30 июня 2004 14:27 |
Под воздействием ультрафиолета, или все, что нужно знать о солярии ( ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ )
|
Лампы высокого давления |
Лампы высокого давления, использующие дуговой разряд (рис. 1), применяются в качестве ламп для лица и области декольте. Этот тип ламп имеет высокую световую отдачу. Современные лампы могут производиться с общей потребляемой мощностью до 10 000 Вт.
 |
| рис.1 |
Такие лампы относятся к разряду газонаполненных (галогеновых) ламп. Спектр излучения расположен в области от 100 нм до 380 нм. Лампа имеет мощное ультрафиолетовое излучение как в диапазоне А, так и в диапазоне В. Использование этих ламп с испорченными или разбитыми фильтрами категорически запрещается из-за возможного вреда для здоровья.
Свечение получается за счет дугового разряда между двумя электродами, расположенными в оси излучателя. Внутрь лампы закачивается инертный газ (как правило, это аргон) под давлением — отсюда и название лампы. Для получения нужной спектральной плотности излучения в состав газа, наполняющего лампу, вводятся специальные добавки.
 |
| рис.2 |
Ими могут быть пары ртути и других металлов (например, железо, галлий и т.д.).
Мощность ультрафиолетового излучения таких ламп может составлять от 90 -1500 W.
Конструкция лампы (рис.2) состоит из: стеклянного корпуса, электродов, керамических цоколей, молибденовой площадки.
Стеклянный корпус лампы изготовлен из специального кварцевого стекла, пропускающего ультрафиолет и имеющего специальное антиозоновое покрытие (изотоп кислорода, озон О3, — это быстро разлагающий и имеющий резкий запах газ).
Свойства и основные требования к составным частям лампы:
1. К химическому составу стекла, используемого для производства ламп, предъявляют очень жесткие требования. Оно должно быть прозрачно к ультрафиолету, иметь высокую температурную стойкость (температура в области электродов составляет 9500С), а также иметь низкий коэффициент расширения при изменении температуры (это необходимо для высокой герметичности изделия в области электродов).
2. Электрод представляет собой специальной формы и размера вольфрамовую пружину. От химического состава нити зависит ее долговечность.
3. Керамический цоколь выполнен из термоустойчивой диэлектрической керамики, выдерживает до 3500С. Может быть как односторонним, так и двусторонним. Для одностороннего цоколя предъявляются дополнительные повышенные требования к его диэлектрическим свойствам. Для двухсторонних цоколей более жесткие требования предъявляются к качеству посадочного гнезда. Оно должно обеспечивать безыскровую работу на протяжении всего срока службы лампы.
4. Молибденовая площадка изготовлена из специального сплава с высоким содержанием молибдена и имеет коэффициент теплового расширения, близкий к коэффициенту кварцевого стекла.
|
Физика работы ламп |
 |
| рис.3 |
После пробоя в лампе возникает дуговой разряд (для ограничения протекающего тока в цепи питания лампы включены дроссели). При неправильно выбранных параметрах питающей цепи может произойти выход из строя всей системы.
После возникновения дугового разряда температура внутри лампы повышается. Это приводит к тому, что ртуть, находящаяся при комнатной температуре в жидком состоянии, начинает испаряться. При полном испарении ртути внутри колбы лампы создается оптимальная плотность ее распределения. Температура внутри колбы поднимается еще выше, и находящиеся в ней дополнительные присадки металлов переходят в газообразную форму. Данный процесс называется фаза разбега лампы (рис. 3).
|
Процесс получения ультрафиолетового излучения в лампе |
 |
| рис.4 |
За счет добавления в газовую смесь различных присадок изготовители могут менять спектральную плотность выходного излучения. Проходя через стекло колбы, излучение лампы проходит первичную фильтрацию и имеет в своем спектральном составе только ультрафиолетовое излучение диапазона А и В. Причем соотношение мощности излучения диапазона А к В составляет приблизительно 4:1.
Получается, что без применения специальных дополнительных фильтров использовать это излучение недопустимо.
Получается, что без применения специальных дополнительных фильтров использовать это излучение недопустимо.
Выходные характеристики и спектральная плотность излучения наиболее широко распространенной лампы 400 S (SD) приведено на рис.4 и табл.1.
|
№п/п
Тип |
BLV |
Heraeus |
Osram |
Philips |
Radium |
Sylvania |
Cosmedicоo |
|
MHL |
OriginalHanau |
Ultramed |
HPA |
HTC |
Ariana |
CosmoTech | |
|
1 |
MHL 250 |
|
|
|
|
HP 250 R7s FDA |
|
|
2 |
MHL 400 |
OH 400 S |
400 W |
HPA 400/30SD |
HTC 400W−221 |
N 400 R7s |
|
|
3 |
MHL 400 — 2 |
OH 400 L |
|
HPA 400/30SDC |
|
N 400 |
|
|
4 |
MHL 450 |
OH 500 S |
|
HPA 400/30S |
|
HP 500 R7s |
CosmoTech 450 R7s |
|
5 |
MHL 450 — 2 |
OH 500 L |
|
|
|
HP 500 |
CosmoTech 450 |
|
6 |
MHL 500 |
|
|
HPA 400 S |
|
|
|
|
7 |
MHL 1200 |
OH 1000 Plus |
1000 W |
HPA 1200 S |
HTC 1000W−221 |
N 1000 |
CosmoTech 1000 |
|
8 |
MHL 2000/220 |
OH 2230 Plus |
|
|
HTC2000W−227 |
|
CosmoTech 2000/220 |
|
9 |
MHL 2000/380 |
OH 2000 Plus |
2000W/380V/S |
HPA 2020 S |
HTC 2000W−327 |
N 2000 |
CosmoTech 2000/400 |
|
10 |
MHL 2200/380 |
Q 2829/104 Z4 |
2000W/360V |
HPA 2000 |
|
|
|
|
11 |
MHL 4000/380 |
Q 5129 Z4 |
|
|
|
|
|
Условия, необходимые для получения стабильных выходных параметров и способствующих надежной и длительной эксплуатации лампы высокого давления:
1. Химический состав стекла;
2. Химический состав и конструктивные размеры токопроводящей молибденовой площадки;
3. Качество изготовления и химический состав вольфрамовых электродов;
4. Химический состав газовых присадок;
5. Качество изготовления и химический состав цоколей;
6. Качество спайки между молибденовым проводником и вольфрамовой нитью;
7. Специальные конструкции для уменьшения время «фазы разгона»;
8. Соблюдение температурного режима (отвод тепла от конструкции крепления лампы);
9. Точность подбора номиналов дросселей и устройств запуска (умножителей напряжения).
Каждый из параметров существенно влияет или на стабильность выходных характеристик лампы или на ее надежность и долговечность. Следовательно, цена изделия напрямую связана с его качеством.
Как правило, большинство ламп низкого давления выпускаются со стандартным сроком службы, составляющим 600 часов. Срок службы лампы определяется интервалом времени от начала эксплуатации до достижения лампой 30 процентной потери мощности ультрафиолетового излучения.
В последнее время на рынке появляются лампы с продленным сроком службы — до 800 и более часов. Но наиболее технологически отработанной конструкцией все же является лампа со сроком службы 600 часов.
При дуговом разряде происходит сильный разогрев лампы, поэтому время (от 3 до 5 минут) на ее охлаждение требуется значительно больше, чем у ламп низкого давления.
|
Лампы низкого давления |
Второй тип ламп, используемых в соляриях — это лампы тлеющего разряда или лампы низкого давления (аббревиатура в зарубежной литературе «ND» — Nieder druck). В основном их применяют для получения загара тела. Они нашли широкое распространение благодаря своему экономному энергопотреблению.
Данный тип ламп можно разделить на две большие группы: рефлекторные лампы и безрефлекторные лампы.
Данный тип ламп можно разделить на две большие группы: рефлекторные лампы и безрефлекторные лампы.
Обе группы ламп по своим выходным параметрам излучения и конструктивным характеристикам практически одинаковы. Отличие существуют лишь в том, что внутри лампы на одну из полусфер нанесен слой специального вещества, непрозрачного для ультрафиолетового излучения. Благодаря этому практически отсутствует излучение с одной стороны лампы и немного усиливается излучение с другой.
Эта конструкция была разработана для того, чтобы лампы низкого давления можно было устанавливать в солярии значительно ближе друг к другу. Это стало возможным благодаря уменьшению эффекта интерференции при установке рефлекторных ламп.
Кстати, наиболее широкое применение в соляриях находят рефлекторные лампы. По количеству моделей и типоразмеров лампы низкого давления далеко обогнали лампы высокого давления. Только диапазон потребляемых мощностей ламп низкого давления составляет от 5 Вт до 180 Вт. А если взяться посчитать количество моделей всех имеющихся в Европе ламп, то их наберется не менее полутора сотен.
В таком многообразии легко запутаться, и поэтому выбирать лампы для солярия должен только профессионал, а именно — разработчик и производитель солярия. Ведь они, как нельзя лучше, приспособили конструкцию своего солярия под определенные типы ламп.
Спектр излучения ламп низкого давления находится в области от 280 до 400 нм. Свечение получается за счет тлеющего разряда между двумя электродами лампы, расположенными в оси излучений. Внутрь лампы закачивается инертный газ под небольшим избыточным давлением и пары ртути, которые при комнатной температуре могут оседать мелкими капельками ртути в жидком состоянии. Так как газ находится под низким давлением, то отсюда следует и название ламп.
Мощность ультрафиолетового излучения ламп составляет, как правило, около 20% от потребляемой ими мощности. Конструкция лампы представлена на рис.5.
 |
| рис.5 |
Лампы могут изготавливаться как из простых по форме, так и из витых стеклянных трубок.
Основные части лампы:
1. Кварцевая трубка;
2. Вольфрамовый электрод;
3. Металлические или пластмассовые цоколи со штырьковыми разъемами;
4. Молибденовые токоведущие нити;
5. Слой люминофора;
6. Рефлекторный слой.
Свойства и основные требования к составным частям лампы:
1. Кварцевая трубка изготовлена из специального по составу стекла, пропускающего ультрафиолет. Особых требований к стеклу, кроме прозрачности к ультрафиолету, в лампах низкого давления не предъявляется.
2. Электрод с вольфрамовой спиралью представляет собой конструкцию, показанную на рис.6.
 |
| рис.6 |
Химический состав, длина и конструкция электрода и вольфрамовой спирали каждой модели ламп специально подбирается под определенные условия эксплуатации.
Эти условия прописаны в заводских спецификациях на изделие и их строго придерживаются все ведущие производители соляриев. Для каждого типа солярия его производителем придагается карта возможной типозамены ламп, и поэтому для обеспечения безопасной работы каждый владелец солярием должен строго ее придерживаться. Стеклянная «юбочка» у электрода сделана для того, чтобы уменьшить эффект от потемнения околоэлектродного пространства от испарившегося вольфрама.
3. Цоколь, расположенный у обоих концов лампы, состоит из текстолитовой площадки, имеющей штырьковый разъем, состоящий из двух контактов. Диэлектрическая площадка с помощью металлического обода соединяется со стеклянной трубкой лампы и обеспечивает ее надежное крепление.
4. Токопроводящие молибденовые нити впаяны в стекло и служат для подачи напряжения на спираль. Имеют практически одинаковый со стеклом коэффициент теплового расширения и поэтому сохраняют герметичность внутри лампы. Молибденовая проволока соединяет вольфрамовую спираль с выходным разъемом.
5. Слой люминофора, покрывающий изнутри всю поверхность лампы и служащий для получения заданной спектральной плотности ультрафиолетового излучения.
6. Рефлекторный слой. Специальное вещество, нанесенное на нерабочую полусферу лампы и служащее для уменьшения нежелательного излучения в нерабочую сторону.
|
Физика работы лампы |
Для запуска лампы требуется «импульс зажигания». Он получается путем создания на противоположных электродах напряжения пробоя.
Для этого используется устройство запуска — стартер. Стартеры производятся различных номиналов и предназначены для использования только с теми лампами, для которых они предназначены. Типы ламп (по потребляемой мощности) для которых предназначен стартер, указываются в его маркировке.
После пробоя в лампе возникает тлеющий разряд (для ограничения протекающего тока в цепи питания лампы включены дроссели). При неправильно выбранных параметрах питающей цепи, может произойти выход из строя всей системы.
После пробоя в лампе возникает тлеющий разряд (для ограничения протекающего тока в цепи питания лампы включены дроссели). При неправильно выбранных параметрах питающей цепи, может произойти выход из строя всей системы.
После возникновения тлеющего разряда температура внутри лампы несколько повышается. Это приводит к тому, что ртуть, находящаяся при комнатной температуре в жидком состоянии, начинает испаряться. При полном испарении ртути внутри колбы лампы создается оптимальная плотность её распределения.
|
Процесс получения ультрафиолетового излучения в лампе |
Электроды, летящие от одного электрода к другому, на своем пути сталкиваются с атомами ртути и, отдавая им свою энергию, переводят электрон атома ртути на нестабильную орбиту. Так как время нахождения электрона на внешней нестабильной орбите незначительно, то он возвращается назад на свою стабильную орбиту с выделением фотона света короткой длины волны. Получаемый фотон света поглощается люминофором, и уже атом люминофора излучает заявленное в характеристиках лампы ультрафиолетовое излучение. Таким образом, в работе лампы тлеющего разряда существенную роль играет химический состав и количество нанесённого люминофора.
Последнее время, в связи с увеличивающейся популярностью Wellness технологий, изготовители ламп стремятся различными добавками сделать свечение ламп в видимом спектре излучения наиболее привлекательным. Так появились лампы с нежно-розовым, нежно-голубым, нежно-зеленым свечением. Также стали чаще использоваться и лампы двойного (комбинированного) свечения. В лампах комбинированного свечения мощность излучения лампы в ультрафиолетовом диапазоне не изменяется.
В них, за счет нанесения на разные участки лампы различных слоев люминофора, достигается разная спектральная плотность выходного ультрафиолетового излучения. В большинстве ламп комбинированного свечения верхняя розовая часть имеет повышенное излучение в диапазоне А, а нижняя голубая часть — в диапазоне В.
В настоящее время состав люминофора, используемого при производстве ламп, подбирается таким образом, что доля ультрафиолетового излучения диапазона В, к общей мощности излучения, составляет от 0,7% до 3,3% (у солнца, в зависимости от фазы активности, этот коэффициент колеблется от 3,5% до 5%).
Очень важно при производстве люминофора соблюсти баланс между излучаемой мощностью и её спектральным составом. Так совсем неразумно делать выходящую мощность 10−15 Вт при коэффициенте излучения УФВ 3,3% и наоборот.
Очень важно при производстве люминофора соблюсти баланс между излучаемой мощностью и её спектральным составом. Так совсем неразумно делать выходящую мощность 10−15 Вт при коэффициенте излучения УФВ 3,3% и наоборот.
Условия, необходимые для получения стабильных выходных параметров и способствующие надежной и длительной эксплуатации лампы высокого давления:
1. Химический состав стекла;
2. Химический состав и конструктивные размеры токопроводящей молибденовой площадки;
3. Качество изготовления, форма и химический состав вольфрамовых электродов;
4. Качество изготовления, механическая прочность и диэлектрические свойства цоколей;
5. Качество спайки между молибденовым проводником и вольфрамовой нитью;
6. Соблюдение температурного режима (отвод тепла от конструкции крепления лампы);
7. Точность подбора номиналов дросселей и устройств запуска.
Каждый из параметров существенно влияет или на стабильность выходных характеристик лампы или на ее надежность и долговечность. Следует учесть, что именно под определенные модели ламп создается конструкция будущего солярия, которая позволит получить наиболее равномерное излучение по всей области загара.
Перед созданием новой модели солярия конструкторы, прежде всего, определяют те модели ламп, которые они рекомендуют к использованию в нем. Определение типа лампы не заканчивается на определении потребляемой ею мощности, а производится полный анализ её выходных характеристик.
Также при создании солярия, когда уже определены модели ламп, производится расчет элементов цепи электропитания ламп. Неправильно выбранные элементы цепи электропитания ламп (дроссели, стартеры и т.д.), существенно снижают как общую продолжительность работы ламп, так и ухудшают ее выходные параметры.
Также при создании солярия, когда уже определены модели ламп, производится расчет элементов цепи электропитания ламп. Неправильно выбранные элементы цепи электропитания ламп (дроссели, стартеры и т.д.), существенно снижают как общую продолжительность работы ламп, так и ухудшают ее выходные параметры.
 |
| рис.7 |
Какая бы совершенная конструкция не создавалась, для нормального функционирования необходимо соблюдение двух условий: стабильность подводимого электропитания и обеспечение поддержания заданного воздухообмена.
Как правило, большинство ламп низкого давления выпускаются со стандартным сроком службы, составляющим 500 часов. Срок службы лампы определяется интервалом времени от начала эксплуатации до достижения лампой 30 процентной потери мощности ультрафиолетового излучения (рис.7).
В последнее время на рынке появляются лампы, которые имеют продленный срок службы — до 800 и более часов. Но наиболее технологически отработанной конструкцией все же является лампа со сроком службы 500 часов. В начальный момент (около 30 часов), что хорошо видно из графика на рис.7, лампа работает с повышенной — до 15% — отдачей мощности. Этот момент необходимо учитывать при замене ламп в соляриях.
Для удовлетворения потребностей различных клиентов производители ламп низкого давления выпускают различные модели. Как правило, они различаются мощностью и спектральным составом ультрафиолетового излучения. Спектральный состав излучения характеризуют две основные величины — процент излучения диапазона В и спектральная плотность излучения. Спектральная плотность излучения — это характеристика, показывающая распределение мощности излучения в соответствии с длиной волны (рис. 8−10).
|
| ||||
| |||||
Для соляриев, предназначенных для использования в домашних условиях, выпускаются лампы с низким процентом излучения диапазона В и пониженной мощностью ультрафиолетового излучения. Это делается для того, чтобы покупатель мог позволить себе загорать дома большее количество времени. Соответственно, и режим получения загара будет максимально щадящим для кожного покрова. Как правило, это лампы с 0,7- 1,0% излучения диапазона В.
Для соляриев студийного использования выпускаются лампы с большим процентом ультрафиолетового излучения диапазона В. Как правило, это лампы с 1,4−3,0% излучения диапазона В.
Еще статьи по этой теме:
Материалы предоставлены сайтом
«Все для красоты и здоровья»
(ИД «Командор», г.Санкт-Петербург)
Смотри также
01 июля 2004 | 12:07
Под воздействием ультрафиолета, или все, что нужно знать о солярии ( ЧАСТЬ ПЯТАЯ )
Мы заканчиваем эту тему – узнаем о производителях ламп для соляриев и можем заглянуть в глоссарий.
28 июня 2004 | 19:06
Под воздействием ультрафиолета, или все, что нужно знать о солярии ( ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ )
Мы продолжаем эту тему – узнаем об искусственном излучении, классификации ламп и их характеристиках.
16 июня 2004 | 15:06
Отдохнуть душой
Путешествие лечит душу, говорили древние. Только одни возвращаются из подмосковного турпохода отдохнувшими и довольными, а другие, промучившись на дорогом курорте, издерганными и злыми. Stog.ru рассказывает, как устроить себе правильные «душевные» каникулы.
24 мая 2004 | 17:05
Как похудеть после родов?
Радость от рождения долгожданного малыша иногда сопровождается огорчением по поводу набранных за время беременности килограммов. Проходит время, а лишний вес отказывается уходить. Однако, как известно большинство из нас начинают задумываться о своем весе только после родов. Как правильно худеть после родов, советует научный сотрудник Эндокринологического научного центра РАМН в г. Москве Лариса Викторовна САВЕЛЬЕВА.
24 мая 2004 | 09:05
Этюд в багровых тонах
Любителей томатного сока обрадует весть о том, что ученые Гарвардского университета включили помидоры в список десяти самых полезных продуктов. И не зря: как показали проведенные недавно исследования, томаты - лучшая пища для профилактики серьезных и опасных заболеваний.
