Роль ртути в наполнении ламп МГЛ

• Пары ртути и её галогенные соединения не разрушают стенок кварцевой колбы и материала электродов МГЛ при их рабочих температурах.
• Пары ртути обладают малой теплопроводностью, так как они одноатомны и имеют одну из самых больших атомных масс (200,6).
• Потенциалы возбуждения и ионизации атомов ртути существенно выше, чем у других металлов, вводимых в качестве излучающих добавок в лампы МГЛ, что позволяет вводить эти добавки при значительно более низких давлениях. Благодаря этому удаётся получать излучение более 40 металлов, галогениды которых имеют достаточные упругости паров при максимальной рабочей температуре кварцевого стекла (900-1000˚С).
• Пары ртути имеют низкое давление при комнатной температуре ( около 0,17 Па (1,3*10 ˉ ³ мм .рт.ст.)), а при повышении температуры в пределах, которые допускает работа кварцевого стекла, давление паров ртути может быть доведено до десяти и более мегапаскалей. Благодаря этому облегчается зажигание разряда, и имеется возможность регулировать рабочее давление буфера в исключительно широких пределах.
• Ртуть образует соединение с иодом, благодаря чему свободный иод связывается, что облегчает зажигание. Замечу, что HgI₂ является газом, который обладает, также как и иод, высоким сродством к электронам, но давление его паров при комнатной температуре (0,13 Па) значительно ниже, чем у иода (27 Па при 20˚С). Поэтому он оказывает не такое сильное влияние на зажигание разряда, как иод.
• Ртуть вызывает значительное уширение ряда спектральных линий добавок в МГЛ , благодаря чему увеличивается их выход.

Из всех металлов ртуть обладает наиболее высокой упругостью паров, даёт богатый линейчатый спектр излучения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра и химически неактивна по отношению к материалу колб и электродов. К недостаткам ртути относится токсичность её паров.

Так как ртуть не обязательна для осуществления иодного цикла за исключением того, что она присутствует для поддержания избытка иода в прозрачном виде, то зачем она присутствует в лампе. Ртуть в смеси выполняет ряд дополнительных функций, которые исключительно полезны, так что сочетание всех их даёт основание считать, что большинство практически выпускаемых осветительных ламп вероятно будут содержать ртуть в большом избытке.

Эффективная работа металлогалогенных ламп со сравнительно высоким давлением паров металла требует высокого общего давления наполнения во избежание быстрой диффузии диссоциированного металла и атомов иода из центрального участка дуги к стенкам колбы. Если бы диссоциация происходила преимущественно в центральной части столба дуги и рекомбинация - у стенок, то потери энергии, вызванные процессом диссоциации, были бы очень высокими, в результате чего лампа оказалась бы неэффективной. Наполнение ртутью является подходящим способом для получения высокого рабочего давления при сохранении низкого давления при зажигании, что позволяет получить приемлемые на­пряжения зажигания.

Автор статьи: Кривоносов Петр
Светотехническое сообщество