Рохлин Г. Н. Разрядные источники света. — 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Энергоатомиздат, 1991.— 720

Рохлин Г. Н. Разрядные источники света. — 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Энергоатомиздат, 1991.— 720

HitFile:Скачать
Turbobit.net:Скачать

Первое издание книги вышло в 1966 году. Второе издание переработано и значительно дополнено с учетом современного состояния и тенденций развития разрядных источников оптического излучения. Рассматриваются физические основы работы и устройства всех наиболее важных типов разрядных источников света, конструкции современных разрядных ламп и их узлов. Значительное внимание уделено вопросам инженерного расчета. Приводятся технические и эксплуатационные характеристики ламп и схемы их включения в сеть. Основное внимание уделено наиболее массовым и перспективным типам ламп.

Книга рассчитана на научных и инженерно-технических работников, занимающихся разработкой и многочисленными применениями разрядных источников оптического излучения.
Табл. 38. Ил. 297. Библиогр. 223 назв.

ПРЕДИСЛОВИЕ
Второе издание книги выходит с несколько измененным заглавием — «Разрядные источники света» вместо «Газоразрядные источники света» в первом издании. Новое определение было узаконено введением ГОСТ 15049—81 и СТ СЭВ 2737—80 «Лампы электрические. Термины и определения». Оно более точно отражает содержание термина, поскольку термин «газоразрядные» охватывает только часть разрядных ламп.
Современные разрядные источники света все шире применяются для освещения, постепенно вытесняя лампы накаливания. В настоящее время в передовых странах мира разрядные лампы создают более половины светового потока, и, по-видимому, в будущем эта доля будет возрастать. Объясняется это тем, что они имеют более высокие световые отдачи и большие сроки службы, чем лампы накаливания; кроме того,— и это очень важно — современные разрядные лампы дают возможность в очень широких пределах варьировать спектр излучения, мощность, яркость и другие параметры.
За время, прошедшее после выхода в свет первого издания книги, расширилось применение разрядных источников света в осветительных, а также в многочисленных облучательных и других специальных установках. Интенсивно разрабатывались и получили широкое применение новые типы, были достигнуты большие успехи в области технологий производства, в теории и методах расчета различных разрядных ламп (особенно в связи с применением современных ЭВМ). Значительно расширился круг лиц, связанных с исследованиями, разработкой, производством и многочисленными областями применения. Накопилось очень много новых данных, разбросанных по множеству статей в отечественной и зарубежной печати.
Отсутствие достаточно полных монографий, отражающих современное состояние в этой области, побудило автора во втором издании обобщить и систематизировать новые данные, чтобы изложить физику и технику наиболее распространенных разрядных источников света и показать тенденции их развития.
Материал первого издания практически полностью переработан и весьма существенно дополнен при сохранении общей структуры. По содержанию книга, по-прежнему, разделена на четыре части. В первой (гл. 1—5) рассмотрены физические основы теории излучения столба разрядов низкого и высокого давлений и работы ламп в цепи, во второй части (гл. 6—9) — основные конструктивные узлы и принципы инженерного расчета ламп. Третья часть (гл. 10—13) посвящена лампам низкого давления, в основном наиболее массовым из них — люминес-
центным, включая энергоэкономичные и компактные. В четвертой части (гл. 14—19) описаны источники высокого и сверхвысокого давления, а именно ртутные лампы, в том числе лампы типа ДРЛ, различные типы металлогалогенных ламп, натриевые лампы высокого давления и ксеноновые.
Автор счел целесообразным исключить в этом издании материалы по импульсным лампам, газоразрядным лазерам и сократить некоторые другие, с тем чтобы более полно рассмотреть новые металлогалогенные и натриевые лампы высокого давления, новые поколения люминесцентных ламп и некоторые другие разрядные источники оптического излучения, которые получили особое развитие в последнее время и по которым практически нет обобщающей литературы. Переработаны главы, от~ носящиеся к теории разрядов низкого и высокого давлений, а также к процессам на электродах и в приэлектродных областях разряда, с учетом достигнутых в этих направлениях результатов. По-прежнему значительное внимание уделено вопросам инженерного расчета ламп. Эти главы пополнены новыми данными, полученными к настоящему времени, в том числе автором, его учениками и последователями. Заново написаны параграфы, в которых кратко изложены современные данные о работе ламп в динамических режимах, получающих все большее распространение.
По ходу изложения подчеркнута исключительно важная роль качества применяемых материалов и технологий для создания надежных ламп с характеристиками, отвечающими современным требованиям.
По своему содержанию и характеру изложения книга может рассматриваться как введение в физику и технику современных разрядных источников света. Чтение ее предполагает знание основ высшей математики, физической электроники и светотехники. Чтобы полнее представить публикации, появившиеся после выхода в свет первого издания, большинство ссылок на литературу, приведенных в первом издании, было исключено, поэтому список литературы не претендует на полноту и приоритетность.
При написании книги автор пользовался советами и помощью своих товарищей по работе, за что он приносит всем им благодарность. Автор также признателен рецензенту книги доктору техн. наук, проф. А. Е. Атаеву за ценные замечания, учет которых, безусловно, способствовал улучшению книги, а также за большую помощь при переработке § 5.1 и 5.2.
Автор

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИИ
АЧТ — абсолютно черное тело
БМП — блок мгновенного перезажигания
БАХ — вольт-амперная характеристика
рд — высокое давление (например, лампа ВД и т. д.)
ГЛН — галогенная лампа накаливания
ГФК — галофосфат кальция (люминофор)
ЗУ — зажигающее устройство
ЗЭ — зажигающий электрод
ПЗУ — импульсное зажигающее устройство
ИК — инфракрасное (например, ИК-излучение и т. д.)
ИЛ — импульсная лампа
ИС — источник света
ИОИ — источник оптического излучения
КП — катодное пятно
КПД — коэффициент полезного действия
КТП — конструктивно технологический параметр (параметры)
ЛЛ — люминесцентная лампа
ЛН — лампа накаливания
ЛТР —локальное термодинамическое равновесие
МГЛ —1 металлогалогенная лампа
МКУ —металлокерамический узел
МОА — монокристаллический оксид алюминия
НД — низкое давление (например, лампа НД и т. д.)
НЛ — натриевая лампа
НЛВД—натриевая лампа высокого давления
НЛНД— натриевая лампа низкого давления
ОИ — оптическое излучение
ОП — осветительный прибор
ОУ — осветительная установка
ПО А — поликристаллический оксид алюминия
ПОИ — поликристаллический оксид иттрия
ПРА — пускорегулирующий аппарат (аппаратура)
РЗМ — редкоземельный металл
РЛ —разрядная лампа
РЛВД — разрядная лампа высокого давления
РЛНД — разрядная лампа низкого давления
РтЛВД— ртутная лампа высокого давления
САПР — система автоматического проектирования
СВД —сверхвысокое давление (например, лампа СВД и т. д.)
СП — световой прибор
УПЛ — узкополосный люминофор
Уф ультрафиолетовое (например, УФ излучение и т. д.)
ФРЭ —функция распределения электронов ЭВМ —электронно-вычислительная машина
ЭУ —электроустановочное устройство

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ............... 3
Список принятых сокращений ............ 5
Глава первая. Источники оптического излучения ..... 6
1.1. Искусственные источники оптического излучения .... 6
1.2. Параметры источников оптического излучения..........8
1.3. Общие свойства разрядов, классификация разрядных ламп и оеновные области их применения .... . 13
Глава вторая. Процессы, определяющие генерацию и перенос излучения в разряде .......... . 19
2.1. Излучение разряда . .... 19
2.2. Спектры излучения атомов....... . 20
2.3. Основные элементарные процессы в объеме разряда ... 28
2.4. Соударения электронов с атомами.........33
2.5. Испускание и поглощение излучения атомами . . . 42
2.6. Перенос (диффузия) излучения спектральных линий в поглощающем газе ... . .......51
Глава третья. Основы теории излучения столба разрядов низкого давления .... .... ... . 60
3.1. Общая картина явлений в столбе разрядов низкого давления 60
3.2. Методы расчета потока излучения спектральных линий . 63
3.3. Концентрация метастабильных атомов ... . 71
3.4. Концентрация излучающих атомов........74
3.5. Теория столба разрядов низкого давления . .80
Глава четвертая. Физические основы расчета столба излучающих термических дуг ... , . .94
4.1. Термическая теория разрядов высокой интенсивности и условия ее применимости......................94
4.2. Концентрация возбужденных атомов и заряженных частиц . 99
4.3. Электропроводность и теплопроводность в столбе термических ДУГ.................103
4.4. Излучение термических дуг при отсутствии поглощения 109
4.5. Излучение спектральных линий при наличии поглощения . . 113
4.6. Некоторые оптические методы определения температуры плазмы термических дуг................122
4.7. Термическая теория столба излучающих дуг......124
4.8. Общий анализ уравнения баланса и законы подобия термических дуг...............132
4.9. Современные методы численного решения уравнения баланса мощности излучающих термических дуг ..... .136
4.10. Модели разрядного канала . . . . 141
4.11. Конвекция ... ......................150
Глава пятая. Работа разрядных ламп в электрической цепи . . 155
5.1. Возникновение разряда на постоянном токе в двухэлектродных промежутках..............155
5.2. Возникновение разряда в цилиндрических трубках со вспомогательными электродами...........166
5.3. Вольт-амперные характеристики и работа разрядных ламп на постоянном токе.............168
5.4. Работа разрядных ламп на переменном токе.....172
5.5. Основные соотношения для контура с разрядной лампой в цепи переменного тока при вольт-секундных аппроксимациях . . . 179
5.6. Динамические характеристики столба разрядов.....187
5.7. Дифференциальные аппроксимации вольт-амперных характеристик разрядных ламп............198
Глава шестая. Вопросы расчета разрядных ламп .... 200
6.1. Задачи и методы инженерного расчета разрядных ламп . . . 200
6.2. Коэффициент полезного действия и баланс мощности разрядных источников света............213
6.3. Условия создания ламп высокой эффективности.....217
6.4. Условия создания ламп с высокой энергетической яркостью 222
Глава седьмая. Колбы и их наполнение. Вводы.....228
7.1. Общие сведения о колбах разрядных ламп и их наполнений 228
7.2. Температурное поле колб....................234
7.3. Определение мощностей охлаждения и нагрева колб . . . 240
7.4. Экспериментальные методы определения температуры и интегрального коэффициента излучения колб источников света . . 248
7.5. Приближенный метод определения размеров колб по заданному тепловому режиму................251
7.6. Тепловой режим колб и методы его регулирования . . 256
7.7. Нестационарный тепловой режим колбы .. 262
7.8. Прочность колб ламп высокой интенсивности.....265
7.9. Наполнение колб разрядных ламп и рабочее давление в них 270
7.10. Вводы ............................276
7.11. Тепловой расчет фольговых вводов.......283
Глава восьмая. Преобразование излучения в слое люминофора 289
8.1. Преобразование излучения в слое люминофора 289
8.2. Оптические характеристики плоского слоя люминофора . . . 290
8.3. Коэффициент полезного действия преобразования излучения в слое люминофора.................293
8.4. Общие сведения о ламповых люминофорах и требования к ним 297
Глава девятая. Электроды разрядных ламп .... . 298
9.1. Основные сведения о работе электродов разрядных ламп . 298
9.2. Приэлектродные явления в тлеющих разрядах.....300
9.3. Процессы на электродах и в приэлектродных областях дуговых разрядов низкого давления ..... ..........305
9.4 Процессы на электродах и в приэлектродных областях дуг высокого и сверхвысокого давлений..........312
9.5. Баланс энергии электродов .... .... 319
9.6. Холодные электроды ламп тлеющего разряда 327
9.7. Электроды дуговых ламп низкого давления . ... 328
9.8. Электроды ламп высокой интенсивности ...... 338
Глава десятая. Основы работы и расчета ртутных люминесцентных ламп низкого давления . ....... . 348
10.1. Устройство и принцип действия...... . 348
10.2. Излучение и электрические характеристики ртутного разряда в люминесцентных лампах ... ......351
10.3. Слой люминофора в лампе ..............361
10.4. Световая отдача и баланс энергии люминесцентных ламп . . 367
10.5. Уравнения, связывающие тепловой режим колбы с ее размерами 375
10.6. Методы расчета люминесцентных ламп на основе экспериментальных или расчетных данных.........379
10.7. Разработка люминесцентных ламп повышенной интенсивности 385
Глава одиннадцатая. Современные типы люминесцентных ламп и их характеристики........... . 392
11.1. Классификация люминесцентных ламп . .....392
11.2. Цветовые и спектральные характеристики осветительных люминесцентных ламп............394
11.3. Параметры люминесцентных ламп общего назначения и с улучшенной цветопередачей.........403
11.4. Изменение характеристик люминесцентных ламп в процессе горения ..................... 408
11.5. Энергоэкономичные люминесцентные лампы..........410
11.6. Компактные люминесцентные лампы........413
11.7. Специальные люминесцентные лампы.......421
Глава двенадцатая. Работа люминесцентных ламп в различных схемах включения . .... . 430
12.1. Работа люминесцентных ламп в схемах со стартерным зажиганием ...............430
12.2. Работа люминесцентных ламп в специальных схемах . . 436
12.3. Работа люминесцентных ламп на повышенной частоте . . . 442
12.4. Радиопомехи, вызываемые люминесцентными лампами, и меры борьбы с ними..............445
12.5. Влияние различных факторов на продолжительность горения люминесцентных ламп ... .......447
Глава тринадцатая. Различные типы разрядных ламп низкого давления.....................451
13.1. Натриевые лампы низкого давления........451
13.2. Лампы с парами различных металлов при низком давлении 457
13.3. Газовые лампы низкого давления с положительным столбом 460
13.4. Лампы тлеющего свечения + .......464
Глава четырнадцатая. Ртутные лампы высокой интенсивности (высокого и сверхвысокого давлений) ..... . 467
14.1. Общая характеристика ртутных разрядов высокого и сверхвысокого давлений, классификация ламп . ...... 467
14.2. Ртутные лампы высокого давления трубчатой формы . . , 474
14.3. Ртутно-кварцевые капиллярные лампы с принудительным охлаждением....... ......490
14.4. Ртутные (шаровые) лампы сверхвысокого давления с короткой дугой ................ 495
14.5. Ртутно-кварцевые лампы с исправленной при помощи люминофора цветностью............503
14.6. Ртутно-накальные лампы (лампы смешанного света) . . . 518
Глава пятнадцатая. Основы работы металлогалогенных ламп 522
15.1. Устройство и принцип действия металлогалогенных ламп . . 522
15.2. Выбор излучающих добавок и буферного газа и оценка эффективности разряда............ 529'
15.3. Экспериментальные данные излучения металлогалогенных добавок и ртути и их анализ..........534
15.4. Влияние металлогалогенных добавок на дуговой разряд . . 537
15.5. Процессы, определяющие пространственные и временные распределения металлогалогенных добавок в разряде .... 542
Глава шестнадцатая. Некоторые особенности работы и конструирования металлогалогенных ламп ... . 555
16.1. Выбор формы и размеров колбы, дозировка ртути и излучающих добавок..............555
16.2. Баланс энергии металлогалогенных ламп...... 563
16.3. Особенности работы электродов в металлогалогенных лампах 567
16.4. Зажигание и перезажигание разряда в металлогалогенных лампах....................575
16.5. Способы, ограничивающие потери натрия через кварцевое стекло и разрушение впаев у зажигающего электрода . 580
Глава семнадцатая. Основные типы металлогалогенных ламп и пути их усовершенствования ......... 583
17.1. Металлогалогенные лампы для общего освещения .... 583
17.2. Металлогалогенные лампы с улучшенным качеством цветопередачи для специального и общего освещений.....587
17.3. Металлогалогенные лампы с преобладающим излучением молекул добавок..............593
17.4. Металлогалогенные лампы с преимущественным излучением в отдельных участках спектра . .......596
17.5. Маломощные металлогалогенные лампы......598
17.6. Схемы включения и режимы работы металлогалогенных ламп 603
17.7. Пути дальнейшего повышения световой отдачи и улучшения качества цветопередачи металлогалогенных ламп .... 606
Глава восемнадцатая. Натриевые лампы высокого давления 609
18.1. Принцип действия и устройство.........609
18.2. Характеристики разряда в парах натрия и других щелочных металлов при высоких давлениях..............612
18.3. Особенности конструкции и работы ламп высокого давления в парах натрия и других щелочных металлов.....618
18.4. Экспериментальные данные зависимости световой отдачи и электрических характеристик ртутно-натриевого разряда высокого давления от условий разряда ........ 623
18.5. Давление паров натрия и ртути в зависимости от состава амальгамы и ее температуры.........630
18.6. Баланс мощности натриевых ламп высокого давления и определение доли тепловых потерь.........632
18.7. Основные характеристики плазмы натриевого разряда высокого давления..............633
18.8. Теоретический анализ характеристик столба натриевых ламп высокого давления и сравнение с экспериментом .... 637
18.9. Основы расчета разрядной трубки натриевых ламп высокого давления..............643
18.10. Температурный режим разрядной трубки и ее холодной зоны 652
18.11. Влияние разброса конструктивно-технологических параметров на характеристики ламп ....... . 656
18.12. Тепловой расчет внешних колб натриевых ламп высокого давления...............658
18.13. Основные типы натриевых ламп высокого давления и их характеристики ..............661
18.14. Новые типы натриевых ламп высокого давления и перспективы их дальнейшего развития.............667
Глава девятнадцатая. Газоразрядные лампы высокой интенсивности ............. - 674
19.1. Свойства сильноточных разрядов высокого давления в тяжелых инертных газах ...........674
19.2. Ксеноновые лампы высокой интенсивности трубчатой формы 680
19.3. Ксеноновые лампы СВД с короткой дугой в колбах шаровой формы................686
19.4. Специальные типы газоразрядных ламп высокой интенсивности 694
Приложение............. . 697
Список литературы . . ............. 699
Предметный указатель.............710

Похожие книги: