 |
 |
 |
 |
Надо полагать, что положительное действие вольфрамового регенеративного цикла может быть использовано и в других типах ламп ВД и СВД.
16.4. ЗАЖИГАНИЕ И ПЕРЕЗАЖИГАНИЕ РАЗРЯДА В МЕТАЛЛОГАЛОГЕННЫХ ЛАМПАХ
Введение металлогалогенных добавок вызывает существенное повышение напряжения зажимания разряда. При этом надо помнить, что в МГЛ применяют электроды, активированные торием или оксидами тория или РЗМ, у которых напряжение зажигания вообще выше, чем у электродов, активированных соединениями щелочноземельных металлов.
Причины повышения напряжения зажигания в среде металлогалогенных добавок., К ним относятся захват электронов и образование отрицательных ионов в объеме, ухудшение эмиссионной способности катодов за счет попадания иодидов на электроды, высокое начальное давление в лампе, попадание загрязнений и другие причины.
Наличие в объеме лампы паров иода и его соединений приводит в процессе зажигания к захвату электронов и образованию отрицательных ионов. Последние ввиду большой массы по сравнению с электронами не могут быть ускорены в электрическом поле до энергий, достаточных для ионизации, и, таким образом, оказываются бесполезными с точки зрения развития электронной лавины. Это эквивалентно уменьшению коэффициента ионизации Таунсенда а (см. § 5.1), а, как видно из приведенных в § 5.1 формул, напряжение зажигания является весьма чувствительной функцией а.
К числу веществ, захватывающих свободные электроны с образованием отрицательных ионов, относятся прежде всего иод и некоторые металлогалогенные соединения, например йодная ртуть Hgb- Установлено, что наличие Hgh, даже в ничтожных количествах (при 25 °С давление насыщающих паров
Рис. 16.9. Напряжение зажигания з.эф МГЛ и ртутных ламп ВД с электродами, активированными ThOs в зависимости от температуры окружающей среды:
/ - МГЛ с иодидами Na, Tl, In; 2 - МГЛ с иодидами Na, Sc; 3 - Hg; 4 -с электродами, активированными соединениями Ва, Sr. Са (для сравнения)
Hgh составляет около 2,6-10- Па), вызывает заметное повышение напряжения зажигания по сравнению с чисто ртутными лампами с торированными катодами. На рис. 16.9 показана зависимость напряжения зажигания от окружающей температуры для чисто ртутных ламп с торированными катодами и МГЛ. При низких температурах напряжения зажигания практически совпадают. Это объясняется тем, что с понижением температуры снижается давление паров ртути, HgU и Ig так, что и в чисто ртутной лампе, и в лампе с металлогалогенными добавками зажигание происходит только в зажигающем газе. При комнатной температуре в лампе с добавками начинает сказываться вредное действие паров иода и Hgh, в то время как в чисто ртутной лампе напряжение зажигания снижается за счет эффекта Пеннинга (см. § 5.1).
Таким образом, оказывается, что в отличие от чисто ртутных ламп с торированным катодом напряжение зажигания МГЛ слабее зависит от окружающей температуры.
Напомним, что С/з является статистической величиной с довольно большим разбросом. Поэтому приведенные кривые следует представлять как средние линии зон с определенными доверительными интервалами.
В целях связывания свободного иода и стабилизации рабочих характеристик ламп было предложено вводить дополнительно металлический таллий или другие металлы, способные достаточно легко соединяться с иодом при температуре выше 580 °С. В литературе кроме Т1 упоминаются In, Zr, Pb, Ga, Sn, Cd, Zn, Ca, Sc, Ge (библиографию см. [15.3, 17.15]).
Однако Д. Уэймаус [0.10] считает практически невозможным создание ламп, которые в течение всего срока службы совершенно не содержали бы в холодном состоянии Hgb- А поскольку для повышения напряжения зажигания достаточно фантастически малого количества Hgb, то, по его мнению, наилучшим решением проблемы является использование ПРА с напряжением холостого хода, обеспечивающим зажигание и перезажигание лампы с полным содержанием Hgb в паровой фазе, тем более что для этого требуются не столь уж высокие напряжения.
Проблема, связанная с наличием в лампе Hgb и ее влиянием на напряжение зажигания, является общей для всех МГЛ.
Конденсация галогенов и их соединений на эмиттирующей части катодов вызывает заметное повышение напряжения зажигания за счет снижения эмиссии. Правда, при повышении температуры катода галогениды испаряются и эмиссионная способность восстанавливается (см. рис. 16.8 и § 16.3). Таким образом, при разработке ламп надо стремиться к тому, чтобы иодиды не конденсировались на поверхности катода, либо удалять их перед зажиганием.
к числу других вредных примесей, вызывающих повышение напряжения зажигания, относится, безусловно, водород. Вообще проблема водорода является достаточно общей для зажигания всех разрядных ламп ВД. Водород восстанавливает иодиды, образуя йодистый водород HI. Точка кипения последнего минус 35 °С, так что он находится в паровой фазе даже при самых низких температурах. Действуя так же, как и Hgl2, он повышает напряжение зажигания в отличие от Hglg и при низких температурах. Поэтому для получения качественных и долговечных МГЛ необходимо обеспечить отсутствие водорода в лампе в процессе ее изготовления и эксплуатации.
Кроме водорода и галогенных соединений напряжение зажигания может повышаться от наличия соединений, имеющих высокую упругость пара при комнатной температуре. Известно, что некоторые сорта кварца содержат в виде примеси заметные количества алюминия, который образует иодид алюминия, имеющий высокую упругость пара.
Напряжение зажигания и пути его снижения. Изучение ламп двухэлектродной конструкции мощностью 250 Вт с ТЬОг в качестве активатора и тройной смесью показало, что при работе в схеме с дросселем и синусоидальной форме питающего напряжения эффективное напряжение зажигания [/з=400-700 В. С увеличением расстояния между электродами и уменьшением диаметра трубки при прочных равных условиях оно растет (библиогр. см. в [15.3]). i
Напряжение зажигания может быть снижено за счет введения зажигающих электродов или применения электродов с подогревом.
Введение зажигающего электрода (ЗЭ), как показывают измерения, снижает Us до 180-300 В в зависимости от качества активировки электродов, расстояния между основным и ЗЭ и других факторов (см. [15.3]). В [16.8] показано, что напряжение возникновения вспомогательного тлеющего разряда между основным и ЗЭ в сильной степени зависит от их взаимного расстояния и качества активировки катодов (рис. 16.10).
Напряжения зажигания МГЛ с натрий-скандиевым наполнением заметно выше, чем у ламп с тройной смесью.
Ниже приведены минимальные значения эффективного напряжения холостого хода синусоидальной формы, необходимого для надежного зажигания (95%-ная вероятность) различных МГЛ с зажигающим электродом по данным каталогов [16.9].
to................ -30 °С +10 °С
МГЛ400 (Na, Tl, Ш)...... 280 В 225 В
МГЛ400 (Na, Sc, Th)....... 380 В -
Подогревный электрод состоял из основной и подкальной частей, включенных так, как показано на рис. .16.11 [16.10].
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