Основные технические характеристики авиационных кварцево-галогенных ламп

Лампа	Номинальная величина *
Лампа	Мощность, Вт	Световая отдача, лм/Вт	Габаритная яркость, кд/м³	Продолжительность горения, ч	Длина/ диаметр колбы, мм
КГСМ27-200 КГСМ27-150 КГСМ27-85 КГСМ27-40	200 150 85 40	- 22 22 22	24·10⁶ - - -	100 500 500 500**	48/12.35 51/12.35 51/12.35 41/9.25

* У приведенных ламп номинальное напряжение 27В.

** В циклическом режиме.

Авиационные лампы накаливания малогабаритны. Их механическая нагруженность обусловлена в первую очередь вибрациями, которые испытывает ЛА. Для обеспечения плотного электрического контакта лампы имеют патроны со штырьками, вставляемыми в патронодержатели с пружинными замками. Нити ламп изготовляют из вольфрама с кремнеториевой присадкой для повышения вибрационной прочности и по сравнению с лампами общего назначения из более толстой проволоки, которая допускает большую рабочую температуру, что увеличивает суммарную энергетическую светимость и, следовательно, световую отдачу. Основные технические характеристики авиационных малогабаритных ламп приведены в табл. 18.3.

Таблица 18.3

Основные технические характеристики авиационных ламп накаливания

Лампа	Номинальная величина				Продолжительность горения, ч	Тип цоколя
Лампа	Напряжение, В	Мощность, Вт	Световой поток, Лм	Ток, Кд	Продолжительность горения, ч	Тип цоколя
СМ-34 СМНК6-80 СМК6,3-1,4 СЦ-88 СМ28-1,2 СМК28-1,4-1 СМ28-2-1 СМ28-2,8-1 СМ28-4,8-1 СМ28-5-2 СМ28-10 СМ-23 СМ-24 СМ28-23-1 СМ28-24 СМ28-28 СМ28-7 СМ28-60 СМ28-70 СМ28-70-1 СМ28-80-1 ПЖ-27-200	6 6.3 6.5 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 27	1.5 0.48 1.4 9 1.2 1.4 2 2.8 4.8 5 10 20 20 23 24 28 7 60 70 70 80 200	9 0.25 0.9 50 3 1.5 8 15 32 34 68 264 264 - 225 - 5 - - 1000 1650 -	- - - - - - - - - - - - - 70 - 235 - 1000 1700 - - -	100 5000 1000 200 1000 500 500 500 500 150 100 100 100 75 100 100 300 100 75 30 75 100	1Ш-9 - - 1Ш-15 1Ц-6/8 1Ц6-1 ВА7S/11 B9S/14 B9S/14 2Ш-15 2Ш-15 2Ш-15 1Ш-15 2ФШ-20 2Ш-15 1Ш-15 2Ш-15 2ФШ-20 2ФШ-20 1Ш-15 2ФД30-1 -

Лампы удобны в эксплуатации, имеют простые схемы включения. Их излучение не зависит от температуры окружающей среды, они мгновенно включаются, имеют низкую стоимость, технология их производства хорошо отработана. Но они имеют и недостатки: низкую световую отдачу (12÷15 лм/Вт), неудовлетворительный спектральный состав и большой расход энергии на невидимое излучение.

Работу по совершенствованию ламп накаливания ведут по следующим направлениям: заполнение колб ламп криптоном вместо технического аргона; повышение давления наполняющих газов; разработка новых марок вольфрамовой проволоки; снижение стоимости производства галогенных ламп; повышение вибрационной прочности авиационных ламп.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы различают по виду разряда внутри трубки (тлеющие, дуговые); по наполнению (ртутные, ксеноновые); по значению давления наполняющих газов или паров металлов. В осветлительных люминесцентных лампах используют фотолюминесценцию.

Люминофоры, применяемые в люминесцентных лампах, - это кристаллические порошки, световые свойства которых в значительной степени зависят от размельчения и однородности состава зерен, а также от толщины слоя. В осветительных лампах основным люминофором является галофосфат кальция, активированный марганцем и сурьмой. Максимум полосы поглощения этого люминофора лежит в области 250 нм. Благодаря двум активаторам (Sb и Мn) люминофор имеет две полосы излучения (рис. 18.3, а): одну с максимумом на длине волны 480 нм (Мn), другую с максимумом на длине волны 590 нм (Sb). Изменяя концентрацию активаторов, можно получать нужный спектр излучения. 1 или 2, или 3. В лампах ЛДЦ применяют ортофосфат кальция.

Люминесцентная лампа - стеклянная трубка с нанесенным на внутреннюю поверхность слоем люминофора. Электроды лампы выполнены в виде биспирали с нанесенным на нее слоем оксида ВаО для большей эмиссии электродов в момент разогрева. В трубку введены небольшое количество ртути и инертный газ (аргон), который нужен для облегчения зажигания лампы и предохранения электродов от интенсивного распыления.

Основная часть излучения ртутного разряда низкого давления сосредоточена в резонансных линиях ртути (рис. 18.3, 6) с длинами волн 184,9 нм и 253,7 нм (спектр 1). Это излучение, не видимое глазом, поглощает слои люминофора. Спектр 2 излучения люминофора имеет два максимума, соответствующих полосам излучения сурьмы и марганца. Низкое давление паров ртути в осветительных лампах делает их характеристики зависящими от условий эксплуатации. К электрическим характеристикам люминесцентных ламп относят: номинальное напряжение сети, рабочее напряжение на лампе (оно меньше напряжения сети), напряжение зажигания (оно выше напряжения сети), ток I _Р, проходящий через лампу в установившемся режиме горения, и мощность, потребляемую из сети.

Световые характеристики люминесцентных ламп следующие: световой поток, светораспределение в двух плоскостях, яркость трубки - обычно (4÷8)·10³ кд/м² и спектральный состав излучения.

По спектральному составу осветительные лампы делят на четыре группы: дневного цвета - ЛД, ЛДЦ, ЛДЦФ; холодно-белого цвета - ЛХБ; белого цвета - ЛБ; тепло-белого цвета - ЛТБ, ЛТБЦ.

Для данных ламп эксплуатационными характеристиками являются: световая отдача (50-75 лм/Вт без учета потерь мощности в пускорегулирующей аппаратуре); продолжительность горения (обычно 10-12 тыс. ч); коэффициент пульсации светового потока; размеры и форма лампы.

На рис. 18.4, а приведена схема включения люминесцентной лампы ЛЛ со стартером. В состав стартера S2 входит неоновая лампа тлеющего разряда, внутри которой имеются контакты и конденсатор С. Подвижной контакт этой лампы выполнен из биметалла. Напряжение зажигания стартера меньше напряжения сети U _С. Параллельно контактам стартера включен конденсатор С для уменьшения помех радиоприему. Последовательно с лампой ЛЛ включен дроссель L, э.д.с. самоиндукции которого прикладывается к межэлектродному промежутку лампы ЛЛ в момент разрыва контактов неоновой лампы. В установившемся режиме горения лампы ЛЛ дроссель выполняет роль балластного сопротивления. При ее разгорании выделяют три этапа.

1. При замыкании контактов выключателя S1 в неоновой лампе от приложенного напряжения сети возникает тлеющий разряд. Ее подвижный контакт нагревается теплом, выделяющимся при разряде, и, разгибаясь, замыкает цепь лампы ЛЛ. До замыкания контактов в цепи протекал ток тлеющего разряда I _ТЛ (рис. 18.2, б). Время от включения выключателя S1 до замыкания контактов неоновой лампы t _ТЛ = (0,3÷1) с.

2. Пока контакты неоновой лампы замкнуты, по электродам лампы ЛЛ протекает пусковой ток I _ПУСК. Электроды лампы (биспирали, покрытые слоем оксида) разогреваются до температуры 800-1000 °С. При этом происходит термоэмиссия и свободные электроны внутри лампы ионизируют молекулы и атомы газа. Под действием приложенного электрического поля электроны и ионы начинают двигаться внутри трубки, вызывая новую ионизацию. Процесс этот протекает лавинообразно. Внутри трубки повышается температура, происходит испарение ртути, т. е. создаются условия для возникновения разряда. Время второго этапа, когда контакты неоновой лампы замкнуты, t _З = (0,2÷0,6) с.

3. Поскольку в неоновой лампе тлеющий разряд погас при замыкании контактов, биметаллическая пластинка остывает, и контакты размыкаются. При разрыве цепи с индуктивностью возникает э.д.с. самоиндукции, и к межэлектродному промежутку люминесцентной лампы прикладываются сумма напряжения сети и э.д.с. самоиндукции (500-1500 В). Межэлектродное пространство пробивается напряжением импульса U _ИМП (рис. 18.4, в), и в люминесцентной лампе возникает тлеющий разряд, который затем переходит в дуговой. Время третьего этапа 10^-4 с. Суммарное время разгорания лампы равно t _ПУСК=(1÷2) с. В процессе зажигания возможно несколько миганий. После того как в люминесцентной лампе установится дуговой разряд, контакты неоновой лампы остаются в разомкнутом состоянии. При установившемся разряде к лампе приложено напряжение U _ЛЛ, а в цепи протекает рабочий ток I _Р (см. рис. 18.4, б).

Светильник с одной лампой имеет высокий коэффициент пульсации светового потока, поэтому одноламповый светильник применяют редко. Обычно светильник имеет две, три или шесть ламп. Такое сочетание люминесцентных ламп делают для уменьшения коэффициента пульсации светового потока и для увеличения коэффициента мощности осветительной установки. За счет сдвига по фазе светового потока примерно на 120° коэффициент пульсации двухлампового светильника равен 25 %.

Рассмотренная схема включения люминесцентной лампы со стартером имеет ряд недостатков, связанных с наличием разрывных контактов в стартере. Биметаллическая пластинка в неоновой лампе стартера со временем теряет упругие свойства, промежуток между контактами уменьшается, поэтому снижается напряжение зажигания стартера и становится равным напряжению на лампе. Лампа с таким стартером начинает периодически вспыхивать и гаснуть. При слипании контактов неоновой лампы стартера или при пробое его конденсатора по электродам люминесцентной лампы протекает пусковой ток (электроды раскалены), и она не вспыхивает.

Имеется большое количество бесстартерных схем включения люминесцентных ламп, но при всем разнообразии они должны обеспечивать:

предварительный нагрев электродов лампы в пусковом режиме до температуры, при которой начинается интенсивная термоэлектронная эмиссия с катода и снижается напряжение зажигания лампы;

подачу на лампу напряжения, обеспечивающего надежное зажигание;

уменьшение напряжения в режиме предварительного подогрева электродов;

стабилизацию параметров рабочего режима лампы.

На ЛА применяют резонансную схему включения люминесцентных ламп. В цепи первой лампы Л1 (рис. 18.2. г) включен балласт индуктивный, а в цепи Л2 - емкостный. При подведении напряжения к зажимам светильника с помощью выключателя S лампы с холодными электродами не зажигаются, и по цепи дроссель - первый электрод лампы - конденсатор - второй электрод лампы начинает протекать пусковой ток, который нагревает электроды лампы и снижает ее напряжение зажигания. Значение пускового тока в цепи с последовательным включением активного сопротивления, индуктивности (дроссели LI, L2), емкости (конденсаторы C1, C2) определяют по формуле

Значение произведения ω L выбирают несколько больше, чем 1/ωС для ограничения пускового тока. Напряжение XX лампы Л1 определяется падением напряжения на емкости U _ХХ= I _ПУСК/(ωС), напряжение холостого хода лампы Л2 значением U _ХХ= I _ПУСК·ω L. После разгорания (лампы шунтируют конденсатор С1 и дроссель L2 и в цепях ламп устанавливается рабочий ток. Элементы пускорегулирующей аппаратуры бесстартерных схем включения люминесцентных ламп имеют большие габариты, массу, расход активных материалов, потери мощности, чем элементы стартерных схем, а расходы на эксплуатацию светильников с бесстартерной пускорегулирующей аппаратурой оказываются меньше. Основные технические характеристики авиационных люминесцентных ламп приведены в табл. 18.4.