Лекції зі "Світлотехніки"

У вітчизняній номенклатурі джерел світла існує ряд типів НЛВД:

Днат (Дугові Натрієві Трубчасті) – в циліндровій колбі;

Днас (Дугові Натрієві в  Светорассєївающей колбі) – призначені для прямої заміни ламп ДРЛ, поміщаються в колбу ДРЛ з люмінофорним шаром. Лампи аналогічної конструкції, замість люмінофора на колбу яких нанесений светорассєївающий шар білого пігменту, позначаються Днамт (Дугові Натрієві Матірованниє);

Дназ (Дугові Натрієві Дзеркальні) – проводилися в різних модифікаціях. Дрібними партіями випускалися лампи в колбі, аналогічною ДРІЗ, де пальник розміщувався аксіальний (на геометричній осі відбивача). Ширшого поширення набули лампи, відомі під торговою маркою «Reflux» («Рефлакс») із зеркалізованной колбою спеціальної форми. У невеликій кількості виготовлялися лампи-фари з пальником Днат.

Електричні параметри  НЛВД і ДРЛ однакової потужності помітно відрізняються один від  одного, тому робота цих джерел світла з однаковими пуськорегулірующмі апаратами (ПРА) неможлива. Конструкція пальника НЛВД виключає можливість вбудовування в них запалюючих електродів, подібно до ламп ДРЛ. Через це для запалення НЛВД необхідний пробій міжелектродного простору імпульсом високої напруги. Для цього до складу ПРА включається спеціальний імпульсний запалюючий пристрій – ІЗУ, конструктивно оформлене у вигляді окремого блоку. У світовій практиці НЛВД, що вимагають використання ІЗУ, маркіруються буквою «Е» в трикутній рамці.

Для забезпечення можливості прямої заміни ДРЛ на НЛВД випускаються лампи зменшеної потужності з електричними параметрами, відповідними серійним ДРЛ. Так, для заміни лампи ДРЛ 250 використовується лампа Днас 210, яка, не дивлячись на меншу потужність (210 Вт замість 250) має значно вищу світлову віддачу. Для забезпечення запалення таких ламп в звичайній схемі включення ДРЛ для наповнення пальників застосовуються газові суміші спеціального складу, які, втім, декілька знижують світлову віддачу і термін служби. Крім цього в конструкції ніжки лампи передбачається так звана «пускова антена». Вона представлет собою металеву стрічку або дріт, обвитий навколо пальника впритул з її стінками і сполучену з одним з електродів. Такий пристрій збільшує електричну місткість міжелектродного проміжку, тим самим знижуючи напругу його пробою. Лампи, що не вимагають використання зовнішніх запалюючих пристроїв, маркіруються на колбі буквою «I».

 
 

 

   

 Спектр НЛВД типа ДНаТ  

    НЛВД мощностью 150 и 100 Вт 

Спектр НЛВД типа ДНаТ

 

ПРА компании Helvar для газоразрядных ламп мощностью  от 8 до 1000 Вт

Метало галогенні лампи

Метало галогенні лампи – це ртутні лампи високого тиску з добавками йодидів металів або йодидів рідкоземельних елементів (діспрозій (Dy), Гольмій (Ho) і тулій (Tm) а також комплексні сполуки з цезієм (Cs) і галогеніди олова (Sn). Ці сполуки розпадаються в центрі розрядної дуги, і пари металу можуть стимулювати емісію світла, чиї інтенсивність і спектральний розподіл залежать від тиску пари метало галогенні.

Зовні металогенії лампи відрізняються від ламп ДРЛ відсутністю люмінофора на колбі. Вони характеризуються високою світловою віддачею (до 100 лм / Вт) і значно кращим спектральним складом світла, але термін їх служби суттєво менше, ніж у ламп ДРЛ, а сема включення складніше, тому що, крім баластного дроселя, містить підпалює пристрій.

Часте короткочасне включення ламп високого тиску зменшення строку їх служби. Це відноситься як до запуску ламп з холодного, так і з гарячого стану.

Світловий потік практично не залежить від температури навколишнього середовища (поза світильника). При низьких температурах навколишнього середовища (до -50 ° С) необхідно використовувати спеціальні пристрої запалювання.

HMI-лампи

Короткодуговие лампи HTI – метало галогенні лампи з підвищеним навантаженням на стінку і дуже коротким міжелектродному відстанню мають ещe більш високу світлову віддачу і перенесення кольорів, що, проте, обмежує термін служби. Головною сферою застосування ламп НМI є сценічне освітлення, ендоскопія, кіно-і відеозйомка при денному освітленні (колірна температура = 6000 K). Потужність цих ламп лежить в діапазоні від 200 Вт до 18 кВт.

Для оптичних цілей були розроблені коротко дугові метало галогенні лампи HTI з малими міжелектродному відстанями. Вони відрізняються дуже високою яскравістю. Тому вони використовуються насамперед для світлових ефектів, як позиційні джерела світла і в ендоскопії.

Властивості високого и надвисокого тисків

Розряди високого і особливо надвисокого  тиску мають високі яскравості в  різних областях спектру, в десятки  і сотні разів перевершують яскравості ламп розжарювання, завдяки чому вони з успіхом застосовуються в різних світлооптичних приладах і установках.

Мала  інерційність випромінювання розряду  є недоліком для загального освітлення, оскільки вона призводить до великих  пульсація, світлового потоку при роботі в стандартних мережах змінного струму з частотою 50 Гц. У той же час вона відкриває РЛ безліч спеціальних застосувань там, де потрібно модуляція випромінювання.

Широке  і вельми різноманітне застосування знаходять імпульсні лампи, що дають  спалахи випромінювання виключно високої  яскравості і дуже малої тривалості. Вони застосовуються в численних приладах і установках для спостереження і вивчення бистродвіжущихся частин машин і механізмів (у стробоскопи), при фотографуванні та вивченні швидко протікаючих процесів, аерофотозйомки, оптичної дальнометріі і т. д. В даний час імпульсні лампи широко застосовуються для оптичної накачування лазерів. Сучасній різновидом газорозрядних ламп є так звані энергосберегающие лампы, широко применяемые для освещения квартир и офисов.

Поряд із багатьма перевагами газорозрядні лампи мають і недоліки, головним з яких є деяка складність їх включення в мережу, пов'язана з особливостями розряду. При запаленні потрібні більш високі напруги, ніж при стійкому горінні. Для забезпечення сталого режиму горіння в ланцюг кожної лампи доводиться включати баласт, що обмежує струм розряду необхідними межами. Характеристики ламп з розрядом в парах металів або речовин залежать від їх теплового режиму, і їх нормальний режим встановлюється тільки через деякий час після включення. Повторне запалювання ламп з розрядом в парах металу при високого і надвисокого тиску без спеціальних прийомів можливо тільки після закінчення деякого часу після вимкнення.

Ксенонові лампи трубкової та сферичної  форми

Хоч у ксеноновій лампі відсутня спіральрозжарювання, проте світло її подібне до сонячного. Ксенонова лампа – це звичайна колба, наповнена сумішшю хлоридів металів та інертних газів, один з яких – ксенон. Світловий потік цих ламп формується внаслідок горіння електричної дуги між двома електродами, які містяться у ксеноновому середовищі.

Для активації горіння дуги необхідна  початкова іонізація міжкатодного газового простору, яка досягається  шляхом створення між електродами  початкового імпульсу високої напруги 25 кВ, що здатний надати електронам та іонамгазу необхідного прискорення. Характерною особливістю цих ламп є неперервний спектр випромінювання, близький до сонячного, тобто випромінюване ксеноновою лампою біле світло подібне до денного.

Однак, застосування ламп з дугою  наштовхується на ряд технічних  труднощів. Якщо для підтримання електричної дуги достатньо напруги 100 В, то для її утворення необхідна значно більша напруга – до 25 кВ. Саме за такої напруги між електродами виникає дуга, піднімається температура, хлориди випаровується, і лампа виходить на оптимальний режим роботи. Тому для таких ламп необхідний додатковий пуско – регулюючий блок.

Перша серійна ксенонова газорозрядна лампа типу D2Sрозроблена фірмою Philipsяк джерело світла підвищеної яскравості для автомобільних фар.

Нині ксенонові лампи  мають температуру кольору до 4300 К, порівняно з 2800 К спіралі  розжарення галогенної лампи. Подальше удосконалення ксенонових ламп, крім збільшення терміну експлуатації, скорочення часу запалення, спрямоване знову ж таки на збільшення температури кольору, від якої залежить яскравість випромінюючого світла і колір цього світла. Сучасні лампи вже перевищили температуру і спектр випромінювання сонячного світла. Світло більшості ксенонових газорозрядних ламп має голубий відтінок.