Какой газ содержится в лампах
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 мая 2018; проверки требуют 22 правки.
Галогенная лампа накаливания с цоколем Е27 и двойной колбой
Галоге́нная (галоге́новая[1]) ла́мпа — лампа накаливания, в баллон которой добавлен буферный газ: пары галогенов (брома или иода). Буферный газ повышает срок службы лампы до 2000-4000 часов и позволяет повысить температуру спирали. При этом рабочая температура спирали составляет примерно 3000 К. Эффективная светоотдача большинства массово производимых галогенных ламп на 2012 год составляет от 15 до 22 лм/Вт.
История[править | править код]
Галогенный цикл, лежащий в основе принципа действия ламп данного типа, был открыт в 1915 году Ирвингом Ленгмюром во время исследования адсорбции газов на твёрдых поверхностях. В своих исследованиях Лэнгмюр использовал источник света с двумя вольфрамовыми спиралями, находящимися в атмосфере, содержащей пары галогенов. Он обратил внимание, что если в такой конструкции включать только одну спираль, то вторая, холодная, постепенно истончается при работе прибора вплоть до полного исчезновения, а раскалённая, наоборот, становится толще[2].
Коммерческие галогенные лампы, основанные на данном регенеративном действии, появились тем не менее, достаточно поздно, в 1959 году, что позволило повысить КПД, который для обычных ламп накаливания в то время составлял немногим более 2 %[2].
Принцип действия[править | править код]
В лампе накаливания электрический ток, проходя через тело накала (обычно — вольфрамовую спираль), нагревает его до высокой температуры. Нагреваясь, тело накала начинает светиться. Из-за высокой температуры атомы вольфрама испаряются с поверхности тела накала (вольфрамовой спирали) и осаждаются (конденсируются) на менее горячих поверхностях колбы, ограничивая срок службы лампы.
В галогенной лампе окружающий тело накала иод или бром (совместно с остаточным кислородом) вступает в химическое соединение с испарившимися атомами вольфрама, препятствуя осаждению последних на колбе. Этот процесс является обратимым — при высоких температурах вблизи тела накала соединения вольфрама распадаются на составляющие вещества. Атомы вольфрама высвобождаются таким образом либо на самой спирали, либо вблизи неё. В результате атомы вольфрама возвращаются на тело накала, что позволяет повысить рабочую температуру спирали (для получения более яркого света), продлить срок службы лампы, а также уменьшить габариты по сравнению с обычными лампами накаливания той же мощности.
Галогенные лампы одинаково хорошо работают на переменном и постоянном токе. При применении плавного включения срок службы может быть повышен до 8000-12 000 часов.
Преимущества и недостатки[править | править код]
Достоинством галогенных ламп является минимально возможное мерцание при питании переменным током промышленной частоты и более высокая эффективность преобразования энергии в видимый свет в сравнении с другими лампами накаливания. Недостатком этой системы является то, что распад галогенидов вольфрама при обратном переносе на спираль осуществляется неравномерно и зависит от температуры участков спирали. В результате, на ней образуются со временем утолщения и утоньшения, приводящие к разрушению, хотя и, конечно, гораздо медленнее, чем у простых ламп накаливания при той же температуре. При использовании галогенных ламп в сети переменного тока совместно с диммером может возникать низкочастотный акустический шум, но его нельзя отнести к недостаткам самих ламп.
Утилизация их не требует особой процедуры, поскольку эти источники света не содержат веществ и материалов, опасных для окружающей среды и живых организмов (не путать с металлогалогенными лампами!).
Компактность[править | править код]
Добавление галогенов предотвращает осаждение вольфрама на стекле, при условии, что температура стекла выше 250 градусов Цельсия. По причине отсутствия почернения колбы галогенные лампы можно изготавливать очень компактными. Малый объём колбы позволяет, с одной стороны, использовать большее рабочее давление (что опять же ведёт к уменьшению скорости испарения нити) и, с другой стороны, без существенного увеличения стоимости заполнять колбу тяжёлыми инертными газами, что ведёт к уменьшению потерь энергии за счёт теплопроводности. Всё это увеличивает срок службы галогенных ламп и повышает их эффективность (КПД).
Цветопередача[править | править код]
Галогенные лампы обладают хорошей цветопередачей (Ra 99-100), поскольку их непрерывный спектр близок к спектру абсолютно чёрного тела с температурой 2800-3000 K. Их свет подчёркивает тёплые тона, но в меньшей степени, чем свет обычных ламп накаливания.
Применение[править | править код]
Хотя галогенные лампы не достигают эффективности люминесцентных и тем более светодиодных ламп, их преимущество состоит в том, что они могут быть без каких-либо доработок использованы для замены обычных ламп накаливания, например, с диммерами и с выключателями с подсветкой («с огоньком»).
Галогенные лампы также активно используются в автомобильных фарах благодаря их повышенной светоотдаче, долговечности, устойчивости к колебаниям напряжения, малым размерам колбы. Они обозначаются латинской буквой «H» (halogen). После буквы идёт цифровое обозначение цоколя, например, H1, H4, H11, H15, H27. Также встречаются обозначения HB1, HB3, HB4.
Мощная осветительная галогенная лампа (~230 В, 150 Вт, L=118 мм)
Мощные галогенные лампы используются в прожекторах, рампах, а также для освещения при фото-, кино- и видеосъёмке, в кинопроекционной аппаратуре, в офсетной и флексографической печати и шелкографии, для экспонирования и сушки материалов, чувствительных к ультрафиолетовому излучению.
Галогенные лампы с небольшой температурой тела накала являются источниками инфракрасного излучения и используются в качестве нагревательных элементов, к примеру в электроплитах[3], микроволновках (гриль), паяльниках (спайка ИК-излучением термопластов).
Исполнение[править | править код]
Галогенные лампы могут быть изготовлены как в компактных типоразмерах MR16, MR11 с цоколем GU 5.3, G4, GY 6.35 (на 12 вольт) или G9, GU10 (на 220 или 110 вольт), так и с цоколем Эдисона Е14 или Е27 (на 110 или 220 вольт), линейные с цоколем R7 различной длины (L=78 мм, L=118 мм и др.). Колба ламп может быть прозрачной, матированной, а также иметь рефлектор и/или рассеиватель.
Лампы типоразмеров MR предназначены для установки в транспортных средствах (автомобилях, мотоциклах, велосипедах), при подключении через трансформатор к бытовой сети могут использоваться для стационарного освещения («точечное освещение», компактные светильники).
Лампы типоразмера GU используются для стационарного освещения и в отличие от ламп MR подключаются к бытовой сети без трансформатора. Определить тип лампы (MR или GU), установленной в светильнике или световой «точке», не вынимая лампу, можно, проследив характер изменения яркости лампы при включении и выключении. Лампа GU загорается и гаснет практически мгновенно, а лампа MR — плавнее, обладая определённой инерцией (порядка 1/2 секунды).
Лампы с цоколем Е14 (миньон) или Е27 (стандарт) предназначены для замещения обычных ламп накаливания. Они снабжены дополнительной внешней колбой (по форме и размерам напоминающей колбу обычных ламп накаливания), защищающей внутреннюю кварцевую колбу от загрязнений, случайных прикосновений и контакта с легкоплавкими материалами.
Особенности эксплуатации[править | править код]
Из-за высокой рабочей температуры колбы изготавливаются из кварцевого стекла. Галогенные лампы очень чувствительны к жировым загрязнениям, поэтому их нельзя касаться даже чисто вымытыми руками. При быстром нагреве лампы после её включения эти загрязнения начинают испаряться, охлаждая ту часть колбы, на которой они находятся. Из-за неравномерности нагрева стекла в нём возникают сильные внутренние напряжения, которые могут разрушить колбу — лампа буквально взрывается с большим количеством осколков.
При установке ламп следует держать колбу лампы через чистую салфетку (или в чистых перчатках), а при случайном касании тщательно протереть колбу тканью, не оставляющей волокон (например, микрофиброй) с обезжиривателем. Обычный этиловый спирт для этих целей не очень подходит, так как слабо растворяет жиры и оставляет белёсые разводы.
Поскольку колба галогенной лампы разогревается до пожароопасных температур, то её следует монтировать так, чтобы в дальнейшем полностью исключить всякую возможность её соприкосновения с любыми находящимися поблизости предметами и материалами, и тем более человеческим телом.
При использовании галогенной лампы с диммером необходимо время от времени включать лампу на полную мощность примерно на 10 минут, чтобы испарить накопившийся на внутренней части колбы осадок иодида вольфрама[4].
IRC-галогенные лампы[править | править код]
Новым направлением развития ламп является так называемые IRC-галогенные лампы (сокращение «IRC» обозначает «инфракрасное покрытие»). На колбы таких ламп наносится специальное покрытие, которое пропускает видимый свет, но задерживает инфракрасное (тепловое) излучение и отражает его назад, к спирали. За счёт этого уменьшаются потери тепла и, как следствие, увеличивается эффективность (КПД) лампы. По данным фирмы OSRAM потребление энергии снижается на 45 %, а срок службы удваивается (по сравнению с обычной галогенной лампой). Такая галогенная лампа мощностью 65 Вт даёт световой поток 1700 лм, то есть имеет световую отдачу 26 лм/Вт[5]. Это примерно вдвое меньше световой отдачи компактной люминесцентной лампы мощностью 30 Вт (1900 лм), требующейся для создания аналогичного светового потока, и вдвое больше световой отдачи простой лампы накаливания.
Примечания[править | править код]
Литература[править | править код]
- Иодная лампа // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
- Мачульский Ф. Ф. Йодная лампа // Химия и жизнь : журнал. — 1970. — № 6. — С. 63—64.
Источник
Когда только появились энергосберегающие лампочки, многих очень интересовал вопрос их утилизации. Ведь они содержат ртуть, которая очень опасна для здоровья человека и экологии. По этой причине запрещено выбрасывать их в мусорное ведро. В данной статье мы подробно рассмотрим, в чем особенность энергосберегающих ламп, почему их опасно разбивать, и что такое процесс демеркуризации.
Конструктивные особенности энергосберегающих ламп
Энергосберегающую лампу можно назвать разновидностью ламп низкого давления с газоразрядным устройством. По сути, это люминесцентная лампа, только компактная и имеющая разнообразные формы.
Отличием энергосберегающей лампочки от люминесцентной является наличие электронного балласта (пускорегулирующего устройства). Конструкция лампочки также состоит из цоколя, колбы и корпуса. Несомненно, экономка имеет множество преимуществ в сравнении с лампой накаливания как помощник в освещении дома и экономии электроэнергии, но у этого источника освещения имеются и негативные стороны.
Известно, что энергосберегающие лампочки содержат высокотоксичное химическое вещество, которое очень опасно – ртуть. Пары ртути могут вызвать отравление, ввиду того, что ядовиты. В состав ртути входят такие соединения, как цианид ртути, каломель, сулема – они могут нанести сильный вред нервной системе человека, почкам, печени, желудочно-кишечному тракту, а также дыхательным путям. Именно через дыхательные пути ртуть проникает в организм: вдыхание ее паров может происходить незаметно, так как ртуть не имеет запаха. Лампы такого типа кроме ртути содержат инертный газ аргон, а их внутренние стенки покрыты люминофором.
Энергосберегающая лампа содержит больше ртути, чем обыкновенный градусник. Для сравнения: градусник содержит 2 мг ртути, а энергосберегающая лампа 3-5 мг этого опасного вещества. Но не все энергосберегающие лампы содержат в своей конструкции пары ртути. Некоторые производители изготавливают лампы немного по-другому. В саму колбу за место ртути вводится вещество – металлический сплав амальгама кальция. Сплав отличается тем, что в нем ртуть находится в связанном состоянии. Преимущество применения этого вещества в лампах заключается в том, что при комнатной температуре оно не способно испаряться, поэтому исключатся возможность попадания в воздух, которым мы дышим.
Почему опасно разбивать люминесцентные лампы
Опасность от разбития энергосберегающей лампочки все-таки существует – внутри одной такой лампы содержится 3-5 мг ртути. Нельзя сказать, что после разбития лампочки вред здоровью сразу же будет нанесен, так как известны случаи, что после утилизации разбитой лампы никаких признаков ухудшения здоровья замечено не было. Но опасность все же есть – ртуть пагубно влияет на организм человека. Признаками ухудшения здоровья после вдыхания паров ртути считается: утомляемость и слабость, отсутствие аппетита и боли головы, головокружение и рвота, заболевания дыхательной системы, а при вдыхании больших объемов ртути может наступить даже смерть. Избежать всего этого можно либо использованием дорогостоящих светодиодных ламп, либо своевременным реагированием на повреждение экономки.
Что такое для человека 3-5 мг, вряд ли кто-то знает, поэтому нужно разобраться, насколько опасна такая «доза». Предельно допустимой среднесуточной величиной для человека ртути и других опасных ее соединений является 0, 0003 мг/куб.м.
Можно рассчитать несложную задачку, которая пояснит опасность разбитой энергосберегающей лапочки. Если в комнате 23 квадратных метров с высотой потолков 3 метра разбилась энергосберегающая лампочка (объем комнаты равен 69 куб.м), и если в лампе содержится максимальное количество ртути 5 мг, то концентрация ртути в рассматриваемой комнате составит 0,072 мг/куб.м – это в 240 раз больше среднесуточной допустимой величины 0,0003 мг/куб.м. К примеру, чтобы не превысить число 0,0003 нужно, чтобы объем комнаты составлял 16666 куб.м. – это очень большая площадь.
Как уже говорилось, некоторые лампы содержат амальгаму, которая считается безвредной. Но амальгама – это химический сплав ртути и металла, который находится в связанном состоянии, и, по сути, не должен нести опасности человеку. Но в энергосберегающих лампах нового поколения для генерирования света применяются амальгамы с высокими температурами. У таких амальгам имеется одна особенность: они становятся опасны, когда температура рабочей среды достигает величины 60 градусов, и из них начинается высвобождаться ртуть. Поэтому мощные энергосберегающие лампы, в которых применен сплав ртути и металла, называемый амальгамами, также опасны, если их разбить — они лишь снижают токсичность ртути. Какие еще лампы содержат ртуть Как уже стало понятно, ртуть в энергосберегающих лампах опасна при вдыхании ее паров, и в одной лампочке содержится приличное количество ртути.
Перечислим разновидности ртутных ламп и количество ртути, содержащееся в них в мг:
Люминесцентные трубчатые лампы – 40-65;
Энергосберегающие лампы (или компактные люминесцентные) – 3-5;
Лампы высокого давления с дросселем (ДРЛ) – 75-350;
Ламы высокого давления, уличные (ДРТ) – 50-600;
Натриевые лампы высокого давления – 30-50;
Металлогалогенные лампы – 40-60;
Неоновые трубки – 10.
Стоит уточнить, что данные в списке относятся к лампам российского производства. Европейские лампы имеют гораздо меньшее содержание ртути в своей конструкции, но к энергосберегающим лампам данное замечание не относится, они имеют равный показатель ртути – около 5 мг.
Процесс демеркуризации
Демеркуризацией называется трудоемкий процесс устранения паров ртути. Даная процедура является очень важной: помещение, где произошел выброс ртути, нужно вовремя и эффективно обработать. Как известно, ртуть попадает воздушно-капельным путем в организм, поэтому здоровье любого живого существа находится в этот момент под угрозой.
Если в квартире разбился градусник или была пролита ртуть, следует провести демеркуризацию. Если вы самостоятельно решили заняться данной процедурой, нужно строго придерживаться этапов в определенной последовательности:
Перед проведением демеркуризации нужно открыть все форточки в помещении, где это произошло, а также закрыть все двери. Двери закрываются для того, чтобы пары ртути не проникли в коридор и другие комнаты. Следует строго изолировать место, где находятся ртутные капли: если наступить на небольшую каплю, то легко можно разнести опасное вещество по другим помещениям квартиры.
Первым этапом демеркуризации является сбор ртути (он осуществляется механическим способом, то есть – руками). Перед тем как начать, нужно обезопасить себя: надеть бахилы из полиэтилена, резиновые перчатки и марлевую повязку, предварительно смоченную в растворе соды или в обычной воде.
Если разбился градусник, то необходимо собрать все осколки и поместить их в банку с водой, стоит внимательно осмотреть помещение и собрать все осколки, до мельчайших деталей. Воду в банку обязательно нужно налить, благодаря ей ртуть не будет испаряться. К механическому сбору ртути нужно отнестись очень серьезно.
Капли ртути, которые остались на полу, можно собрать при помощи шприца или резиновой груши, а потом поместить эти инструменты в банку с водой.
Ртуть могла оказаться за плинтусом, под паркетом, поэтому стоит снять и проверить все досконально. Процесс демеркуризации помещения может быть очень долгим (в частности, механический сбор ртути), поэтому каждые 15 минут нужно выходить из помещения и менять повязки.
Банку с водой, где собрана ртуть, ни в коем случае нельзя выкидывать. Нужно плотно закрыть банку крышкой и убрать подальше от источников тепла. Банка передается организации, занимающейся сбором ртути.
После того, как ртуть тщательно собрана, нужно обработать место разлива ртути раствором марганцовки и хлорной извести (иногда специалисты выполняют химическую чистку при помощи горячего мыльно-содового раствора). Раствор выступает в роли окислителя, и ртуть теряет свои летучие свойства. Целью такой дезинфекции является предотвращение вредных последствий для здоровья. Можно сделать раствор исключительно из концентрированной хлорной извести, которая является наиболее химически активной по сравнению с марганцовкой, и будет эффективно реагировать с ртутью.
Химическую обработку раствором хлорной извести (обычная «Белизна») нужно проводить в два этапа:
В емкости из пластика к пяти литрам воды добавляем один литр «Белизны»: нам необходим 17 % раствор. В растворе смочить губку, тряпку или щетку и промыть загрязненную поверхность. Необходимо обработать все места, куда могла попасть ртуть, особое внимание уделить щелям плинтусов и паркета. Раствор после использования лучше не сливать в унитаз, так как он загрязняется ртутью, а сдать вместе с собранной ртутью. Нужно помнить и о соседях: при сливе загрязненного раствора может загрязниться вся канализация, и демеркуризация будет очень трудоемкой.
Повторное мытье пола таким же раствором нужно провести еще несколько раз в течение 2-3 недель. Обязательно нужно проветривать помещение. Но при этом нужно обратить внимание на такой момент: при низкой температуре, когда помещение вымораживается благодаря полностью распахнутому окну, ртуть испаряется очень медленно, поэтому лучше держать форточку чуть приоткрытой в течение продолжительного времени.
Сбор ртути осуществляется и специальными приборами для облегчения процесса самостоятельной демеркуризации, к которым относятся озонаторы. Озон вступает в химическую реакцию с ртутью. В результате реакции озон окисляет пары ртути и устраняет ее пары из воздуха.
Для выяснения остаточного количества ртути в воздухе специалисты применяют газо-ртутные анализаторы, которые оперативно показывают, какое количество ртути содержится в атмосферном воздухе.
Разбившийся градусник относится к категории незначительных ртутных загрязнений, но даже его последствия стоит оперативно и качественно устранить. Если произошел выброс ртути в большом количестве, то лучше сразу обратиться в соответствующую компанию, и демеркуризацию проведут специалисты.
Как утилизировать ртуть и разбившуюся энергосберегающую лампу
Утилизация собранной ртути:
Собранную ртуть поместить в банку из стекла вместе с тем предметом, на котором имеются ее остатки: одежда, осколки и пр.;
Банку отнести в центр утилизации по месту жительства (этим занимается специальная служба ЕДДС от МЧС, которая должна быть в каждом районе).
Требования к утилизации отработавших люминесцентных ламп для обычных потребителей и предприятий отличаются в виду различия в количестве используемых источников света. В первом случае перегоревшие лампы можно отнести в районный ДЭЗ или РЭУ – там должны быть установлены специальные контейнеры. В таких отделениях лампы принимаются бесплатно. Предприятиям же нужно заключить договор с организациями, которые занимаются утилизацией ртутных ламп.
Если в квартире вдруг разбилась энергосберегающая лампа, то не нужно организовывать специальные мероприятия по демеркуризации, нужно просто проветрить помещение: ртуть в лампах содержится в виде паров и при проветривании устраняется. Никто не отрицает, что использование энергосберегающих ламп – это практично, удобно и современно. Но стоит помнить, что перегоревшая энергосберегающая лампа относится к отходам первого класса опасности, потому что имеет в составе ртуть.
В Европе утилизация таких ламп практикуется шире: к примеру, в Германии имеются специальные пункты сдачи ламп, где вам за принесенную лампочку спасибо скажут, еще и заплатят небольшую сумму. В России пока, конечно, такого нет, поэтому подавляющее число лам выкидывается на свалку. Нужно осознавать всю серьезность положения и утилизировать перегоревшие лампы по правилам.
Источник: indeolight.com
Источник