Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, в плазме разряда переменного тока повышенной чаототы, как и в плазме импульоно-периодичеокого разряда, возможно перераспределение заоеленнооти уровней атомов ртути, причем при одинаковой электричеокой мощнооти, рассеиваемой в положительном отолбе разряда, и сохранении характера возбуждения уровней (например, все'уровни выше 63P2 возбуждают оя чиото отупенчато) это перераспределение осуществляется в пользу более выооколежащих ооотояний. G помощью уоредненных по времени окороотей возбуждения уровней атомов ртути можно рассчитывать интеноивнооть опектральных линий ртути, анализировать их изменения при переходе от разряда постоянного тока к переменному повышенной чаототы, выбирать оптимальные условия генерации разных линий, в том числе резонаноных.
Глава 5
ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИИ РАБОТЫ
ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
Оптимизация газоразрядных источников овета овязана о решением целого ряда научных и технических задач и долина объединять уоилия специалистов разных профилей: физиков, проводящее исследования овойотв плазмы иоточников овета,призлектрод-внх облаотей разряда и т.д., химиков, занимающихся разработкой эффективных люминофоров, инженеров, ооздаюших новую пуо-ко-регулирующую аппаратуру, электродные узлы и т.д. В основе подхода к оозданию эффективных газоразрядных дамп должны лежать исследования овойотв плазмы, являющейся "рабочим телом" источников овета. Знание физичеоких процеооов, протекающих в плазме, позволяет предсказывать условия ее существования,наиболее благоприятные для генерации резонаноного излучения и, Следовательно, для ооздания максимального оветового потока.
Переход к дияамичеокому режиму питания иоточника овета является неоомненно перспективным по целому ряду причин (возможность повышения световой отдачи, использование полупроводниковых пуоко-регулирующих аппаратов, более выгодные уоловия работы катодов, уменьшение пульсаций светового потока и т.д.), поэтому поиок оптимальных условии работы газоразрядных иоточ-виков овета в динамичеоком режиме питания приобретает оообое значение. Наиболее наглядно проанализировать выбор энергетически оптимальных условий генерации оветового потока ламп можно путем анализа каналов энергетичеоких потерь и перераспределения их меяду этими каналами в завиоимооти от уоловий как стационарного, так и динамичеокого разрядов. Такой анализ не только нагляден, но и наиболее точен, так как позволяет заметить даже малые изменения оветовой отдачи. Эффективность любой линии ртути, например КПД резонаноного излучения о дяи-
195
ной волны 253,7 нм, может быть представлена отношением мощно-оти, излучаемой в рассматриваемой линии, к оуммарной мощности, расоеиваемой по воем каналам:
ч* - F*/Zipi •
Анализ величины Jj^ сводитоя, таким образом, к рассмотрению мощноотей Pfc, идущих на различные каналы потерь энергии электронов.
В условиях разряда низкого давления в смеси паров ртути о инертными газами рассеянная в плазме электричеокая мощность расходуется по оледуюпшм основным каналам:
1. Потери энергии электронами при неупругих соударениях о атомами ртути в основном ооотоянии. К ним отнооятоя затраты энергии электронами при возбуждении и ионизации атомов.Основную часть таких потерь в рассматриваемых условиях составляет энергия, которая в конечном итоге переводитоя в излучение резонансных линий атома ртути.
2. Потери энергии электронами при упругих соударениях с атомами инертного газа. Эта энергия не имеет непосредственного отношения к излучению и приводит к нагревацию газа.
3. Потери энергии электронами на отенках разрядной трубки есть энергия, уносимая электронами плазмы на стенки трубки в результате амбиполярной диффузии. Эта энергия также "бесполезна", она приводит к нагреванию отенок трубки.
Рассмотрим каждый из перечисленных каналов потерь энергии подробнее.
і. ІБалано энергетических потерь I в плазме разряда постоянного тока
Необходимо подчеркнуть, что мы не отавили перед ообой задачи изложения в данной книге конкретных рекомендаций, которые незамедлительно могли бы быть попользованы при решении оветотехничеоких задач. Ооновная наша цель - описание кинетического подхода к исследованию плазмы газоразрядных источников овета низкого давления, без которого невозможно проведе-
196
нив оптимизации условий работы люминесцентных ламп. Кинетический подход открывает возможности и для дальнейшего расширения задачи, например при необходимости расширения диапазона разрядных условий, выяснения роли какого-либо процесоа, протекающего в плазме, исследования плазмы нестационарного разряда и т.д.
Вернемся к рассмотрению баланса энергетических потерь.
Потери энергии в области неупругих столкновений электронов. Основной вклад в потери энергии электронов в плазме люминесцентных ламп внооит возбуждение 63P1 2~ и 61P1-уровней атомов ртути. Учтем также потери энергии на возбуждение ряда выооколежащих уровней, чтобы выяснить влияние условий разряда на нерезонаноные линии атома ртути. Долю мощности,которую тратит один электрон на эти процеооы, можно выразить так:
