Quand la lampe au mercure a-t-elle été inventée ? Lampes à mercure-quartz à haute pression

Les lampes DRL sont des lampes fluorescentes à décharge de mercure haute pression avec un rendu des couleurs corrigé. Malgré cette définition, il ne faut pas se tromper. Le rendu des couleurs des lampes DRL laisse beaucoup à désirer.

Histoire

Historiquement, les lampes ont été les premières basse pression, où la décharge s'est produite dans la vapeur de sodium. Il ne s'agit pas du processus d'invention, mais du développement industriel. appareils d'éclairage. Dans un sens plus large, c'est Peter Cooper Hewitt qui a introduit le sens commercial de l'utilisation de lampes à décharge pour l'éclairage dans l'industrie. Et c'est arrivé en 1901. Remplies de mercure, les lampes semblaient si réussies au créateur qu'il l'année prochaine a organisé une entreprise avec le soutien de George Westinghouse. Les entreprises de ces derniers étaient engagées dans la production de produits.

Cette décision semble logique pour la simple raison que George Westinghouse, avec Tesla, a mené le combat pour l'introduction courant alternatif. Et ainsi il se réjouissait de toute invention efficace, pour le fonctionnement de laquelle ce genre d'électricité était nécessaire. La lampe au sodium est apparue en 1919 grâce aux efforts d'Arthur Compton. Et un an plus tard, du verre borosilicaté a été ajouté à la conception. Avec un faible coefficient de dilatation thermique, il résiste parfaitement à l'environnement agressif de la vapeur de sodium. Utilisation pratique les lampes dans les rues des villes remontent au début des années 30 (aux Pays-Bas - à partir du 1er juillet 1932).

Pouvoir flux lumineux lampes au sodium était de 50 lm / W, ce qui était considéré comme un bon indicateur. Malgré la couleur jaune-orange spécifique du rayonnement. En URSS, le développement des lampes au sodium à basse pression n'a pas marché. Le mercure était considéré comme plus acceptable. De plus, des lampes au sodium à haute pression sont apparues. Tous les modèles décrits ont un rendu des couleurs assez médiocre. Cela était particulièrement vrai des objets vivants et, en particulier, des humains. L'inconvénient a été partiellement surmonté en 1938 en introduisant production industrielle lampes au mercure à basse pression. Voici leurs principales caractéristiques :

Efficacité lumineuse - de 85 à 104 lm/W.
Durée de vie - jusqu'à 60 000 heures.
Spectre d'émission en perspective.

Les lampes DRL ne sont apparues qu'au début des années 50. Leurs caractéristiques de performance ne sont pas à la hauteur de celles données ci-dessus (rendement de 45 à 65 lm/W, durée de vie de 10 à 20 mille heures), mais sont également acceptables. Les lampes DRL sont utilisées pour l'éclairage extérieur et intérieur. La prochaine étape du développement lampes à décharge acier RLVI (haute intensité). La principale différence était l'efficacité supérieure. Dans les tout premiers échantillons, l'indicateur était déjà de 100 lm / W. Les lampes au sodium à haute pression surpassent également le modèle DRL.

Caractéristiques de la lampe à décharge avec rendu des couleurs corrigé

Luminosité de l'ampoule

Il a été dit plus haut que certaines lampes à décharge (et fluorescentes) ont un mauvais rendu des couleurs. Cela signifie que le monde sera légèrement déformé, ce qui fatigue rapidement le psychisme. Mais il y a un autre facteur - la sensibilité physiologique des yeux. Elle n'est pas la même dans tout le spectre visible, et certaines personnes peuvent même observer l'aura. Mais chez la plupart des individus, le maximum de sensibilité tombe à une longueur d'onde de 555 nm ( couleur verte). Et vers les bords, la sensibilité des yeux s'atténue.

C'est pourquoi les chercheurs appellent à adapter la puissance des lampes aux caractéristiques physiologiques d'une personne. En conséquence, 1 watt à 555 nm équivaut à 10 à 700 nm. Le rayonnement infrarouge n'est pas du tout perçu par l'homme. Par conséquent, la luminosité est estimée par le flux lumineux, qui prend en compte l'effet de chacune des longueurs d'onde. L'unité de mesure est le lumen, qui équivaut à 1/683 W de puissance à une longueur d'onde de 555 nm. Et la puissance lumineuse (lm / W) montre quelle proportion de la puissance de l'ampoule devient un rayonnement optique. La valeur maximale peut être de 683 lm/W et n'est observée qu'à une longueur d'onde de 555 nm.

Il est impossible d'ignorer l'unité d'éclairage - lux. Numériquement, il est égal à 1 lm/m². Connaissant le flux lumineux, la hauteur de la lampe, l'angle de son ouverture, vous pouvez calculer l'éclairement. À son tour, ce paramètre pour certains locaux est normalisé selon GOST. À la lumière de ce qui précède, il devrait être clair pourquoi les lampes DRL avec un rendu des couleurs corrigé se trouvent encore sur le marché, malgré des caractéristiques relativement peu enviables.

Locus est utilisé pour évaluer le rendu des couleurs. Il s'agit d'une figure ressemblant à une parabole inversée, légèrement débordée sur son côté gauche. Dans celui-ci, chaque couleur a ses propres deux coordonnées de 0 à 1. Pour que la lampe ait un bon rendu des couleurs, la position de son rayonnement intégral doit être située approximativement au centre du lieu géométrique. Ajoutez à cela que l'augmentation de la température de couleur fera passer le spectre du rouge au violet :

2880 - 3200 K - jaune chaud;
3500 K - blanc neutre ;
4100 K - blanc froid ;
5500 - 7000 K - lumière du jour.

À cet égard, les lampes au sodium basse pression jaune-orange sont considérées comme un choix malheureux. D'eux, un déséquilibre chimique dans la rétine de l'œil provoque de la fatigue. Cependant, il ne faut pas oublier que le spectre, et non la température de couleur, joue toujours un rôle déterminant : toute ampoule est inférieure au Soleil. C'est pourquoi, dans le spectre pauvre d'une lampe au sodium à basse pression (deux spectres dans la zone jaune), les objets apparaîtront noirs, gris ou jaunes. C'est ce qu'on appelle un mauvais rendu des couleurs.

Il est d'usage de caractériser ce paramètre par un indice basé sur une comparaison visuelle d'échantillons éclairés par une ampoule avec un étalon. La valeur est comprise entre 1 (pire cas) et 100 (idéal). En pratique, vous pouvez trouver une lampe maximale dans la plage de 95 à 98. Cela vous aidera à choisir une lampe DRL sur le comptoir (la valeur typique est de 40 à 70).

Correction de couleur

Une décharge brille dans un environnement de gaz ionisé. C'est tout le principe d'action. Le reste se réduit aux conditions d'obtention de la combustion de l'arc entre les électrodes. Les conditions d'ionisation nécessitent une haute tension, qui n'est plus nécessaire à l'avenir. C'est pourquoi de nombreuses lampes à décharge nécessitent un ballast. L'atmosphère est remplie d'un gaz inerte et d'une certaine quantité de vapeurs métalliques élastiques (mercure, sodium, leurs halogénures). Dans la pratique des lampes, les types de décharges suivants sont principalement utilisés:

Glow - avec une faible densité de courant à faible pression de gaz ou de vapeur. La chute de tension aux bornes de la cathode peut atteindre 400 V. Des points noirs sont visuellement visibles dans la zone de la cathode.
Arc - avec une densité de courant élevée à différentes pressions. La chute de tension aux bornes de la cathode est relativement faible (jusqu'à 15 V). La colonne d'arc à basse pression est similaire à une colonne de combustion lente.
Les arcs de haute intensité sont un phénomène spécifique utilisé dans les projecteurs. En particulier, ils ont été utilisés pour détecter des cibles aériennes ennemies pendant la Seconde Guerre mondiale. Il est basé sur un mode de fonctionnement particulier d'une tige de carbone, découvert en 1910 par G. Beck.

Le spectre de la décharge de mercure se situe dans la région ultraviolette de 40 %. Le luminophore convertit cette zone en une lueur rouge, la plupart des parties violettes et bleues passant librement. La qualité de la correction du spectre est déterminée par le rapport rouge (il augmente avec l'épaisseur de la couche, comme le prix, les paramètres requis sont déterminés expérimentalement en raison de la complexité du calcul). Le brûleur à mercure est généralement en verre de quartz (n'émet pas de substances gazeuses pendant le fonctionnement) et le ballon extérieur, recouvert d'un luminophore de l'intérieur, est en ordinaire, mais réfractaire. La base est ordinaire, Edison. Le phosphate-vanadate d'yttrium activé à l'europium est généralement utilisé comme luminophore. Ce matériau a un spectre d'émission de quatre bandes rouges : 535, 590, 618 (max), 650 nm. Mode optimal le travail est réalisé à une température de 250 à 300 degrés (temps de sortie de l'ordre d'un quart d'heure).

Avant application, le luminophore est broyé et calciné. Le phosphate de vanadate d'yttrium a été choisi pour ses excellentes propriétés de manipulation. Le coût élevé peut être compensé par l'utilisation combinée avec d'autres matériaux. Par exemple, l'orthophosphate de strontium-zinc. Ils absorbent mieux la longueur d'onde de 365 nm et atteignent généralement des performances acceptables (compte tenu de l'application spécifique dans le domaine de l'éclairage industriel avec une hauteur d'installation de 3 à 5 mètres).

Il existe des cas d'utilisation de fluorogermanate de magnésium activé au manganèse tétravalent. L'efficacité lumineuse et le taux de rouge (6-8%) sont quelque peu réduits. La température optimale est également d'environ 300 degrés Celsius. Avec un chauffage supplémentaire, l'efficacité de l'appareil diminue. Le matériau, à tous égards, sauf pour le prix, est inférieur au phosphate de vanadate d'yttrium : il absorbe une partie de la région bleu-violet du spectre, a un spectre de luminescence dans la région du rouge lointain (où l'œil a une faible sensibilité), et perd sa luminosité pendant le traitement.
La conception prévoit généralement une ou deux électrodes d'allumage, la distance à partir de laquelle la cathode est relativement faible. Un ballast externe n'est donc pas nécessaire. En combinaison avec une base standard, un remplacement pratique des ampoules à incandescence avec une efficacité accrue est obtenu. Le ballon pendant le fonctionnement s'échauffe fortement en raison de l'intense absorption du rayonnement par le luminophore. Le calcul de la forme géométrique est effectué sur la base de ce paramètre. D'une part, il faut que tout le rayonnement du brûleur tombe sur le luminophore, d'autre part, la température en mode de fonctionnement ne doit pas dépasser l'optimum (voir ci-dessus).
Le ballon est généralement rempli d'argon. Il est bon marché et introduit peu de perte de chaleur. 10-15% d'azote est mélangé pour augmenter la tension de claquage. Pression générale approximativement égal à l'atmosphère. La pénétration d'oxygène (détruit les pièces métalliques) ou d'hydrogène (augmente la tension d'amorçage de l'arc) est inacceptable. Toute position de combustion est autorisée, mais l'horizontale est déconseillée. L'arc dans ce cas est quelque peu plié et le verre de quartz est désavantagé. régime de température. La température du milieu affecte la tension de claquage. En hiver, il sera plus difficile d'allumer l'arc, car le mercure se dépose et le processus se déroule dans un environnement d'argon presque pur (pour cette raison, des dispositifs d'amorçage doivent parfois être utilisés).
Pour les lampes DRL, la base est relativement chaude. La température peut dépasser le point d'ébullition de l'eau. Ceci doit être pris en compte lors du choix d'une cartouche et d'un lustre (lanterne) pour l'installation d'une lampe. Il est temps de rappeler les conseils des auteurs du brevet pour la première lampes halogènes. La température du brûleur est relativement basse, mais il fera facilement fondre l'aluminium.
Marquage
Dans la pratique domestique, le chiffre après le DRL signifie la consommation d'énergie en watts. Vient ensuite le rapport rouge : le rapport du flux rouge (de 600 à 780 nm) au total - exprimé en pourcentage. Le numéro de développement est placé entre un trait d'union. Le taux de rouge caractérise le rendu des couleurs, ceux qui sont supérieurs à dix sont considérés comme de bonnes valeurs.
Conformément à la norme internationale CEI 1231, le système ILCOS est utilisé. Ce sont des concurrents du marquage allemand LBS et du ZVEI paneuropéen. Le marché est donc en plein désarroi. Selon l'ILCOS :
QE représente la forme ellipsoïde du flacon.
QR désigne un flacon avec une couche réfléchissante interne, en forme de champignon.
QG signifie fiole sphérique.
QB signifie produits avec ballast intégré.
QBR est synonyme de produits avec ballast intégré et couche réfléchissante.

Philips a sa propre vision des choses à ce sujet, et General Electric ne veut pas entendre parler des deux. En fait, il est préférable de se concentrer à cet égard sur des ouvrages de référence ou de lire les informations sur l'emballage. Et il ne faut pas oublier que la base peut être à la fois standard et d'autres tailles. La part de la production de lampes DRL diminue constamment, il n'est donc peut-être pas logique d'étudier toutes ces désignations complexes de manière trop détaillée. Et compte tenu de l'entrée sur le marché des LED, il vaut mieux trouver quelque chose de plus moderne et, surtout, en constante évolution pour la maison et les chalets d'été. Quant à l'efficacité, le différend ne sera évidemment pas tranché en faveur des lampes à décharge, bien qu'elles aient réussi à précipiter un filament pendant un certain temps.

Lampes à décharge haute pression

Ce groupe de circuits intégrés comprend les lampes à mercure haute pression (DRL), les lampes aux halogénures métalliques (DRI), les lampes au sodium (DNaT), les lampes au xénon (DKST, DKsSh).

decharge electrique dans la vapeur de mercure s'accompagne un rayonnement électromagnétique dans la région visible du spectre et dans la région du proche ultraviolet, non seulement à de faibles pressions de vapeur (ce qui est utilisé dans LL), mais également à des pressions suffisamment élevées - environ 10 5 Pa. Une telle décharge est utilisée dans les lampes à arc au mercure à haute et ultra haute pression, souvent appelées lampes à haute intensité.

Lampes au mercure haute et ultra haute pression pendant longtemps constituaient le groupe de circuits intégrés le plus courant et le plus nombreux parmi les radars à haute et ultra haute pression. Cela est dû au fait qu'à l'aide d'une décharge de mercure, il est possible de créer des sources très efficaces dans les régions ultraviolette, visible et infrarouge proche du spectre. Ces circuits intégrés ont une large gamme de puissances nominales, une durée de combustion de dizaines de milliers d'heures, sont assez compacts et, si nécessaire, ont une luminosité très élevée.

Basé caractéristiques de conception Les lampes à mercure à haute (RLVD) et ultra-haute pression (RLSVD) sont divisées en groupes suivants :

- RVD (type DRT) ;

- RLD avec chromaticité corrigée ( Type DRL et DRVE);

– RLSVD tubulaire à refroidissement naturel ;

– RLSVD capillaire à refroidissement forcé (air ou eau) ;

– RLSVD sphérique avec refroidissement naturel.

La plupart des types de RLVD et RLSVD ont une application spécifique et ne sont pas utilisés à des fins d'éclairage. Ainsi, les RLVD, étant des sources efficaces de rayonnement ultraviolet, sont utilisés dans les équipements médicaux, agricoles, de mesure et de photocopie. Le domaine d'application du RLSVD est les oscilloscopes à faisceau, la photolithographie, les systèmes de projection, l'analyse de luminescence, c'est-à-dire les cas où des sources de luminosité élevée sont nécessaires dans les régions visible et proche ultraviolette du spectre.

caractéristique la décharge dans la vapeur de mercure à haute pression est l'absence presque complète de rayonnement dans la région des ondes rouges du spectre. La décharge a spectre de raies et ne contient que 4 lignes dans la zone visible. Il se pose donc le problème de la correction de la chromaticité de la décharge d'une lampe à mercure. Cette tâche peut être résolue de l'une des manières suivantes :

- l'utilisation de luminophores - ces lampes sont appelées DRL (arc mercure fluorescent);

- ajout d'additifs rayonnants - halogénures (lampes aux halogénures métalliques de type DRI) au tube à décharge ;

– combinaison d'un luminophore avec un additif rayonnant (lampes DRIL) ;

- associant une lampe au mercure à une lampe à incandescence (lampe DRVE - érythème arc mercure-tungstène).

Les lampes au mercure-tungstène, dans lesquelles, avec un brûleur au mercure, se trouve une spirale de tungstène, qui joue simultanément le rôle de ballast actif, sont utilisées dans les installations d'irradiation pour l'érythème (rougeur de la peau, qui est remplacée par la pigmentation - coup de soleil ) éclairage des personnes (par exemple, dans les solariums) et des animaux.

Lampes fluorescentes au mercure à arc (DRL)

Les lampes DRL (Fig. 57) sont un tube (brûleur) 7 en verre de quartz transparent, conçu pour une température de fonctionnement d'environ 800 ° C et fixé avec une traverse 3 à l'intérieur d'une ampoule elliptique externe 2 (cette forme assure une répartition uniforme de la température) . À l'intérieur du tube, après une élimination soigneuse des gaz étrangers, une quantité strictement dosée de mercure et d'argon est introduite à une pression de 1,5 ... 3 kPa. L'argon sert à faciliter la décharge et à protéger les électrodes de la pulvérisation lors de la phase initiale d'allumage de la lampe, car lorsque température ambiante la pression de vapeur de mercure est très faible.

Aux extrémités du brûleur, deux électrodes de tungstène auto-chauffantes activées (recouvertes d'une couche d'oxydes de métaux alcalino-terreux) 4 sont soudées, et à côté de chacune d'elles, une électrode d'allumage supplémentaire 5 de 2 mm de long. De telles lampes sont dites à quatre électrodes, contrairement aux lampes à deux électrodes produites précédemment, qui n'avaient pas d'électrodes d'allumage. La présence d'électrodes d'allumage assure l'allumage des lampes non chauffées à une tension d'au moins 90% de la tension nominale, puisque la décharge initiale se produit entre des électrodes de travail et d'allumage adjacentes. Une tension est appliquée aux électrodes à travers la base filetée 1. Après qu'une décharge se produit dans la lampe, les électrodes d'allumage n'affectent pas son fonctionnement, car une résistance de limitation de courant 6 est incluse dans leur circuit.

Le ballon extérieur est recouvert à l'intérieur d'un luminophore et rempli d'un mélange d'argon et d'azote pour empêcher l'oxydation et évacuer la chaleur du brûleur. Le phosphore convertit rayonnement ultraviolet décharge de mercure à haute pression, qui représente 40% du flux de rayonnement total, dans le rayonnement manquant dans la partie rouge du spectre. La qualité de la correction du rendu des couleurs des lampes de type DRL est déterminée par son "rapport de rouge", c'est-à-dire part du flux lumineux dans la région rouge du spectre (600 ... 780 nm) dans le flux lumineux total de la lampe. En général, les lampes DRL, même avec le plus grande valeur Le "rapport de rouge" est nettement inférieur à LL dans le rendu des couleurs. L'indice de rendu des couleurs de ces lampes est l'un des plus bas - 40 ... 45.

Les lampes DRL sont connectées au réseau en série avec une self de ballast (Fig. 58), dont la perte de puissance est d'environ 10% de la puissance de la lampe. Uniquement à basse température environnement(inférieur à -30 °С), il est nécessaire d'utiliser un dispositif d'allumage par impulsions (IZU), qui assure son allumage à des températures allant jusqu'à -45 °С.

L'allumage des lampes DRL se caractérise par la présence d'une période de préchauffage atteignant cinq à sept minutes (Fig. 59). Pendant cette période, les principales caractéristiques de la lampe subissent une modification due à une modification de la pression de vapeur de mercure dans le brûleur - pour les lampes de 80 W, la pression monte à 10 6 Pa, pour les lampes de 1000 W - jusqu'à 2,5 10 5 Pa . En particulier, le courant de démarrage de la lampe est le double du courant nominal.

Étant donné qu'après avoir éteint la lampe DRL, la pression de vapeur reste élevée, elle ne peut être rallumée qu'après refroidissement après 5 à 10 minutes. Par conséquent, les lampes DRL ne sont pas utilisées dans les réseaux d'éclairage de secours.

Si la tension d'alimentation tombe en panne pendant un demi-cycle ou tombe en dessous de 90 % de la tension nominale pendant deux cycles, la lampe s'éteint et se rallume lorsqu'elle refroidit.

La pulsation du flux lumineux de ces lampes est très importante (le coefficient de pulsation est de 63 ... 74%).

La position optimale de la lampe est verticale. En position horizontale, le flux lumineux est réduit de 2 ... 5%.

Les lampes DRL sont disponibles en puissance de 50 à 2000 watts. Leur efficacité lumineuse est de 40 à 60 lm/W.

Durée moyenne combustion - jusqu'à 20 000 heures. À la fin de la durée de vie, le flux lumineux est réduit à 60% de la valeur nominale (après 100 heures de combustion). Avec des changements de tension d'entrée dans la plage de 90 à 110%, le temps de combustion passe de 140 à 70% et le flux lumineux - de 65 à 130%.

Il est important de souligner que récemment les lampes DRL ont été remplacées par d'autres RL, car elles leur sont inférieures en termes de caractéristiques les plus importantes.

DANS symbole Les lampes de type DRL indiquent leur puissance, leur rapport rouge (entre parenthèses) et leur numéro de développement, par exemple, DRL400 (6) -4, où 6 est la proportion de rayons dans la région d'onde rouge du spectre.

Lampes à mercure à arc avec additifs radiants (mgl)

Les lampes aux halogénures métalliques (MHL) sont apparues dans les années 1960. et en raison de leur rendement lumineux élevé, de leur spectre d'émission acceptable et de leur puissance suffisamment élevée, ils constituent l'une des sources lumineuses les plus prometteuses.

La correction de la couleur du rayonnement MGL est basée sur le fait que composants chimiques, qui permettent de corriger la composition spectrale du rayonnement de la décharge de mercure elle-même sans utiliser de luminophore. Ceci est facilité par le fait que les halogénures de nombreux métaux s'évaporent plus facilement que les métaux eux-mêmes et ne détruisent pas le verre de quartz. Par conséquent, à l'intérieur des flacons à décharge MGL, en plus du mercure et de l'argon, comme dans le RVD, alcalins (sodium, lithium, césium) et autres métaux agressifs (cadmium, zinc), qui à l'état pur provoquent une destruction très rapide du verre de quartz . Après l'allumage de la décharge, lorsque température de fonctionnement flacons, les halogénures passent partiellement à l'état de vapeur. En pénétrant dans la zone centrale de la décharge à une température de plusieurs milliers de degrés Kelvin, les molécules d'halogénure se dissocient en halogène et métal. Les atomes métalliques sont excités et émettent leurs spectres caractéristiques. Diffusant à l'extérieur du canal de décharge et pénétrant dans une zone à plus basse température près des parois du ballon, ils se recombinent en halogénures qui s'évaporent à nouveau. L'utilisation d'halogénures a considérablement augmenté le nombre éléments chimiques introduit dans le tube à décharge et, par conséquent, a permis de créer un MGL avec différents spectres.

La plupart des MGL sont produits avec seulement deux électrodes de travail et n'ont pas (ou n'ont pas) d'électrodes d'allumage. Pour cette raison, ils sont connectés au réseau via un dispositif d'allumage par impulsions (IZU) et sont allumés par une impulsion surtension proche de 2 kV (Fig. 60).

Selon l'application, il y a :

1) MGL usage général(type DRI);

2) des MGL tubulaires et sphériques (type DRISH) avec une qualité de rendu des couleurs améliorée, utilisées pour la télévision couleur et le tournage ;

3) MHL pour de nombreuses applications spéciales, principalement technologiques, par exemple pour l'irradiation des plantes.

Lampes aux halogénures métalliques pour éclairage général type DRI

Les lampes de type DRI sont de conception similaire aux lampes de type DRL avec brûleurs. L'ampoule extérieure, contrairement aux lampes DRL, pour la plupart des types de lampes DRI n'est pas recouverte d'un luminophore, mais parfois des ampoules standard de lampes DRL avec un revêtement de phosphore (type DRIL) sont utilisées.

La position de combustion affecte de manière significative les paramètres des lampes DRI, c'est pourquoi certains types de MGL sont produits en diverses modifications, conçu pour différentes positions de combustion (verticale et horizontale).

La pulsation du flux lumineux des lampes DRI est nettement inférieure à celle des lampes DRL et est d'environ 30%.

La température ambiante a peu d'effet sur le processus d'allumage et le fonctionnement des lampes DRI.

Lorsque la tension d'alimentation change, les caractéristiques des lampes DRI changent plus sensiblement que celles des lampes de type DRL : une variation de tension de chaque pour cent entraîne une variation du flux lumineux d'environ 2,5 %.

Les lampes DRI sont produites de 125 à 3500 W et, compte tenu de leur petit volume, ont une densité de puissance élevée. L'efficacité lumineuse des lampes DRI est comparable à l'efficacité lumineuse des meilleurs LL - plus de 100 lm / W et devrait atteindre à l'avenir 120 lm / W. La durée de combustion moyenne est de 10 000 à 12 000 heures.L'indice de rendu des couleurs est faible, mais dépasse celui des lampes DRL - de 45 à 65. Dans les lampes aux halogénures d'étain et aux iodures de dysprosium, l'indice de rendu des couleurs est de 80 à 90.

Une partie des lampes DRI (type DRIZ) est réalisée dans des flacons réfléchissants miroir.

En termes de coût, les lampes DRI sont nettement inférieures aux autres radars haute puissance. Le prix (2006) de DRI250 est de 900 roubles, contre 115 roubles. à DRL250 et 325 roubles. à DNAT250.

Le brûleur à quartz considéré dans l'article "Fonctionnement de la lampe DRL" est soumis à une forte influence de l'environnement extérieur, dont dépendent les conditions de refroidissement. La stabilité de la lampe avec un tel brûleur est assurée en la plaçant à l'intérieur de l'ampoule extérieure. Surface intérieure Le ballon extérieur est recouvert d'une couche de luminophore qui, en raison de l'absorption de la partie ultraviolette du rayonnement de la décharge de mercure, ajoute au rayonnement visible de cette décharge le rayonnement qui lui manque dans la région rouge du spectre. Pour garantir que le brûleur à quartz est refroidi non seulement par rayonnement, mais également par convection et transfert de chaleur, l'ampoule extérieure est remplie de gaz, qui doit être inerte par rapport aux détails de montage du phosphore et de la lampe. Un mélange d'argon et d'azote est utilisé comme gaz de remplissage.

Le dispositif de la lampe DRL est illustré à la figure 1. Les lampes sont connectées au réseau à l'aide de douilles filetées similaires à celles utilisées pour les lampes à incandescence: E27 - pour les lampes jusqu'à 250 W et E40 - pour les lampes de puissance supérieure. Pour faciliter l'allumage, la lampe est constituée de trois ou quatre électrodes. Dans ce dernier, les électrodes principale et auxiliaire sont connectées par des résistances.

La forme et les dimensions du flacon extérieur et la position du brûleur dans celui-ci sont choisies de manière à ce que tout le rayonnement ultraviolet du brûleur tombe sur la couche de luminophore et pendant le fonctionnement et pendant le fonctionnement de la lampe, la couche de luminophore ait une température optimale pour son opération.

L'échauffement du ballon extérieur se produit en raison de l'absorption d'une partie du rayonnement de décharge par la couche de phosphore déposée dessus et du verre, ainsi que du transfert de chaleur à travers le gaz inerte remplissant le ballon. Le refroidissement est obtenu par rayonnement du verre chauffé et transfert de chaleur à travers l'air ambiant.

L'homogénéité en température de la surface du ballon peut être obtenue si, négligeant en première approximation la convection du gaz inerte remplissant le ballon, elle est réalisée sous la forme d'une surface assurant une irradiation uniforme. Les calculs montrent que la partie centrale du ballon doit avoir une surface proche d'un ellipsoïde de révolution, dont le grand axe coïncide avec l'axe du brûleur. La correction de la convection force une légère augmentation du diamètre de la partie de l'ampoule qui, lorsque la lampe est allumée, est en haut. Étant donné que les lampes fonctionnent pratiquement dans n'importe quelle position, aucune modification n'est apportée à la forme de l'ampoule.

Dans un certain nombre de conceptions de lampes, l'ampoule agit comme un élément optique qui redistribue le flux lumineux. Dans ce cas, la forme et la taille de l'ampoule doivent être calculées, comme pour les lampes, et son régime thermique doit également être pris en compte dans le calcul.

Pour corriger la couleur des lampes de type DRL, ils utilisent différentes sortes phosphores. L'utilisation d'un luminophore phosphate-vanadate-yttrium à la place du fluorogermanate de magnésium a permis d'améliorer les paramètres des lampes DRL.

L'utilisation d'un luminophore déposé sur la paroi interne de l'ampoule externe, d'une part, entraîne l'ajout du rayonnement rouge manquant dans le spectre, et d'autre part, provoque l'absorption d'une partie du rayonnement visible dans ce couche. Avec une augmentation de l'épaisseur de la couche de luminophore, le flux de rayonnement de la lampe a un maximum à une certaine épaisseur de couche, tandis que le flux de lumière de décharge traversant la couche de luminophore diminue progressivement. Pour aborder la question de l'épaisseur optimale de la couche de luminophore et une évaluation générale de son efficacité pour caractériser les lampes de type DRL, le concept de "rapport de rouge" a été introduit. Le taux de rouge est le rapport du flux lumineux rouge ajouté par le luminophore au flux lumineux total des lampes, exprimé en pourcentage. Évidemment, le meilleur sera le luminophore et une telle couche de celui-ci, qui, lors de la création d'un rapport de rouge suffisant pour assurer le rendu correct des couleurs, fournissent le flux lumineux maximal de la lampe dans son ensemble, c'est-à-dire la plus grande efficacité lumineuse.

Le rapport rouge est généralement exprimé en pourcentage par la dépendance

Où φ (λ) - densité de flux spectral du rayonnement de la lampe ; V(λ) - sensibilité relative de l'œil.

Le rapport rouge pour les lampes de type DRL avec l'épaisseur optimale du luminophore du fluorogermanate et de l'arséniate de magnésium atteint 8%, et le flux lumineux est de 87% du flux lumineux de la lampe sans luminophore. L'utilisation de luminophores orthophosphates de zinc additionnés de strontium permet d'obtenir un flux lumineux supérieur de 15% au flux lumineux d'une lampe sans luminophore, et r cr = 4 - 5 %.

Lors de l'allumage des lampes, une pulvérisation cathodique de la substance active de la cathode et de la partie tige de l'électrode a lieu. En régime permanent de combustion sur courant alternatif, du fait du réamorçage de la décharge à chaque alternance, la pulvérisation de la partie tige de l'électrode se poursuit. Cela aggrave avec le temps les propriétés d'émission des deux parties des électrodes, et la tension nécessaire pour allumer les lampes augmente en conséquence. La pulvérisation cathodique des électrodes entraîne simultanément l'absorption des molécules du gaz inerte remplissant la lampe dont la pression initiale a été choisie parmi les conditions d'amorçage de la décharge. Ces processus conduisent à la formation sur les parois du brûleur d'un revêtement sombre de particules d'électrodes pulvérisées, qui absorbent le rayonnement, notamment sa composante ultraviolette, et le rapport rouge diminue. L'arrêt de l'allumage détermine la durée de vie complète des lampes de type DRL, et la diminution normalisée de l'efficacité lumineuse détermine leur durée de vie utile.

Le symbole des lampes DRL est déchiffré comme suit: D - arc, R - mercure, L - fluorescent. Les chiffres après les lettres correspondent à la puissance de la lampe en watts, puis le rapport rouge en pourcentage est donné entre parenthèses et le nombre de développement par un trait d'union. La grande majorité des lampes DRL sont produites avec quatre électrodes, c'est-à-dire avec des électrodes supplémentaires pour faciliter l'allumage (voir Figure 2). Ces lampes sont allumées directement à partir de la tension secteur. Une petite partie des lampes DRL sont fabriquées avec deux électrodes ; des allumeurs spéciaux sont utilisés pour les allumer.

Les lampes DRL sont utilisées dans les installations d'éclairage extérieur et pour l'éclairage des pièces hautes. entreprises industrielles, où il n'y a pas d'exigences strictes pour la qualité de la reproduction des couleurs.

L'influence de la température ambiante affecte principalement la tension d'allumage des lampes. Aux températures négatives, l'allumage des lampes de type DRL est difficile, ce qui est associé à une diminution significative de la pression de mercure, de sorte que l'allumage se produit dans l'argon pur et nécessite des tensions plus élevées qu'en présence de vapeur de mercure. Selon GOST 16354-77, les lampes de type DRL de toutes capacités doivent être allumées à une tension ne dépassant pas 180 V à une température ambiante de 20 à 40 ° C; à une température de -25 ° C, la tension d'allumage des lampes augmente à 205 V, à -40 ° C, la tension d'allumage des lampes d'une puissance de 80 à 400 W ne dépasse pas 250 V, avec une puissance de 700 et 1000 W - 300 V. Sur les paramètres lumineux et électriques des lampes de type DRL, le changement de température extérieure n'a que peu ou pas d'effet. Le tableau 1 montre les paramètres des lampes de type DRL. Les lampes ont deux modifications avec un taux de rouge de 6 et 10 %.

Tableau 1

Les principaux paramètres des lampes de type DRL selon GOST 16357-79

Type de lampe	Puissance, W	Tension de fonctionnement, V	Courant, Un	Flux lumineux, lm	Dimensions, mm		Durée moyenne prestations de service
					diamètre extérieur du ballon	toute la longueur
DRL80(6)-2 DRL125(6)-2 DRL250(6) DRL400(6)-2 DRL700(6)-2 DRL1000(6)-2 DRL2000(6)	80 125 250 400 700 1000 2000	115 125 130 135 140 145 270	0,80 1,15 2,13 3,25 5,40 7,50 8,00	3400 6000 13000 23000 40000 57000 120000	81 91 91 122 152 181 187	165 184 227 292 368 410 445	10000 10000 12000 15000 15000 15000 6000

Lampes au tungstène au mercure

L'allumage difficile des lampes DRL à des températures négatives, l'utilisation de ballasts inductifs et la nécessité de corriger la couleur du rayonnement ont conduit à la création de lampes à haute pression avec un ballast sous la forme d'un filament de lampe à incandescence. A noter que les pertes de puissance importantes dans le ballast actif, qu'est le filament, par rapport aux pertes dans le ballast inductif, sont compensées par la simplicité du ballast actif, avec la possibilité d'obtenir simultanément le rayonnement rouge manquant avec son aide.

En plaçant un filament de ballast dans un ballon externe, dans lequel un brûleur à quartz est placé pour réduire la dépendance de ses paramètres à la température extérieure, il a été possible d'obtenir une lampe adaptée à une connexion directe au réseau. La conception d'une telle lampe est illustrée à la figure 3. Placer le filament à l'intérieur de l'ampoule de la lampe présente l'avantage supplémentaire de raccourcir la période de combustion en chauffant le brûleur avec le rayonnement du filament.

L'essentiel dans le calcul des lampes à lumière mixte, comme on appelle parfois les lampes au mercure-tungstène, est le choix des paramètres du filament. La puissance du filament est choisie en fonction de la condition de stabilisation de la décharge de mercure. l'efficacité lumineuse du filament doit être réduite pour obtenir un taux de rouge suffisant, tout en assurant une durée de vie du filament comparable à celle des brûleurs à quartz. Pendant la période de démarrage, la tension du secteur tombe entièrement sur la spirale, cependant, lorsque la lampe au mercure s'embrase, la tension sur celle-ci augmente et la tension sur la spirale du ballast diminue jusqu'à la valeur de fonctionnement. Le rendement lumineux des lampes au mercure-tungstène est de 18 à 20 lm / W, car environ 50% de la puissance est dépensée pour chauffer la spirale. Par conséquent, ces lampes en termes d'efficacité ne peuvent pas rivaliser avec les lampes DRL et autres lampes à haute pression. Leur application est limitée à des domaines particuliers, tels que la technologie d'irradiation.

Les lampes de type DRVE ont une ampoule extérieure en verre spécial qui transmet le rayonnement ultraviolet. Ces lampes sont utilisées pour l'éclairage et l'irradiation communs, par exemple dans les serres. La durée de vie de ces lampes est de 3 à 5 000 heures, elle est déterminée par la durée de vie du filament de tungstène.

Lampes à mercure tubulaires

Outre les lampes fonctionnant sur la base d'une décharge à haute pression dans la vapeur de mercure et destinées à l'éclairage, plusieurs types de sources de rayonnement sont fabriqués, dont le développement est associé à la nécessité d'utiliser non seulement le rayonnement visible, mais également le rayonnement ultraviolet . Comme vous le savez, le rayonnement ultraviolet a un effet chimique et biologique. L'actinité du rayonnement ultraviolet, c'est-à-dire l'effet sur les matériaux photosensibles utilisés dans l'industrie de l'imprimerie, est largement utilisée. Des flux puissants de rayonnement bactéricide, supérieurs à ceux du rayonnement bactéricide, permettent d'utiliser des lampes à mercure à haute pression dans le but de désinfecter l'eau et d'autres substances. L'activité chimique du rayonnement ultraviolet et la capacité de concentrer des puissances de rayonnement élevées sur de petites surfaces ont conduit à l'utilisation généralisée des lampes à mercure à haute pression dans les industries chimiques, du travail du bois et autres.

Les lampes de ce type nécessitent des flacons en verre de quartz mécaniquement résistant et réfractaire. Le verre de quartz appliqué, qui transmet le rayonnement ultraviolet à partir d'une longueur d'onde de 220 nm, c'est-à-dire la quasi-totalité du spectre de rayonnement d'une décharge de mercure, vous permet de modifier les paramètres de rayonnement uniquement en modifiant la pression de fonctionnement. L'opacité du verre de quartz pour un rayonnement résonnant d'une longueur d'onde de 185 nm n'a pas valeur pratique, puisque le rayonnement ultraviolet de cette longueur d'onde est presque complètement absorbé par l'air.

Cela a conduit à la création de lampes à mercure à haute pression, de conception différente, en raison de la pression de fonctionnement et de la portée. les principaux paramètres des lampes à haute pression sont donnés dans le tableau 2.

Tableau 2

Les principaux paramètres des lampes tubulaires au mercure à haute pression selon GOST 20401-75

Type de lampe	Puissance, W	Tension, V	Courant, Un	Longueur de l'arc, mm	Longueur totale, mm	Diamètre du brûleur, mm	Durée de vie moyenne, h
DRT230 DRT400 DRT1000 DRT2500 DRT2800 DRT5000 DRT4000	230 400 1000 2500 2800 5000 4000	70 135 145 850 1150 1800 1900	3,8 3,25 7,5 3,4 2,4 3,1 2,4	60 120 175 1000 610 1100 1000	190 265 350 1200 700 1290 1118	20 22 32 21 15 20 14	1500 2700 1500 3500 1000 1500 13000

L'industrie produit des lampes au mercure de type DRT (arc mercure tubulaire) avec une pression allant jusqu'à 2 × 10 5 Pa sous la forme de tubes droits d'un diamètre de 14 à 32 mm. La figure 4 donne une vue générale et dimensions lampes de type DRT de différentes puissances. Les deux extrémités des tubes ont des extensions d'un diamètre plus petit, dans lesquelles une feuille de molybdène est soudée, qui sert d'entrées. À l'intérieur des lampes, des électrodes auto-chauffantes activées au tungstène sont soudées aux douilles, dont la conception est illustrée à la figure 5. Pour fixer les lampes dans les raccords, les lampes sont équipées de pinces métalliques avec supports. Le bec au milieu du flacon est le reste de la tige, soudé après traitement sous vide de la lampe. Pour faciliter l'allumage, les lampes ont une bande spéciale à laquelle une impulsion d'allumage est appliquée.

Figure 4 Forme générale Puissance des lampes de type DRT (pression de vapeur de mercure jusqu'à 0,2 MPa), W :
UN - 230; b - 400; V - 1000

Figure 5. Électrodes (cathodes) des lampes à mercure à haute pression :
1 - substance active (oxyde); 2 - âme en tungstène ; 3 - spirale

Lampes tubulaires au xénon

Les lampes tubulaires à haute pression comprennent également des lampes qui utilisent un rayonnement au xénon à des pressions allant de centaines à des millions de pascals. Une caractéristique d'une décharge dans des gaz inertes à hautes pressions et hautes densités de courant est un spectre d'émission continu, qui assure une bonne reproduction des couleurs des objets éclairés. Dans le visible, le spectre de décharge du xénon est proche de celui du soleil avec une température de couleur de 6100–6300 K. Une caractéristique importante d'une telle décharge est sa caractéristique courant-tension croissante à hautes densités courant, ce qui permet de stabiliser la décharge à l'aide de petites résistances de ballast. Xénon lampes tubulaires d'une longueur considérable peuvent être inclus dans le réseau sans ballast supplémentaire du tout. avantage lampes au xénon est l'absence de période d'échauffement. Les paramètres des lampes au xénon ne dépendent pratiquement pas de la température ambiante jusqu'à des températures de -50 ° C, ce qui leur permet d'être utilisées dans des installations d'éclairage extérieur dans toutes les zones climatiques. Cependant, les lampes au xénon ont haute tension l'allumage et nécessitent l'utilisation de dispositifs d'allumage spéciaux. Le faible gradient de potentiel a conduit à l'utilisation de douilles plus massives dans les lampes.

L'efficacité lumineuse des lampes augmente avec l'augmentation de la puissance spécifique et du diamètre du tube à décharge. Aux fortes densités de courant, la décharge dans les gaz inertes présente une luminosité très élevée. Selon des estimations théoriques, la luminosité limite d'une décharge dans le xénon peut atteindre 2 × 10³ Mcd/m². Les principaux paramètres des lampes au xénon à haute pression sont indiqués dans le tableau 3. Les lampes au xénon tubulaires fonctionnent à la fois avec un refroidissement naturel et par eau. L'utilisation du refroidissement par eau a permis d'augmenter l'efficacité lumineuse des lampes de 20 - 29 à 35 - 45 lm / W, mais a quelque peu compliqué la conception. Le brûleur des lampes refroidies à l'eau est enfermé dans un récipient en verre et de l'eau distillée circule dans l'espace entre le brûleur et le récipient-cylindre extérieur.

Tableau 3

Paramètres principaux des lampes au xénon à haute pression

Type de lampe	Puissance, W	Tension, V	Courant, Un	Flux lumineux, 10³, lm	Diamètre intérieur du tube, mm	Pleine longueur, mm	Durée de vie moyenne, h	Schéma de commutation
DKst2000 DKst5000 DKst10000 DKst20000 DKsT50000 DKsTV3000 DKsTV5000 DKsTV6000 DKsTV8000 DKsTV15000 DKsTV50000	2000 5000 10000 20000 50000 3000 5000 6000 8000 15000 50000	40 110 220 380 380 90 150 220 240 220 380	49 44 46 56 132 30 30 30 30 68 132	35,7 97,6 250 694 2230 81,2 139 211 232 592 2088	24 22 21 21 38 4 4 7 4 7 12	356 646 1260 1990 2700 285 315 478 375 460 935	300 300 800 800 500 100 100 300 800 200 200	avec ballast avec ballast sans ballast sans ballast sans ballast avec ballast, CC Même sans ballast avec redresseur sans ballast sans ballast

Les températures élevées du tube (environ 1000 K) nécessitent l'utilisation de verre de quartz et les conceptions correspondantes de bagues en molybdène conçues pour les courants élevés. Les électrodes de la lampe sont en tungstène activé. Une conception d'une lampe au xénon refroidie à l'eau est illustrée à la figure 6.

Figure 6. Vue générale d'une lampe au xénon tubulaire refroidie à l'eau de 6 kW

Les paramètres des lampes au xénon sans ballast sont fortement influencés par la tension secteur. Avec des écarts de tension secteur de ± 5 % de la puissance nominale de la lampe, la puissance de la lampe change d'environ 20 %.

La désignation des lampes se compose des lettres D - arc, X xénon, T - tubulaire, B - refroidi à l'eau et des chiffres indiquant la puissance de la lampe en watts et par un trait d'union - le numéro de développement.

Lampe à décharge au mercure

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Lampe fluorescente au mercure à haute pression

Les lampes à décharge au mercure sont une source de lumière électrique qui utilise une décharge de gaz dans la vapeur de mercure pour générer un rayonnement optique. Pour nommer tous les types de telles sources lumineuses dans l'ingénierie de l'éclairage domestique, le terme «lampe à décharge» (RL) est utilisé, qui est inclus dans le dictionnaire international de l'éclairage approuvé par la Commission internationale de l'éclairage. Ce terme doit être utilisé dans la littérature technique et la documentation.

En fonction de la pression de remplissage, il existe des radars basse pression (RLND), haute pression (RLHP) et ultra haute pression (RLSVD).

Les RLND comprennent les lampes à mercure avec une pression partielle de vapeur de mercure en régime permanent inférieure à 100 Pa. Pour RLSVD, cette valeur est d'environ 100 kPa et pour RLSVD - 1 MPa ou plus.

Lampes à mercure basse pression (RLND)

voir - Lampe linéaire fluorescente

voir - Compact Lampe fluorescente

Lampes à mercure haute pression (HPLD)

Les RVD sont divisés en lampes à usage général et spécial. Les premiers d'entre eux, qui comprennent tout d'abord les lampes DRL répandues, sont activement utilisés pour l'éclairage extérieur, mais ils sont progressivement remplacés par des lampes au sodium et aux halogénures métalliques plus efficaces. Les lampes à usage spécial ont une gamme d'applications plus restreinte, elles sont utilisées dans l'industrie, l'agriculture et la médecine.

1.1 Lampes à mercure haute pression type DRL

1.1.1 Appareil

1.1.2 Comment ça marche

1.1.3 Applications traditionnelles des lampes DRL

1.2 Lampes aux halogénures métalliques au mercure à arc (HMH)

1.3 Lampes aux halogénures métalliques au mercure à arc à couche miroir (DRIZ)

1.4 Lampes boules mercure-quartz (DRSH)

1.5 Lampes mercure-quartz haute pression (PRK, DRT)

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Lampes au mercure haute pression type DRL

Lampe DRL 250 sur un banc d'essai maison

DRL (Arc Mercury Fluorescent) - la désignation de RLVD adoptée dans la technologie d'éclairage domestique, dans laquelle pour corriger la couleur du flux lumineux, visant à améliorer le rendu des couleurs, le rayonnement d'un phosphore appliqué sur la surface interne de l'ampoule est utilisé.

Pour l'éclairage général des ateliers, des rues, des entreprises industrielles et d'autres installations qui n'imposent pas d'exigences élevées sur la qualité de la reproduction des couleurs et des locaux sans présence humaine constante.

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Appareil

Dispositif de lampe DRL : 1. Ampoule ; 2. Base ; 3. Brûleur ; 4. Électrode principale ; 5. Électrode d'allumage ; 6. Résistance de limitation de courant

Lampe DRL avec ampoule retirée

Les premières lampes DRL étaient fabriquées avec deux électrodes. Pour allumer de telles lampes, une source d'impulsions haute tension était nécessaire. Le dispositif PURL-220 a été utilisé car il ( Dispositif de démarrage Lampes au mercure pour tension 220 V). L'électronique de l'époque ne permettait pas la création de dispositifs d'allumage suffisamment fiables, et le PURL comprenait un déchargeur de gaz, qui avait une durée de vie plus courte que la lampe elle-même. Par conséquent, dans les années 1970. l'industrie a progressivement arrêté la production de lampes à deux électrodes. Ils ont été remplacés par ceux à quatre électrodes qui ne nécessitent pas d'allumeurs externes.

Pour accord paramètres électriques lampes et une source d'alimentation, presque tous les types de radars qui ont une caractéristique courant-tension externe décroissante nécessitent l'utilisation d'un ballast, qui dans la plupart des cas est une self connectée en série avec la lampe.

Une lampe DRL à quatre électrodes (voir la figure de droite) se compose d'une ampoule en verre externe 1 équipée d'une base filetée 2. Un brûleur à quartz (tube à décharge, RT) 3, qui est rempli d'argon avec un additif au mercure, est monté sur le pied de lampe monté sur l'axe géométrique de l'ampoule extérieure. Les lampes à quatre électrodes ont à côté d'elles des électrodes principales 4 et des électrodes auxiliaires (d'allumage) 5. Chaque électrode d'allumage est connectée à l'électrode principale située à l'extrémité opposée du RT via une résistance de limitation de courant 6. Les électrodes auxiliaires facilitent l'allumage de la lampe et rendre son fonctionnement pendant la période de démarrage plus stable.

Récemment, un certain nombre d'entreprises étrangères ont fabriqué des lampes DRL à trois électrodes équipées d'une seule électrode d'allumage. Cette conception ne diffère que par une plus grande fabricabilité en production, n'ayant aucun autre avantage par rapport à celles à quatre électrodes.

Spectre visible d'une lampe au mercure

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Principe de fonctionnement

Le brûleur (RT) de la lampe est constitué d'un matériau transparent réfractaire et chimiquement résistant (verre de quartz ou céramique spéciale) et est rempli de portions strictement dosées de gaz inertes. De plus, du mercure métallique est introduit dans le brûleur qui, dans une lampe froide, a la forme d'une boule compacte ou se dépose sous la forme d'un revêtement sur les parois du ballon et (ou) des électrodes. Le corps lumineux du RLVD est une colonne de décharge électrique en arc.

Le processus d'allumage d'une lampe équipée d'électrodes d'allumage est le suivant. Lorsqu'une tension d'alimentation est appliquée à la lampe, une décharge luminescente se produit entre les électrodes principales et d'allumage étroitement espacées, ce qui est facilité par une petite distance entre elles, qui est nettement inférieure à la distance entre les électrodes principales, par conséquent, la tension de claquage de cet écart est également plus faible. L'apparition dans la cavité RT d'un nombre suffisamment important de porteurs de charge (électrons libres et ions positifs) contribue à la rupture de l'espace entre les électrodes principales et à l'allumage d'une décharge luminescente entre elles, qui se transforme presque instantanément en une décharge en arc .

La stabilisation des paramètres électriques et lumineux de la lampe se produit 10 à 15 minutes après l'allumage. Pendant ce temps, le courant de la lampe dépasse considérablement le courant nominal et n'est limité que par la résistance du ballast. La durée du mode de démarrage dépend fortement de la température ambiante - plus il fait froid, plus la lampe s'allumera longtemps.

Une décharge électrique dans le brûleur d'une lampe à arc au mercure crée rayonnement visible des couleurs bleues ou violettes (et non blanches comme on le croit généralement), ainsi qu'un puissant rayonnement ultraviolet. Ce dernier excite la lueur du luminophore déposé sur la paroi interne de l'ampoule externe de la lampe. La lueur rougeâtre du luminophore, se mélangeant au rayonnement blanc-verdâtre du brûleur, donne une lumière vive proche du blanc.

Une variation de la tension secteur vers le haut ou vers le bas entraîne une modification correspondante du flux lumineux. Une déviation de la tension d'alimentation de 10 à 15% est acceptable et s'accompagne d'une modification du flux lumineux de la lampe de 25 à 30%. Lorsque la tension d'alimentation chute en dessous de 80% de la tension nominale, la lampe peut ne pas s'allumer et la lampe allumée peut s'éteindre.

Lors de la combustion, la lampe devient très chaude. Cela nécessite l'utilisation de fils résistants à la chaleur dans les dispositifs d'éclairage à lampes à arc au mercure et impose de sérieuses exigences sur la qualité des contacts des cartouches. Étant donné que la pression dans le brûleur d'une lampe chaude augmente considérablement, sa tension de claquage augmente également. La tension du réseau d'alimentation est insuffisante pour allumer une lampe chaude. Par conséquent, avant le rallumage, la lampe doit refroidir. Cet effet est un inconvénient important des lampes à arc au mercure à haute pression, car même une très courte interruption de l'alimentation électrique les éteint et une longue pause de refroidissement est nécessaire pour le rallumage.

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Applications traditionnelles des lampes DRL

Éclairage d'espaces ouverts, de locaux industriels, agricoles et d'entrepôts. Partout où cela est lié à la nécessité de grandes économies d'énergie, ces lampes sont progressivement remplacées par des NLVD (éclairage des villes, grands chantiers, halls de production élevés, etc.).

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Lampes aux halogénures métalliques au mercure à arc (DRI)

Article principal: lampe aux halogénures métalliques

Les lampes DRI (Arc Mercury with Radiant Additives) sont structurellement similaires à DRL, cependant, des portions strictement dosées d'additifs spéciaux - des halogénures de certains métaux (sodium, thallium, indium, etc.) sont en outre introduites dans son brûleur, grâce à quoi la lumière le rendement augmente considérablement (environ 70 - 95 lm / W et plus) avec une chromaticité suffisamment bonne du rayonnement. Les lampes ont des ampoules de forme ellipsoïdale et cylindrique, à l'intérieur desquelles est placé un brûleur en quartz ou en céramique. Durée de vie - jusqu'à 8 - 10 mille heures.

Dans les lampes DRI modernes, on utilise principalement des brûleurs en céramique, qui sont plus résistants aux réactions avec leur substance fonctionnelle, grâce à quoi, avec le temps, les brûleurs s'assombrissent beaucoup moins que les brûleurs à quartz. Cependant, ces derniers ne sont pas non plus abandonnés en raison de leur bon marché relatif.

Une autre différence entre les DRI modernes est la forme sphérique du brûleur, qui permet de réduire la baisse du rendement lumineux, de stabiliser un certain nombre de paramètres et d'augmenter la luminosité d'une source "ponctuelle". Il existe deux versions principales de ces lampes: avec socles et soffites E27, E40 - avec socles Rx7S et similaires.

Pour allumer les lampes DRI, un claquage de l'espace interélectrodes par une impulsion haute tension est nécessaire. Dans les circuits "traditionnels" pour allumer ces lampes à vapeur, en plus d'un starter à ballast inductif, un allumeur à impulsions est utilisé - IZU.

En modifiant la composition des impuretés dans les lampes DRI, il est possible d'obtenir des lueurs "monochromatiques" de différentes couleurs (violet, vert, etc.) De ce fait, le DRI est largement utilisé pour l'éclairage architectural. Les lampes DRI avec un indice de "12" (avec une teinte verdâtre) sont utilisées sur les bateaux de pêche pour attirer le plancton.

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Lampes aux halogénures métalliques au mercure à arc à couche miroir (DRIZ)

Il s'agit d'une lampe DRI ordinaire, dont une partie de l'ampoule est partiellement recouverte de l'intérieur d'une couche réfléchissante miroir, grâce à laquelle une telle lampe crée un flux de lumière dirigé. Par rapport à l'utilisation d'une lampe DRI conventionnelle et d'un projecteur à miroir, les pertes sont réduites en raison d'une diminution des re-réflexions et de la transmission de la lumière à travers l'ampoule de la lampe. Il en résulte également une grande précision de focalisation de la torche. Pour que la direction du rayonnement soit modifiée après avoir vissé la lampe dans la douille, les lampes DRIZ sont équipées d'une base spéciale.

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Lampes boules mercure-quartz (DRSH)

Les lampes DRSh sont des lampes à mercure à arc à ultra haute pression à refroidissement naturel. Ils ont une forme sphérique et émettent un fort rayonnement ultraviolet.

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Lampes mercure-quartz à haute pression (PRK, DRT)

Les lampes à mercure à arc haute pression de type DRT (Arc Mercury Tubular) sont un flacon cylindrique en quartz avec des électrodes soudées aux extrémités. Le ballon est rempli d'une quantité dosée d'argon, de plus, du mercure métallique y est introduit. Structurellement, les lampes DRT sont très similaires aux brûleurs DRL, et leurs paramètres électriques sont tels qu'ils permettent d'utiliser des ballasts DRL de puissance appropriée pour s'allumer. Cependant, la plupart des lampes DRT sont fabriquées dans une conception à deux électrodes, de sorte que leur allumage nécessite l'utilisation de dispositifs supplémentaires spéciaux.

Les premiers développements de lampes DRT, qui portaient le nom d'origine PRK (Direct Mercury-Quartz), ont été réalisés par l'usine de lampes électriques de Moscou dans les années 1950. En lien avec l'évolution de la documentation réglementaire et technique dans les années 1980. la désignation PRK a été changée en DRT.

La gamme existante de lampes DRT a une large plage de puissance (de 100 à 12000 W). Les lampes sont utilisées dans les équipements médicaux (irradiateurs bactéricides et érythèmes ultraviolets), pour la désinfection de l'air, des produits alimentaires, de l'eau, pour la photopolymérisation des vernis et des peintures, l'exposition des photorésists et d'autres processus technologiques photophysiques et photochimiques. Des lampes d'une puissance de 400 et 1000 W étaient utilisées dans la pratique théâtrale pour éclairer les décors et les costumes peints avec des peintures fluorescentes. Dans ce cas, les dispositifs d'éclairage étaient équipés de filtres en verre ultraviolets UFS-6, qui coupaient les ultraviolets durs et presque tout le rayonnement visible des lampes.

Un inconvénient important des lampes DRT est la formation intense d'ozone lors de leur combustion. Si pour les installations bactéricides ce phénomène s'avère généralement utile, alors dans d'autres cas la concentration d'ozone à proximité luminaire peut dépasser de manière significative les normes sanitaires autorisées. Par conséquent, les pièces où des lampes DRT sont utilisées doivent disposer d'une ventilation adéquate pour éliminer l'excès d'ozone.

En petites quantités, des lampes DRT sans ozone sont produites, dont l'ampoule a un revêtement externe de quartz dopé au dioxyde de titane. Un tel revêtement ne transmet pratiquement pas la raie ozonisante du rayonnement résonant du mercure à 253,7 nm.

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Lampes à décharge haute pression[masquer]

Sources de lumière artificielle

Lampe à incandescence Lampe à incandescence Lampe halogène

Fluorescent Lampe fluorescente (lampe fluorescente compacte) Lampe à induction Lampe au mercure Lampe à lumière noire

Lampes à décharge à haute intensité Lampe au néon Lampe à décharge au sodium Lampe flash au xénon Lampes HID

Arc électrique Lampe à arc Lampe à arc au xénon Bougie Yablochkov Lampe aux halogénures métalliques

Combustion Lampe à acétylène Bougie Lampe à gaz Lampe à kérosène Lumière Drummond Lampe à huile Lucina Torch

D'autres LED de lampe à soufre ( Lampe à LED LED organique)

Luminescence Chimiluminescence Bioluminescence Radioluminescence Sonoluminescence Rayonnement Chérenkov

éclairage

décoration Spot Lustre Lampadaire Applique Lampe Ilyich MR16 Lanterne (de poche) Lampe antidéflagrante Lampe plasma Fil électroluminescent Lampe à lave fibre optique

) - phosphore de mercure d'arc lampe à haute pression. C'est une des variétés lampes électriques, qui est largement utilisé pour l'éclairage général de zones volumineuses telles que les sols d'usine, les rues, les sites, etc. (lorsqu'il n'est pas présenté besoins spéciaux au rendu des couleurs des lampes, mais un rendement lumineux élevé leur est demandé). Les lampes DRL ont une puissance de 50 à 2000 W et ont été conçues à l'origine pour fonctionner dans réseaux électriques courant alternatif avec une tension d'alimentation de 220 V. (fréquence 50 Hz.). Pour faire correspondre les paramètres électriques de la lampe et de l'alimentation électrique, presque tous les types de lampes au mercure avec une caractéristique courant-tension externe décroissante doivent être utilisés ballast(PRA), qui dans la plupart des cas est utilisé comme starter connecté en série avec la lampe.

Appareil

Les premières lampes DRL étaient fabriquées avec deux électrodes. Pour allumer de telles lampes, une source d'impulsions haute tension était nécessaire. L'appareil a été utilisé comme PURL-220(Dispositif d'amorçage pour lampes au mercure pour tension 220 V). L'électronique de l'époque ne permettait pas la création de dispositifs d'allumage suffisamment fiables, et PURL comprenait un déchargeur de gaz, qui avait une durée de vie plus courte que la lampe elle-même. Par conséquent, dans les années 1970. l'industrie a progressivement arrêté la production de lampes à deux électrodes. Ils ont été remplacés par ceux à quatre électrodes qui ne nécessitent pas d'allumeurs externes.

Maintenant, comme pour le dispositif de lampe DRL. La lampe à mercure à arc (DRL) se compose de trois parties fonctionnelles principales :

socle;
brûleur à quartz;
flacon en verre.

socle conçu pour recevoir de l'électricité du réseau, en connectant les contacts de la lampe (dont l'un est fileté et le second point) aux contacts de la cartouche, après quoi l'électricité alternative est transférée directement aux électrodes du brûleur lui-même Lampe DRL.

Brûleur à quartz est la partie fonctionnelle principale de la lampe DRL. C'est une fiole de quartz, qui a 2 électrodes sur les côtés. Deux d'entre eux sont basiques et deux supplémentaires. L'espace du brûleur est rempli d'un gaz inerte « argon » (pour isoler l'échange thermique entre le brûleur et le milieu) et d'une goutte de mercure.

flacon en verre est la partie extérieure de la lampe. Un brûleur à quartz est placé à l'intérieur, auquel les conducteurs conviennent à partir de la base de contact. L'air est pompé hors du ballon et de l'azote y est pompé. Et un autre élément important qui se trouve dans une ampoule en verre est 2 résistances de limitation (connectées à des électrodes supplémentaires). Le flacon en verre extérieur est recouvert d'un phosphore à l'intérieur.

Principe de fonctionnement

Le brûleur (RT) de la lampe est constitué d'un matériau transparent réfractaire et chimiquement résistant (verre de quartz ou céramique spéciale), et est rempli de portions strictement dosées des gaz inertes. De plus, du mercure métallique est introduit dans le brûleur, qui dans une lampe froide a la forme d'une boule compacte, ou se dépose sous forme d'un revêtement sur les parois du ballon et (ou) des électrodes. Le corps lumineux du RLVD est une colonne de décharge électrique en arc.

Le processus d'allumage d'une lampe équipée d'électrodes d'allumage est le suivant.

La tension secteur est appliquée à la lampe, elle est fournie à l'espace entre l'électrode principale et l'électrode supplémentaire, qui sont situées d'un côté du brûleur à quartz et à la même paire située de l'autre côté du brûleur. Le deuxième espace, entre lequel la tension secteur est concentrée, est la distance entre les électrodes principales du brûleur à quartz, situées sur les côtés opposés de celui-ci.

La distance entre les électrodes principales et supplémentaires est faible, ce qui facilite l'ionisation de cet espace gazeux lors de l'application d'une tension. Le courant dans cette section est nécessairement limité par les résistances dans le circuit des électrodes supplémentaires avant que les fils conducteurs n'entrent dans le brûleur à quartz. Une fois que l'ionisation s'est produite aux deux extrémités du brûleur à quartz, elle est progressivement transférée dans l'espace entre les électrodes principales, assurant ainsi une combustion supplémentaire de la lampe DRL.

La combustion maximale de la lampe DRL se produit après environ 7 minutes. Ceci est dû au fait qu'à froid, le mercure dans le brûleur à quartz se présente sous forme de goutte ou de dépôt sur les parois du ballon. Après le démarrage, le mercure s'évapore lentement sous l'influence de la température, améliorant progressivement la qualité de la décharge entre les électrodes principales. Une fois que tout le mercure est passé en vapeur (gaz), la lampe DRL atteindra son mode de fonctionnement nominal et sa puissance lumineuse maximale. Il faut aussi ajouter que lorsque la lampe DRL est éteinte réactivation pas possible tant que la lampe n'est pas complètement refroidie. C'est l'un des inconvénients du lama, puisqu'il devient dépendant de la qualité de l'alimentation électrique.

La lampe DRL est assez sensible à la température et c'est pourquoi une ampoule en verre externe est prévue dans sa conception. Il remplit deux fonctions :

Premièrement, sert de barrière entre environnement externe et un brûleur à quartz, empêchant le brûleur de se refroidir (l'azote à l'intérieur du ballon empêche le transfert de chaleur) ;
Deuxièmement, puisque tous les spectre visible(uniquement ultraviolet et vert), puis le luminophore, qui se trouve en couche mince sur à l'intérieur ampoule en verre, convertit la lumière ultraviolette en un spectre de lumière rouge.

En raison de la combinaison de rayonnement bleu, vert et rouge, lueur blanche Lampes DRL.

Quatre lampes à électrodes sont connectées au secteur via un starter. L'inducteur est sélectionné en fonction de la puissance de la lampe DRL. Le rôle de l'inductance est de limiter le courant qui alimente la lampe. Si vous allumez la lampe sans starter, elle s'éteindra instantanément, car trop de courant électrique la traversera. Il est souhaitable d'ajouter au schéma de connexion condensateur(non électrolytique). il va influencer puissance réactive, UN cela permettra d'économiser deux fois l'énergie.

Starter DRL-125 (1,15A) \u003d condensateur 12 microfarads. (pas moins de 250 V.)
Starter DRL-250 (2.13A) = condensateur 25 microfarads. (pas moins de 250 V.)
Starter DRL-400 (3,25 A) = condensateur 32 microfarads. (pas moins de 250 V.)

Avantages :

rendement lumineux élevé (jusqu'à 60 lm/W)
compacité, avec une puissance unitaire élevée
capacité à travailler à des températures négatives
longue durée de vie (environ 15 000 heures)

Défauts:

faible rendu des couleurs
pulsation du flux lumineux
criticité aux fluctuations de la tension secteur

La lampe DRL contient des gouttelettes de mercure à l'intérieur, si l'ampoule de quartz se brise, la vapeur de mercure se dispersera dans une pièce de 25 m². Manipulez la lampe DRL avec soin.