Пристрій ксенонових ламп

Лампи ксенонові надвисокого тиску типу ДКсЕЛ

За останні роки отримують все більш широке поширення газорозрядні лампи надвисокого тиску, в яких використовуються в повному пари металів, а важкі гази, а саме ксенон. Застосування ксенону заносить істотні зміни в властивості цих ламп. Період розгоряння в ксенонових лампах практично відсутня, тому що щільність газу в лампі не залежить від температури пробірки. Тому відразу після запалювання в лампі розряду вона починає працювати в номінальному режимі. Це комфортно з точки зору експлуатації. Розряд в ксеноні має хороші спектральні властивості випромінювання, близькі до діапазону сонячного світла. У зв`язку з цим ксенонові лампи мають гарну передачу кольору. Випромінювання ксенонових ламп багато ультрафіолетовими і інфрачервоними променями. При деяких значеннях струму лампи отримують позитивну вольт-амперну характеристику, що дозволяє живити лампи певної потужності без баласту (безбаластні лампи). Впровадження таких ламп економічно вигідно, тому що при їх включенні в мережу відсутні непродуктивні втрати в баласті. Ксенонові лампи мають відносно низькі робочі напруги при горінні, але для досягнення великої яскравості розряду і збільшення їх світловий віддачі доводиться нарощувати ток лампи. Тому характерною рисою цих ламп є відносно великий струм.

За своєю економічності ксенонові лампи займають среднееположеніе між лампами розжарювання і ртутно-кварцовими лампами високого тиску. Світлова віддача ксенонових ламп залежно від потужності в середньому становить від 20 до 50 лм / пн. Термін служби, який гарантується заводами, коливається від 200 до 1 ТОВ ч.

Може здатися, що при позначених економічних параметрах ламп їх застосування не є доцільним. Але проведені розрахунки і наявна практика використання ксенонових ламп дають підставу стверджувати, що застосування ксенонових ламп в ряді випадків дуже доцільно і економічно вигідно. Найвигіднішими областями застосування ксенонових ламп в даний час можна вважати зовнішнє освітлення великих площ в містечках, освітлення спортивних споруд, освітлення кар`єрів при розробці відкритим методом, освітлення відкритих будівельних майданчиків і монтажних майданчиків виробничих компаній, також внутрішнє освітлення виробничих цехів величезних розмірів і висотою більше 20 25 м. Істотне застосування знаходять ксенонові лампи в кінопроекторах, при зйомці кольорових кінофільмів, в телебаченні і театральному освітленні і ряді інших особливих установок.

Рис.1 Дугові ксенонові лампи типу ДКСШ -1000

Конструкція ксенонових ламп.Розрізняють два основних типи ксенонових ламп: лампи в кульових колбах з короткою дугою, з відстанню між електродами в кілька мм з природним або повітряним охолодженням і лампи в трубчастих колбах з довгою дугою з природним або водяним охолодженням.

Лампа з кульової колбою (рис.1) являє собою товстостінний балон з кварцу з упаяними в нього 2-мя електродами, зробленими з торійованого вольфраму. Струмопровідними контактами служать циліндричні висновки, конструкція яких передбачає як можливість кріплення ламп, так і приєднання живильних проводів. Балон лампи наповнюється ксеноном до тиску 8-9 ат, яке при роботі лампи зростає до 20-25 ат.

Лампи можуть працювати на постійному і змінному струмі. Відмінність цих ламп - в конструкції електродів. При постійному струмі лампа має дуже потужний анод (мал.1а) наявний вгорі. При змінному струмі обидва електроди мають схожу конструкцію (рис.1б).

Мал. 2 Дугові ксенонові трубчасті лампи типу ДКсТ

1-розрядна трубка- 2 - корпус охолоджуючої рубахі- 3 - електрод 4 - втулка- 5 - висновок- 6 - циліндр з молібденової фольгі- 7 -вкладиш- 8- скляний циліндр 9 - гайка- 10 - ущільнюючий вкладиш- 11- ущільнювальні прокладки

Трубчаста ксенонова лампа з природним охолодженням (рис.2). являє собою товстостінну трубку з кварцового скла, по кінцях, якою уварені електроди з торійованого вольфраму. Уведення лампи виготовляються з молібденової фольги. Зовнішні висновки зроблені зі сталі, а перехідні втулки з титану. Пробірка лампи заповнюється ксеноном, і його тиск становить від 15 до 350 мм рт. ст.Величина тиску ксенону визначається напругою запалювання пускового пристрою, також знаходиться в залежності від обраного внутрішнього радіуса трубки і падіння напруги на одиницю довжини розряду. У лампах з водяним охолодженням розрядна трубка з кварцу поміщається всередині скляного циліндра (рис.2б). У зазорі між розрядної трубкою і циліндром циркулює вода, якою надається Гвинтоподібне рух завдяки нікому зрушення вхідного патрубка по відношенню до площини, що проходить через вісь лампи. Кінці скляного циліндра поміщаються в збірні латунні муфти і ущільнюються гумовими прокладками. Для охолодження ламп вживається дистильована вода, що циркулює в замкнутій системі. Звичайна робота лампи імовірна, якщо скляний циліндр стовідсотково заповнюється водою. Максимальна температура охолоджуючої води не повинна перевищувати температури, при якій з`являється суцільна парова сорочка (менше 50 ° С на виході з лампи). З цих міркувань визначається витрата охолоджуючої води. Застосування водяного охолодження дозволяє збільшити практично в 10 разів питоме навантаження на кварц в порівнянні з природним охолодженням, що дає можливість зменшити розміри лампи і при цьому підвищити на 30-40% їх світлову віддачу.

Запалювання ксенонових ламп.Напруга запалювання ксенонових ламп істотно перевищує напруга мережі живлення, тому підпалював пристрій заснований на принципі іскрового генератора. На рис. 3 наведені

Рис.3 Схеми включення ксенонових ламп.

схеми запалювання лампи за допомогою іскрового генератора. Для запалювання ламп мають принципове значення не тільки величина підпалює імпульсу і число поданих на лампу імпульсів, та й зрушення фаз між напругою живлення лампи і пускового пристрою. При харчуванні лампи і пускового пристрою від однієї і тієї ж фази мережі напруга запалювання лампи вище, ніж при харчуванні від різних фаз. Тому до пускового пристрою і до лампи подаються різні фази мережі. Натисканням кнопки К1 або нормально за-мкнутимі блок-ством, повинна бути обрана з розрахунку на номінальну напругу 15-20 кв. При виключенні лампи від мережі її повторне включення може бути тільки після достатнього охолодження, на що потрібно 5-10 хв. Повторне включення неостиглої лампи може її вивести з ладу, тому цього слід ізбегать.ством, повинна бути обрана з розрахунку на номінальну напругу 15-20 кв. При виключенні лампи від мережі її повторне включення може бути тільки після достатнього охолодження, на що потрібно 5-10 хв. Повторне включення неостиглої лампи може її вивести з ладу, тому цього слід ізбегать.ством, повинна бути обрана з розрахунку на номінальну напругу 15-20 кв. При виключенні лампи від мережі її повторне включення може бути тільки після достатнього охолодження, на що потрібно 5-10 хв. Повторне включення неостиглої лампи може її вивести з ладу, тому цього слід ізбегать.контактамі контактора R1 в разі автоматичного управління запалюванням ламп на первинну обмотку трансформатора Т1 подається напруга в електромережі. Конденсатор С1 включений у вторинну обмотку трансформатора, заряджається, і, коли на ньому напруга досягає величини напруги пробою повітряного розрядника Р, він майже миттєво розрядиться на первинну обмотку імпульсного трансформатора Т2.У вторинній обмотці трансформатора Т2 индуктируется високовольтний, частотний імпульс, який буде додано до електродів лампи. Під впливом цього імпульсу розрядний проміжок лампи проб`ється, що викличе його первісну іонізацію.

15 kW лампа для IMAX. Видно отвори для подачі охолоджуючої води

Якщо величина і число поданих імпульсів виявляться достатніми, то в лампі створяться необхідні умови для розвитку дугового розряду, і лампа загоряється. Після того як лампа запалилася, потрібно, щоб іскровий генератор продовжував працювати протягом деякого проміжку часу. Якщо відключити іскровий генератор раніше покладеного часу, то лампа може згаснути. Час, протягом якого іскровий генератор повинен продовжувати працювати, знаходиться в залежності від напруги і повного опору мережі. Потрібна витримка часу забезпечується введенням в схему реле часу (на схемі не показано) .Коли процес запалювання лампи завершиться, то підпалював пристрій відключається від лампи. Для цього розмикається кнопка К1. а вторинна обмотка імпульсного трансформатора замикається накоротко кнопкою К2. У разі автоматичного управління реле часу включає контактор (не показаний на схемі), який своїми контактами відключає трансформатор Т1 і з`єднує безпосередньо вторинну обмотку трансформатора Т2. Конденсатор С2 служить для захисту мережі від попадання в неї високої напруги.

Лампи потужністю до 6 квт можуть включатися по дві по черзі на напругу 220 в і загорятися одним підпалюють пристроєм.

Слід звернути увагу на розміщення пускового пристрою. Воно повинно розташовуватися не далі 30 м від лампи, тому що в противному випадку це буде знижувати величину високовольтного імпульсу. Тому що величина цього імпульсу становить 20-50 кв, то ізоляція проводу, що з`єднує лампу з пусковим пристроєм, повинна бути обрана з розрахунку на номінальну напругу 15-20 кв. При виключенні лампи від мережі її повторне включення може бути тільки після достатнього охолодження, на що потрібно 5-10 хв. Повторне включення неостиглої лампи може її вивести з ладу, тому цього слід уникати.