Главная | Обратная связь

Галогенні лампи розжарювання (ГЛР)

 

Галогенні лампи, також як і лампи розжарювання, є високотемпературними випромінювачами. Спіраль із тугоплавкого вольфраму, поміщена в скляну колбу, наповнену інертним газом, розжарюється під впливом електричного струму. У результаті цього генеруються світло й тепло. У нормальних умовах під впливом високої температури паркий вольфрам з'єднується з газонаповненням, утворюючи галогенід вольфраму – газоподібну речовину, що рівномірно осідає на внутрішній поверхні колби.

Для запобігання випару вольфраму існує два способи:

1) збільшити вміст парів вольфраму;

2) додати галоген.

При температурі близько 1400 °С пари розпеченого вольфраму (рис. 2.3) вступають в реакцію із галогеном до того, як встигають досягти поверхні скляної колби.

 

A – температура нижче 1400 °С;

B – вольфрамова нитка розжарювання;

C – температура вище 1400 °С;

D – вольфрамовий галогенід;

E – галогени;

F – частинки вольфраму;

G – скляна колба

 

 

Рисунок 2.3 – Принцип дії ГЛР

 

У результаті конвекції галогенід, що утворився, циркулює поблизу нитки розжарювання та розщеплюється. Частинки вольфраму осідають на нитці розжарювання, а молекули галогену вивільняються і готові взяти участь у наступному циклі. Цьому циклічному процесу галогенні лампи зобов'язані такими своїми перевагами, як:

а) більша світлова віддача при тій самій витраті електроенергії внаслідок більш високої температури спіралі;

б) більш тривалий термін служби завдяки постійному відновленню нитки розжарювання;

в) постійна світловіддача впродовж терміну служби, оскільки не відбувається почорніння колби;

г) компактна конструкція, обумовлена вимогами циклічного процесу.

Оскільки колба галогенної лампи повинна витримувати більш високі температури та тиски, ніж колба звичайної лампи розжарювання, вона виготовляється із кварцового скла.

Малі розміри і міцна оболонка дозволяють наповнювати лампи до високих тисків ксеноном і одержувати на цій основі більш високу яскравість і підвищену світлову віддачу (або збільшений фізичний термін служби). Світлова віддача сучасних ГЛР становить близько 30 Лм/Вт. Типове значення колірної температури – Т_к= 3000 °К. Існують ГЛР із Т_к=4000 - 6000 °К. Передача кольору (R_a=100). "Точкова" форма лампи дозволяє управляти шириною променя в широких межах за допомогою мініатюрних відбивачів.

Особливо популярні низьковольтні ГЛР (потужністю
10 - 75 Вт) з відбивачем, що дозволяє фокусувати промінь у куті 8 - 38°.

Найбільш значне поширення одержали галогенні лампи низької напруги із дихроїчним відбивачем. Дихроїчний відбивач відводить 66% теплової енергії лампи назад, за рахунок чого освітлювані об'єкти не нагріваються.

Силу світіння галогенної лампи можна зменшити. Однак при цьому варто мати на увазі, що зниження сили її світіння приведе до зниження температури лампи і у такий спосіб послабить або взагалі припинить галогенний цикл і пов'язані з ним корисні ефекти та переваги. Тому рекомендується регулярно на кілька хвилин включати галогенні лампи при 100% потужності для того, щоб частинки вольфраму, що осіли на колбі, випарувалися і повернулися на спіраль.

 

Розрядні лампи

 

Джерела, що перетворять енергію електричного розряду в газах, парах металу або їхніх сумішах в оптичне випромінювання, називають газорозрядними джерелами.

Як газ використовують аргон, пари металів (ртуть, натрій).

Газорозрядні джерела класифікують за тиском, за принципом генерування ОВ, за видом розряду.

Залежно від тиску суміші аргону із ртуттю в трубці лампи джерела поділяють на:

- лампи низького тиску (від 0,1 до 10⁴ Па);

- лампи високого тиску (від 3·10⁴ до 10⁶ Па);

- лампи надвисокого тиску (> 10⁶ Па).

Тиск впливає на спектр випромінювання ртуті. При низьких тисках спектр наближається до монохроматичного (80 % випромінювання припадає на довжину хвилі 254 нм). У ламп високого тиску спектр випромінювання лінійчастий, у ламп СВД – наближається до суцільного.

За принципом генерування оптичного випромінювання джерела ділять на: електролюмінесцентні; фотолюмінесцентні.

Електролюмінесценція – випромінювання, що випускається атомами, молекулами, іонами речовини в результаті збудження їх електричною енергією.

Фотолюмінесценція – випромінювання речовини під впливом енергії оптичного випромінювання, що поглинається ним (при цьому довжина хвилі випромінювання завжди більша довжини оптичного випромінювання, що поглинається ).

За видом електричного розряду джерела бувають:

- дугового розряду (густина розрядного струму j_p становить десятки, сотні А/см²);

- тліючого розряду (густина розрядного струму
10^-4-10^-2А/см²);

- імпульсного розряду.

Газорозрядні джерела принципово побудовані, як показано на рис. 2.4.

Принцип дії електролюмінесцентного джерела оптичного випромінювання такий: під дією напруги, прикладеної до електродів, між ними проходить електричний струм (електрони, іони). У початковий момент запалювання лампи електричний струм проходить тільки в середовищі аргону. Зі збільшенням температури випаровується ртуть, і струм переходить на пари ртуті.

 

а б

 

Рисунок 2.4 – Будова газорозрядних джерел ОВ:

а – електролюмінесцентний; б – фотолюмінесцентний

 

Електрична енергія витрачається на нагрівання, збудження та іонізацію атомів і молекул аргону та ртуті
(і нагрівання лампи). Нагрівання випаровує ртуть і збільшує температуру лампи до якогось значення. Збудження аргону та ртуті викликає оптичне випромінювання (електролюмінесценцію).

Спектр випромінювання залежить від тиску в лампі (низький тиск l = 254 нм, високий – l = 248, 254, 265 - 277,
302 - 546 та ін.).

Іонізація атомів і молекул збільшує електричний струм у трубці і якщо його не обмежувати, то лампа вийде з ладу через руйнування електродів.

Принцип дії фотолюмінесценції: під дією напруги, прикладеної до електродів, між ними проходить електричний струм. Електрони і іони, співударяючись із атомами ртуті та аргону, збуджують їх. Аргон і ртуть (головним чином) випускають оптичне випромінювання, що поглинається люмінофором і перетворюється в більш довгохвильове оптичне випромінювання, зокрема видиме.