Справочная книга по светотехнике - Айзенберг Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 4.29. Изменение температуры Т, объемной плотности излучения желтой линии ртути SOT н плотности тока I в зависимости от относительного расстояния от
оси трубки г/г
тр
для ртут-
I о/ 578> /о
/ jJ \
/ \
/ ljSS7S IV \
, s \
т,к
5000
4000
3000
1,0
Г/ГТр'
0,5 1,0
•Г/гтр
2000
то
тем, что в такой термической плазме объемная мощность излучения и концентрация электронов, а следовательно, плотность тока очень резко зависят от температуры пропорционально ехр(—const/Т), где Т — в Кельвинах. Поэтому даже незначительное снижение температуры в направлении от оси разряда к периферии вызывает резкое уменьшение мощности излучеиия и плотности тока (рис. 4.29).
В термической плазме при высоком давлении излучающего газа или пара преобладает излучение иерезо-нансных спектральных линий (линий, возникающих при переходах электронов в атомах из одного возбужденного состояния в другое — возбужденное с меньшей энергией, ио не на основное—иевозбуждеиное). Ток в столбе переносится в основном электронами, так как они имеют значительно большую подвижность, чем ионы.
Излучение газов и паров в ГЛ вызвано возбуждением атомов (или молекул) в разряде за счет иеупру-гих соударений с электронами. Возбужденные атомы (кроме метастабнльных) за время 10_e—10-8 с возвращаются в состояния с меньшей энергией и при этом испускают избыток энергии в виде фотонов — электромагнитного излучения с частотой v=(UP, — где
Wi и — соответственно энергии начального и конечного состояния атома; /i = 6,626-10-34 ДЖ'С — универсальная постоянная Планка. Атомы каждого химического элемента имеют совершенно определенные, присущие только ему энергии возбужденных состояний и поэтому могут испускать фотоны только определенных частот или длин волн. Прн рассматривании такого излучения через спектральный прибор видеи спектр, состоящий из отдельных линий, расположение которых характерно для каждого рода газа или пара. Интенсивность отдельных спектральных линий зависит от условий разряда (давления, тока, диаметра трубкн и т.д.), но при этом всегда имеется определенная совокупность линий, присущих только данному элементу. Характер спектра зависит от структуры внешней электронной оболочки атома. У элементов с одним электроном на
Газоразрядные лампы
73
внешней оболочке (первая группа таблицы Менделеева), например, таких, как литий, натрий, калий, спектры состоят из относительно небольшого числа лнний. У элементов с двумя электронами на внешней оболочке (вторая группа таблицы Менделеева) число линий в спектре больше. Вообще густота заполнения спектра линиями растет с увеличением числа электронов на внешней оболочке, т. е. по мере перехода от первой ко второй, третьей и т. д. группам таблицы Менделеева. Спектры редкоземельных металлов настолько густо насыщены линиями, что производят впечатление сплошных. Спектры молекул состоят обычно из полос [28]-
В разряде с большой концентрацией свободных электронов (большая плотность тока и высокое давление) значительную интенсивность имеет непрерывный спектр, возникающий при торможении свободных электронов под воздействием ирнов, электронов, атомов.
Таким образом, подбирая род газа илн пара и условия разряда, мы можем получать различные спектры излучения с различным распределением интенсивностей. (Конкретные спектры см. отдельные типы ГЛ.)
П реобразование излучения разряда при помощи люминофоров открыло широкие возможности создания ГЛ с самыми различными спектрами излучения. Обычно для возбуждения люминофора используется УФ излучение разряда, которое люминофор преобразует с определенными потерями в более длинноволновое излучение, лежащее в УФ или видимой областях спектра (см. пп. 4.3.2, 4.3.3).
Электрические характеристики. Для ГЛ стационарного действия мощность и напряжение на лампе нормируется, так как конструкция ГЛ предусматривает их работу при определенной мощности и токе. При работе ламп на падающих или почти горизонтальных участках вольт-ампериой характеристики для надежной стабилизации и работы без пауз тока необходимо, чтобы напряжение на лампе не превышало 0,65 от Ucmtn, т. е. было не более 80 В для сети 127 В и 140 В для 220 В (см. разд. 6). Падение напряжения на ГЛ Uл складывается из падений напряжения у катода U„, в столбе U„ и у анода U,. Па переменном токе анодное и катодное падения напряжения обычно учитывают совместно как U,к. Поскольку ?/Ст = ?7сг,
Ur
Е1ст Ь ^ав'
В ГЛ дугового разряда UdK меняется в зависимости от типа лампы в пределах от 5 до 18 В и сравнительно слабо зависит от условий разряда. Поэтому в ГЛ с развитым столбом главная часть падения напряжения приходится на столб. Градиент потенциала зависит от состава наполнения, возрастает1 с ростом давления р и уменьшается с ростом диаметра трубки dTр и тока /. Для ЛВД
г пь 1п СЕР “тр 1 '
(4.13)
где 6=0,5-г-0,8; g = 0,2^0,3; п = —0,2н—h0,2. В лампах низкого давления Е лежит в пределах от долей до нескольких В/см. В ГЛВД и ЛСВД Е достигает десятков и даже сотен В/см.
Рабочее напряжение на ГЛ определяется расстоянием между электродами и условиями разряда, а ток, необходимый для получения заданной мощности, обеспечивается подбором сопротивления балласта, с которым ГЛ включается в сеть.
