Устройство ламп

Шаровая форма колбы ламп выбрана из условия обеспечения большой механической прочности при высоких давлениях и малых расстояниях между электродами. Шаровая колба из кварцевого стекла имеет две диаметрально расположенные длинные цилиндрические ножки, в которых запаяны вводы, соединенные с электродами. Большая длина ножки необходима для удаления вывода от горячей колбы и предохранения его от окисления. В ртутных лампах некоторых типов имеется дополнительный электрод поджига в виде впаянной в колбу вольфрамовой проволоки.

Общий вид ртутно-кварцевых ламп сверхвысокого давления с короткой дугой различной мощности, Вт: а – 50; б – 100; в – 250; г – 500; д – 1000

Металлогалоге́нные ла́мпы

Металлогалоге́нная ла́мпа (МГЛ) — один из видов газоразрядных ламп высокого давления. Отличается тем, что для коррекции спектральной характеристики дугового разряда в парах ртути в горелку дозируются специальные излучающие добавки, представляющие собой галогениды некоторых металлов.

Светящимся телом МГЛ является плазма дугового электрического разряда высокого давления. Основным элементом наполнения разрядной трубки МГЛ является инертный газ (как правило, аргон Ar) и ртуть Hg. Помимо них в газовой среде наполнения присутствуют галогениды некоторых металлов, обычно иодид натрия и иодид скандия. В холодном состоянии галогениды в виде тонкой плёнки конденсируются на стенках. При высокой температуре дугового разряда происходит испарение этих соединений, диффузия паров в область столба дугового разряда и разложение на ионы. В результате ионизированные атомы металлов возбуждаются и создают оптическое излучение.

Основная функцией инертного газа – буферная: газ способствует протеканию электрического тока при низкой температуре в то время, когда большая часть ртути находится в жидкой фазе, а галогениды - в твёрдой фазе, и парциальное давление их весьма мало. По мере прогрева РТ током происходит испарение ртути и галогенидов, в связи с этим существенно изменяются как электрические, так и световые параметры лампы — электрическое сопротивление РТ, световой поток и спектр излучения.

Выбор добавок производится таким образом, чтобы заполнить имеющиеся в спектре излучения ртути «провалы» с целью получения необходимого спектра лампы. Принцип действия МГЛ был предложен в 1911 г. Ч. Штейнмецом.

Галогенный цикл: в баллоне лампы присутствуют пары йодидов металлов. При инициации электрического разряда с разогретых электродов начинает испаряться вольфрам, и его пары вступают в соединение с йодидами, образуя газообразное соединение - йодид вольфрама. Этот газ не оседает на стенках колбы (баллон остается прозрачным в течение всего срока работы лампы). Непосредственно вблизи разогретых электродов газ разлагается на пары вольфрама и йод, т.е. электроды окутаны облаком паров металла, оберегающим электроды от разрушения, а стенки колбы от потемнения. При выключении лампы вольфрам оседает (возвращается) на электроды. Таким образом, галогенный цикл обеспечивает длительную работу лампы без потускнения колбы.

МГЛ нуждаются в применении специальных устройств для инициирования разряда. В качестве них применяют либо вспомогательные (зажигающие) электроды, в общем аналогичные по конструкции электродам ламп ДРЛ, либо предварительный подогрев одного из электродов до температуры термоэлектронной эмиссии, либо внешние импульсные зажигающие устройства. Согласование параметров (вольтамперных характеристик, ВАХ) источника электропитания и лампы производится с помощью пускорегулирующего аппарата (ПРА).

Как правило, в качестве ПРА используется дроссель, иногда — повышающий трансформатор с повышенным магнитным рассеянием, обеспечивающим падающий характер его внешней ВАХ. В последнем случае зажигание разряда в МГЛ происходит под воздействием высокого напряжения холостого хода трансформатора без использования каких-либо иных зажигающих устройств. Возможность широкого варьирования спектральных и электрических характеристик МГЛ, широкий диапазон мощностей и высокая световая отдача способствуют всё более широкому распространению их в различных осветительных установках. МГЛ является одним из наиболее перспективных заменителей ламп ДРЛ за счёт более благоприятного для восприятия человеком спектра излучения.

Варианты исполнения металлогалогенных ламп

Двухцокольное исполнение (HTI, HMD). Лампы со штырьковыми или резьбовыми цоколями для простого монтажа.

Лампы выполнены с использованием традиционной геометрии для двухцокольных ламп, знакомой многим по отечественному аналогу лампе ДРИШ. Особенно хочется отметить лампы типа GS (gap short) с уменьшенным межэлектродным расстоянием, возросшая в последнее время популярность которых объясняется тем, что эта технология позволяет концентрировать большее количество светового потока вблизи оптического центра светового прибора, снижая потери световой энергии и, тем самым, увеличивая кпд системы. Также немаловажную роль играет то, что для этих ламп стандартом является исполнение Super Quiet (сверхтихое), хотя оптимальное подавление звуковых помех все же достигается при использовании лампы совместно с электронным ПРА.

Одноцокольное исполнение без наружной колбы (HTI). Лампы с минимальными размерами, с безупречным в оптическом отношении качеством света - для компактных светотехнических систем.

Специальный цоколь лампы этого исполнения, не смотря на свои очень маленькие размеры, обеспечивает безупречное повторное зажигание из горячего состояния: преимущество для очень компактных светильников.

Такие лампы были разработаны для применения в миниатюрных световых приборах, где требуется высокая яркость. Несмотря на свои небольшие размеры, эти лампы обладают всеми преимуществами ламп HMI.

 

Одноцокольное исполнение с наружной колбой (HSR, HSD). Простые в обслуживании лампы, способные работать длительное время без сервисного обслуживания. Без возможности повторного зажигания из горячего состояния.

Наружная колба гарантирует простое обслуживание лампы, оптимальное подавление помех при работе с электронным ПРА, улучшенную по сравнению с двухцокольными лампами регулировку светового потока.

Еще одним достоинством этих ламп является возможность стабильной работы в любом положении.

 

Лампа с отражателем. Это исполнение представлено лишь одной лампой HMI 1200 PAR. В ней горелка герметично запаяна в интерференционный отражатель PAR 64. Основная область ее применения - прожекторы дальнего действия с концентрированным световым пучком.

Основное неудобство, возникающее при использовании металлогалогенных ламп, - необходимость всегда иметь под рукой дорогой и объемный высоковольтный источник питания. Благодаря очень хорошей цветовой температуре и высокой светоотдаче металлогалогенные лампы находят широкое применение в сценическом и театральном освещении. Все больше убеждаются в преимуществах ламп HMI фотографы и операторы.

Эксплуатация всех металлогалогенных ламп разрешена только в специальных закрытых корпусах, что обусловлено их ультрафиолетовым излучением, способным вызвать ослепление светом и избыточным рабочим давлением. Для сокращения ультрафиолетового излучения до допустимого предельного значения необходимо использовать соответствующие фильтры.