Ксеноновые трубчатые лампы и их применение - Вассерман A.Л.
ISBN 5-283-00544-5
Скачать (прямая ссылка):
Автор старался как можно точнее выполнить замыслы И.С. Маршака, сознавая, что, возможно, он это сделал не лучшим образом. Поэтому все замечания и предложения, направленные на улучшение книги, будут с благодарностью приняты. Просьба присылать их по адресу: 113114, Москва, шлюзовая наб., 10, Энергоатомиздат.
Автор
ВВЕДЕНИЕ
Известно, что источники излучения, основанные на использовании электрического разряда в газах или парах металлов, требуют при их включении в питающую сеть применения токоограничивающих сопротивлений — балластных устройств. Это связано с тем, что вольт-амперная характеристика (BAX) газового разряда является падающей, т.е. с увеличением тока напряжение на лампе уменьшается, соответственно уменьшается сопротивление лампы, и если не принять необходимых мер, то ток может достигнуть максимального значения, определяемого только внутренним сопротивлением источника питания.
В большинстве случаев зто вызовет разрушение РЛ.
Иными словами, осуществить стабилизацию дугового разряда только с помощью собственного сопротивления РЛ нельзя. Это казалось очевидным и не вызывало никаких сомнений у специалистов, занимающихся разработкой РЛ.
И.С. Маршак преодолел зти традиционные взгляды на ход BAX и показал, что возможно существование дугового разряда с возрастающей ВАХ, при которой не потребуется применения балластных устройств.
К этой плодотворной мысли И.С. Маршак пришел в результате многочисленных исследований сильноточных разрядов, ограниченных стенками трубки. При этих условиях, как он показал, имеет место квазистационарный насыщенный разряд. Характерной особенностью такого разряда является то, что рассеяние электронов ионами преобладает над рассеянием электронов нейтральными атомами, т.е. плотность тока в разряде практически не зависит от степени ионизации, так как с ростом числа электронов уменьшается их средняя длина свободного пробега. Следовательно, удельное сопротивление разряда принимает конечное значение и BAX становится возрастающей. Таким образом отпадает необходимость применения балластных устройств для ограничения тока.
Основная заслуга И.С. Маршака состоит в том, что он не только теоретически установил возможность осуществления в инертных газах дугового самостабилизированного разряда в длинных трубках, но и со свойственной ему инженерной смелостью, вопреки установившимся понятиям, нашел технические решения реализации такого разряда при создании первых промышленных образцов отечественных безбал-
5
ластных ксеноновых трубчатых ламп непрерывного горения с широким диапазоном мощностей от 6 до 20 кВт [1 ].
Приоритет в создании принципиально новых источников света принадлежит СССР и закреплен в [68].
Предметом изобретения явилась мощная разрядная лампа, например ксеноновая, с кварцевой разрядной трубкой, отличающаяся тем, что с целью обеспечения работы лампы без применения внешнего токоогра-ничивающего сопротивления основные параметры разрядной трубки выбраны в зависимости от эффективного удельного сопротивления плазмы в столбе разряда и допустимой удельной нагрузки на внутреннюю поверхность кварцевой трубки из соотношения
Л//|=4р*уд/ U\
где D — внутренний диаметр, см; /э — расстояние между электродами, см; р — эффективное удельное сопротивление плазмы в столбе разряда, Ом-см; Pyn — допустимая удельная нагрузка на внутреннюю поверхность кварцевой трубки, Вт/см2; U — действующее напряжение, В.
Следует сказать, что в ФРГ в конце 50-х годов были сконструированы трубчатые ксеноновые лампы мощностью до 65 кВт, но они были рассчитаны на работу в сети переменного тока с балластным сопротивлением в виде громоздкого дорогостоящего дросселя, масса которого для лампы мощностью 20 кВт составила около 200 кг, кроме того, требовалось наличие конденсаторной батареи емкостью 400 мкФ для компенсации коэффициента мощности сети. Иэ работ немецких авторов на основании анализа уравнения баланса мощности Эленбааса—Хеллера для стационарного цилиндрического разряда вытекало, что такой разряд должен иметь возрастающую BAX и сам себя стабилизировать [2], т.е. этот путь также приводил к аналогичному результату, полученному И С. Маршаком на основе распространения теории квазистационарного разряда в импульсных трубчатых лампах на случай стационарного разряда
Отсутствие балластного устройства для отечественных трубчатых ксеноновых ламп существенно повышает эффективность их применения.
Кроме того, эти лампы обладают еще и другими отличительными особенностями:
имеют большой диапазон единичной мощности (от единицы до нескольких десятков кВт);
спектр излучения включает в себя ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области, в видимой области спектр излучения близок к солнечному, что обеспечивает цветопередачу высокого качества;
коэффициент мощности сети почти равен единице;
отсутствует период раэгорания;
могут работать в широком интервале температур окружающей среды без изменения своих характеристик;
являются экологически чистыми, при их разрушении не происходит загрязнения окружающей среды;
сохраняют свою работоспособность при принудительном воздушном или водяном охлаждении, а также при глубоком вакууме;
