Введение
ГЛАВА 1: Анализ литературных данных по индукционным люминесцентным источникам света 26
1.1 Индукционные газоразрядные лампы: история возникновения...26
1.2 Андерсон - «отец» индукционных люминесцентных ламп 31
1.3 Колбы с полостью и индуктивной катушкой 37
1.4 Колбы с полостью, индуктивной катушкой и ферромагнитным сердечником 40
1.5 Колбы с наружной индуктивной катушкой 45
1.6 Замкнутые трубки с ферромагнитным магнитопроводом 46
1.7 Выводы к обзору литературы и постановка научных и технических задач диссертации
1.7.1 Основные типы современных индукционных люминесцентных ламп.50
1.7.2 Требования, предъявляемые к техническим и эксплутационным
параметрам современных индукционных ламп 52
1.7.3 Задачи диссертационной работы 53
ГЛАВА 2: Теоретические исследования индукционных ламп низкого давления
2.1 Основные типы индукционных люминесцентных ламп 55
2.2 Физические основы индукционных разрядов низкого давления..61
2.2.1 Закон электромагнитной индукции и коэффициент связи ВЧ
индуктора с плазмой 61
2.2.2 ВЧ напряжение на плазме и магнитная индукция 63
2.2.3 Емкостной и индукционный разряды 64 2.3 Пространственное распределение параметров плазмы
индукционных разрядов низкого давления 67
2.3.1 Пространственное распределение параметров плазмы в колбе с
полостью и расположенным в ней ВЧ индуктором 67
2.3.2 Распределение параметров плазмы в бесферритных индукционных лампах в замкнутых трубках 68
2.3.3 Пространственное распределение параметров плазмы индукционного разряда в бесферритной линейной незамкнутой трубке 78
2.4 Трансформаторная модель индукционного разряда 86
2.4.1 Электрическая и эквивалентная схемы индукционного разряда 87
2.4.2 Уравнения трансформаторной модели индукционного разряда 91
2.4.3 Индуктивности плазмы индукционного разряда и ее добротность 94
2.4.4 К.п.д. ВЧ индуктора, световая отдача плазмы и коэффициент связи плазмы с ВЧ индуктором 96
2.5 Выводы по Главе 2 99
ГЛАВА 3: Узлы и компоненты индукционных ламп и выбор их оптимальных параметров и режимов работы
3.1 Разрядные колбы и трубки 101
3.1.1 Функции колбы/трубки 101
3.1.2 Материал колбы/трубки 102
3.1.3 Критерии выбора размеров разрядной колбы/трубки 103
3.2 Индуктивные катушки 106
3.2.1 Провода, используемые для изготовления индуктивных катушек 106
3.2.2 Требования к параметрам катушки 108
3.2.3 Ток катушки, мощность потерь в ее проводе и к.п.д. катушки 113
3.2.4 Бифилярные катушки 117
3.3 Ферромагнитные сердечники и магнитопроводы 118
3.3.1 Мощность потерь в материале сердечника/магнитопровода 118 3.3.2 Требования к температуре сердечника/магнитопровода 122
3.3.3 Конструкции ферромагнитных сердечников/магнитопроводов 124
3.3.4 Размеры и расположение сердечника и индуктивной катушки 126
3.4 Электростатические экраны 127
3.4.1 Роль потенциальных (емкостных) полей в индукционных лампах 127
3.4.2 Влияние электростатического экрана на к.п.д. ВЧ индуктора 129
3.4.3 Электростатический экран и зажигание лампы 130
3.4.4 Лампы с экраном и штенгелем с расширенной «горловиной» 132
3.5 Покрытия на стенках разрядной колбы/трубки 135
3.5.1 Защитное покрытие 135
3.5.2 Люминофорный слой 136
3.5.3 Отражающие покрытия 138
3.5.4 Покрытия, поглощающие электромагнитное излучение плазмы индукционного разряда 140
3.6 Системы поддержания температурных режимов узлов лампы... 141
3.6.1 Источники нагрева ВЧ индуктора и проблемы поддержания температуры ВЧ индуктора и амальгамы 141
3.6.2 Требования к материалу охлаждающего устройства 142
3.6.3 Типы охлаждающих устройств 142
3.6.4 Диэлектрические втулки и изоляторы 143
3.7 Ртутное наполнение: ртутный диспенсер и амальгама 144
3.7.1 Ртутный диспенсер и выбор холодной точки 144
3.7.2 Флаг со вспомогательной (стартовой) ртутной амальгамы 145
3.7.3 Основная амальгама 145
3.7.4 Методы поддержания температуры основной амальгамы 148
3.8 Буферный (инертный) газ 149
3.8.1 Влияние давления инертного газа на мощность потерь в индукторе.. 149
3.8.2 Влияние давление инертного газа на выход резонансного излучения в ЛЛ и индукционных люминесцентных лампах 151
3.8.3 Влияние давления инертного газа на световую отдачу плазмы 152
3.8.4 Влияние давления инертного газа на световую отдачу лампы 156
3.8.5 Технологические аспекты выбора давления буферного газа 157
3.9 Согласующий/настраивающий контур 157
3.9.1 Настраивающий контур в мегагерцовом диапазоне частот 158
3.9.2 Согласующий контур на частотах 50-1000 кГц 159
ЗЛО Схемы питания индукционных ламп и измерения их
характеристик 160
3.10.1 Схемы при работе на частотах 2 -20 МГц 160
3.10.2 Схемы при работе на частотах 50 - 1000 кГц 161
3.10.3 Температурные, электрические и фотометрические измерения в термической камере 162
3.11 Выводы по Главе 3 163
ГЛАВА 4: Бесферритные индукционные лампы с полостью и катушкой на частотах 2-14 МГц
4.1 Конструкции ламп 165
4.2 Исследование зажигания емкостного разряда
4.2.1 Феноменология зажигания емкостного разряда 167
4.2.2 Влияние инертного газа и температуры окружающей среды на зажигание емкостного разряда 169
4.3 Зажигание индукционного разряда 170
4.3.1. ВЧ напряжение на катушке и напряженность ВЧ электрического поля в колбе при зажигания индукционного разряда 170
4.3.2 Мощность лампы и ток катушки при зажигании индукционного разряда 172
4.3.3 Влияние сорта и давления инертного газа на зажигание индукционного разряда 175 4.3.4 Влияние электростатического экрана на зажигание лампы 177
4.4 Электрические характеристики индукционного разряда в
установившемся режиме 177
4.4.1 Феноменология перехода разряда из емкостного в индукционный 177
4.4.2 Частотные зависимости напряжения и тока катушки Vcn 1С 1 4.4.3 Зависимости Vc и 1С от давления паров ртути и инертного газа 181
4.4.4 Импеданс и сопротивление первичной цепи Zj и R; 182
4.5 Добротность плазменного витка и его индуктивностей 184
4.5.1 Добротность плазменного витка Q2 184
4.5.2 Геометрическая индуктивность плазменного витка Lind. 187
4.5.3 Эффективная частота осцилляции электронов плазмы (Оф 188
4.6 Макропараметры плазмы индукционного разряда 189
4.6.1 Сопротивление плазмы Rp! 189
4.6.2 ВЧток индукционного разряда 1р1 191
4.6.3 Напряженность индукционного ВЧ электрического поля Ept 192
4.7 Мощность потерь в индуктивной катушке Рсоц 194
4.7.1 Аналитические соотношения, связывающие мощность потерь в
катушке с параметры плазмы и лампы 195
4.7.2 Зависимость Pcoit от диаметра полости Dcav 198
4.7.3 Влияние мощности лампы и частоты ВЧ поля на мощность потерь в
индуктивной катушке PC0ll 199
4.7.4 Зависимость Pcoil от числа витков катушки N. 200
4.7.5 Мощность потерь в катушке с электростатическим экраном 201
4.8 Светотехнические характеристики лампы 203
4.8.1 Зависимость световой отдачи лампы rjv от ее мощности Р 203
4.8.2 Влияние диаметра колбы Db на световую отдачу лампы 204
4.8.3 Влияние частоты ВЧ поля и числа витков катушки на световую отдачу лампы и плазмы 206 4.8.4 Влияние давление инертного газа на световые параметры лампы 207
4.8.5 Влияние температуры окружающей среды на световые характеристики лампы 208
4.9. Выводы по Главе 4 210
ГЛАВА 5: STRONG Индукционные лампы с полостью и магнитным усилением на частотах 100 - 400 кГц
STRONG 5.1 Конструкции ламп и их основные узлы 212
5.1.1 Разрядные колбы 212
5.1.2 Индуктивные катушки 214
5.1.3 Ферромагнитные сердечники 214
5.1.4 Охлаждающие структуры 216
5.1.5 Трансформаторная модель индукционного разряда на частотах f = 50-500кГц 216
5.2 Индукционная люминесцентная лампа с колбой диаметром 110 мм, работающая на мощности 40-70 Вт 217
5.2.1 Конструкция лампы 217
5.2.2 Зажигание индукционного разряда 220
5.2.3 Электрические характеристики лампы в установившемся режиме...224
5.2.4 Мощность потерь в ВЧ индукторе и его к.п.д 227
5.2.5 Добротность плазменного витка 230
5.2.6 Макропараметры плазмы индукционного разряда 232
5.2.7 Светотехнические характеристики лампы 234
5.3 Индукционная лампа с колбой диаметром 160 мм, работающая на мощности 130-180 Вт 238
5.3.1 Конструкция лампы 238
5.3.2 Зажигание лампы 240
5.3.3 Электрические характеристики лампы в стационарном режиме 241
5.3.4 Макропараметры плазмы индукционного разряда 243
5.3.5 Светотехнические характеристики лампы 245
5.4 Индукционная люминесцентная лампа с колбой диаметром 170-185 мм, работающая на мощности 220-250 Вт 250
5.4.1 Конструкция лампы 250
5.4.2 Зажигание лампы 252
5.4.3 Электрические параметры разряда в установившемся режиме 253
5.4.4 Макропараметры индукционного разряда 255
5.4.5 Светотехнические характеристики лампы 258
5.5 Компактная индукционная люминесцентная лампа
на частоте 100-300 кГц и мощности 20-26 Вт 262
5.5.1 Конструкция лампы и ее основные узлы 262
5.5.2 Зажигание лампы 265
5.5.3 Электрические характеристики лампы в установившемся режиме...268
5.5.4 Макропараметры плазмы компактной индукционной лампы 272
5.5.5 Светотехнические характеристики лампы 276
5.5.6 Влияние температуры окружающей среды на параметры лампы 279
5.6 Индукционные лампы с несколькими полостями и ВЧ
индукторами 281
5.6.1 Индукционная лампа с одной полостью и несколькими ВЧ индукторами 282
5.6.2 Мощная 300-450 Вт лампа с двумя симметричными полостями и ВЧ
индукторами 285
5.7 Выводы по Главе 5 290
ГЛАВА 6: Индукционные люминесцентные лампы трансформаторного типа
6.1 Постановка задачи 293
6.2 Лампы трансформаторного типа с цилиндрическими разрядными трубками и симметрично размещенными магнитопроводами 294
6.2.1 Конструкции ламп 294
6.2.2 Лампы с трубками диаметром 35 мм 296
6.2.3 Лампы с трубками диаметром 38 мм 300
6.2.4 Лампы с трубками диаметром 50 мм 306
6.2.5 Лампы с трубками диаметром 100 мм 308
6.2.6 Сопоставление расчета Рс с экспериментом 316
6.3 Лампы трансформаторного типа с разрядными трубками
эллиптического сечения 321
6.3.1 Постановка проблемы 321
6.3.2 Конструкция лампы 322
6.3.3 Влияние сечения магнитопровода на параметры лампы 322
6.3.4 Влияние давления буферного газа на характеристики лампы 325
6.3.5 Влияние длины плазменного шнура на характеристики лампы 327
6.4 Асимметричные лампы трансформаторного типа 328
6.4.1 Конструкция лампы 328
6.4.2 Влияние сечения магнитопровода на характеристики лампы 329
6.4.3 Влияние давления буферного газа на характеристики лампы 331
6.5 Выводы по Главе 6 332
ГЛАВА 7: Бесферритные индукционные лампы с замкнутыми трубками
7.1 Достоинства и недостатки ламп трансформаторного типа 335
7.2 Принцип работы бесферритной индукционной лампы с замкнутой трубкой 335
7.2.1 Физические основы работы лампы 336
7.2.2 Конструкция лампы 337
7.3 Исследования лампы мощностью 100-200 Вт 339
7.3.1 Размеры и параметры лампы и индуктивной катушки 339
7.3.2 Зажигание лампы 3 7.3.3 Электрические и энергетические параметры лампы в установившемся режиме 344
7.3.4 Параметры плазмы индукционного разряда 349
7.3.5 Светотехнические характеристики лампы 352
7.4 Исследования лампы мощностью 300-400 Вт 355
7.4.1 Размеры и параметры лампы и индуктивной катушки 355
7.4.2 Электрические характеристики лампы 355
7.4.3 Светотехнические характеристики лампы 357
7.4.4 Параметры плазмы индукционного разряда 358
7.5 Выводы по Главе 7 360
ГЛАВА 8: Бесферритные незамкнутые индукционные лампы на частотах 300-15 000 кГц
8.1 Конструкция лампы 362
8.1.1 Разрядная трубка 362
8.1.2 Индуктивная катушка 363
8.2 Зажигание индукционного разряда 365
8.2.1 Зажигание разряда на частотах 100-1000 кГц 365
8.2.2 Зажигание разряда на частотах 1-20 МГц 368
8.3 Электрические характеристики индукционного разряда в установившемся режиме 371
8.3.1 Электрические характеристики ламп на частотах 100-1000 кГц 371
8.3.2 Электрические характеристики ламп на частотах 2- 14 МГц 376
8.4 Световые характеристики ламп 378
8.4.1. Световые характеристики ламп на частотах 200-1000 кГц 378
8.4.2 Световые характеристики ламп на частотах 2-14 мГц 381
8.5 Выводы по Главе 8 384
Заключение 386
Список литературы
