Работа лампы ДРЛ

Устройство горелки

Для получения ртутного разряда высокого давления используют трубчатые кварцевые лампы, которые принято называть горелками.

В кварцевую трубку с обоих концов запаяны самокалящиеся оксидные катоды, рассчитанные обычно на большие токи, чем катоды люминесцентных ламп. Так как лампы рассчитаны на работу в сети переменного тока, то оба электрода одинаковы и выполняют, так же как и в люминесцентных лампах низкого давления, поочередно роль катода и анода.

При выборе конструкции катода (так называют электроды ввиду того, что этот период их работы является наиболее важным) приходится учитывать период разгорания лампы, в течение которого разряд постепенно переходит от разряда низкого давления к разряду высокого давления. Для облегчения зажигания горелка наполняется аргоном до давления 150 – 200 Па. Ток, проходящий через лампу сразу после зажигания, превышает установившийся рабочий ток лампы почти вдвое. Это является необходимым условием для образования разряда высокого давления.

В зависимости от условий разряда применяют электроды различной конструкции. Как правило, они состоят из двух основных частей – зажигающей и рабочей. Зажигающая часть содержит запас активного вещества и служит для облегчения зажигания и работы в период разгорания, особенно опасный в отношении распыления материала катода. Рабочая часть электрода вследствие тяжелого теплового режима изготовляется исключительно из вольфрама, имеющего наиболее высокую температуру плавления и малую скорость испарения. Для снижения работы выхода вольфрам часто применяется с активирующими присадками, например торием.

Простейшая конструкция электрода для ламп высокого давления показана на рисунке 1, а. Вольфрамовый сердечник, конец которого, обращенный к разряду, заточен на конус для лучшей фиксации разряда, несет на себе вольфрамовую спираль, свитую из проволоки меньшего диаметра. Спираль покрыта оксидом (смесью карбонатов бария, стронция и кальция), аналогичным применяемому для катодов люминесцентных ламп низкого давления. Спираль является зажигающей частью электрода, а вольфрамовый сердечник – рабочей частью. Недостатком электродов такой конструкции является быстрое распыление активного вещества, приводящее к выходу ламп из строя вследствие роста напряжения зажигания.

Катоды ртутных ламп высокого давления

Рисунок 1. Электроды (катоды) ртутных ламп высокого давления:
1 – активное вещество (оксид); 2 – вольфрамовый сердечник; 3 – спираль

На рисунке 1, бг показаны более совершенные конструкции электродов, применяемые в современных лампах высокого давления с люминофорами. Катод представляет собой керн из тарированного вольфрама, конец которого имеет форму полусферы или плоскости. На керн надета плотно свитая вольфрамовая спираль. Запас активного вещества в виде пасты из активатора или блока активного вещества помещен в пространство между керном и витками спирали. Спираль предохраняет активатор (оксид) от высыпания и воздействия разряда. При испарении и поверхностной диффузии во время работы лампы активатор попадает на внешнюю эмитирующую часть витков, подготавливая катод к очередному зажиганию лампы. В настоящее время разработаны активаторы, отличные от смеси карбонатов и обладающие лучшей стойкостью в условиях ртутного разряда высокого давления.

Электроды ламп высокого давления, как видно из рисунка 1, имеют выступающий из спирали керн. Покрытие спирали активным веществом, как и в люминесцентных лампах, приводит к уменьшению работы выхода электронов. Это в свою очередь снижает катодное падение напряжения и скорость положительных ионов, бомбардирующих электрод, что уменьшает распыление катода в пусковой период.

Работа горелки

При подаче на лампу зажигающего напряжения выход электронов с катода определяется автоэлектронной эмиссией в прикатодной области и ток не превышает нескольких миллиампер. По мере разгорания лампы преобладающей становится термоэлектронная эмиссия. После нагрева спирали катода до температуры, обеспечивающей эмиссию электронов с катода, достаточную для поддержания разряда, в лампе устанавливается режим дугового разряда, который сопровождается ростом давления паров ртути. Через 5 – 20 секунд после этого происходит разогрев керна и разряд перебрасывается со спирали на выступающую часть керна. Это объясняется тем, что разряд всегда устанавливается по кротчайшему расстоянию между электродами, что обеспечивает и наименьшее падение напряжения в столбе разряда – напряжение на лампе после ее разгорания снижается. Перемещение начала разряда со спирали на конец керна снижает падение напряжения на лампе на 10 – 20 В. Одновременно происходит стягивание разряда в наиболее нагретую точку керна, образующую катодное пятно, что приводит к некоторому уменьшению катодного падения напряжения. В результате в катодах указанных конструкций активированная спираль разрушается только в процессе зажигания разряда, а вольфрамовый керн – в процессе горения, что позволило создать лампы с высоким сроком службы.

Детали конструкции горелки ртутной лампы высокого давления
Рисунок 2. Детали конструкции горелки ртутной лампы высокого давления:
1 – основной электрод; 2 – молибденовые фольговые вводы основного электрода и электрода поджига; 3 – добавочный резистор в цепи электрода зажигания; 4 – цепь электрода зажигания

Для подведения тока к такому электроду через кварц применяют вводы специальных конструкций. Для облегчения зажигания в один или оба конца горелки впаяны добавочные электроды зажигания, соединенные с противоположным катодом через добавочный резистор. Благодаря малому расстоянию между основным и зажигающим электродами между ними возникает разряд, способствующий ионизации газа в лампе. Как только сопротивление канала разряда становится меньше сопротивления резистора, включенного последовательно с электродом зажигания, устанавливается разряд между основными электродами. Электрод зажигания выполняется из вольфрама. На рисунке 2 показана конструкция одного из концов ртутной горелки дуговой ртутной лампы высокого давления с исправленной цветностью.

Размеры кварцевой горелки выбирают исходя из параметров разряда, от которых зависит расстояние между электродами, и температурного режима, то есть давления паров ртути. Нагрев колбы горелки осуществляется за счет энергии разряда. Эта энергия передается через стенки колбы к ее внешней поверхности, откуда происходит дальнейшее рассеяние энергии в газ, наполняющий внешнюю колбу, или во внешнюю среду.

Источник: Афанасьева Е. И., Скобелев В. М., "Источники света и пускорегулирующая аппаратура: Учебник для техникумов", 2-е издание переработанное – Москва: Энергоатомиздат, 1986 – 272 с.

1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса -ов)
Что такое светодиодное освещение?
В статье описаны преимущества и недостатки светодиодного освещения, приведена иллюстрация демонстрирующая устройство светодиодной лампы и объяснен принцип ее действия, дана характеристика видам светодиодного освещения.
Светильники во взрывозащищенном исполнении
Световые приборы этой важной и ответственной группы, работающие в особо опасных условиях, подчиняются наиболее сложному комплекту технических требований.
Освещение в прихожей
17.11.2014 | Освещение | Просмотры: 165
Какое должна иметь освещение ваша прихожая, чтобы у гостей остались только приятные впечатления от первого и последующих посещений квартиры, читайте в данной статье.
Как выбрать стабилизатор напряжения 220В для дома
Защита бытовой техники от перепадов напряжения сети дело очень важное, поэтому подходить к выбору стабилизатора напряжения нужно основательно. О том, как нужно их выбирать вы узнаете из этой статьи.
Типы встраиваемых светильников
Встраиваемые светильники – одна из групп сложных изделий, самым тесным образом связанных со строительными конструкциями зданий и сооружений, а также с особенностями конструкций.
Какой должна быть ультрафиолетовая бактерицидная лампа для дома
Для использования бактерицидных ламп сегодня не обязательно производить обеззараживание в пустом помещении. Читайте о разновидностях обеззараживателей воздуха и о принципе их действия в разных условиях.
Аварийное светодиодное освещение
В статье описывается назначение аварийной системы освещения, ее типы и требования к ней. Рассказано, почему светодиодные светильники аварийного освещения вытесняют светильники с традиционными лампами.
Как выбрать светодиодные ленты для дома
Как выбрать светодиодные ленты для подсветки предметов домашнего интерьера или, например, для украшения фасада здания? Чем могут отличаться светодиодные ленты? Читайте об этом в данной статье.
Может ли настенный светильник (бра) стать альтернативой люстре
Многие считают, что люстры на сегодняшний день не актуальны, и пытаются обойтись только настенными светильниками, а в лучшем случае еще и светильниками, встраиваемыми в потолок. Правильно ли это?
Металлические опоры уличного освещения
Металлические опоры наружного освещения пришли на смену железобетонным и сегодня используются повсеместно. Эта статья расскажет о преимуществах опор, их типах и установке.
Искусственное освещение
© Информационный портал "Искусственное освещение",
2014-2018.
Копирование материалов запрещено.