Запорожец  Издания 

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

ную температуру, уменьшать количество электронов на единицу длины столба и снижать эффективную продолжительность жизни возбужденных атомов.

Резонансные лампы низкого давления и малых плотностей тока вследствие небольших значений градиента потенциала имеют большие размеры при малых мощностях. Стремление уменьшить размеры ламп при сохранении высоких трез связано с необходимостью повышения удельной мощности, которое можег быть достигнуто за счет увеличения тока и градиента потенциала. Более эффективен путь повышения удельной мощности за счет увеличения градиента потенциала, так как рост силы тока сопровождается ростом концентрации электронов и вместе с тем возрастанием роли тушащих соударений и ступенчатого возбуждения, в результате чего относительный выход резонансного излучения падает, а разряд приближается к состоянию равновесия.

Повышение градиента может быть достигнуто:

1) уменьшением диаметра трубки;

2) приданием лампе некруглого сечения;

3) введением в разряд дополнительных поверхностей, играющих роль стенок;

4) наполнением лампы инертным газом меньшей атомной массы и до меньших давлений. Во всех этих случаях возрастают потери электронов и ионов на стенках, и поэтому для поддержания равновесия в плазме требуется усиленная генерация зарядов, которая может быть обеспечена соответствующим повышением Те и Е. Потери зарядов можно считать пропорциональными поверхности трубки, а генерацию - пропорциональной объему. Поэтому в первом, втором и третьем случаях потери будут возрастать из-за увеличения отношения поверхности трубки к ее объему или периметра сечения к его площади. В четвертом случае потери зарядов на стенках увеличиваются из-за возрастания подвижности ионов.

В лампах малого диаметра и с некруглым сечением число нереизлучений фотонов от места генерации до стенки колбы меньше, чем в лампах большого диаметра и круглого сечения. Вследствие этого уменьшается вероятность тушения возбужденных атомов, что приводит к дополнительному повышению резонансного излучения.

Это качественное рассмотрение дает ориентировку для технических решений при создании ртутных люминесцентных и натриевых ламп низкого давления повышенной эффективности (см. гл. 10, 13).

Принципиально новые возможности создания высоконагру-женных разрядных ламп с относительно большим выходом резонансного излучения многих элементов, которые вводятся в разряд в виде излучающих добавок, рассмотрены в гл. 15-17.



Нерезонансные излучения. Для получения нерезонансного излучения с высоким КПД наиболее благоприятны высокие давления и большие плотности тока, т. е. термические дуги.

Пользуясь формулами (4.125), (4.117), (4.120) и (4.71), удельный поток излучения нерезонансной линии, соответствующей переходу kj, в этом случае приводим к виду

ФШ = (й,з,, dl, Р„„„,) (Pie, - Pixenrf\ (S.20)

где Chi - коэффициенты, являющиеся в основном функциями давления излучающего и уширяющего газов или паров и диаметра трубки и различные для разных спектральных линий и участков спектра; остальные обозначения те же, что и в гл. 4.

Поскольку теоретические расчеты этих коэффициентов достаточно сложны (см. § 4.5 и 4.10), для инженерных расчетов целесообразно пользоваться наряду с теоретическими оценками экспериментальными данными, представляя их либо графически, либо в форме эмпирических соотношений, например, следующего вида:

изл, Рушир, dl) (PicT-Pit). (6.21)

С ростом давления газа или пара при постоянных значениях диаметра и удельной мощности происходит, с одной стороны, увеличение концентрации нормальных атомов и, с другой стороны, падение температуры разряда. Одновременно с этим изменяются величины абсорбции и радиуса разрядного канала. В результате совместного действия этих факторов удельный поток излучения спектральной линии с ростом давления обычно возрастает, проходит через максимум и падает. Положение максимума и форма кривой зависят от потенциала возбуждения линии и других факторов.

При постоянных значениях pud удельная мощность излучения отдельных спектральных линий или участков спектра приблизительно линейно зависит от Pict- Характер зависимости излучения от диаметра необходимо определять из эксперимента, так как выявить его теоретически довольно сложно.

Аналогичные соотношения должны наблюдаться и для удельной силы излучения, поскольку поток пропорционален силе излучения <t>iki~a,hihki и коэффициент пропорциональности является медленно и мало меняющейся функцией условий разряда. Значения а лежат в пределах от до 4я. Более точные значения следует находить из эксперимента. В отдельных случаях значение а может быть рассчитано теоретически.

Коэффициент полезного действия излучения термических Дуг. Энергетические КПД излучения отдельных спектральных линий в столбе находим, деля Ф1т на Prt:

г1э„ст(Яй,-)«С„-[1-(Р1т/Р1ст)]. (6.22)



Из (6.22) видно, что при постоянной удельной мощности TiaHCkhj) определяется в основном характером изменения Ckj от ризл, Рушир, dl. При постоянных значениях р и di Цэи возрастает с уменьшением (Pix/f ict) -

Энергетический КПД суммарного излучения столба, выходящего из лампы, находим, деля Фи: вых (см. § 4.5) на Prt:

Т1эн.ст.вых»Тэф (1-Pit/Pict) . (6.23)

Поскольку коэффициенты С*/ учитывают поглощение только в канале разряда, в то время как Тэф учитывает потери в газовой оболочке и колбе (см. § 4.10), очевидно, что для принятой здесь формы выражения Фщ,

Яф=2-эф(Я..;)С,,-, (5.24)

где ГэфСкщ) -эффективные коэффициенты пропускания излучения с Kkj газовой оболочкой и колбой.

Как показывают многочисленные эксперименты, при заданных условиях разряда, материале и конструкции колбы тэф можно считать практически постоянным при изменении Picx в 2-5 раз, что облегчает многие инженерные расчеты.

Для практики более важен эффективный КПД выходящего излучения т]эф- В случае линейчатого спектра переход от г[эн к т)эф осуществляется путем умножения на спектральные коэффициенты чувствительности приемника излучения k{Kki)-

При расчете световой отдачи k (kui) = V(htj)

Из приведенных рассуждений следует, что для повышения т]эф излучения столба разрядов высокого давления необходимо стремиться к уменьшению удельных тепловых потерь, увеличению удельной мощности и выбору давления газа и диаметра трубки, соответствующих максимальному значению суммы в (6.25).

Повышение удельной мощности может быть достигнуто путем увеличения градиента потенциала и силы тока.

Зависимость градиента потенциала от основных параметров разряда можно представить в следующем виде:

ЕСЕрЧЦй.е), (6.26)

где Се, п, g и Ь - коэффициенты, зависящие от рода газа,типа лампы и условий разряда.

При рассмотрении ламп с одинаковым наполнением и одинакового типа эти коэффициенты можно считать постоянными



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