Запорожец Издания
150 Pc-i у Вт Рис. 10.23. Световой поток Л Л диаметром 38 мм, длиной 1200 мм в зависимости от мощности столба при наполнении различными инертными газами до давления 267 Па Уменьшение давления наполняющего газа повышает световую отдачу. Таким образом, при создании ламп с 4-5-кратной перегрузкой по сравнению со стандартной замена аргона неоном и снижение давления до 200-267 Па (1,5-2 мм рт. ст.) могут дать выигрыш начальной световой отдачи на 25-50 % по сравнению с аналогичной лампой, наполненной аргоном. Другой метод решения вопроса о выборе оптимальнььх условий наполнения для мощных ламп был предложен И. М, Весельницким [10.3]. Экспериментально (см. § 10.2) и теоретически (см. гл. 3) было показано, что при понижении давления инертного газа Црез проходит через максимум, положение которого по мере повышения Рюг смещается в сторону меньших давлений (см. рис. 10.15). Такая закономерность наиболее четко выражена для тяжелых наполняющих газов и больших диаметров трубок (38,54 мм). Исходя из этого было предложено наполнять ЛЛ с высокими Pict тяжелыми инертными газами (Аг, Кг) до значительно более низких давлений, чем принято, лежащих вблизи максимума 1]рсз от ри.г. Так, например, максимум 11рез при высоких Pict и диаметрах трубок 38-54 мм получается при наполнении аргоном до 13,3 Па (0,1 мм рт. ст.). При этом црез подобного разряда с Pict~1,6 Вт/см равен кез стандартной Л Л мощностью 80 Вт с Р,0,5 Вт/см. Начальная световая отдача примерно на 10-15 % выше (в зависимости от мощности), чем при наполнении их неоном до давления 270 Па (2 мм рт. ст.). Однако возникают серьезные проблемы с изготовлением и работой электродов. Выбор состава и давления наполняющих газов определяется не только высоким значением начальной световой отдачи, но также и ряцом других факторов. Среди них обеспечение заданных электрических характеристик при заданной длине, а часто и прн ограниченных возможностях изменения диаметра, прием- темого напряжения зажигания, достаточно большого срока службы катодов, стабильности светового потока. В настояш,ее время для согласования всех этих, подчас противоречивых, требований с успехом применяют смеси нескольких инертных газов, причем выявлено большое разнообразие смесей, которые могут быть использованы для этих целей. В этих условиях важное значение для ускорения разработок и выбора оптимальных составов смесей газов и их давлений наряду с экспериментальными исследованиями приобретает метод математического моделирования (см. гл. 3 и 10). При необходимости повысить градиент потенциала следует использовать (обычно в смеси с аргоном) более легкие газы, например неон (реже гелий), при необходимости понизить - более тяжелые, например криптон (см. § 10.2). Предварительное определение градиента потенциала в двухкомпонентной смеси может проводиться по простой эмпирической формуле (10.1). При расчетной оценке смесь надо исходить из формул § 3.5. Задача может быть решена только путем совместного решения всей системы уравнений для столба. Расчеты напряжения зажигания f/з в газовых смесях пока достаточно сложны (см., например, [10.10]). Поэтому в инженерной практике можно рекомендовать ориентироваться на качественные соображения, вытекающие из теории (см. § 5.1 и 5.2), и уточнять их количественно на основании экспериментов. Расчетное и частично экспериментальное решение этих задач ведется на кафедре светотехники МЭИ. Падение яркости люминофоров и предельная величина удельной нагрузки ЛЛ [10.11]. Повышение удельной электрической нагрузки W приводит к повышению температуры трубки и люминофора и увеличению интенсивности воздействия на него облучения коротким УФ-излучением, потоками электронов, ионов и метастабильных атомов. В результате происходит более быстрый спад яркости со временем горения. Исследования ЛЛ с галофосфатными люминофорами показывают, что спад среднего за всю продолжительность горения светового потока увеличивается практически линейно с увеличением удельной электрической нагрузки [10.11]. Таким образом, средний за срок службы световой поток ЛЛ в зависимости от w, с одной стороны, растет за счет роста начального светового потока, а с другой стороны, падает за счет более быстрого спада среднего за продолжительность горения светового потока. В связи с этим средний за продолжительность горения световой поток Фср имеет максимум в зависимости от w или Рл, положение которого с повышением стабильности люминофора смещается в сторону больших W или Рл. Действительно, зависимость нулевого (не более чем через 2-3 ч горения) светового потока ЛЛ от можно выразить формулой, однотипной с формулой, описываю- щей зависимость выхода резонансного излучения от концентрации электронов [10.11]: (10.30) где А и В - коэффициенты, подбираемые так, чтобы расчетные значения отличались от экспериментальных не более чем на 2-3%. Для спада светового потока ЛЛ с галофосфатным люминофором за первые 100 ч горения можем записать ЛФн/Фо=1-(Фн/Фо)=аш; (10.31) аналогично для среднего спада ДФсп/Фн=1-(Фср/Фн)=рг, (10.32) где аир - коэффициенты, зависящие от стабильности излучения люминофорного слоя и определяемые экспериментально. Объединяя формулы (10.30) - (10.32), получаем = (1 - «) 1 - N- (10.33) Анализ (10.33) показывает, что Фср имеет максимум в зависимости от W. Пользуясь экспериментальными данными § 10.2 для лампы в трубке d=38 мм и Раг=9-67 Па (0,07-0,5 мм рт. ст.), находим Л?»25 см/Вт, Б л; 1,2 см/Вт. На рис. 10.24 построена зависимость Фср от W для указанных значений А и В при заданной стабильности люминофора а и Из этих кривых следует вывод о том, что создание ЛЛ, у которых w превышает гЮтах, соответствующее максимуму Фср, явно нецелесообразно. Поскольку кривые Фср от Рл или W имекАг пологий максимум, а световые отдачи резко падают с ростом Рл или W2, предельное Фср=Фо(1- *ср,т/1/ср,отн.ед J Рис. 10.24. Зависимость средних за срок службы значений светового потока и световой отдачи от удельной электрической нагрузки 2 в приведенных единицах (значения Фср и tiv ср для стандартной ЛЛ с 0)2=0,025 Вт/см2 приняты аа единицу) /3 = 2,J с м2/Вт 0,2 И,Вт/см2 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
|