het bovenstaande volgt dat zelfs met een kleine verschuiving in het absorptiegebied van het diazo-type materiaal ten opzichte van de positie van de hoofdlijnen van het kwikspectrum een ​​afname in de gevoeligheid van het materiaal mogelijk is. Turner observeerde met name significante discrepanties tussen de experimenteel gevonden en berekende waarden van de uitgangsenergie bij het bestralen van een diazoverbinding met monochromatisch licht met een golflengte van 3650 A en ontdekte dat de relatieve gevoeligheid bij 3130 A slechts 25% was van de gevoeligheid bij 3650 A.  

Vaak wordt bij instrumenten de golflengtetrommel die hoort bij het prisma- of roosterrotatiemechanisme gekalibreerd in relatieve eenheden. Het standaardspectrum in het zichtbare en ultraviolette gebied is het emissiespectrum van een kwiklamp, dat uit een klein aantal intense lijnen bestaat. Een dergelijke kalibratie met een standaardstof moet periodiek worden herhaald, omdat de vastgestelde naleving tijdens bedrijf wordt geschonden.  

Voor dit doel wordt het monster in plaats van zonlicht verlicht met lampen, waarvan de intensiteit kan worden vergeleken met direct zonlicht. Armaturen zijn doorgaans koolstofboog- of hogedrukxenonlampen; Soms worden kwiklampen gebruikt. Het emissiespectrum van kwiklampen wordt gedomineerd door ultraviolette stralen, die de meest actieve component van daglicht zijn tijdens het vervagingsproces; Daarom versnelt het gebruik van deze lampen het testen nog verder. Extrapolatie van correlatieresultaten voor onbekende materialen kan tot fouten leiden.  

Voordat met de metingen wordt begonnen, wordt de installatie gekalibreerd op golflengten. Om dit te doen, wordt het invoergedeelte van de spectrograaf, YSP-51, verlicht met een lichtbron die een lijnenspectrum heeft met ver uit elkaar geplaatste lijnen, waarvan de golflengten algemeen bekend zijn. Vervolgens wordt het emissiespectrum van de kwiklamp geregistreerd en ontcijferd en wordt de relatie vastgesteld tussen de golflengten van de individuele lijnen (pieken op de recordervorm) en de delen van de trommel die is verbonden met de motor die het prismagedeelte van de spectrograaf roteert. Op basis van deze gegevens wordt een spreidingscurve van de installatie opgesteld.  

Ondanks de opkomst van alternatieve lichtbronnen blijft de DRL-lamp nog steeds een van de meest populaire oplossingen die worden gebruikt voor het verlichten van industriële gebouwen en straten. Dit is niet verrassend, gezien de voordelen van dit verlichtingsapparaat:

Men geloofde dat het met de komst van natriumalternatieven zijn positie zou verliezen, maar dit gebeurde niet. Al was het maar omdat het witte lichtspectrum natuurlijker is voor het menselijk oog dan de oranje tint van de lichtstroom van natriumoplossingen.

Wat is een DRL-lamp?

De afkorting "DRL" staat heel eenvoudig voor: kwikbooglamp. Soms worden de verklarende termen “luminescerend” en “hoge druk” toegevoegd. Ze weerspiegelen allemaal een van de kenmerken van deze oplossing. Als u “DRL” zegt, hoeft u zich in principe niet al te veel zorgen te maken over de mogelijkheid van een interpretatiefout. Deze afkorting is lang een zelfstandig naamwoord geworden, sterker nog, een tweede naam. Overigens zie je soms de uitdrukking “DRL 250 lamp”. Hier betekent het getal 250 het verbruikte elektrische vermogen. Handig, want je kunt er een model voor kiezen

bestaande lanceerapparatuur.

Werkingsprincipe en apparaat

De DRL-lamp is niet iets fundamenteel nieuws. Het principe van het genereren van voor het oog onzichtbare ultraviolette straling in een gasachtige omgeving tijdens een elektrische storing is al lang bekend en wordt met succes gebruikt in lichtgevende buiskolven (denk aan de ‘huishoudsters’ in onze appartementen). In de lamp bevindt zich, in een inerte gasomgeving met toevoeging van kwik, een kwartsglazen buis die bestand is tegen hoge temperaturen. Wanneer er spanning wordt aangelegd, verschijnt er eerst een boog tussen twee dicht bij elkaar gelegen elektroden (werking en ontsteking). In dit geval begint het ionisatieproces, neemt de geleidbaarheid van de opening toe en wanneer een bepaalde waarde wordt bereikt, schakelt de boog over naar de hoofdelektrode die zich aan de andere kant van de kwartsbuis bevindt. In dit geval komt het ontstekingscontact uit het proces, omdat het via een weerstand is verbonden en daarom de stroom daarop beperkt is.

De belangrijkste straling van de boog bevindt zich in het ultraviolette bereik, dat wordt omgezet in zichtbaar licht door een laag fosfor die op het binnenoppervlak van de lamp is aangebracht.

Het verschil met de klassieke zit dus in de speciale methode om de boog te ontsteken. Feit is dat voordat de ionisatie kan beginnen, een eerste afbraak van het gas noodzakelijk is. Voorheen hadden gepulseerde elektronische apparaten die voldoende konden creëren om de hele opening in een kwartsbuis af te breken niet voldoende betrouwbaarheid, dus sloten ontwikkelaars in de jaren zeventig een compromis: ze plaatsten extra elektroden in het ontwerp, waartussen de ontsteking plaatsvond op netspanning. Vooruitlopend op de tegenvraag waarom bij buislampen de ontlading toch wordt gecreëerd met behulp van een smoorspoel, zullen we antwoorden: het draait allemaal om kracht. Het verbruik van buisoplossingen bedraagt ​​niet meer dan 80 watt, en DRL is niet groter dan 125 watt (tot 400). Het verschil is voelbaar.

Het aansluitschema voor een DRL-lamp lijkt sterk op de oplossing die wordt gebruikt om buisvormige TL-verlichtingsarmaturen te ontsteken. Het omvat een in serie geschakelde inductor (die de elektrische stroom beperkt), een parallel geschakelde condensator (die netwerkruis elimineert) en een zekering.

Tot ultrahogedrukbooglampen (UHPA) behoren lampen die werken bij een druk van 10 × 10 5 Pa en hoger. Bij hoge drukken van gas of metaaldamp, met de nabijheid van de elektroden, worden de gebieden nabij de kathode en de buurt van de anode van de ontlading verkleind. De ontlading is geconcentreerd in een smal spoelvormig gebied tussen de elektroden, en de helderheid ervan bereikt, vooral nabij de kathode, zeer hoge waarden.

Een dergelijke boogontlading is een onmisbare lichtbron voor projector- en schijnwerperapparaten, maar ook voor een aantal speciale toepassingen.

Het gebruik van kwikdamp of inert gas in lampen geeft ze een aantal kenmerken. De productie van kwikdamp bij de juiste druk, zoals blijkt uit de bespreking van hoge druk in het artikel "", wordt bereikt door kwik in de lamp te doseren. De ontlading ontbrandt als lagedrukkwik bij omgevingstemperatuur. Als de lamp vervolgens oplaait en opwarmt, neemt de druk toe. De werkdruk wordt bepaald door de stabiele temperatuur van de lamp, waarbij het aan de lamp geleverde elektrische vermogen gelijk wordt aan het vermogen dat in de omringende ruimte wordt gedissipeerd door straling en warmteoverdracht. Het eerste kenmerk van ultrahogedrukkwiklampen is dus dat ze vrij gemakkelijk ontsteken, maar een relatief lange opbrandperiode hebben. Wanneer ze uitgaan, kan herontsteking in de regel pas worden uitgevoerd na volledige afkoeling. Wanneer de lampen gevuld zijn met inerte gassen, komt de ontlading na ontsteking vrijwel onmiddellijk in een stabiele toestand terecht. Het ontsteken van een ontlading in gas onder hoge druk brengt bepaalde moeilijkheden met zich mee en vereist het gebruik van speciale ontstekingsinrichtingen. Na het uitgaan kan de lamp echter vrijwel direct opnieuw worden aangestoken.

Het tweede kenmerk dat de ultrahogedrukkwikontlading met korte boog onderscheidt van de overeenkomstige gasontladingen is de elektrische modus. Vanwege het grote verschil tussen de potentiaalgradiënten in kwik en inerte gassen bij dezelfde druk, is de verbrandingsspanning van dergelijke lampen aanzienlijk hoger dan bij gasvulling, waardoor bij gelijke vermogens de stroom van laatstgenoemde veel groter is.

Het derde significante verschil is het emissiespectrum, dat bij gasgevulde lampen qua spectrale samenstelling overeenkomt met daglicht.

De genoemde kenmerken hebben ertoe geleid dat booglampen vaak worden gebruikt voor filmen en filmprojectie, in zonnestralingsimulators en andere gevallen waarin een correcte kleurweergave vereist is.

Lampopstelling

De bolvorm van de lamp werd gekozen om een ​​hoge mechanische sterkte te garanderen bij hoge drukken en kleine afstanden tussen de elektroden (Figuur 1 en 2). Een bolvormige fles van kwartsglas heeft twee diametraal geplaatste lange cilindrische poten, waarin de met de elektroden verbonden draden zijn afgedicht. De lange beenlengte is nodig om het lood uit de hete fles te verwijderen en deze tegen oxidatie te beschermen. Sommige soorten kwiklampen hebben een extra ontstekingselektrode in de vorm van een wolfraamdraad die in de lamp is gesoldeerd.

Figuur 1. Algemeen beeld van ultrahogedrukkwikkwartslampen met een korte boog van verschillende vermogens, W:
A - 50; B - 100; V - 250; G - 500; D - 1000

Figuur 2. Algemeen beeld van xenonbollampen:
A- DC-lamp met een vermogen van 100 - 200 kW; B- AC-lamp met een vermogen van 1 kW; V- AC-lamp met een vermogen van 2 kW; G- DC-lamp 1 kW

Elektrodeontwerpen variëren afhankelijk van het type stroom dat de lamp van stroom voorziet. Bij gebruik op wisselstroom, waarvoor kwiklampen bedoeld zijn, hebben beide elektroden hetzelfde ontwerp (Figuur 3). Ze verschillen van de elektroden van buislampen met hetzelfde vermogen doordat ze massiever zijn, vanwege de noodzaak om hun temperatuur te verlagen.

Figuur 3. AC-kwiklampelektroden met korte boog:
A- voor lampen met een vermogen tot 1 kW; B- voor lampen met een vermogen tot 10 kW; V- vaste elektrode voor lampen met hoog vermogen; 1 - kern gemaakt van wolfraam; 2 - afdekspiraal van wolfraamdraad; 3 - oxidepasta; 4 - gasabsorber; 5 - basis gemaakt van gesinterd wolfraampoeder met toevoeging van thoriumoxide; 6 - gesmeed wolfraamonderdeel

Bij het gebruik van lampen op gelijkstroom wordt de brandpositie van de lamp belangrijk, die alleen verticaal mag zijn - anode omhoog voor gaslampen en bij voorkeur anode omlaag voor kwiklampen. De locatie van de anode aan de onderkant vermindert de stabiliteit van de boog, wat belangrijk is vanwege de tegenstroom van naar beneden gerichte elektronen en hete gassen die naar boven stijgen. De bovenste positie van de anode dwingt hem om zijn omvang te vergroten, omdat hij naast de verwarming als gevolg van het grotere vermogen dat aan de anode wordt gedissipeerd, bovendien wordt verwarmd door de stroom hete gassen. Bij kwiklampen bevindt de anode zich aan de onderkant om een ​​meer uniforme verwarming te garanderen en dienovereenkomstig de opbrandtijd te verkorten.

Door de kleine afstand tussen de elektroden kunnen kwikbollampen werken op wisselstroom van een netspanning van 127 of 220 V. De werkdruk van kwikdamp ligt bij lampen met een vermogen van respectievelijk 50 - 500 W (80 - 30 W). ) × 10 5, en in lampen met een vermogen van 1 - 3 kW - (20 - 10) × 10 5 Pa.

Ultrahogedruklampen met een bolvormige lamp zijn meestal gevuld met xenon vanwege het gemak van de dosering. De afstand tussen de elektroden bedraagt ​​bij de meeste lampen 3 - 6 mm. Xenondruk in een koude lamp (1 - 5) × 10 5 Pa voor lampen met een vermogen van 50 W tot 10 kW. Dergelijke drukken maken ultrahogedruklampen explosief, zelfs als ze niet in gebruik zijn, en vereisen het gebruik van speciale behuizingen voor hun opslag. Door de sterke convectie kunnen lampen alleen in verticale positie werken, ongeacht het type stroom.

Emissie van lampen

De hoge helderheid van kwikbollampen met een korte boog wordt verkregen door een toename van de stroom en stabilisatie van de ontlading aan de elektroden, waardoor de uitzetting van het ontladingskanaal wordt voorkomen. Afhankelijk van de temperatuur van het werkende deel van de elektroden en hun ontwerp kunnen verschillende helderheidsverdelingen worden verkregen. Wanneer de temperatuur van de elektroden niet voldoende is om de boogstroom als gevolg van thermionische emissie te garanderen, trekt de boog zich bij de elektroden samen tot heldere lichtgevende punten van kleine omvang en krijgt deze een spoelvormige vorm. De helderheid nabij de elektroden bereikt 1000 mcd/m² of meer. De kleine omvang van deze gebieden betekent dat hun rol in de totale stralingsstroom van de lampen onbeduidend is.

Wanneer de ontlading nabij de elektroden wordt samengetrokken, neemt de helderheid toe met toenemende druk en stroom (vermogen) en met afnemende afstand tussen de elektroden.

Als de temperatuur van het werkende deel van de elektroden ervoor zorgt dat de boogstroom wordt gegenereerd als gevolg van thermionische emissie, lijkt de ontlading zich over het oppervlak van de elektroden te verspreiden. In dit geval wordt de helderheid gelijkmatiger verdeeld over de ontlading en neemt deze nog steeds toe bij toenemende stroom en druk. De straal van het ontladingskanaal hangt af van de vorm en het ontwerp van het werkende deel van de elektroden en is vrijwel onafhankelijk van de afstand daartussen.

De lichtopbrengst van lampen neemt toe met hun specifieke vermogen. Bij een spoelvormige ontlading heeft de lichtopbrengst een maximum op een bepaalde afstand tussen de elektroden.

De straling van kwikbollampen van het DRSh-type heeft een lijnenspectrum met een sterk uitgesproken continue achtergrond. De lijnen zijn enorm uitgebreid. Er zijn geen stralingen met golflengten korter dan 280 - 290 nm en vanwege de achtergrond bedraagt ​​het aandeel rode straling 4 - 7%.

Figuur 4. Helderheidsverdeling langs ( 1 ) en aan de overkant ( 2 ) ontladingsas van xenonlampen

Het ontladingssnoer van bolvormige xenon-gelijkstroomlampen heeft, wanneer ze in verticale positie werken met de anode naar boven, de vorm van een kegel, waarbij de punt op de punt van de kathode rust en naar boven uitzet. Nabij de kathode wordt een kleine kathodevlek met een zeer hoge helderheid gevormd. De helderheidsverdeling in het ontladingssnoer blijft hetzelfde wanneer de ontladingsstroomdichtheid binnen een zeer breed bereik verandert, wat het mogelijk maakt om uniforme helderheidsverdelingskrommen langs en over de ontlading te construeren (Figuur 4). De helderheid is direct evenredig met het vermogen per lengte-eenheid van de boogontlading. De verhouding van de lichtstroom en lichtsterkte in een bepaalde richting tot de lengte van de boog is evenredig met de verhouding van het vermogen tot dezelfde lengte.

Het emissiespectrum van xenon-bollampen met ultrahoge druk verschilt weinig van het emissiespectrum.

Krachtige xenonlampen hebben een toenemende stroom-spanningskarakteristiek. De helling van de karakteristiek neemt toe met toenemende afstand tussen de elektroden en druk. De potentiaalval tussen de anode en de kathode voor xenonlampen met een korte boog is 9 - 10 V, terwijl de kathode 7 - 8 V ​​voor zijn rekening neemt.

Moderne ultrahogedrukbollampen worden in verschillende uitvoeringen geproduceerd, onder meer met inklapbare elektroden en waterkoeling. Het ontwerp van een speciale metalen opvouwbare lamparmatuur van het type DKsRM55000 en een aantal andere bronnen die in speciale installaties worden gebruikt, zijn ontwikkeld.

Hogedrukontladingslampen

Hogedruklampen hebben, vergeleken met fluorescentielampen, aanzienlijk kleinere afmetingen en een hoger eenheidsvermogen. Voor hogedrukkwiklampen, met hetzelfde vermogen als fluorescentielampen (bijvoorbeeld 40, 80 W), is de lengte bijna 10 keer korter. Kleine afmetingen en hoge druk daarin bepaalden de temperatuur van de ontladingsbuis - 700...750°C. Daarom is de ontladingsbuis van de lampen gemaakt van kwartsglas of speciaal keramiek, dat een hoge transparantie heeft in het zichtbare gebied van het spectrum. .

Eén van de eersten die werd ontwikkeld was een hogedruklamp van het DRT-type. Lampaanduiding: D - boog, P - kwik, T - buisvormig; het volgende getal komt overeen met het lampvermogen. De vroegere naam van de lamp was PRK (direct kwikkwarts). De DRT-lamp is bedoeld voor ultraviolette bestraling van jonge dieren, kippen, eieren vóór het uitbroeden, graanzaden, enz. Het wordt gebruikt in een reeks bestralingsinstallaties van verschillende typen.

De DRT-lamp is een rechte buis van kwartsglas, aan de uiteinden waarvan wolfraamelektroden zijn gesoldeerd. Een kleine

Afb.1.26. Schakelcircuits: a) - DRT-lampen; b) - DRL-lampen; EL-lamp; L - gaspedaal, SB - drukknopschakelaar; CI, C2, SZ - condensatoren; R - weerstand

de hoeveelheid kwik en inert gas - argon. Voor gemakkelijke bevestiging aan de fittingen is de lamp voorzien van klemmen met houders aan de randen, die met elkaar verbonden zijn door een metalen strip die het ontsteken van de lamp vergemakkelijkt. De DRT-lamp is in serie met de inductor L verbonden met het elektrische netwerk volgens een resonantiecircuit (Fig. 1.26a). Als gevolg van de resonantie die ontstaat wanneer condensator C2 kortstondig wordt ingeschakeld, neemt de spanning over inductor L en condensator C2 ongeveer tweemaal toe ten opzichte van de voedingsspanning. Dit zorgt voor een boogontlading in de lamp. Een metalen strip die is verbonden via een kleine condensator C3 vergemakkelijkt het uitvallen van de lamp. Condensator C1 verhoogt de arbeidsfactor van het circuit tot 0,92...0,95.

De elektrische energie die aan de DRT-lamp wordt geleverd, wordt op de volgende manier omgezet: ultraviolette straling is 18%, infraroodstraling is 15%, zichtbaar licht is 15%, verliezen zijn 52%. De DRT-lamp wordt echter vooral gebruikt als bron van ultraviolette straling. Tabel 1.9 toont de kenmerken van DRT-lampen.

Tabel 1.9 - Hogedrukkwikbooglampen DRT

De stralingsflux van DRT-lampen is afhankelijk van de omgevingstemperatuur. Bij hoge temperaturen gaat de transparantie van kwartsglas achteruit, wat de vermindering van vooral ultraviolette straling en de houdbaarheid van de lamp bepaalt.

De DRL kwikbooglamp is bedoeld voor buitenverlichting, binnenruimtes en objecten waar een hoogwaardige kleurweergave niet vereist is. Het kan worden aanbevolen voor het verlichten van vee en andere agrarische gebouwen; met speciale bestralers wordt het gebruikt om zaailingen in kassen te bestralen, omdat het fotosynthetisch actieve straling heeft met een golflengte = 580...700 nm (oranjerood deel van het stralingsspectrum).

De energiebalans van de DRL-lamp: ultraviolette straling is vrijwel afwezig, zichtbare straling is 17%, infraroodstraling is 14%, warmteverlies is 69%. De kleur van de totale straling is bijna wit. Het aandeel rode straling bedraagt ​​6...15%. Bij het markeren van lampen tussen haakjes wordt het percentage rode straling aangegeven. De helderheid van DRL-lampen is bijna 10 keer hoger dan de helderheid van lagedruk-fluorescentielampen.

Het ontwerp van de DRL-lamp wordt getoond in Fig. 1.27. In een kolf 1 wordt een kwartsbuis (brander) 3 geplaatst, waarvan het binnenoppervlak is bedekt met een dunne laag fosfor 2. De fosforlaag zet de ultraviolette straling van de buis om in licht dat geschikt is voor verlichting. In de kwartsbuis zijn twee wolfraamhoofdelektroden 4 gesoldeerd, bekleed met een geactiveerde laag en verbonden met de basis 7, en twee extra (ontstekings)elektroden 5. De buis bevat een kleine hoeveelheid kwik (40...60 mg). Nadat de lucht uit de buitenkolf 1 is gepompt, wordt deze gevuld met argon onder een druk van 2,5...4,5 kPa.

Met dit ontwerp kunt u een lamp met vier elektroden aansteken vanaf een 220 V-voeding zonder een speciaal ontstekingsapparaat (Fig. 1.26b). De aanwezigheid van een smoorspoel en een condensator in het circuit maakt het mogelijk om fluctuaties in de lichtstroom te verminderen en de arbeidsfactor te verhogen. In dit geval verbruikt de ballast ongeveer 10% van het nominale vermogen van de lamp. Wanneer de lamp in serie met de inductor op het netwerk is aangesloten, vindt de ontlading aanvankelijk plaats tussen de aangrenzende hoofd- en extra elektroden. De resulterende ionisatie van de ontladingsspleet leidt tot het optreden van een ontlading tussen de hoofdelektroden, waarna de extra elektroden niet meer werken.

Door de aanwezigheid van 1 argon onder druk in de buitenkolf kunt u de fosforcoating lange tijd in werkende staat houden. De verwarming van de buitenkolf tijdens lampbedrijf bedraagt ​​220...280°C. De optimale omgevingstemperatuur voor lampwerking is 25...40°C. De brandduur van de DRL-lamp duurt 5...10 minuten. De kenmerken van DRL-lampen staan ​​vermeld in de tabel. 1.10.

Metaalhalogenidelampen voor algemeen gebruik van het DRI-type (kwikbooglampen met emissieve additieven) hebben, afhankelijk van de samenstelling van de additieven, een ander emissiespectrum dat zorgt voor een hoogwaardige kleurweergave en een hoger lichtrendement dan dat van DRL-lampen. Structureel verschillen de lampen van DRL-lampen in de vorm van de buitenste lamp, die geen fosforcoating heeft, en door de afwezigheid van extra ontstekingselektroden in de ontladingsbuis.

Daarom zijn ze opgenomen in het netwerk volgens een circuit met speciale gepulseerde ontstekingsapparaten - IZU's, die hoogspanningspulsen genereren met een spanning van 2...6 kV.

Om de spectrale samenstelling van zichtbare straling te verbeteren, worden verbindingen van de halogeengroep aan de lampbuis toegevoegd: natriumjodiden, scandium, bromiden van zeldzame aardmetalen. De kenmerken van DRI-lampen worden gegeven in de tabel. 1.11.

In tabel 1.11 toont ook de kenmerken van DRIZ-lampen voor het verlichten van droge, stoffige en vochtige ruimtes en DRISH-lampen voor het verlichten van objecten tijdens kleurentelevisiefilms en -uitzendingen (Ш - aanduiding van een breed spectrum).

DRLF hogedrukkwikkwartslampen zijn ontworpen voor plantenbestraling op basis van DRL-lampen. Een bijzonder kenmerk van deze lampen is de bijzondere samenstelling van de fosfor, die zorgt voor een stralingsspectrum dat het meest bevorderlijk is voor de doorgang van fysiologische processen in planten. Deze straling ligt in het golflengtebereik van 350 tot 750 nm, waarbij oranjerode en blauwviolette stralen overheersen.

Qua ontwerp en elektrische parameters zijn DRLF-lampen vergelijkbaar met DRL-lampen, maar ze hebben een glazen bol die bestand is tegen spatten koud water bij verhitting. De lampen worden op dezelfde manier aangesloten op het elektriciteitsnet als DRL-lampen.

Lampaanduidingen: D - boog, R - kwik, L - fluorescerend, F - met verhoogde fyto-efficiëntie. De meest gebruikte lampen zijn DRLF-400 en DRLF-1000 met een vermogen van 400 en 1000 W met een fytoflux van respectievelijk 12.800 en 90.000 mft.

Tabel 1.10 - DRL hogedrukkwiklampen

De kwikwolfraambooglamp DRV-750 is ontworpen voor extra bestraling van planten in kassen. Het belangrijkste voordeel ten opzichte van DRLF-lampen is de afwezigheid van ballasten, waardoor het metaalverbruik van de bestralingsinstallatie wordt verminderd, de belasting op het dak van de kas wordt verminderd en de manoeuvreerbaarheid van mobiele bestralingssystemen wordt verbeterd. . De lamp is gemaakt in de vorm van een kolf waarin een kwikbrander is gemonteerd samen met een gloeilamp. De fles zelf is gemaakt van hittebestendig glas en is ontworpen om spatten koud water te weerstaan.

Tabel 1.11 - Kwik-metaalhalogenidelampen voor externe en interne verlichting DRI

Heeft een spiegelende of diffuse reflector. De gloeidraad is een ballastweerstand en tegelijkertijd een stralingsbron die het rode deel van de spectrale karakteristiek van de lamp versterkt.

Als gevolg hiervan is de DRV-750-lamp een bron van gemengde straling met een overwicht aan oranjerode en blauwviolette stralen.

Een modernisering van de DRV-lamp is de kwikwolfraamlamp DRVL. Er is ook een wolfraamspiraal geïnstalleerd in de ruimte tussen de ontladingsbuis en de buitenste ballon, in serie verbonden met de ontladingsbuis en fungerend als ballastweerstand. In dit voorschakelapparaat gaat ongeveer de helft van het lampvermogen verloren. Dit vermindert de effectieve efficiëntie van kwikwolfraamlampen met 1,5...2 keer vergeleken met DRL- en DRT-lampen.

Boogkwik-wolfraam-erytheemlampen met een diffuse reflector van het DRVED-type zijn ontworpen voor complexe blootstelling aan straling van een deel van het spectrum met golflengten van 280 tot 5000 nm. De buitenste lamp van deze lampen is gemaakt van speciaal uviolglas dat ultraviolette straling doorlaat. De levensduur van lampen van het DRVED-type wordt voornamelijk bepaald door de levensduur van de wolfraamgloeidraad: 3000...5000 uur.

Kwikboog-fluorescentielampen DRF-1000 en DRF-2000 met verhoogde fyto-output zijn bedoeld voor het completeren van vegetatieverlichtingssystemen die worden gebruikt om een ​​lichtregime te creëren in klimaatkamers en kasten voor de selectie van verschillende planten. De lampen hebben een grote lichtstroom en een hoog lichtrendement. Het ontwerp en de kenmerken zijn vergelijkbaar met DRL-lampen, maar ze verschillen in de fosforsamenstelling en hebben een lamp van hittebestendig wolfraamglas dat bestand is tegen spatten koud water. Nadelen zijn onder meer de grote hoeveelheid voorschakelapparaten en apparaten voor arbeidsfactorcorrectie.

In de groep hogedrukontladingslampen onderscheiden natriumlampen van het type HPS (natriumboogbuis) zich door een hoger lichtrendement en een iets langere buitenballon vergeleken met een DRL-lamp. De ontladingsbuis met een normale cilindrische vorm is gemaakt van doorschijnend keramiek (polykristallijn aluminium) of transparant buisvormig monokristal (leucosaffier). Deze materialen zijn bestand tegen langdurige blootstelling aan natriumdamp bij temperaturen tot 1600°C. De totale transmissie van zichtbare straling is 90...95%. 70% van de straling bevindt zich echter in de zone 560...610 nm van geeloranje kleur, wat kleurvervorming veroorzaakt. Daarom: HPS-lampen worden vooral gebruikt voor buitenverlichting. HPS-lampen worden op het elektriciteitsnet aangesloten volgens een circuit dat vergelijkbaar is met dat van DRI-lampen.

De kenmerken van hogedruknatriumlampen HPS worden weergegeven in de tabel. 1.12.

Xenon-boogbuislampen (AKsT) worden relatief weinig gebruikt in de landbouw vanwege de complexiteit van hun werking. De lampen zijn uitgevoerd in één kwartsontladingskolf (DKsT) en in twee watergekoelde kolven (DKsTV).

In het spectrum van DKsT-lampen zonder waterkoeling is er een overmaat aan ultraviolette straling. Dit nadeel wordt gecorrigeerd in lampen van het DKsTL-type, waarvan de lampen zijn gemaakt van kwartsglas met legeringsadditieven (A). In het zichtbare gebied van het spectrum benadert de straling van xenonlampen die van de zon. Voor lampen van het DKsTV-type bedraagt ​​het aandeel zichtbare straling slechts 10...12% van hun vermogen. Dit soort lampen worden in de regel geproduceerd met een hoog eenheidsvermogen - van 1000 tot 12000 W met een lichtopbrengst van 24...40 lm/W. De levensduur bedraagt ​​500...1500 uur, wat te danken is aan de aanzienlijke oppervlaktetemperatuur van de ontladingsbuis (750...800°C).

Tabel 1.12 - DnaT hogedruknatriumlampen

Een kenmerk van de meeste hogedrukontladingslampen is de opflakkeringsmodus, die optreedt binnen 5...10 minuten nadat de lamp is ontstoken. Bij kwik- en natriumlampen gaat het langer mee dan bij xenonlampen. Tijdens het verbrandingsproces veranderen alle parameters van de lamp. De stroom in kwiklampen overschrijdt bijvoorbeeld de nominale waarde met 1,5...2 keer. Naarmate het warmer wordt, neemt de dampdruk in de lamp toe, wat gepaard gaat met een afname van de stroom en een toename van de stralingsstroom bij toenemende druk, de ontstekingsspanning van de lamp neemt toe; Herontsteken van een gedoofde lamp is daarom pas mogelijk nadat deze is afgekoeld, dus na het verlagen van de ontstekingsspanning. Netspanningsschommelingen hebben weinig invloed op de lichtopbrengst van lampen, maar grote spanningsafwijkingen hebben een aanzienlijk effect. Lampen moeten worden gebruikt in de door de fabrikant aangegeven positie. Bij het exploiteren van installaties met hogedrukontladingslampen moet rekening worden gehouden met aanzienlijke pulsaties van de lichtstroom en moeten er maatregelen worden genomen om deze te verminderen.

Beveiligingsvragen

1. Wat wordt een kunstmatige bron van optische straling genoemd?

2. Welke belangrijke soorten optische stralingsbronnen kent u?

3. Wat wordt een ideale emitter genoemd?

4. Noem drie klassen filamentlichamen.

5. Hoe vindt de omzetting van elektriciteit plaats? energie omzetten in optische straling?

6. Definieer de wet van Kirchhoff.

7. Definieer de wet van Stefan Boltzmann.

8. Schrijf de wet van Planck op.

9. Definieer de verplaatsingswet van Wien.

10. Wat zijn de belangrijkste ontwerpelementen van een gloeilamp voor algemeen gebruik?

11. Hoe werkt een lineaire halogeengloeilamp?

12. Noem enkele soorten gloeilampen.

13. Wat zijn de belangrijkste kenmerken van gloeilampen?

14. Hoe veranderen de indicatoren van gloeilampen afhankelijk van de geleverde spanning?

15. Geef de eenvoudigste schakelingen voor het inschakelen van gloeilampen.

16. Hoe worden ontladingslampen geclassificeerd?

17. Hoe vindt de omzetting van elektriciteit plaats? energie omzetten in zichtbare straling in ontladingslampen?

18. Doel van het ballastapparaat?

19. Hoe wordt de boogontlading gestabiliseerd?

20. Welke invloed heeft het type voorschakelapparaat op de werking van ontladingslampen?

21. Geef algemene informatie over lage- en hogedruk-gasontladingslampen.

22. Ontwerp en benamingen van de meest voorkomende fluorescentielampen.

23. Hoe wordt de lichtstroompulsatiecoëfficiënt bepaald?

24. Teken een startcircuit voor het inschakelen van een fluorescentielamp.

25. Geef concepten over starterloze circuits voor het inschakelen van fluorescentielampen.

26. Vertel ons over het doel van hogedrukgasontladingslampen zoals DRT, DRL, DRV, DNAT.

Teken een schema voor het inschakelen van een DRT-, DRL-, enz.-lamp.