 |
 |
 |
 |
в § 15.1 обоснованы преимущества разрядов ВД для ламп с излучающими добавками. Пользуясь выражениями, приведенными в гл. 6, а также другими, описывающими эффективность излучения столба разрядов ВД, имеем
T]cT эф« (1)пахГ\вф(1-Р1т/Р1ст)Сэф. (15.3)
Из (15.3) видно, что при заданной чувствительности приемника для увеличения эффективного КПД столба необходимо повышать г)эф, т. е. добиваться такого распределения излучения по спектру, при котором как можно большая часть оптического излучения столба лежала бы в области наибольшей чувствительности приемника, и повышать г)эн= (1-Р1ст/Р1ст)тэф, что можно достичь, уменьшив (Pit/Pict), т. е. относительную долю
тепловых потерь в столбе, и повысив значение тэф.
Одно из первых экспериментальных обследований влияния галогенных добавок на спектр и световую отдачу ртутного разряда ВД было проведено Рейлингом (библиографию см. в [0.9, 0.10, 15.3]). Он обследовал свыше 30 добавок и их комбинаций (Lul, Nal, .Agl, Aul, Mgb, Cab, Srb, Bab, Znh, Cdb, Inls, TII, Eub, Hfl4, Snl2, Pblz. Sbis, Scis, Telg, Mnls, Thlg, Feb, Cob, Irb, Ptb, Nib).
Исследования проводились им на стандартных ртутно-кварцевых горелках ламп типа ДРЛ мощностью 400 Вт, имеющих рабочее давление паров ртути около 4-10 Па. В горелки помимо ртути и аргона 2,67 кПа (20 мм рт. ст.) вводились иодиды одного или нескольких из перечисленных элементов. Световая отдача и некоторые другие характеристики измерялись в зависимости от мощности лампы, что было эквивалентно изменению температуры стенок колбы и соответственному изменению давления паров иодидов.
Из рис. 15.3, построенного нами по материалам упомянутой статьи Рейлинга, видно, что световая отдача растет с ростом мощности и что наибольшее повышение дает введение TlI-f-Nal. Аналогичные работы проводились во всех передовых странах, в том числе и в СССР.
Весьма важным результатом этих работ явился вывод о том, что наибольшую мощность излучения добавок имеют, как правило, их резонансные линии или линии, соответствующие переходам с наиболее глубоких уровней возбуждения. Это давало определенный ключ к выбору добавок с точки зрения получения требуемого спектрального состава излучения [0.9, 15.3, 15.4].
Исходя из этого следовало, что для создания источников с излучением, сосредоточенным преимущественно в одной спектральной линии, необходимо использовать резонансное излучение элементов из группы щелочных металлов (Li, Na, К, Rb,
т 200 300 WD Р,Вт
Рис. 15.3. Световые отдачи ртутных ламп при давлении паров ртути око- 1,,лм/Бт ло 4-10 Па с добавками различных иодидов в зависимости от мощности (температуры):
/ -Нв: 2 - Hg-l-TII-fNal и Hg-fTl-fNal; З-НвН-ТП; 4 - Нв-1-NaI-l-TlI-fInb; 5 - Нв-I-Nal-I-Tll-I-Lil; 6 - Hg-l-Nal-l-LiI; 7-HB-fTeh
Cs) И третьей главной группы (В, А1, Ga, In, Tl), спектр которых состоит из относительно небольшого числа линий. Так, например, добавка натрия дает однородное желтое излучение с длиной волны около 589 нм, добавка лития-красное излучение с К= -671 нм, добав1Ш таллия - зеленое излучение с К= = 535 нм, индия-синее и фиолетовое с ?=451 и 410 нм и т. д.
Используя излучение нескольких добавок, можно создать источники однородного излучения, сосредоточенного в отдельных участках спектра.
Спектр излучения элементов второй группы, имеющих по два валентных электрона, более сложен и состоит из большего числа линий. Поэтому использование этих элементов в качестве излучающих добавок будет давать излучение большего числа линий.
Длины волн резонансных линий и потенциалы их возбуждения для элементов первых трех групп и инертных газов приведены в табл. 2.1.
Для создания источников с достаточно заполненным, близким к непрерывному спектром излучения в какой-либо спектральной области добавки следует выбирать из элементов с числом электронов на внешней оболочке, превышающим 2, и с незаполненными внутренними оболочками (см. § 2.2 и [0,1]). В этом отношении представляют интерес побочные элементы третьей группы - скандий, иттрий, лантан и редкие земли. Известно, что соли редких земель широко использовались в открытых угольных дугах высокой интенсивности в качестве излучающих добавок. Подобные дуги дают практически непрерывный спектр (настолько густо расположены спектральные линии), близкий к белому свету, с весьма высокой отдачей, достигающей 70-90 лм/Вт. В настоящее время разработаны и широко применяются МГЛ с редкоземельными добавками (см. гл. 17).
Весьма интересно также использование элементов из числа расположенных в третьей - шестой группах с четвертого по шестой период. Спектр большинства этих элементов состоит из очень большого числа тесно расположенных спектральных линий, обычно простирающихся в обе стороны за пределы видимого участка спектра.
А. Бауэр [15.2] в целях выбора оптимального наполнения для ламп общего освещения провел оценку характера распределения излучения некоторых элементов в видимой области спектра, в частности Sc, воспользовавшись экспериментальными данными об относительной интенсивности спектральных линий, приводимыми в таблицах спектральных линий (см. табл. А. Н. Зайделя и др.). Для этого сумма относительных интенсив-ностей линий какого-либо элемента в отдельных областях спектра была поделена на сумму относительных интенсивностей линий этого же элемента во всем диапазоне спектра. Результаты подобных расчетов для всех элементов опубликованы Г. С. Са-рычевым 15.4]. По его данным с точки зрения получения высокого КПД излучения в видимой области спектра представляют интерес следующие элементы из группы редких земель: Ей, Но, Ег, Sm, La, Lu, Рг, Nd, элементы Sc, V, Ti, Na, Tl и некоторые другие, для ближнего УФ-излучения (400-300 нм) - элементы Ga, Ge, Dy, Pd, Al и некоторые другие.
Обратим внимание на то, что приведенные в таблицах спектральных линий значения интенсивностей носят ориентировочный характер и, кроме того, эти данные получены преимущественно для открытой угольной дуги, т. е. в условиях, существенно отличающихся от дуг закрытого типа в ртути или ксеноне. Поэтому подобные расчеты следует рассматривать как сугубо ориентировочные, которые могут указать только направление поиска [15.3]. В [0.10] приведен пример отличия фактического распределения по спектру от расчетного для иодидов Sc и Na.
Ртуть в качестве буфера. Во всех современных МГЛ в качестве буфера применяется ртуть. Она обладает удивительно удачным сочетанием качеств.
1. Пары ртути и ее галогенные соединения не разрушают стенок кварцевой колбы и материала электродов при их рабочих температурах.
2. Пары ртути обладают малой теплопроводностью, так как они одноатомны и имеют одну из самых больших атомных масс (200,6). Вследствие этого удается уменьшить почти до предела удельные тепловые потери в столбе Pict-
3. Потенциалы возбуждения и ионизации атомов ртути существенно выше, чем у других металлов, вводимых в качестве излучающих добавок, что позволяет вводить эти добавки при значительно более низких давлениях [см. (15.2)]. Благодаря
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