Ультрафиолетовая лампа выступают ключевым компонентом УФ стерилизаторов, определяют его размер и исходную цену. В свою очередь, УФ стерилизаторы используется в аквакультуре для бактерицидной обработки, либо для разрушения озона. По сравнению с любым другим типом УФ-ламп, например, среднего давления, лампы низкого давления из тугоплавкого кварцевого стекла обеспечивают наибольшую отдачу при исходном входном напряжении, обладают большим сроком службы, излучают меньше тепла. Они являются наиболее “температуро-совместимыми”, экономически эффективными и разнообразными в плане типов и размеров.

Приведенная ниже информация свидетельствует о том, что УФ лампы низкого давления (ЛНД) из тугоплавкого кварцевого стекла превосходят УФ лампы среднего (ЛСД) и низкого давления из легкоплавкого стекла (предназначенные для бактерицидного обеззараживания в системах культивирования водных организмов).

УФ лампы среднего давления (ЛСД) против УФ ламп низкого давления (ЛНД)

1. ЛСД создают в 10 раз больше тепла (870 °C) , чем ЛНД (максимум 82 °C);

2. ЛСД  большую часть УФ излучения производят в спектральных областях УФ-А и УФ-В (далеко за пределами УФ-С – спектра бактерицидного обеззараживания);

3. ЛНД производят 33-40% УФ-С излучения от всего спектра, что не сравнится с результатами ЛСД (максимум 7-13%);

4. Высококачественные лампы Т5 стандартной производительности, Т5 высокой производительности и амальгамные экземпляры обеспечивают несравнимые 9,000 часов непрерывной работы сохраняя >80% эффективности, в отличие от ЛСД, обеспечивающих лишь от 700 до 4,000 часов при 60% эффективности;

5. Стоимость владения у ЛНД  намного ниже, чем у ЛСД, что связано с низким сроком службы последних. Короткий срок службы подразумевает частую смену ламп;

---

Совокупная стоимость владения (Total cost of ownership, TCO) — это методика, предназначенная для определения затрат на технику, оборудование, информационные системы, рассчитывающихся на всех этапах жизненного цикла.

---

6. Для того, чтобы ЛСД  прослужила максимальное время, ее рабочая температура должна находиться под постоянным наблюдением и контролем. Это усложняет систему стерилизации и, соответственно, делает его дорогой.

Убедившись в несоответствии характеристик УФ ламп среднего давления требованиям, выдвигаемым аквакультурой системам бактерицидного действия, можно рассмотреть конкретные эксплуатационные характеристики четырех видов УФ ламп низкого давления (изображены в начале статьи). Стоит отметить, что каждая из ЛНД служит своей цели, основанной на ее характеристиках и стоимости.

1. Низкопроизводительные лампы из легкоплавкого стекла (LPLO): от 25% до 33% УФ-C излучения/Максимум 8,000 часов полезного использования при 60% эффективности;

2. Лампы из тугоплавкого кварцевого стекла стандартной производительности (LP): от 33% до 40% УФ-C излучения/ 9,000 часов полезного использования при >80% эффективности;

3. Лампы из тугоплавкого кварцевого стекла высокой производительности (LPHO): от 33% до 40% УФ-C излучения/ 9,000 часов полезного использования при >80% эффективности.

4. Амальгамные лампы из тугоплавкого кварцевого стекла: от 33% до 40% УФ-C излучения/ 9,000 часов полезного использования при >80% эффективности.

Срок службы УФ ламп низкого давления

ЛНД изготавливаются либо из легкоплавкого, либо из тугоплавкого кварцевого стекла. Разница между этими двумя видами в том, что тугоплавкое кварцевое стекло более устойчиво к соляризации, чем легкоплавкое. Соляризация является побочным продуктом работы УФ ламп. Во время свечения ртуть, используемая для создания УФ излучения, взаимодействует с электрической дугой. Вследствие этого, медленно и необратимо оксид ртути покрывает внутреннюю область стеклянной колбы. Являясь побочным продуктом, он поглощает часть лучистой энергии и, следовательно, снижает передачу УФ-С излучения через колбу.

Выход УФ-С излучения

Все ультрафиолетовые лампы преобразуют часть входной мощности (электроэнергии) в УФ-С выходную мощность. Свет УФ-С (спектр бактерицидного действия/240-280 нм) используется для разрушения клеток микроорганизмов. Сравнительная таблица ниже демонстрирует значительную разницу в выходе УФ-С излучения между ЛНД из легкоплавкого и тугоплавкого кварцевого стекла. Лампы из тугоплавкого кварцевого стекла более предпочтительны, вследствие их исключительной способности преобразовывать входную мощность в УФ-С свет. В начале измерений ЛСД были исключены из-за низкого выхода УФ-С излучения (7%-13% входной мощности), но все же показаны здесь для сравнения.

Представленные сравнительные таблицы демонстрируют, что УФ лампы низкого давления из тугоплавкого кварцевого стекла превосходят лампы из легкоплавкого стекла.

Рабочая температура УФ ламп

Практически все ультрафиолетовые лампы, используемые сегодня, подвержены влиянию окружающей среды. Температура, при которой работает лампа, влияет на выход УФ-С излучения. Выход света может снижаться на 1 % при отклонении температуры на каждые 1.5 °C от номинальной рабочей. Термическая защита ламп достигается двумя способами. Первый, более предпочтительный, заключается в покрытии колбы прозрачной оболочкой из тугоплавкого кварцевого стекла. Она изолируют лампу от воды путем создания защитной температурной зоны вокруг лампы. Второй способ заключается в направлении потока воды через прозрачный кварцевый стеклянный реактор с лампой (лампами), расположенной снаружи или вокруг реактора. Этот метод значительно сложнее в связи с необходимостью точного контроля за температурой воздуха вокруг лампы (ламп). Кроме того, путь, преодолеваемый фотонами света, искажается из-за изгиба кварцевого реактора. На данный момент нет информации, в которой бы поддерживался данный способ защиты.

Ультрафиолетовые лампы низкого давления из легкоплавкого стекла обеспечивает менее эффективную отдачу УФ-С излучения, более короткий срок полезного использования и узкий диапазон температуры воды, чем лампы из тугоплавкого кварцевого стекла, поэтому были исключены из оценки. Следовательно, в тексте представлена информация только о более предпочтительных видах ультрафиолетовых ламп низкого давления из тугоплавкого кварцевого стекла.

Виды УФ ламп низкого давления из тугоплавкого кварцевого стекла

УФ лампы низкого давления делятся на три подкатегории: стандартной производительности (LP), высокой производительности (LPHO) и амальгамные. Лампы стандартной и высокой производительности используют пары ртути, которые излучают ультрафиолетовый свет под действием электрического тока. Амальгамные лампы отличаются от них тем, что используют не жидкую ртуть, а сплав висмута, индия и ртути (амальгама). Сама ртуть находится в связанном состоянии.

В лампах стандартной (LP) и высокой производительности (LPHO) давление паров ртути в стеклянной колбе регулируется температурой капелек свободно перемещающейся ртути. Жидкая ртуть собирается в самом холодном месте в лампе. Максимальных выход УФ-С света наблюдается, когда капли ртути достигают температуры в 42 °C. Различие между лампами стандартной (LP) и высокой производительности (LPHO) заключается в том, что лампы LPHO работают при более высокой мощности электрического тока и оснащены крупными нитями накала. Эти нити “тяжелого режима” также обеспечивают лучший контроль за холодными областями сбора ртути, что позволяет лампе производить больше УФ-С излучения (обычно в 2 раза больше, чем обеспечивают УФ лампы стандартной производительности).

В амальгамных лампах используется резервуар с амальгамой. Этот резервуар позволяет контролировать и поддерживать оптимальное давление паров ртути при рабочей температуре 82 °C. Благодаря этому можно использовать большие нагрузки электрического тока и получать больше УФ-С излучения. Более того, резервуар с амальгамой контролирует количество ртути во время работы. Если давление в лампе падает, то из резервуара выходит определенное количество ртути. При росте давления резервуар будет поглощать ртуть из пара. Этот неотъемлемый регуляторный механизм обеспечивает стабильный выход УФ-С излучения в широком диапазоне температур (обычно он в два раза шире, чем у ламп высокой производительности).

Состав стекла УФ ламп

Существует два типа тугоплавкого кварцевого стекла: стекло “VH” (продуцирующее озон) и стекло “L” (не продуцирующее озон). Стекло “L” предпочтительней использовать для дезинфекции, так как оно не продуцирует озон и, поэтому, не имеет побочного загрязняющего эффекта. Загрязнение возникает при контакте озона, выделяющегося лампой, и воздухом (азотом) внутри кварцевой оболочки.

Получаемые побочные продукты реакции покрывают внутреннюю поверхность кварцевой оболочки и внешнюю поверхность УФ лампы. Они поглощают УФ-С свет и, следовательно, снижают эффективность работы.

Оболочки УФ ламп

Некоторые производители УФ ламп, например, Emperor Aquatics, Inc (лампы из тугоплавкого кварцевого стекла “L”), наносят специальное химическое покрытие на внутреннюю часть колбы, которая обеспечивает дополнительную устойчивость к соляризации. Это химическое покрытие помогает стабилизировать выход УФ излучения в течение полезного срока службы лампы и увеличить эффективность с 60% (для лампы без покрытия) до >80% (для лампы с покрытием). Дополнительное покрытие не снижает производительность и выход УФ-С излучения лампы.

Заключительное сравнение УФ ламп

Ультрафиолетовые лампы низкого давления из тугоплавкого кварцевого стекла характеризуются непревзойденной производительностью при использовании в аквакультуре!

Представленная информация показала, что УФ лампы среднего давления не могут применяться в системах культивирования водных организмов. Более того, было показали, что УФ лампы низкого давления из легкоплавкого стекла уступают (по выходу УФ-С излучения и сроку службы) УФ лампам низкого давления из тугоплавкого кварцевого стекла.

Наконец, можно определить, какой тип УФ ламп низкого давления из тугоплавкого кварцевого стекла лучше подходит для применения в системах аквакультивирования.
УФ лампы низкого давления из тугоплавкого кварцевого стекла стандартной производительности подходят для систем с низкой скоростью течения воды, не превышающей 1600 л/мин, требующей количества УФ излучения около 30,000 мкВт*сек/см². Преимущества: более низкая начальная стоимость оборудования и наименее высокая стоимость замены стекол.

УФ лампы низкого давления из тугоплавкого кварцевого стекла высокой производительности подходят для систем с умеренной скоростью течения воды, не превышающей 3200 л/мин, требующей количества УФ излучения около 30,000 мкВт*сек/см². Преимущества: В 2 раза больший выход УФ-С излучения (по сравнению с лампами стандартной производительности) при таких же размерах. Таких ламп требует меньше для получения такого же количества УФ излучения и они обладают более широким температурным диапазоном.

Амальгамные УФ лампы низкого давления подходят для систем с высокой скоростью течения воды, составляющей до 15400 л/мин, требующей количества УФ излучения около 30,000 мкВт*сек/см². Преимущества: В 2 раза больший выход УФ-С излучения (по сравнению с лампами высокой производительности). Этих ламп также требуется меньше для получения того же количества УФ излучения.

——

по материалам: www.emperoraquatics.com/germicidal-uv-lamp-information.php