Металлогалогенные лампы (МГЛ) относятся к категории газоразрядных ламп высокой интенсивности (ГЛВИ), работа которых основана на явлении термического разряда высокой интенсивности в плазме. В этой статье рассмотрены МГЛ с керамической горелкой. Разряд в МГЛ отличается от других дуговых разрядов по следующим параметрам: скорость всего разряда подчиняется распределению Максвелла; возбуждённые энергетические состояния описываются распределением Больцмана; состав плазмы может быть выведен из локального химического равновесия. В этой статье исследуется температурный режим и непосредственное влияние температуры на срок службы МГЛ.
Температурный режим МГЛ численно исследован с использованием WELSIM 2.0 и математической модели плазмы. Один из важных компонентов конструкции МГЛ – это электрод, поскольку он имеет непосредственное влияние на срок службы лампы. В связи с этим исследование проводится с учётом уравнения энергетического баланса. Уравнение решается с использованием метода конечных элементов. Необходимое граничное условие для решения уравнения – это наличие плазменного пограничного слоя для катодной теплопроводности. Анализ позволяет получить распределение температуры внутри лампы при различной геометрии электрода. Решение уравнения было проведено для режима зажигания лампы и отношения E/N 2. Стоит отметить, что эволюция ГЛВИ заключается в повышении производительности дуговой трубки, изменении химической реакции внутри ма. А для МГЛ ещё один важный аспект – это соотношение между электрическим полем и численной плотностью газа, которое также влияет на срок службы лампы.
Таким образом, из вышесказанного можно сделать вывод, что механизм переноса излучения в ГЛВИ играет ключевую роль при определении срока службы по отношению к другим параметрам лампы. В статье рассматриваются все эти аспекты с использованием систем выполнения разработки процессов (англ. process development execution systems, PDEs), модели которых по существу описывают внутренние процессы в лампе.
1. National Lighting Product Information Program // Lighting Answers, 2006, Vol. 9, # 1. [Online] Available www.lrc.rpi.edu/ programs/ nlpip/lightinganswers/t8.
2. Chanin, L. M. in Gaseous Electronics edited by Merle N. Hirsh and H.J. Oskam // Academic, New York, 1978, Vol. 1, p. 133.
3. Waymouth. J.F. Electric Discharge Lamps / MIT, Cambridge, MA, 1971, pp. 1–353.
4. Holstein, T. Imprisonment of Resonance Radiation in Gases // Phys. Rev., 1947, # 72, 1212 p.
5. Holstein, T. Imprisonment of Resonance Radiation in Gases. II // Phys. Rev. 1951, # 83, 1159 p.
6. Irons, F. E. // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 22, 1979a, #1.
7. Irons, F. E. // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 22, 1979b, #21.
8. Irons, F. E. // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 22, 1979c, #37.
9. Van Trigt, C. Analytically Solvable Problems in Radiative Transfer. I // Physics Reviews, 1969, #181, 97 p.
10. Van Trigt, C. Analytically Solvable Problems in Radiative Transfer. II // Physics Reviews, 1970, # A1, 1298 p.
11. Van Trigt, C. Analytically Solvable Problems in Radiative Transfer. III // Physics Reviews, 1971, # A4, 1303 p.
12. Van Trigt, C. Complete redistribution in the transfer of resonance radiation // Physics Reviews, 1976a, # A13, 726 p.
13. Van Trigt, C. Complete redistribution in the transfer of resonance radiation // Physics Reviews, 1976b, # A13, 734 p.
14. Molisch, A. F., Oehry, B.P. Radiation Trapping in Atomic Vapours // Clarendon, Oxford, 1998.
15. Lister, G.G., Lawler, J.E., Lapatovich, W.V., Godyak, V.A. The physics of discharge lamps // Reviews of Modern Physics, 2004, Vol. 76, pp. 541–598.
16. Fabela, T., Pacheco-Sotelo, J.O., Pacheco, M., Benítez-Read, J.S., López-Callejas, R., Zissis, G., Bhosle, S. Modelling the voltage drop across the Cathode sheath in HPS // IEEE Transactions on Plasma Science, 2007, Vol. 35, # 4, pp. 1104–1110.
17. Louden, W.C., Schmidt, K. High Pressure sodium discharge arc lamps // Journal Illuminating Engineering Society, 1966, Vol. 49, pp. 696–702.
18. Toth, Z., Lovas, H. Chemistry of materials science phenomena in high intensity discharge light sources // Pure and Applied Chemistry, 2007, Vol. 79, # 10, pp. 1771–1778.
19. Corazza, A., Giorgi, A., Boffito, C., Massaro, V., Caccia, D. Characteristics of the getter materials in high intensity discharge lamps // IEEE Annual Industry Applications Conference, 2006, pp. 1801–1807.
20. Alexejev, A., Flesch, P., Mentel, J., Awakowicz, P. Change of the arc attachment mode and its effect on the lifetime in automotive high intensity discharge lamps // Journal of Applied Physics, 2016, # 120, 133301 p.
21. Van Casteren, D.H.J. Electronic operation and control of high intensity gas discharge lamps / Ph. D. thesis, 2012.
22. Dimming Systems for high Intensity discharge lamps / National Lighting Product Information program, 1994, Vol. 1, # 4. [Online] Available www.lrc.rpi.edu/programs/LAHID.pdf.
23. Shedding light on HID ballast control / Power Electronics Technology. [Online] Available www.powerelectronics.com.
24. Shi, S., Li, W., Zhang, W., Zhang, S. Effects of frequency and current on the electrode temperature of HID lamps // Consumer Electronics, Communications and Networks, CECNet 2012, Yichang, pp. 1010–1013.
25. Casteren, D.h.j.V., Duarte, J.L., Hendrix, M.A.M. Physics based MATLAB model for ceramic metal halide lamps // Conference Record of the 2006 IEEE Industry Applications Conference Forty-First IAS Annual Meeting, 2006, pp. 1391–1396.
26. Waymouth, J.F. Analysis of Cathode-spot behaviour in high-pressure discharge lamps // Journal of Light and Visual Environment, 1982, Vol. 6, # 2, pp. 53–64.
27. Mackeown, S.S. The Cathode drop in an electric arc // Physics Review, 1929, Vol. 34, # 4, pp. 611–614.
28. Litchenberg, S. and et.al. Observation of different modes of cathodic arc attachment to HID electrodes in a model lamp // Journal of Physics D: Applied Physics, 2002, # 35, pp. 1648–1656.
29. Flesch, P., Neiger, M. Numerical Investigation of time dependent electrode plasma interaction in commercial HID lamps // IEEE Transactions on Plasma Science, 2005, Vol. 33, # 2, pp. 508–509.
30. Stofells, W., Hout, F., Kroesen, G. Helical instability in metal halide lamps under micro and hypergravity conditions // Applied Physics Letters, 2006, Vol. 88, # 091502, pp. 1–3.
31. Cressault, Y., Teuletand, P., Zissis, G. Radiative properties of ceramic metal-halide high intensity discharge lamps containing additives in argon plasma // Japanese Journal of Applied Physics, 2016, Vol. 55, # 752.

• Предыдущая статья
• Следующая статья

• электроды
• плазменный пограничный слой
• механизм переноса излучения
• ГЛВИ