Справочная книга по светотехнике
РАЗЛИЧНЫЕ РАЗРЯДНЫЕ ЛАМПЫ
Плоские безртутные ЛЛ PLANON прямоугольной формы (Osram. Германия) используются в качестве светящей фоновой папеди для жидкокристаллических дисплеев. По внешнему виду они напоминаю! большую белую керамическую плитку толщиной 10 мм с диагональю от 265 до 530 мм (для дисплеев от 10.4 ло 21.3 дюйма). Лампы имеют/?0 = 86 и практически идеально равномерную яркость. Выпускаемые фирмой типоразмеры PLANON приведены в табл. 3.51. внешний пил лампы — на рис. 3.131.
Лампы тлеющего свечения (JITC) предназначены для использования, главным образом, в качестве индикаторов. Кроме того, они находят множество других специальных применений [3.2, 3.5].
Устройство и принцип их действия основаны на использовании катодного тлеющего свечения. В стеклянный баллон лампы впаяны два электрода, расположенные на близком расстоянии друг от друга. Лампа наполняется обычно неоново-гелиевой смесью (при давлении 650—2600 Па) с небольшой примесью аргона для снижения напряжения зажигания (иногда добавляют
|
Параметры ламп 1’IAMON
|
|
|
|
Рис. 3.133. Общий вид ЛТС |
|
|
|
*3 X о ё 2 s і |
|
400 |
|
600 |
|
500 |
|
ртуть). Форма электродов зависит от назначения ЛТС. Часто электроды покрываются тонкой пленкой активирующего вещества, снижающего напряжение зажигания. При включении в сеть тлеющее свечение покрывает электрод, соединенный с отрицательным полюсом. При работе на переменном токе свечение попеременно (с частотой сети) покрывает оба электрода. Излучение обладает весьма малой инерционностью и может модулироваться с частотой до 20-22 кГц. Лампы, наполненные неоном, лают оранжево-красное свечение. спектр которого показан на рис. 3.132. При добавлении ртути появляется синевато-белый ореол по краям светящейся пленки, даваемый линиями ртути. Световой поток ЛТС в зависимости от типа ламп составляет от 0,02 до 5лм, яркость свечения — от 102 до 104 кд/м2. световая отдача — or 0,2 до 1 лм/Вт, мощность — от 0,01 до 10 Вт. Особую группу составляют лампы в колбах, покрытых изнутри слоем люминофора. дающие излучение разного цвета. |
|
2 |
||||||
|
Ґ, |
4 |
|||||
|
У |
,1 |
|
700Я, нм |
|
Рис. 3.132. Спектр излучения неоновых ламп: / — 614 нм; 2 — 640 нм; 3 650 пм: 4 703 нм |
|
Общий вид некоторых типов ЛТС показан на рис. 3.133. Срок службы ЛТС — свыше 1000 ч и ограничивается поглощением наполняющего лампу газа и потемнением колбы от распыления электродов. Включение ламп в сеть как постоянного, так и переменного тока осуществляется через небольшой резистор. соединяемый последовательно с лампой. В ЛТС достаточно больших размеров резистор встраивается в ножку или цоколь. В лампах малого размера он расположен отдельно. Сопротивление и размеры резистора подбираются по току лампы и выделяемой па нем мощности. Спектральные лампы служат источниками излучения с точно определенными длинами волн или с непрерывным спектром с известной спектральной плотностью потока излучения [3.2]. |
По устройству и принципу действия спектральные лампы подразделяются на несколько групп.
Лампы дугового разряда с парами мета, нов и инертными газами содержат излучатель в виде небольшой разрядной трубки, наполненной каким-либо металлом и зажигающим газом (аргоном, неоном или гелием). Ихіучатсль помешен но внешнюю стеклянную колбу, снабженную октальным, резьбовым или специальным цоколем. Размеры грубки излучателя и сорт стекла выбираются, исходя из наполнения и теплового режима, с таким расчетом, чтобы обеспечить интенсивное излучение линий наполняющего металла, необходимый электрический режим и достаточный срок службы. Лампы ихіучают линейчатые спектры, характерные для атомов наполняющего горелку металла или газа.
Дуговые низковольтные водородные лампы даюг непрерывное интенсивное ихтучение в области 165— 400 пм и многолинейчатый спектр в области 80—165 пм (вакуумный УФ). В лампах, разработанных ГОИ им. С. И. Вавилова, применяются активированный подогревный катод, заключенный в экранирующий цилиндр, и анод в виде диска с отверстием для наблюдения разряда. Пространство между катодом и анодом отделено экраном с небольшим отверстием (около 1—2 мм) ііля прохождения разряда. Концентрация плазмы в малом отверстии повышает плотность тока и энергетическую яркость излучения. Колба лампы имеет специальное окно, обеспечивающее выход УФ-ихчуче - пия с длиной волны до 80 нм. Лампы наполнены водородом или дейтерием (иногда вводят еше и ртуть). Водородная лампа типа ВМФ-25П, выпускаемая ГОИ. имеет плоское окно из монокристалла фтористого магния, расположенное па торце колбы.
В лампах с парами металлов нормальный режим устанавливается через 7—10 мин. после включения. В лампах с газами период разгорания практически отсутствует.
Спектральные лампы с полым катодом излучают узкие спектральные линии (не более 0,005 нм) в рахшч - пых областях спектра. В основном это резонансные липни металлов, которые возбуждаются в полом катоде, если внутренняя полость катода выполнена из соответствующего металла. Многоэлементпые ламны типа ТДС имеют несколько полых катодов и одновременно излучают спектры нескольких элементов. Лампы работают от источника постоянного тока 500 В при / = 5-ь45мА или в импульсном режиме.
Двухразрядпые лампы (с комбинированным разрядом) типов Л К. ЛК2-ЛК4 представляют собой стеклянную цилиндрическую колбу диаметром 42 мм с плоским торцевым окном и октальным цоколем (общая .пина 235 мм). Внутри колбы вдоль оси смонтированы один или несколько сквозных полых катодов. На конце со стороны цоколя расположен оксидный накальный катод, закрытый сверху цилиндрическим экраном. Со стороны окна расположен анод в виде кольца. Лампы обычно наполнены неоном. Катодное распыление металлов. содержащихся в катодах, осуществляется за счет тлеющего разряда, а возбуждение происходит не только в тлеющем разряде, но дополнительно в продольном дуговом разряде между накаленным катодом и анодом. Благодаря этому лампы дают более интенсивное излучение, в основном резонансных линий. Питание ламп осуществляется от специального источника, обеспечивающего рабогу ламп как в непрерывном режиме, так и в режиме селективной модуляции прямоугольными импульсами. Выпускаются лампы, дающие ихтучение свыше 25 элементов.
Высокочастотные безэлектродные лампы типа ВСБ-2 представляют собой стеклянную колбочку сферической формы диаметром 20 мм. наполненную инертным газом при давлении в несколько сотен паскалей и содержащую небольшое количество металла. Лампа помешается в высокочастотное поле (примерно 100 МГц), создаваемое генератором, и излучает при этом узкие спектральные линии соответствующего металла. Лампы типов ЛТ, Л К и ВСБ используются в атомно-абсорбционных, атомно-флюоресцентных спектрофотометрах, рефрактометрах и подобных им приборах.
Неоновые дуговые лампы являются эффективным и мощным источником оранжево-красного ихтучения (580-730 нм). Обший вид лампы типа ДНеСГ500-1 (Д — дуговая, Не — неоновая. СГ — сигнальная, мощностью 500 Вт) показан на рис. 3.134. Лампа работает от сети с напряжением 220 В, частотой 50 Гц и включается последовательно с дросселем. Для зажигания применен предварительный накал активированных электродов в сочетании с импульсом высокого напряжения (подобно схеме включення ЛЛ со стартером). С этой целью у каждого электрода выведены оба конца. Средняя продолжительность горения 1000 ч. Лампы надежно работают при /окр от —40 до +40°С и применяются, главным образом, для сигнального освещения аэродромов, высоких сооружений и т. п.
Рис. 3.134. Общий вид дуговой неоновой лампы
Электролюминесцентные панели (ЭЛИ) представляют собой атоский конденсатор, между электродами которого помещен люминофор. Электролюминесценция возбуждается при напряженности поля порядка 104—105 В/см. Плоскопараллельные обкладки электро - люминссцепгного конденсатора находятся на расстоянии нескольких десятков микрометров друг от друга [3.52]. Пространство между ними заполнено прозрачным диэлектриком, в котором взвешены частицы люминофора (рис. 3.135). Одна или обе обкладки делаются прозрачными, обычно из стекла (иногда на керамике) или на гибкой основе. В последнем случае ЭЛП могут легко изгибаться. Стандартные ЭЛП на стекле имеют вид прямоугольных пластин размером до 300x300 мм2 толщиной 4—5 мм. При необходимости ЭЛП придают форму простых или сложных знаков. ЭЛП на гибкой основе (пленке) имеют форму лент рахіичной ширины и достаточно большой длины (до нескольких сотен м) нри толщине в доли мм.
|
L, ота. ед. |
|
Фі, OTH. ЄД. |
|
600 Я, нм 0 |
|
Рис. 3.136. Характеристики ЭЛП е различными электролюминофорами: а — спектры ихпучения (----------------------------------------------------------- — 50 Гц; ---------------- 1000 Гц); 6 — спад яркости в процессе эксплуатации: I - ЭЛ-465; 2 - ЭЛ-525-С; 3 - ЭЛ-570-М: 4 - ЭЛ-670-И |
|
|
|
2 |
|||
|
f |
|||
|
3 |
1 |
|
500 1000 1500 U ч б) |
|
а) |
|
Рис. 3.135. Схематический разрез ЭЛГ1 (толщины показаны не в масштабе): / — стеклянная пластина: 2 — прозрачный электропроводящий слой: 3 — зерна электролюмино - фора, изиешепиые в прозрачном диэлектрике: 4 — металлическая пластипа В качестве люминофоров применяют сульфиды цинка, сульфиды-селсниды цинка, кадмия и др. Яркость свечения возрастает с ростом папряжепия питания и частоты. Каждый тип ЭЛП рассчитан на определенное напряжение, т. к. при более высоком напряжении возможен пробой диэлектрика и выход ЭЛП из строя. ЭЛП моїуг работать при окружающей температуре от —40 до +120°С. По мерс работы ЭЛП происходит падение яркости свечения, особенно сильное в первые сотни часов. У гибких ЭЛП спад яркости происходит значительно быстрее, чем у ЭЛП па твердой основе. Это связано с большей сложностью герметизации торцов пленки. Яркость гибких ЭЛП существенно выше, чем у твердых ЭЛП при одинаковых условиях (U и /). Спал яркости сильно зависит также от свойств люминофора. В табл. 3.52 и па рис. 3.136 приведены характеристики ЭЛП па твердой основе с промышленными люминофорами, предназначенных для работы от сети 220 В. Та б л и ца 3.52 |
|
Усрелненные яркости свечения ЭЛП с промышленными электролюминофорами (диэлектрик — лак ВС-530, е = 12) при f/c = 220 В
Первая цифра после буквы означает длину волны (им) в максимуме свечения, в скобках — номинальное нанряжснис питания. Максимальная световая отдача ЭЛП зеленою и желтою цветов свечения — до 12 лм/Вт при напряжении 200-300 В и частоте 1000 Гц. В проспектах некоторых зарубежных фирм приводятся данные о спале яркости до 50% от начальной за 15—20 тыс. ч при 115 В и 400 Гц, в то время как у гибких ЭЛП такой же спал происходит за 2000 ч. |
|
1 f Ll-A^-4-Ш-АяДД. t..J.. J.^. |
|
Области применения — в светящихся знаках для сигнализации и отображения информации, в качестве маломощных источников декоративного освещения и др. В ряде случаев высокое напряжение и нестандартные частоты питания являются препятствием для применения ЭЛП. В этой связи отметим, что в 90-х гг. XX века были открыты органические полупроводниковые светоизлучающие материалы, работающие при напряжениях в несколько В. Нет сомнения в том, что они найдут в дальнейшем разнообразное практическое применение. Источники света с радиоактивными изотопами не требуют внешних источников питания, взрывобезопасны, имеют большой срок службы, по дают малые световые потоки и яркости, достаточные только для освещения шкал приборов, создания светящих знаков и тому подобных целей [3.16|. Световые знаки с тритиевым наполнением представляют собой запаянную стеклянную колбу или трубку диаметром 1-3 см, покрытую изнутри слоем люминофора и наполненную тритием — изотопом водорода (3Н). Испускаемое тритием (3-ихтучепие (электроны с энергией 5.7 кВ) возбуждает люминофор, который излучает свет со спектром, характерным для данного люминофора. Стеклянные стенки колбы совершенно непроницаемы для грития и P-излучения, так что такой ИС не представляет радиационной опасности. У экспериментальных образцов яркость достигает 6—7 кд/м2; обычно же — 1—2 кд/м2 для желтого, зеленого и белого цветов свечения и 0,3—0,8 кд/м2 для синего и оранжево-красного. Яркость свечения падает по мере распада трития. Период полураспада трития около 12 лет, фактически яркость падает вдвое за 6-7 лет, по полезный срок службы ламп можно считать равным 12—15 годам. Светосоставы постоянного действия (СПД) представляют собой люминофор, смешанный с радиоактивными веществами. В настоящее время для возбуждения используют радиоактивные изотопы, дающие только P-излучение: тритий или прометий-147. Их достоинство в том. что электроны полностью задерживаются даже тонкими защитными слоями вещества и не разрушают основу люминофора. Всесоюзная контора «Изо- |
топ» поставляет СПД па тритиевой основе рахтичпых инею». Яркость в зависимости от цвета составляет от 0,05 до 0,2 кд/м-. СГІД употребляются для изготовления самосветящихся красок. Они практически безвредны, так как тонкий слой лака полностью поглотает Р-ихпучение грития. Спад яркости определяется периодом полураспада трития.
Эксплуатация ИС, содержащих радиоактивные изотопы. должна проводиться с разрешения и пол контролем соответствующих ведомств.
