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

Приведенные выше уравнения устанавливают связь между размерами фольги и ввода, условиями охлаждения и нагрева и температурным полем. С их помощью можно решать различные задачи. На практике при конструировании лампы требуется определить размеры фольги и ввода на заданную силу тока и условия нагрева и охлаждения. В качестве критерия принимается предельно допустимая температура фольги у ее наружного конца, определяющая долговечность ввода. Толщина фольги бф выбирается, исходя из условия получения надежного впая, и, следовательно, тоже может считаться заданной (см. § 7.!0). Таким образом, остается выбрать ширину Ьф и длину Ic- фольги. Ширина достаточно длинной плоской фольги из технологических соображений не должна превышать 6 мм и в крайнем случае 10 мм. Если она оказывается недостаточной, то надо применять цилиндрические фольговые вводы или усиленное охлаждение.

Следует иметь в виду, что в приведенном выше расчете не учитывался теплоотвод по выводу и влияние цоколя, которым обычно снабжаются концы лампы. Поэтому его следует рассматривать, скорее, как пример подхода к вопросу. С этой точки зрения для инженерной практики представляет интерес упрощенная оценка предельного нагрева фольги током, тепловых потерь через вводы различной конструкции и т. п.

Предельный нагрев фольги током легко определить, положив в (7.94) dT/dz = Q, что соответствует бесконечно длинному вводу. Тогда Qih=Qioxji-Подставляя выражения для Qi из (7.95) и (7.96) и решая относительно Т, получаем

ГкЕ-/=р/(5фра)-,-7о. (7.106)

Для определения температуры фольги надо ввести небольшую поправку на перепад температуры в кварцевом стекле ДГ,.в, воспользовавшись формулами § 7.2 и 7.3:

ДГкв=Гф-Гкв*(/р/5ф) (Дкв/ХквР). (7.107)

По оценкам ДГкв не превышает 30-40 X.

Формулы (7.106) и (7.107) устанавливают связь между предельной Гф ст нагрева током /, геометрией фольги и ввода и другими условиями. Из ннх при заданных значениях /, бф н ф легко получить Гф или, наоборот, при вадаиных /, Гф и бф иайти ф. Для плоских нештампованных фольговых вводов можно принять, что ширина ввода кв2ф, а толщина (4/3) Ьф. Тогда •Ь„в2,3ф, Ркв=й;5,5Ьф и 5ф6фбф. При этих условиях

с(7"кв) /6ф6ф5,56ф бф6,5

6ф=0,028[бф (Гф-(Го-ЬДГкв) )]- =,04/,

где /, А; ф и бф, см.

Влияние нагрева ввода электродом и колбой на температурное поле ввода можно оценить, воспользовавшись методом суперпозиции. С этой целью вновь рассмотрим бесконечно длинный ввод и найдем превышение температуры ввода от нагрева электродом и колбой над температурой, вызываемой только Нагревом ввода током. Для этого введем новую переменную 0(г)-Т{г)-



-Укв, где Гкв определяется из (7.106) и (7.107). Тогда уравнение (7.97) примет вид

(й2е/Й22) = (р„ва/5квХзф)е. (7.108)

Оно легко решается, если ввести эффективные значения а и Хэф и принять Их не зависящими от температуры. В этом случае

е(2)=е(0) ехр[-(р„ва/5квХзф)"=г]. (7.109)

Из (7.109) видно, что температура дополнительного нагрева падает по экспонеите. Так, в случае ввода, изображенного на рис. 7.16,6, при 0(0) чгЗбОХ температура упадет до 0,16(0) на расстоянии 2Ч=3 см.

Тепловой поток от колбы и электрода во ввод (z==0) равен:

f ввсд= idQ/dz) г=о =-е (0) (Рква/5кь5<эф1) (7.110)

Для ввода на рнс. 7.16,6 f=ir400-0,76=:=300 Вт.

Нестационарный режим определяется путем решения нестационарного уравнения теплопроводности аналогично нестационарному тепловому режиму колб, кратко рассмотренному в § 7.7. Особый интерес эта задача представляет для конструирования фольговых вводов импульсных ламп и определения предельно допустимых токовых нагрузок на вводы. При достаточно длительной работе в режиме частых вспышек тепловой режим фольгового ввода •определяется средней мощностью аналогично стационарному режиму. Выход ввода из строя вызывается окислением внешней части фольги, соприкасаю--щейся с воздухом. В режиме одиночных вспышек для единичной длины фольги можем записать

[tPф/Sф]dtQlo.:4t-iCфiTф)yфSфdT, (7.111)

где Уф - удельная масса материала фольги; Сф - удельная теплоемкость материала фольги.

Строгое решение этого уравнения весьма сложно. Рассмотрим здесь предельный случай, когда оно сравнительно просто решается. При весьма малой длительности вспышки, если можно пренебречь Сюхл и считать, что вся выделяющаяся в фольге за время вспышки энергия идет только на нагрев самой фольги, переменные разделяются и уравнение интегрируется:

Mt = Г [сф 7ф V/Рф] dT. (7. 112)

Г(0)

Интеграл в левой части удобнее связать с энергией вспышки. Энергия, выделяющаяся в контуре за время вспышки (если пренебречь остаточным напряжением на конденсаторе и индуктивностью), равна CUu/2. Из этой энергии в лампе выделяется только часть меньшая единицы: и7л=лСС/2/2. Чтобы получить в уравнении (7.112) Wj,, умножим подынтегральные функции на сопротивление лампы R:

yR„dt J lcфУфSфJpф]RJ,dT.

о Г(0>



в целях упрощения интегрирования введем усредненные значения Сф и и эффективное значение /?л.эф- Тогда получим

..,Ct/o/2=*:[CфYфSфVф]P..,ф(Г(т)-Г(0)). (7.113)

Уравнение (7.113) связывает температуру фольги с ее сечением, энергией вспышки и эффективным сопротивлением лампы. Оно позволяет определить одну из величин при задании остальных. В частности, задавшись значениями Т{х), 5ф, Ял.эф и л, можем найти предельную энергию вспышки (СС/о/2)пред и т. д.

Уравнение (7.113) дает завышенные значения Г(т) и 8ф, поскольку в нем ке учтены потери. Чем больше длительность вспышки, тем больше величина неучтенных потерь и тем больше даваемое им завышение.

Несколько иной подход рассмотрен в [7.13].

V Глававосьмая

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ В СЛОЕ ЛЮМИНОФОРА

8.1. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ В СЛОЕ ЛЮМИНОФОРА

В современных источниках излучения широко используется явление фотолюминесценции. В большинстве случаев для этой цели используются твердые кристаллические вещества, называемые люминофорами. Они представляют собой порошки, состоящие из отдельных зерен. Зерна имеют неправильную форму и различные размеры, обычно лежащие в пределах от 3 до 20 мкм. Люминофоры используются в виде слоев той или иной толщины, наносимых иа поверхность, облучаемую возбуждающим излучением. Возбуждающее излучение, падающее на слой, претерпевает отражения и поглощения на отдельных зернах люминофора. В результате поглощения возбуждающего излучения в отдельных зернах возникает люминесценция, которая, распространяясь в слое, рассеивается и частично поглощается. Выходящее из слоя излучение является результатом распространения возбуждающего излучения и люминесценции отдельных зерен люминофора через всю толщину слоя и носит объемный характер.

Слой люминофора в лампах имеет обычно форму полости, охватывающей источник возбуждающего излучения. Поэтому возбуждающее излучение и люминесценция испытывают многократные отражения, которые необходимо учитывать при расчетах работы слоя в лампах.

Благодаря наличию большого числа зерен для определения оптических характеристик слоя могут быть применены многие представления, развитые Дя распространения излучения через поглощающие и рассеивающие среды {8.1].



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