ламп низкого давления. Поэтому лампы, использующие разряд высокого давления, часто называют лампами высокой интенсивности. Размеры их светящих тел оказываются очень удобными для применения в оптических элементах светильников. Сами светильники могут быть достаточно компактными, а их количество в осветительной установке намного меньшим, чем в установках с люминесцентными лампами или с лампами накаливания. Электрические и световые параметры ГЛВД практически не зависят от температуры и влажности окружающего воздуха, лишь напряжение зажигания увеличивается с понижением температуры. Кроме того, потери мощности в индуктивных балластах ГЛВД составляют около 10"/о мощности лампы по сравнению с более чем 20% в балластах люминесцентных ламп. Срок службы ГЛВД и их световая отдача не уступают люминесцентным лампам и намного превосходят соответствующие параметры ламп накаливания. В настоящее время многие осветительные установки оказываются наиболее эффективными при использовании светильников с ГЛВД, несмотря на сравнительно высокую стоимость ламп.

Ртутные лампы высокого давления с исправленной цветностью. Среди высокоинтенсивных источников света, применяемых для общего освещения, наиболее распространенными являются ртутные лампы высокого давления с исправленной цветностью. Такие лампы называются также дуговыми ртутными люминесцентными - ДРЛ. Их широкое распространение в осветительных установках объясняется массовостью производства, высокими световой отдачей и сроком службы, отсутствием специального зажигающего устройства, сравнительно небольшими потерями в балласте, возможностью работы в широком диапазоне окружающих температур.

Основным, элементом конструкции лампы является трубчатая разрядная горелка, выполненная из кварца, способного длительно работать при температурах около вОСС. С обоих концов в горелку заштампованы электроды, которые представляют собой вольфрамовый стержень (керн), на который иавнта вольфрамовая проволока. Промежутки в витках заполнены активатором (эмиттером), снижающим работу выхода электронов из металла в катодный полупернод работы электрода. Применение активаторов уменьшает также распыление вольфрама, что ведет к улучшению стабильности светового потока н увеличению срока службы лампы. Из-за различия в температурных коэффициентах линейного расширения кварца и металлического токового ввода последний для снижения температурных напряжений выполняется из молибденовой фольги.

Лампы ДРЛ выпускаются в четырехэлектродном исполнеинн. Приблизительно в 2 мм от основных электродов расположены вспомогательные зажигающие электроды, выполненные из тонкой вольфрамовой проволоки. Они соединены с противоположиымв основными электродами через резисторы. Лампы надежно зажигаются от напряжения сети при окружающей температуре до -25 °С. Применение дополнительных зажигающих устройств позволяет применять лампы при температурах до -45 °С.

В горелку лампы вводится дозированное количество ртути. Во время работы ртуть полностью испаряется, поэтому от ее количества, вводимого в горелку, зависит давление паров, а следовательно, н градиент потенциала в разряде, определяющий излучаемую лампой мощность. В горелке лампы ДРЛ мощностью 80 Вт давление паров ртути составляет 10» Па, а в лампах мощностью 1000 Вт приблизительно 2,5-10Па. Этим, в частности, объясняется меньший срок службы у ламп малой мощности. Горелка наполняется также аргоном, который облегчает зажигание и разгоранне лампы.

С помощью никелевых держателей (траверс) горелка закрепляется по оси наружной колбы, выполненной из термостойкого боросиликат-ного стекла с температурой размягчения свыше 600°С. Наружная колба наполняется инертным газом для предотвращения окисления вводов в горелку. Давление газа выбирается таким, чтобы во время работы лампы оно равнялось давлению окружающего воздуха. Обычно колбы ламп ДРЛ наполняются смесью азота и аргона (технический аргон). Эта смесь обладает достаточно низкой теплопроводностью для обеспечения требуемого теплового режима горелки.

Излучение ртутного разряда в видимой части спектра состоит из четырех линий, лежащих в фиолетовой, зеленой и желтой областях

т зооу

700 О

too 450 500 550 600 650 700 А ,нм Рис 5. Спектр излучения лампы ДРЛ в видимой области

Рис. 6. Устройство лампы ДРЛ:

/ - колба, покрытая люиииофорон; 2 -кварцевая разрядная трубка; 3 -основные электроды: 4 - вспомогательный зажигающий электрод; 5 - держатели (траверсы); ff -резисторы; 7-иож-ка; 8 - цоколь

спектра (404,7; 435,8; 546,1; 577/579 им). Цветопередача ртутного разряда невысока (/?а=22). Из-за отсутствия в спектре излучения красных линий существенно искажается цвет объектов, в окраске которых представлены оранжево-красные тона, например цвет человеческой кожи. Значительная часть излучения ртутной дуги высокого давления находится в ультрафиолетовой (УФ) области (от 250 до 365 им). Оно преобразуется в видимое излучение с помощью нанесенных иа внутреннюю поверхность колбы люминофоров - неорганических веществ кристаллической структуры, люмниесцирующих под действием УФ излучения. Наиболее часто применяемыми люминофорами являются ортофосфат кальция-цинка, активированный оловом (Л42-ДВ), и редкоземельные люминофоры - ванадат-фосфат иттрия, активированный либо европием (Л43), либо европием и тербием (Л50). Редкоземельные люминофоры наиболее эффективно преобразуют УФ излучение в видимое и обеспечивают высокие «красные отношения» ламп, однако они дороги. Поэтому часто применяется смесь люминофоров Л42-ДВ (широкий спектр излучения с максимумом при 600 им) и Л50 или Л43 (узкий спектр излучения с максимумом при 618 им и небольшим максимумом при 700 им) в пропорции соответственно 75 и 25 %. Такая смесь люминофоров сравнительно дешева, при этом «красное отношение» Фк= =6%. Лампы с люминофором Л43 или Л50 имеют Фк=10%. Индекс цветопередачи ламп с редкоземельными люминофорами i?a-=45, а со смесью ортофосфата и редкоземельного люминофора Ла=40. Спектр излучения лампы ДРЛ в видимой области показан иа рис. 5.

Устройство лампы ДРЛ дано иа рис. 6, из которого видно, что наружная колба имеет эллипсоидную форму. Такая форма обеспечивает равномерное распределение температуры по поверхности колбы, а ее размеры, зависящие от мощности лампы, создают оптимальный тепловой режим для люминофора.

При включении лампы ДРЛ в сеть последовательно с индуктивным балластом к ее основным электродам в первый момент приложено сетевое напряжение. Это же напряжение оказывается приложенным между основными и ближайшими к ним вспомогательными электродами и зажигает между ними тлеющий разряд в аргоне. Ток разряда, ограниченный балластом и резисторами, нагревает газ, ртуть начинает испа-

ряться. При этом уменьшается сопротналение промежутка между основными электродами до значения, соответствующего услонию воз-иикновения между ними дугоного разряда. Ток, протекающий при зажигании лампы (пусковой ток), определяется в основном сопротивлением балласта и из-за малого давления паров ртути превосходит установившееся значение приблизительно в 2 раза. Нагрей горелки раз-

150 -WO 50

iJDO

«Г

Рис. 7. Изменение параметров лампы ДРЛ с индуктивным балластным дросселем в процессе разгорания:

/ - ток /; 2 - ношиость ланпы Р; 3 - напряжение на ланпе • поток ф

эо 100 по

i/c/Wc,„„«,r.

Рис. 8. Изменение параметров лампы ДРЛ с индуктивным балластным дросселем при колебаниях питающего напряжения:

1-Ф; 2-Р; 3 - 1; 4-Уд: 5 - световая отдача Т); 6 - срок служб>1 т

рядом приводит к дальнейфему испарению ртути. Ее давление возрастает, ток лампы при этом уменьшается, достигая установившегося значения примерно через 5 мни. Изменение параметров лампы с индуктивным балластным дросселем в процессе разгорания показано иа рис. 7.

При колебаниях питающего напряжения в пределах ±10% номинального значения параметры лампы ДРЛ меняются, как показано иа рис. 8. Если это напряжение прерывается более чем иа половину периода, то лампа гаснет из-за деяонизации паров ртути в горелке. Погасание лампы может произойти также пря снижении напряжения питания более чем иа 10% иа время, превышающее 2-3 перяода. Повторное зажигание

Рис. 9. Кривая силы сэета лампы ДРЛ с условным световым потоком 1000 лм

возможно лишь через промежуток времени, необходимый для остывания лампы, который зависит от ее мощности, конструкции светильника и температуры окружающей среды. Обычно он составляет 5-10 мнн.

Лампы ДРЛ могут работать в любом положеинн, однако при вертикальном положении горения их световой поток обычно на 2-5 % выше, чем при горизонтальном. Это объясняется различными условиями работы газового разряда, в частности выгибанием шнура дуги и охлаждением плазмы разряда стенками горелки при горизонтальном положении лампы.

Основные параметры ламп ДРЛ отечественного производства приведены в табл. 1. Изготовителями ламп ДРЛ являются СПО «Светотехника» (80-1000 Вт), Полтавский завод газоразрядных ламп (ПЗГРЛ) (250 и 400 Вт) и МЭЛЗ (700-2000 Вт).

Распределение яркости по поверхности ламп ДРЛ довольно неравномерно, его характер, а также индикатрисы яркости даны в [10].

На рис. 9 приведена кривая силы света лампы ДРЛ с условным потоком 1000 лм. Распределение светового потока лампы в пространстве по зональным телесным углам следующее:

Коэффициент пульсации излучения ламп ДРЛ мощностью 80 и 125 Вт может превосходить 70%*. У остальных ламп ДРЛ Кп,и= =55-60 %. Спад светового потока ламп ДРЛ в процессе срока службы при 8-часовом цикле горения (8 ч работы, перерыв для остывания и т. д.) характеризуется кривой, приведенной на рнс. 10.

Рнс. 10. Кривая спада светового потока лампы ДРЛ, работающей в 8-часовом цикле, на протяжении срока службы

Средняя продолжительность горения ГЛВД различных типов указывается для 8-часового цикла. При меньшем цикле горения спад светового потока лампы возрастает, а срок службы уменьшается. Это объясняется вредным влиянием пусковых режимов на характеристики ГЛВД. При непрерывном горении срок службы ГЛВД приблизительно в 1,5 раза превышает номинальное среднее значение.

* Данные по коэффициентам пульсации излучения ГЛВД любезно предоставлены В. Н. Уткиным (ВНИСИ).

га я-

к X tj е;

<

о"

-г -г

о" я

- <м

О) О)