Уэймаус д., Газоразрядные источники света (988969), страница 15
Текст из файла (страница 15)
—,а. В сырой день летом большое количе ство установке по этой причине может не з ажигаться. та про злема была решена в городах путем покры- тия ламп гндрофобной кремнийорганпческой пленкой, которая предохраняет лампу от образования на нея влажной пленки.
В В и. вроне предпочита|от использовать узкую проводящую полосу, наносимую на поверхность стекла, имею ую щ ю достаточно низкое сопротивление и обеспечивающую получение концентрации поля на элека а проводящая тродах. Может быть также использована полоса, расположенная внутри трубки. В общем, эти способы не имеют преимуществ в нар ружных осветитель- ных установках из-за низкой прозрачности пленки (сни- жение светового потока) я относитель е ьно высокой стои- мости кремнийорганического покрытия, , хотя оно работа- ет совершенно удовлетворительно.
Гпввв четвертая ЭЛЕКТРОДЫ 4-Я ВВЕДЕНИЕ В этой главе рассматриваются свойства и поведение электродов люминесцентной лампы. Электроды — основные конструктивные элементы, служащие для того, что- 78 бы обеспечить необходимое поступление тока на одном конце лампы и прием его иа другом копие. Так как лампа работает, па переменном токе, каждый электрод выполняет свои финкции в течение половины периода. Как будет показано ниже, при конструировании электрода принимают компромиссные решения, чтобы обеспечить выполнение электродом обеих функций. гб - Я0 "г' с 17 ;. =7а%1 га Рис 4-1. Распределение ионной и электронной составляющих тока в разряде типичной люмппесце~тной лампы. Л вЂ” паложитсльиый столб;  — отрипагельиов свсчспис; С вЂ” область алодио.
го падения; Р— анод; Š— катод; г, г — доля злсктродной и «о~иод составляювгих плогвосги тока соогветсгвеиво в общей плотиосги разрядного тока Ь В гл. 2 при рассмотрении работы столба разряда указывалось, что электроны в плазме переносят большую часть тока, около 99,9%. Электрод на отрицательном конце лампы (катод) и непосредственно примыкаюигая к нему область разряда (отрицательное свечение) должны обеспечивать поступление необходимого потока электронов к отрицательному концу столба разряда.
Положительный электрод (анод) должен принимать из примыкающей области разряда электронный ток, равный всему разрядному соку. На рис. 4-1 показаны стносительные значении ионной и электронной составляющих тока. В положительном столбе и на границе отрицательного свечения направленный к отрицательному электроду поток положительных ионов равен приблизительно 0,1% 1/е, где е — заряд электрона, а направленный к положительному электроду поток электронов равен примерно 99,9% (/е. Однако, как увидим далее, в люминесцеитной лампе на поверхности катода приблизительно 10% тока переносится положительными ионами и только 90%— электронами.
Следовательно, отрицательное свечение 79 представляет переходную область между пов хностью катода и концом положительного столба, в которой обеспечивается необходимое равновесие потокбв ионов и электронов. В отрицательном свечении скорость ионнзации, необходимая для того, чтобы поток ионов на катод составлял 10'$, должна быть во много раз 'больше скорости иопизации в положительном столбе разряда. Это вызывает большие затраты энергии и связано с возникновением довольно высокого падения потенциала. В разряде с горячим катодом, как, например, в люминесцентной лампе, это падение потенциала, которое называется катодным падением, сосредоточено в тонкой пленке иа поверхности катода.
Толщина этой пленки меньше 0,1 мм. Катодное падение находится в пределах от 5 до 15 В. На другом конце положительного столба анод не эмиттирует положительные ионы. Весь ток, проходящий через анод, должен переноситься электронами. Свойства покрытой пленкой околоанодной области разряда, премыкающей к столбу, зависят от соотношения полного тока разряда и электронного тока, достигающего анода, исключительно за счет диффузии. Напомним, что ~ранее при рассмотрении вопроса о поведении положительного столба установили, что электроны имеют сферически симметричное максвелловское распределение скоростей и их средняя энергия порядка 1 В, что соответствует температуре около 1! 000 К. Плоскую поверхность А (рис.
4-!), находящуюся в плазме и поддерживаемую при потенциале плазмы, пересекает хаотический электронный ток 1о возникающий при тепловом движении электронов. Если пренебречь побочными влияниями, то значение этого тока может быть вычислено по законам статистики Максвелла дге (4-1) где пт — масса электрона. Если анодный ток, извлеченный из разряда, должен быть меньше хаотического тока 1„, извлеченного при потенциале плазмы, то анод должен быть заряжен отрицательно относительно плазмы. Собираемый анодом хаотический ток уменьшается, так как более медленные электроны плазмы не способны достичь анода вследст- 80 вие наличия тормозящего гвтентхиала и, следовательно, потенциал принимает такое значение, чтобы ~~/~ е (4-2) где à — отрицательный задстжнтзающий потенциал; Т,— мектронная температура; 1„— амодный электршшый ток, который должен быть 1рният анодом.
Он больше, чем собственный анодпый т,к иа небольшую величину, равную тому ионному току, который собирает анод, будучи отрицательно запряженным по отношению к плазме. Яиодиое адеиие одиаа ооокиа /катода ааоаоеи ч 46 , ~ъ ьч Раеаооииао Рис. 4-2. Схематическое изображав~а осиовных частей разряда и рас- пределсиия пст„ациала на них. С другой стороны, если т!ебусмый анодный ток больше хаотического тока 1„, то анод должен быть заряжен положительно относительно плазмы, чтобы привлечь к себе больше электронов Разность потенциалов яекду анодом и плазмой называется анодным падением оно обычно сосредоточено на пленке, толщина которой меньше 1 мм.
В люминесцентных лампах анодное пз,"ение почти всегда положительно и обычно лежит в пр,делах от 1 до !О В. На рис. 4-2 схематичесх! изображены основные области распределения потоп|нала. В люминесцентной лампе мощностью 40 Вт дпзна положительного столба 6 69 81 приблизительно ~равна 112 см; отрицательное,бвечение представляет собой светящийся шар с диаметром в 3 см; области катодного и анодного падений имеют размеры, которые были названы выше. Темное фарадеево пространство — это сравнительно слабо излучающая область толщиной около 1 см, расположенная между отрицательным свечением и концом положительнсГго столба, и называется оно по аналогии с подобным темным пространством в тлеющем разряде по имени впервые обнаружившего его М.
Фарадея (М. Гагас1ау). рис. 4-3. Фотография аргоно-ртутного разряда в колбе без люз>инофора, горящего на постоянном токе. Четко видны различные области разряда. лв! На рис. 4-3 представлена фотография газоразрядной лампы в колбе без люминофора, работа>ошей на постоянном токе, на которой показаны различные части разряда.
Из изложенного выше ясно, что для того чтобы анодное падение было нулевым или отрицательным, необходимо использовать аноды с большой площадью поверхности. Однако большая площадь электрода нежелательна, если электрод выполняет функцию катода. Как уже было отмечено в гл. 3, катод должен очень быстро нагреваться до тез>г>ературы термоэлектронной эмиссии, чтобы избежать довольно длительных периодов тлеющего разряда, во время которых происходит катодное распыление. Но катод с большой площадью поверхности быстро напреть невозможно, особенно в тех схемах, где тлеющий разряд сам обеспечивает значитель- 82 ьук. эпсрги > длянагрева катода. Поэтому почтипикогда п.нозможнО сделать анод с такой площадью поверхности.
ыобы обеспечить нулевое анодное падение. Поло>кит~ линос аиоднос падение обязательно приводит к передаче знач ~тел1 >й добавочной энергии аноду за счет кинетической эп лгпи, приносимой на анод электронами. Обычно идут из компромисс и делают так, чтобы часть аночищо ток,> принималась нагретой до высокой температуры эмпгтиру>ощей электроны поверхностью электрода и чтобы результиру>ощая энергия составляла часть всей энергии, необходимой для нагревания эмиттера до его рабочей температуры. Последний компромисс, ва который идут в конструкции эмиттера, объясняется двумя требованиями к последнему. Катод не только должен эмиттировать электроны в течение длительного периода работы лампы, он дол>кен выдержать, по крайней мере, 5000 вкл>очений, каждое из которых может привести к тем последствиям, о которых говорилось в гл.
3. Лучше всего будет обеспечивать длительный срок службы низкотемпературный эмиттер с большой поверхностью и с очень большим запасом актнвированных щелочноземельных окислов. Однако из-за большой массы и медленного нагревания такой катод не выдержит 5000 включений в течение срока службы. Катод, который лучше всего противостоит разрушению при включениях, должен иметь небольшие размеры, небольшу>о массу, прн этом он нагревается за '/з с, но в рабочих условиях он не выдерживает и 1 ч. Максимальный срок службы эмиттера определяется компромиссом между этими двумя противоположными требованиями. В следующих двух параграфах будет довольно подробно рассказано о физических процессах, происходягцих в приэлектродных областях разряда.
Большая часть материала, которая будет представлена в й 4-2, ранее не б>ыла опубликована, хотя и обсуждалась в докладах па научных конференциях. Однако следует подчеркнуть, что ~~тор довольно резко расходится во мнении с авторами некоторых опубликованных работ. Автор сомневается том, что его экспериментальные данные неверны, по, ~вероятно, могут быть различные мнения относительно их интерпретации. б" 88 4-2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
