Разновидностью ламп ДРЛ являются ртутные лампы со встроенным активным балластом в виде вольфрамовой спврали, помещенной вместе со ртутной горелкой в наружную колбу. Эти так называемые ртутио-вольфрамовые лампы описаны в [5]; параметры таких ламп отечественного производства приведены в [И]. Указанные лампы предназначены в основном для замены ламп накаливания в действующих осветительных установках и здесь не рассматриваются. Однако необходимо отметить, что, несмотря иа многие их достоинства, пульсации светового потока у иих весьма значительны: /Сп,и=70-г-90 %, что объясняется наличием активного балласта (см. рис. 2,а). Световые отдачи ртутно-вольфрамовых ламп приблизительно вдвое ниже, чем у ламп ДРЛ.

Металлогалогенные дуговые лампы. Одними из наиболее перспективных источников света являются металлогалогенные лампы (МГЛ). Они значительно превосходят лампы ДРЛ по световой отдаче и цветопередающим свойствам. Кроме того, светящее тело МГЛ имеет небольшой размер, что позволяет легко перераспределять их световой поток с помощью оптических элементов светильников. Высокие параметры МГЛ обеспечиваются тем, что в их разрядных трубках излучают атомы как ртути, так и других металлов. Эти металлы вводятся в лампу в виде галогенных солей, как правило, йодидов. Поэтому МГЛ называют дуговыми ртутными лампами с йодидами металлов-ДРИ. Применение добавок в виде йодидов объясняется тем, что давление их насыщенных паров выше, чем давление паров соответствующих металлов. Исключение составляют щелочные металлы, которые, однако, в чистом виде активно взаимодействуют с кварцем при рабочих температурах горелок.

Как и лампы ДРЛ, лампы ДРИ состоят из кварцевой разрядной трубки, заключенной в наружную колбу из термостойкого стекла. Колба, как правило, не имеет люмииофориого покрытия. В горелку вводится аргон для облегчения зажигания, а также дозированные количества ртути и йодидов. В рабочем режиме лампы ртуть полностью испаряется, разряд стягивается в шнур, затем при достаточно высокой температуре стенок начинают испаряться йодиды, которые диффундируют по направлению к оси разряда. Там под действием высоких температур они разлагаются, атомы металлов возбуждаются, ионизируются и дают излучение характерного спектрального состава. Диффундируя затем обратно к стенкам разрядной трубки, атомы металла попадают в более холодные слои разряда, где вновь соединяются с атомами йода, образуя йодиды. Происходит своеобразный йодный цикл. Так как значения потенциалов возбуждения металлов, вводимых в разряд, ниже, чем у ртути, то поток, излучаемый ими, превышает

поток излучения спектра ртути даже несмотря иа то, что давление паров ртути в десятки и сотни раз выше, чем давление паров металлов и их йодидов. Поэтому пары ртути в лампах ДРИ обеспечивают в основном электрические характеристики разряда. Газ или пар, выполняющий эту роль в разряде, обычно называют буферным газом или буфером. Однако давление паров ртути все же оказывает влияние на интенсивность излучения добавок. Для эффективного излучения добавок необходимо поддерживать достаточно высокое давление их паров. Это может быть достигнуто при температуре стенок разрядной трубки более высокой, чем у ламп ДРЛ. Поэтому горелка в лампах ДРИ должна быть короче, чем в лампах ДРЛ соответствующей мощности. Кроме того, одной из основных проблем в лампах ДРИ является необходимость получения максимально возможной равномерности распределения температуры по горелке, т. е. увеличения минимальной температуры, так как давление насыщенных паров добавок определяется температурой наиболее холодной зоны горелки [12]. Для повышения температуры наиболее холодных заэлектродных областей горелки иа иих наносят так называемые утепляющие покрытия, уменьшающие тепловые потери с концов горелки. Они могут выполняться нз окнси хрома (зеленого цвета) или двуокиси циркония (белого цвета).

Наличие жидких йодидов в заэлектродиой области горелки приводит к току утечки между основным и вспомогательным электродами через раствор диссоциированных йодидов и разрушению молибденового фольгового ввода агрессивными ионами щелочных металлов. Чтобы этого не происходило, применяют биметаллический размыкатель, отключающий вспомогательный электрод после разгорания лампы, либо вообще отказываются от вспомогательных электродов и зажигают лампу с помощью внешнего импульсного зажигающего устройства.

В настоящее время в МГЛ применяют различные излучающие добавки [13]. Наибольшее распространение для целей общего освещения получили лампы ДРИ двух типов: с добавками йодидов натрия, индия и таллия (так называемая тройная добавка) и с добавками йодидов натрия и скандия.

Излучение ламп ДРИ первого типа имеет цветовую температуру около 5000 К н состоит нз узких спектральных линий индия (410, 451 нм), таллия (535 им и отчасти 671 им) и натрня (589/589,6 им). Значительно меньший вклад в излучение вносят линии ртути. Спектр излучения ламп ДРИ с тройной добавкой приведен на рис. 11. Цветность излучения таких ламп имеет не очень хорошую воспроизводимость, что объясняется трудностью точной дозировки йодидов индия и таллия, которые в рабочем режиме находятся в состоянии неиасы-щениого пара, т. е. только в газообразной фазе. Иодид натрня находится в состоянии насыщенного пара, т. е. с жидкой фазой, и поэтому вводится в лампу в избытке. Другим недостатком ламп является расслоение разряда при вертикальном положении горения, проявляющееся

в том, что излучение разряда имеет различную цветность и яркость вдоль горелки. В нижней ее части превалирует излучение натрия, здесь цветность желтая и яркость максимальная, в середине горелки сине-зеленая цветность обусловлена излучением индия и таллия, а в области, примыкающей к верхнему электроду, излучают в основном атомы ртути.

too tSO 500 550 600 650 700

A,мм

Рис. 11. Спектр излучения лампы ДРИ с добавками йодндов натрия, индия и таллия в видимой области

здесь яркость минимальна. При использовании ламп ДРИ в светильниках с зеркальными отражателями это может привести к образованию на освещаемой поверхности разноцветных пятен. Цветность излучения ламп ДРИ с тройной добавкой несколько ухудшается при низких окружающих температурах. Известны случаи более зеленой цветности излучения таких ламп в установках наружного освещения при окружающих температурах ниже -25°С. За время эксплуатации лампы ее цветность также меняется. Потемнение кварцевого стекла горелки и загрязнение ее распыляющимся материалом электродов приводит к увеличению поглощения излучения и, следовательно, к возрастанию температуры. В разряде начинает принимать участие большее количество натрия, и излучение желтеет. Одной из проблем, присущих лампам ДРИ, является потеря натрия из разрядной трубки, которая объясняется фотоэффектом электронов из металлических деталей в колбе лампы, вызванным УФ излучением разряда. Фотоэлектроны, попадающие на горелку, соединяются с ионами натрия, диффундирующими через стенки горелки. Оставшийся в горелке йод образует йодид ртути, который ухудшает характеристики лампы, в частности повышает напряжение зажигания. Для затруднения фотоэффекта на траверсы ламп ДРИ одевают кварцевые или керамические трубки.

too t50 500 550 600 650

Рис. 12. Спектр взлучеиия лампы ДРИ с добавками йодндов натрия и скандия в видимой области

В лампах ДРИ второго типа [14] натрий излучает дублет спектральных линий с длинами волн 589/589,6 нм, а скандий имеет многолинейчатый спектр (402, 425, 474, 510, 548, 621, 626 и 631 нм). Видимые линии ртути дают незначительный вклад в общее излучение. Спектр излучения ламп ДРИ с добавками йодндов натрия и скандия показан иа рис. 12. Цветовая температура этих ламп составляет 4200 К. йодиды натрия и скандия находятся в рабочем режиме лампы в состоянии насыщенного пара, поэтому концентрации излучающих добавок при изменении условий разряда меняются примерно одинаковым образом. Следовательно, цветовые характеристики ламп стабильны во времени и лишь незначительно меняются от лампы к лампе. Зона значений координат цветности ламп ДРИ с добавками йодндов натрия и скандия / показана на рис. 4, ее размеры гораздо меньше аналогичной зоны для ламп ДРИ с добавками йодндов натрия, индия и таллия 2. Расслоение разряда в лампах ДРИ с добавками йодндов натрия и скандия также имеет место, но проявляется более умеренно н сводится в основном к увели-

Рис. 13. Устройство лампы ДРИ:

/ - колба: 2 - пружинящие фиксаторы разрядной трубки: 3 - геттер; 4 - кварцевая разрядная трубка; 5 - токоподвод: 6 - утепляющие покрытия; 7 - иожка: й - цоколь

чеиию яркости в нижней части разряда. Электроды ламп ДРИ с йодидами натрия и скандия изготавливаются из вольфрама с присадками тория, который является активатором, но, кроме этого, участвует в разряде, его излучение имеет практически непрерывный спектр в видимой области. Для уменьшения потерь натрня из горелки в этих лампах применяется безрамный монтаж (рис. 13). Подвод напряжения к противоположному от цоколя электроду осуществляется через тонкую молибденовую проволоку, максимально удаленную от горелки.

10 О

5Miui

Рис. 14. Изменение параметров лампы ДРИ в процессе разгорания:

/-/; 2 - Р; 3- Уд! 4-<Ь

120 100 80 60

30 35 100 105 по /с.ном,"/"

Рис. 15. Изменение параметров лампы ДРИ при колебаниях питающего напряжения:

/-Ф; 2-Р; 3-1; 4- U.

В табл. 2 приведены параметры отечественных ламп ДРИ с различными добавками, используемых для общего освещения. Лампы ДРИ с тройной добавкой изготавливаются ПЗГРЛ (250 и 400 Вт) и СПО «Светотехника» (700-2000 Вт), лампы ДРИ с добавками йодидов натрия и скаидня -СПО «Светотехника». Изменение параметров лампы ДРИ в процессе разгорания показано на рис. 14. В отличие от ламп ДРЛ (см. рис. 7) в лампах ДРИ изменение светового потока отстает

Рис. 16. Кривая силы света лампы ДРИ с добавками йодидов натрия и скандия с условным световым потоком 1000 лм

о W го 30 to 50 so мм

Низ topemu Верхиртш

Рис. 17. Распределение яркости разряда по диаметру (/) и по длине (2) горелки вертикально горящей лампы ДРИ700-5

Положение горения ламп ДРИ влияет на их световые параметры значительно сильнее, чем у ламп ДРЛ. Например, в горизонтальном положении поток лампы ДРИ может снижаться иа 15% по сравнению с потоком в вертикальном положении горения. Это объясняется более резким, чем у ламп ДРЛ, характером зависимости излучательиых свойств разряда от охлаждения стенками горелки, а кроме того, осаждением йодидов иа нижней части горелки.

Лампы ДРИ, выпускаемые отечественной промышленностью, имеют двухэлектродные горелки, для зажигания которых применяются импульсные зажигающие устройства, вырабатывающие высоковольтные импульсы с амплитудой 3-5 кВ, которые обеспечивают пробой меж-электродиого промежутка и ионизацию аргона в горелке, достаточную для зажигания разряда при иапряжеинн сети.

Наружные колбы ламп ДРИ наполняются азотом. Технический аргон, используемый для наполиення наружных колб ламп ДРЛ, в лампах ДРИ не применяется, так как его электрическая прочность недостаточна в условиях высоковольтного импульсного зажигания. В наружные колбы помещается также нераспыляемый геттер, избирательно поглощающий водород, который выделяется из нагретых элементов конструкции и, проникая в горелку, ухудшает параметры лампы.

от изменения электрических характеристик, что объясняется продолжением испарения добавок после полного испарения ртути. На рис. 15 дано изменение параметров лампы ДРИ с добавками йодидов натрия и скандия при колебаниях питающего напряжения. Кривая силы света лампы ДРИ с добавками йодидов натрия и скаидня с условным световым потоком 1000 лм приведена иа рис. 16. Распределение светового потока лампы в пространстве по зональным телесным углам следующее:

Максимальную яркость в лампе ДРИ имеет разрядный шиур. Однако, если горелка расположена вертикально, яркость шиура различна в разных его точках: в нижней части горелки она выше, чем в верх-