8-Дәріс. ЖОҒАРЫ ҚЫСЫМДЫ ГАЗ — РАЗРЯДТЫҚ -КӨЗДЕРІ. ДРЛ,ДРИ ТИПТІ ШАМДАР. ОЛАРДЫҢ ҚҰРЫЛЫСЫ, ЖҰМЫС ІСТЕУ ПРИНЦИПІ, ҚОСУ СҰЛБАЛАРЫ, ҚОЛДАНУ АУДАНДАРЫ,ЖАҚСЫ ЖАҚТАРЫ ЖӘНЕ КЕМШІЛІКТЕРІ.
Қысымы 0.3 Мпа-ға дейін болатын сынап буларындағы доғалық разрядты пайдаланумен жарық бергіштігі жоғары және қызмет ету мерзімі ұзақ жасанды жарық көзін жаcауға болады. Олардың номинал куаты бірнеше вольттан бірнеше киловаттқа дейін болуы мүмкін. Жарық көздері сенімді тұтанады, кернеуі 380/220 В электр торабында жұмыс істейді. Бірақ олардың осы құндылықтарымен қатар елеулі кемшілігі де бар. Олардың сәулелену спектрінде қызғылт-қызыл сәулелер болмағандықтан түс беруі өзгереді. Осы себептен мұндай сәулелену көздері жарықтандыруға қолданылмайды. Айтылған кемшілікті жою үшін сынап буларындағы доғалық разряд кезінде пайда болатын ультракүлгін сәулелерін люминофор арқылы спектрдің қызыл бөлігіне жататын көрінерлік сәулеленуге түрлендіреді немесе разрядтық аралыкқа қызғылт-қызыл сәулелер шығаратын қосымшалар енгізіледі.
ЖОҒАРЫ ҚЫСЫМДЫ СЫНАПТЫ ШАМДАР
1-суретте ДРЛ типті жоғары қысымды сынапты шамның құрылысы көрсетілген. Шамның сыртқы колбасының 5 ішінде екі шетіне негізгі 2 және қосымша 4 элек-тродтар балқытып бекітілген кварц шыныдан түтік түрінде дайындалған жанарғы бар. Қосымша электродтарды тұтандырғыш электродтар деп те атайды. Олар ток мәнін шектейтін резисторлар 3 арқылы түтіктің қарсы шетіндегі негізгі электродтарға қосылады. Жанарғының ішінде аргон және белгіленген мөлшерде сынап бар. Сыртқы колба қызуға төзімді шыныдан дайындалған. Оның ішкі бетіне люминофор жалатылған, ал ішіне люминофордың қасиеттерін тұрақтау үшін көмір қышқыл газ енгізілген. Колба пішіні шам жұмыс істеп тұрғанда люминофордың тиімді жүмысына қажетті температураны және оның колба бетінде бірқалыпты таралуын қамтамасыз етеді.
ДРЛ шамды электр торабына қосу сұлбасы 2-суретте берілген. Шамға қоректендіру кернеуін бергенде разряд басында бір-біріне жақын орналасқан негізгі және қосымша электродтар аралығында пайда болады.
Содан кейін жанарғының разрядтық аралығы ионданады да разряд негізгі электродтар аралығындағы разрядқа ауысады.
2-сурет. ДРЛ шамды электр торабына қосу сұлбасы.
Разрядтың дамуына байланысты разрядтық аралықтың кедергісі азаяды да өте аз уақыт ішінде ол ток шектейтін резистор кедергісінен айтарлықтай кемиді. Сондықтан негізгі және қосымша электродтар аралығындағы разряд тоқталады. Ток шам арқылы негізгі электродтар арасында өтеді. Дроссель түрінде дайындалған балласт кедергі доғалық разряд тогын шектейді және қоректендіру кернеуі белгіленген шекте ауытқығанда тізбектегі ток мәнін тұрақтандырады.
Тұтану кезінде шам тогы өзінің номинал мәнінен 2 … 2,6 есе көп болады. Бірақ жанарғының жұмыс режиміне кірер кезінде біртіндеп төмендейді, шамдағы кернеу 65 В-тен 130- В-ке дейін жоғарылайды, шамның қуаты мен сәулелену ағыны көбейеді. Жанарғы қабырғаларының температурасы жоғарылайды, сынап буларының қысымы өсе бастайды. Жанарғының ішіндегі сынап толық буланғанда шам жұмыс режиміне ауысады. Бүл процесс 5 … 10 минут ішінде өтеді. Жұмыс режимінде сыртқы колбаның температурасы 200 ºС-тан жоғары болуы мүмкін. ДРЛ шамын сөндіргеннен кейін 10 … 15 минут уақыт өткенде ғана оны қайта тұтандыруға болады.
ДРЛ типті шамдардың сәулелену спектрінде ұзын толқынды сәулеленулер жеткіліксіз келеді. Бұл шамдардың сәулелену спектрінде жоғары қысымда сынап буларында өтетін газдық разрядтың жеке сызықтары және люминофордың жарық шығаруымен қамтамасыз етілген 580 … 720 нм толқындар диапазонындағы қызыл құрастырушы болады. Люминофордың сәулеленуі шамның жалпы ағынының 8 … 10 % болады және сәулеленудің спектрлік құрамын біраз жақсартады.
ДРЛ шамдарының бірлік қуаты үлкен болғандықтан бір жарық көзінен люминесценттік шамдарға қарағанда бірнеше есе көп сәулелену ағынын алуға болады. Пайдалану кезінде шамның жарық ағыны төмендейді және пайдалы қызмет ету мерзімінің соңында бастапқы мәнінің 70 %- ті болады.
ДРЛ шамдарының жарық бергіштігі қыздыру шамдарының жарық бергіштігінен 2 есе көп, ал люминесценттік шамдардың жарық бергіштігінен біраз кем келеді. Бүл көрсеткіштің мәні 40 … 50 лм/ Вт болады.
Шам жанарғысы газбен толтырылған сыртқы колбаның ішінде орналасқандықтан қоршап тұрған ортаның жағдайлары шамның сенімді тұтануына айтарлықтай әсер етпейді. Коршаған орта температурасы — 40 ºС-тан + 80 ºС-қа дейін болғанда ДРЛ шамы әдеттегідей жұмыс істейді. ДРЛ шамдарының қызмет ету мерзімі 12 … 15 мың сағат болады. Олар кернеуі 220 В айнымалы тоқ тораптарында жұмыс істеуге арналады. Шамдар қуаты 80 Вт-тан 2000 Вт-қа дейін болады.
Шамдар сыртқы жарықтандыруға, биіктігі 4 … 5 м-ден жоғары болатын өндірістік үйлерді және жылыжайларды жарықтандыруға пайдаланылады.
ДРЛ шамдарының жақсы жақтары:- бірлік қуаты және сәулелену ағыны жоғары, негізгі сипаттамалары қоршаған ортаның жағдайларына бейтәуелді, мөлшерлері кіші, қызмет ету мерзімі көп, тұтануы сенімді.
ДРЛ шамдарының кемшіліктері: сәулеленуінде спектрдің қызыл бөлімі өте аз болғандықтан түс берістігінің қанағатсыздығы, тұтануының ұзақтығы, тіпті қысқа уақытқа сөндіргенде де шам тек толық салқындағаннан кейін (10 … 15 мин.) оны қайта тұтандыруға болатындығы.
ДРВЛ (доғалық сынапты-вольфрамды люминесценттік) шам ДРЛ шамының бір түрі болады. Сыртқы көрінісінде оңың ДРЛ шамынан айырмашылығы жоқ. Бірақ колба ішінде жанарғы айналасында газ-разрядтық аралыққа тізбектеп қосылған вольфрам спираль енгізілген. Вольфрам спираль разряд тогын шектейтін балласт кедергі және спектрдің қызыл бөліміндегі сәулелену көзі ретінде қызмет атқарады. Спиральді колба ішінде орналастырудың қосымша жақсы жағдайы да бар. Оның сәулеленуімен жанарғының қызуынан шамның тұтану уақыты қысқарады. ДРВЛ шамдары қыздыру шамдары сияқты электр торабына тікелей қосылады. Іске қосу мерзімінде қоректену кернеуі толық спиральге түседі. Шамның тұтану процессі дамыған сайын шамдағы кернеу жоғарылайды, ал спиральдегі кернеу жұмыс мәніне дейін төмендейді.
Спиральдің люминофор сәулеленуіне қосымша қызғылт-қызыл сәуле шығаруы шамның сәулелену спектрін жақсартады. Осы себептен ДРВЛ шамдарының түс беруі ДРЛ шамдарына қарағанда жақсы келеді. Бірақ жарық бергіштігі ДРЛ шамдарына қарағанда 1,8 … 2,0 есе кем келеді (18 … 20 лм/Вт). Бұл ішкі актив балласт кедергіде (спиральде) қуат шығынының көп (шамамен 50 %) болғандығынан.
Бұл топқа ДРВЭ (доғалық сынапты- волъфрамды эритемдік) шамдар да жатады. Олардың ДРВЛ шамдарынаң өзгешеліктері: сыртқы колба ультракүлгін сәулеленуді өткізетін арнайы шыныдан дайындалады, люминофор құрамы ультракүлгін эритемдік сәулелену алуға мүмкіншілік береді. Мұндай шамдардың сәулеленуі аралас болады. Олар жылыжайлар мен мал және құс қораларын жарықтандыруға және сәулелендіруге пайдаланылады. Сынапты-вольфрамды шамдардың қызмет ету мерзімі 3 … 5 мың сағат болады. Бұл көрсеткіш негізінде вольфрам спиральдің қызмет ету мерзімімен анықталады.
ЖОҒАРЫ ҚЫСЫМДЫ ДОҒАЛЫҚ МЕТАЛЛ-ГАЛОИДТЫ
ШАМДАР
3- суретте ДРИ (доғалык, сынапты металдар иодидтерімен) шамының құрылысы көрсетілген.
Шам кварц шыныдан түтік түрінде жасалынған жанарғыдан 1 тұрады. Түтіктің екі шетіне вольфрам электродтар 2 бекітілген. Түтіктің ішіне аргон, белгілі мөлшерде сынап, сирек кездесетін металдардың (гольмийдіц, тулийдің, талийдің), натрийдің және цезийдің йодидтері енгізіледі. Сыртқы колба 3 мөлдір, қызуға төзімді шыныдан дайындалады. Колбаның ішінен ауа сорылып алынған. Вакуум жанарғыға қажетті температуралық режимді қамтамасыз етеді және шамның ток өткізетін бөлшектері аралығында электрлік тесілу болу мүмкіншілігін жояды. 5-суретте ДРИ шамың электр торабына қосу сұлбасы келтірілген. Тр2 трансформаторының екінші орамасы электродтар аралығындағы разрядты тұрақтандыратын балласт кедергінің міндетін атқарады. Тр2 трансформаторының бірінші орамасы Тр1 трансформаторынан, С конденсаторынан және Р разрядтауышынан тұратын арнайы тұтандырғыш құрылғының құрамына кіреді.
Шамның электродтарына берілген электр торабының кернеуі олар аралығында разряд пайда болуына жеткіліксіз болады. ЖБ бастырмасымен Тр1 трансформаторын электр торабына қосқанда
3 сурет. ДРИ. шамының құрылысы: 1- ішкі кварц колба; 2-электродтар; 3- сыртқы колба.
5-сурет. ДРИ шамын электр торабына қосу сұлбасы.
торап кернеуінің жартылай периоды бөлігінің ішінде С конденсатор Р разрядтауыштың тесілу кернеуіне дейін зарядталады. Тесілу кезінде Тр2 трансформаторының бірінші орамасымен конденсатордың зарядсыздану тогының импульсі өтеді, ал Тр2 трансформаторының екінші орамасында амплитудасы 2 … 3 кВ-ке дейін жететін кернеу импульсі пайда болады. Осы кернеу импульсі шам жанарғысында разрядтың тұтануын қамтамасыз етеді. Торап кернеуінің келесі жартылай периодында процесс қайталайды.
Тұтандырғыш кұрылғы қоршаған орта температурасы- 40 0С -қа дейін болғанда шамның сенімді жұмысқа қосылуын қамтамасыз етеді. Шам тұтанғаннан кейін жұмыс режиміне 2 … 4 минут ішінде ауысады. Шамды сөндіргеннен кейін 5 … 10 минуттан соң қайта іске қосуға болады.
Сынап буларында өтетін разрядтың спектрі сызықша келеді. Түтіктің ішіне енгізілген әрбір компонент осы сызықша спектрді өзінің сәулеленумен толықтырады. Натрий иодиді негізгі (сынап буларындағы) сәулеленуді спектрдің сары бөлігінде толықтырады, талий иодиді- жасыл, индий иодиді- көк бөлігінде. Барлық компоненттер сәулелену жиынтығы үздіксіз спектр болып көрінеді, ал жарық құрамы шамның сәулелену түсін табиғи жарықтың түсіне жақындатуға мүмкіншілік береді. ДРИ шамдарының жарық ағыны қуаттары бірдей ДРЛ шамдарының жарық ағынынан 1,5 …1,6 есе көп болады, сәулеленуінің спектрлік құрамы дұрыс түс берілісті қамтамасыз етеді. ДРИ шамдарының жарық бергіштігі 95 лм/Вт шамасындай болады, сондықтан олар өте тиімді жарық көздерінің қатарына жатады. Жанарғысы сыртқы колбаның вакуумды ортасында орналасқандығынан қоршаған ортаның жағдайы шамның жарық-техникалық сипаттамаларына айтарлықтай әсер етпейді.
ДРИ шамдарының кемшілігіне олардың жарық ағынының пайдалану кезінде ДРЛ шамдарының жарық ағынына қарағанда 1,3 … 1,5 есе тез төмендеуі және осы себептен қызмет ету мерзімінің аздығы жатады. Сонымен қатар, электр торабы кернеуінің ауытқуы бұл шамдардың қуаты мен жарық ағынына әсер етуі өте жоғары келеді: торап кернеуінің 10 % UН шегінде ауытқуы жарық ағынының номинал мәнінен 3 есе, ал қуаттың номинал 2,2 есе көп ауытқуын тудырады.
Арнайы тұтандырғыш құрылғыны қолдану жүргізу-реттеу аппаратының құнын жоғарылатады жане пайдалануын қиындатады. ДРИ шамдарының қуаты 250,400,700,1000 және 2000 Вт болады.