Бактерицидная лампа из ДРЛ

Из дуговой ртутной лампы (ДРЛ) можно изготовить источник ультрафиолетового света, для самых разных целей. При этом, для обеспечения большей долговечности, кварцевая «горелка» такой лампы будет использоваться только в тлеющем разряде, без перевода её в дуговой.

Как известно, бактерицидным действием обладает ультрафиолетовое излучение в диапазоне длин волн 205…315 нм, которое проявляется в деструктивно-модифицирующих фотохимических повреждениях ДНК клеточного ядра микроорганизма, что приводит к гибели микробной клетки в первом или последующем поколении.

Нас интересует резонансное излучение б «бактерицидной» области ультрафиолетового спектра. Это, в основном, самые интенсивные резонансные линии ртути — 184,9 нм и 253,7 нм (далее. 185 нм и 254 нм соответственно). При работе лампы чувствуется образование озона — он образуется от излучения с длиной волны 185 нм, которое ионизирует молекулы кислорода.

За счет зеркального отражателя из-за многократного прохождения излучения через плазму возникают другие спектральные линии -265, 280. 289, 302 нм. Интенсивность нужных нам линий излучения ртути в окрестностях этих длин волн показана на рис.1 где обозначены: 1 — дуговой разряд, ток 0,34 А; 2 — тлеющий разряд, ток 0,25 А.

Рис. 1

Таким образом, тлеющий разряд в ртутной лампе высокого давления достаточен для обеззараживания, скажем, погреба или дезинфекции воды.

Чтобы изготовить бактерицидную лампу, можно взять лампу ДРЛ любой мощности, но речь будет идти о 400-ваттной лампе, у которой аккуратно разбиваем внешнюю колбу у горловины, предварительно завернув ее в ткань. В итоге мы имеем кварцевую лампу с длинными выводами. Для удобства следует укоротить эти выводы «болгаркой» (см. фото).

Затем нужно отсоединить резистор, идущий к добавочному «поджигающему» электроду, — у трехвыводной лампы он один, у четырехвыводной — два.

Для получения тлеющего разряда есть несколько способов включения лампы, например с индуктивностью. Автор экспериментировал с простейшей схемой, показанной на рис.2.

Рис. 2

В устройстве использованы:

• кнопка SW1 любая без фиксации, на ток 2 А;
• дроссель L1 содержит две обмотки по 500-600 витков провода ПЭВ 0,6 на магнито проводе 40×20 мм.

При отпускании кнопки SW1 создается импульс высокого напряжения на лампе, который поджигает лампу, и дальше она питается от сети 220 В/50 Гц через балластный дроссель. Можно применить другие схемы с дросселями со стартерами и бесстартерные. Недостаток таких схем, очевиден -это сам дроссель, громоздкий, к тому же он нагревается.

Кроме того, со временем в таком устройстве эмиссия электродов уменьшится, и запуск лампы будет затруднен.

Питание лампы постоянным током

На рис.3 показана схема питаюше-пускового устройства для кварцевой лампы. На выходе умножителя напряжения получается напряжение около 700 В — от него лампа зажигается сразу.

Рис. 3

У такого способа питания есть недостаток: один вывод лампы постоянно работает как анод, а другой — как катод. В результате, неравномерность износа электродов, выход из этого положения — через несколько сотен часов работы следует поменять местами выводы лампы. В остальном работа лампы весьма стабильна, к тому же легко подобрать требуемый режим её работы по току, в зависимости от мощности используемой лампы. С приведенными номиналами конденсаторов (рис.3) ток потребления от сети 1,4 А. ток через лампу 500 мА. Срок службы лампы ДРЛ около 20 тыс. ч. Так как у новой лампы эмиссия электродов хорошая, то конденсаторы С1 и С2 можно использовать и меньшего номинала — по 4,7 мкФ, при этом ток через лампу уменьшится до 400 мА.

Для обеспечения жесткости конструкции лампу нужно поместить б «оболочку». Делаем опалубку из подходящих «деревяшек», предварительно сделав отверстия для выводов, и для обеспечения отражения всего светового потока лампы в одном направлении, подложив зеркальные пластинки слева и справа и под кварцевую лампу.

В качестве отражателей можно использовать отполированные стальные пластинки. Заливаем форму гипсоцементной смесью (искусственный камень) в таком соотношении: цемент — 40%, гипс — 50%, карбоната натрия — 5% (его можно получить, прокалив соду) и 5 мл спирта (выступает как замедлитель отвердевания для гипса) [3]. Добавляем горячую воду до получения консистенции сметаны и заливаем форму. В итоге получаем затвердевшую прямоугольную заготовку с заключенной внутри кварцевой лампой. Поверхность «камня» можно покрыть клеем ПВА. с отступом от лампы в 1 см. При работе колба разогревается, но так как коэффициент теплового расширения у кварцевого стекла ничтожен, то колба не повредится. Эксплуатация показала надежность такого решения. В заключение, изготавливаем подходящий кожух из алюминия толщиной до 1 мм. Теперь лампа готова, переходим к изготовлению источника питания.

Источник питания

Источник питания кварцевой лампы оформлен в корпусе от компьютерного блока питания типоразмера АТХ — оказалось, что он идеально подходит для этой цели. Конденсаторы можно использовать любые неполярные отечественные или импортные на напряжение не менее 250 В (С1, С2) и 1200 В (С3, С4), диоды на максимальное напряжение не менее 700 В и прямой ток 1 А. Предохранитель на ток 3…5 А обязателен. Все детали расположены на пластинах из диэлектрика (текстолит, дерево и др.).

Работа с излучателем

Наличие линии излучения 254 нм в спектре лампы было проверено с использованием люминофора из отслужившей свой срок обычной трубчатой лампы дневного света типа ЛБ20 (ЛБ 40). Соскоблил — белый порошок, который представляет собой галофосфат кальция, способный светиться именно от излучения с длиной волны 254 нм. Порошок посыпан ровным слоем на липкую сторону прозрачного скотча, чтобы он прикрепился. Полученное покрытие покрывают вторым слоем скотча. Выяснилось, что прозрачный скотч пропускает ультрафиолет. Если поднести такой импровизированный индикатор к нашей лампе, то он светится белым светом, что доказывает наличие УФ излучения. Остальные спектральные линии, указанные выше, также в спектре лампы должны присутствовать.

В заключение, несколько слов о работе с УФ излучением. Следует беречь глаза, работать только в очках со стеклами из неорганического стекла. Обычное (оконное) стекло практически полностью задерживает жесткий ультрафиолет с длиной волны менее 320 нм. При длительной работе помещение следует проветривать от образующегося озона. При обработке, скажем, погреба озон сыграет положительную роль в обеззараживании. При обработке поверхностей лампу легко держать в руке на расстоянии нескольких сантиметров от предмета обработки.

Автор: Алексей Усков, г. Владивосток