Lampă cu descărcare cu mercur

Lămpile cu descărcare cu mercur sunt surse de lumină electrică în care o descărcare de gaz în vapori de mercur este utilizată pentru a produce radiații optice .

Lămpile cu mercur sunt un tip de lămpi cu descărcare în gaz . Pentru a denumi toate tipurile de astfel de surse de lumină în tehnologia de iluminat casnic, se folosește termenul „lampă cu descărcare” (RL), care este inclus în Dicționarul internațional de iluminat aprobat de Comisia Internațională pentru Iluminare . Acest termen ar trebui folosit în literatura și documentația tehnică.

În funcție de presiunea de umplere, există radare de joasă presiune (RLND), de înaltă presiune (RLHP) și de ultra-înaltă presiune (RLSVD).

RLND includ lămpi cu mercur cu o presiune parțială a vaporilor de mercur în stare staționară mai mică de 100 Pa . Pentru RLSVD această valoare este de aproximativ 100 kPa, iar pentru RLSVD - 1 MPa sau mai mult.

Lămpi cu mercur de joasă presiune (RLND) Lămpi cu mercur de înaltă presiune (HPLD)

RVD sunt împărțite în lămpi pentru scopuri generale și speciale. Primele dintre ele, care includ, în primul rând, lămpile DRL răspândite, sunt utilizate în mod activ pentru iluminatul exterior , dar sunt înlocuite treptat cu lămpi de sodiu și halogenuri metalice mai eficiente . Lămpile cu destinație specială au o gamă mai restrânsă de aplicații; sunt utilizate în industrie, agricultură și medicină.

Spectrul radiațiilor

Vaporii de mercur emit un număr de linii spectrale utilizate în lămpile cu descărcare în gaz [1] [2] [3] :

Lungime de undă
, nm		 Nume Culoare
184,9499
ultraviolete dure
(tip C)
253,6517
ultraviolete dure
(tip B)
365,0153 linia „I”
ultraviolete moi
(tip A)
404,6563 linia "H" violet
435,8328 linia G albastru
546,0735 verde
578,2 galben-portocaliu

Cele mai intense linii sunt 184,9499; 253,6517; 435,8328 nm. Intensitatea relativă a liniilor rămase depinde de modul (parametrii) de descărcare, în principal de presiunea vaporilor de mercur.

Specie

Lămpi cu mercur de înaltă presiune de tip DRL

DRL ( Arc mercury luminescent ) - denumirea RLVD adoptată în tehnologia de iluminat casnic, în care pentru a corecta culoarea fluxului luminos, având ca scop îmbunătățirea redării culorii, se utilizează radiația fosforică aplicată pe suprafața interioară a becului. Pentru a obține lumină în DRL se folosește principiul unei descărcări electrice continue într-o atmosferă saturată cu vapori de mercur [4] .

Este utilizat pentru iluminatul general al atelierelor, străzilor, întreprinderilor industriale și altor facilități care nu impun cerințe ridicate cu privire la calitatea reproducerii culorilor și a spațiilor fără prezență umană permanentă.

Dispozitiv

Primele lămpi DRL au fost realizate cu doi electrozi. Pentru a aprinde astfel de lămpi, era necesară o sursă de impulsuri de înaltă tensiune. Ca o astfel de sursă, au fost utilizate dispozitive speciale, de exemplu, dispozitivul PURL-220 ( Dispozitiv de pornire pentru lămpi cu mercur pentru o tensiune de 220 V). Nivelul de dezvoltare al electronicii la acea vreme nu a permis crearea unor dispozitive de aprindere suficient de fiabile și ieftine . Aceste PURL-uri au inclus un descărcator de gaz , care a avut o durată de viață mai scurtă decât lampa în sine. Prin urmare, în anii 1970. industria a încetat treptat producția de lămpi cu doi electrozi. Au fost înlocuite cu cele cu trei electrozi și patru electrozi, care nu necesită aprinderi externe. Lămpile cu patru electrozi - lămpi cu doi electrozi de aprindere - sunt utilizate în condiții de funcționare în climate reci.

Pentru a se potrivi cu parametrii electrici ai lămpii și ai sursei de alimentare, aproape toate tipurile de radar, care, conform principiului de funcționare, au o caracteristică curent-tensiune externă în scădere (secțiune cu rezistență diferențială negativă ), trebuie să utilizeze un limitator de curent. inclus în balast , care în cele mai multe cazuri este folosit un șoc cu miez feromagnetic inclus într-un circuit electric în serie cu o lampă.

Construcția unei lămpi cu patru electrozi

Lampa DRL cu patru electrozi (figura din dreapta) constă dintr-un bec exterior din sticlă 1, echipat cu o bază filetată 2. Un arzător de cuarț (tub de descărcare, RT) 3, care este umplut cu argon cu adaos de mercur, este montat pe piciorul lămpii montat pe axa geometrică a becului exterior. Lămpile cu patru electrozi au electrozi principali 4 și electrozi auxiliari (de aprindere) 5. Fiecare electrod de aprindere este conectat la electrodul principal situat la capătul opus al RT printr-un rezistor limitator de curent 6. Electrozii auxiliari facilitează aprinderea lampa și să-i facă funcționarea mai stabilă după pornire. Electrozii din lampă sunt fabricați din sârmă groasă de nichel .

Recent, o serie de firme străine au produs lămpi DRL cu trei electrozi echipate cu un singur electrod de aprindere. Acest design diferă doar prin o mai mare capacitate de fabricație în producție, neavând alte avantaje față de lămpile cu patru electrozi.

Cum funcționează

Tubul de descărcare (RT) al lămpii este realizat dintr-un material transparent refractar și rezistent chimic ( sticlă de cuarț sau ceramică specială ) și este umplut cu porțiuni strict măsurate de gaze inerte . În plus, mercurul metalic este introdus în RT , care într-o lampă rece se condensează într-o bilă compactă sau se depune sub forma unei acoperiri pe pereții becului și (sau) electrozilor . Corpul luminos al RLVD este o coloană de descărcare electrică cu arc .

Procesul de aprindere al unei lămpi echipate cu electrozi de aprindere are loc după cum urmează. Atunci când lampa este aplicată o tensiune de alimentare, apare o descărcare luminoasă între electrozii principali și electrozii de aprindere strâns distanțați , care este facilitată de o distanță mică între ei, care este semnificativ mai mică decât distanța dintre electrozii principali , prin urmare, tensiunea de defalcare . din acest decalaj este de asemenea mai mic. Apariția în cavitatea RT a unui număr suficient de mare de purtători de sarcină ( electroni liberi și ioni pozitivi ) determină o defalcare a decalajului dintre electrozii principali și aprinderea unei descărcări strălucitoare între ei, care se transformă aproape instantaneu într-un arc.

La începutul arderii, presiunea în RT este suficient de scăzută, iar tensiunea rețelei este suficientă pentru a se produce o descărcare între electrodul principal și cel de aprindere. În timpul procesului de aprindere, presiunea din RT crește și tensiunea de la rețea nu mai este suficientă pentru a continua defalcarea între electrozii principali și de aprindere, între electrozii principali rămâne doar o descărcare de arc.

Stabilizarea parametrilor electrici și de lumină ai lămpii are loc la 10-15 minute de la pornire. În acest timp, curentul lămpii depășește semnificativ curentul nominal și este limitat doar de rezistența balastului . Durata modului de pornire depinde foarte mult de temperatura ambiantă - cu cât este mai rece, cu atât lampa se va aprinde mai mult.

Descărcarea electrică din arzătorul unei lămpi cu arc de mercur produce radiații vizibile albastre sau violete, precum și radiații ultraviolete intense . Acesta din urmă excită strălucirea fosforului depus pe peretele interior al becului exterior al lămpii. Strălucirea roșiatică a fosforului, amestecată cu radiația alb-verzuie a arzătorului, dă o lumină strălucitoare aproape de alb.

O modificare a tensiunii de alimentare în sus sau în jos determină o modificare a fluxului luminos: o abatere a tensiunii de alimentare cu 10-15% este acceptabilă și este însoțită de o modificare corespunzătoare a fluxului luminos al lămpii cu 25-30%. Când tensiunea de alimentare scade sub 80% din tensiunea nominală, este posibil ca lampa să nu se aprindă și lampa care arde se poate stinge.

Când arde, lampa devine foarte fierbinte. Acest lucru necesită utilizarea de fire cu izolație rezistentă la căldură în dispozitivele de iluminat cu lămpi cu arc de mercur, impune cerințe sporite asupra calității contactelor cartuşului. Deoarece presiunea din arzătorul unei lămpi fierbinți crește semnificativ, crește și tensiunea de defectare a acesteia. Tensiunea rețelei de alimentare este insuficientă pentru a aprinde o lampă fierbinte, oprită, așa că lampa trebuie să se răcească înainte de reaprindere. Acest efect este un dezavantaj semnificativ al lămpilor cu arc cu mercur de înaltă presiune: chiar și o întrerupere foarte scurtă a sursei de alimentare le stinge și este necesară o pauză lungă de răcire pentru reaprindere.

Aplicații tradiționale ale lămpilor DRL

Iluminat spatii deschise, spatii industriale, agricole si de depozitare. Oriunde este legat de necesitatea de a economisi energie electrică, aceste lămpi sunt înlocuite treptat de NLVD (orașe de iluminat, șantiere mari, hale de mare producție etc.).

Seria Osram HWL (analogica DRV-ului) are un design destul de original, care are un filament conventional ca balast incorporat, plasat intr-un cilindru evacuat, langa care se pune in acelasi cilindru un arzator sigilat separat. Filamentul stabilizează curentul lămpii datorită efectului barter , îmbunătățește caracteristicile culorii, dar reduce evident atât eficiența generală, cât și durata de viață datorită uzurii acestui filament. Astfel de RLVD sunt, de asemenea, folosite ca cele de uz casnic, deoarece au caracteristici spectrale îmbunătățite și sunt incluse într-o lampă obișnuită, în special în încăperi mari (reprezentantul cu cea mai mică putere a acestei clase creează un flux luminos de 3100 Lm).

Lămpi cu halogenură metalică cu arc de mercur (DRI)

Lămpile DRI ( Mercur cu arc cu și aditivi radianți) sunt similare structural cu DRL, totuși, în arzătorul său sunt introduse suplimentar porțiuni strict măsurate de aditivi speciali - halogenuri ale anumitor metale (sodiu, taliu, indiu etc.), datorită cărora puterea de lumină este crescută semnificativ (până la 70-95 lm / W și mai sus) cu o culoare destul de bună a radiației. Lămpile au becuri de formă elipsoidală și cilindrică, în interiorul cărora este amplasat un arzător din cuarț sau ceramică. Durată de viață - până la 8-10 mii de ore.

În lămpile moderne DRI se folosesc în principal becuri ceramice, care sunt mai rezistente la reacțiile chimice cu substanțe care le umplu, datorită cărora, în timp, astfel de becuri se întunecă mult mai puțin decât becurile de cuarț. Cu toate acestea, lămpile cu baloane de cuarț nu sunt încă întrerupte din cauza relativ ieftinității lor.

O altă diferență între DRI-urile moderne este forma sferică a becului, care face posibilă reducerea scăderii luminii, stabilizarea unui număr de parametri și creșterea luminozității unei surse „punctuale”.

Există două versiuni principale ale acestor lămpi: cu socluri E27, E40 și intrados - cu socluri Rx7S și altele asemenea.

Pentru a aprinde lămpile DRI, este necesară o defalcare a spațiului interelectrod cu un impuls de înaltă tensiune. În circuitele „tradiționale” pentru aprinderea acestor lămpi cu lumină de vapori, pe lângă un șoc de balast inductiv, se folosește un aprindetor cu impulsuri - IZU .

Prin modificarea compoziției impurităților din lămpile DRI, este posibil să se obțină străluciri „monocromatice” de diferite culori (violet, verde etc.) Din acest motiv, DRI sunt utilizate pe scară largă pentru iluminatul arhitectural.

Lămpile DRI cu un indice de „12” (cu o nuanță verzuie) sunt folosite pe bărcile de pescuit pentru a atrage planctonul.

Lămpi cu halogenuri metalice de mercur cu arc cu un strat de oglindă (DRIZ)

Lămpile DRIZ ( Arc mercur cu aditivi radianți și un strat de oglindă ) este o lampă DRI obișnuită, o parte a becului din care este parțial acoperită din interior cu un strat reflectorizant în oglindă , datorită căruia o astfel de lampă creează un flux de lumină direcționat. În comparație cu utilizarea unei lămpi DRI convenționale și a unui spot cu oglindă , pierderile sunt reduse datorită scăderii reflectorizărilor și transmisiei luminii prin becul lămpii. De asemenea, se obține o mare precizie a focalizării arcului. Pentru ca direcția de radiație să fie schimbată după înșurubarea lămpii în soclu, lămpile DRIZ sunt echipate cu o bază specială.

Lămpi cu bile de cuarț cu mercur (DRSH)

Lămpile DRSh ( Arc mercur ball ) sunt lămpi cu arc cu mercur de ultra -înaltă presiune cu răcire naturală. Au o formă sferică și dau o radiație ultravioletă puternică.

Lămpi cu mercur-cuarț de înaltă presiune (PRK, DRT)

Lămpile cu arc cu mercur de înaltă presiune de tip DRT ( Arc mercury t ribbed ) sunt un balon cilindric de cuarț cu electrozi lipiți la capete. Balonul este umplut cu o cantitate dozată de argon , în plus, în el se introduce mercur metalic . Din punct de vedere structural, lămpile DRT sunt foarte asemănătoare cu becurile DRL, iar parametrii lor electrici sunt astfel încât să poată fi folosite pentru a porni balasturile DRL de putere corespunzătoare. Cu toate acestea, majoritatea lămpilor DRT sunt realizate într-un design cu doi electrozi, astfel încât aprinderea lor necesită utilizarea unor dispozitive suplimentare speciale.

Primele dezvoltări ale lămpilor DRT, care purtau numele inițial PRK ( Direct mercur - to -varz ), au fost realizate de Uzina de lămpi electrice din Moscova în anii 1950. În legătură cu schimbarea documentației de reglementare și tehnică din anii 1980. denumirea PRK a fost schimbată în DRT.

Gama existentă de lămpi DRT are o gamă largă de putere (de la 100 la 12.000 W). Lămpile sunt utilizate în echipamente medicale ( iradiatoare bactericide cu ultraviolete și eritem ), pentru dezinfectarea aerului, alimentelor, apei, pentru fotopolimerizarea lacurilor și vopselelor, expunerea fotorezistenților și a altor procese tehnologice fotofizice și fotochimice. Lămpi cu o putere de 400 și 1000 W au fost folosite în teatre pentru a ilumina peisajele și costumele pictate cu vopsele fluorescente . În acest caz, corpurile de iluminat au fost echipate cu filtre de sticlă ultravioletă UFS-6 , care blocau ultravioletele dure și aproape toate radiațiile vizibile de la lămpi.

Un dezavantaj semnificativ al lămpilor DRT este formarea intensă de ozon în timpul arderii lor. Dacă acest fenomen este util pentru instalațiile bactericide , atunci, în alte cazuri, concentrația de ozon în apropierea dispozitivului de iluminat poate depăși semnificativ valoarea admisă conform standardelor sanitare . Prin urmare, încăperile în care sunt utilizate lămpi DRT trebuie să aibă o ventilație adecvată pentru a elimina excesul de ozon. În cantități mici, sunt fabricate lămpi DRT fără ozon, al căror bec are un strat exterior de cuarț dopat cu dioxid de titan . O astfel de acoperire practic nu transmite linia de formare a ozonului a radiației rezonante a mercurului la 184,9 nm .

Dezafectare după 2020

Conform Convenției de la Minamata privind mercurul , din 2020, producția, importul sau exportul unui produs care conține mercur va fi interzis. Sub interdicția Convenției de la Minamata, lămpile cu vapori de mercur de înaltă presiune pentru iluminat general (RVDP), în special lămpile DRL și DRI, intră sub incidența interdicției.

La 24 septembrie 2014, Rusia a semnat Convenția de la Minamata asupra mercurului.

Impact cultural

  • Suiginto , un personaj din Rozen Maiden , poartă numele de mijloc Mercury Lampe .

Note

  1. ↑ Persistent Lines of Neutral Mercury (Hg I) Arhivat 5 iulie 2017 la Wayback Machine . Physics.nist.gov. Preluat pe 2012-01-02. 
  2. ↑ Nave , Carl R. Atomic Spectra . Site-ul HyperPhysics . Dept. de Fizică și Astronomie, Georgia State Univ. STATELE UNITE ALE AMERICII. Data accesului: 28 februarie 2012. Arhivat din original la 3 iunie 2012. 
  3. ↑ Zaidel A. P., Prokofiev V. P., Raisky S. M. , Slity V. A., Shreider E. Ya. Tabele de linii spectrale. - a 4-a ed. - M .: Nauka, 1977.
  4. ↑ Principiul de funcționare al lămpii DRL: decodare, dispozitiv și caracteristici tehnice . razvodka.com. Preluat la 15 septembrie 2018. Arhivat din original la 15 septembrie 2018.
  5. ↑ Lampa cu vapori de mercur . Preluat la 13 august 2020. Arhivat din original la 12 martie 2020.

Literatură

  • Lampă cu mercur // Centura - Safi. - M .  : Enciclopedia Sovietică, 1975. - ( Marea Enciclopedie Sovietică  : [în 30 de volume]  / redactor-șef A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, vol. 22).
  • Rokhlin G. N. Surse de lumină cu descărcare în gaz. - M . : Energoatomizdat, 1991. - ISBN 5-283-00548-8 .
  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice