Уэймаус д., Газоразрядные источники света (988969), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Из-за высоких давлений натрия коэффициент поглощения для этих длин волн очень высок. Как показано на рис. 7-9,а, б, кривые для линий излучения натрия могут быть представлены в виде произведения двух кривых; кривой испускания, которая становится выше и шире при увеличении давления, и кривой пропускания, провал в которой уширяется при росте давления натрия. В результате этих процессов натриевый разряд высокого давления может излучать почти 40% подводимой электрической энергии в полосе длин волн, образованных резонансными уровнями зР.
Световая отдача, соответствующая этому спектру излучения, довольно высока * Новый удобный случай изучения формы спектральных линяй натрия при зысокнх иаилеииях возможно стимулирует изучение позбужлепзых состояний молекул Ча'т. Это пример того, как технология подкрепляет науку теи же хорошо, как паука извлекает пользу из технологии. 192 из-за высокой концентрации энергии в желто-оранжевой области, к которой очень чувствителен глаз. Световые отдачи ламп, использующих натриевый разряд высокого давления, достигают 115 лм/Вт, т. е. почти таких же значений, как у натриевых ламп низкого давления. Кроме того, уширение резонансной линии приводит к излучещпо намного более широкой полосы цветов, вслсд- Цд 1о 53 Рэ тб длил» триггер, хглж Рнс. 7-3 Спектр излучения патрии от ламп, работающих при различ- ных даилеииях натрия.
ствие чего свет, испускаемый патриевым разрядом высокого давления, более удовлетворитслен для разнообразных осветительных целей, чем монохроматический желтый свет натриевых ламп низкого давления. Кроме того, так же как и ртутные лампы высокого давления, натриевый разряд высокого давления может работать при высоких концентрациях мощности, генерируя излучение с большой удельной мощностью. Для достижения давления в 27 кПа (200 мм рт.
ст,), к сожалению, требуется температура жидкой фазы натрия около 700'С. Она лежит вне пределов термической 13 — бэ 193 ешмв. 4 шш ° Рис. 7-9. Линни излучения натрия. а — при относительно низких лавлениях; б — при повышении лавлсвия; 1 — генерируемая Форма линии излучения; 2 — спектральный козффиииеит пропускаиня паров натрия; 3 — наблюласьгая Форма линни излучения. ', /, ~',и, г прочности любого стек- 1 '~, ла; более того, натрий при этих температурах сильно разрушает крем— ний. Недавно, однако, появился новый материал — поликристаллическая окись алюминия [Л.
7-111, которая пропускает свет, не реагирует с натрием и имеет высокую рабочу1о темпера- туру. Этот материал, выпускаемый несколькими фирма- ми под разнообразными фирменными названиями («Дже- нераль Электрик» вЂ” лукалокс; «Корнин㻠— корам; «Кур⻠— вистал), стимулировал интенсивное изучение и развитие в области натриевых ламп высокого давления. Основной проблемой создания ламп в светопропуска- ющей трубке из окиси алюминия является создание удов- летворительных электродных вводов. Так как окись алю- миния имеет кристаллическую структуру, то она нс мо- жет быть подвергнута обработке пламенем, как стекло, с тем чтобы сделать обычные впаи. Техника, которая должна быть использована, — это вариант спая керами- ка — металл.
Пример такого соединения показан на рис. 7-10. 5 Колпачок па конце, обычно сделанный из ниобия, который имеет ТКР, очень близкий к ТКР свето- 1 дрили Гпглг г, пм Рнс. 7-10. Эскиз поперечного сечения типичного мствллокерамнчсского узла нвтрневой лампы высокого давления в разрядной трубке нз окиси алюминия 1 — трубка из поликристаллической окиси алюминия; 2 — инобиевая нлн коваровая откачках трупка 1штенгель); 3 — ниобиевыя колпачок, 4 — место холодного отпая; б— электрод; я — стеклолемеит или спаянный шов; у - откачное отверстав. !94 пропускающейся окиси алюминия, приварен или припаян к выводу электрода и трубке.
Колпачковый узел соединен с колбой из окиси алюминия при помощи пайки твердым припоем или стекловидным цементом. Применение пайки металлами зависит от того, имеет ли расплавленный металл (нли металлы) достаточно большое сцепление как с поверхностью окиси алюминия, так и с ниобиевым колпачком. Есть несколько соединений, яо все они страдают в какой-то степени отсутствием смачиваемости с окисью алюминия. Они имеют особое преимущество, будучи непроницаемыми для металлического Ха. При пайке стекловидным цементом используется стеклянный или кристаллический материал с более низкой точкой плавления, чем у окиси алюминия, при помощи которого подобно клею «приклеивают» колпачок.
Обычно стекловидные цементы смачивают поверхность окиси алюминия лучше, чем твердые припои, и допускают более широкие изменения расстояния между колпачком и трубкой 2'. Лампы, запаянные стекловидным цементом, имеют ббльшие потери натрия из разрядной трубки, чем лампы, спаянные актнвнымн металлами. Происходит ли это изза проникновения нагрия через соединения или из-за реакции между натрием и присадками стекловидного цемента внутри разрядной трубки, еще не ясно. Типичная разрядная трубка лампы высокого давления мощностью 400 Вт имеет внешний диаметр примерно 9,5 мм и длину дуги около 95 мм.
Поскольку используют металлические колпачки, в лампе нет зажигающего электрода и напряжение, необходимое для зажигания, относительно велико. Разрядная трубка обычно наполнена зажигающим инертным газом при давлениинесколько килопаскалей. Может быть использован любой из инертных газов; однако ксенон имеет преимущество, так как уменьшает тепловые потери через газ за счет меньшей теплопроводности, что увеличивает эффективность действующих ламп, но требует более высоких напряжений для зажигания, Так как ниобий легко окисляется, то разрядная трубка должна быть помещена во внешний баллон, чтобы устранить контакт с воздухом.
Современные лампы имеют откачанные внешние оболочки, помогающие поддерживать достаточно высокие температуры холодных точек. Обычно используются оболочки приблизительно трубчатой формы диаметром около 50 мм, 13» 195 Кроме натрия разрядная трубка содержит также ртуть! фактическое атомное отношение натрия и ртути около 2: 1 или 3: 1. В соответствии с характеристиками давления паров натриевой амальгамы эти соотношения обеспечивают в работающих лампах парцнальные давления натрия около 27 кПа 1200 мм рт. ст.) и ртути около !30 кПа (1000 мм рт, ст.) ", Ртуть добавляют по нескольким причинам. Во-первых, при отсутствии ртути для получения 400 Вт дуга должна работать при токе 10 А и 44 — 40 В; при добавлении ртути электрические параметры: 4,7 А и 100 В. Как увидим в гл.
12, это делает балласт более экономичным Во-вторых, добавление ртутных спектральных линий в зелено-голубой области к желто-оранжевым ушпреппым линиям натрия улучшает цветопередачура. И, наконец, натрий намного легче обрабатывать и получать в форме твердои амальгамы, чем в чистом виде. Полученные промышленным способом натрневые лампы высокого давления были впервые описаны в 1965 г. Лоуденом и Шмидтом 1Л. 7-121. Онн опирались на более ранние работы Шмидта [Л. 7-101 по исследованию разрядов высокого давления во всех щелочных металлах. Из-за новизны исследования по физике самого разряда было опубликовано очень мало работ.
Экспериментальное изучение радиального распределения температуры в дуге усложняется тем, что обычные трубки из окиси алюминия, будучи скорее светопропускающими„чем прозрачными, рассеивают свет очень сильно, делая невозможным использование спектроскопической техники для измерения локальных концентраций возбужденных атомов. Однако разрядная трубка может быть сделана и из монокристаллического коруида, который прозрачен так, что можно проводить спектроскопические измерения, подобные измерениям для ртутных ламп.
Самая ранняя публикация, известная автору, принадлежит Ригдену 1Л. 7-131, который измерил радиальное распределение яркости дуги. Рисунок 7-11 приведен из его статьи. Это распределение яркости дуги показывает температурный профиль дуги, стабилизированной степками. Ловке 1Л. 7-14] в статье, представленной на 20-й ежегодной конференции по газовой электронике в 1967 г., описывает вычисление температурного профиля дуги.
Большинство публикаций в литературе в настоящее время представляет собой в основном рекламу, описание 19б характеристик ламп для уддд ч 1 Бддт,'ок потенциальных погреби- .~ урдд,'1~1 тЕЛЕй И ПОЧтв НЕ СОДЕР а Ггдд 11~ ак жит информации о фактически происходящих,; 1,1' ггд' 'к физических пРоцессах $, 'и'~ уддку В качестве образца мож-, бдд 11' '„р ~р,,; ~Л. 7-15 — 7-181. к дд '1 ' Промышленные образцы ламп до последнего времени страдали несколькими недостатками. Первой и главной проблемой была проблема надежности спая колпачка с разрядной трубкой. Теперь, в основном, эта задач и а решена.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
