 |
 |
 |
 |
Рис. 10.14. Зависимость световой отдачь ЛЛ от диаметра трубки при хол= =40 °С, /=0,4 А и Раг=400 Па
Рис. 10.15. Зависимость КПД резонансного излучения Tjpea ОТ давлсния аргона при двух значениях Pi ст: / - 0,33 Вт/см; г-1,5 Вт/см; Г„ =40-45 "С [10.3]; -
- расчет;
---• - эксперимент
О 20 40 Й2,ММ
100 р,иа
Из приведенных данных следует, что наибольшая светоотдача имеет место при малых силах тока и хол от 40 до 60 °С в. зависимости от условий разряда; при самоустанавливающейся температуре стенок трубки, если она определяет хол, повышение удельной нагрузки более чем в 2 раза против оптимальной приводит к значительному снижению светоотдачи; принятое в стандартных лампах давление аргона [около 400 Па (3 мм рт. ст.)] не является оптимальным с точки зрения светоотдачи (выбор ри.г - см. § 10.7).
Баланс энергии ЛЛ. На рис; 10.17 представлен типичный баланс энергии 40-ваттной «белой» (748=3500 К) ЛЛ. В результате двойного преобразования энергии и связанных с этим потерь в видимое излучение превращается 20-22% подводимой энергии. Остальные 80-78%-это различного рода потери: концевые и околоэлектродные, тепловые потери в столбе разряда и в слое люминофора и др. Таким образом, энергетический КПД ЛЛ всего в 1,5-2 раза больше энергетического КПД ЛН,. в то время как ее светоотдача превышает светоотдачу ЛН. в 5 раз.
2W 200 160 120 80 40
---> | ||||||
0 40 80 120 160 200 Pj,,br
Рис. lU.lb. зависимость светового потока и световой отдачи 40-ваттной ЛЛ от мощности (в % к значениям при мощности 40 Вт): - при оптимальной
стенок 44-50 °С; устанавливающейся
температуре - - - - при самотемпературе стенок
Рис. 10.17. Баланс энергии ЛЛ мощностью 40 Вт и диаметром 38 мм
Люминесцентная тмпа 40 Вт
0,7 Вт
22 Вт
Возбуждение линии 254ньл,55У,
13,8 Вт
Нагреб электродов a кол5ы, 34,5 Vo
Люминофор превращает В обет В тепло
7,7 Ъг 17,8 Вт
13,8ЪТ
Высокая светоотдача ЛЛ объясняется не только более высоким энергетическим КПД, но и значительно более удачным по сравнению с ЛН распределением излучений в видимой части спектра. Еще более высокую светоотдачу при том же энергетическом КПД дают лампы с зеленым люминофором, полоса излучения которого близка к максимуму кривой видности человеческого глаза. Однако эти лампы непригодны для целей общего освещения из-за плохой цветопередачи. В § 11.5 и 11.6 рас-
смотрен способ повышения световой отдачи и Ra при помощи узкополосных люминофоров.
Представляет принципиальный интерес оценить предельно достижимые КПД и светоотдачу ЛЛ.
Предельная световая отдача Л Л. Световая отдача ламп тем выше, чем больше энергетический КПД преобразования электрической энергии в свето вую н чем ближе спектр излучения лампы к максимуму кривой видности глаза.
Принципиальный предел энергетического КПД ЛЛ определяется квантовым выходом люминесценции. Согласно закону квантового выхода на каждый фотон поглощаемого излучения получается в лучшем случае только один фотон излучения люминесценции. Отсюда при полном превращении подводимой электрической мощности в излучение линии 254 нм и Т1к.в=1 энергетический КПД люминофора для преобразования излучения 254 нм в видимое с эффективной длиной волны 540 нм был равен 254/540=0,47, для 450 нм- 0,56, а для 610 нм-0,41. Энергетический КПД при возбуждении линией 185 нм и К1к.в=1 соответственно в 254/185 = 1,4 раза меньше.
Фактический КПД ЛЛ снижается за счет целого ряда дополнительных потерь, связанных с двойным преобразованием энергии. Сюда входят потери около электродов, составляющие от 6 до 45 % подводимой мощности, тепловые потери в столбе и излучение нерезонансных линий, на что расходуется от 20 до 50 % мощности столба, потери в слое люминофора, зависящие от квантового выхода, поглощения излучения люминесценции в слое и других причин.
Воспользовавшись формулами (10.11)-(10.15), оценим предельные значения световых отдач столба и ламп в различных условиях.
Рассчитаем сначала максимальные значения световых отдач для стандартных ламп белого света (ЛБ, 7цв=3500 К) мощностью 15 и 40 Вт. Примем С=0,546, квантовый выход т)к.в=1, Ауф=1 при возбуждении обеими резонансными линиями, i?(254) =0,45, ;?.(185) »0,33 и 17сл = 0,9. Беря значения »]ст(Ярез) из экспериментальных данных (см. § 10.2), получаем
для лампы ЛБ 15
Т1ст680 • 0.546 • 0,9[ (0,45 •1-0,51 )-f (0,33 • 1 • 0,12) ]4- 6% %76,7--13,2-f 6=t96 лм/Вт,
для лампы Л Б 40
т1ст%680-0,546-0,9[(0,45-1 •0,61)-f (0,33-1 O.l)]-! 6= 91,7-fll,0-f6109 лм/Вт.
Первые цифры в суммах дают световую отдачу от возбуждения линией 254 нм, вторые - линией 185 нм и третьи - видимыми линиями ртути. Соответственно максимальные световые отдачи лампы ЛБ равны:
I ЛБ 15 Т1гл(1-17/54)rircr=«65,8 лм/Вт;
ЛБ 40 т]1/л=:(1-17/104)т11/ст%Э1,2 лм/Вт.
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