Lămpi cu Vapori de Mercur la Înaltă Presiune

Lampa cu vapori de mercur la înaltă presiune (fig.4.2) are ca principal element constructiv un tub de descărcare 1 din sticlă de cuarţ transparentă la radiaţii ultraviolete şi rezistentă la temperatura de regim a arcului electric. În tub se introduce un gaz inert (argon) la joasă presiune (câţiva torr) şi mercur (10..300 mg în funcţie de puterea lămpii), iar la capete se prevăd electrozii principali E1, E2 şi electrodul secundar E3. Electrodul principal este constituit dintr-o baghetă metalică pe care se înfăşoară un filament de wolfram dublu spiralat şi acoperit cu material termoemisiv. Electrodul secundar este o sârmă de wolfram sau molibden plasată în vecinătatea unui electrod principal şi conectată galvanic la celălalt electrod principal prin rezistenţa de limitare R=25 kΩ.

Tubul de descărcare, elementele de susţinere 2, căile de curent 3 şi rezistenţele de limitare se introduc într-un balon ovoidal de sticlă 4 a cărui formă corespunde cu una din izotermele (~350oC) cilindrului de cuarţ. Balonul 4 este umplut cu gaz inert (argon, argon+azot) ce ajunge la presiunea atmosferică în timpul funcţionării lămpii.

Anvelopa de sticlă 4 are funcţiuni multiple şi anume: protejează elementele componente ale sursei de acţiunea distructivă a factorilor de mediu; asigură echilibrul termic al descărcării în arc prin uniformizarea pierderilor convective, deci independenţa funcţionării de temperatura mediului ambiant; absoarbe radiaţiile ultraviolete şi permite modificarea caracteristicilor fotometrice ale descărcării; diminuează, prin mătuirea suprafeţei interioare, luminanţa ridicată a tubului de descărcare (circa 600 sb).

Lampa este prevăzută cu un soclu metalic 6 cu filet E27 sau E40 (la puteri mari) a cărui temperatură este de maximum 200 oC, respectiv 250 oC.

Racordarea la reţea se face prin intermediul unui balast inductiv B, iar aprinderea lămpii are loc în două etape, ca şi în cazul lămpilor de joasă presiune. Descărcarea în regim de licărire între electrozii E1-E3 are loc la o tensiune de 10÷20 V şi sub un curent de circa 1,6…1,8 ori curentul nominal, ceea ce asigură ionizarea gazului inert şi o puternică emisiune termoelectronică a electrodului principal E1. În momentul în care presiunea în tub ajunge la circa 20 torr, rezistenţa electrică a spaţiului E1-E2 devine mai mică decât rezistenţa de limitare R, iar descărcarea se comută între electrozii principali E1-E3 şi apare arcul electric. După aproximativ 5…10 minute se ajunge la regimul stabilizat de funcţionare caracterizat printr-o presiune de 2÷15 at în tubul de cuarţ, o temperatură în coloana arcului de 800…1200 oC şi o tensiune pe lampă de 115…135 V.

Lampa cu vapori de mercur la înaltă presiune şi balon clar/mătuit este o sursă de radiaţii policromatice (galben, verzi, albastre, indigo, violete) şi ultraviolete (365,5 nm) ce emite o lumină alb-albăstruie căreia îi corespunde temperatura de culoare corelată Tcc≈7000K. Absenţa nuanţelor de roşu nu asigură un IRC acceptabil, motiv pentru care lămpile se utilizează la iluminatul exterior sau al spaţiilor închise mari unde nu se cere distingerea culorilor. Sursele se caracterizează prin: P=50…2000 W, =40÷60 lm/W, D=16000÷24000 ore.

Lampa cu vapori de mercur la înaltă presiune şi balon fluorescent sau lampa fluorescentă cu vapori de mercur la înaltă presiune se obţine prin depunerea pe peretele interior al balonului de sticlă a unui strat 5 de pudră fluorescentă (fluogermanat de magneziu, ortovanadat de ytriu) cu o puternică emisie în domeniul roşu al spectrului (v.fig.4.2). Aceste radiaţii sunt complementare celor ale mercurului şi lampa are o lumină albă cu Tcc=3300..4300 K şi IRC=40..60. Lămpile se caracterizează prin: P=50..1000 W, =35..55 lm/W, D=16000..24000 ore şi se recomandă la iluminatul public, al terenurilor de sport, al halelor industriale înalte şi acolo unde se cer fluxuri luminoase mari, relativ concentrate şi nu se impun condiţii de redare precisă a culorilor.

Simbolizarea lămpilor de acest tip produse în ţară se face prin grupul de litere LVF la care se ataşează un număr ce reprezintă puterea standardizată a sursei. Gama de produse autohtone este LVF 80, LVF 125, LVF 250, LVF 400.

Lampa fluorescentă cu vapori de mercur la înaltă presiune şi balon oglindat are anvelopa de forma unui paraboloid de rotaţie, partea frontală este din sticlă clară, iar restul balonului este acoperit, la interior, cu un strat reflectant (dioxid de titan) pe care se depune pulberea fluorescentă. Fluxul luminos este emis intr-un unghi de  steradiani, cu intensitatea luminoasă maximă după axa unghiului solid şi mult mai mare decât în cazul lămpilor standard. Sursele se caracterizează prin: P=125..1000 W, =45..55 lm/W, Tcc=3900..4200K, IRC=36..40, D=16000..24000 ore. Se recomandă pentru instalaţii ce utilizează în mod curent lămpi cu vapori de mercur, dar unde iluminatul direct trebuie să fie preponderent, ca de exemplu: hale industriale înalte, sere agricole, triaje de cale ferată, zone perimetrale importante...

Simbolizarea lămpilor de acest tip produse în ţară se face prin grupul de litere LVO la care se ataşează un număr ce reprezintă puterea standardizată a sursei. Gama de produse autohtone este LVO 250 şi LVO 400.

Lampa cu lumină mixtă (fig.4.3) este o lampă fluorescentă cu vapori de mercur la înaltă presiune la care balastul a fost înlocuit printr-un filament de wolfram dublu spiralat 7 montat în balonul protector din sticlă. Filamentul stabilizează descărcarea şi este în acelaşi timp o lampă cu incandescenţă normală, ceea ce face ca întreg ansamblul să aibă o compoziţie spectrală mai bună decât cea a lămpii fluorescente cu vapori de mercur la înaltă presiune.

Anul IV FAcultatea de Electrotehnica