Исследование характеристик индукционной бесферритной ртутной лампы низкого давления с замкнутой разрядной трубкой
Аннотация
Проведены исследования электрических и оптических характеристик бесферритной индукционной лампы низкого давления в парах ртути и аргона в замкнутой разрядной трубке с внутренним диаметром 30 мм, имевшей форму параллелепипеда длиной 500 и высотой 70 мм. Разряд возбуждался на частоте 2,0 МГц с помощью шестивитковой индуктивной катушки, изготовленной из посеребренного медного провода с малым удельным сопротивлением и расположенной на внешней поверхности замкнутой трубки по ее периметру. Внутренняя (вакуумная) поверхность разрядной трубки покрыта смесью из трех узкополосных люминофоров. Экспериментально установлено, что увеличение поглощенной плазмой разряда ВЧ-мощности от 127 до 180 Вт слабо влияет на электрические параметры индуктивной катушки, которые находятся в пределах 3,75 ̶ 4,0 А (ВЧ-ток) и 800 ̶ 850 В (напряжение катушки). Практически не меняется мощность потерь в проводе катушки, рассчитанный в рамках трансформаторной модели разрядный ток возрастает с увеличением мощности плазмы от 1,63 до 2,35 A, а средняя по сечению плазменного витка напряженность электрического поля не обнаруживает явной зависимости, оставаясь в пределах 0,7 ̶ 0,76 В/см. Световой поток лампы возрастает с увеличением мощности плазмы от 10430 до 13500 лм, световая отдача плазмы снижается от 82 до 75 лм/Вт, а световая отдача лампы уменьшается от 70 до 67 лм/Вт.
Литература
2. Исупов М.В., Уланов И.М., Литвинцев А.Ю., Колмаков К.Н. Экспериментальное исследование энергетических характеристик индукционного разряда трансформаторного типа в парах ртути // Теплофизика и аэромеханика. 2002. Т. 9. С. 151—161.
3. Гвоздев-Карелин С.В. Особенности и примеры применения безэлектродной люминесцентной лампы Endura фирмы Оsram // Светотехника. 2006. № 3. С. 9—12.
4. Попов О.А., Чандлер Р.Т. Индуктивный источник света трансформаторного типа на частотах 150 — 400 кГц мощностью 200—500 Вт // ТВТ. 2007. № 4. С. 795—800.
5. Pat. No. 7183717 US. Inductively-driven Plasma Light Source.
6. Исупов М.В., Кротов C.B., Литвинцев А.Ю., Уланов И.М. Индукционная ультрафиолетовая лампа // Светотехника. 2007. № 5. С. 37—40.
7. Godyak V. Ferromagnetic Enhanced Inductive Plasma Sources // J. Phys D. Appl. Phys. 2013. V. 46. No. 28. Pp. 1—23.
8. Kobayashi S., Hatano A. High-intensity Lowpressure Electrodeless Mercury-argon Lamp for UV Disinfection of Wastewater // J. Water and Environment Techn. 2005. V. 3. No. 1. Pp. 71—76.
9. Свитнев С.А., Попов О.А., Левченко В.А. Характеристики высокочастотной 13,56 МГц бесферритной индукционной ультрафиолетовой лампы // Прикладная физика. 2015. № 6. C. 92—97.
10. Popov О.А., Chandler Р.Т. Ferrite-free High Power Electrodeless Fluorescent Lamp Operated at a Frequency of 160—1000 kHz // Plasma Sources Sci. Tech. 2002. V. 11. No. 2. Pp. 218—224.
11. Попов О.А., Никифорова В.А. Индукционный бесферритный источник света мощностью 300—400 Вт на частоте 200—400 кГц // Вестник МЭИ. 2010. № 2. С. 159—164.
12. Lister G.G., Cox M. Modeling of Inductively Coupled Discharges with Internal and External Coils // Plasma Sources Sci. Tech. 1992. V. 1. No. 1. Pp. 67—73.
13. Никифорова В.А., Попов О.А. Пространственное распределение параметров плазмы индукционного разряда в бесферритной лампе замкнутого типа // Вестник МЭИ. 2010. № 5. С. 111—117.
14. Denneman J.W. Determination of Electromagnetic Properties of Low-pressure Electrodeless Inductive Discharges // J. Phys. D. Appl. Phys. 1990. V. 23. Pp. 293 —298.
15. Piejak R.B., Godyak V.A., Alexandrovich B.M. А Simple Analyses of an Inductive RF Discharge // Plasma Sources Sci. Tech. 1992. V. 1. No. 3. Pp. 179—185.
16. Gudmundsson J.T., Lieberman M.A. Magnetic Induction and Plasma Impedance in a Cylindrical Inductive Discharge // Plasma Sources Sci. Tech. 1997. V. 6. No. 4. Pp. 540—550.
17. Левченко В.А., Попов О.А., Свитнев С.А., Старшинов П.В. Электрические и излучательные характеристики лампы трансформаторного типа с разрядной трубкой диаметром 16,6 мм // Светотехника. 2016. № 1. С. 41—44.
18. Исупов М.В., Федосеев А.В., Сухинин Г.И., Уланов Г.И. Экспериментальное и теоретическое исследование низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа // Теплофизика и аэромеханика. 2014. № 5. C. 681—692.
19. Cunge G., Crawly B., Vender D., Turner M.M. Anomalous Skin Effect and Collisionless Power Dissipation in Inductively-coupled Discharges // J. Appl.Phys. 2000. V. 89. No. 7. Pp. 3580—3589.
20. Hyo-Chang Lee, Seung Ju Oh, Chin-Wook Chung. Experimental Observation of the Skin Effect on Plasma Uniformity in Inductively Coupled Plasmas with a Radio Frequency Bias // Plasma Sources Sci. Techn. 2012. V. 21. No. 3. P. 035003.
21. Godyak V.A., Piejak R.B., Alexandrovich B.M. Hot Plasma and Nonlinear Effects in Inductive Discharges // Phys. of Plasma. 1999. V. 6. No. 5. Pp. 1804—1812.
22. Александров А.Ф. и др. Исследование параметров плазмы индуктивного ВЧ-источника плазмы диаметром 46 см. Ч. I. Параметры плазмы в области скин-слоя // Прикладная физика. 2013. № 5. C. 34—37.
---
Для цитирования: Попов О.А., Старшинов П.В., Васина В.Н. Исследование характеристик индукционной бесферритной ртутной лампы низкого давления с замкнутой разрядной трубкой // Вестник МЭИ. 2018. № 4. С. 89—96. DOI:10.24160/1993-6982-2018-4-89-96.
