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

чивость и др. в силу указанных причин их применение перспективно прежде всего в ЛЛ и других дуговых лампах НД, работающих в схемах мгновенного пуска.

9.8. ЭЛЕКТРОДЫ ЛАМП ВЫСОКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ

Работа электродов в лампах высокой интенсивности (ВИ).

В лампах ВИ применяют самокалящиеся катоды. Вследствие большой плотности тока, составляющей (3-7) 10 А/см, и высокой температуры плазмы электроды работают в тяжелом тепловом режиме. Нетрудно подсчитать, что плотность мощности, выделяющейся на электродах в месте «привязки» дуги, достигает сотен ватт на один квадратный сантиметр. Рассеяние подобных плотностей мощности при помощи излучения привело бы к неминуемому перегреву и крайне быстрому испарению, в первую очередь оксидного материала. Сохранение в этих условиях на рабочем участке поверхности электродов температуры, необходимой для их нормальной работы, возможно только путем отвода этого потока тепла за счет высокой теплопроводности к другцм участкам электрода, где это тепло может быть рассеяно с приемлемыми градиентами температуры. Поэтому в лампах ВИ применяют поверхностн о-активированные электроды так называемого пленочного типа. Они представляют собой конструкцию из тугоплавкого металла с достаточно высокой теплопроводностью, на рабочей поверхности которого находится тонкая (мономолекулярная) пленка веществ, снижающих работу выхода, но почти не уменьшающая теплопроводности.

Последнее время в некоторых типах дуговых ламп ВД и ча-:Стично СВД находят применение также синтерированные катоды с вставками из композитных эмиссионных материалов.

Эффективность и долговечность работы электродов в рабочем режиме определяются, как и в других дуговых разрядах, прежде всего их эмиссионной способностью и скоростью распыления, но в условиях разряда ВИ.

Условия работы электродов в ртутных (и вообще лампах с парами металлов и других веществ) и газовых лампах ВД существенно отличаются в стадии зажигания и разгорания. В лампах с парами металлов в первый период после зажигания разряда плотность паров в холодной лампе мала и дуговой разряд происходит при сравнительно низком давлении, определяемом давлением инертного газа в лампе. Вследствие этого для зажигания разряда требуется сравнительно невысокое напряжение. Однако увеличивается возможность распыления электродов на стадии разгорания, которая длится до нескольких минут. В газовых лампах ВД зажигание разряда происходит при ВД, поэтому практически отсутствует стадия разгорания и



Рис. 9.11. Разрушение поверхности анода, работающего в сильноточном разряде СВД, при пульсациях тока (7=45 А; Рхол=8-10 Па; время работы 25 ч)


отпадает возможность распыления электродов на этой стадии. Но для зажигания требуются очень высокие напряжения, особенно в длинных трубчатых лампах, что может приводить также к разрушению электродов.

Эти различия в условиях работы приводят к различию в конструктивном оформлении электродов в лампах с парами и газами.

Разрушение электродов. В момент зажигания разряда ВД катод обычно настолько холоден, что не может обеспечить термоэмиссию, достаточную для образования термоэлектронной формы дуги, и возникает тлеющий разряд. Катодное падение напряжения составляет около 100 В. Затем, по мере того как происходит местный нагрев катода и формирование КП, катодное напряжение падает до значения 5-15 В. Большое катодное падение напряжения в период тлеющего разряда приводит к распылению электродов за счет ионной бомбардировки (см. § 9.2). Таким образом, чем меньше число зажиганий и чем короче стадия тлеющего разряда, тем меньше катодное распыление. При работе на переменном токе каждые полпериода происходит перезажигание разряда и может иметь место такой процесс, который приводит к дополнительному распылению. О его наличии свидетельствует появление пиков перезажигания, если они связаны с явлениями на катоде.

В сильноточных разрядах ВД при пульсациях тока, превосходящих определенную величину, наблюдается разрушение рабочей поверхности анода. Особенно сильно этот процесс наблюдается при разряде в ксеноне и других более легких инертных газах. Рабочая поверхность анода покрывается оплавленными наростами вольфрама в форме шариков, изъязвлениями поверхности между ними и мелкими трещинами (рис. 9.11). Аналогичная картина наблюдается и при работе газовых ламп с короткой дугой на переменном токе. Исследования показали, что разрушения связаны с изменением теплового режима на рабочей поверхности анода и, по-видимому, вызваны явления-



ми термоусталости металла. При одинаковой средней силе тока и глубине пульсаций разрушение анода тем меньше, чем ниже работа выхода электронов (точнее, входа) и чем меньше давление наполняющего газа. С ростом глубины пульсаций выше некоторого предела (см. ниже) или при работе на переменном токе скорость разрушения быстро возрастает. Она возрастает также со временем, поскольку на разрушенной поверхности повышается работа выхода вследствие испарения активирующих присадок и связанного с этим повышения температуры.

При малых расстояниях между электродами и наличии пульсаций силы тока иногда наблюдается перенос материала на катод. На катоде образуются наросты, искажающие его форму и изменяющие условия разряда. Это приводит к неустойчивости положения разряда на электродах, к изменению длины дуги и ее яркости и делает лампу непригодной для работы в оптических системах.

Фиксация положения разряда на электродах. В лампах высокой яркости с короткой дугой возникает необходимость фиксации положения разряда на электродах. В случае разряда с КП последнее имеет склонность перемещаться по рабочей поверхности катода. Перемещения возникают при неровностях на торцевой поверхности катода и неоднородной активировке. Наиболее устойчивое положение разряда на катоде наблюдается при работе без КП или вблизи точки перехода в эту форму разряда. Некоторые практические приемы, обеспечивающие фиксацию пятна, указаны в этом параграфе ниже.

Работа электродов в металлогалогенных лампах имеет ряд особенностей, связанных с явлениями в самом разряде и влияющих на выбор материалов и конструкцию, и поэтому рассмотрена в гл. 16.

Электроды ламп высокого и сверхвысокого давления с парами металлов. Характерной особенностью работы электродоз в этих лампах является период разгорания разряда, особенно опасный в отношении распыления электродов, поскольку разряд в этот период начинается при низком давлении паров. Его продолжительность в зависимости от типа лампы и ПРА составляет от нескольких десятков секунд до нескольких минут. Поэтому конструкция электродов должна предусматривать их защиту от распыления.

Электроды ртутных ламп ВД переменного тока трубчатой формы. Оба электрода имеют одинаковую конструкцию и размеры. Конструкция и размеры выбираются таким образом, чтобы обеспечить оптимальные условия для попеременной работы электрода катодом и анодом как в стадии разгорания, так и в рабочем режиме.



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