4. Контрольные вопросы
4
13
14
4.2. Сформулируйте условия стабилизации режима дугового разряда в газоразрядных лампах низкого давления.
4.3. Каков порядок зажигания и работы газоразрядной лампы в цепи с индуктивным, активным и емкостным балластными сопротивлениями?
4.4. Перечислите преимущества и недостатки стабилизации дугового разряда газоразрядной лампы с помощью балластных сопротивлений.
4.5. Каковы преимущества и недостатки газоразрядных ламп низкого давления по сравнению с другими источниками оптического излучения?
Лабораторная работа № 4 исследование условий зажигания газоразрядных ламп высокого давления дрл и дНаТ
1.Цель работы
1.1.Изучить устройство, принцип действия, назначение и основные технические параметры газоразрядных ламп высокого давления.
1.2.Изучить работу схем включения в сеть газоразрядных ламп высокого давления.
1.3.Исследовать электротехнические и светотехнические характеристики газоразрядных ламп высокого давления.
2.Теоретические пояснения
Г
15
16
Общими элементами конструкции ламп высокого давления ДРЛ, ДРИ и ДНаТ является внутренняя горелка (газоразрядная трубка) из кварцевого стекла (в лампах ДНаТ из поли- или монокристаллической окиси алюминия), активированные самокалящиеся рабочие и поджигающие электроды с токоподводами, ограничительные резисторы в цепи поджигающих электродов, внешняя колба и резьбовой цоколь для подключения лампы к сети (рис. 8) .
Рис. 8. Устройство
ртутной лампы высокого давления
Внешняя колба лампы служит для защиты горелки от повреждения нагретых выводов, токоподводов и других металлических элементов от окисления, а так же уменьшения влияния окружающей среды на тепловой режим горелки. На внутреннюю поверхность внешней колбы при необходимости наносят различного рода люминофорные покрытия. Внутренняя горелка, в зависимости от типа лампы, после тщательного обезгаживания заполняется: 1) строго дозированным количеством ртути и спектрально-чистым аргоном (лампы ДРЛ), 2) дозированной смесью ртути, аргона и галоидных соединений металлов, в частности иодидов натрия, талия, индия, скандия, тория и др. (лампы ДРИ), 3) дозированной смесью натрия, ртути и ксенона (лампы ДНаТ).
Электрический разряд в горелке начинается при низком давлении паров ртути. После зажигания дугового разряда происходит разогрев горелки и интенсивное испарение ртути, а также галоидных соединений металла и натрия. Давление паров в горелке повышается, что влечет возрастание электрического сопротивления между рабочими электродами. Увеличение сопротивления газоразрядной лампы сопровождается уменьшением тока в цепи включения, увеличением падения напряжения в цепи лампы. Растет мощность, потребляемая лампой, излучаемый световой поток и КПД. Процесс разгорания лампы будет продолжаться до тех пор, пока ртуть, галоидные соединения металла и натрий полностью не испарятся, а температура горелки не стабилизируется. При этом стабилизируются все электрические и светотехнические параметры, наблюдается устойчивый режим работы лампы. Длительность процесса разгорания газоразрядных ламп высокого давления не превышает 10 минут, повторно зажечь лампу можно лишь после того как она остынет.
Лампы ДРЛ широко распространены для освещения производственных территорий, строительных площадок, проезжей части дорог и улиц. Они бывают двухэлектродные (горелка содержит два рабочих электрода) и четырехэлектродные (в горелке имеются два рабочих и два поджигающих электрода).
В
17
18
Лампы ДНаТ (рис.9, а) имеют световую отдачу излучения сосредоточенно в желто-оранжевой области спектра. Такое излучение позволяет различать положение и форму объектов, но не обеспечивает удовлетворительную цветопередачу освещаемых объектов. Последнее и определяет назначение ламп ДНаТ - освещение улиц и территорий объектов. Для зажигания электрического разряда в лампах ДНаТ используется импульсное зажигающее устройство (УИЗУ) (рис.9, б), генерирующее в рабочем режиме импульс напряжения с амплитудой 5104500 В. Схема подключения лампы ДНаТ представлена на рис. 9, в.
Технические данные газоразрядных ламп высокого давления приведены в приложении.
Р
азряды
высокого давления более компактны и
имеют более высокие электрические
нагрузки; поэтому, чтобы выдержать
давление и температуру, для них требуются
кварцевые дуговые трубки. Дуговая трубка
заключена во внешнюю стеклянную колбу
с азотной или аргоно - азотной атмосферой
для понижения окисления и искрения.
Колба эффективно фильтрует ультрафиолетовое
излучение от дуговой трубки.
При высоком давлении ртутный разряд представляет собой в основном голубое и зеленое излучение. Для улучшения цвета люминофорное покрытие внешней колбы добавляет красный свет. Имеются варианты высокого класса с увеличенным содержанием красного света, которые обеспечивают более высокую светоотдачу и улучшенную цветоотдачу.
Все газоразрядные лампы высокого давления требуют некоторого времени для выхода на полную светоотдачу. Начальный разряд происходит через проводящий газовый заполнитель, и металл испаряется по мере возрастания температуры лампы.
При стабильном давлении без специального устройства управления лампа сразу же снова не запустится. Проходит некоторое время, в течение которого лампа остывает до нужной температуры и давление уменьшается, чтобы нормальное напряжение питания или поджигающая схема соответствовали для повторного возникновения дуги.
Газоразрядные лампы имеют отрицательную характеристику сопротивления, так что для управления током необходимо наличие внешнего устройства управления. Наличие компонентов устройства управления вызывает некоторые потери, поэтому пользователь должен учитывать общую мощность при рассмотрении эксплуатационных расходов и расходов на электрическую установку. Для ртутных ламп высокого давления существует исключение. Ртутные лампы бездроссельного включения (ДРВ, HWL) имеющие вольфрамовую нить, которая действует и как устройство для ограничения тока и добавляет теплые цвета к голубому и зеленому разряду. Это позволяет осуществлять прямую замену ламп накаливания.
19
20