 |
 |
 |
 |
Рис. 16.3. Способы выравнивания температурного поля горелок МГЛ:
а - вертикальное положение горения; б - горизонтальное положение, горелка в форме дуги; в - то же, горелка обычной фор-чы, компенсация действия внутренней конвекции при помощи магнитного поля тока
ратуру сверху и снизу, хотя разница между температурой в середине и у электродов остается. По данным авторов [16.3] и каталогов фирмы «Сильвения» (США) придание горелкам таких более изотермических форм позволило поднять светотдачи без сокращения срока службы у ламп с добавками иодидов Na, Sc, Th мощностью 1000 Вт вертикального положения со 100 до 125 лм/Вт, а у ламп 400 Вт горизонтального положения - с 80 до 100 лм/Вт.
Одним из давно известных путей является смещение горизонтально горящей дуги обратно к оси трубки при помощи внещнего магнитного поля, действующего на дугу как на щнур с током. Магнитное поле нужного направления при работе на переменном токе удобно создавать, используя ток, протекающий через лампу (рис. 16.3,в). Таким способом разность температур между верхом и низом горелки может быть сведена практически к нулю. Необходимое расстояние жестко фиксированных проводников, располагаемых параллельно оси лампы сверху и снизу от нее, легко рассчитать, приравняв подъемную силу дуги, вызванную конвекцией, смещающей силе магнитного поля тока на дугу.
Некоторые экспериментальные данные о влиянии конвекции на температурное поле разрядных трубок ртутных ламп ВД приведены в гл. 14 (см. рис. 14.22).
Количества и соотношения вводимых добавок приходится подбирать экспериментальным путем, при этом руководствуются найденными общими закономерностями и расчетными оценками. В случае осветительных ламп подбор ведется с таким расчетом, чтобы получить максимально возможную световую
отдачу при цветовых координатах, близких к белому цвету Наиболее широкое распространение для этой цели получили добавки иодидов Na, Tl и In (тройная смесь) и Na, Sc (и Th), реже применяют добавки галогенидов РЗМ.
Важно подчеркнуть, что многие галогениды с низкой упругостью паров, такие, например, как NaJ, галогениды Sc и РЗМ, обычно вводятся в избытке так, что при работе лампы всегда имеется жидкая фаза этих галогенидов. Излучение подобных ламп в сильной степени зависит от температуры наиболее холодного места внутри горелки, поскольку упругость паров, насыщающих пространство, резко зависит от температуры. Оказалось, однако, что вклад иодида натрия (который вводится в избытке) в излучение определяется не только минимальной температурой внутри горелки, но в сильной степени зависит также и от количества введенного иодида. Эксперименты показали, что содержание натрия в разряде возрастает с увеличением количества вводимого иодида и превышает во много раз то количество, которое должно было бы быть, исходя из упругости паров NaJ, насыщающих пространство. Вопрос о причинах столь высокой концентрации до конца не ясен. Возможно, это связано с тем, что конвекционные потоки горячих паров ртути захватывают и уносят с собой в разряд значительно большие количества иодида натрия, чем это следовало бы при равновесии испарения и конденсации (см. § 15.2).
Анализ методики исследования ламп с отростком показал, что она неприемлема для определения оптимальных давлений и дозировок иодидов в смесях, поскольку в этом случае в зависимости от температуры отростка получается принудительное соотношение парциальных давлений добавок. В случае смеси добавок подбор дозировок целесообразно проводить, пользуясь методом планирования экстремального эксперимента. Порядок эксперимента может быть различным. Так, можно, как это делала 3. Н. Кобина [16.11], при постоянном тепловом режиме
- 75-
Ф,Вт v;J,JiM/BT
- 10
О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
/Т7(ти;,МГ/см а)
О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Рис. 16.4. Световая отдача ламп т]гл и поток излучения линий добавок в зависимости от их дозировки: а -добавка ТП (излучение линии 535 нм); б -добавка 1п1з (излучение линии 451 нм)
горелки и постоянном давлении паров ртути (около 8-10 Па) сначала подбирать дозировку иодида натрия, затем при постоянных тр, PHg и mi (NaJ) измерять световую, отдачу в зависимости от дозировки иодида таллия (рис. 16.4,с). Как видно, световая отдача лампы 250 Вт растет и достигает насыщения в 75 лм/Вт при удельной дозировке около 0,25 мг/см. Координаты цветности ртутного разряда с добавками NaJ-f-TlJ далеки от кривой белого цвета: л;«0,30; у«0,50. Для исправления цветопередачи вводят иодид индия, дающий дополнительное синее излучение с К-451 и 411 нм. Однако введение иодида индия, даже в самых малых количествах, приводит к спаду световой отдачи лампы (рис. 16.4,6). Кроме того, происходит сжатие дуги, повыщается градиент потенциала и ухудшается стабильность. Поэтому его следует вводить в минимальных количествах.
Возможны и другие варианты проведения эксперимента (см. например, [16.4]).
Связь между количеством вещества А, находящимся в парообразном состоянии, и его парциальным давлением р (А) определяется формулами, приведенными в § 7.9. Если в первом приближении принять, что в МГЛ имеет место такое же относительное распределение температуры по сечению, как и в ртутных лампах ВД, то для трубчатой лампы получим [15.3]
ш, (Л) =Шl(Hg)Mл/Mнg»0,7p(Л)d,2Лfл/Mнg, (16.1)
где nil (А) и mi(Hg)-соответственно удельные дозировки (на единицу длины трубки) вещества А и ртути, мг/см; Ма и Мне- соответственно молекулярные массы вещества А и ртути; р{А), 10 Па; dl, см.
Разделив mi (Л) на объем трубки единичной длины {ndi/4), получим выражения для удельных объемных дозировок:
mi (Л) =4т1(Л)/яЙ12«0,9р(Л)Мл/Л1не. (16.2)
Для иодида таллия (T1J) и иодида индия (InJs) расчетные формулы имеют вид mi(TlJ)»l,15p(TlJ)rfi2; mi(InJ3)« «l,7p(InJ3)rfi2 или m(TlJ)«l,5p(TlJ); т(Шз) «2,2р(1пЛз).
Рабочее давление паров ртути и ее дозировка. Зависимость градиента потенциала от рне, di л I при введении в лампу тех или иных галогенных добавок рассмотрена в гл. 15. Как показывают эксперименты, для ламп с добавками иодидов Na, Tl, In и Na, Sc, Th, если их давления не превышают нескольких килопаскалей, градиент потенциала можно рассчитывать по той же формуле, что и для чисто ртутного разряда:
ElЗpiidГ•I (см. § 14 1).
Расчеты показывают, что давление паров ртути в осветительных МГЛ примерно вдвое больше, чем в лампах типа ДРЛ
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