Отчет по лабораторной работе

Вид материала

Подобный материал:

1 2 3 4

Металлогалогенные лампы

Катал. №	Код		Напряжение в сети, V	Мощность, W	Световой поток, lm/w	Цоколь	Рисунок	Кол-во в упаковке, шт.
Металлогалогенные лампы дневного света (с возможностью повторного зажигания из горячего состояния) для кино и телевидения линейные (двух цокольные)
325 04519	RSI200W/230/X515	230		200	14 000	Х15,5	1	10
325 14922	RSI575W/230/SFC10	230		575	43 000	SFC10	2	10
325 15001	RSI 1200W/230/SFC15,5	230		1200	100 000	SFC15,5	2^l	1
325 15003	RSI2500W/230/SFA21	230		2 500	240 000	SFA21	3	1
325 24122	RSI4000W/400/SFA21	400		4 000	380 000	SFA21	3	1
325 14619	RSI 6000W/230/S25,5	230		6 000	570 000	S25,5	4	1
325 11088	RSI 12000W/230/S30	230		12 000	1150 000	S30	4	1
325 12252	RSI 12000W/400/S25,5	400		12 000	1150 000	S25,5	4	1
325 12652	RSI 18000W/400/S30	400		18 000	1 700 000	S30	4	1

Код/Тип	Рабочее напряжение, V	Номинальный ток, А	Длина дуги, mm	Диаметр d, mm	Размер (mах) 1, mm	Размер a, mm	Световая отдача, I m/w	Рабочее положение	Номинальный средний срок, службы, (час)	Цветовая температураК
RS1200W/230/X515	80	3,1	10	14	75	60	70	pl5	300	5 600
RSI 575W/230/SFC10	95	7,0	7	21	135	115	85	sl80	750	6 000
RSI 1200W/230/SFC15,5	■100	13,8	10	27	220	180	83	sl80	750	6 000
RSI2500W/230/SFA21	115	25,6	14	32	355	290	96	_P30	500	6 000
RSI4000W/400/SFA21	200	24,0	34	38	405	340	95	pl5	500	6 000
RSI 6000W/230/S25,5	123	55,0	21	55	450	-	95	pl5	500	6 000
RSI 12000W/230/S30	160	84,0	25	64	470	-	96	pl5	500	6 000
RSI 12000W/400/S25,5	224	62,0	34	64	470	-	96	pl5	500	6 000
RSI 18000W/400/S30	225	88,0	44	70	500	-	94	pl5	250	6 450

Натриевая лампа - газоразрядный источник света, в котором излучение оптического диапазона возникает при электрическом разряде в парах Na.

Н. л. низкого давления представляет собой заполненную парами Na и смесью инертных газов трубку из натриевостойкого стекла, в торцы которой впаяны электроды. Давление газов в трубке 1,3—2 кн/м² (10—15 ммрт. ст.). Мощность Н. л. 45—200 вт, срок службы 5—7 тыс. ч, световая отдача 100—170 лм/вт. Из-за чисто-жёлтого света Н. л. не пригодны для общего освещения; за рубежом их используют для освещения загородных автострад, декоративного освещения.

Разрядная трубка Н. л. высокого -давления изготовляется из светопропускающей поликристаллической AI2O3, устойчивой к воздействию электрического разряда в парах Na до температур выше 1200 °С. Внутрь разрядной трубки после удаления воздуха вводят дозированные количества Na, Hg и инертный газ при давлении 2,6—6,5 кн/м² (20—50 мм рт. ст.). Мощность Н. л. 125—1000 вт, световая отдача 100—140 лм/вт, срок службы 10-7Т-20 тыс. ч. Такие Н. л., дающие приятный золотисто-белый свет, применяются для наружного и внутреннего освещения. Все Н. л. включаются в электрическую сеть через пускорегулирующие аппараты. Для обеспечения наибольшего выхода резонансного излучения Na разрядные трубки Н. л. утепляют, помещая их внутри стеклянного баллона, из которого откачан воздух

Натриевые лампы высокого давления.

Историческая справка

Газоразрядные лампы, в которых разрядной средой служат пары натрия, начали применять еще в 30-х годах прошлого века. Эти лампы, рассчитаны на работу при низком давлении паров натрия, обладали недостаточной передачей цветового спектра, поскольку излучали желтый монохромный свет. Поэтому первоначальное применение таких ламп ограничивалось освещением автострад и дорог с интенсивным движением транспорта, где пешеходы отсутствуют.

Дальнейшее исследование свойств этих ламп, проведенные в лабораторных условиях, показали, что передачу цветного спектра натриевых ламп можно значительно улучшить, если внутри лампы поддерживать давление порядка 104 Ра. При таком давлении разряд в парах натрия приводит к некоторому снижению эффективности освещения (она падает до 130 лм/Вт), но при этом спектральное излучение передаёт цвет освещаемых предметов намного лучше.

Однако воплотить результаты лабораторных исследований в реальное производство натриевых ламп высокого давления долго не удавалось, поскольку в эмиттере - самой холодной точке излучающей трубки - требуемое увеличение давление паров натрия достигалось лишь при температуре около 700 С. Известные в то время материалы, - в том числе и кварцевое стекло, - не выдерживало при такой высокой температуре химически агрессивного воздействия паров натрия. И только в 1957 г. Была создана осветительная керамика из поликристаллической окиси алюминия со специальными магнитными добавками. В результате получили соединение между керамической трубкой и металлическими проводниками методом сплющивания нагретого материала, который ранее применялся в технологии изготовления кварцевых эмиттеров ртутных ламп. Тем самым был открыт путь к освоению выпуска ламп высокого давления.

Конструкции натриевой лампы и эмиттера (излучателя).

В натриевой лампе эмиттер размещают в трубчатой или грушевидной стеклянной замкнутой колбе, в которой создаётся вакуум. Для поддерживания в лампе необходимого вакуума на шейку колбы наносят газопоглотитель - бариевый или циркониевый (последний выполняется в форме лепешки). В лампах большой мощности колбу, обычно прозрачную или покрытую двуокисью кремния, изготовляют из стекла твердого типа -вольфрамо-бариево-кремниевого, а в лампах небольшой мощности - из стекла мягкого типа - натриево-известкового.

Лампа крепиться к металлическому винтообразному цоколю механически или с помощью специального клея, устойчивого к действию высокой температуры. Эмиттер внутри стеклянной колбы крепиться с помощью опорной конструкции, изготовленной из металлических прутиков и полосок.

В современных натриевых лампах высокого давления применяются следующие конструкции эмиттеров:

• С насосной трубкой. Эта конструкция до сих пор применяется только одним из главных производителей ламп;

• Без насосной трубки. Такая конструкция до сих пор эмиттера в настоящее время применяется повсеместно.

В эмиттерах с насосной трубкой последняя изготовляется керамической - из поликристаллической окиси алюминия. В отличии от других керамических материалов поверхность этого материала непористая, очень плотная, и поэтому она хорошо просвечивается (показатель пропускания излучения достигает 93-95%). Керамическая трубка эмиттера заканчивается расширением в форме отводящих монолитных пробок, в которых размещаются проводники тока, проходящие через ниобиевые каналы. Ниобий является единственным из известных металлов, у которого коэффициент линейного расширения близок к коэффициенту расширения керамики из глинозема, и поэтому он хорошо подходит к данной технологии. К концам ниобиевых каналов, закрытых с внутренней стороны эмиттера, прикреплены надетые из прутик спиральные вольфрамовые электроды. Между витками спирали находится спекшееся излучающее вещество - эмиттер, изготовленный из вольфрамо-бариевой-кремниевой смеси, либо бариево-стронциевый, либо бариево-натриевый.

Разряд в эмиттере возникает между концами электродов. В эмиттере натрий и ртуть содержаться в виде амальгамы; а в качестве заполняющего газа обычно применяется ксенон. В натриевых заменителях ртутных ламп используется смесь Пенинга - неон-аргон. Натрий играет решающую роль в достижении требуемого качества излучения ламп, в то время как ртути отводится скромная роль так называемого буферного газа. Этот газ повышает напряжение на лампе до значения, обеспечивающего ее нормальную работу совместно со стабилизатором, уравновешивающим разряд.

Крепление вольфрамового электрода к закрытому концу ниобиевой трубки выполняется сваркой при помощи лазерного луча. Такая конструкция обеспечивает полную герметизацию эмиттера в этой точке. Неплотные места соединения между ниобиевыми анналами проводников юка и пробками керамической трубки заполняются специальным стеклом, которое после нагревания до температуры 1350 С герметизирует места соединения.

Работа лампы.

Вспышка разряда в эмиттере натриевой лампы высокого давления происходит в поджигающем газе, образующем основную газовую среду, которая в холодной лампе заполняет эмиттер. Перед началом разряда натрий и ртуть находятся в своем обычном состоянии. При этом упругость паров натрия и ртути в холодном эмиттере практически не влияет на давление в поджигающем газе.

Начальный разряд в поджигающем газе приводит к нагреву эмиттера, что вызывает испарение натрия и ртути. По мере возрастания давления паров этих двух металлов существенно повышается их роль в процессе разряда. Поскольку натрий и ртуть в эмиттере имеются с избытком, в стабильном состоянии, т.е. в состоянии термодинамического равновесия, определённое количество этих веществ продолжает оставаться неиспарившимся. Разряд в лампе происходит в насыщенных парах. При этом избыток жидкой амагальмы накапливается в самом холодном месте эмиттера, расположенном на одном из его концов. Температура этого места эмиттера обусловливает давление паров натрия и ртути в эмиттере и фактически свойства разряда. Сразу же после разряда лампа для электрической цепи является практически коротко-замкнутой, а протекающий через нее ток ограничивается только индукционным стабилизатором (дросселем). В этот момент напряжение на лампе небольшое. Однако по мере быстрого нагревания эмиттера и возрастания роли паров натрия и ртути, что приводит к разряду, уже примерно через 4 минуты наблюдается значительный рост светового потока, снижение протекающего через лампу тока и рост напряжения на лампе.

Вспомогательные системы.

Натриевые лампы высокого давления, как и другие разрядные источники света, не могут непосредственно подключаться к электрической сети: для их запуска необходимо применять последовательно включено индукционный стабилизатор (дроссель), ограничивающий ток разряда.

Разряд в наполняющем эмиттер поджигающем газе наступает только при наличии импульса напряжения между его электродами, который в зависимости от типа и мощности лампы должен быть от 1 до 5 кВ. Для генерирования импульсов такой величины применяются электронные системы зажигания, обеспечивающие повышенную энергию разряда. На практике зажигание большинства натриевых ламп высокого давления обеспечивают импульсы напряжения, имеющие следующие характеристики:

• Максимальная величина импульса 1-5 кВ;

• Длительность пучка импульсов 1 -2 мкс;

• Минимальное количество импульсов 4.

Выпускаются два основных вида импульсных стартеров:

• Небольшие по габаритам, легкие, неэнергоемкие параллельные стартеры, которые образуют импульс зажигания в пусковом трансформаторе, подключенном параллельно лампе;

• Последовательные стартеры, в которых пусковой трансформатор подключается последовательно с лампой и индивидуальным стабилизатором. Применение таких стартеров позволяет избежать воздействия на стабилизатор импульсов высокого напряжения. У мощных ламп увеличиваются размеры трансформатора и всего стартера.

Оба вида стартеров устанавливают в разрядной системе, в которой через определенное время после подачи ни тающего напряжения (примерно через 10 минут) генерирование

импульсов зажигания прекращается. Генерирование импульсов зажигания в течении 10 минут достаточно для запуска горячей лампы, кратковременно отключенной от сети; последующие зажигания возможны уже через несколько десятков секунд.

Цветопередача натриевых ламп.

Натриевые лампы высокого давления излучают свет, который позволяет различать цвета практически во всем диапазоне спектра, за исключением коротковолнового. В коротковолновом диапазоне, включающем фиолетовый, синий зеленый цвета, цвет может незначительно изменяться (тускнеть). Общий показатель передачи цвета Ra для этих источников освещения составляет 20-25 при низкой температуре излучения (на уровне 2000-2100 К).

По световой отдаче натриевые лампы высокого давления несколько уступают лампам низкого давления. Однако по сравнению с другими источниками искусственного света они имеют самый высокий энергетический КПД, достигающий до 30%.Спектральный анализ света, испускаемого натриевыми лампами высокого давления, показал, что наибольшее излучение приходится на длины волн 550-640 нм, максимально приближенные к восприятию человеческого глаза. Это обусловлено тем, что световая отдача основных типов натриевых ламп высокого давления, в зависимости от их мощности, находится в пределах 80-130 лм/Вт.

Как уже упоминалось, работа натриевых ламп высокого давления в установившемся режиме проходит в насыщенных парах, а в эмиттере остается некоторое количество неиспарившихся натрия и ртути. Этим они и отличаются от ртутных ламп, в которых ртуть испаряется полностью, образуя ненасыщенные пары. В результате напряжение ртутной лампы изменяется незначительно при изменении напряжения, прикладываемого к лампе.

У натриевых ламп изменение питающего напряжения приводит к значительному изменению напряжения работы лампы, а также к изменению других ее параметров. Поэтому большинство производителей рекомендует эксплуатировать натриевые лампы при сравнительно небольших изменениях питающего напряжения (не больше чем +5% и 10% от номинального значения).

Разновидности натриевых ламп.

Стандартные натриевые лампы высокого давления выпускаются в широком диапазоне мощностей: 50, 100, 150, 250, 400 и 1000 Вт. Кроме таких ламп, в течение многих лет выпускается также натриевые лампы высокого давления - заменители ртутных ламп, так называемые лампы со смесью Пенинга. Эти лампы могут работать в патронах ртутных ламп без замены патрона и с тем же самым отражателем ртутной лампы, а также со схемой , содержащей индукционный стабилизатор ртутной лампы, без электронного стартера. Лампы этого типа отличаются от стандартных тем, что в эмиттере в качестве поджигающего газа используется смесь неона-аргона (смесь Пенинга). Применение этой смеси газов приводит к тому, что напряжение зажигания лампы значительно понижается (примерно до 250 Вт), т.е. понижается до напряжения, лишь немного превышающее напряжение питания лампы. К сожалению, применение смеси Пенинга снижает световую отдачу лампы до уровня 75-120 лм/Вт, в зависимости от мощности лампы.

Следующей разновидностью неоновых ламп высокого давления являются лампы мощностью от 35 до 600 Вт с повышенным световым потоком, достигаемым за счет

повышения давления поджигающего газа - ксенона, заполняющего эмиттер. Эти лампы имеют высокую световую отдачу, доходящую до 150 лм/Вт. Однако увеличение давления ксенона, к сожалению, потребовало повысить напряжение зажигания ламп, что достигается применением электронных стартеров новой генерации.

Выпускаются также натриевые лампы высокого давления с очень высоким уровнем цветопередачи, достигаемым за счет повышения давления паров натрия вследствие повышения температуры места эмиттера и повышения давления ксенона. Общий показатель передачи цвета Ra у таких ламп составляет около 85 при цветовой температуре 2500-3000 К. Однако достижение таких цветовых параметров связано со значительным понижением световой отдачи. Очень интересным примером этой группы ламп являются маломощные лампы (от 35 до 100 Вт), известные под названием "White soda" (белая сода), которые предназначены для декоративного освещения в торговых залах. Конструктивно они отличаются от всех натриевых ламп: они работают в пар со специальными электронными стабилизационно-пусковыми системами, что позволяет устранить значительные отклонения в передаче цвета и светового потока в зависимости от питающего напряжения.

И, наконец, одна из последних разработок - натриевые лампы высокого давления без ртути (Hg free). Исключение ртути из процесса разряда ламп стало возможным благодаря применению газа ксенона, работающего под высоким давлением, и применению дополнительного поджигателя, выполненного в виде металлической пластинки, помещаемой на поверхности керамической трубки в процессе её изготовления. Такое конструктивное решение позволило выпускать натриевые лампы с теми же параметрами, что и параметры стандартных ламп.

Blog

Отчет по лабораторной работе