Expert UNION   
lighting design        
26.04.2018 г.
 

Эффект Пеннинга и зажигание люминисцентной лампы | Печать |

Эффект Пеннинга и зажигание люминисцентной лампы

Возникновение разряда в общем случае не равнозначно полноценному зажиганию ЛЛ (например, может возникнуть тлеющий разряд, не являющийся рабочим), но мы рассмотрим возникновение дугового разряда, что, в общем-то, эквивалентно зажиганию.

Согласно исследованиям, процесс возникновения разряда в ЛЛ происходит следующим образом. Перемещение зарядов вдоль трубки происходит в основном за счет диффузии. При повышении напряжения на одном из электродов сперва происходит пробой газового промежутка между электродом и близлежащим участком стенки трубки, обладающей емкостной связью с землей. Возникающий ток заряжает стенку до потенциала, близкого к потенциалу электрода. Такой вспомогательный разряд по сути есть источник заряженных частиц для дальнейшего формирования столба разряда. В области пристеночного пробоя образуется облачко плазмы, и появляется слабое свечение. Электрическое поле оказывается сосредоточенным между поверхностью этого облачка плазмы и прилегающим участкам стенки трубки. При достаточной величине этого поля вновь образуются ионизированные частицы, и граница плазмы перемещается вдоль трубки, неся на переднем фронте электрическое поле, которое вызывает дальнейш ую ионизацию. То есть к противоположному электроду движутся не электроны непосредственно, а источник зарядов в виде фронта «поджигающей» волны. В образовавшемся столбе плазмы сохраняются электрические поля, обеспечивающие прохождение тока, заряжающего стенку. Продвижение первичной плазмы вдоль трубки может происходить, если увеличение падения напряжения компенсируется ростом разности потенциалов между электродом и землей. Когда фронт ионизации распространится вдоль всей трубки и достигнет противоположного электрода, закончится первая стадия формирования одноэлектродного разряда. Дальнейшее развитие процесса определяется балансом возникающих и исчезающих зарядов. При положительном балансе разряд переходит в дуговой.

Влияние наполнения. Эффект Пеннинга. При определенной (оптимальной) пропорции ртутных паров и аргона внутри ЛЛ можно получить немонотонную зависимость напряжения зажигания от температуры: в промежутке 0 – + 30С (обычные условия работы ЛЛ) находится минимум. Это обстоятельство существенно облегчает зажигание лампы. Смесь, для которой это характерно, называется пеннинговской. Вообще, эффект Пеннинга заключается в том, что для смеси газов напряжение возникновения разряда оказывается много ниже, чем для этих же газов по отдельности.

ПЕННИНГА ЭФФЕКТ - снижение зажигания потенциала разряда в газе, обусловленное присутствием примеси другого газа, потенциал ионизации к-рого ниже энергии возбуждения метастабильного уровня осн. газа. Объяснение этого эффекта дано Ф. Пеннингом в 1928. В отсутствии примеси эл-ны, ускоренные в электрич. поле, отдают свою энергию атомам, переводя их в метастабильное состояние. Вследствие этого вероятность ионизации электронным ударом мала и напряжение зажигания оказывается высоким. При наличии примеси происходят столкновения возбуждённых метастабильных атомов осн. газа с атомами примеси, в результате чего последние ионизуются за счёт энергии, освобождающейся при переходе метастабильных атомов в основное состояние (см. << УДАРЫ ВТОРОГО РОДА >>). Появление такой дополнит. ионизации приводит к снижению эфф. потенциала ионизации среды и, следовательно, к снижению напряжения зажигания разряда U.

Влияние поверхностного сопротивления стенки

Можно сделать вывод, что, коль скоро стенка ЛЛ участвует в развитии разряда, ее сопротивление влияет на последнее. Также будут влиять заземленные проводники, находящиеся вблизи лампы (между ними и стенкой лампы существует емкостное сопротивление) и непосредственно на ней.

Зависимость напряжения возникновения разряда от поверхностного сопротивления стенки между электродами немонотонна и имеет максимум примерно при 100 МОм. В практических случаях сопротивление стенки зависит от влажности воздуха. При большой влажности (т.е. сравнительно малом сопротивлении, ненамного большем 100 МОм) напряжение зажигания еще достаточно велико. Чтобы уменьшить напряжение зажигания (возникновения дугового разряда), нужно либо увеличить поверхностное сопротивление трубки (прозрачное водоотталкивающее покрытие с большим удельным сопротивлением), либо радикально его уменьшить, «перескочив» через максимум напряжения зажигания (проводящая полоса).

Немонотонность зависимости напряжения зажигания от поверхностного сопротивления стенок можно объяснить при помощи эквивалентной схемы лампы до зажигания (рис5.4д, стр164, Рохлин). При низком поверхностном сопротивлении большая часть приложенного между электродами напряжения падает между электродами и стенкой – по поверхности лампы через сопротивления утечки между стенкой и электродом (пренебрегаем емкостями между электродом и стенкой и между стенкой и землей). Это облегчает пробой участка стенка-электрод и, следовательно, возникновение разряда. Если сопротивление поверхности увеличивается, зажигание усложняется – меньшая часть напряжения падает между электродом и стенкой (при этом емкостное сопротивление между электродом и стенкой соизмеримо с поверхностным). Когда же емкостное сопротивление между эл-дом и стенкой становится много меньше поверхностного за счет увеличения последнего, опять почти все напряжение падает между электродом и стенкой – пробой этого участка облегчается.

Кривоносов Петр.
Светотехническое собщество ЭкспертЮнион
 
Популярное