Лампи ДРЛ історія, робота, маркування
Лампи ДРЛ - це люмінесцентні ртутні розрядні лампи високого тиску з виправленою передачею кольору. Незважаючи на таке визначення не треба плекати ілюзій. Передача кольору ламп ДРЛ залишає бажати кращого.
Історично першими з'явилися лампи низького тиску, де розряд відбувався в парах натрію. Тут мається на увазі не процес винаходу, але промислове освоєння освітлювальних приладів. Якщо говорити в ширшому сенсі, то комерційний сенс використовувати розрядні лампи для освітлення вніс в промисловість Петер Купер Х'юїт. І сталося це в 1901 році. З заповненням з ртуті лампи здалися творцеві настільки вдалими, що він в наступному році організував компанію за підтримки Джорджа Вестінгауз. Підприємства останнього займалися випуском продукції.
Петер Купер Хьюїт і Джордж Вестінгауз
Потужність світлового потоку натрієвих ламп становила 50 лм / Вт, що вважалося непоганим показником. Незважаючи на специфічний жовто-оранжевий колір випромінювання. В СРСР освоєння натрієвих ламп низького тиску не пішла. Ртутні визнали більш прийнятними. До того ж, з'явилися натрієві лампи високого тиску. Всі описані моделі мають досить поганий передачею кольору. Особливо це стосувалося живих об'єктів і, зокрема, людини. Недолік зуміли частково подолати в 1938 році, ввівши в промислове виробництво ртутні лампи низького тиску. Ось їх ключові характеристики:
- Світлова віддача - від 85 до 104 лм / Вт.
- Термін служби - до 60 тис. Годин.
- Перспективний спектр випромінювання.
Лампи ДРЛ з'явилися тільки на початку 50-х. Їх експлуатаційні характеристики не дотягують до наведених вище (віддача від 45 до 65 лм / Вт, термін служби від 10 до 20 тис. Годин), але також прийнятні. Лампи ДРЛ застосовуються як для зовнішнього, так і внутрішнього освітлення. Наступним кроком у розвитку розрядних ламп стали РЛВІ (високої інтенсивності). Ключовою відмінністю з'явився більш високий ККД. У найперших зразках показник вже становив 100 лм / Вт. Натрієві лампи високого тиску також перевершують за показниками моделі ДРЛ.
Люмінесцентна ртутна розрядна лампа
Особливості роботи розрядної лампи з виправленою передачею кольору
яскравість лампочки
Вище йшлося про те, що деякі розрядні (та й люмінесцентні) лампи мають поганий передачею кольору. Це означає, що навколишній світ буде трохи спотворений, що швидко стомлює психіку. Але є й інший фактор - фізіологічна чутливість очей. Вона неоднакова по всьому видимому спектру, а частина людей може спостерігати навіть ауру. Але у більшості індивідів максимум сприйнятливості доводиться на хвилю 555 нм (зелений колір). А в сторону країв чутливість очей спадає.
Ось чому дослідники закликають виконувати коригування потужності ламп на фізіологічні особливості людини. В результаті 1 Вт на довжині хвилі 555 нм еквівалентний 10 - на 700 нм. Інфрачервоне випромінювання зовсім не сприймається людиною. Тому оцінку яскравості виробляють по світловому потоку, що враховує ефект кожної з довжин хвиль. Одиницею вимірювання величини служить люмен, еквівалентний потужності 1/683 Вт для довжини хвилі 555 нм. А світловіддача (лм / Вт) показує, яка частка потужності в лампочці стає оптичним випромінюванням. Максимальне значення може становити 683 лм / Вт і спостерігається тільки на хвилі 555 нм.
Читайте також: Газорозрядна лампа
Не можна обійти увагою і одиницю освітленості - люкс. Чисельно вона дорівнює 1 лм / кв.м. Знаючи світловий потік, висоту установки лампи, кут її розкриття, можна порахувати освітленість. У свою чергу, цей параметр для тих чи інших приміщень нормується по ГОСТ. У світлі сказаного повинно бути зрозуміло, чому лампи ДРЛ з виправленою передачею кольору все ще зустрічаються на ринку, незважаючи на порівняно незавидні характеристики.
Яскравість ДРЛ лампи
Для оцінки кольору застосовується локус. Це фігура, що нагадує перевернуту параболу, трохи завалену на лівий бік. У ній кожен колір має свої дві координати від 0 до 1. Щоб лампа мала гарною передачею кольору, положення її інтегрального випромінювання повинне бути розташоване приблизно в центрі локусу. Додамо до цього, що підвищення температури кольору змішає спектр від червоного до фіолетового:
- 2880 - 3200 К - теплий жовтий;
- 3500 К - нейтральний білий;
- 4100 К - холодне біле;
- 5500 - 7000 К - денне світло.
В цьому плані жовто-помаранчеві натрієві лампи низького тиску вважаються невдалим вибором. Від них хімічний дисбаланс в сітківці ока викликає стомлення. Однак не потрібно забувати, що вирішальну роль все-таки грає спектр, а не колірна температура: будь-яка лампочка поступається Сонцю. Ось чому в бідному спектрі натрієвої лампи низького тиску (дві спектрінкі в районі жовтого) предмети будуть виглядати чорними, сірими або жовтими. Це і називається поганий передачею кольору.
Прийнято цей параметр характеризувати індексом на основі візуального порівняння освітлюваних лампочкою зразків з еталоном. Значення укладається в діапазон від 1 (найгірший варіант) до 100 (ідеал). На практиці максимум можна знайти лампу в інтервалі від 95 до 98. Це допоможе вибрати лампу ДРЛ на прилавку (типове значення від 40 до 70).
виправлення кольору
У середовищі іонізованого газу тліє розряд. Ось і весь принцип дії. Решта зводиться до умов отримання горіння дуги між електродами. Умови іонізації вимагають наявності високої напруги, яке в подальшому вже не знадобиться. Ось чому багато розрядні лампи вимагають наявності пуско-регулюючого апарату. Атмосфера заповнена інертним газом і деякою кількістю пружних металевих парів (ртуть, натрій, їх галогенідів). У практиці ламп використовуються переважно такі види розрядів:
- Тліючий - з малою щільністю струму при низькому тиску газу або пари. Падіння напруги на катоді може становити до 400 В. Візуально видно темні плями в районі катода.
- Дугового - з високою щільністю струму при різному тиску. Падіння напруги на катоді порівняно невелика (до 15 В). Стовп дуги низького тиску подібний тліючому.
- Дуги високої інтенсивності - специфічне явище, яке використовується в прожекторах. Зокрема, застосовувалися для виявлення повітряних об'єктів ворога в період Другої світової війни. Грунтується на особливому режимі роботи вугільного стрижня, відкритому в 1910 році Г. Беком.
Спектр ртутного розряду лежить в ультрафіолетовій області на 40%. Люмінофор перетворює цю область в червоне свічення, при цьому велика частина фіолетовою і синьої частини вільно проходить. Якість виправлення спектра визначається червоним відношенням (росте при підвищенні товщини шару, як і ціна, потрібні параметри визначають експериментально через складність розрахунку). Ртутна пальник зазвичай з кварцового скла (не виділяє в процесі роботи газоподібних речовин), а зовнішня колба, зсередини покрита люмінофором - зі звичайного, але тугоплавкого. Цоколь звичайний, едісоновськой. Як люмінофора зазвичай застосовують активоване европием фосфат-ванадат ітрію. Цей матеріал має спектр світіння з чотирьох червоних смуг: 535, 590, 618 (max), 650 нм. Оптимальний режим роботи досягається при температурі від 250 до 300 градусів (час виходу близько чверті години).
Читайте також: Коронний розряд
Перед нанесенням люмінофор розмелюють і прожарюють. Фосфат-ванадат ітрію обраний за те, що відмінно витримує обробку. Висока вартість може бути компенсована спільним застосуванням з іншими матеріалами. Наприклад, ортофосфат стронцію-цинку. Вони краще поглинають довжину хвилі 365 нм, і в цілому вдається домогтися прийнятних характеристик (враховуючи специфіку застосування в сфері промислового освітлення при висоті установки від 3 до 5 метрів).
Є випадки застосування активованого чотиривалентність марганцем фторогерманата магнію. Світлова віддача і червоне відношення (6-8%) при цьому кілька знижуються. Оптимальний температурний режим також знаходиться в районі 300 градусів Цельсія. При подальшому нагріванні ефективність пристрою падає. Матеріалу за всіма показниками, крім ціни, поступається фосфат-ванадату ітрію: поглинає частину фіолетово-синьої області спектра, має спектр світіння в далекій червоній області (де очей має малу чутливість), при обробці втрачає свою яскравість.
У конструкції зазвичай передбачені один або два запалюють електрода, відстань від яких до катода порівняно невелике. Так що зовнішній пускорегулюючі апарати не потрібно. У поєднанні зі стандартним цоколем виходить зручна заміна лампочок розжарювання при збільшеному ККД. Колба в процесі роботи сильно гріється через інтенсивне поглинання люмінофором випромінювання. Розрахунок геометричної форми ведеться, виходячи з цього параметра. З одного боку потрібно, щоб все випромінювання пальника впало на люмінофор, з іншого - температура в робочому режимі не повинна перевищити оптимальної (див. Вище).
Колбу наповнюють найчастіше аргоном. Він дешевий і вносить малий теплові втрати. Підмішують 10-15% азоту для збільшення напруги пробою. Загальний тиск приблизно дорівнює атмосферному. Неприпустимо попадання всередину кисню (руйнує металеві деталі) або водню (підвищує напругу розпалювання дуги). Положення горіння допускається будь-яке, але горизонтальне не заохочується. Дуга в цьому випадку кілька згинається, і кварцове скло виявляється в невигідному температурному режимі. Температура середовища впливає на напругу пробою. Взимку розпалити дугу буде складніше, тому що ртуть осідає, і процес йде в середовищі практично чистого аргону (з цієї причини пускові пристрої іноді доводиться застосовувати).
маркування
У вітчизняній практиці цифра, що йде після ДРЛ, означає споживану потужність у Вт. Потім слід червоне відношення: відношення червоного потоку (від 600 до 780 нм) до загального - виражається у відсотках. Через дефіс ставиться номер розробки. Червоне відношення характеризує передачу кольору, хорошими значеннями вважаються ті, що вище десяти.
За міжнародним стандартом IEC 1231 застосовується система ILCOS. Це конкуренти німецької маркування LBS і загальноєвропейської ZVEI. Так що на ринку панує повний розбрід. Згідно ILCOS:
- QE позначає еліпсоїдну форму колби.
- QR позначає колбу з внутрішнім шаром, грибовидную.
- QG позначає сферичну колбу.
- QB позначає вироби з вбудованим баластом.
- QBR позначає вироби з вбудованим баластом і шаром.