Бактерицидная лампа из ДРЛ — Меандр — занимательная электроника

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

Ультрафиолетовая лампа для фоторезиста из ДРЛ-125. Подробная инструкция

Попробовать фоторезист и изготовить данную лампу мне пришло в голову, когда метод ЛУТа был мной освоен и неплохо себя зарекомендовал, но все же не хотелось останавливаться на достигнутом.

Подробно изучив многочисленные форумы и статьи по изготовлению плат с применением фоторезиста понял, что многие радиолюбители используют в качестве источника ультрафиолета (УФ) доработанную лампу ДРЛ-125, которая широко применяется в освещении производственных помещений и на фонарных столбах для освещения улиц. Такую лампу можно купить в магазине электрики, на рынке или попросить у знакомого электромонтера.

Содержание / Contents

Лампа ДРЛ-125 состоит из внутренней УФ-лампы и внешней колбы, покрытой люминофором, который поглощает УФ и излучает белый свет.
Естественно внешняя колба с люминофором нам не нужна, ведь через нее не проходит нужный нам спектр. Чтобы избавиться от внещней колбы, лампу обрачиваем в тряпку и аккуратно (!!!) разбиваем тяжелым предметом. Разворачиваем наш сверток с разбитой лампой и извлекаем из осколков внутренний УФ-излучатель с цоколем. Внутрення лампа должна остаться целой, как и все идущие в колбу 4 электрода (два на поджиг и два на подачу основного напряжения), убедившись в этом можно приступать к следующему этапу изготовления нашей установки.
УФ сам по себе очень вреден и нельзя допускать, чтобы свет такой лампы попадал на живые биологические объекты, а тем более на человека. Можно получить ожоги глаз и кожи, растения завянут, обои выцветут. Для проведения процесса полимеризации фоторезиста была разработана конструкция корпуса, недопусающего распространения вредного излучения и удобного для экспозиции.

Материал для корпуса был выбран отвечающий некоторым требованиям:
 — термоустойчивость
 — светонепроницаемость
 — прочность

Самым подходящим материалом оказалась листовая жесть, в моем случае толщиной 0,5 мм. Жесть мне принес приятель, работающий на металлопрофиле, она была обрезана по ширине как на фото, ну, а длину немного подравнял ножницами по металлу.

Ниже приведены все чертежи и размеры отдельных деталей:

Чем крепить? Проще простого ищем по знакомым заклёпочник (если нет своего), покупаем заклепки на 3 мм, устанавливаем сверло на 3,2 — 3,5 мм в дрель и через каждые 50 мм «сшиваем», просверливая отверстия и отступая от каждого края сверлимой детали на 8 мм.

Важно выдержать несколько рекомендаций по расположению облучаемой поверхности под лампой (расстояние между лампой и облучаемой поверхностью около 10-15 см), а объем короба не должен быть слишком мал, чтобы избежать перегрева конструкции и полимерного фоторезиста.Для проведения экспозиции необходимо правильно подготовить материал (весь процесс описывать не стану, это уже отдельная тема). Расскажу про прижимное устройство для трафарета, который помещается на плату.

Его конструкция довольно проста и изготавливается все из оргстекла и 4 болтов, но есть небольшие нюансы, которые лучше узнать до изготовления, чем столкнуться с ними позже.

Вариант прижимного устройства для трафарета печатной платы
При изготовлении прижимного устройства необходимо учитывать, что оргстекло имеет гибкость и поэтому при завинчивании болтов оно может выгнуться дугой над печатной платой и трафарет не будет должным образом прижат к фоторезисту. Воизбежании такого эффекта лучше изготовить несколько вариантов прижимного устройства, один для маленьких плат (до 10 см), а другое для больших (более 10 см) имеющее большее количество прижимных болтов, чтобы распределить нагрузку по площади оргстекла.

Для удобства пользования я изготовил из того же металла что-то наподобие выдвижного ящичка-шуфлядки (как в письменном столе), в который помещается прижимное устройство и задвигается в корпус лампы.

Я доволен результатами! Вот первая плата, которая у меня получилась с этой лампой и фоторезистом:

Надеюсь, мой материал поможет вам изготовить рабочий и удобный инструмент в вашей лаборатории радиолюбителя.

Камрад, смотри полезняхи!

Александр (tda7294)

Местоположение в тайне.

О себе автор ничего не сообщил.

 

Ультрафиолетовая лампа для фоторезиста из ДРЛ-125. Подробная инструкция

Попробовать фоторезист и изготовить данную лампу мне пришло в голову, когда метод ЛУТа был мной освоен и неплохо себя зарекомендовал, но все же не хотелось останавливаться на достигнутом.

Подробно изучив многочисленные форумы и статьи по изготовлению плат с применением фоторезиста понял, что многие радиолюбители используют в качестве источника ультрафиолета (УФ) доработанную лампу ДРЛ-125, которая широко применяется в освещении производственных помещений и на фонарных столбах для освещения улиц. Такую лампу можно купить в магазине электрики, на рынке или попросить у знакомого электромонтера.

Содержание / Contents

Лампа ДРЛ-125 состоит из внутренней УФ-лампы и внешней колбы, покрытой люминофором, который поглощает УФ и излучает белый свет.
Естественно внешняя колба с люминофором нам не нужна, ведь через нее не проходит нужный нам спектр. Чтобы избавиться от внещней колбы, лампу обрачиваем в тряпку и аккуратно (!!!) разбиваем тяжелым предметом. Разворачиваем наш сверток с разбитой лампой и извлекаем из осколков внутренний УФ-излучатель с цоколем. Внутрення лампа должна остаться целой, как и все идущие в колбу 4 электрода (два на поджиг и два на подачу основного напряжения), убедившись в этом можно приступать к следующему этапу изготовления нашей установки.
УФ сам по себе очень вреден и нельзя допускать, чтобы свет такой лампы попадал на живые биологические объекты, а тем более на человека. Можно получить ожоги глаз и кожи, растения завянут, обои выцветут. Для проведения процесса полимеризации фоторезиста была разработана конструкция корпуса, недопусающего распространения вредного излучения и удобного для экспозиции.

Материал для корпуса был выбран отвечающий некоторым требованиям:
 — термоустойчивость
 — светонепроницаемость
 — прочность

Самым подходящим материалом оказалась листовая жесть, в моем случае толщиной 0,5 мм. Жесть мне принес приятель, работающий на металлопрофиле, она была обрезана по ширине как на фото, ну, а длину немного подравнял ножницами по металлу.

Ниже приведены все чертежи и размеры отдельных деталей:

Чем крепить? Проще простого ищем по знакомым заклёпочник (если нет своего), покупаем заклепки на 3 мм, устанавливаем сверло на 3,2 — 3,5 мм в дрель и через каждые 50 мм «сшиваем», просверливая отверстия и отступая от каждого края сверлимой детали на 8 мм.

Важно выдержать несколько рекомендаций по расположению облучаемой поверхности под лампой (расстояние между лампой и облучаемой поверхностью около 10-15 см), а объем короба не должен быть слишком мал, чтобы избежать перегрева конструкции и полимерного фоторезиста.Для проведения экспозиции необходимо правильно подготовить материал (весь процесс описывать не стану, это уже отдельная тема). Расскажу про прижимное устройство для трафарета, который помещается на плату.

Его конструкция довольно проста и изготавливается все из оргстекла и 4 болтов, но есть небольшие нюансы, которые лучше узнать до изготовления, чем столкнуться с ними позже.

Вариант прижимного устройства для трафарета печатной платы
При изготовлении прижимного устройства необходимо учитывать, что оргстекло имеет гибкость и поэтому при завинчивании болтов оно может выгнуться дугой над печатной платой и трафарет не будет должным образом прижат к фоторезисту. Воизбежании такого эффекта лучше изготовить несколько вариантов прижимного устройства, один для маленьких плат (до 10 см), а другое для больших (более 10 см) имеющее большее количество прижимных болтов, чтобы распределить нагрузку по площади оргстекла.

Для удобства пользования я изготовил из того же металла что-то наподобие выдвижного ящичка-шуфлядки (как в письменном столе), в который помещается прижимное устройство и задвигается в корпус лампы.

Я доволен результатами! Вот первая плата, которая у меня получилась с этой лампой и фоторезистом:

Надеюсь, мой материал поможет вам изготовить рабочий и удобный инструмент в вашей лаборатории радиолюбителя.

Камрад, смотри полезняхи!

Александр (tda7294)

Местоположение в тайне.

О себе автор ничего не сообщил.

 

РадиоКот :: Ультрафиолет по-китайски. GTL-3

Ультрафиолет по-китайски. GTL-3 — бюджетный стиратель УФ-ПЗУ.

 Думаю, многие из вас помнят про такой класс запоминающих устройств под названием «ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием»? Те самые микросхемы с «окошком» для облучения кристалла. По крайней мере, до начала «нулевых» это был один из самых широко используемых типов ПЗУ, как в виде отдельных чипов памяти (серия 27/27C и советские 573РФ), так и в составе первых микроконтроллеров. Чтобы не повторяться, для тех, кто не в курсе предлагаю почитать соответствующую статью на Википедии: https://ru.wikipedia.org/wiki/EPROM

И хотя в современных устройствах такой тип памяти уже давно не используется, в практике радиолюбителей и в наши дни порой возникает необходимость стереть подобный чип. Например, для перепрошивки BIOS какой-нибудь старой материнской платы или контроллера. Но, как известно, в отличие от современных EEPROM/Flash, для стирания необходимо облучение кристалла коротковолновым ультрафиолетовым излучением («Типа C») продолжительное время. Откуда же его взять? Возможны, например, такие варианты:

• Самый «правильный» вариант — купить специальный стиратель ПЗУ, наподобие, скажем, изделия LER-121A от Leap Electronic. В наше время достаточно редкий продукт на рынке, да и цена его, мягко говоря, бьёт по кошельку! При том, что едва ли соответствует его возможностям.
• Купить полноразмерную УФ лампу со стандартным цоколем G13 и поставить в обычную арматуру. В российской рознице изредка такие ещё попадаются, но всё реже (Минаматская конвенция в действии?) Да и габариты лампы довольно большие.
• Найти на чердаке советский прибор для «кварцевания», отбить внешнюю колбу у ДРЛ-ки… Может и вариант, но мощность излучения явно превышает достаточную, особенно в последнем случае.
• Положить чипы под открытым небом в ясный солнечный день. Из-за того, что атмосфера Земли поглощает большую часть коротковолного спектра излучения Солнца, до кварцевого окна долетит только самая длинноволновая часть УФ спектра, да и то сильно ослабленная. Так что процесс стирания будет долгим и ненадёжным.
• Заказать в китайском интернет-магазине УФ-лампу в форме КЛЛ (компактной люминесцентной лампы). Хороший вариант, но из-за относительно хрупкой конструкции беспокоят мысли, доедет ли такая лампа в целости и сохранности? Кроме того, надёжность и качество балласта таких ламп также вызывает вопросы.

 Впрочем, промышленность Поднебесной предлагает нам ещё одну альтернативу, о которой и пойдёт речь в данной статье. А конкретнее — о компактной лампе, которая обычно продаётся под обозначением GTL-3. Она довольно часто попадается на Ебее, или на том же Алиэкспрессе. При этом, в нашей стране похоже не очень известна. Продаются как лампы по отдельности, так и изделия на их основе, наподобие «устройств для дезинфекции обуви».

 

Лампочка очень компактная, маломощная и довольно прочная. То что нужно для УФ-стирателя! 

Сама по себе лампа весьма примечательна своим принципом действия. Она имеет одну единственную спираль, закреплённую V-образно в колбе, заполненной парами ртути. Причём, в отличие от типичных ГРЛНД (газоразрядных ламп низкого давления) эмиссионное покрытие нанесено только верхние концы спирали. Работает это примерно так:

При подаче питания спираль разогревается, активируя эмиссионный состав на концах спирали и пары ртути. При этом на концах спирали, как у любого активного сопротивления, возникает разность потенциалов. И в определённый момент её оказывается достаточно чтобы зажечь разряд между концами спирали. С этого момента разряд шунтирует оставшийся участок спирали. Таким образом, лампе не нужно никаких внешних стартёров для запуска. Более того, лампа в определённой степени обладает способностью самостабилизации своего режима работы. Так, если ток разряда уменьшается, то больше тока начнёт проходить по спирали, что увеличит её подогрев и эмиссию, а значит, вернёт интенсивность разряда. Поэтому такие лампы нередко называют «самобалансирующимися».

Параметры у лампы следующие:

• Напряжение зажигания — порядка 15…20 В
• Падение напряжения в рабочем режиме — до 10 В (в моём экземпляре примерно 8,7 В), что делает эту лампу, пожалуй, самой низковольтной ГРЛНД из представленных на рынке!
• Номинальная мощность — 3 Ватта
• Ток в рабочем режиме — порядка 0,3 А. Во время прогрева — порядка 0,15 А у моего экземпляра

Само собой, китайцы не сами дошли до такого чуда техники. И наша лампочка ни что иное, как копия (сомневаюсь, что лицензионная) одноимённого изделия от японской фирмы Ushio. Также в Сети попадаются старые японские и американские лампы аналогичной конструкции.

Несмотря на упомянутую способность к самозапуску и самостабилизации, данные лампы, как и любой газоразрядный прибор, требуют ограничения рабочего тока. Сами китайцы для этого предлагают просто включать лампу в розетку через конденсатор! Ёмкость его такая, чтобы ограничивать ток примерно на уровне тех же 0,3 А. Довольно часто они так и продаются комплектом: лампа, патрон и конденсатор.

 

Такое подключение было опробовано, и да, оно действительно работает. Однако, помимо отвратительного значения коэффициента мощности, схема имеет ещё ряд существенных недостатков:

• При включении разряд зажигается мгновенно, поскольку к лампе прикладывается полное напряжение сети. Таким образом, разряд начинается на холодной спирали, что разрушает эмиссионный слой при каждом включении (то же самое свойственно дешёвым балластам для линейных ламп и КЛЛ).
• Любая высокочастотная составляющая (в частности, искрение контактов при включении/выключении в розетку) резко повышает ток через лампу, со всеми вытекающими, поскольку реактивное сопротивление конденсатора обратно пропорционально частоте. То же свойственно, например, простейшим конденсторным балластам в светодиодных лампах.
• Емкостная составляющая тока (опережающая напряжение) для газоразрядных приборов — наиболее тяжёлый режим работы, что дополнительно сокращает их срок службы.

Более правильным способом будет питание лампы через понижающий трансформатор. А для ограничения рабочего тока можно использовать простейший балласт в виде сопротивления, включенного последовательно между лампой и вторичной обмоткой трансформатора. Таким образом, в моём случае схема включения лампы выглядит следующим образом:

Трансформатор должен выдавать во вторичной обмотке порядка 24…27В и ток, понятное дело, не менее потребляемого лампой (я взял трансформатор на 25В и 0,6А). Для получения требуемого уровня ограничения тока суммарное сопротивление резисторов должно быть порядка 51…56 Ом. В моём случае была взята пара SQP-5 на 27 Ом каждый.

Всё это хозяйство поместил в пластиковый корпус, к которому прикрутил сбоку патрон для лампы.

Следует иметь ввиду, что резисторы при работе довольно сильно нагреваются (суммарная рассеиваемая мощность 5…6 Вт!) Это следует учитывать при выборе типа резистора/резисторов для схемы. Кроме того, в моём исполнении в корпусе сверху и снизу были насверлены отверстия для вентиляции, а сами резисторы расположены на некотором расстоянии от трансформатора.

   

Изготовленное устройство было испытано с различными чипами ПЗУ. Практика показала, что для надёжного стирания требуется размещать микросхему на расстоянии между окном и столбом разряда порядка 1 см. Время стирания использовал типично рекомендуемое — 30 минут. Запах озона, характерный для ламп с колбой из кварцевого стекла, не ощущался. Неужели китайцы расщедрились на «беззоновое» стекло?

В заключение напоминаю правила безопасности при работе с коротковолновым ультрафиолетовым излучением:

• Обязательно использовать специальные защитные очки (например, прилагались в комплекте к советским «кварцевателям»), или, как минимум, хорошие солнцезащитные.
• Избегать длительного воздействия излучения на открытые участки кожи (руки, лицо).

Кроме того, напомню, что как минимум часть схемы находится под сетевым напряжением!