Процесс прохождения электрического тока в газовой среде называют электрическим разрядом.

Плотность разрядного тока зависит от напряжения.

Различают три основные формы разряда:

• тихий разряд ( плотность тока j до 10^-6 А/см²);

• тлеющий разряд ( j = 10^-4 … 10^-2 А/см²);

Статическая вольтамперная характеристика газоразрядного промежутка имеет следующий вид (рис.2.2.1). Рабочим режимом источников излучения является дуговой разряд.

В столбе разряда низкого давления основными процессами передачи являются возбуждение и ионизация атомов. Возбужденные атомы, возвращаясь в состояние с меньшей энергией, испускают избыток энергии в виде фотонов, которые покидая разряд, уносят энергию с собой.

Атомы каждого элемента имеют совершенно определенные, присущие только им энергии возбужденных состояний, и поэтому испускают только лишь фотоны определенной частоты.

Интенсивность отдельных линий зависит от давления, тока, диаметра трубки и т.д., но всегда имеется определенная совокупность линий, присущих только данному элементу.

Таким образом, подбирая род газа или пара и условия разряда (давление, напряженность поля), мы можем получать различные спектры излучения с различным распределением интенсивности.

14.Стабилизация режима дугового разряда газоразрядных ламп

Все газоразрядные источники низкого, высокого и сверхвысокого давления работают а режиме дугового разряда. Его вольтамперная характеристика (ВАХ) имеет вид.

Падающая ВАХ дугового разряда делает его неустойчивым. Если дуговой разряд не ограничивать, то из-за большого тока электроды лампы разрушаются.

Д ля ограничения тока в цепь питания последовательно с лампой включают сопротивление, которое называют балластным сопротивлением (рис.2.2.4).

Рассмотрим условия стабилизации дугового разряда при питании лампы от сети постоянного тока (балластное сопротивление должно быть активным) (рис.2.2.5).

Разряд будет протекать устойчиво, если

U_с = U_л + I_л R_б (2.2.2)

R_б +  0 ( 2.2.3)

г де R_диф tg – дифференциальное сопротивление разряда (эта величина отрицательная).

Пусть кривая 1 – вольтамперная характеристика газового промежутка, а линия 2 – вольтамперная характеристика балластного сопротивления.

Линия 3 получается как U_c-U_б, тогда U_c-U_б должно равняться U_л. В точках А и В удовлетворяется первое из двух условий стабилизации разряда. Но лишь в точке В, для которой tg  tg = R_б, удовлетворяются оба условия, т.е. устойчивый режим будет лишь в точке В. Это очевидно, т.к. возрастанию разрядного тока в точке А ничто не препятствует, т.е. при =I_А+

имеем U_c  U_л+I_л R_б, что приводит к мгновенному ( = 10^-5с) развитию разряда до состояния, характеризующего на графике точкой В. Дальнейшее увеличение разрядного тока невозможно, т.к. при получаем

U_л + I_лR_б  U_с .

15.Классификация газоразрядных источников ои, устройство и принцип действия газоразрядных ламп низкого давления

Газоразрядные источники классифицируют по давлению, по принципу генерирования ОИ, по виду разряда.

В зависимости от давления смеси аргона с ртутью в трубке лампы, источники делят:лампы низкого давления (от 0,1 до 10⁴ Па); лампы высокого давления (от 310⁴ до 10⁶ Па); лампы сверхвысокого давления ( 10⁶ Па).

По принципу генерирования оптического излучения источники делят:

• электролюминесцентные;

• фотолюминесцентные.

Электролюминесценция – излучение, испускаемое атомами, молекулами, ионами вещества в результате возбуждения их электрической энергией.

Фотолюминесценция - излучение вещества под воздействием энергии поглощаемого им оптического излучения (при этом длина волны излучения всегда больше длины поглощаемого оптического излучения ).

По виду электрического разряда источники бывают:

• дугового разряда (плотность разрядного тока j_р = десятки, сотни А/см²);

• тлеющего разряда (плотность разрядного тока 10^-2…10^-4 А/см²;

• и мпульсного разряда.

Люминесцентные лампы (л.л.) – газоразрядные источники низкого давления (давление ртути 1,5 Па) представляют из себя цилиндрическую колбу, закрытую герметически вваренными стеклянными ножками (рис.2.3.1).Электроды – биспиральные, вольфрамовые. Люминофор – галофосфат кальция с добавкой марганца и сурьмы.

Аргон (давление 400 Па) – снижает распыление электродов, облегчает зажигание лампы. Ртуть (давление 1,5 Па) ( 25 кг) – испускает УФ излучение с длиной волны 185 и 254 нм. Принцип действия – электролюминесцентный.

Основные характеристики:

1) электрические: мощность и номинальное напряжение U_ном для л.л. 127 В и 220 В (на лампе 0,55… 0,65 U_ном; Р_ном = (4, 5, 6, 8, 15, 20, 30, 40, 65, 80, 120, 150 Вт);

2) светотехнические:

- световой поток (зависит от типа и мощности лампы) из-за распыления электродов, реакции люминофора с ртутью снижается на 25% - 40% к концу срока службы;

• спектр излучения заключен – в области 460…660 нм, лучше, чем у лампы накаливания (580 и далее);

• пульсация светового потока – обусловлена перезажиганием лампы в каждый полупериод переменного тока. Пульсация может вызвать стробоскопический эффект.

3) эксплуатационные:

- Световая отдача ( = 25…67,5 лмВт^-1) - зависит от свойств люминофора и соотношения длины и диаметра трубки.

- Срок службы зависит от стойкости электродов. Средняя продолжительность горения более 5 тыс. часов. Выпускаются лампы со сроком горения 10…13 тысяч часов.