Дуговые лампы. Основные данные

Дуговые лампы. Для театральной проекции применяются дуговые лампы преимущественно с углями интенсивного горения, так называемые ДИГ, то есть дуги интенсивного горения.

В дуговых лампах используется явление электрического дугового разряда, заключающееся в том, что электрический ток проходит через промежуток между концами двух электродов, заполненный потоком горячих газов, образуемых от испарения электродов.

Если дуга питается постоянным током, на положительном электроде образуется углубление, сильно раскаленное вследствие удара потока электронов, летящих с большой скоростью от отрицательного электрода к положительному. Это раскаленное углубление — кратер дуги — и является собственно источником света, так как оно излучает около 85% всего светового потока дуги.

Обладая громадной и почти равномерной яркостью, кратер дуги представляет собой источник света, чрезвычайно благоприятный для проекционных целей вообще и для кинопроекционных в особенности.

При питании дуги переменным током кратера не образуется, температура и яркость электродов не достигают таких высоких значений и, кроме того, излучение идет от обоих электродов, меняя свое направление с каждым полупериодом. Это обстоятельство сильно понижает коэффициент использования света. Кроме того, вследствие взаимодействия с обтюратором, ввиду близости частоты обтюрации с частотой питающего дугу переменного тока, образуются биения, заметные на глаз.

Следовательно, рациональное использование дуговой лампы возможно только при постоянном токе. Наиболее пригодным материалом для изготовления электродов дуговой лампы является углерод в виде сажи, графита или ретортного кокса.

Ценным качеством угля как теплового излучателя является то, что уголь может быть нагрет до очень высокой температуры, причем он не плавится, а сразу переходит в парообразное состояние. Кроме того, структура угля позволяет ввести в него те или иные примеси и, наконец, уголь является наиболее доступным и сравнительно дешевым материалом.

Угли - для дуговой лампы постоянного тока делятся на положительные и отрицательные, отличающиеся между собой как по размерам—диаметру и длине, так часто и по составу и конструкции угля. Большой диаметр и, следовательно, большая площадь сечения положительного угля вызваны большим расходом его в процессе горения. Кроме того, диаметр положительного угля берется больше диаметра отрицательного, чтобы меньше экранировать кратер дуги.

Если угольные электроды не содержат никаких специально введенных примесей, они называются простыми углями. Уголь, имеющий одинаковую структуру по всей площади сечения, называется бесфитильным.

Для того чтобы облегчить образование кратера, уголь снабжают фитилем, то-есть осевую его часть изготовляют из более мягкого материала; туда же обычно вводят и примеси.

На рис. 87 приведена кривая спектрального распределения энергии кратера простой угольной дуги. Как видно из рисунка, простая угольная дуга, дает излучение, богатое инфракрасными и отчасти ультрафиолетовыми лучами, то-есть является в основном температурным излучателем.

Рис. 87. Спектральное распределение энергии кратера простой угольной дуги

Чтобы сделать свет дуги белее, то-есть повысить в нем за счет свечения газов содержание синих лучей, в уголь вводят соли щелочно-земельных металлов, вследствие чего получается интенсивное свечение газового промежутка дуги и образуется пламя, изменяющее спектральный состав излучения, Такие угли так же, как и сама дуга, называются пламенными. Спектральный состав излучения пламенной дуги отличается от состава излучения простой дуги большим излучением в видимой части спектра, однако яркость самого пламени небольшая.

В дугах интенсивного горения (рис. 88) к температурному свечению прибавляется еще более яркое свечение паров щелочно-земельных металлов, пропитывающих фитиль и испаряющихся при горении дуги. Положительный уголь дуги интенсивного горения состоит из сравнительно тонкой оболочки и относительно толстого фитиля, содержащего фтористый церий. Такая конструкция угля содействует образованию глубокого кратера, внутри которого удерживается облачко светящегося газа, обладающее огромной, доходящей до 90 ксб яркостью.

Рис. 88. Дуга интенсивного горения

Дуга интенсивного горения дает белый свет, богатый содержанием синих, фиолетовых и ультрафиолетовых лучей. Световая отдача дуги интенсивного горения — свыше 35 лм\вт при отличном спектральном составе, делающем его незаменимым источником для проекции цветных картин.

Чтобы получить эффект высокой интенсивности и тем достигнуть большей яркости, необходимо повысить плотность тока, доводя его до 1,5 — 2а на 1 мм² сечения угля. Однако при такой нагрузке трудно удержать разряд на месте и добиться устойчивого горения.

Кроме того, такая дуга требует соблюдения более точного взаимного расположения углей, а так как при большой нагрузке угли сгорают особенно быстро, то для соблюдения этих условий дуги высокой интенсивности выполняются обычно автоматическими, то есть угли по мере сгорания сближаются автоматически, и, кроме того, в мощных лампах положительный уголь, для того чтобы обеспечить равномерное сгорание и целость краев положительного угля, удерживающих внутри себя раскаленное облачко светящихся газов, вращается при горении. Все это значительно усложняет механизм дуговой лампы, но окупается получением большой яркости.

В эксплуатации дуга обладает рядом недостатков, в первую очередь к ним относятся наличие открытого пламени и связанная с ним пожарная опасность; затем недостатками являются сложность обслуживания, шум при горении и необходимость питать дугу постоянным током, а также особенно ощутимая при кинопроекции ограниченность длины положительного угля.

Ввиду того, что положительный уголь при зеркальном конденсоре располагается всегда вдоль оси проекции, второй конец угля близко подходит к кадровому окну, и чтобы не экранировать его, приходится отодвинуть зеркало и увеличить его диаметр и габариты всего фонаря. Так как при больших размерах фонаря облегчаются условия его вентиляции и охлаждения, то такое увеличение не встречает возражений, и фонарь занимает обычно большую часть всей проекционной установки.

Основное оборудование для театральной кинопроекции в СССР составляют стационарные кинопроекторы СКП-26 и КПТ-1. В первом применяется дуговая лампа постоянного тока с пламенными углями: положительным Экстра-эффект— диаметром 10—12 мм и отрицательным Экстра—диаметром 7-10 мм. Положительный уголь расположен горизонтально, отрицательный — наклонно, под углом 105° к положительному. Кратер дуги имеет яркость около 16—18 ксб при хорошей равномерности. Цветовая температура кратера— около 4260⁰К.

В табл. 11 приведены основные данные дуговой лампы СКП26.

Таб. 11. Основные данные дуговой лампы СКП-26

Ввиду отсутствия автоматической подачи углей лампа требует постоянного наблюдения и регулировки длины дугового промежутка.

В проекторе КПТ-1 применяется автоматическая дуговая лампа с невращающимися углями интенсивного горения: положительным—диаметром 8 мм и отрицательным—диаметром 7 мм. Положительный уголь имеет фитиль с большим содержанием фтористого церия. Нормальный ток 60 а при напряжении около 40 в. Яркость кратера составляет при этом 53—54 ксб в центре, но сильно убывает к краям.

Эта лампа обеспечивает получение совершенно белого света, соответствующего цветовой температуре около 5400⁰К, благодаря чему она особенно пригодна для проекции цветных фильмов.