Разрядные источники света
Разря́дные исто́чники све́та (газоразрядные источники света), газоразрядные приборы, предназначенные для получения оптического излучения в результате электрического разряда в газах, парах веществ или их смесей. Чаще всего наполняются инертным газом (ксенон, криптон, аргон, неон), иногда с добавками металла (например, ртуть, натрий, калий, рубидий) или других веществ (например, галогенидов натрия, таллия, индия, скандия, диспрозия), испаряющихся при возникновении разряда. Практическое использование электрического разряда для освещения стало возможным после изобретения П. Н. Яблочковым в 1876 г. дуговой угольной лампы.
Основные особенности разрядных источников света: широкий спектр излучения, охватывающий область оптического диапазона от десятых долей до единиц микрометров, причём его вид меняется от дискретного (отдельные спектральные линии, соответствующие определённым значениям длины волны λ) до сплошного (непрерывного), охватывающего значительный интервал λ; излучение может быть непрерывным или в виде световых вспышек.
Большинство разрядных источников света непрерывного излучения являются лампами дугового разряда. Широкое распространение получили натриевые лампы (НЛ) низкого (доли паскаля) и высокого (около 10 кПа) давления паров натрия. НЛ низкого давления при световой отдаче 100 лм/Вт и более излучают чисто-жёлтый свет (дублет λ = 0,5690 и 0,5696 мкм), обеспечивая хорошую видимость при низких уровнях освещённости. Мощность ламп 20–180 Вт, срок службы от 2 до 12 тыс. ч; используются преимущественно для освещения улиц и световой сигнализации. НЛ высокого давления дают золотисто-белый свет; их световая отдача до 150 лм/Вт, срок службы до 28 тыс. ч, мощность 50–1000 Вт. Такие НЛ предназначены в основном для освещения дорог, тоннелей, аэродромов и т. п. Дуговые ксеноновые лампы высокого и сверхвысокого давления (трубчатой или шаровой формы) имеют мощность от 0,5 до 50 кВт, световую отдачу 20–50 лм/Вт и спектр излучения, близкий к солнечному (цветовая температура около 6100–6300 К); применяются для освещения открытых пространств (карьеров, стадионов, площадей и т. п.), имитации солнечного излучения (например, в растениеводстве), в кинопроекционной аппаратуре, светокопировальных и фотолитографических установках и др. Для накачки лазеров на алюмоиттриевом гранате обычно используют дуговые криптоновые лампы мощностью 0,8–8 кВт, спектр излучения которых хорошо согласуется с полосой поглощения активной среды лазера, и лампы с сапфировой оболочкой и K–Rb-наполнением мощностью 250–400 Вт.
К разрядным источникам света, получившим широкое распространение, относятся также ртутные лампы (в том числе бактерицидные лампы, люминесцентные лампы, металлогалогенные лампы) и неоновые лампы.
Особая разновидность разрядных источников света – безэлектродные сверхвысокочастотные лампы высокого давления со сферической колбой из кварцевого стекла, наполненной дозированным количеством серы и аргона (т. н. серные лампы); электрический разряд возбуждается электромагнитным полем, создаваемым генератором сверхвысокочастотных колебаний (например, магнетроном). Обладают высокой световой отдачей (около 100 лм/Вт) и непрерывным спектром излучения в видимой области, близким к солнечному; срок службы до 50 тыс. ч. К достоинствам таких разрядных источников света относится отсутствие мерцания и возможность регулирования яркости излучения, основной недостаток – громоздкость конструкции, состоящей из разнородных блоков и узлов. Серные лампы перспективны для применения в осветительных сверхвысокочастотных установках (например, прожекторного типа).
В качестве эталонных источников света в спектрофотометрах, интерферометрах и других приборах используются спектральные лампы (СЛ) мощностью до десятков ватт. В безэлектродных СЛ (как правило, шаровой формы) излучение определённого спектрального состава возбуждается высокочастотным полем в парах вещества (обычно металла), введённого в небольшом количестве в колбу лампы. В СЛ тлеющего разряда с полым цилиндрическим катодом излучение (с дискретным спектром) возникает при возбуждении паров металла (серебро, железо, никель, алюминий, титан и др.), являющегося материалом катода. Водородные и дейтериевые СЛ дугового разряда служат источниками ультрафиолетового излучения в области длин волн 0,15–0,33 мкм.
Для работы разрядных источников света, как правило, необходимы пускорегулирующие аппараты (ПРА), обеспечивающие зажигание и стабилизацию электрического разряда. Широкое применение находят электромагнитные ПРА с реактивными (дроссели, конденсаторы, трансформаторы с большим внутренним сопротивлением) и активными (резисторы) токоограничивающими элементами (т. н. балластами). Наиболее экономичны электронные ПРА, которые позволяют повысить световую отдачу и увеличить срок службы ламп, исключить пульсацию светового потока, обеспечить возможность его регулирования.