 |
 |
 |
 |
=267 Па (2 мм рт. ст.) при /=0,43 А, k=0,9, аст=0,8, /опт=40°С и „=20 "С дает Й2опт=36,5 мм. Если лампы предполагается изготовлять из трубок стандартных диаметров (19, 26, 38, 54 мм), то после предварительного определения Й2тр выбираем ближайший стандартный диаметр. Дальнейший ход расчетов зависит от того, какие из параметров лампы будут приняты фиксированными, а какие могут варьироваться. Для стандартных ламп массового-применения приходится фиксировать длины ламп I (см. рис. 10.1), поскольку год них установлены сотни миллионов светильников и ежегодно продолжают выпускать десятки миллионов светильников и сотни миллионов ламп. Поэтому стандартизация длин необходима д..я взаимозаменяемости ламп. При фиксированных /i целесообразно прежде всего предварительно определить /эл и выбрать ближайшую фиксированную стандартную длину. Расстояние между .электродами определяем по формуле (см. § 6.1)
ls.MU-U.k)/E{d,f). (10.27)
Для предварительных расчетов находим значение Е, соответствующее ближайшему стандартному диаметру и расчетному току. Значения {/а.к=16-=-18В (см. § 10.2). Величина h связана с /э.п выражением (см рис 10.1) /1=/эд4--\-2Ниг\-2к„ож. При расчетах стандартных ЛЛ можно принимать /гц=1,4 см,. /гнож=3,5 см; таким образом, /1;эл--10 см. В нашем примере получаем 4л=(103-16)/0,76=5:;114,5 см. Выбираем ближайшую стандартную длину h= = 120 см и находим /эл~120-10=110 см. Уменьшение /эл со 114,5 до ПО см при неизменных ds, I, СН и рлг повлечет за собой уменьшение f/л и Р, <;л£/элЧ- а.к0,76-1104-16100 В и /л0,9-100-0,43=38,7 Вт. Если такие изменения недопустимы, то в зависимости от того, какой параметр будет фиксирован, следует изменить остальные. Так, если фиксировано Un, то необходимо увеличить Е в отношении Zii,,5 iio = 114,5/1101,04, что может быть достигнуто при заданных йгтр и СН либо путем уменьшения силы тока, либо увеличения рдг. Для увеличения Е до 0,76-1,04гк0,79 В см за счет уменьшения тока ток должен быть уменьшен до 0,31 А, что повлечет снижение мощности до РлО.Э-103-0,31=29 Вт. Как видим, этот путь приводит к очень значительным изменениям тока и мощности и поэтому неприемлем. Увеличение Е до 0,79 В/см за счет давления Аг может быть достигнуто при его повышении примерно до 400 Па (3 мм рт. ст.).
Следует заметить, что расчеты параметров стандартных ламп с аргоновым наполнением сегодня представляют, скорее, учебный интерес, поскольку практически все параметры этих ламп уже обстоятельно изучены, выбраны и стандартизованы. Гораздо более важны задачи расчета влияния относительно небольших изменений одних параметров на другие, а также расчеты новых типов ламп. Как подчеркивалось в гл. 6, подобные задачи удобно решать методом поправок (см. § 6.1), в частности рассмотренную выше подгонку Uj, при уменьшении длины.
Влияние ограниченных изменений параметров на характеристики ЛЛ («метод поправок»). Выразив градиент потенциала, мощность, излучение в виде степенных функций условий разря-
да {d, I, рц.т, СН), получим следующие зависимости (см. § 6.1):
ДЕ Ad
Е Per
- + п
Д/и.г Ри.г
= "254,d
А/ /
+ 254.;~7~ + "254,
185, о
185,/
+ "l8S,p
Ри.г АЯи.г Л.г
(10.28)
где Д£=£2-£1 с соответствующим знаком; аналогично составляются Д для других величин.
Вместо (10.28) можем записать:
(10.29)
(Ф, (254)/Ф, (254)) = {Jd,) 254. (/J/) 254,/ (pjp) 254,p
и т. д. Индексы 1 и 2 у d, I, р, Е, Ф соответствуют двум сравнительно близким значениям изменяемых величин. Аналогичного вида зависимости могут быть получены и для других параметров.
Для аргонно-ртутного наполнения при давлении паров ртути, соответствующем максимальному выходу излучения линии 254 нм, при изменении параметров разряда в пределах d= 19-ь 38 мм, /===0,2-=-0,6 А, Раг=267-=-530 Па из обработки данных [10.3] получаем следующие средние значения показателей степеней: /Z£,d«-0,70; /г,!»-0,20; Пе,аг0,08; ft254,d«0; /j254,i~0,69; /Z254,Ar~0,0; /Zi85,d~-0,88; fti85,i~0,83; /Zi85,Ar» «0,0. Значения n для других условий разряда находим, построив соответствующие зависимости в двойном логарифмическом масштабе. Точность расчетов по этим формулам при выбранных пределах изменения параметров составляет ±10- 15%. В случае необходимости точного расчета надо сужать пределы изменения параметров и брать для них более точные значения п или выражать параметры в виде полиномов второй и более высоких степеней условий разряда (см. § 6.1, [6.3], а также таблицу Приложения). В этом случае повышается точность расчетов и диапазон изменения параметров.
Метод поправок позволяет быстро решать множество задач, например оценивать влияние разброса конструктивно-технологических параметров (d, /эл, Ри.г), разброса параметров ПРА (др, др). изменения условий эксплуатации (Uc), условий охлаждения {to и других факторов) на характеристики ламп. Могут решаться и обратные задачи, связанные с выбором допусков на те или иные параметры.
Рассмотрение всего многообразия возможных многовариантных задач, связанных с оптимизацией ЛЛ и ПРА, выходит за рамки данной книги. В настоящее время разработаны программы расчета и САПР ЛЛ. Подробнее см. в [6.3, 6.4].
10.7. РАЗРАБОТКА ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП ПОВЫШЕННОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ
Серьезным недостатком стандартных ЛЛ трубчатой формы являются их большие габариты (особенно длина) при малой мощности и, как следствие, малые яркости. В силу этого требуется большое количество материалов на производство ламп и светильников и практически невозможно создать высокие уровни освещенности, необходимые для точных зрительных работ. Поэтому давно (с 50-х годов) делались попытки повысить яркость ЛЛ при сохранении высокой световой отдачи и срока службы. Очевидно, что повышение яркости неизбежно связано с повышением w=kjiEI/nd.
Пути повышения световой отдачи при повышенных значениях W. Простое повышение мощности стандартных типов ламп выше определенного предела путем увеличения силы тока приводит к существенному падению световой отдачи. При перегрузке 40-ваттной лампы до 200 Вт ее температура повышается до 90-95 °С, а световая отдача падает до 34 %. При искусственном поддержании давления паров ртути на оптимальном уровне (/тр=44-ь-50°) при том же повышении мощности световая отдача падает до 45-48 % (см. рис. 10.16). Поэтому задача создания ЛЛ с высокой световой отдачей при повышенных значениях w состояла прежде всего в том, чтобы найти условия разряда, обеспечивающие при повышенных удельных мощностях более высокий выход резонансного излучения, чем у ламп обычного типа. Экспериментальные и теоретические исследования, проводившиеся в связи с этим за рубежом и в нашей стране, привели к более глубокому пониманию физических процессов в лампах и созданию теории разряда. В результате наметились пути частичного решения этой задачи и разработки ЛЛ с более высокими световыми отдачами при повышенных значениях ш. В § 6.3 на основе анализа теоретических соотношений гл. 3 было показано, что необходимые условия разряда сводятся к поддержанию оптимального давления паров ртути, соответствующего максимальному выходу резонансного излучения, независимо от удельной мощности, к повышению электронной температуры, к уменьшению концентрации электронов, к уменьшению числа тушащих соударений и к уменьшению тепловых потерь.
Как указывалось в § 6.3 (см. также гл. 3), градиент потенциала Е и электронная температура Те могут быть повышены
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