Лампы накаливания.
Лампы накаливания представляют собой источники света, работающие по принципу температурного излучения. В стеклянной колбе помещена спираль из нити, нагреваемая электрическим током. Нить накала может быть моноспиральной (односпиральной), биспиральной, а в некоторых лампах состоять из трех спиралей. Некоторые типы ламп наполняют нейтральным газом (азот, аргон, криптон). Лампы накаливания общего назначения мощностью до 40 Вт выпускают вакуумными (тип НВ), большей мощности изготовляют газополными моноспиральными (тип НГ) и биспиральными (тип НБ). В вакуумной лампе мощностью 40 Вт в видимое излучение превращается всего лишь 7 % потребляемой мощности, на образование инфракрасного излучения — 70 %; треть потребляемой мощности переходит в тепловые потери. В настоящее время в сельском хозяйстве в основном применяются лампы накаливания 220 и 235 В. Лампы типа В220-235 и Б220-235 (табл. 12) рассчитаны на повышенное напряжение, срок их службы в 2 раза больше (2500 ч), чем у ламп типов В220, Б220. Лампы накаливания общего назначения снабжаются цоколями Е-27.
Таблица 12. Лампы накаливания осветительные общего назначения
| Тип | Мощность, Вт | Напряжение, В | Продолжительность горения, ч |
| В220-15-1 | |||
| В220-25-1 | |||
| Б220-40-1 | |||
| Б220-60-1 | |||
| Б220-100-1 (2) | |||
| Б220-150-1 | |||
| Б220-200-1 | |||
| B220-235-15 | 220—235 | ||
| Б220-235-25 | 220—235 | ||
| B220-235-40 | 220—235 | ||
| Б220-235-60 | 220—235 | ||
| Б220-235-100 | 220—235 | ||
| Б220-235-150 | 220—235 |
Люминесцентные лампы.
Принцип действия этих ламп упрощенно сводится к следующему. В стеклянной трубке между двумя электродами, расположенными на ее концах, происходит электрический разряд в парах ртути; ультрафиолетовое излучение, возникающее при этом, вызывает свечение специального состава — люминофора, которым покрыта внутренняя поверхность трубы. Стеклянная трубка становится источником света, который равномерно распространяется по ее длине. В зависимости от состава люминофора получается различная цветность излучения: нашли применение люминесцентные лампы дневного (типы ЛД и ЛДЦ), белого (тип ЛБ), тепло-белого (тип ЛТБ) и холодно-белого (тип ЛХБ) света. Люминесцентные лампы экономичнее ламп накаливания, срок их службы гораздо больше и достигает 12 000 ч. Недостатками этих ламп являются: необходимость в приборах для зажигания и ограничения тока, большие габариты, чувствительность к температуре окружающей среды.
Основные типы люминесцентных ламп низкого давления приведены в табл. 13. Для работы в условиях повышенной запыленности выпускаются рефлекторные лампы типа ЛБР-40.
Таблица 13. Люминесцентные лампы низкого давления на 220 В
| Тип | Мощность, Вт | Размеры трубки, мм | |
| диаметр | длина | ||
| ЛБ-30 | |||
| ЛТБ-30 | |||
| ЛХБ-30 | |||
| ЛДЦ-40 | |||
| ЛД-40 | |||
| ЛБ-40 | |||
| ЛТБ-40 | |||
| ЛХБ-40 | |||
| ЛДЦ-80 | 39,5 | ||
| ЛД-80 | 39 5 | ||
| ЛБ-80 | 39,5 | ||
| ЛТБ-80 | 39,5 |
Применяется несколько схем включения люминесцентных ламп.
На рис. 39 показана наиболее распространенная из них. К сети переменного напряжения зажимами 1 подключается лампа 2, лампа включается с помощью стартера 3, который представляет собой стеклянную колбочку, заполненную неоном, с двумя впаянными электродами. Один электрод изготовлен из биметалла. Колбочка заключена в металлический защитный кожух.
В момент включения на разомкнутые электроды стартера подается полное напряжение сети,между электродами в неоне возникает тлеющий разряд, нагревающий биметаллическую пластинку. Нагретая пластинка изгибается и замыкает электроды стартера, через них начинает протекать ток, который нагревает биспиральные электроды 2 из вольфрамовой нити лампы.
Рис. 40. Схема включения двухэлектродной лампы ДРЛ
После замыкания электродов стартера тлеющий разряд в неоне прекращается, электроды охлаждаются и размыкаются. При размыкании цепи между электродами в трубке возникает повышенное напряжение (импульс напряжения), под действием которого в трубке, заполненной аргоном, происходит разряд. Небольшое количество ртути, находящееся в трубке, под, действием электрического разряда испаряется, и электрический разряд продолжается уже в парах ртути. Этот разряд излучает в большом количестве ультрафиолетовые лучи, которые, падая на люминофор, вызывают свечение трубки. Процесс включения и зажигания длится 1—2 с. Конденсатор 4 служит для устранения радиопомех при включении лампы, а дроссель 5 является балластным сопротивлением и предназначен для ограничения тока. В связи с понижением напряжения на стартере после зажигания лампы, вызванным падением напряжения на дросселе, тлеющий разряд в стартере не может возникнуть. Цепь стартера остается разомкнутой, когда горит лампа.
Рис. 30. Схема включения люминесцентной лампы
Для освещения производственных площадок и помещений применяют люминесцентные лампы высокого давления типа ДРЛ (дуговые ртутные люминесцентные), устроенные следующим образом. Во внешний стеклянный баллон, покрытый изнутри люминофором, заключена ртутная кварцевая лампа (ДРТ) в виде трубки. При таком давлении возникает мощный поток ультрафиолетовых излучений, под действием которых люминофор светится. В зависимости от конструктивного исполнения лампы снабжаются цоколями
Р-27 или Р-40 (табл. 14).
Таблица 14. Дуговые ртутные лампы высокого давления типа ДРЛ
| Тип | электродов | Мощность, Вт | Paбочий ток, А | Диа- метр, мм | Длина, мм | Продолжительность горения, ч | Цоколь |
| ДРЛ-250 ДРЛ-500 ДРЛ-750 ДРЛ-1000 | 250 500 750 1000 | 2 4 6 8 | 125 145 170 200 | 320 360 440 | Р40 | ||
| ДРЛ-80-2 ДРЛ-125-2 ДРЛ-250-2 | 80 125 250 | 0,8 1,15 2 | 72 77 91 | 165 184 227 | Средняя 6000 | Р27 | |
| ДРЛ-400-2 ДРЛ-700-2 ДРМ-1000-2 | 400 700 1000 | 3,2 5,5 6 | 122 152 181 | 292 410 | Минимальная 2000 | Р40 |
На рис. 40 изображена схема включения двухэлектродной лампы типа ДРЛ. В схеме используется пускорегулирующий аппарат ПРА и поджигающее устройство ПУРЛ. При пуске работает ПУРЛ, в котором через сопротивление R и выпрямитель VD происходит заряд конденсатора С. При определенном значении напряжения на обкладках конденсатора разрядник Р (неоновая лампа) зажигается. Конденсатор С разряжается на часть витков трансформатора Т, в котором при этом возникает импульс высокого напряжения, вызывающий разряд в ртутной лампе высокого давления. Напряжения 220 В недостаточно для зажигания лампы. Процесс полного зажигания лампы длится 5—7 мин.
На рис. 41 изображены схемы включения четырех- электродных ламп типа ДРЛ в сеть напряжением
220 В. Различают дроссельную и трансформаторную схемы включения. При пониженной температуре окружающей среды для зажигания лампы требуется напряжение не менее 300 В. Это достигается применением трансформатора с большим магнитным рассеянием.
Рис. 41. Схемы включения четырехэлектродных ламп ДРЛ:
а — с дросселем; б — с трансформатором; L — дроссель; Т — трансформатор с магнитным рассеиванием; с — компенсирующая емкость; f — предохранитель
Для включения четырехэлектродных ламп типа ДРЛ используют дроссели различного типа в зависимости от мощности лампы: ДБ-125/230-Н-Т; ДБ-250/230-Н-Т; ДБ-400/230-Н-Т и т. д. Стабилизация электрических и световых характеристик происходит в течение 10—15 мин. Повторное зажигание возможно после остывания лампы.
Устройство
- Основные электроды.
- Поджигающие электроды.
- Вводы электродов.
- Буферный газ (Аргон - служит для начальной ионизации и получения дугового разряда).
- Позисторы (служат для ограничения тока тлеющего разряда на поджигающих электродах).
- Ртуть (служит для изменения градиента потенциала в разряде).
Первые лампы ДРЛ изготовлялись двухэлектродными. Для зажигания таких ламп требовался источник высоковольтных импульсов. В качестве него применялось устройствоПУРЛ-220(Пусковое Устройство Ртутных Ламп на напряжение 220 В). Электроника тех времен не позволяла создать достаточно надёжных зажигающих устройств, а в состав ПУРЛвходил газовый разрядник, имевший срок службы меньший, чем у самой лампы. Поэтому в 1970-х гг. промышленность постепенно прекратила выпуск двухэлектродных ламп.На смену им пришли четырёхэлектродные, не требующие внешних зажигающих устройств.
Теперь, что касается устройства лампы ДРЛ. Дуговая ртутная лампа (ДРЛ) состоит из трёх основных функциональных частей:
- цоколь;
- кварцевая горелка;
- стеклянная колба.
Цоколь предназначен для приема электроэнергии из сети, по средствам соединения контактов лампы (один из которых резьбовой, а второй — точечный) с контактами патрона, после чего происходит передача переменного электричества непосредственно на электроды самой горелки ДРЛ лампы.
Кварцевая горелка является основной функциональной частью лампы ДРЛ. Она представляет собой кварцевую колбу, у которой по бокам располагаются по 2 электрода. Два из них основных и два - дополнительные. Пространство горелки заполнено инертным газом «аргона» (для изоляции теплообмена между горелкой и средой) и капелькой ртути.
Стеклянная колба — это внешнюю часть лампы. Внутри неё помещена кварцевая горелка, к которой от контактного цоколя подходят проводники. Из колбы выкачивают воздух и закачивают в ней азот. И ещё один немаловажный элемент, что находится в стеклянной колбе, это 2 ограничивающих сопротивления (подсоединенные к дополнительным электродам). Внешняя стеклянная колба с внутренней стороны покрыта люминофором.
Принцип действия
Горелка (РТ) лампы изготавливается из тугоплавкого и химически стойкого прозрачного материала (кварцевого стекла или специальной керамики), и наполняется строго дозированными порциями инертных газов. Кроме того, в горелку вводится металлическая ртуть, которая в холодной лампе имеет вид компактного шарика, или оседает в виде налёта на стенках колбы и (или) электродах. Светящимся телом РЛВД является столб дугового электрического разряда.
Процесс зажигания лампы, оснащённой зажигающими электродами, выглядит следующим образом.
На лампу подаётся сетевое напряжение, оно подводится к промежутку между основным и дополнительным электродом, что расположены с одной стороны кварцевой горелки и на такую же пару, расположенную на другой стороне горелки. Вторым промежутком, между которых сосредотачивается сетевое напряжение, это расстояние между основными электродами кварцевой горелки, находящихся на противоположных её сторонах.
Расстояние между основным и дополнительным электродом невелико, это позволяет при подаче напряжения легко ионизировать данный промежуток газа. Ток на данном участке обязательно ограничивается сопротивлениями, стоящие в цепи дополнительных электродов перед входом проволочных проводников в кварцевую горелку. После того как на обоих концах кварцевой горелки произошла ионизация, она постепенно перебрасывается на промежуток между основными электродами, тем самым обеспечивая дальнейшее горение лампы ДРЛ.
Максимальное горение лампы ДРЛ наступает спустя около 7 минут. Это обусловлено тем, что в холодном состоянии ртуть, находящаяся в кварцевой горелки находится в виде капельки или налёта на стенках колбы. После запуска, ртуть под воздействием температуры медленно испаряется, постепенно улучшая качество разряда между основными электродами. После того как вся ртуть перейдёт в пары (газ), лампа ДРЛ выйдет на номинальный режим работы и максимальную светоотдачу. Также ещё следует добавить, что при выключении лампы ДРЛ повторное включение невозможно, пока лампа полностью не остынет. Это является одним из недостатков ламы, поскольку появляется зависимость от качества электроснабжения.
ДРЛ лампа довольно чувствительна к температуре и поэтому в её конструкции предусмотрена внешняя стеклянная колба. Она выполняет две функции:
- во-первых, служит барьером между внешней средой и кварцевой горелкой, предотвращая остывание горелки (находящийся внутри колбы азот препятствует теплообмену);
- во-вторых, поскольку при внутреннем разряде излучается не весь видимый спектр (только ультрафиолет и зелёный цвет), то люминофор, лежащий тонким слоем на внутренней стороне стеклянной колбы, преобразует ультрафиолет в спектр красного свечения.
В результате объединения синего, зелёного и красного излучения образуется белое свечение лампы ДРЛ.
Подключение к электросети четырех электродной лампы осуществляется через дроссель. Дроссель подбирается в соответствии с мощностью ДРЛ лампы. Роль дросселя — ограничивать ток, питающий лампу. Если включить лампу без дросселя, то она моментально сгорит, поскольку через неё пройдёт слишком большой электроток. В схему подключения желательно добавить конденсатор (не электролитический). Он будет влиять на реактивную мощность, а это сэкономит электроэнергию в два раза.
Дроссель ДРЛ-125 (1.15А) = конденсатор 12 мкф. (не меньше 250 В.)
Дроссель ДРЛ-250 (2.13А) = конденсатор 25 мкф. (не меньше 250 В.)
Дроссель ДРЛ-400 (3.25А) = конденсатор 32 мкф. (не меньше 250 В.)
Преимущества:
- высокая световая отдача (до 60 лм/Вт)
- компактность, при высокой еденичной мощности
- способность работать при отрицательной температуре
- длительный срок службы (около 15 тыс. часов)
Недостатки:
- низкая цветопередача
- пульсация светового потока
- критичность к колебаниям напряжения сети
