Elohopeapurkauslamppu

Elohopeapurkauslamput ovat sähköisiä valonlähteitä, joissa elohopeahöyryssä olevaa kaasupurkausta käytetään tuottamaan optista säteilyä .

Elohopealamput ovat eräänlaisia ​​kaasupurkauslamppuja . Kaikkien tällaisten valonlähteiden nimeämiseksi kotimaisessa valaistustekniikassa käytetään termiä "purkauslamppu" (RL), joka sisältyy kansainvälisen valaistuskomission hyväksymään kansainväliseen valaistussanakirjaan . Tätä termiä tulee käyttää teknisessä kirjallisuudessa ja dokumentaatiossa.

Täyttöpaineesta riippuen on olemassa matalapainetutka (RLND), korkeapaine (RLHP) ja ultrakorkeapaine (RLSVD).

RLND-lamput sisältävät elohopealamput, joiden elohopeahöyryn osapaine vakaassa tilassa on alle 100 Pa . RLSVD:lle tämä arvo on noin 100 kPa ja RLSVD:lle - 1 MPa tai enemmän.

Matalapaineelohopealamput (RLND) Korkeapaineelohopealamput (HPLD)

RVD on jaettu yleis- ja erikoiskäyttöön tarkoitettuihin lamppuihin. Ensimmäisiä niistä, jotka sisältävät ennen kaikkea laajalle levinneitä DRL-lamppuja, käytetään aktiivisesti ulkovalaistukseen , mutta ne korvataan vähitellen tehokkaammilla natrium- ja metallihalogenidilampuilla . Erikoislampuilla on kapeampi käyttöalue, niitä käytetään teollisuudessa, maataloudessa ja lääketieteessä.

Säteilyspektri

Elohopeahöyry lähettää useita kaasupurkauslampuissa käytettyjä spektriviivoja [1] [2] [3] :

Aallonpituus
, nm		 Nimi Väri
184,9499 kova
ultravioletti
(tyyppi C)
253,6517 kova
ultravioletti
(tyyppi B)
365.0153 rivi "minä" pehmeä
ultravioletti
(tyyppi A)
404,6563 rivi "H" violetti
435.8328 G-linja sininen
546.0735 vihreä
578.2 kelta-oranssi

Voimakkaimmat linjat ovat 184.9499; 253,6517; 435,8328 nm. Jäljellä olevien linjojen suhteellinen intensiteetti riippuu purkauksen moodista (parametreista), pääasiassa elohopeahöyryn paineesta.

Laji

DRL-tyyppiset korkeapaineelohopealamput

DRL ( Arc Mercury luminescent ) - kotitalousvalaistustekniikassa käytetty RLVD -nimitys , jossa valovirran värin korjaamiseksi värintoiston parantamiseksi käytetään lampun sisäpinnalle levitettyä fosforisäteilyä . Valon saamiseksi DRL:ssä käytetään jatkuvan sähköpurkauksen periaatetta elohopeahöyryllä kyllästetyssä ilmakehässä [4] .

Sitä käytetään työpajojen, katujen, teollisuusyritysten ja muiden tilojen yleisvalaistukseen, jotka eivät aseta korkeita vaatimuksia värintoiston laadulle ja tiloihin, joissa ei ole pysyvää ihmisen läsnäoloa.

Laite

Ensimmäiset DRL-lamput valmistettiin kahdella elektrodilla. Tällaisten lamppujen sytyttämiseksi vaadittiin suurjännitepulssien lähde. Tällaisena lähteenä käytettiin erikoislaitteita, esimerkiksi PURL-220-laitetta ( Käynnistyslaite elohopealampuille 220 V : n jännitteelle ) . Tuolloin elektroniikan kehitystaso ei mahdollistanut riittävän luotettavien ja halpojen sytytyslaitteiden luomista . Näissä PURL-laitteissa oli kaasupurkaus , jonka käyttöikä oli lyhyempi kuin itse lampun. Siksi 1970-luvulla. teollisuus on vähitellen lopettanut kaksielektrodilamppujen tuotannon. Ne korvattiin kolmi- ja nelielektrodisilla, jotka eivät vaadi ulkoisia sytyttimiä. Neljän elektrodin lamppuja - lamppuja kahdella sytytyselektrodilla - käytetään käyttöolosuhteissa kylmissä ilmastoissa.

Lampun ja virtalähteen sähköisten parametrien yhteensovittamiseksi lähes kaikissa tutkatyypeissä, joilla on toimintaperiaatteen mukaan laskeva ulkoinen virta-jännite-ominaisuus (osa negatiivisella differentiaaliresistanssilla ), on käytettävä jotakin virranrajoitinta. sisältyy liitäntälaitteeseen , jota useimmissa tapauksissa käytetään ferromagneettisella ytimellä varustetulla kuristimella , joka sisältyy sarjaan lampun kanssa.

Nelielektrodisen lampun rakentaminen

Nelielektrodinen DRL-lamppu (kuva oikealla) koostuu ulkoisesta lasikumpusta 1, joka on varustettu kierrepohjalla 2. Kvartsipoltin (purkausputki, RT) 3, joka on täytetty argonilla elohopeaa lisäten asennettu lampun jalkaan, joka on asennettu ulomman polttimon geometriselle akselille. Nelielektrodilampuissa on pääelektrodit 4 ja vierekkäin apuelektrodit 5. Kukin sytytyselektrodi on kytketty RT:n vastakkaisessa päässä olevaan pääelektrodiin virtaa rajoittavan vastuksen 6 kautta. Apuelektrodit helpottavat sytytystä lamppu ja tehdä sen toiminnasta vakaampi käynnistyksen jälkeen. Lampun elektrodit on valmistettu paksusta nikkelilangasta .

Viime aikoina useat ulkomaiset yritykset ovat valmistaneet kolmielektrodisia DRL-lamppuja, jotka on varustettu vain yhdellä sytytyselektrodilla. Tämä malli eroaa vain paremmasta valmistettavuudesta tuotannossa, eikä sillä ole muita etuja nelielektrodisiin lamppuihin verrattuna.

Kuinka se toimii

Lampun purkausputki (RT) on valmistettu tulenkestävästä ja kemiallisesti kestävästä läpinäkyvästä materiaalista ( kvartsilasi tai erikoiskeramiikka ) , ja se on täytetty tarkasti mitatuilla inerttien kaasujen annoksilla . Lisäksi RT:hen johdetaan metallista elohopeaa , joka kylmässä lampussa tiivistyy kompaktiksi palloksi tai laskeutuu pinnoitteen muodossa polttimon ja (tai) elektrodien seinille . RLVD:n valorunko on kaarisähköpurkauspylväs .

Sytytyselektrodilla varustetun lampun sytytysprosessi tapahtuu seuraavasti. Kun lamppuun syötetään syöttöjännite, lähekkäin olevien pää- ja sytytyselektrodien välillä tapahtuu hehkupurkaus , jota helpottaa niiden välinen pieni etäisyys, joka on huomattavasti pienempi kuin pääelektrodien välinen etäisyys , joten läpilyöntijännite Tämä ero on myös pienempi. Riittävän suuren määrän varauksenkuljettajia (vapaita elektroneja ja positiivisia ioneja ) ilmestyminen RT-onteloon aiheuttaa pääelektrodien välisen raon rikkoutumisen ja niiden välisen hehkupurkauksen syttymisen, joka muuttuu melkein välittömästi kaareksi.

Palamisen alussa RT:n paine on riittävän alhainen ja verkkojännite on riittävä purkautumisen syntymiseen pää- ja sytytyselektrodin välillä. Sytytysprosessin aikana RT:n paine nousee ja verkkojännite ei enää riitä jatkamaan pää- ja sytytyselektrodin välistä hajoamista, vaan pääelektrodien väliin jää vain kaaripurkaus.

Lampun sähkö- ja valoparametrien vakiintuminen tapahtuu 10-15 minuuttia päällekytkemisen jälkeen. Tänä aikana lampun virta ylittää huomattavasti nimellisvirran ja sitä rajoittaa vain liitäntälaitteen vastus . Käynnistystilan kesto riippuu suuresti ympäristön lämpötilasta - mitä kylmempää, sitä kauemmin lamppu palaa.

Elohopeakaarilampun polttimessa oleva sähköpurkaus tuottaa näkyvää sinistä tai violettia säteilyä sekä voimakasta ultraviolettisäteilyä . Jälkimmäinen herättää lampun ulkokuoren sisäseinään kerrostetun fosforin hehkua. Loisteaineen punertava hehku, sekoittuen polttimen valkovihreän säteilyn kanssa, antaa kirkkaan valon, joka on lähellä valkoista.

Verkkojännitteen muutos ylös tai alas aiheuttaa muutoksen valovirrassa: syöttöjännitteen poikkeama 10-15% on hyväksyttävä ja siihen liittyy vastaava muutos lampun valovuossa 25-30%. Kun syöttöjännite laskee alle 80 % nimellisjännitteestä, lamppu ei välttämättä syty ja palava lamppu voi sammua.

Palaessaan lamppu kuumenee erittäin kuumaksi. Tämä edellyttää lämmönkestävän eristyksen johtojen käyttöä elohopeakaarilampuilla varustetuissa valaistuslaitteissa, asettaa lisääntyneitä vaatimuksia patruunan koskettimien laadulle. Koska kuuman lampun polttimen paine kasvaa merkittävästi, myös sen läpilyöntijännite kasvaa. Verkkovirran jännite ei riitä sytyttämään kuumaa, sammunutta lamppua, joten lampun tulee jäähtyä ennen uudelleensytytystä. Tämä vaikutus on korkeapaineisten elohopeakaarilamppujen merkittävä haittapuoli: jopa erittäin lyhyt virransyötön katkos sammuttaa ne, ja uudelleensytytykseen tarvitaan pitkä jäähdytystauko.

DRL-lamppujen perinteiset sovellukset

Avoalueiden, teollisuus-, maatalous- ja varastotilojen valaistus. Aina kun se liittyy sähkönsäästötarpeeseen, nämä lamput korvataan vähitellen NLVD :llä (kaupungit, suuret rakennustyömaat, korkeat tuotantohallit jne.).

Osram HWL -sarjalla (DRV:n analogi) on melko omaperäinen muotoilu, jossa on tavanomainen hehkulanka sisäänrakennettuna liitäntälaitteena, joka on sijoitettu evakuoituun sylinteriin, jonka viereen on sijoitettu erikseen suljettu poltin samaan sylinteriin. Hehkulanka stabiloi lampun virtaa barretter - ilmiön ansiosta, parantaa väriominaisuuksia, mutta ilmeisesti vähentää sekä kokonaistehokkuutta että käyttöikää tämän hehkulangan kulumisen vuoksi. Tällaisia ​​RLVD:itä käytetään myös kotitalouksissa, koska niillä on parannetut spektriominaisuudet ja ne sisältyvät tavalliseen lamppuun, etenkin suurissa huoneissa (tämän luokan pienitehoisin edustaja luo valovirran 3100 Lm).

Valokaarielohopeametallihalogenidilamput (DRI)

DRI - lamput ( Arc - elohopea lisäaineilla ja säteilevällä lisäaineella) ovat rakenteeltaan samanlaisia ​​kuin DRL, mutta sen polttimeen lisätään lisäksi tiukasti mitattuja annoksia erityisiä lisäaineita - tiettyjen metallien halogenideja (natrium, tallium, indium jne.), minkä vuoksi valoteho kasvaa merkittävästi ( 70-95 lm / W ja enemmän) säteilyn melko hyvällä värillä. Lampuissa on ellipsoidi- ja sylinterimäiset polttimot, joiden sisään on sijoitettu kvartsi- tai keraaminen poltin. Käyttöikä - jopa 8-10 tuhatta tuntia.

Nykyaikaisissa DRI-lampuissa käytetään pääasiassa keraamisia lamppuja, jotka kestävät paremmin kemiallisia reaktioita niitä täyttävien aineiden kanssa, minkä vuoksi tällaiset sipulit tummuvat ajan myötä paljon vähemmän kuin kvartsilamput. Kvartsipulloilla varustettuja lamppuja ei kuitenkaan vielä lopeteta niiden suhteellisen halpojen vuoksi.

Toinen ero nykyaikaisten DRI:iden välillä on polttimon pallomainen muoto, jonka avulla voidaan vähentää valotehon laskua, vakauttaa useita parametreja ja lisätä "piste"lähteen kirkkautta.

Näistä lampuista on kaksi pääversiota: E27-, E40- ja soffit-kannoilla - Rx7S-kannoilla ja vastaavilla.

DRI-lamppujen sytyttämiseksi elektrodien välinen tila on hajotettava korkeajännitepulssilla. "Perinteisissä" piireissä näiden höyryvalolamppujen kytkemiseksi päälle käytetään induktiivisen liitäntäkuristimen lisäksi pulssisytytintä - IZU .

Muuttamalla DRI-lamppujen epäpuhtauksien koostumusta on mahdollista saavuttaa erivärisiä "monokromaattisia" hehkuja (violetti, vihreä jne.) Tästä johtuen DRI:tä käytetään laajalti arkkitehtonisessa valaistuksessa.

DRI-lamppuja, joiden indeksi on "12" (vihreällä sävyllä), käytetään kalastusveneissä planktonia houkuttelemaan.

Valokaarielohopeametallihalogenidilamput peilikerroksella (DRIZ)

DRIZ- lamput ( Valokaarielohopea säteilevällä lisäaineella ja peilikerroksella ) on tavallinen DRI-lamppu, jonka polttimosta osa on peitetty sisältä osittain peiliheijastavalla kerroksella , minkä ansiosta tällainen lamppu luo suunnatun valovirran. Perinteisen DRI-lampun ja peilin kohdevalon käyttöön verrattuna häviöt pienenevät, koska heijastuvat heijastukset ja valonläpäisy heikkenevät lampun polttimossa. Saavutetaan myös korkea kaaritarkennuksen tarkkuus. Jotta säteilyn suunta muuttuisi sen jälkeen, kun lamppu on ruuvattu kantaan, DRIZ-lamput on varustettu erityisellä alustalla.

Mercury-quartz ball lamps (DRSH)

DRSh ( Arc Mercury Ball ) -lamput ovat ultrakorkeapaineisia elohopeakaarilamppuja, joissa on luonnollinen jäähdytys. Niillä on pallomainen muoto ja ne antavat voimakkaan ultraviolettisäteilyn.

Korkeapaineelohopea-kvartsilamput (PRK, DRT)

DRT-tyyppiset korkeapainekaarielohopealamput ( Arc Mercury t ribed ) ovat sylinterimäinen kvartsikolvi, jonka päissä on juotettu elektrodit. Pullo täytetään annostetulla määrällä argonia , lisäksi siihen lisätään metallista elohopeaa . Rakenteellisesti DRT-lamput ovat hyvin samanlaisia ​​kuin DRL-polttimot, ja niiden sähköiset parametrit ovat sellaiset, että niillä voidaan kytkeä päälle sopivan tehoisia DRL- liitäntälaitteita . Useimmat DRT-lamput valmistetaan kuitenkin kaksielektrodirakenteisina, joten niiden sytytys vaatii erityisten lisälaitteiden käyttöä.

Ensimmäiset DRT-lamppujen kehitystyöt, jotka kantoivat alkuperäistä nimeä PRK ( Direct Mercuryto -varz ), toteutti Moskovan sähkölampputehdas 1950 - luvulla. 1980-luvulla tapahtuneen sääntely- ja teknisen dokumentaation muutoksen yhteydessä. PRK-nimitys muutettiin DRT:ksi.

Nykyisellä DRT-lamppuvalikoimalla on laaja tehoalue (100 - 12 000 W). Lamppuja käytetään lääketieteellisissä laitteissa ( ultraviolettia aiheuttavat bakterisidiset ja eryteemasäteilyttimet ), ilman, ruoan, veden desinfiointiin , lakkojen ja maalien fotopolymerointiin, fotoresistien valotukseen ja muihin fotofysikaalisiin ja fotokemiallisiin teknologisiin prosesseihin. Teattereissa käytettiin 400 ja 1000 watin lamppuja maisemien ja fluoresoivilla maaleilla maalattujen pukujen valaisemiseen. Tässä tapauksessa valaisimet varustettiin UFS-6 ultraviolettilasisuodattimilla , jotka estivät kovan ultraviolettisäteilyn ja lähes kaiken näkyvän säteilyn lampuista.

DRT-lamppujen merkittävä haittapuoli on voimakas otsonin muodostuminen niiden palamisen aikana. Jos tämä ilmiö on hyödyllinen bakteereja tappaville asennuksille, niin muissa tapauksissa otsonin pitoisuus lähellä valaistuslaitetta voi merkittävästi ylittää saniteettistandardien mukaisen sallitun arvon . Siksi huoneissa, joissa käytetään DRT-lamppuja, on oltava riittävä ilmanvaihto ylimääräisen otsonin poistamiseksi. Pieniä määriä valmistetaan otsonittomia DRT-lamppuja, joiden polttimossa on titaanidioksidilla seostettu kvartsipinnoite . Tällainen pinnoite ei käytännössä lähetä elohopean resonanssisäteilyn otsonia muodostavaa linjaa aallonpituudella 184,9 nm .

Käytöstäpoisto vuoden 2020 jälkeen

Minamata Mercury -yleissopimuksen mukaan elohopeaa sisältävän tuotteen tuotanto, tuonti tai vienti on kielletty vuodesta 2020 alkaen. Minamatan yleissopimuksen kiellon mukaan yleisvalaistukseen tarkoitetut korkeapaineiset elohopeahöyrylamput (RVDP), erityisesti DRL- ja DRI-lamput, kuuluvat kiellon piiriin.

Venäjä allekirjoitti 24. syyskuuta 2014 Minamatan elohopeaa koskevan yleissopimuksen.

Kulttuurivaikutus

  • Suiginto , Rozen Maidenin hahmo , kulkee toisella nimellä Mercury Lampe .

Muistiinpanot

  1. ↑ Persistent Lines of Neutral Mercury (Hg I) Arkistoitu 5. heinäkuuta 2017 Wayback Machinessa . Physics.nist.gov. Haettu 2012-01-02. 
  2. ↑ Nave , Carl R. Atomic Spectra . HyperPhysics-sivusto . Dept. fysiikan ja tähtitieteen yliopisto, Georgia State Univ. USA. Käyttöpäivä: 28. helmikuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 3. kesäkuuta 2012. 
  3. ↑ Zaidel A. P., Prokofjev V. P., Raisky S. M. , Slity V. A., Shreider E. Ya. Spektrilinjojen taulukot. - 4. painos - M . : Nauka, 1977.
  4. ↑ DRL-lampun toimintaperiaate: dekoodaus, laite ja tekniset ominaisuudet . razvodka.com. Haettu 15. syyskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 15. syyskuuta 2018.
  5. ↑ Mercury-höyrylamppu . Haettu 13. elokuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 12. maaliskuuta 2020.

Kirjallisuus

  • Mercury-lamppu // Vyö - Safi. - M .  : Neuvostoliiton tietosanakirja, 1975. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [30 osassa]  / päätoimittaja A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, osa 22).
  • Rokhlin G. N. Kaasupurkausvalonlähteet. - M .: Energoatomizdat, 1991. - ISBN 5-283-00548-8 .
  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa