Уэймаус д., Газоразрядные источники света (988969), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Желательно, чтобы любая дуговая лампа с иодидом работала при том же токе н с тем же падением напряжения на дуге, как Рнс. В-4. чротографня дуги ртутной лампы с иодндом торна, иллюстрирующая крайнюю степень стягивания. 212 Рис, В-б. Фотография дуги ртутной лампы с иодидами тория и натрия, влл1острирующая «расширение» дуги, вызванное добавкой подина натрия. и ртутная лампа соотвстствующсй мощности'". Для лампы мощностью 400 Вт это соответствовало бы напряжению на дугс около 130 В при 3,2 Л.
Однако в ртутной лампе с добавкой иодида тория рабочее напряжение на дуге достигает примерно 250- 300 В, что объясняется, в основном, значительно меньшим поперечным сечением дуги, проводящим ток. б) Расширение дугового разряда К счастью, имеются иодиды металлов, которые при внедении их в дугу оказывают противоположное воздей- е В начальный период разработки ламп с кодпдачп металлов надеялв . всь, что могут быть сконструироиаиы подобные лампы, кото- рые способны были бы работать с пускорегулирующ р ур " (ПРА), используемой для ртутных ламп.
Эта предпосылка была по- ложена в основу нх конструирования. Однако оказалось, что лампы с иодидами металлов не зажигаются надежно с существующими ПРА, используемыми в США для большинства ртутных ламп. Непредви- денно выбор рабочих параметров ртутных ламп стал базироваться д . р лносылках: многие органязацвп, использующие , а. и, ля личного освещения, хотя н считающие переход ртутные лампы для у. а ным, незкоиомичным на металлогалогеипые лампы нецелесообразным, вследствие нх малого срока службы, монтирую в ют в своих установках ПРА для этих ламп.
Такие ПРА в настоящее время позволяют удовлетворительно эксплуатировать ртутные л когда срок службы металлогалогенных лалаян п, р повысится, они просто смогут перейти на зги лампы для повышения светоотдачи п улуч- шения цветопередачи 'з. ствие, а именно расширяют дугу. Это — иодиды щелочных металлов; лития, натрия, калия, рубидия и цез р .
8-5 представлена фотография дуги лампы с нодидамн тория и натрия, полностью аналогичнои лампе р, -, за исключением наличия в ней добавки иоднда нс. 8-4, натрия. На этой фотографии ясно видны больший диаметр и, следовательно, более стабилизированный стенками колбы характер дуги. м ГУ 'з' ьрй пй Л7 чз глй !4 "о-'— Уд зд дй гдд Упала илаамаллй иадида ма Усм Улиль лиги Рнс.
8-8. Вндямый диаметр дуги ртутной лампы с нодндами натрия н скандня н заянснмостн от содержания з ней ноднда натрия. Рнс. 8-7. Рабочее напряжение ртутных дуговых ламп с яодндамн торна н щело гных металлов з заанспмостн от содержания нодпда щелочных металлов. Для полученпя того же эффекта требуетсн з 3 — б раз болыпе нодяда натрия, чем ноднда цезия, На рис. 8-6 представлены результаты измерения видимого диаметра ртутной дуги с добавками иодидов скандия и натрия в зависимости от количества добавки иодида натрия, внеденной в лампу.
ловл Большой эффект добавки щелочных металлов об усвлен низким потенциалом ионизации атомов щелочных металлов, которые обеспечивают возможность полчения значительно большего количества свободных электронов в низкотемпературных областях П и дуги. рисутствие этих свободных электронов позволяет получить электрический ток, который приводит к большему рассеянию мощности и большему выделению тепла в этих низкотемпературных областях.
Вследствие этого здесь 214 повышается температура, в результате чего увеличивается диаметр высокотемпературной области дуги электро- проводной зоны. Таким образом, добавка иодидов щелочных металлов влечет за собой увеличение тока дуги при заданной мощности и уменьшение падения напряжения на дуге. Эффективный потенциал ионизации находится в точно заданной зависимости от количества иодида щелочного металла, которое должно быть добавлено для обеспечения заданной степени расширении дуги и заданной степени снижения рабочего напряжения прн заданном значении мощности. На рис.
8-7 представлена зависимость рабочего напряжения на ртутной лампе мощностью 400 Вт, содержащей иодиды тория и щелочного металла, от содержания в ней добавки иодида щелочного металла, а именно иодида цезия (потенциал ионизации равен 3,9 В) и иодида натрия (потенциал ионизации равен 5,1 В). Приближенно для достижения того же эффекта необходимо ввести в 5 раз больше иодида натрия, чем иодида цезия.
Для большинства ламп иодид натрия представляет собой предпочтительную добавку, расширяющую дугу, так как он обеспечивает сильное излучение келтой резонансной линии натрия (расширенной в красную область, аналогично натриевой лампе высокого давления, хотя и не в такой степени), которое способствует существенному повышению световой отдачи лампы. Добавка иодидов щелочных металлов в кварцевую дуговую лампу допустима только потому, что иодиды щелочных металлов слабо взаимодействуют с кварцем при обычных рабочих температурах, в то время как щелочные металлы весьма активно взаимодействуют с кварцем.
Как будет более подробно показано в гл, 11, расширение дуги оказывает некоторое влияние на перенос и поглощение излучения. Радиация, излучаемад в центральной части шнура дуги, поглощается в болеехолодных зонах, что способствует ее рассеянию здесь в виде тепла. Это вызывает повышение температуры, что в результате увеличения тока во внешних зонах дуги приводит к еще большему рассеянию энергии, сопровождающемуся дальнейшим повышением температуры. Вследствие этого атомы с расширенными за счет давления резонансными линиями, сочетая значительное поглощение в средней части линии со значительным переносом энергии краями линий, также оказывают расширяющее 218 Н деиствие, хотя потенциал ионизации их не слишком низок.
Добавка ноднда таллия в дуговую лампу с иодидом тория вызывает увеличение диаметра дуги вследствие переноса излучения и поглощения линии таллия 535 нм, несмотря на то, что потенциал ионизации таллия (6,0 В) сравним с потенциалом иоппзапии торня (в точности не известен, однако, вероятно, составляет 6,2 В). Однако в этом отношении щелочпые металлы предпочтительней, так как они сочетают оптимальный спектр для расширения дуги за счет поглощения с расширением, вызванным низким потенциалом ионизации.
Добавка нодидов индия, галлия или таллия как в отдельности, так и в сочетании, как правило, не приводит к стягиванию дуги. Энергетические уровни атомов этих металлов более подобны энергетическим уровням атомов ртути в том, что их сравнительно мало; большинство из них имеют энергию, большую или равную половине потенциала ионизации. Таким образом, среднее значение потенциала возбуждения в этих атомах больше половины значения потенциала иопизации, а анализ, приведенный в гл. 6, предсказывает, что они должны иметь стабилизированную стенками колбы дугу. и) Взаимодействие иодидои Отсутствие какой-либо количественной теории, описывающей влияние различных добавок иодидов на дугу и друг на друга, вынуждает признать эмпирический подход единственно возможным путем определения оптимума иодидов. Работа, проведенная в течение ряда лет в лабораториях фирмы «Сильванияъ 1Л. 8-11), привела к получению ряда данных, которые могут служить либо исходными точками для теоретических анализов, либо требуют теоретического объяснения.
Как уже отмечалось выше в этой главе в связи с уравнением (8-2), около стенок колбы необходимо имсть достаточное количество иода в газовой фазе для того, чтобы химическое равновесие между металлом н иодидом металла было смещено в сторону соединения во избежание конденсации металла на стенках. Исходя из этого, желательно иметь избыток иода. Однако избыток иода влечет за собой образованно 1з у стенок колбы, а 1я сильно поглощает свет.
К счастью, можно использовать избыток иода в виде Ня1з, который сравнительно не стоек (по сравнению с 1а) 2!б и прозрачен. На рис. 8-8 показаны постоянные равновесия Квази для разных реакций. Как следует из этого рисунка, К„„п для Ня!я при низких температурах значительно меньше, чем для иодида натрия и иодида тория. Следовательно, пар мсталлического натрия или пар металлического торна может легко восстановить Ньт1а, образуя иодид натрия или иодид торил Избыток пода ром вд 8 ". й г шуру'г; и. ' Рис 8-8. Константы равновесия пля различпык реакций в зависи- мости от величины, обратно пропорциональной температуре. в виде Нд!з также допустим, как и свободный иод для прсдотвращепия конденсации натрия или торня (или иного щелочного или тугоплавкого металла) па стенках колбы.
Обеспечение условия присутствия связанного иода н виде Н(11з, а не в виде 1, требует тщательного регулирования отношения между иодидом и ртутью в газе. Однако, как это следует из рис. 8-8, эти соединения су- 2!7 1,П Рис. 8-9. Относительная интенсивность спектра тория в ртутной лампе с колином торпа в зависимости от отношения 1: Ня.
а пб 1п 1п га 1: нй щественно не отличаются одно от другого в отношении стабильности. Можно способствовать образованию На!я путем использования избытка ртути. На рис. 8-9 показана относительная интенсивность излучения ртутной лампы с иодидом тория в зависимости от отношения содержания иода к ртути. В этом случае источником торна является торий на катоде, а иод вводится в виде На!о.
При небольших значениях добавки иода количество иодида, выделяемого с катода в виде ТЫь возрастает с увеличением Нп1з. При больших значениях отношения 1: Ня имеет место избыток иода и количество ртути недостаточно для предотвращении образования из избытка иода 1з, Практически во всех известных автору лампах с иодидами металлов отношение 1: Нп находится в пределах от 0,2 до 0,8 1е!. 8-10).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
