Особенности ртутно кварцевых ламп и области её применения

Ртутно-кварцевая лампа, созданная еще в далеком 1892 году, прошла долгий путь. Она лечила и убивала, удивляла и настораживала, помогала открывать новое и увидеть невидимое. Постоянно совершенствуясь, этот удивительный прибор идет бок о бок с человеком и сегодня, являясь незаменимым и верным помощником. Но многие так и не знают, что это за удивительный прибор, как он работает и для чего используется.

Что собой представляет и как работает

Независимо от типа и назначения, все  ртутно-кварцевые лампы (РКЛ) имеют сходную конструкцию и используют в своей работе один принцип – способность атомов ртути при их бомбардировке электронами излучать ультрафиолет (УФ). Конструктивно прибор выполнен в виде кварцевой колбы той или иной формы. Эта колба заполняется инертным газом с примесью металлической ртути, которая в холодном приборе выглядит как капли или оседает в виде налета на стенках. В противоположные концы колбы впаиваются тугоплавкие электроды.

После подачи на электроды напряжения, в трубке начинается тлеющий разряд, подогревающий ртуть и заставляющий ее пары излучать в ультрафиолетовом диапазоне. Поскольку кварц, из которого изготовлено стекло колбы, прозрачен для УФ спектра, излучение свободно распространяется за пределы лампы.

Особенности РКЛ

Немаловажную роль в характеристиках и конструкции РКЛ играет давление газа и количество ртути в колбе. Чем они выше, тем выше мощность прибора и, соответственно, его светоотдача. По давлению в колбе (после выхода на рабочий режим) ртутно-кварцевые лампы разделяются на три типа:

1. Низкого давления (до 100 Па).
2. Высокого давления (до 100 КПа).
3. Сверхвысокого давления (до 1 МПа и выше).

Лампы низкого давления

Устройства этого типа, как правило, имеют невысокую мощность, легко запускаются простым подогревом электродов, практически сразу выходят на рабочий режим, а температура их относительно невысока. Конструктивно такие лампы чаще всего выполняются в виде трубок, а электроды имеют вид спиралей накаливания, предварительный разогрев которых обеспечивает запуск лампы.

Лампы высокого и сверхвысокого давления

Приборы этих типов обладают большим отношением габариты/мощность, а из-за высокого внутреннего давления имеют определенные конструктивные особенности. Их колба изготавливается из толстого стекла и нередко имеет шаровую форму. Для запуска таких источников света используются не подогреваемые катоды, а высоковольтный разряд или дополнительные поджигающие электроды. Рабочая температура колб высокого давления достигает 500 °С и более.

Характерными особенностями приборов высокого давления можно считать продолжительный (минуты и десятки минут) выход на рабочий режим и невозможность повторного пуска горячей лампы (нужно дождаться, чтобы устройство остыло, а давление в колбе снизилось).

Область применения кварцевых ламп

Поскольку жесткий ультрафиолет и озон, генерируемый устройством в качестве побочного продукта, являются губительными для всего живого, кварцевые лампы нашли широкое применение в качестве надежного и эффективного инструмента дезинфекции. Эти приборы незаменимы для:

• дезинфекции производственных, бытовых и общественных помещений;
• обеззараживания воды и пищевых продуктов;
• лечения ЛОР-заболеваний, в хирургии, дерматологии и пр.

Использование РКЛ для освещения

Из-за специфического спектра излучения ртутно-кварцевые лампы не могут использоваться для освещения как самостоятельный источник, но они используются для изготовления люминесцентных светильников большой мощности. Для этого РКЛ используют в качестве источника жесткого ультрафиолета – горелки, которая помещается в стеклянную колбу, покрытую люминофором. В процессе работы устройства УФ-излучение активирует люминофор, заставляя его ярко светиться, но при этом сам ультрафиолет не покидает пределов лампы, поглощаясь стеклом внешней колбы и самим люминофором, исполняющим роль эффективного УФ-фильтра.

Классическим примером ртутных осветительных приборов служат всем известные лампы ДРЛ (дуговая ртутная люминесцентная), которые освещают улицы ярким белым светом. Имея компактные размеры при высокой мощности, такие светильники многие годы используются на больших объектах и в качестве уличных осветителей.

Особенности эксплуатации

Эксплуатация РКЛ не особенно сложна, но все же имеет некоторые особенности. Прежде всего, поскольку лампы газоразрядные, включать их в сеть можно только через специальные балласты, которые ограничивают ток через прибор и предотвращают возникновение неуправляемого дугового разряда. При этом мощность и тип балласта должны соответствовать мощности и типу используемой лампы.

Не следует забывать, что выход на рабочий режим светильников высокого давления требует времени (лампе нужно разогреться, или, как говорят, «разгореться»), а сразу после выключения горячую лампу зажечь не получится – прибор должен полностью остыть.

При выборе типа ламп необходимо учитывать качество питающего напряжения и температуру окружающей среды, поскольку эффективность поджига РКЛ сильно зависит от величины питающего напряжения и температуры – чем они ниже, тем более проблемным будет запуск.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Важно! Эксплуатируя приборы высокого и сверхвысокого давления, необходимо обеспечить их эффективное охлаждение, поскольку  рабочая температура колбы может достигать сотен градусов.

Меры безопасности при использовании

Несмотря на все свои положительные и полезные качества, ртутно-кварцевая лампа при неправильной ее эксплуатации представляет серьезную угрозу здоровью и даже жизни человека. К основным факторам опасности РКЛ можно отнести:

1. Ультрафиолетовое излучение, в том числе жесткое.
2. Способность генерировать трехатомный кислород (озон).

Любая ртутно-кварцевая лампа – источник целого спектра УФ излучения, включая жесткое. Но если длинноволновый так называемый мягкий ультрафиолет опасен в основном для глаз, а для кожи вреден лишь в относительно больших дозах, то жесткий благодаря своей высокой ионизирующей способности в прямом смысле слова смертелен для любых биологических объектов (этим и объясняется бактерицидное действие РКЛ).

Очень часто пагубное действие жесткого ультрафиолета сильно недооценивается из-за того, что Солнце якобы тоже его излучает. Это так, но излучаемый Солнцем ультрафиолет жесткого спектра не достигает поверхности Земли, поскольку практически весь поглощается озоновым слоем и атмосферой.

Дополнительный фактор опасности – озон (О₃), который представляет собой сильный окислитель и исключительно ядовит для человека (относится к первой группе опасности). Поэтому главное правило, которое должно неукоснительно соблюдаться при использовании ртутно-кварцевой лампы – отсутствие людей и домашних животных на обрабатываемом ультрафиолетом объекте. Кроме того, после отключения излучателя помещение, в котором он работал, нужно проветривать.

При использовании ламп высокого давления не стоит забывать, что их колба нагревается до температуры в сотни градусов и способна вызвать тепловой ожог самой высокой, четвертой степени.

Использование РКЛ в домашней медицине и гигиене недопустимо. Применение кварцевых ламп для лечения и профилактики заболеваний возможно только в составе специализированного оборудования,  под наблюдением медицинского работника и лишь в условиях стационара.

Что касается осветительных ртутно-кварцевых ламп, к примеру, ДРЛ или ДРИ, то они практически не образуют озона, имеют минимальный уровень жесткого ультрафиолета и могут использоваться для освещения закрытых объектов, в которых люди не присутствуют постоянно (к примеру, цеха, склады и т. п.). При этом они могут быть как потолочного, так и настенного исполнения.