1. Теоретична частина

1.1 Фізичні основи роботи лампи.

Принцип дії металогалогенових ламп ґрунтується на тому, що галогеніди багатьох металів випаровуються легше, аніж самі метали, і не руйнують кварцове скло. Тому всередину розрядних колб МГЛ окрім ртуті та аргону, як у ртутних лампах високого тиску, додатково вводять галоїдні сполуки різних хімічних елементів. Не дивлячись на відносно малу у порівнянні з концентрацією ртуті концентрацію металів, що додаються у розряд, майже усе випромінювання розряду створюється саме атомами цих добавок, внаслідок нижчих потенціалів їх збудження. Пари ртуті грають роль буферу, забезпечуючи високу температуру в розряді, високий градієнт потенціалу, малі теплові втрати тощо.

Для підвищення виходу випромінювання атомів металевих добавок вимагається вища аніж у ртутних ламп високого і надвисокого тиску робоча температура колби. Для забезпечення високої температури, розрядні колби МГЛ роблять меншого розміру у порівнянні з колбами ртутних ламп такої самої потужності. У більшості випадків зменшують відстань між електродами і підвищують тиск парів ртуті.

Лампа ДРВК 4000 відноситься до кульових металогалогенових ламп, тобто діаметр колби яких за величиною близький до відстані між електродами.

Після запалювання в лампі виникає розряд у парах ртуті за низького тиску та наповнюючому газі (аргоні). В міру розігрівання колби і випаровування ртуті зростає тиск її парів і разом з цим змінюються характеристики розряду: зростають градієнт потенціалу, потік випромінювання, світлова віддача і яскравість. Одночасно випаровуються випромінюючі добавки. За достатньо високої температури стінок колби в об’ємі лампи створюється певний тиск парів речовини, що вводяться в розрядну колбу. Молекули речовини, потрапляючи в зону розряду з високою температурою, розкладаються там на атоми, які збуджуються й випромінюють. Для того щоб така лампа могла діяти протягом тривалого часу, необхідно, щоб атоми, що входять до складу хімічної сполуки, дифундуючи за межі розрядного каналу й потрапляючи в зону з більш низькою температурою, знову практично повністю возз'єднувалися в первісні сполуки, тобто повинен існувати й підтримуватися протягом усього терміну служби замкнутий металогалогеновий цикл випромінюючих добавок.

Сенс введення хімічних сполук замість чистих елементів полягає в тому, щоб за припустимої робочої температури колби підвищити пружність парів речовини й концентрацію елемента, що цікавить нас, у розряді до рівня, за якого вони можуть давати достатнє випромінювання, або використовувати випромінювання елементів, які в чистому виді руйнують скло колби.

Якщо в лампу вводиться не один, а декілька елементів у вигляді хімічних сполук, то для кожного з них повинен існувати й підтримуватися свій замкнутий цикл.

Висока температура електродів приводить до активного розпилення матеріалу електродів, що викликає руйнування електродів і потемніння поверхні колби, а, отже, і швидкий спад світлового потоку за рахунок зменшення світло пропускної здатності кварцу. Для усунення цих негативних явищ у лампі використовується вольфрамо – галогеновий цикл повернення розпиленого вольфраму на електроди зі стінок колби. Вольфрам з галогенами утворює галогенід, що може існувати у вузькому діапазоні температур (300...1600 º С). До 300 С галогенід не утворюється, вище 1600 С – розкладається.

Броміди ртуті забезпечують очищення внутрішньої поверхні колби від вольфраму, що розпилюється з поверхні розжарених електродів і осідає на внутрішню поверхню колби, зменшуючи пропускання світла колбою. Таким чином, броміди ртуті збільшують світлопропускання колби, і, значить, підвищують термін служби.

Спад світлового потоку завдяки дії бромно - вольфрамового регенеративного циклу не перевищує 10 - 20 % за час горіння.

Металогалогеновий цикл випромінюючих добавок та вольфрамогалогеновий цикл повернення розпиленого вольфраму зі стінок колби на електроди ефективно можуть проходити лише за умови граничної чистоти елементів конструкції, що контактують з розрядом.

Відомо, що МГЛ, пальники яких містять лише ртуть та рідкоземельні метали, не можуть бути роботоздатними внаслідок контрагування (стягування) розряду, що приводить до нестабільності роботи лампи аж до її погасання.

Йодид цезію запобігає контрагуванню розряду, розширює дугу й таким чином стабілізує розряд, підвищує світловіддачу і зменшує нерівномірність нагрівання колби, спричинену конвекцією.

Гольмій, диспрозій та тулій є випромінюючими добавками, що суттєво впливають на спектральні характеристики випромінювання лампи.

В залежності від потужності ламп ДРВК у видимій області випромінюється від 44 до 48 % споживаної потужності, в ІЧ – області — 40 – 42 % (випромінювання нагрітої колби й розряду), інше — в УФ – області, починаючи з 220 нм, але головним чином в області більше 350 нм.

Час розпалювання в залежності від потужності становить 30...60 с (при цьому досягається 0,8Ф_ном), а через 2...3 хв. характеристики лампи повністю стабілізуються.

При повторному запалюванні гарячої лампи час розпалювання значно скорочується.

Глибина пульсації світлового потоку на частоті 50 Гц для ламп 575 Вт становить близько 75 % і зменшується з ростом потужності. Температура навколишнього середовища й умови охолодження впливають на режим роботи ламп. З ростом температури колби лампи Т_к падає, і навпаки. Для того щоб зменшити вплив теплового режиму світильника на Т_к, мінімальна відстань між колбою й рефлектором повинна бути не менше одного - півтора діаметрів колби. Середній термін служби ламп становить кілька сотень годин і визначається нормованим зниженням Т_к до 5500 ºС, що згідно з ТУ й є межею терміну служби. Фактичний термін служби ламп істотно вище.

Лампи включаються в мережу змінного струму напругою 380 В через спеціальний дросель. Для запалювання й миттєвого перезапалювання гарячої лампи служить спеціальний блок миттєвого перезапалювання (БМП).