Вопрос 9. Дуговые ртутные лампы высокого давления (ДРЛ). Их характеристики

ОТВЕТ:

Характерной особенностью разряда в парах ртути под высоким давлением является практически полное отсутствие излучений в красноволновой области спектра. Разряд имеет линейчатый спектр и содержит всего 4 линии в видимой области. Поэтому возникает задача исправления цветности разряда ртутной лампы. Эта задача может быть решена, например, путём использования люминофоров – такие лампы получили название ДРЛ (дуговая ртутная люминесцентная);

Лампы ДРЛ представляют собой трубку (горелку) из прозрачного кварцевого стекла, рассчитанную на рабочие температуру около 800 °С и закреплённую при помощи траверсы внутри внешней эллипсообразной колбы (эта форма обеспечивает равномерное распределение температуры). Внутрь трубки после тщательного удаления посторонних газов вводится строго дозированное количество ртути и аргон при давлении 1,5…3 кПа. Аргон служит для облегчения разряда и защиты электродов от распыления в начальной стадии разгорания лампы, так как при комнатной температуре давление паров ртути очень низкое.

По концам горелки впаяны два активированных (покрытых слоем окислов щёлочноземельных металлов) самокалящихся вольфрамовых электрода и рядом с каждым из них по одному дополнительному – зажигающему электроду длиной 2 мм. Такие лампы называются четырёхэлектродными, в отличие от прежде выпускающих двухэлектродных, которые зажигающих электродов не имели. Наличие зажигающих электродов обеспечивает зажигание не разогретых ламп при напряжении не ниже 90% номинального, так как первоначальный разряд возникает между соседними рабочим и зажигающим электродами. Напряжение на электроды подаётся через резьбовой цоколь. После возникновения разряда в лампе зажигающие электроды на её работу влияния не оказывают, потому что в их цепь включено токоограничивающее сопротивление.

Внешняя колба покрыта изнутри люминофором и заполняется смесью аргона и азота для предотвращения окисления и отвода тепла от горелки. Люминофор преобразует ультрафиолетовое излучение ртутного разряда высокого давления, составляющее 40% всего потока излучения, в недостающее излучение в красной части спектра. Качество исправления цветопередачи ламп типа ДРЛ определяется её «красным отношением», т.е. долей светового потока в красной области спектра (600…780 нм) в общем световом потоке лампы. В целом лампы ДРЛ даже с самым большим значением «красного отношения» существенно уступают ЛЛ по цветопередаче. Индекс цветопередачи этих ламп один из самых низких – 40…45.

Лампы ДРЛ включаются в сеть последовательно с балластным дросселем, потери мощности в котором составляют примерно 10 % мощности лампы. Только при низких температурах окружающей среды (ниже –30 ˚С) необходимо применять импульсное зажигающее устройство (ИЗУ), которое обеспечивает её зажигание при температурах до – 45 °С.

Для зажигания ламп ДРЛ характерно наличие периода разгорания, достигающего пяти – семи минут. В течение этого периода основные характеристики лампы претерпевают изменение вследствие изменения давления паров ртути в горелке – у ламп мощностью 80 Вт давление повышается до 10⁶ Па, у ламп 1000 Вт – до 2,5·10⁵ Па. В частности, пусковой ток лампы в два раза превышает номинальный.

По той причине, что после отключения лампы ДРЛ давление паров остаётся высоким, зажечь её повторно можно только после остывания через 5…10 минут. Поэтому в сетях аварийного освещения лампы ДРЛ не используются.

Если питающее напряжение исчезнет на полпериода или снизится ниже 90% от номинального на два периода, лампа погаснет и зажжется вновь, когда остынет.

Пульсация светового потока этих ламп весьма значительна (коэффициент пульсации составляет 63…74%).

Оптимальным положением лампы является вертикальное. При горизонтальном положении световой поток уменьшается на 2…5 %.