RU2751219C1 - Underwater lighting lamp - Google Patents
Underwater lighting lamp Download PDFInfo
- Publication number
- RU2751219C1 RU2751219C1 RU2020140598A RU2020140598A RU2751219C1 RU 2751219 C1 RU2751219 C1 RU 2751219C1 RU 2020140598 A RU2020140598 A RU 2020140598A RU 2020140598 A RU2020140598 A RU 2020140598A RU 2751219 C1 RU2751219 C1 RU 2751219C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lamp
- mercury
- underwater
- radiation
- thallium
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/12—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates
Изобретение относится к электровакуумной и электронной промышленности и может быть использовано при проведении подводных работ в морской или океанской воде различного типа: открытом море, прибрежных водах, бухтах и т.п.The invention relates to the electrovacuum and electronic industry and can be used when carrying out underwater work in sea or ocean water of various types: open sea, coastal waters, bays, etc.
Уровень техникиState of the art
Известны стандартные галогенные лампы накаливания, которые использовались в первых, выпускаемых промышленностью, подводных погружаемых аппаратах. Однако, низкие световые, цветовые и эксплуатационные характеристики этих источников света, вскоре вынудили отказаться от них и обратиться к разрядным лампам высокой интенсивности типа МГЛ (металлогалогенные лампы): появилась возможность «управления» спектром излучения путем подбора излучающих добавок. Общепринятой в 70-х годах ХХ века была точка зрения согласно которой, наиболее подходящей для целей подводного освещения была лампа с ртутно-таллиевым наполнением [Чернышова Н.В. Новые источники непрерывного горения для подводного освещения - Сб. Электротехническая промышленность, сер. Светотехнические изделия, 1972, №6, 26 - 27 с.], - ПРОТОТИП.Known standard halogen incandescent lamps, which were used in the first commercially available underwater submersible vehicles. However, the low light, color and performance characteristics of these light sources soon forced them to abandon them and turn to high-intensity discharge lamps of the MGL type (metal halide lamps): it became possible to "control" the radiation spectrum by selecting emitting additives. The generally accepted point of view in the 70s of the twentieth century was that the most suitable for the purposes of underwater lighting was a lamp with a mercury-thallium filling [Chernyshova N.V. New sources of continuous combustion for underwater lighting - Sat. Electrical industry, ser. Lighting products, 1972, No. 6, 26 - 27 p.], - PROTOTYPE.
Именно подобный тип источников света и был востребован в конце ХХ в, - были разработаны и выпускались в промышленном масштабе ртутно-таллиевые лампы мощностью 125, 250 и 400 Вт, работающие как в номинальном, так и в перегрузочном режимах, а самое главное - излучение этих ламп (получивших условное обозначение ДРТСф - дуговая, ртутно-таллиевая, софитная) с максимумом 535 нм соответствовало «окну прозрачности» чистой морской (океанской) воды. Что и было доказано в результате натурных экспериментов [Петренко Ю.П. и др. Разработка ртутно-таллиевых ламп для подводного освещения.- Сб. Электротехническая промышленность сер. Светотехнические изделия 1982, №5, 10 - 11 с.].It is this type of light sources that was in demand at the end of the twentieth century - mercury-thallium lamps with a power of 125, 250 and 400 W were developed and produced on an industrial scale, operating in both nominal and overload modes, and most importantly, the radiation of these lamps (which received the symbol DRTSf - arc, mercury-thallium, soffit) with a maximum of 535 nm corresponded to the "window of transparency" of clear sea (ocean) water. This was proved as a result of field experiments [Petrenko Yu.P. and others. Development of mercury-thallium lamps for underwater lighting. - Sat. Electrical industry ser. Lighting products 1982, No. 5, 10 - 11 p.].
Однако, ртутно-таллиевые лампы, хорошо зарекомендовавшие себя в конце 80-х годов прошлого столетия, оказались «ограничено» годными в условиях современной подводной техники и технологии. Для целого ряда работ под водой оказалось например востребованным цветное телевидение, т.е. стали необходимы и востребованы более сложные источники света и т.п.However, mercury-thallium lamps, which proved themselves well in the late 1980s, turned out to be "limited" in terms of modern underwater technology and technology. For a number of works under water, for example, color television turned out to be in demand, i.e. more complex light sources, etc. have become necessary and in demand.
Вполне естественно, что все многообразие подводных работ даже для оценочных, т.е. для черно-белых теле и кино передач, а так же для визуальных исследований оказалось привязанным к типу воды, глубине, чистоте, удаленности от берега, типа загрязненности и т.д.It is quite natural that the whole variety of underwater work, even for appraisal ones, i.e. for black-and-white television and film broadcasts, as well as for visual studies, it turned out to be tied to the type of water, depth, cleanliness, distance from the coast, type of pollution, etc.
Современные подводные работы - обслуживание и ремонт судов, исследование морского дна, поиск, обнаружение и обследование затонувших судов, подводные геология и археология и т.д. и т.п., настолько многообразны и разноплановы, что ртутно-таллиевые лампы далеко не всегда оказываются эффективными для всего этого набора различных условий и вариантов. А более тщательное изучение условий их использования свидетельствует о серьезных ограничениях, связанных с типом воды, что в конечном счете определяется спектром ее пропускания в видимом диапазоне.Modern underwater work - maintenance and repair of ships, exploration of the seabed, search, detection and survey of sunken ships, underwater geology and archeology, etc. etc., are so diverse and diverse that mercury-thallium lamps are far from always effective for all this set of different conditions and options. A more thorough study of the conditions for their use indicates serious limitations associated with the type of water, which is ultimately determined by its transmission spectrum in the visible range.
Спектры пропускания морской воды изучались в 60 - 80 годы ХХ века многими исследователями, однако мы будем ссылаться на, ставшей уже классической, работу [А.А. Рогова Фотосъемки под водой, 1964], из всего многообразия публикаций по этой тематике.The transmission spectra of seawater were studied in the 60s - 80s of the XX century by many researchers, however, we will refer to the already classical work [A.A. Rogova Underwater photography, 1964], from the variety of publications on this topic.
Как следует из фиг. 1, допустимо использование иных спектральных интервалов излучения (либо расширения существующих) для разных типов воды:As shown in FIG. 1, it is permissible to use other spectral ranges of radiation (or expansion of existing ones) for different types of water:
- в открытом море (океане) будет востребовано сине-фиолетовое излучение, его добавка к резонансному излучению таллия с длиной волны 535 нм существенно увеличит лучистый поток в диапазоне прозрачности воды этого типа;- in the open sea (ocean), blue-violet radiation will be in demand, its addition to the resonant radiation of thallium with a wavelength of 535 nm will significantly increase the radiant flux in the transparency range of this type of water;
- для прибрежных вод и в бухтах, освещение при проведении каких-либо подводных работ требует добавки желтого и даже красного излучения (известно, что т.н., «мутные» воды характеризуются именно этой особенностью).- for coastal waters and in bays, lighting during any underwater work requires the addition of yellow and even red radiation (it is known that the so-called "muddy" waters are characterized by this very feature).
В принципе, особо не задумываясь, можно, конечно, сделать некую комбинированную световую систему с несколькими светильниками, например, содержащую световой прибор с ртутно-таллиевой лампой и светильники с лампами дающими фиолетовое и желто-красное излучение, при этом включая поочередно нужный светильник обеспечивать требуемый спектральный диапазон, однако подобная конструкция существенно усложнит осветительную установку и понизит ее надежность, что в подобной аппаратуре крайне нежелательно. Гораздо проще, с учетом данных, приведенных на фиг. 1, сделать одну лампу, имеющую излучающие добавки, которые усиливают часть светового потока необходимого спектрального диапазона. Как уже упоминалось - для чистой морской воды лампа должна излучать в сине-фиолетовом диапазоне, для мутных и загрязненных прибрежных вод эффективным будет добавка, излучающая в желто-красной части спектра. Учитывая то, что различие в «типах» воды достаточно условное, спектр излучения не должен состоять из далеко отстоящих отдельных линий: диапазон 450 - 650 нм должен быть заполнен по возможности полно и желательно линиями высокой интенсивности, причем уширение линий не должно быть значительным, невелик должен быть и фон излучения т.е. лампа должна быть высокого давления и при этом оптимизирована под предполагаемые цели и соответствующее наполнение. При этом условно считаем, что базовой (основной), должна быть линия таллия 535 нм. В этом случае, т.е. в предлагаемом нами решении в каком бы типе воды лампу не включили, в ее излучении всегда будет кроме линии 535 нм, дополнительный спектральный диапазон со световым потоком соответствующим по спектру нужному типу воды. Иной, «не нужный» спектр излучения данной лампы этим типом воды будет просто поглощаться, создавая небольшой ореол рассеянного излучения вокруг лампы (светильника), не мешая прохождению основного (нужного) излучения.In principle, without thinking too much, you can, of course, make some kind of combined lighting system with several lamps, for example, containing a lighting device with a mercury-thallium lamp and lamps with lamps giving violet and yellow-red radiation, while turning on the required lamp in turn to provide the required spectral range, however, such a design will significantly complicate the lighting installation and reduce its reliability, which is highly undesirable in such equipment. Much easier, given the data shown in FIG. 1, to make one lamp with emitting additives that enhance part of the luminous flux of the required spectral range. As already mentioned, for clean seawater, the lamp should emit in the blue-violet range, for muddy and polluted coastal waters, an additive that emits in the yellow-red part of the spectrum will be effective. Considering that the difference in the "types" of water is rather arbitrary, the radiation spectrum should not consist of far-apart individual lines: the range of 450 - 650 nm should be filled as completely as possible and preferably with high-intensity lines, and the broadening of the lines should not be significant, not large there must also be a background radiation, i.e. the lamp must be of high pressure and optimized for the intended purpose and appropriate filling. At the same time, we conventionally assume that the base (main) line should be the 535 nm thallium line. In this case, i.e. in our solution, no matter what type of water the lamp is turned on, its radiation will always contain, in addition to the 535 nm line, an additional spectral range with a luminous flux corresponding to the spectrum of the required type of water. A different, "unnecessary" radiation spectrum of a given lamp by this type of water will simply be absorbed, creating a small halo of scattered radiation around the lamp (luminaire), without interfering with the passage of the main (required) radiation.
Необходимо так же отметить следующее. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является (прототип) ртутно-таллиевая лампа как по конструкции - кварцевая оболочка с вольфрамовыми электродами, так и по наполнению - ртуть, аргон, иодид таллия. Однако расширение области применения подобных источников связано с расширением спектрального состава излучения путем введения в дуговой разряд иных дополнительных излучающих добавок. Причем, простым подбором добавок [Таблицы спектральных линий под ред. Зайделя] «заполнить» необходимый для данной цели спектральный диапазон весьма затруднительно из-за различий физико-химических свойств материалов, излучающих в одном спектральном диапазоне, т.е. подбор излучающих добавок должен осуществляться на основе анализа всего многообразия характеристик материалов (в частности температурная зависимость давления паров и процессов самопоглощения и самообращения, выхода излучения и т.п.). А создавая (регулируя) режимы насыщенных и ненасыщенных - точно сдозированых - паров той или иной добавки, решают вопрос количественной дозировки излучающего металла. Поэтому подбор излучающих добавок осуществляется как из теоретических предпосылок, так и из инженерной интуиции, опыта, практической проверки работы излучающих добавок в разряде.The following should also be noted. The closest to the proposed technical solution is (prototype) a mercury-thallium lamp both in design - a quartz shell with tungsten electrodes, and in filling - mercury, argon, thallium iodide. However, the expansion of the field of application of such sources is associated with the expansion of the spectral composition of radiation by introducing other additional radiating additives into the arc discharge. Moreover, a simple selection of additives [Tables of spectral lines, ed. Seidel], it is very difficult to “fill” the necessary spectral range for this purpose due to the differences in the physicochemical properties of materials emitting in the same spectral range, ie. selection of radiating additives should be carried out on the basis of an analysis of the whole variety of characteristics of materials (in particular, the temperature dependence of vapor pressure and self-absorption and self-reversal processes, radiation output, etc.). And by creating (regulating) the modes of saturated and unsaturated - precisely dosed - vapors of a particular additive, they solve the problem of the quantitative dosage of the radiating metal. Therefore, the selection of radiating additives is carried out both from theoretical premises and from engineering intuition, experience, and practical verification of the operation of the radiating additives in the discharge.
И еще о целесообразности использования разрядных ламп относительно «модного» сейчас светодиодного освещения. Несмотря на общеизвестные преимущества светодиодов, существует ряд свойств разрядных источников света, оставляющих их в «нише» наиболее востребованных ламп для подводного освещения, к которым можно отнести например возможность освещения удаленных или труднодоступных объектов (трещины, расщелины морского дна и т.п.) в кратковременном (от нескольких секунд до нескольких минут) режиме электрической перегрузки по мощности (току) лампы, относительную сложность электропитания светодиодных систем, высокую чувствительность надежности светодиодов к характеристикам электропитания и т.п.And more about the expediency of using discharge lamps relatively "fashionable" now LED lighting. Despite the well-known advantages of LEDs, there are a number of properties of discharge light sources that leave them in the "niche" of the most popular lamps for underwater lighting, which include, for example, the ability to illuminate remote or hard-to-reach objects (cracks, crevices in the seabed, etc.) short-term (from several seconds to several minutes) mode of electrical overload by the power (current) of the lamp, the relative complexity of the power supply of LED systems, the high sensitivity of the reliability of LEDs to the characteristics of the power supply, etc.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Целью данного изобретения является создание лампы высокого давления с ртутной основой для подводного освещения универсального типа (для всех видов морской и океанской воды).The aim of this invention is to provide a high-pressure lamp with a mercury base for underwater lighting of a universal type (for all types of sea and ocean water).
Указанная цель достигается тем, что в ртутно-таллиевый разряд вводятся добавки, дающие сине-зеленое и желто-красное излучение при следующем соотношении компонентов (в вес. %):This goal is achieved by introducing additives into the mercury-thallium discharge that give blue-green and yellow-red radiation with the following ratio of components (in wt%):
В скобках приведены длины волн наиболее интенсивных линии излучения для данного элемента, причем излучение индия находится в синей области спектра (451 нм) , бария - в желто-зеленой, натрия в желтой, а лития и калия - в красной. Спектр излучения такой лампы усилен зеленой линией таллия - 535 нм и имеет весьма интенсивные фиолетовые и сине-зеленые линии излучения ртути( 404 нм, 436 нм, 546 нм и др.) , т.е. необходимости «усиления» сине-фиолетовой части у этой лампы нет. А вот красная составляющая, которую дают литий и особенно интенсивные линии калия (хотя и на границе видимости ), совместно с желтым натриевым излучением, и будет обеспечивать освещение в мутных и непрозрачных средах.The wavelengths of the most intense emission lines for this element are given in parentheses, with the emission of indium in the blue region of the spectrum (451 nm), barium in yellow-green, sodium in yellow, and lithium and potassium in red. The emission spectrum of such a lamp is enhanced by the green line of thallium - 535 nm and has very intense violet and blue-green emission lines of mercury (404 nm, 436 nm, 546 nm, etc.), i.e. there is no need to "amplify" the blue-violet part of this lamp. But the red component, which is given by lithium and especially intense potassium lines (albeit at the line of sight), together with yellow sodium radiation, will provide illumination in turbid and opaque environments.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
В технологическом плане дозировка может осуществляться как в виде галогенидов, так и в виде чистых металлов и иодидов и бромидов ртути, причем в начальный период работы лампы происходят соответствующие реакции, приводящие к необходимому составу в разрядном промежутке (см. фиг. 2).Technologically, the dosage can be carried out both in the form of halides and in the form of pure metals and iodides and mercury bromides, and in the initial period of lamp operation, corresponding reactions occur, leading to the required composition in the discharge gap (see Fig. 2).
Пример конкретного исполненияAn example of a specific execution
Металлогалогенная лампа диаметром кварцевой оболочки 24 мм, межэлектродным расстоянием 45 мм, вольфрамовыми электродами, наполнена аргоном 20 мм рт. ст., ртутью - 65 мг и иодидом таллия - 5 мг, получила дозировку:Metal halide lamp with a quartz shell diameter of 24 mm, an interelectrode distance of 45 mm, tungsten electrodes, filled with argon 20 mm Hg. Art., mercury - 65 mg and thallium iodide - 5 mg, received a dosage:
иодид лития - 4 мгlithium iodide - 4 mg
иодид индия - 4 мгindium iodide - 4 mg
иодид калия - 4 мгpotassium iodide - 4 mg
бромид бария - 6 мгbarium bromide - 6 mg
иодид натрия - 2 мгsodium iodide - 2 mg
Электрическая мощность лампы составила 400 Вт, напряжение на лампе - 132 В при сетевом напряжении 220 В. Лампа включалась в сеть с балластным дросселем и зажигающим устройством. Спектральные измерения проводились спектрометром AVANTES, модель Ava Spec - ULS 3648. При больших значениях, чем указанные нами в формуле изобретения, наполняющих компонентов, на внутренней поверхности кварцевой оболочки появляется непрозрачный налет (обычно темно-коричневого цвета), соответственно излучение резко падает, лампа не выполняет свои основные функции. При уменьшении дозировки ниже заявленных значений - сначала исчезает сине-зеленая часть, а затем и красная. Перегрузка данной конструкции по мощности может привести к процессам уширения и самообращения линий, что дает снижение излучения в необходимых нам диапазонах, т.е. лампа перестает выполнять свои функции.The electric power of the lamp was 400 W, the voltage across the lamp was 132 V at a mains voltage of 220 V. The lamp was connected to the mains with a ballast choke and an igniter. Spectral measurements were carried out with an AVANTES spectrometer, model Ava Spec - ULS 3648. At higher values than those indicated in the claims of the filling components, an opaque coating (usually dark brown) appears on the inner surface of the quartz shell; accordingly, the radiation falls sharply, the lamp does not performs its main functions. When the dosage is reduced below the stated values, the blue-green part first disappears, and then the red one. Overloading this structure in terms of power can lead to the processes of broadening and self-reversal of lines, which results in a decrease in radiation in the ranges we need, i.e. the lamp stops performing its functions.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020140598A RU2751219C1 (en) | 2020-12-09 | 2020-12-09 | Underwater lighting lamp |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020140598A RU2751219C1 (en) | 2020-12-09 | 2020-12-09 | Underwater lighting lamp |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2751219C1 true RU2751219C1 (en) | 2021-07-12 |
Family
ID=77019588
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020140598A RU2751219C1 (en) | 2020-12-09 | 2020-12-09 | Underwater lighting lamp |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2751219C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59127356A (en) * | 1983-01-06 | 1984-07-23 | Etou Denki Kk | Underwater discharge lamp for fish luring |
RU2033654C1 (en) * | 1992-03-26 | 1995-04-20 | Акционерное общество "Лисма" | Metal halide lamp for attraction of fish |
JPH10302723A (en) * | 1997-04-30 | 1998-11-13 | Iwasaki Electric Co Ltd | Metal halide lamp |
JP2004014277A (en) * | 2002-06-06 | 2004-01-15 | Japan Storage Battery Co Ltd | Hid lamp for underwater lighting |
CN105655229A (en) * | 2014-11-12 | 2016-06-08 | 广东雪莱特光电科技股份有限公司 | Low-power rail locomotive high-strength gas discharge xenon metal halide lamp |
RU2713914C1 (en) * | 2019-08-13 | 2020-02-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Solar radiation simulator |
-
2020
- 2020-12-09 RU RU2020140598A patent/RU2751219C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59127356A (en) * | 1983-01-06 | 1984-07-23 | Etou Denki Kk | Underwater discharge lamp for fish luring |
RU2033654C1 (en) * | 1992-03-26 | 1995-04-20 | Акционерное общество "Лисма" | Metal halide lamp for attraction of fish |
JPH10302723A (en) * | 1997-04-30 | 1998-11-13 | Iwasaki Electric Co Ltd | Metal halide lamp |
JP2004014277A (en) * | 2002-06-06 | 2004-01-15 | Japan Storage Battery Co Ltd | Hid lamp for underwater lighting |
CN105655229A (en) * | 2014-11-12 | 2016-06-08 | 广东雪莱特光电科技股份有限公司 | Low-power rail locomotive high-strength gas discharge xenon metal halide lamp |
RU2713914C1 (en) * | 2019-08-13 | 2020-02-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Solar radiation simulator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4366016B2 (en) | Lighting device | |
US2309676A (en) | Fluorescent lamp | |
RU2751219C1 (en) | Underwater lighting lamp | |
JPS6266555A (en) | Metal halide discharge lamp | |
US8134311B2 (en) | Light source and method for operating a lighting system | |
JPS57133182A (en) | Fluorescent substance | |
US5028843A (en) | Compact discharge lamp for use in optical projection systems | |
JP2005322602A (en) | Astral lamp | |
JP4555617B2 (en) | Light sources for improving visual perception under mesopic lighting conditions | |
Koedam et al. | The application of simulated spectral power distributions in lamp development | |
GB603326A (en) | Improved phosphor coating for fluorescent electric discharge lamps | |
JP2000512803A (en) | Long life metal halide discharge lamp | |
RU2084045C1 (en) | Metal-halide lamp | |
Spears | Radiant flux measurements of ultraviolet emitting light sources | |
JP2002530826A (en) | Discharge lamp | |
SU868887A1 (en) | High-pressure gas disharge lamp | |
GB1354315A (en) | Fluorescent lamp | |
SU694919A1 (en) | Metal halide lamp | |
Tataronis et al. | A new high-intensity discharge light source with a high color rendition | |
JPH04229546A (en) | Low-pressure merqury lamp | |
RU2033654C1 (en) | Metal halide lamp for attraction of fish | |
Hittleman et al. | The application of incandescent, mercury vapor, and thallium iodide lighting to underwater tasks | |
Bratulić et al. | A proposal for characterizing global light pollution using a LEO nanosatellite | |
RU2044364C1 (en) | Metal-halogen lamp | |
SU1735938A1 (en) | Discharge lamp |