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 gasvormige 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 kwartsglasbuis die bestand is tegen hoge temperaturen. Wanneer er spanning wordt aangelegd, ontstaat 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 erop 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.

Om alle typen van dergelijke lichtbronnen in de verlichtingstechnologie voor huishoudelijk gebruik te benoemen, wordt de term ‘ontladingslamp’ (RL) gebruikt, opgenomen in het International Lighting Dictionary, goedgekeurd door de International Commission on Illumination. Deze term moet worden gebruikt in technische literatuur en documentatie.

Afhankelijk van de vuldruk zijn er lagedruk-RL's (RLND), hogedruk-RL's (RLVD) en ultrahogedruk-RL's (RLSVD).

RLND omvat kwiklampen met een partiële kwikdampdruk in stabiele toestand van minder dan 100 Pa. Voor RLVD is deze waarde ongeveer 100 kPa, en voor RLVD - 1 MPa of meer.

Lagedrukkwiklampen (RLND) Hogedrukkwiklampen (HPHM)

RLVD's zijn onderverdeeld in lampen voor algemene en speciale doeleinden. De eerste daarvan, waaronder in de eerste plaats de wijdverbreide DRL-lampen, worden actief gebruikt voor buitenverlichting, maar worden geleidelijk vervangen door efficiëntere natrium- en metaalhalogenidelampen. Lampen voor speciale doeleinden hebben een kleiner toepassingsgebied; ze worden gebruikt in de industrie, de landbouw en de geneeskunde.

Emissiespectrum

Kwikdamp zendt de volgende spectraallijnen uit die in gasontladingslampen worden gebruikt:

De meest intense lijnen zijn 184,9499, 253,6517, 435,8328 nm. De intensiteit van de resterende lijnen hangt af van de ontladingsmodus (parameters).

Soort

Hogedrukkwiklampen type DRL

DRL (D ugovaja R moerbei L luminescerend) - een aanduiding die in de huishoudelijke verlichtingstechnologie voor RLVD's is aangenomen, waarbij, om de kleur van de lichtstroom te corrigeren, gericht op het verbeteren van de kleurweergave, de straling van een fosfor wordt gebruikt die op het binnenoppervlak van de lamp wordt aangebracht. Om licht te produceren, gebruikt DRL het principe van constante verbranding van een ontlading in een atmosfeer die verzadigd is met kwikdamp.

Het wordt gebruikt voor algemene verlichting van werkplaatsen, straten, industriële bedrijven en andere faciliteiten die geen hoge eisen stellen aan de kwaliteit van de kleurweergave en kamers zonder permanente bewoning.

Apparaat

De eerste DRL-lampen werden gemaakt met twee elektroden. Om dergelijke lampen te ontsteken was een bron van hoogspanningspulsen nodig. Het gebruikte apparaat was PURL-220 (startapparaat voor kwiklampen voor een spanning van 220 V). De elektronica van die tijd maakte het niet mogelijk om voldoende betrouwbare ontstekingsapparaten te creëren, en de PURL omvatte een gasontlader, die een kortere levensduur had dan die van de lamp zelf. Daarom in de jaren zeventig. de industrie stopte geleidelijk met de productie van lampen met twee elektroden. Ze werden vervangen door exemplaren met vier elektroden, waarvoor geen externe ontstekingsapparatuur nodig is.

Om de elektrische parameters van de lamp en de stroombron op elkaar af te stemmen, vereisen bijna alle typen RL met een dalende externe stroom-spanningskarakteristiek het gebruik van een voorschakelapparaat, wat in de meeste gevallen een smoorspoel is die in serie is geschakeld met de lamp.

Een DRL-lamp met vier elektroden (zie afbeelding rechts) bestaat uit een externe glazen bol 1, uitgerust met een schroefdraadbasis 2. Een kwartsbrander (ontladingsbuis, RT) 3, gemonteerd op de geometrische as van de externe lamp, gevuld met argon met toevoeging van kwik, wordt op de lamppoot gemonteerd. Lampen met vier elektroden hebben hoofdelektroden 4 en hulp(ontstekings)elektroden 5 die zich ernaast bevinden. Elke ontstekingselektrode is via een stroombegrenzende weerstand 6 verbonden met de hoofdelektrode die zich aan het andere uiteinde van de RT bevindt. Hulpelektroden vergemakkelijken de ontsteking. de lamp en maken de werking ervan stabieler tijdens de opstartperiode. De geleiders in de lamp zijn gemaakt van dik nikkeldraad.

Onlangs hebben een aantal buitenlandse bedrijven DRL-lampen met drie elektroden geproduceerd, uitgerust met slechts één ontstekingselektrode. Dit ontwerp onderscheidt zich alleen door een grotere maakbaarheid bij de productie, zonder enige andere voordelen ten opzichte van modellen met vier elektroden.

Werkingsprincipe

De brander (RT) van de lamp is gemaakt van vuurvast en chemisch bestendig transparant materiaal (kwartsglas of speciaal keramiek) en is gevuld met strikt gedoseerde porties inerte gassen. Bovendien wordt er metaal in de brander gebracht, dat er in een koude lamp uitziet als een compacte bal, of zich nestelt in de vorm van een coating op de wanden van de kolf en (of) elektroden. Het lichtgevende lichaam van de RLVD is een kolom met elektrische ontlading.

Het proces van het ontsteken van een lamp uitgerust met ontstekingselektroden is als volgt. Wanneer voedingsspanning op de lamp wordt aangelegd, vindt er een glimontlading plaats tussen de dichtbij gelegen hoofd- en ontstekingselektroden, wat wordt vergemakkelijkt door de kleine afstand daartussen, die aanzienlijk kleiner is dan de afstand tussen de hoofdelektroden, waardoor de doorslagspanning van deze kloof is kleiner. Het verschijnen in de RT-holte van een voldoende groot aantal ladingsdragers (vrije elektronen en positieve ionen) draagt ​​bij aan het afbreken van de opening tussen de hoofdelektroden en het ontsteken van een glimontlading daartussen, die vrijwel onmiddellijk in een boog verandert.

Stabilisatie van de elektrische en lichtparameters van de lamp vindt plaats 10-15 minuten na het inschakelen. Gedurende deze tijd overschrijdt de lampstroom aanzienlijk de nominale stroom en wordt deze alleen beperkt door de weerstand van de ballast. De duur van de opstartmodus is sterk afhankelijk van de omgevingstemperatuur: hoe kouder het is, hoe langer de lamp zal branden.

De elektrische ontlading in de toorts van een kwikbooglamp creëert zichtbare blauwe of violette straling, evenals krachtige ultraviolette straling. Deze laatste wekt de gloed op van een fosfor die is afgezet op de binnenwand van de buitenste lampballon. De roodachtige gloed van de fosfor, vermengd met de witgroene straling van de brander, geeft een helder licht dat bijna wit is.

Een verandering in de voedingsspanning naar boven of beneden veroorzaakt een verandering in de lichtstroom: een afwijking van de voedingsspanning met 10-15% is acceptabel en gaat gepaard met een overeenkomstige verandering in de lichtstroom van de lamp met 25-30%. Als de voedingsspanning daalt tot minder dan 80% van de nominale spanning, gaat de lamp mogelijk niet branden en gaat de brandende lamp mogelijk uit.

Bij het branden wordt de lamp erg heet. Dit vereist het gebruik van hittebestendige draden in verlichtingsapparaten met kwikbooglampen en stelt ernstige eisen aan de kwaliteit van patrooncontacten. Omdat de druk in de brander van een hete lamp aanzienlijk toeneemt, neemt ook de doorslagspanning toe. De voedingsspanning is onvoldoende om een ​​hete lamp te ontsteken, dus de lamp moet afkoelen voordat hij opnieuw kan ontsteken. Dit effect is een aanzienlijk nadeel van hogedrukkwikbooglampen: zelfs een zeer korte onderbreking in de stroomvoorziening dooft ze, en opnieuw ontsteken vereist een lange pauze om af te koelen.

Traditionele toepassingsgebieden van DRL-lampen

Verlichting van open ruimtes, industriële, agrarische en magazijngebouwen. Overal waar dit te wijten is aan de noodzaak van grote energiebesparingen, worden deze lampen geleidelijk vervangen door lagedruklampen (verlichting van steden, grote bouwplaatsen, werkplaatsen met hoge productie, enz.).

De RLVD's uit de Osram HWL-serie (analoog aan de DRV) onderscheiden zich door een vrij origineel ontwerp, met als ingebouwde ballast een conventionele gloeidraad geplaatst in een geëvacueerde cilinder, waarna een afzonderlijk afgesloten brander in dezelfde cilinder wordt geplaatst. De gloeidraad stabiliseert de voedingsspanning als gevolg van het ruileffect, verbetert de kleureigenschappen, maar vermindert uiteraard zeer merkbaar zowel de algehele efficiëntie als de levensduur als gevolg van de slijtage van deze gloeidraad. Dergelijke RLVD's worden ook gebruikt als huishoudelijke lampen, omdat ze verbeterde spectrale kenmerken hebben en zijn opgenomen in een gewone lamp, vooral in grote kamers (de vertegenwoordiger met het laagste vermogen van deze klasse creëert een lichtstroom van 3100 Lm).

Boogkwik-metaalhalogenidelampen (MAH)

Lampen DRI (D ugovaja R moerbei met EN uitstralende additieven) is structureel vergelijkbaar met DRL, maar er worden bovendien strikt gedoseerde porties speciale additieven in de brander geïntroduceerd - halogeniden van sommige metalen (natrium, thallium, indium, enz.), waardoor de lichtefficiëntie aanzienlijk toeneemt (ongeveer 70 - 95 lm/W en hoger) met voldoende goede kleurafstraling. De lampen hebben ellipsvormige en cilindrische lampen, waarin een kwarts- of keramische brander is geplaatst. Levensduur - tot 8 - 10 duizend uur.

Moderne DRI-lampen gebruiken voornamelijk keramische branders, die beter bestand zijn tegen reacties met hun functionele substantie, waardoor de branders na verloop van tijd veel minder donker worden dan kwartsbranders. Deze laatste worden echter ook niet stopgezet vanwege hun relatieve lage prijs.

Een ander verschil tussen moderne DRI's is de bolvorm van de brander, die het mogelijk maakt om de afname van de lichtopbrengst te verminderen, een aantal parameters te stabiliseren en de helderheid van de "punt" -bron te vergroten. Er zijn twee hoofdversies van deze lampen: met fittingen E27, E40 en binnenwelving - met fittingen zoals Rx7S en dergelijke.

Om DRI-lampen te ontsteken is een doorslag van de interelektroderuimte met een hoogspanningspuls vereist. In "traditionele" circuits voor het inschakelen van deze damplichtlampen wordt naast de inductieve ballastsmoorspoel een gepulseerd ontstekingsapparaat gebruikt - IZU.

Door de samenstelling van onzuiverheden in DRI-lampen te veranderen, is het mogelijk om “monochromatische” gloed van verschillende kleuren (violet, groen, enz.) te verkrijgen. Hierdoor worden DRI’s veel gebruikt voor architecturale verlichting. DRI-lampen met index “12” (met een groenachtige tint) worden op vissersvaartuigen gebruikt om plankton aan te trekken.

Boogkwik-metaalhalogenidelampen met spiegellaag (DRIZ)

Lampen DRIZ (D ugovaja R moerbei met EN schadelijke additieven en Z spiegellaag) is een conventionele DRI-lamp, waarvan een deel van de lamp van binnenuit gedeeltelijk bedekt is met een spiegelreflecterende laag, waardoor een dergelijke lamp een gerichte lichtstroom creëert. Vergeleken met het gebruik van een conventionele DRI-lamp en een spiegelspot worden de verliezen verminderd door reflecties en lichttransmissie door de lamp te verminderen. Dit resulteert ook in een hoge nauwkeurigheid van de toortsfocussering. Om de richting van de straling te veranderen nadat de lamp in de fitting is geschroefd, zijn DRIZ-lampen uitgerust met een speciale voet.

Kwik-kwartsbollampen (MSB)

Lampen DRSH (D hoek R moerbei Sch ar-lampen) zijn ultrahogedrukkwikbooglampen met natuurlijke koeling. Ze hebben een bolvorm en geven sterke ultraviolette straling af.

Hogedrukkwikkwartslampen (PRK, DRT)

Type hogedrukkwikbooglampen DRT (D hoek R moerbei T geribbeld) zijn een cilindrische kwartskolf met aan de uiteinden gesoldeerde elektroden. De kolf is gevuld met een gedoseerde hoeveelheid argon, daarnaast een metaal

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 kolf van kwartsglas heeft twee diametraal gelegen lange cilindrische poten, waarin met de elektroden verbonden leidingen 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. Elektroden van AC-kwiklampen 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 soort 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 ontladingskoord 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 anode-kathodepotentiaalval voor xenonlampen met een korte boog bedraagt ​​9 - 10 V, waarbij de kathode 7 - 8 V ​​voor zijn rekening neemt.

Moderne ultrahogedrukbollampen worden in verschillende uitvoeringen geproduceerd, onder meer met demontabele 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.

Lage- en hogedrukkwikgasontladingslampen met verschillende modificaties worden tegenwoordig overal gebruikt. Ze worden geïnstalleerd op de straten en wegen van bevolkte gebieden, vervullen de functies van architecturale verlichting, verlichten treinstations, markten, snelwegviaducten, bruggen en vele andere objecten.

Lagedrukkwiklampen verlichten de gebouwen van scholen, ziekenhuizen, kleuterscholen, administratieve gebouwen en winkelcentra. Ze zijn populair in de woningbouw en gemeentelijke dienstensector voor het verlichten van entrees, kelders, kinderwagens en bijkeukens. Op binnenplaatsen en speelplaatsen worden krachtige apparaten geïnstalleerd. Categorieën lampen met smalle focus worden gebruikt voor medische, forensische doeleinden, landbouwveedoeleinden en hulp bij het fokken van vogels.

Ondanks de nadelen hebben kwikapparaten ook een aantal voordelen. Tot enige tijd waren ze het meest zuinig en betrouwbaar voor consumenten van verschillende niveaus. Maar de wetenschappelijke ontwikkelingen en de verbetering ervan gaan voortdurend vooruit. En nu worden op kwik gebaseerde apparaten in ordelijke rijen vervangen door natrium- en LED-lampen van de nieuwe generatie. Ondertussen wordt 70% van de ruimte om ons heen verlicht door gasontladingslampen.

Soorten kwiklampen en de specifieke kenmerken van hun werking

Lampen van dit type worden geproduceerd met een vermogen van 8 tot 1000 W en zijn verdeeld in 2 groepen:

• algemeen doel;
• zeer gespecialiseerde toepassingen.

Door interne vuldruk:

• lagedruklampen (kwikdampdruk > 100 Pa)
• hogedruklampen (partiële drukwaarde = 100 kPa);
• ultrahogedruklampen (waarde = 1 MPa en< 1 МПа).

Kwikinstrumenten onder hoge druk

Een kwikgasontladingslamp (MDL) werkt volgens het principe van optische straling die wordt gegenereerd uit kwikdamp door een gasontlading.

Tot 1970 hadden lampen slechts 2 elektroden. Dit maakte het aansteken van de gloeilampen moeilijk en de apparaten zelf onbetrouwbaar. Vervolgens werd nog een paar elektroden toegevoegd, gelegen naast de belangrijkste en verbonden met de tegenovergestelde via weerstanden - stroombegrenzers.

Wanneer ingeschakeld, verwarmen kleine ontladingen het gas en gaan over naar de hoofdboog. Een dergelijk verbindingssysteem is ook afhankelijk van de temperatuur van de omringende ruimte, dus het is onmogelijk om nauwkeurig te bepalen na welke tijdsperiode het licht overgaat van gloeien naar boogvorming. Waarschijnlijk 1,5 tot 8 minuten.

Om een ​​normale "toegang" tot de lichtmodus te garanderen, is een regelapparaat nodig: een gaspedaal. Het absorbeert gedeeltelijk de spanning van het netwerk en creëert een gelijkmatige achtergrond die nodig is om de lampen te laten werken. Onlangs hebben verlichtingsapparaten voor DRL-lampen de choke in hun configuratie vervangen door voorschakelapparaten - een elektronisch voorschakelapparaat van de nieuwe generatie. De introductie van voorschakelapparaten hielp het geluid van lampen te verminderen en de kwaliteit van het licht te verbeteren. De ontstekingstijd is tot een minimum beperkt.

De lamp bevat:

• glazen fles;
• baseren;
• een glazen kwartsbuis die argongas en kwikdamp onder druk bevat. De binnenkant van de lamp is bedekt met fosfor om de kwaliteit van de lichtstroom te verbeteren;
• beperkende weerstand;
• hoofdelektrode;
• extra elektrode.

Boogmetaalhalogenide (MAH) een lamp met emissieve additieven die de efficiëntie van de lichttransmissie verhogen. In DRI's worden vaak geen kwarts-, maar keramische branders geïnstalleerd en is er een smoorspoel in het circuit opgenomen. Het vermogen varieert van 125 tot 1000 W. Dankzij de toegevoegde elementen – metaalhalogeniden – kan de lamp verschillende kleuren uitstralen.

Metaalhalogenidelamp (DRIZ) met een spiegellaag. Deze kwikapparaten hebben een speciale basis en één zijde is bedekt met een spiegellaag, waardoor een gerichte lichtstroom mogelijk is.

Kwik-wolfraam booglamp (MAT) vereist geen ballasten vanwege de aanwezigheid van een wolfraamspiraal. Deze hogedrukkwiklamp onderscheidt zich ook door het feit dat de lamp, naast kwikdamp, gevuld is met een mengsel van stikstof en argon. Wolfraamlampen produceren helder, aangenaam licht en zijn het meest duurzaam.

Kwikkwarts (rechte) lamp (PRK) of hogedruk buisvormige kwikbooglamp (HART). Ze hebben cilindrische kolven met elektroden aan de uiteinden.

Kwik-kwartsbollamp (DSH). Onderscheidende kenmerken: bolvormige lamp en hoge lichthelderheid samen met ultraviolette straling. De lamp werkt onder zeer hoge druk met een koelsysteem.

Hogedrukkwik-ultravioletlamp (DRUF, DRUFZ) Gemaakt van uviolzwart glas. Een andere optie voor het maken van deze lampen is het gebruik van met europium gedoteerd strontiumboraat om de binnenkant van de lamp te bedekken. Ze produceren praktisch geen zichtbaar licht.

Kwikinstrumenten met lage druk

Een fluorescentiekwiklamp is een gasontladingslamp en is ontworpen volgens hetzelfde principe als hogedruklampen.

Compacte fluorescentielamp (CFL) verscheen in 1984 op het grondgebied van ons land. Dergelijke apparaten waren aanvankelijk uitgerust met standaardtypen bases met daarin gemonteerde elektrische voorschakelapparaten.

Daarom verschenen KKL-modellen, gezien de door de fabrikant aangegeven energiebesparende eigenschappen, snel in veel appartementen. In tegenstelling tot andere soorten kwikfluorescentielampen lichten compacte apparaten onmiddellijk op en werken ze geruisloos. De flikkerfrequentie van dergelijke lampen is waarneembaar voor het menselijk oog, maar niet zo duidelijk als bij andere gasontladingslampen.

Lineaire kwikhoudende lamp gepresenteerd in de vorm van een lange kolf met twee elektroden aan de uiteinden, gevuld met gas en kwikdamp. De kolf zelf is van binnen bedekt met een fosforlaag. Wanneer de lamp wordt ingeschakeld, vindt er een elektrische boogontlading plaats, wordt de vulling van de lamp opgewarmd tot het vereiste niveau en vlamt het apparaat op vol vermogen op.

In dit geval absorbeert de fosfor de tijdens bedrijf uitgezonden ultraviolette straling. Als je de chemische samenstelling van de fosfor aanvult met verschillende additieven, kun je zo de kleur van de lichtstroom veranderen. Lineaire lampen verschillen in de soorten basis en diameter van de apparaten.

Lagedruk kwarts-kwikboog-fluorescentielamp produceert krachtige ultraviolette straling. Gebruikt voor desinfectie van drinkwater en lucht. Produceert ozon in verhoogde concentratie. Vereist verdere ventilatie van de kamer.

Kiemdodende lamp Gemaakt van uviolglas. Er is een andere technologie waarbij het binnenoppervlak van de fles wordt behandeld met een speciale chemische samenstelling (zie DRUF). De lamp produceert krachtige ultraviolette straling en stoot niet te veel ozon uit. Daarom kunnen er mensen in de ruimte zijn waar het apparaat wordt gebruikt.

Toepassingsgebieden van kwikhoudende lampen

DRL – kwikboog fluorescentielampen – worden gebruikt om wegen, stations, bruggen, passages, pleinen, binnenplaatsen en andere objecten te verlichten.

DRI-lampen worden gebruikt om de buitenverlichting van straten, pleinen, parken, sportvelden, beurzen, markten, enz. te organiseren. De mogelijkheid om de chemische samenstelling te veranderen om het spectrum van gloeikleuren te vergroten, maakt het gebruik van metaalhalogenidelampen in architecturale verlichting mogelijk.

Zeelieden op vissersboten gebruiken lampen met een groenachtige gloed om plankton aan te trekken. Ultraviolette straling, die kleurtemperatuur, helderheid en een blauwachtige gloed creëert, draagt ​​allemaal bij aan de groei van planten of zelfs koralen.

DRIZ-lampen zijn relevant in gebieden met slecht zicht, en wolfraamapparaten worden geïnstalleerd op bouwplaatsen, parkeerterreinen en open magazijnen.

Kwikkwarts- en DRT-apparaten worden op medisch gebied gebruikt. Kiemdodende ultraviolette bestralers worden gebruikt om water, voedsel of lucht te desinfecteren. Tijdens de periode dat dergelijke lampen branden, wordt er een grote concentratie ozon in de lucht gevormd, dus de kamers waarin verwerking of ander werk met het apparaat plaatsvindt, moeten worden voorzien van goede ventilatie om de ruimte te ventileren. Lampen worden ook gebruikt voor fotochemische technologieën en fotopolymerisatie van kleurstoffen en vernissen.

Hogedrukkwik-ultraviolette lampen worden gebruikt om insecten te vangen, rekening houdend met de specifieke kenmerken van hun visuele apparaat. Lampen worden gebruikt tijdens optredens, vakanties en kermissen.

Apparaten met DRUF-lampen helpen bij het werk van experts en forensische wetenschappers en duiden op subtiele sporen van organische oorsprong.

Lineaire fluorescentielampen worden al jaren op grote schaal gebruikt voor het verlichten van diverse publieke organisaties en gebouwen. Na het verschijnen van modellen met stopcontacten van standaardafmetingen, werden gloeilampen in huizen en appartementen gebruikt.

Voor de externe en interne desinfectie wordt een lagedruk bacteriedodende lamp gebruikt. Gebruikt binnenshuis en voor medische doeleinden.

Voordelen van kwikgasontladingslampen

• compactheid van lampen;
• redelijk hoge lichtopbrengst 50 -60 lm/W;
• de efficiëntie is 5-7 keer hoger dan die van gloeilampen;
• Duurzaamheid - 10.000-15.000 duizend uur bij juist gebruik;
• De verwarming van de behuizing is aanzienlijk lager dan bij gloeilampen;
• Mogelijkheid om verschillende kleuren te reproduceren;
• Werk bij hoge en lage temperaturen van +50 tot -40.

Voor DRV-lampen:

• de mogelijkheid om gloeilampen te vervangen door straatverlichting;
• mogelijkheid van werking zonder speciale opstartcontroleapparatuur.

Nadelen van kwikhoudende booglampen

• werking op wisselstroom (behalve RDV);
• inschakelen via ballast (behalve RDV);
• gevoeligheid voor netwerkschommelingen;
• onbevredigende kleurweergave;
• flikkering die de ogen vermoeit;
• lange periode vanaf het inschakelen tot het hoogste niveau van lamplicht (behalve CFL);
• na het uitschakelen tot de volgende keer inschakelen is er een lange afkoelperiode voor de lamp (behalve CFL);
• vanaf de 2e helft van de levensduur een afname van de lichtopbrengst;
• Gevarenklasse 1 vanwege het kwikgehalte in de constructie.

Voor DRV-lampen:

• kwetsbaarheid van wolfraamgloeidraad.

Verwijdering van lampen die kwik bevatten

Alle lampen die kwik bevatten, hebben een gevarenklasse van 1. Dit betekent dat een dergelijk apparaat na het einde van hun levensduur niet zomaar in de prullenbak kan worden gegooid. Bovendien is het onaanvaardbaar om op deze manier van een kapotte of gebarsten lamp af te komen.

Alleen organisaties die over een vergunning voor deze activiteit beschikken, mogen apparaten met gevarenklasse 1 opslaan, transporteren en afvoeren. Het is duidelijk dat niet iedereen op zoek zal gaan naar de coördinaten van zo'n bedrijf. Voor dit doel zijn op elke plaats plaatsen voor tijdelijke opslag van dergelijke lampen aanwezig.

De beheerorganisatie die uw woning bedient, is bevoegd om dergelijke opvangruimten voor burgers toe te wijzen. Na overleg met het publiek over de openingstijden kunt u uw defecte apparaten daar gewoon naartoe brengen. Als de lamp beschadigd is, moet deze in een zak worden gedaan, goed worden afgesloten en worden ingeleverd bij een inzamelpunt.

Het recyclingproces vindt op verschillende, tamelijk arbeidsintensieve manieren plaats: samensmelting, demercurisatie, bakken op hoge temperatuur of andere.

De hogedrukkwiklamp behoort stilaan tot het verleden. De strijd om het milieu te beschermen wint aan kracht. Ze werden vervangen door natriumgasontladingsapparaten. Er verschijnen steeds meer veilige, zuinige, duurzame en uitstekende verlichting LED-lampen in huizen en steden. Maar er gebeurt niets plotseling. En het hangt van elke persoon af welke ‘morgen’ ‘vandaag’ zal vervangen. Zorg voor de aarde en waardeer wat je nu hebt.

De in het vorige artikel besproken fluorescentielampen zijn lagedruklampen. Ontlading daarin vindt plaats bij een kwikdampdruk van niet meer dan 0,1 mm Hg of 10 pascal (Pa). Het emissiespectrum van de ontlading bij dergelijke drukken heeft een lijnkarakter, en zoals reeds vermeld is tot 80% van het ontladingsvermogen afkomstig van twee UV-lijnen: 257 en 185 nm, en het aandeel van vijf lijnen in het zichtbare deel van het spectrum is slechts ongeveer 2%.

Als de druk van de kwikdamp toeneemt, "vervagen" eerst alle lijnen en veranderen ze in strepen, waarna er een herverdeling van energie plaatsvindt: de straling in het UV-gebied wordt zwakker en in het zichtbare gebied neemt deze toe. Bij een kwikdampdruk van ongeveer 1000 mmHg neemt het aandeel zichtbare straling zo sterk toe dat de lichtopbrengst van de ontlading 20-25 lm/W bereikt, dat wil zeggen groter wordt dan die van gloeilampen voor algemeen gebruik. Maar tegelijkertijd is alle zichtbare straling geconcentreerd in het blauwgroene deel van het spectrum en zijn geel en rood licht volledig afwezig. Veel mensen zijn bekend met het licht van medische UV-bestralers - een nogal onaangename blauwgroene kleur, die het uiterlijk van verlichte objecten, in het bijzonder menselijke gezichten, sterk vervormt. Deze bestralers maken gebruik van hogedrukkwiklampen van het DRT-type (boog, kwik, buisvormig).

Ondanks de relatieve verzwakking van het aandeel UV-straling, blijft deze nog steeds in een vrij grote hoeveelheid in het ontladingsspectrum (ongeveer 40% van het aan de ontlading geleverde vermogen). Net als bij lagedrukfluorescentielampen kan deze straling met behulp van een fosfor worden omgezet in zichtbare straling. Maar als bij gewone fluorescentielampen de temperatuur van de wanden van de lamp slechts iets hoger is dan de temperatuur van de omgevingslucht, dan zijn bij hogedruklampen de afmetingen van de lampen veel kleiner en bereikt de temperatuur aan de wanden 500 - 600 oC . Het is nog niet mogelijk geweest fosforen te vinden die effectief werken bij dergelijke temperaturen.

Het probleem werd begin jaren vijftig van de vorige eeuw opgelost. Een kleine hogedrukkwiklamp werd in een andere, veel grotere kolf geplaatst en op het binnenoppervlak van deze kolf werd een fosfor aangebracht, die het grootste rendement heeft bij een temperatuur van 200 - 300 oC en voornamelijk rode straling uitzendt. regio. Tegenwoordig wordt door europium geactiveerd yttriumvanadaatfosfaat het vaakst als fosfor gebruikt. Sinds 1952 begon de massaproductie van dergelijke lampen door 's werelds toonaangevende fabrikanten - General Electric, Philips, Osram. Tegenwoordig bezetten hogedrukkwiklampen met fosfor qua productievolume de derde plaats na gloeilampen en fluorescentielampen.

In afb. Figuur 1 toont de inrichting van een kwiklamp.

Rijst. 1. met fosfor

Aan poot 3 is een ontladingsbuis 1 (“brander”) van kwarts met houders 2 van vrij dik nikkeldraad bevestigd (bij lampen met een hoog vermogen wordt de brander ook ondersteund door een veerhouder 4, die op de buitenste ballon rust). Poot 3 is hermetisch afgesloten in een buitenkolf 5, aan de binnenkant bedekt met een laag fosfor 6. Hogedrukkwiklampen gebruiken zelfverwarmende elektroden 7 in de vorm van een spiraal die op een wolfraamstaaf (kern) is gewikkeld en bedekt met een activerende stof. Naast de hoofdelektroden 7 hebben de lampen ontstekingselektroden 8, gelegen nabij de hoofdelektroden en elektrisch verbonden met de tegenovergestelde elektroden via begrenzingsweerstanden 9. Een standaard basis met schroefdraad 10 is bevestigd aan de buitenballon met behulp van mastiek voor hoge temperaturen A hitteschild 11 (meestal van mica). Het interne volume van de brander is gevuld met inert gas argon met een druk van 10 tot 50 mm Hg (afhankelijk van het vermogen van de lamp) en kwik.

In tegenstelling tot fluorescentielampen, waarin kwik altijd in vloeibare toestand verkeert, hogedruk lampen de hoeveelheid kwik wordt strikt gedoseerd en als de lampen branden, bevindt het kwik in de branders zich alleen in gasvormige toestand bij een dampdruk van 1000 - 1500 mm Hg (1,5 - 2 atmosfeer). Om zulke hoge kwikdampdrukken te verkrijgen moet de temperatuur van de branderwanden minimaal 500 °C zijn. Daarom worden hogedruklampbranders uitsluitend van kwarts gemaakt. De ruimte tussen de brander en de buitenkolf is gevuld met gas (technisch argon).

Schakelschema voor hogedrukkwiklampen eenvoudiger dan fluorescentielampen (Fig. 2).

Rijst. 2. Aansluitschema hogedrukkwiklampen 

Door de aanwezigheid van ontstekingselektroden die zich zeer dicht bij de hoofdelektrode bevinden, vindt er tussen deze elektroden een ontlading plaats bij spanningen onder de netspanning. Deze ontlading is erg zwak, omdat de stroom wordt beperkt door weerstanden 9, maar veroorzaakt een initiële ionisatie van het gas in de brander, waardoor de ontlading naar de hoofdelektroden gaat. De hoofdontlaadstroom wordt alleen beperkt door de smoorspoel en de waarde ervan is de eerste keer na het inschakelen 2 - 3 keer groter dan nadat de lamp volledig is doorgebrand. De ontladingsstroom verwarmt de hoofdelektroden tot een temperatuur die voldoende elektronenemissie garandeert (1000 - 1200 °C). Door de hoge ontladingsstroom beginnen de branderwanden op te warmen, het kwik erop verdampt geleidelijk volledig en de processen in de lamp stabiliseren. Het verbrandingsproces duurt behoorlijk lang - van 7 tot 10 minuten.

Net als in circuits met fluorescentielampen creëert de inductor een faseverschuiving tussen stroom en spanning (cos p ~ 0,5). Om deze verschuiving te compenseren, is een compenserende condensator parallel aan de ketting van de lamp en de inductor aangesloten.

Hogedrukkwiklampen met fosfor Verkrijgbaar in vermogens van 80, 125, 250, 400, 700 en 1000 W; Af en toe zijn er lampen met een vermogen van 50 en 2000 W. Lampen met een vermogen van 50, 80 en 125 W zijn verkrijgbaar met een E27 fitting, krachtigere lampen met een E40 fitting. Vermogensverliezen bij smoorspoelen bedragen in de regel niet meer dan 10%.

De lichtopbrengst van moderne lampen ligt tussen 40 en 60 lm/W; levensduur - tot 24.000 uur. Volgens deze parameters zijn hogedrukkwiklampen aanzienlijk superieur aan gloeilampen, die hun zeer brede distributie vooraf bepaalden.

Naast een hoge lichtopbrengst en een lange levensduur hebben hogedrukkwiklampen nog andere voordelen: relatieve compactheid; gemak van opname; breed vermogensbereik; zeer zwakke afhankelijkheid van parameters van de omgevingstemperatuur.

Nadelen van dergelijke lampen:

1. Lage kwaliteit van de kleurweergave (Ra = 45 - 50; voor buitenlandse Delux- en Super Delux-lampen - niet hoger dan 55).
2. Grote pulsaties van de lichtstroom (65 - 75%).
3. Lange opbrandtijd (tot 10 minuten).
4. Onmogelijkheid om een ​​hete lamp opnieuw aan te zetten - als de lamp per ongeluk uitgaat, kan deze pas weer worden ingeschakeld nadat de brander is afgekoeld.
5. Hoge temperatuur op de buitenkolf (250 - 300 oC).

Hogedrukkwiklampen worden veel gebruikt waar kleurweergavekwaliteit niet vereist is - in straatverlichting, magazijnen, industriële installaties (in de aanwezigheid van roterende delen - met de verplichte opname van aangrenzende lampen in verschillende fasen), enz.

Classificatie, markering en aanduiding van kwiklampen

Hogedrukkwiklampen worden geclassificeerd op basis van vermogen.
In Rusland worden lampen geproduceerd onder de naam DRL (boog, kwik, fluorescerend), waarna het vermogen wordt aangegeven in watt.

In het buitenland produceert elk bedrijf lampen onder zijn eigen naam: Philips - HPL; Osram-HQL; Algemeen Elektrisch - MBF; Sylvania - HSL en HSB; Radium-HRL. Volgens het internationale aanduidingssysteem ILCOS worden al deze lampen QE genoemd.

Tabel 1 toont het gemiddelde parameters van sommige soorten hogedrukkwiklampen met fosforen.