 |
 |
 |
 |
заданной температуре и при заданных условиях охлаждения производят по формулам гл. 7, при этом можно принимать, что вся мощность, выделяющаяся на электродах, идет на нагрев стекла.
Наполнение трубок производят неоном до давления 800-1200 Па (6- 9 мм рт. ст.), а аргоном -до 400-800 Па (3-6 мм рт. ст.). Узкие короткие трубки надо наполнять до более высокого давления (на несколько сот паскалей), так как в них больше сказывается жестчение.
Значения градиента потенциала разряда в инертных газах и Ar-j-Hg в зависимости от тока и диаметра трубки приведены на рис. 13.6. Неоновые трубки диаметром 10-18 мм при силе тока 20-25 мА дают световой поток около 100 лм на 1 м длины, при этом их яркость составляет около 10 кд/м а световая отдача 9-11 лм/Вт.
Включение в сеть переменного тока обычно производят через трансформаторы высокого напряжения с большим магнитным сопротивлением. Наиболее распространена схема последовательного включения ламп, представленная I.a рис. 13.8,6. В установках повышенной надежности применяют индивидуальное питание каждой лампы (рис. 13.8,е). Напряжение зажигания t/s практически пропорционально длине трубки. Для неона при диаметре трубки 16 мм t/з на 1 погонный м трубки составляет 1000 В/м, а при диаметре 18 мм - 850 В/м, для аргона с парами ртути - соответственно 600 и 520 В/м.
Лампы повышенной яркости. Для повышения яркости ламп низкого давления увеличивают плотность тока и толщину излучающего слоя в направлении наблюдения. С этой целью между электродами устанавливают узкую диафрагму той или иной формы, через которую проходит разряд. Существуют различные варианты подобных ламп. Таким путем удается поднять яркость в десятки и даже сотни раз. Например, яркость неонового разряда, проходящего через вольфрамовую трубку диаметром 0,2 см и длиной 1 см, при плотности тока 600-800 А/см повышается до 3-4 Мкд/м, в то время как яркость неонового разряда в трубке диаметром 2 см при плотности тока 0,6 А/см2 составляет 0,02 Мкд/м" [0.8, 0.9].
13.4. ЛАМПЫ ТЛЕЮЩЕГО СВЕЧЕНИЯ
Лампы тлеющего свечения представляют собой стеклянную колбу, в которую впаяны два электрода, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга (рис. 13.9,а). Промышленность выпускает сигнальные неоновые (СН), миниатюрные неоновые (МН), неоновые специальные - панельные (ПН), фазовые (ФН), волномерные (ВМН), точечные модуляторные (ТМН-2) и другие типы ламп. В зависимости от типа лампы световой поток состав- ляет от 0,02 до 5 лм, яркость - от 0,1 до 10 ккд/м световая отдача - от 0,2 до 1,8 лм/Вт. Срок службы-от нескольких сотен до нескольких тысяч часов. Их применяют в качестве индикаторных и сигнальных ламп, указателей полярности, модуляторных, цифровых ламп и т. п. Помимо того, свойства тлеющего свечения широко используются для изготовления различных разрядных приборов, например стартеров, стабилизаторов и делителей напряжения, выпрямителей, тиратронов и т. д. (см. [13.6]).
Рис. 13.9. Общий вид ламп тлеющего свечения различного типа (а) и зависимость характеристик излучения от тока (б):
/ - область нормального тлеющего разряда; 2 - то же аномального
Включение ламп в сеть осуществляется последовательно с балластным сопротивлением, в качестве которого, независимо от рода тока применяются активные сопротивления.
Излучение. Тлеющее свечение покрывает светящейся пленкой только электрод, соединенный с отрицательным полюсом. Поэтому при работе на постоянном токе свечением покрыт только один электрод, а при работе на переменном токе свечение попеременно с частотой сети покрывает то один, то другой электрод. Излучение с весьма малой инерционностью следует за изменениями мощности, что дает возможность модулировать его вплоть до частот с несколько десятков тысяч герц, а также использовать для регистрации бы-стропеременных процессов.
В области нормального тлеющего разряда при увеличении силы тока яркость свечения остается неизменной, а площадь свечения и, следовательно, поток излучения изменяются пропорционально току. В области аномального тлеющего разряда с увеличением тока возрастает яркость свечения, и пропорционально ей возрастает поток излучения (рис. 13.9,6).
Цвет и спектр излучения определяются в основном родом наполняющего газа. Наиболее широко применяется для наполнения неон, дающий отчетливо Екдимое оранжево-красное свечение. Аргон дает бледно-голубое свечение. До-
давление ртути к неону вызывает появление синевато-белого ореола, окружающего светящуюся пленку оранжево-красного цвета. В спектре излучения появляются линии ртути.
При наполнении ламп чистым неоном наряду с пленкой тлеющего свечения оранжево-красного цвета, покрывающей катод, появляется синий ореол и свечение в объеме Оно возникает в результате возбуждения метастабильных атомов неона. Для устранения ореола к неону добавляют около 25 % гелия, атомы которого разрушают метастабильные атомы неона. Для целей фотографирования излучения, например, в осциллографах тлеющего разряда применяют наполнение ламп азотом, который дает ряд полос в сине-фиолетовой и близкой УФ частях спектра, обладающих высокой актиничностью.
Давление наполняющего газа выбирают больше, чем это соответствует минимуму кривой р1 (см. § 5.1), с таким расчетом, чтобы изменение U3, г также и других характеристик, вызванное уменьшением р за счет «жестчения» в течение всего срока службы, не превосходило заданных пределов. Срок службы определяется в основном жестчением. Оно тем меньше, чем больше объем колбы, чем выше давление газа, чем меньше плотность тока и напряжение на лампе.
Величина минимального напряжения зажигания и значение р1, соответствующее Изпйп, зависят от рода наполняющего газа, от свойств поверхности и формы катода. Снижение Uzmin при выбранном наполняющем газе может быть достигнуто путем введения небольших примесей аргона, снижающих (/а (эффект Пеннинга), а также активированием поверхности электродов.
Электроды ламп тлеющего свечения. Форма и размеры электродов определяются назначением лампы. От него зависят форма и размеры светящейся поверхности, потребляемая мощность, допустимые размеры лампы, срок службы и другие требования.
Расстояние между электродами должно быть не меньше длины катодных частей разряда при выбранных условиях разряда. Выбор материала электродов, релшма их работы и размеров см. в § 9.2 и 9.6.
Форма и размеры колбы выбираются, исходя из условий применения лампы, формы и размеров электродов, требуемого срока службы и теплового режима (см. гл. 6 и 7). При расчете теплового режима колбы можно принимать, что вся мощность, выделяющаяся в лампе, идет на нагрев колбы (Ол=&1), в миниатюрных лампах заметная часть мощности отводится через цоколь и патрон.
Падение напряжения на лампе в условиях аномального тлеющего разряда можно определять по эмпирической формуле вида
= к.н + у (/к-/н) -f Ua, (13. 2)
где Uk.k - нормальное катодное падение при заданных условиях. Его моишо считать пропорциональным работе выхода. Оно зависит также от рода наполняющего газа и формы электрода (см. § 9.2); с - коэффициент пропорциональности; (/а -падение напряжения у анода. Его можно принимать равным 15 В.
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