 |
 |
 |
 |
Лампы тлеющего свечения широко применяются в современной технике для отображения информации, см., например, [13.6].
Сигнальные малогабаритные ЛЛ тлеющего свечения. Конструктивно они подобны малогабаритным лампам тлеющего свечения, например, типа ТН, но отличаются от них тем, что кроме инертного газа - аргона в лампу вводится небольшое количество ртути, а внутренняя поверхность колбочки покрывается, как и у ЛЛ, слоем того или иного люминофора, определяющего цвет свечения. Принцип действия их таков же, как и у ртутных ЛЛ, но КПД значительно ниже, так как для возбуждения резонансного излучения ртути используется область тлеющего свечения.
Промышленность выпускает около 20 типоразмеров ламп оранжевого, желтого, зеленого, голубого цвета на рабочие токи 1 и 3 мА. Яркости свечения в зависимости от цвета должны быть не ниже 50 кд/м для оранжевых, 20 для желтых и зеленых и 2,5 для голубых. Сроки службы в зависимости от типа составляют от 2 до 5 тыс. ч. Лампы работают в стандартных сетях переменного тока напряжением 127, 220 и 380 В с последовательно включенным резистором соответствующего сопротивления и мощности. Лампы предназначены в основном для систем автоматики и радиоэлектроники, но могут с успехом применяться и в других случаях.
Глава четырнадцатая
РТУТНЫЕ ЛАМПЫ ВЫСОКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ (ВЫСОКОГО и СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИИ]
14.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РТУТНЫХ РАЗРЯДОВ ВЫСОКОГО И СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЙ, КЛАССИФИКАЦИЯ ЛАМП
Среди различных разрядных источников света лампы с разрядом В парах ртути получили наиболее широкое применение. Это объясняется тем, что с помощью ртутного разряда удается создавать источники излучения в УФ, видимой и близкой ИК областях спектра, обладающие высокой эффективностью и высокой яркостью; ртуть имеет такую зависимость упругости пара от температуры, которая позволяет создавать лампы с давлениями от одного Паскаля до одного-двух десятков мегапаска-лей с весьма разнообразными характеристиками; пары ртути химически малоактивны и почти не взаимодействуют с материалом колбы и электродов.
Лампы с разрядом ВД и СВД отличаются от ламп НД значительно более высокими плотностями излучения, и поэтому их часто называют лампа1ми высокой интенсивности.
Основные направления развития и классификация. Применение кварцевого стекла для колб (см. § 7.1) открыло широкие
возможности развития ртутных ламп ВД и СВД. Оно позволило создавать лампы с весьма высокими удельными мощностями и давлениями, применять водяное охлаждение и использовать богатое УФ-излучение ртутного разряда. Применявшиеся до этого лампы в колбах из тугоплавких стекол с рабочими температурами до 400-450 °С могли работать только при значительно более низких удельных мощностях, чем в кварцевом стекле, и при давлениях, не превышающих (1-2)-10 Па. Кроме того, из-за непрозрачности стекла в них не могло быть использовано УФ-излучение разряда с длиной волны короче 330 нм.
После этого развитие ртутных ламп ВД и СВД пошло по двум основным направлениям: по линии создания ламп, обладающих высоким КПД излучения в различных участках спектра, и по линии создания ламп, обладающих высокими плотностями излучения (см. § 6.3 и 6.4). В результате были разработаны еле-. дующие основные типы ламп.
Трубчатые лампы ВД в колбах из тугоплавких, в основном кварцевых (или кварцоидных), стекол с естественным, реже воздушным охлаждением. Они используются главным образом в различных облучательных установках как эффективные источники излучения в УФ и видимой областях спектра (см. § 14.2).
Развитие ртутных ламп СВД привело к созданию двух основных типов ламп с высокими плотностями излучения:
капиллярные лампы с принудительным охлаждением (§ 14.3). В настоящее время эти лампы применяются крайне редко;
ртутные шаровые лампы СВД с короткой дугой типа ДРШ--лампы в кварцевых колбах, по форме близких к шару
с дугой, длина которой сравнима или меньше диаметра колбы
(см. § 14.4). Лампы работают обычно при естественном и реже
воздушном охлаждении.
Лампы двух последних типов используются как источники
высокой яркости в видимой и УФ областях спектра.
В самостоятельные группы выделились трубчатые ртутные
лампы в кварцевых колбах с давлениями от 2-10 до 5-10 Па
с исправленной цветностью (см ниже).
Лампы типа ДРЛ во внешних колбах, покрытых слоем люминофора, весьма широко применяются для промышленного и наружного освещения (см. § 14.5).
Лампы, последовательно включаемые с вольфрамовой спиралью в общей внешней колбе или так называемые ртутно-накальные, применяются для освещения и облучения (см. § 14.6).
Разгорание разряда. Первоначально разряд происходит при низком давлении паров ртути, которое определяется температурой лампы в момент возникновения разряда. Все характеристики соответствуют при этом разряду НД при тех же давлении, диаметре и токе. По мере разогревания колбы и испарения рту-
ти повышается давление ее пара и вместе с тем изменяются характеристики разряда: растут градиент потенциала, поток излучения, световая отдача и яркость. Нормально процесс завершается полным испарением ртути и стабилизацией характеристик разряда. Время разгорания определяется скоростью установления теплового режима колбы и обычно составляет несколько минут. Типичная картина изменения характеристик ртутных разрядов ВД и СВД в процессе разгорания показана на рис. 14.26,а.
Зависимость давления паров ртути от температуры и дози-оовка ртути. При наличии жидкой ртути давление пара в лампе определяется как давление насыщенных паров по минимальной температуре на поверхности жидкой фазы. Она близка к минимальной температуре внутренней поверхности лампы, с которой может соприкасаться ртуть. Давление насыщающих паров резко возрастает с ростом температуры, как это видно из приведенных ниже данных [0.9j.
Температура, °С | |||||||
Давление: Па мм рт. ст. | I,33-10* 1-102 | 6,66-10* 5-102 | 1,33-10» 1-10=* | 2,67-10» 2-103 | |||
Температура, "С | |||||||
Давление: Па мм рт. ст. | 6,66-10» 5-103 | 1,33-10» | 2,67-10« 2-10* | 6,66-10« 5-10* | 1,33-10 1-106 | ||
Поэтому при работе лампы в насыщающих парах даже незначительные изменения температуры колбы вызывают резкое изменение давления и плотности пара, а вместе с тем всех характеристик разряда. Для того чтобы уменьшить зависимость характеристик лампы от режима ее работы, ртутные лампы ВД и СВД наполняют строго дозированным количеством ртути с та • КИМ расчетом, чтобы в нормальных условиях горения вся ртуть полностью испарялась и разряд происходил в ненасыщенных парах. (Исключение составляют некоторые типы капиллярных ламп с водяным охлаждением, работающие в пересыщенных парах ртути.) При этом давление определяется количеством введенной в лампу ртути и изменяется пропорционально эффективной температуре колбы, измеряемой в градусах Кельвина, т. е. значительно медленнее, чем в области насыщающих паров (см. § 7.9).
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 [ 155 ] 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239