 |
 |
 |
 |
25 до 40 % мощности лампы и, наконец, вакуумно-плотных вводов в кварцевое стекло на силы тока в несколько сот ампер.
Наибольший диаметр кварцевых колб, освоенных в производстве, составляет 100-120 мм при толщине стенки 4-5 мм. Такие колбы, как показывают расчеты (см. гл. 7) и опыт изготовления ламп, способны выдерживать давления (10-20)-10 Па и рассеивать при нагреве до 850 °С в условиях естественного охлаждения тепловую мощность порядка 1,5-2 кВт (см. гл. 7). Приняв коэффициент ааф=г0,25 (см. гл. 7), получим, что в колбах такого размера могут быть изготовлены лампы на предельные мощности порядка 8- 10 кВт.
Эксперименты показывают, что в ксеноновом разряде ВД с короткой дугой на аноде выделяется от 25 до 40 % мощности лампы 1[ 19.5]. В лампах с естественным охлаждением эта мощность рассеивается за счет излучения раскаленного анода, отводится по вводу и передается окружающему газу, при этом часть рассеиваемой анодом мощности идет на нагрев колбы. Для того чтобы рассеять выделяющуюся на аноде 10-кнловаттной лампы мощность, требуется вольфрамовый анод до 40 мм диаметром сложной формы. Изготовление и вакуумная обработка таких анодов сопряжены с большими трудностями. Кроме того, масса такого анода настолько велика, что понижается механическая прочность лампы.
Большие трудности представляет также изготовление вакуумно-плотных вводов в кварц на токи в несколько сотен ампер (ток лампы мощностью 10 кВт составляет 200-250 А). Вводы с естественным охлаждением на токи 200-250 А еще могут быть изготовлены на переходных стеклах или в форме дисковых и чашечных вводов (см. гл. 7).
Таким образом, предельная мощность подобных ламп с естественным охлаждением составляет около 10 кВт. Дальнейшее повышение мощности возможно только путем использования принудительного охлаждения. При этом главную трудность представляет охлаждение электродов, поскольку для охлаждения колбы и вводов можно применить внешнее охлаждение.
Важным шагом в преодолении трудностей на пути создания мощных ксеноновых ламп с короткой дугой явилось создание В. П. Сасоровым разборного вакуумно-плотного ввода с водяным охлаждением электродов (см. рис. 7.15,3). Ввод пропускает практически любые токи, а водяное охлаждение электродов позволяет резко сократить размеры не только электродов, но и кварцевой колбы. Так, например, если в лампах с естественным охлаждением мощностью 5 кВт около 2,5 кВт идет нагрев электродов, колбы и вводов, то в лампах той же мощности с водяным охлаждением электродов вода уносит около 1,7 кВт. Поэтому тепловая нагрузка на колбу значительно уменьшается. Это дает возможность делать колбу меньшего диаметра.
Разборные лампы позволяют бо.чее точно выдерживать расстояния между электродами и другие геометрические параметры. На базе разборного ввода с водяным охлаждением электродов появились широкие возможности создания целой серии ксеноновых ламп на мощности от 1 до 10 кВт и более.
В настоящее время в СССР выпускается серия мощных ксеноновых ламп с короткой дугой, в которых использовано водяное охлаждение электродов [19.6]. Некоторые данные подобных ламп приведены в табл. 19.3.
Рис. Ш.14. Конструкция ксеноновой лампы-светильника большой мощности (ДКсРМ 55000):
I - водоохлаждаемый анод; 2 - металлический зеркализованный корпус; 3 - подвижный катод; 4 - охлаждаемое водой купольное окно из кварцевого стекла
Мощная ксеноновая металлическая разборная лампа-светильник. Дальнейшее увеличение мощности ксеноновых ламп с короткой дугой в кварцевой колбе выше 20 кВт практически невозможно, так как для этого требуются колбы диаметром более 15 см с большой толщиной стенки. Задача была решена Г. И. Рабиновичем, предложившим металлическую разборную лампу с внутренней эллипсоидной отражающей поверхностью и купольным выходным окном [19,7, 0.11].
Лампа представляет собой (рис. 19.14) толстостенный корпус, имеющий внутреннюю зеркальную поверхность в виде эллипсоида вращения, в одном из фокусов которого расположен разрядный промежуток длиной несколько сантиметров. Эллипсоидный отражатель собирает практически все излучение разряда возле второго фокуса, который охватывается сравнительно тон/юй полусферой из кварцевого стекла. Благодаря тому что полусфера обращена выпуклостью внутрь, кварц испытывает только сжимающие усилия, что придает ему высокую прочность (допустимое напряжение на сжатие у кварца в 20 раз выше, чем на растяжение). Вследствие значительного удаления от разряда и малой толщины кварца окно испытывает малые термические нагрузки.
Наличие разборного металлического корпуса и разборных электродов, охлаждаемых изнутри водой, позволяет поднять мощность лампы до 50 кВт н выше. Зажигание разряда производится путем кратковременного замыкания электродов. Более подробно см. в [19.7, 0.11].
Помимо рассмотренных типов ламп существует ряд мощных источников излучения, в которых дуга горит в атмосфере газа, продуваемого через разрядный промежуток и электроды, или в парах воды. Особый класс источников большой мощности представляют собой импульсные лампы. Подробнее см., например, (4.5, 5.16, 5.17].
ПРИЛОЖЕНИЕ
Напол- | «ЧГЛ- °С) | В/см при | 1. А | ||||||
нение | 1 0.3 | 1 -О | 1 3,0 | 5.0 | |||||
19 (57) | 533 267 67 | 1,94 1,80 1.72 | 1,78 1,69 1.61 | 1,63 1,57 1.50 | 1,49 1,45 1,40 | 1,36 1,32 1,30 | |||
25 (43) | 533 267 67 | 1.54 1,30 1.12 | 1,46 1.25 1.08 | 1,34 1.17 1,02 | 1,21 1,09 0,96 | 1.11 1,00 0,88 | |||
38 (40) | 533 67 | 1,24 1,12 0,99 | 1,17 1,06 0,95 | 1,07 0,98 0,89 | 0,98 0,89 0,83 | 0.85 0,78 0.71 | 0,79 0,74 0,64 | 0,72 0.67 | |
19 (44) | 533 267 67 | 1,68 1,65 | 1,43 1,43 1,49 | 1,16 1,22 1,33 | 0,99 1,05 1,18 | 0,79 0,84 1,05 | 0,65 0,73 0,94 | ||
25 (40) | 533 267 67 | 1,35 М8 1,09 | 1,20 1,03 0,99 | 1,00 0,91 0,88 | 0,83 0,79 0,78 | 0,65 0,64 0,69 | 0,52 0,55 0,62 | ||
< | 38 (40) | 533 267 67 | 0,94 0,85 0,79 | 0,87 0,79 0,73 | 0,78 0,71 0.67 | 0,67 0,63 0,61 | 0,55 0,54 0,56 | 0,49 0,48 0.51 | 0,36 0,39 0.45 |
19 (52) | 2G7 67 | 1,28 1.22 1,26 | 1,02 1,02 1,06 | 0,82 0,82 0,94 | 0,66 0,67 0,83 | 0,47 0,50 0,70 | 0,42 0,44 0,65 | ||
25 (45) | 533 267 67 | 1,10 0,95 1,06 | 0,90 0,86 0,86 | 0,75 0,73 0,76 | 0,60 0.60 0,66 | 0,43 0,54 0,52 | 0,36 0,40 0,46 | ||
38 (40) | 5i3 267 67 | 0,87 0,68 0,66 | 0,76 0,62 0,61 | 0,62 0,56 0,54 | 0,48 0,47 0,47 | 0,35 0,36 0.40 | 0,28 0,31 0,37 | 0,24 0,27 0,34 | |
Удельный поток излучения линии | Продолжение приложения ртути 253,7 нм [10.31 | ||||||||
Напол- | dj, мм <хол-X) | Рч г- | Ф, (253,7)=0,175.Л„л. | Ет/см при I, А | |||||
нение | и «г | ||||||||
£ | 19 (57) | 533 267 67 | 0,39 0,32 0,29 | 0,94 0,89 0,76 | 1,52 1,52 1,34 | 2,10 2.23 1,95 | 3,22 3,82 3,36 | ||
25 (43) | 533 267 67 | 0,3d 0,29 | 1,06 1,02 0,85 | 1,81 1,74 1,50 | 2,48 2,54 2,30 | 4,02 4,32 3,86 | |||
38 (40) | 533 267 67 | 0,37 0,34 0,30 | Г,01 0,94 0,85 | 1,59 1,68 1.55 | 2,50 2,40 2.28 | 3,71 3,64 3,54 | 4,46 4,60 4,46 | 5,55 6,02 6.41 | |
19 (44) | 53 267 67 | o.-s 0,37 0,32 | 0,82 0,87 0,81 | 1,20 1,38 1,42 | 1.54 1,86 2,02 | 2,09 2,57 3,22 | 2,23 2,96 4,07 | ||
О. + о. < | 25 (40) | 53 267 67 | 0,33 0,31 0,32 | 0,83 0,78 0,83 | 1,20 1,35 1,45 | 1,59 1.84 2,06 | 2,14 2,64 3,30 | 2,32 3,10 4,22 | |
38 (40) | 533 267 67 | 0,30 0,28 0,28 | 0,80 0,76 0,78 | 1,33 1,31 1,34 | 1,68 1,77 1.95 | 2,21 2,58 3,15 | 2,48 2,39 3,78 | 2,60 3,47 4.78 | |
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