9-Дәріс. Жоғары қысымды газ-разрядтық көздері.ДНат типті шамдар. Жоғары және аса жоғары қысымды ксенонды шамдар. Жұмыс істеу принциптері, құрылысы, қосу сұлбалары, қолдану аудандары, жақсы жақтары және кемшіліктері.
ДНаТ шамының құрылысы 1- суретте көрсетілген. Шам ішкі керамикалық түтіктен 1, екі вольфрам электродтан 2, сыртқы колбадан 3 және цокольден тұрады. Ішкі түтік жанарғы жарық сәулелерін жақсы өткізетін және температурасы 1570 …1670 К болатын натрийдің қаныққан буларының ұзақ уақыт әсеріне төзімді алюминийдің поликристалдық тотығынан (керамикадан) дайындалады.
1-сурет. ДНаТ шамының құрылысы. 2-сурет. ДНаТ шамын электр торабына қосу сұлбасы.
1-ішкі керамикалық разрядтық түтік;
2- вольфрам электрод; 3- сыртқы колба
Түтіктің ішіне натрий буларымен бірге ксенон және сынап булары енгізіледі. Активтелген вольфрам электродтар түтіктің екі шетіне дәнекерленеді. Жанарғы қызуға төзімді шыныдан дайындалған колбаның ішінде орнатылады. Жанарғыны жылулық оқшаулау үшін колбаның ішінен ауа сорылып алынған. ДНаТ шамын электр торабына қосу сұлбасы 2- суретте берілген.
Шам жұмыс істеу үшін разряд тогын шектейтін және тұрақтандыратын балласт кедергі-дроссель және тұтандырғыш құрылғы ТҚ қажет. Құрылғы импульстік трансформатордан, конденсатордан және басқа арнайы элементтерден тұрады. Конденсатор мезгіл-мезгіл импульстік трансформатордың бірінші орамасына разрядталғанда құрылғыда жиілігі 500 Гц болатын импульстер пайда болады. Осы кезде импульстік трансформатордың шамға параллель жалғанған орамасында амплитудасы 4,5 кВ шамасында болатын кернеу импульстері индукцияланады. Жоғары кернеу импульстері жанарда разрядтың тұтануын қамтамасыз етеді. Шамды тұтандырғаннан кейін тұтандырғыш құрылғы өзінің жұмысын тоқтатады.
ДНаТ шамы тұтанғаннан кейін 10 … 15 минут ішінде жұмыс режиміне ауысады, сөндіргеннен кейін 1 … 2 минуттан соң оны қайта тұтандыруға болады.
Натрий булары сәулеленуінің жарық бергіштігі 130 лм/Вт, бірақ оның 70 %-ке дейінгі толқын ұзындығы 560 … 610 нм қызғылт-сары сәулеленуге жатады, сондықтан түс берілісі өзгереді. Қуаты 400 Вт ДНаТ 400 шамының жарық ағыны 43 клм, ал қызмет ету мерзімі 10000 сағат болады. ДНаТ шамы қоршаған орта температурасы – 60 ºС-тан +40 ºС-қа дейін болғанда сенімді тұтанады және жұмыс істейді. Бұл шамдардың жарық-техникалық қасиеттеріне электр торабы кернеуінің ауытқуы өте жоғары әсер етеді.
ДНаТ шамдарының жақсы жақтары: сәулелену ағыны (77 клм дейін) және жарық бергіштігі (130 лм/Вт) жоғары; қызмет ету мерзімі көп (10…15 мың сағ.);қоршаған ортаның жағдайларына бейтәуелді.
ДНаТ шамдарының кемшіліктері: электр торабы кернеуінің аутқуы бұл шамдардың қуаты мен жарық ағынына әсер етуі өте жоғары келеді: торап кернеуінің 10 % UН шегінде ауытқуы жарық ағынының номинал мәнінен 13…15%, ал қуаттың номинал мәнінен -20….+28%, ауытқуын тудырады; стробоскопиялық эффектің айқындығы.
ДНаТ шамдар түс беріліске арнайы талап қойылмайтын жерлерде: техникалар тұратын орындарды, көшелерді, автострадаларды, үлкен құрылыстық алаңдарды жарықтандыруға қолданылады.
ДКсТ типті доғалық ксенонды түтікті, шамдар разрядтық токты тұрақтандыру балласт кедергінің көмегісіз жүзеге асырылатын жоғары қысымды газ-разрядтық шамдардың қатарына жатады. Тоқты балласт кедергісіз тұрақтандыру бұл шамдарда разрядтың плазмада өтуіне байланысты. Өйткені плазмада ток тығызды газдың иондану дәрежесіне байланысты емес дерлік, себебі электрондар санының көбеюі олардың еркін жол ұзындығын пропорционал қысқартады. Плазма бағанасының үйлесімді геометриялық мөлшері және оның тұрақты меншікті электр кедергісі қаныққан разрядтың омдық кедергісінің тұрақтылығын қамтамасыз етеді.
ДКсТ шамдары арнайы өте күрделі және қымбат келетін жүргізу-реттеу аппараттары арқылы іске қосылады. Шамдарда арнайы салқындату жүйесі қолданылады.
Ксенонды шамдардың спектрінде көрінерлік, ультракүлгін және инфрақызыл сәулелер болады. Ультракүлгін сәуле ұзақ уақытта адамға зиянды әсер етеді, сондықтан арнайы сүзгілер қолданыланып, шамның сәулелену спектрі жақсартылады. Мұндай шамдар ДКсТВ және ДКсТЛ деп аталады.
Доғалық ксенон шамдарының бірлік қуаты(100кВт дейін) және жарық ағыны(5*106лм) басқа жасанды жарық көздеріне қарағанда жоғары келеді. Сондықтан олар өте үлкен құрылыстық және басқа аландарды жарықтандыруға, сондай-ақ спектрдің ультракүлгін және инфрақызыл бөліктерінде сәулеленуінің спектрлік тығыздығы коррекцияланғанда өсімдіктерді өсіруге арналған сәулелендіргіш қондырғыларда пайдаланылады.
Доғалық ксенонды шамдардың негізгі кемшіліктеріне олардың жарық бергіштігі(20…50 лм/Вт) мен қызмет ету мерзімінің аздығы (500…1300 сағ), стробоскопиялық эффектің айқындығы, жүргізу-реттеу аппаратарының күрделігі мен қымбаттылығы жатады.