 |
 |
 |
 |
г, к
sono
3000
Z000
1000
Рис. 15.19. Распределение температуры по сечению разрядов ВД в цилиндрической разрядной трубке [15.19]:
- - Tyigix) - измерено методом то-
лографической ннтерферометрин; О - ме-
таллогалогенная лампа мощностью 700 Вт, расчет Т{г) по спектроскопическим измерениям; 1-чисто ртутный разряд с Рне** »(7-8)105 Па; 2 - МГЛ с добавками иодидов Na, Tl, In, Яд=700 Вт; 3 - то же, что и 2, при Рд=400 Вт (пунктир - точность измерений; на кривых 2 и 3 не показан, чтобы не перегружать рисунок)
0,2 0,4
0,8 Г/г.
предположений при выбранных условиях разряда (см. § 4.1). Это особенно относится к разрядам в МГЛ, так как по парциальному давлению буферного газа - пара ртути - эти лампы относятся к разрядам ВД, в то время как по парциальным давлениям добавок, являющихся основными поставщиками возбужденных атомов и заряженных частиц,- скорее, к разрядам НД (см. рис. 15.1 и § 1.3). Кроме того, надо учитывать сложные физико-химические процессы в плазме сложного атомно-молекулярного состава в МГЛ (см. выше).
Экспериментальные исследования плазмы разрядов в МГЛ с добавками иодидов Na, Tl, In, предпринятые А. Д. Хахаевым с сотрудниками и учениками, на специально разработанных экспериментальных установках при помощи методов, свободных от предположения о ЛТР, часть из которых разработана впервые, показали, что физические условия в плазме МГЛ неравновесны (см., например, [15.17, 15.18, 4.5]). Так, полученное в [15.18] методом голографической интерферометрии распределение Thsi") и пне(,г) в МГЛ с постоянными дозировками Nal (20 мг), Inl (1,2 мг), Hg (74 мг) и различными дозировками ТП (2, 4, 6, 7, 9 мг) при мощностях от 300 до 900 Вт показало, что Тне{г) имеет широкий профиль с плато в области 0<г< <0,б см при 7Hg(0) =3000-ь3500 К, которое практически не зависит От фазы тока и мощности в исследованных пределах. Найденное этим методом значение THg(O) на 1000-1500 К ниже 7"Hg(0), определяемого по абсолютной яркости желтых линий ртути 577/579 нм в предположении ЛТР. Однако в более поздних и, по-видимому, более точных экспериментах [15.19] расхождение между зависимостями 7Hg(0), определенными го-
лографическим и оптическим методами, оказалось значительно меньше: 300-400 К (рис. 15.19).
Упомянутые выше экспериментальные исследования показали также, что распределение концентрации добавок и ртути по уровням возбуждения в широкой области (от О до 0,7 Гтр) мало зависит от фазы тока и существенно неравновесное: завышенное для нижних возбужденных уровней и заниженное для высоковозбужденных по сравнению с расчетными, исходя из модели ЛТР. Обнаружена значительная роль комплексных соединений типа Na(Mel4) в удержании атомов Т1 и In в жидкой фазе иодида натрия и т. д.
По расчетам В. Вдовина физические условия в сложной плазме МГЛ могут быть удовлетворительно описаны теорией неравновесной плазмы в модифицированном диффузионном приближении (см. [0.5]) при учете ионно-молекулярных реакций. В то же время многие расчеты характеристик плазмы МГЛ, выполненные в предположении ЛТР с учетом других особенностей плазмы МГЛ, дают результаты хорошо согласующиеся с экспериментом, например [15.15] и др. Ряд экспериментов, выполненных в конце 70-х и в 80-х годах методами лазерной диагностики (краткую библиографию см. в [4.15]), также свидетельствует о близости плазмы МГЛ к состоянию ЛТР. Все это говорит о целесообразности дальнейших исследований этого принципиального вопроса: анализа точности различных методов и использования новых методов, в том числе лазерной диагностики.
Зная пространственное и временное распределение концентраций добавок в зависимости от условий разряда, можно переходить к решению задач определения электрических, лучистых и тепловых характеристик столба МГЛ.
Глава шестнадцатая
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ И КОНСТРУИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОГАЛОГЕННЫХ ЛАМП
16.1. ВЫБОР ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ КОЛБЫ, ДОЗИРОВКА РТУТИ И ИЗЛУЧАЮЩИХ ДОБАВОК
Для получения высоких световых отдач или КПД излучения необходимо, чтобы температура наиболее холодного места внутри колбы была достаточной для создания требуемого давления паров добавок. Поскольку световая отдача или КПД излучения для большинства применяемых добавок растет при повышении
температуры наиболее холодного места разрядной колбы и давления паров ртути (см. § 15.3), с точки зрения повышения световой отдачи надо стремиться к повышению минимальной температуры колбы и давления паров ртути. С другой стороны, для обеспечения требуемого срока службы ламп максимальная температура на внутренней поверхности колбы не должна превосходить допустимого предела. В этих условиях для получения максимально возможных световых отдач необходимо обеспечить как можно более равномерное распределение температуры по поверхности разрядной колбы.
Общий подход к уменьшению тепловых потерь и повышению световой отдачи путем изменения конструкции вводов и повышения PicT кратко рассмотрен в § 17.5 о маломощных лампах.
Оценочный расчет колб МГЛ можно проводить по схеме расчета ртутных-ламп соответствующего типа, исходя из теплового режима (см. гл. 14). Принимая, что в осветительных МГЛ для получения срока службы 10-15 тыс. ч максимальная рабочая температура внутренней стенки кварцевой колбы не должна превышать 800-850 °С (см. § 7.6), можно поднять timax по сравнению с лампами ДРЛ той же мощности и напряжения горения на 100-150 °С. Соответственное повышение целесообразно проводить за счет уменьшения длины дуги путем повышения давления паров ртути, что будет способствовать повышению световой отдачи и уменьшению величины осевого расслоения излучения. Диаметр трубки имеет смысл оставлять тем же или даже несколько увеличивать, так как при этом тоже несколько возрастает световая отдача.
При расчете надо иметь в виду, что разрядные трубки осветительных МГЛ получаются более короткими (/д/с?» 2--3), чем у ламп ДРЛ, и на распределение температуры в области столба заметно сказывается охлаждающее действие вводов. Поэтому расчет следует проводить для всей горелки в целом с учетом приэлектродных областей и вводов, пользуясь аналитическим методом, изложенным в § 7.2, или решая уравнение полного теплового баланса на ЭВМ (см. § 7.2). Необходимые для расчетов значения коэффициента тепловых потерь а приведены в § 16.2. В коротких разрядных трубках за счет охлаждающего действия вводов температура в средней части трубки оказывается ниже, чем следует из расчета для бесконечно длинного столба. Оценочные расчеты по методу, изложенному в § 7.2, показывают, что эффективная температура в середине разрядной трубки МГЛ может быть повышена до необходимой величины путем уменьшения расстояния между электродами у ламп мощностью 250 Вт до 35-37 мм вместо 50 мм у ламп ДРЛ 250, а у ламп 400 Вт до 45-46 мм вместо 70 мм у ламп ДРЛ 400 при тех же диаметрах и условиях охлаждения, при этом разность между минимальной и максимальной температурами
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