автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.07, диссертация на тему:Расчет, исследование и разработка натриевых ламп высокого давления, предназначенных для прямой замены дамп типа ДРЛ

Г» Г Б ОЛ

- ? ^^¿ОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССВДОВАТЕЛЬСКИЙ, ПР(ЕКГНО-КОНСТРЖГОРСКИЙ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им.С.И.ВАВИЛОВА

На правах рукописи . ВЕЛИТ ВАСИЛИЯ АВГУСТОВИЧ

.РАСЧЕТ, ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА НАТРИЕВЫХ ЛАМП ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ПРЯМОЙ ЗАМЕШ ЛАМП ТША ДРД

Специальность: 05.09.07 - Светотехника и источники света

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 1995

ы а

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском, дроектно-конструкторском светотехническом институте им.С.И.Вавилова (ВНИСИ, г.Москва) и Украинском научно-исследовательском, конструкторско-технологическом институте источников света (УНИИИС, г.Полтава)

Научный руководитель Научный консультант Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

- доктор технических наук, профессор Литвинов B.C.

- кандидат технических наук Волкова Е.Б.

- доктор технических наук, профессор Басов С.Г., кандидат физико-математических наук Калязин С.Ф.

- АО научно-производственное объединение "Зенит"

Завдта диссертации состоится " 3СЗ " 1995 г.

в "часов на заседании специализированного Совета К 143.01.01 ВНИСИ по специальности 05.09.07 - "Светотехника и источники света", 129164, Москва, пр-т Иира, 106.

С диссертацией мояно ознакомиться^ Автореферат разослан " "

биб^яйтеке ВНЕСИ. -У 1995 Г.

Отзывы в двух экземплярах, 'зг^ере^'ые пгчаты), просим направлять по адресу: 129164, Москва, пр-т Мира, 106, Совет ВНИСИ. . 4

Ученый секретарь

специализированного Сове-га К 143Л31.01 .

кандидат технических наук

З.Д. Шков

. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Натриевые лампы высокого давления (н1вд) является одними из наиболее эффективных источников света (ИС). Световая отдача таких ламп составляет от 70 до 140 лм/Вт в зависимости от конкретного конструктивного исполнения. Кроме того, сравнительно высокая стабильность световых и электрических параметров во времени обеспечивает их широкое применение в установках наружного и внутреннего освещения, где не требуется высокое качество цветопередачи.

Постоянное повншение стоимости электроэнергии, наряду с экологическими преимуществами НЛВД перед другими ИС с ртутной основой, является основным критерием для расширения ассортимента и областей их применения. Хотя НЩ дороже ламп типа ДР1 и МГ1, применение ШВД дает заметнуп экономив капитальных и эксплуатационных затрат как для новых, так и для существующих осветительных установок.

Несмотря не то, что за последние 10-15 лет ШВД претерпели значительных усовершенствований, для успешного решения всего комплекса вопросов по ЯЗШД, предназначенных для прямой замены ДРЛ,необходимо продолжать теоретико-расчетные и'прикладные исследования в этой- области.. , '

Делью работы явилось проведение комплекса теоретико-расчетных и экспериментальных исследований, направленных на создание методов расчете и конструирование ШЛИ, 'предназначенных для прямой замены ДРЛ.

Для достижения указанной цели необходимо было решить следу одие основные задачи:

- разработать методологические основы замены ламп типа ДРЛ натриевыми лампами высокого давления, обосновать выбор наиболее эффективных вариантов;

- разработать метод экспериментально-расчетной опенки напряжения зажигания НЛВД с неон-аргоновым наполнением и использовать его для решения прикладных конструктивных задач;

- на основании сунествувдпх теоретических представлении создать методику расчета основных конструктивных параметров ШГВД, предназначенных ляя шзямой замены ламп тепа ЛИП;

- ч -

- провести комплекс экспериментально-расчетных исследова-:-:::; , направленных не выявление к обобщение влияния конструктивны:; параметров на напряжение зажигания натриевых ламп высокого ■ давления с неон-аргоновым наполнением;

- провести экспериментально-расчетные исследования, связанные с оценкой энергетических характеристик натриевых ламп высо-ксго давления со смесями Пеннинга;

- выполнить комплекс экспериментальных исследований, направленных не выявление влияния эксплуатационных условий и конструктивных особенностей ШВД с неон-аргоновым наполнением не тепловые поля, условия зажигания, надежность и основные параметры указанных ИС;

- по предложенным методикам провести расчетные и экспериментальные исследования, обосновать инженерные предлояения и разработать серии ЕЛВД, предназначенных для прямой замены 2РЛ.

Объектом исследований являлись Ю1ВД, отличающиеся газовым наполнением и конструктивным исполнением; изучались параметры как серийных ШГВД и ДРЛ, так и специально изготовленных образцов.

Методике исследований заключалась в измерении: спектральных, световых и электрических характеристик ЮТД с неон-аргоновым наполнением; энергетических характеристик положительного столба разряда^ термоперных измерениях тепловых режимов указанных ИС; напряжений возникновения разряда и зажигания ШГВД со смесями Пеннинга и при наличии внешних дополнительных электродов подвига (ВДЭП) различной конструкции; при многовариантных расчетных исследованиях использовались ЭВМ.

Научную новизну определяют представленные в работе:

- теоретические исследования возмокностеи замены ламп типа 2?Л на те или иные варианты натриевых ламп высокого давления;

- методика и результаты исследования энергетических характеристик, электрических, световых и цветовых параметров НЛЗД, предназначенных для прямой замены ламп типа

- метод теоретико-экспериментальной оценки нвпряяения зажигания Н31В1 с не он-аргоновым наполнением в зависимости от основных конструктивных параметров;

- алгоритм расчете основных параметров НЛБД, предназначенных для замены ламп -1РЛ.

Лрактическур ценность работа определяет:

- обобщенные результаты экспериментального исследования злияния конструктивных параметров на напряжение зажигания Ю1ВИ со смесями Пеннинга;

- данные, надежно отражавшие влияние разброса основных конструктивных параметров (давления смеси, процентного содержания аргона, внутреннего диаметра РТ, межэлектродного расстояния"! ив напряжение зажигания Н1ВД со смесями Пеннинга;

- научно-практические результаты комплексного исследования электрических, световых и цветовых параметров ШЩ с неон-аргоновым наполнением;

- разработанная серия ШВД с неон-аргоновым наполнением мощностью 110, 210 и 340 Вт, предназначенных для прямой замены ламп типа ДРЛ мощностью 125, 250 и 400 Вт.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на Всесоюзном научно-техническом симпозиуме по газоразрядным источникам света (г»Полтава, октябрь, 1991 г.), 1-й Международной светотехнической конференции (г.Санкт-Петербург, ипнь, 1993 г.), 45-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, аспирантов и студентов Полтавского инженерно-строительного института (г.Полтава, апрель, 1993 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в II-печатных работах; по ее материалам получено одно авторское свидетельство и два положительных решения по заявкам на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав и заключения, списка литературы из 125 наименований, иллюстраций на 52 страницах, а таете приложения на 23 страницах.

- б -

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность и сформулирована цель диссертационной работы, перечислены научные положения и прикладные решения, выносимые на защиту, а также кратко отражено основное содержание работы.

В первой главе - "Анализ литературных данных. Задачи работы" - рассмотрено состояние работ, посвященных теоретическим и экспериментальным оценкам параметров и эффективности НЛВД, методам их расчета, различным способам снижения напряжения зажигания НЛЦЦ; дан анализ факторов, влияющих на качество, срок службы и эксплуатационную надежность НЛВД, сформулированы задачи работы.

Анализ теоретических и экспериментальных исследований процессов в разряде, на электродах и в приэлектродкых областях НЛВД, проведенных Г.Н.Рохлиным, Е.В.Волковой, Д.Уэймеусом, Х.Акуцу и др., показали, что недостаточно хорошо изучен целый ряд вопросов, имежпглх большое научное и прикладное значений и касающихся, пренде всего, баланса энергии в НЛВД и в том числе в НЛВД с неон-аргоноькм наполнением, условий зажигания разряда, формирования температуры холодной зоны и т.п.

Упомянутые направления исследований должны .лежать в основе разработок НЛВД со смесями Пеннинга, предназначенных для прямой замены ламп типа ДРЛ.

В общем случае реконструкция пействутаих осветительных установок (ДОУ) с лампами ДРЛ мо:*ет осуществляться прежде всего по еле душим направлениям:

-' из всей действующей осветительной установки заменяется только ИС;

- заменяется ИС и производится корректировка пускорегули-руюаего аппарата для надежного зажигания НЛВД;

- производится демонтаж ДОУ и устанавливаютсяновые комплекты источник сЕега - пускорегулируший аппарат - световой прибор.

Реконструкция ДиУ с минимальными капитальными затратами обеспечивается в случае, если вновь устанавливаемые лампы, могут работать в той же электрической схеме и с той же оптической

системой, что и заменяемые. Учитывая то, что лемпн 1РЛ зачитаются без специальных зажигающих устройств, возникает необходимость проведения комплекса работ по снижение напряжения зажигания ЮВД. Б этой связи исследования НЛЗД, предназначенных для прямой замены 1РЛ, показали, что практический интерес представляют два пути снижения напряжения зажигания ( из):

- наполнение разрядной трубки (РТ) газовыми смесями енккаг-шими (У'З до'требуемых значений;

- применение дополнительных зажигающих устройств.

Влияние неон-аргоновой смеси не энергетические характеристики рязрядя, напряжений зачигекия, е такяе электрические и сзетотехнкческие параметры, срок слуябы и стабильность параметров ео времени придаст достаточную сложность и самостоятельность задаче разработки ГО1БД, предназначенных для прямой замены ламп типа Л?1 (ГОЭДз), особую важность и актуальность. -

Сбкая научная и прикладная направленность работы, а такие анализ литературных данных, позволили сфсриулнрозвть следующие основные задачи диссертации:

- разработка методологии замены ламп типа 1Р1 на ГО13Д;

- комплексное исследование, напряжения возникновения разряда и зажигания ЮГЗД с неон-аргоновкм наполнением в -зависимости от конструктивных параметров РТ и условий зажигания;

-.экспериментальное исследование и выявление наиболее эффективной конструкции дополнительного электрода подвига;

- оценка некоторых параметров положительного столба разряда Ю13Д, РТ которых наполнены смесью .N<3 - Н^ - Ме - Аг и-уточнение отдельных составлявших баланса энергии; • .

- экспериментальное определение и регулирование тепловых полек РТ ЮГВЛз в стационарных и пусковых режимах;

■ - экспериментальное исследование и анализ эксплуатационных характеристик НЛВДз в пусковом и рабочем режимах;

- расчет серии ГОЩ, предназначенных для прямой замены ламп типа ДРЛ и выявление наиболее эффективных конструктивных репеник;

- экспериментальное определение и выбор наиболее оптимальной конструкции светорассеивающего покрытия;

- расчетно-экспериментвльная оценка влияния основных конструктивно-технологических параметров на напряжение зажигания.

е -

Вторая глава - "Методы расчета и исследований". - посвящена методологическим основам замены ламп типе ДР1 на варианты натриевых ламп высокого давления и особенностям их расчете; методологии экспериментально-расчетной оценки зависимости напряжения зажигания от конструктивных параметров .ЮВД с неон-аргоно-вкм наполнением, исследованию отдельных составляющих баланса энергии НЛВДз. .

-Исследование вариантов реконструкции-ДОУ с лампами типа ДР1 показали, что замена ламп ДРЛ (полная или частичная) на специальные НГВД позволит значительно сократить расход электроэнергии (при сохранении сложившихся условий освещения), либо, повысить световой поток осветительной установки, при той же потребляемой мощности, а также сэкономить средства на рекон- , струкцию ДОУ. .

Результаты исследования КЛВД с неон-аргоновыи наполнением показали, что переход от ксенона в качестве' зажигающего газа ШГВД к неон-аргоновой смеси, сопровождается изменением ряда Физических характеристик разряда. В первую очередь это связано со снижением осевой температуры разряда и увеличением тепловых . потерь из-за более высокой теплопроводности смеси №а - Нд - Ме - Аг-,по сравнению е Ла - Н^ - Хе. Оба эти процесса приводят к уменьшению выходящего излучения равряда и, следовательно, к снижению его эффективности как источника света, а также к увеличению температуры стенок РТ.

Экспериментально быле установлена зависимость удельных тепловых потерь разряда от давления неон-аргоновой смеси (для постоянных геометрических параметров и теплофизических свойств разряда рис. I): >_

¿ = 7,2-Реи0'18 (I)

Показано, что выражение удельной мощности выходящего излучения имеет вид:

Фе< - 0,65(Р< - 7,2-Рем0'18),' (2)

где ?< - удельная мощность положительного столба, Вт/см,

8r/i* 20

Ю

1Q ¿O 30 40 50 Р<, ár/гн

Рис. I. Зависимость удельной мощности излучения' столба Фе< от удельной подводимо* мощности Р< для НЛЗД с ксаноновыи (— ) я неон-аргонозкм (—) наполнением при различной давлении, мм рт.ст.г I - 20, 2 - 5, 3 -20, 4 - 60, 5 - 100.

I I

--- --- 1 I Уе (40 бт/с»)

Ке (306т/м)

Y 4 2

N

/

20 40 60 ¿0 т Ля, т/тст.

Рис. 2. Зависимость КПД разряда от давления газовой смеси (//а + 0,7^Аг) для двух значений удельной электрической мощности: I - Р( = 30 Вт/см, 2 - Р< =40 Вт/си.

£/¡c

0.55

О.5 0,45

04

ОЗУ

о?

Уравнение для Фе<(Р<) позволяет оценить степень влияния'

давления газовой смеси на КЦЦ излучения разряда

®

2пс = Sei/Ъ = 0,65 - 4,67 Рсм°'18/Р< ( 3 )

Результаты расчета как функции Рем для двух значений Рi, соответствующих нагрузкам ламп мощностью 210 & 340 Вт, приведены на рис. 2. Полученные оценки свидетельствуют о том, что увеличение давления неон-аргоновой смесл с 5 до 100 мм рт.ст. довольно заметно (в 1,3 - 1,5 раза) екпаег КПД разряда и при выборе значений Рем з процессе разработки ламп следует учитывать полученные данные.

их

■ то чао

то то зоо

2 J -

у

и >

г.

Sic»

20-

Í3 /6 tí

¡г

150 № 250 ZOO Z50

5 I

!

i

Ш i Зг

Рас. з,- Зависимость темперагуры центральной часта FT от мощности 2 рода наполндацаго газа: I -la, 2 -f/e + 0,7%кг. эксаэ- . ряизня, ——— расчет. -

О ¿0 40 SO 00 ШО /¡*, т/та:

Рис. 4, Зависимость градаеа-та потенциала натрий-ртутного разряда от давления газовой смеси СVe + 0,4%кг) и температуры холодной 301Ш, °С: I - 630, 2 - 650, 3 -670. '

Расчетные и зкспвркмонтальйе далйьга до температура центрально* части оболочка для РГ с различным наполнением (рис. 3) свидетельствуют о хорошем согласия расчета и эксперимента, особенно для лама с неон-аргоновым наполнением л для больших мопшостей. Температура центральной части РТ, определяющая срок службы лаипы .но керамике, для РТ с нвон-арг'оиовны наполнением возрастает ва 75 - 150 °С по сравнении со стандартной РГ с ксенонои. Теидеящи а зкачекия изменения температур экспериментально додтвйрздаюхся, что позволяет сдолать вывод о возможности использования получещшх аналитических выражений.при выполнении конструктивных расчетов FT НЛВДз ¡а определении допустимых нагрузок по ыэдност2.

В результате проведенного комплекса исследований влияние давления газовой смеси и процентного содержания аргона на ть-диент потенциала положительного столба разряда установлено, (рис. 4), что:

- зависимость градиента потенциала Е от содержания

аргона в смеси весьма слабая и при оценочных расчетах ею можно пренебречь;

- величина Е существенно зависит от давления смеси {Не + '4г ) и особенно в области рабочих давлений ( 20 + 40 мм рт.ст.).

В итоге, после обработки экспериментальных данных, показано, что зависимость градиента потенциала, для РТ, наполненных неон-аргоновой смесью, можно представить в виде:

s = 5of/-p;f) í/^fa* /moYi (4)

4/, .

где J¡/M - атомная доля натрия в амальгаме (0,6+0,8 ат.д); {хз - температура холодной зоны (600+800°С); • / • - гок лампы (0,В^5,0 А); Рем - давление смеси при комнатной температуре (54-100 мы рт.ст).

Предложена математическая модель, позволявшая,на основании набора экспериментальных данных, получить аналитическую зависимость напряжения зажигания от: внутреннего диаметра РТ ( Ж ), межэлектродного расстояния ( £э ), давления газовой смеси {t/e+Ar) (Рем) и процентного содержания аргона в смеси. (.S ):

¿/.(Pcm.S , ) - 0,1873 - 0,26502 (Рсм-0,2) -

-0,0273(5 -0,7)ч0,0052( ¿a -7)-O.OIII2(¿¿ 76,8)+!,6106* *(Рсм-О,2)2+0,057195(5 -0,7)2+0,3906(Рсм-0,2)•(S -0,7)+ +0,03636 (Рсм-0,2) (6 -7)+0,003 {él -7) {а/г -6,8),

где СUJ- В/1000; />см7 - мм рт.ст. /100; fáJ ■ Ш - мм; ISJ - %4г .

ha основании проведенных экспериментальных исследований были установлены границы расчетных параметров: Рем =5+100 мм рт. ст., 3+9 см., «4,8+9,8 ми; 5 «0,3+0,9 %4г .

(5)

- см;

Предложена методика расчета электрических, световых и конструктивных параметров НЛВЗ, предназначенных для. работы с балластами ламп 1РЛ, на основе полученных расчетных и экспериментальных данных. Сущность данной методики заключается в следующем: "перемещаясь" по расчетной нагрузочной вольт-амперной характеристике (НВАХ) балластного дросселя заменяемой лампы, в пределах допустимых отклонения тока дросселя (Гдр.н. - 15® определяем совокупность электрических параметров; на основании лолученных аналитических зависимостей рассчитываем генетрию ?Т. Выбор'рационального варианта производился с учетом световой отдачи лампы, ограничений по температуре керамики ('Тке?.), удельной нагрузке на стенку РТ ( ш ) и напряжению зажигания.

В последнем параграфе данной главы рассмотрены особенности постановки экспериментов, используемый парк* приборов и специального оборудования, представлена информация об исследуемых образцах.

В третьей главе - "Экспериментальные исследования" - отражена результаты проведенного комплекса экспериментов, направленного на изучение связей. Сз с такими ванными характеристиками РТ как: с внутренним диаметром, иежзлектроднкм расстоянием, а также параметрами смеси - составом и давлением. Проведены исследования тепловых полей стенок РТ, наполненных смесью ГГеняинга, и внешней колбы. Дан анализ эксплуатационных характеристик, а также представлена данные по надежности НЛВД с неон-аргоновым наполнением. Последний параграф главы посвящен исследованию эффективности светорассеивающих покрытий на внешней колбе лампы.

Исследования зависимости напряжения зажигания от процентного содержания аргона в смеси (Не + А г) для двух давлений 17 и 34 мм рт.ст. (рис. 5) позволили сделать вывод о том, что минимальное значение из находится в пределах 170 - 190 В и-соответствует содержанию аргона 0,7 - 0,2$.' Характер зависимостей С/ з от давления смеси и межэлектродного расстояния (рис. свидетельствует о том, что, как и следовало ожидать, с увеличением ¿э напряжение зажигания возрастает, а диапазон опти- • мальных давлений смеси - уменьшается.

1/з,3 360 320

■2X0 240 230 /50

2 Л

* / ' т*1

/

1

и3>6

320

2$0 240 200 160

\ 3 // 'Ау

\ /Л/'\

\ /У

\ 1 ! 1 !

О 2,0 4О л.О 5,

Рис.5. Зависимость напряжения зажигания от процентного содержания аргона з аргон-неоковой смеси 1ля двух давлений:

1 - Рем =. 17 мм рт.ст.;

2 - Рем = 34 ум рт.ст.

{ Ф = 6,8 мм, ^ = 70 мм, =» 0,64 ат.д., РТ со спиральным ВДЗП)

0 2й 40 60 М ШРс%

Рис.6. Зависимость напряжения зажигания от давления газовой смеси ( Л-'е + 0,7п металектропнего расстояния:

1 _ ¿э = 50 мм, 2 -£=70 мм, 3 - /э = 90 ум ( ¿// =6,8 мм,

= 0,64 ат.д., РГ со спиральным ВДЗП)

Снижение Оз, кроме применения смесей Пеннинга,достигалось использованием спирального внепнего дополнительного устройства, названного дополнительным электродом погжигз.

На рис.7 приведены результаты исследований Оз от и С^ ; необходимо откатить рост Ца с уменьшением внутреннего диаметра РТ, что находится в полном соответствии с основными теоретическими представлениями. Проведенный комплекс экспериментальных исследований (рис.5-7) лег в основу разработки математической модели описания зависимости напряжения зажигания от Рем., ¿э , 5 и .

Исследования тепловых полей РТ со смесями Пеннинга и наполненных ксеноном показали, что за счет более высокой теплопроводности смеси ( //<? * Аг ) температура в центральной части РГ и в

районе холодной зоны выие соответственно на 70 и 20 °С.

Анализ влияния колебания сетевого напряжения на электрические и световые параметры ламп показал, что НЯВД с неон-аргоно-внм наполнением не уступают, а по некоторым параметрам превос- ' ходят стандартные Е13Д, в части стабильности напряжения на лампе, Елекени разгорвния к т.п.

Получен каоор данных, касавшихся изменения коэффициента мощности лампы (Кл) в процессе разгорания. В стационарном режиме работы Ю1ВД со смесью Пеннинга коэффициент модности нами оценен в 0,6.

Анализ изменения напряжения на НЛВД с неон-аргоновым наполнением в процессе горения в течение 6000 часов показал, что рост . напряжения на лампах (аил) составляет порядка 2 В на 1000 часов горения. С учетом того, что напряжение погасания этих ламп 160 -170 В, можно ожидать большего срока службы (по Vл), чем 6000 час.

Однако, для разрабатываемых ИС, более критичным является и ¿(¿) в процессе эксплуатации. Прирост напряжения .зажигания в среднем составляет ~1,5 В на 1000 часов горения (рис. 8). Высокая стабильность светового потоке в процессе эксплуатации (спад не более в течение 6000 часов горения) является одним из достоинств разрабатываемых ЙС.

ОъД

¿50. гоо .150 /00

20 50 70 90 А, им

Рис. 7. Зависимость напряжения зажигания от межэлектродного расстояния и внутреннего див-метра РТ: I - ¿¿к 4,6 мм, 2 -с!< - 6,6 мм, 3 9,7 мм,

(Не + 0,7^Аг, Рем = 20 мн рт. ст0,64 вт.д,, РТ со спиральным ВДЭП).

Рис. 6. Зависимость напряжения зажигания опытных образцов НЛВДз мощностью 210 Вт от продолжительности горения «= 70 мм, ^ «= 6,8 мм, А'е + 0,7?А/% Рем = 20 мм рт.ст.).

В четвертой главе-"Расчетные исследования и инженерные предложения, особенности конструкции и технологии производства ламп типа ДпаС, внедрение результатов работы" - отражены результаты расчетного определения конструктивных параметров серии ламп ДНаС мощностью НО, 210 и 340 Вт, предназначенных для прямой замены ламп ДРЛ мощностью 125, 250 и 400 Вт (в соответствии с предложенными метопами и методиками); проведены расчетные сценки влияния конструктивных параметров на напряжение зажигания; рассмотрены особенности конструкции и технологии производства ламп ЦНаС (дуговая натриевая лампа (со светорассеизегаим покрытием), предназначена для прямой замены ДРЛ), а также вопросы внедрения результатов работы.

С учетом полученных расчетных и экспериментальных данных эровепен расчет серии ламп типа ДНаС аля замены ламп типа ДРЛ 125, 250 , 400 Вт.

Результаты многовариантных расчетов световых, электрических < конструктивиых параметров позволили на основании сопоставле-1ия полученных данных выделить наиболее эффективные варианты 1ймя типа ДНаС мощностью НО, 210 и 340 Вт. .

Полученные нами расчетные данные зависимости КЦЦ разряда 1змп типа ДНаС от температуры холодной зоны (рис.9), позволили шклвчигь, что КПД ламп большей мощности менее чувствительны : изменению конструктивных параметров ( ¿ч , Рем, уй*» ), чем 18мп меньшей мощности.

Связь трех характеристик-температуры керамики, световой |тяачи лампы и напряжения^зажигания с давлением смеси (рис.Ю) юэволяет выбрать рациональные, и прежде всего с учетом ¿4, параметры ламп ДНаС 210.

Анализ влияния отклонения основных конструктивно-технологи-:еских параметров: внутреннего диаметра РТ, давления смеси Ne + А г ), межэлскгропного расстояния и процентного содержания ргона з смеси на напряжение зажигания был проведен с использова-ием элементов математической модели при выводе выражения / 5 /. сименяя метод логарифмического дифференцирования, было получено политическое выражение / 6 /, позволяющее оценить величину из-енения напряжения зажигания при варьировании одним или одновре-енно несколькими исходными параметрами (Рем, ¿з , ¿'А , S):

A Lfs +

(6)

где А, В, С, Д - постоянные величины, значения которых приведены в диссертационной работе.

Подобные оценки необходимы при установлении научно-обоснованных допусков на основные конструктивно-технологические параметры.

Рассмотрены некоторые специальные вопросы,связанные с конструкцией и технологией производства ламп типа ДНаС. На основании реализации предложенных технических решений получен высокий уровень унификации элементов конструкций разрабатываемых ламп, а также показана возможность их выпуска а условиях производства серийно выпускаемых ШЩЦ с использованием, в основном, действующего оборудования и технологий.

Завершается глава данными, характеризующими вопросы использования результатов работы.

В заключение автор выражает глубокую признательность и благодарность к.т.н., доценту Петренко Ю.П. и к.т.н. Петренко Н.П. за высказанные замечания и внимание к данной работе.

и os

04 OJ 0,2 0.1

з • ' /

г ~ _—

• i

(А,в T*v'c

0?i ■■200 'изо

ffK m №

№ ■ m ' «00

0.3 ■ 170 'mo

6Z5 650 675

700 in, 'С

J 0 ¿0 Pott т/тег

Рис.9• Расчетные зависимости

КПД разряда ламп -сипа ДНаС от

температуры холодной зоны:

I - ffiaC IIO, 2 - 1ЩаС 210, 3 - #iaC 340 ( d< » 6,3 мм! .4« = 0,64 ат. д.. Pew =. 20 мм рт,ст.)

Рис.1С.Расчетные зависимости световой отдачи 2* , напряжения зажигания ¿Л и температуры керамики Ткер.от давления смеси /4^+0,7%Аг ламп ДНаС 210 (>,=0,64 азд., Ы =650°С, £•// 6,8 мм).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И' ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Моделирование возможных условий замены одних ламп высокой интенсивности (ЛВИ) ЛВИ иного класса позволило разработать методологии прямой замены ДРЛ на НЛВД (НЛЗДз), с учетом которой предложена методика расчета параметров разрядной трубки (РТ), учитывающая ограничения по напряжении зажигания (1Уз), температуре керамики РТ, току лампы, а также удельной электрической

■нагрузке на стенку РТ.

2. Проведенный комплекс специальных теоретико-эксперимен-'талькых исследований позволил определить энергетические параметры НЛВД с неон-8ргоновыы наполнением, градиент потенциала, КПД излучения положительного столба разряда, удельной мощности тепловых потерь в разряде, необходимые для создания и многовариантной реализации методов расчета ламп подобного типа. -

3. Многоплановые экспериментальные исследования, связанные с оценкой влияния различных факторов не напряжение зажигания НЛВДз, позволили обосновать аналитические зависимости напряжения зажигания^ при наличии внешнего дополнительного электрода поджига, от внутреннего.диаметра РТ, межэлектродного расстояния, состава и давления- газовой, смеси, позволяющие определить технические репения ламп с Ü3^I98 В.

4. Многовариантные экспериментальные оценки тепловых полей РТ (ТПРТ) позволили установить важные - для надежной работы лемп - связи: а) ТПРТ с мощностью и ориентацией лампы в пространстве; б) температуры стенок с удельной электрической нагрузкой; в) ТПРТ на нестационарных стадиях работы ламп с характеристиками источников света; г) отражающие влияние различных факторов на 'температуру холодной зоны.

5. На основании полученных исходных данных проведен расчет вариантов ламп типа ДНеС мощностью IIO, 210 и 340 Вт; анализ полученных результатов позволил выявить наиболее эффективные решения источников света; показаны преимущества ДНаС перед соответствующими лампами ДРЛ в части увеличения светового потока до 25? при эконскии электроэнергия до 10£, стабильности световых и электрических'параметров в процессе срока службы.

- ie -

;. Полученные - для оценок влияния технологических енота- . па напряжение зеиззтаная КЛВДз - аналитические зависимости поззолнли провести расчетное обоснование допусков к отклонена!; е нормативной документации ка основные конструктивные параметры лаыл гш ДКаС с учетом их блеяния на напряжение заяггания.

7. На Полтавском государственном заводе газоразрядных лаш (ПГо ГРЛ) е Московском электроламповом заводе (АООТ ЬЕЛЗ) освоен сери&шИ выпуск ламп ДНаС 210. Еа ПГЗ ГРЛ ка 01^01.95 г. уяе'выпущено 900 тыс. ит. лещ, в 1995 году планируется освоить выпуск лаш типа ДНаС НО к ДНаС 340.

Сведенца о внедрены! результатов работы приведены в приложении к диссертации.

Основное содержание диссертации изложено в слодушш: работах: ■

1. А.С» 1746434 /СССР/. Источник света. Н.П.Петренко, s B.C.Литвинов, В.П.Петрекко, В.А.Велит // Опубл. в Б.И. 1992, £25.

2. Велит В.А., Литвинов B.C., Петренко Н.П., ]?ромова С.Н. К вопрос-' о замене лайд типа ДРД // Дед. в Икйорыэлектро.

65-ЭТ, xl.09.91.

3. Велит В.А. Прогнозирование срока слухсбы натриевых ламп еы-соксго давления. // Тезиск докладов Всосовзного научно-технического симпозиума по газоразрядным источникам света. Полтава 15-18 октября 1931 г. С.72.

4. Велит З.А. Влияние распыления электродов на параметры иатриевых лаш высокого давления. // Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического симпозиума по газоразрядным источ1;шсам света. Полтава, 15-16 октября'199Г г. С.73.

5. Велит В.А. Влияние давления газовой смеси на напряжение зажигания в лампах НЛВД для прямой замени ДРЯ, // Тезисы докладов 45-2 научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, аспирантов и студентов института. Полтава, Пол. ИСК, 8-9 апреля 1993, С.265.

.6. Велит В.А., Чумак J1.А. Некоторые особенности зажигания натриевых ламп высокого давления при прямой замене ртутно-кварцевых ламп типа ДРД // Тезисы докладов 45-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, аспирантов и студентов института. Полтава, Пол.ИСИ, 8-9 апреля

1993 г., С.267.

7. Велит В.А., Петренко К.П. Анализ газового наполнения натриевых ламп высокого давления. // Тезисы докладов 1-й Международной светотехнической конференции. Санкт-Петербург, 15-18 июня 1993 г., С.47.

6. Белит В.А. Разработка натриевых ламп высокого давления для замены ргутно-кварцеЕьгх ламп ДРД // Тезисы докладов 1-й международной светотехнической конференции. Санкт-Петербург, 15-18 июня 1993 г., С.47.

9. Петренко Ю.П., Петренко Н.П., Велит В.А., Земленский Е.Д. Характеристики нзгркй-цезиеэых ламп, предназначенных для растениеводческих целей. // Тезисы докладов 1-й международной светотехнической 'конференции, Санкт-Петербург, 15-18 июня 1993 г. С.47.

10. Велит В.А., Литвинов B.C., Чумак л.А. Влияние различных факторов на зажигание натриевых ламп высокого давления с аргон-неоновым наполнением. // Светотехнике. 1993 г., !?■ 9, С.12-15.

11. Велит В.А., Литвинов B.C. 0 зажигании натриевых ламп еысокого давления, предназначенных для замены ламп типа ДРЛ .// Светотехника. 1994 г., if 3, Х.4-7. // Xy/zV a,iCL 6,,tj.

1994 г. Väg. Z., № I. P. 12-17.

/