Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ксеноновая лампа с короткой дугой мощностью 15 кВт, используемая в проекторах IMAX

Газоразрядные лампы высокой интенсивности ( HID-лампы ) представляют собой тип электрических газоразрядных ламп, которые излучают свет с помощью электрической дуги между вольфрамовыми электродами, размещенными внутри полупрозрачной или прозрачной дуговой трубки из плавленого кварца или плавленого оксида алюминия . Эта трубка заполнена благородным газом и часто также содержит подходящие металлы или соли металлов. Благородный газ обеспечивает первое зажигание дуги. Как только дуга зажигается, она нагревает и испаряет металлическую примесь. Его наличие в дуговой плазмезначительно увеличивает интенсивность видимого света, создаваемого дугой при заданной потребляемой мощности, поскольку металлы имеют много эмиссионных спектральных линий в видимой части спектра. Газоразрядные лампы высокой интенсивности представляют собой дуговые лампы .

Совершенно новые газоразрядные лампы высокой интенсивности излучают больше видимого света на единицу потребляемой электроэнергии, чем люминесцентные лампы и лампы накаливания, поскольку большая часть их излучения приходится на видимый свет в отличие от инфракрасного. Однако световой поток HID-освещения может ухудшиться до 70% за 10 000 часов горения.

Многие современные автомобили используют лампы HID для основных систем освещения, хотя в некоторых приложениях сейчас переходят от ламп HID к светодиодным и лазерным технологиям. [1]

Строительство [ править ]

Схема натриевой лампы высокого давления
Натриевая лампа высокого давления Philips Master SDW-T 100 Вт

В дуговых трубках HID-ламп используются различные химические вещества, в зависимости от желаемых характеристик интенсивности света, коррелированной цветовой температуры , индекса цветопередачи (CRI), энергоэффективности и срока службы. Разновидности HID лампы включают:

Света продуцирующего элемента этих типов ламп является хорошо стабилизированным дуговым разрядом , содержащимся в огнеупорной оболочках дуговой трубки с нагрузкой стенки в избытке 3 Вт / см (19,4 Вт / in²).

Лампы на ртутных парах были первыми коммерчески доступными лампами HID. Первоначально они давали голубовато-зеленый свет, но более поздние версии могут давать свет с менее выраженным цветовым оттенком. Однако ртутные лампы теряют популярность и заменяются натриевыми и металлогалогенными лампами.

Металлогалогенные и металлокерамические металлогалогенные лампы можно сделать так, чтобы они излучали нейтральный белый свет, который полезен для применений, где критически важен нормальный внешний вид, например, при производстве телевидения и кино, в домашних или ночных спортивных играх, автомобильных фарах и освещении аквариумов.

Натриевые лампы низкого давления чрезвычайно эффективны. Они излучают глубокий желто-оранжевый свет и имеют практически нулевой эффективный индекс цветопередачи ; предметы, просматриваемые под их светом, выглядят монохромными . Это делает их особенно эффективными в качестве фотографических предохранителей . Натриевые лампы высокого давления дают гораздо более белый свет, но все же с характерным оранжево-розовым оттенком. Теперь доступны новые версии с коррекцией цвета, дающие более белый свет, но некоторая эффективность принесена в жертву улучшенному цвету.

ПРА для газоразрядных ламп

Как и люминесцентные лампы, HID-лампы требуют пускорегулирующего устройства и поддержания их дуги. Метод, используемый для первоначального зажигания дуги, варьируется: ртутные лампы и некоторые металлогалогенные лампы обычно запускаются с помощью третьего электрода рядом с одним из основных электродов, в то время как другие типы ламп обычно запускаются с использованием импульсов высокого напряжения.

Замены токсичной ртути в лампах HID были исследованы и являются предметом текущих исследований. Эксперименты показывают многообещающие результаты, и ожидается широкое распространение в будущем. [2]

Радиоактивные вещества [ править ]

Некоторые лампы HID используют радиоактивные вещества, такие как криптон-85 и торий . [3] [4] [5] [6] [7] Эти изотопы помогают запускать лампы и улучшают рабочие характеристики ламп. [3] [5]

Криптон-85 представляет собой газ и находится в смеси с аргоном , находящимся в дуговой трубке лампы. [7] В электродах используется твердый торий. [7]

Эти изотопы производят ионизирующее излучение от альфа и бета - типа. Это излучение вызывает высокую ионизацию внутри лампы, не выходя за пределы лампы. [5] Высокая ионизация значительно упрощает запуск дуги при сходе лавины Таунсенда . Кроме того, присутствие тория в электродах снижает работу выхода, что снова приводит к более легкому зажиганию и поддержанию дуги.

Количество гамма-излучения, производимого изотопами, которые могут выйти из лампы, незначительно. [5]

Приложения [ править ]

HID-лампы обычно используются, когда требуется высокий уровень света на больших площадях, а также когда требуется энергоэффективность и / или интенсивность света. Эти области включают спортзалы , большие общественные зоны, склады , кинотеатры, футбольные стадионы, [8] площадки для активного отдыха, проезжие части, автостоянки и дорожки. В последнее время лампы HID стали использоваться в небольших магазинах и даже в жилых помещениях из-за достижений в области ламп с уменьшенным просветом. Лампы HID со сверхвысокими характеристиками (UHP) также используются в проекционных ЖК- или DLP-телевизорах или проекционных дисплеях.

Лампы HID сделали домашнее садоводство практичным, особенно для растений, которым в естественной среде обитания требуется высокий уровень прямого солнечного света; Лампы HID, особенно металлогалогенные и натриевые под высоким давлением, являются обычным источником света для внутренних садов. Они также используются для воспроизведения солнечного света тропической интенсивности в закрытых аквариумах .

Большинство HID-ламп производят значительное УФ-излучение и требуют фильтров, блокирующих УФ-лучи, чтобы предотвратить вызванное УФ-излучением разрушение компонентов крепления лампы и выцветание окрашенных предметов, освещаемых лампой. Воздействие HID-ламп, работающих с неисправными или отсутствующими фильтрами, блокирующими УФ-излучение, приводит к травмам людей и животных, таким как солнечные ожоги и дуговые ожоги . Многие лампы HID спроектированы так, чтобы быстро гаснуть, если их внешняя стеклянная оболочка, защищающая от ультрафиолета, сломана.

Начиная с начала 1990-х годов, HID-лампы нашли применение в автомобильных фарах . Ксеноновое или высокоинтенсивное (HID) освещение обеспечивает более яркие фары и увеличивает видимость многих периферийных объектов (например, уличных знаков и пешеходов), оставленных в тени стандартным галогенным освещением.

Лампы HID используются в высокопроизводительных велосипедных фарах , а также в фонариках и других портативных фонарях, поскольку они излучают большое количество света на единицу мощности. Поскольку HID-лампы используют менее половины мощности эквивалентной вольфрамово-галогенной лампы, можно использовать значительно меньший и легкий источник питания.

HID-лампы также стали обычным явлением на многих самолетах в качестве замены традиционных посадочных фонарей и фонарей руления. [ необходима цитата ]

HID лампы также используются в светильниках для подводного плавания . Более высокая эффективность HID-ламп по сравнению с галогенными означает более длительное время горения для данного размера батареи и светоотдачи.

Конец жизни [ править ]

Факторы износа в основном связаны с циклами включения / выключения по сравнению с общим временем работы. Самый высокий износ происходит, когда HID-горелка зажигается еще горячей и до того, как соли металлов перекристаллизовались.

В конце срока службы многие типы газоразрядных ламп высокой интенсивности демонстрируют явление, известное как цикличность . Эти лампы можно запускать при относительно низком напряжении . Однако, когда они нагреваются во время работы, внутреннее давление газа внутри дуговой трубки повышается, и для поддержания дугового разряда требуется более высокое напряжение . По мере того как лампа стареет, напряжение, необходимое для поддержания дуги, в конечном итоге повышается и превышает напряжение, обеспечиваемое электрическим балластом.. Когда лампа нагревается до этой точки, дуга гаснет, и лампа гаснет. В конце концов, когда дуга гаснет, лампа снова остывает, давление газа в дуговой трубке снижается, и балласт может снова вызвать зажигание дуги. В результате лампа некоторое время светится, а затем снова и снова гаснет. Более сложные конструкции балласта обнаруживают цикличность и перестают пытаться запустить лампу после нескольких циклов. При отключении и повторном включении питания балласт сделает новую серию попыток запуска.

Еще одно явление, связанное с износом и старением HID-лампы, - это изменение цвета излучаемого светового луча («затухание»). Обычно можно наблюдать сдвиг в сторону синего и / или фиолетового цвета. Этот сдвиг поначалу незначителен и, как правило, является признаком того, что лампы «сломаны», хотя в целом они все еще находятся в хорошем рабочем состоянии, но к концу срока службы лампа HID часто воспринимается как излучающая только синий и фиолетовый свет. . Согласно закону Планка , это прямой результат повышенного напряжения и более высокой температуры, необходимых для поддержания дуги.

Иногда кварцевая трубка, содержащая ртуть, может взорваться в лампе сверхвысокого давления. [9] Когда это происходит, в атмосферу выбрасывается до 50 мг паров ртути. Такое количество ртути потенциально токсично, но основная опасность от разбитых ламп - порезы стекла, и не ожидается, что случайное воздействие разбитых ламп будет иметь неблагоприятные последствия. Philips рекомендует использовать ртутный пылесос, средства вентиляции или защиты органов дыхания, средства защиты глаз и защитную одежду при работе с разбитыми лампами. В зависимости от местонахождения ртутные лампы также требуют специальной утилизации отходов. [10]

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Лазерный свет для фар: последняя тенденция в автомобильном освещении" (url) (пресс-релиз). OSRAM . Проверено 16 октября 2016 .
  2. ^ «Замена ртути в газоразрядных лампах высокого давления металлическим цинком» (PDF) . IOP Science . Проверено 14 июня 2011 .
  3. ^ a b "HID лампы, содержащие излучатели излучения" (PDF) . NEMA.
  4. ^ Типы ламп , Европейская федерация производителей ламп, заархивировано из оригинала 22 июня 2012 г. , извлечено 06 ноября 2012 г.
  5. ^ a b c d Ионизирующие вещества в осветительной продукции (PDF) , Европейская федерация ламповых компаний, 2009 г., архивировано из оригинала (PDF) 20 февраля 2014 г. , извлечено 06 ноября 2012 г.
  6. ^ NRPB и GRS (2001), Транспортировка потребительских товаров, содержащих небольшие количества радиоактивных материалов (PDF) , Европейская комиссия , заархивировано из оригинала (PDF) 25 ноября 2011 г. , извлечено 06 ноября 2012 г.
  7. ^ a b c Оценка радиологического воздействия при транспортировке и утилизации лампочек, содержащих тритий, криптон-85 и радиоизотопы тория , Агентство по охране здоровья, 2011 г., заархивировано из оригинала 28 мая 2012 г. , извлечено из 2012 г. 06
  8. ^ Сосредоточьтесь на наружном освещении, страница 4
  9. ↑ Хосе Л. Каповилья (3 июня 2001 г.). «Обзор ламп Philips UHP» . Ercservice.com. Архивировано из оригинального 22 января 2013 года . Проверено 8 декабря 2009 года .
  10. ^ "Паспорт безопасности продукта цифрового проекционного освещения Philips (PSDS)" (PDF) . Philips Lighting. Май 2008 . Проверено 26 октября 2011 года . [ мертвая ссылка ]