80
ГАЗОСВЕТНАЯ ЛАМПА
ний — сигнализация, реклама, интерферометрия и т. д. — линейчатый характер спектра Г. л. весьма пригоден, но для общего освещения бедность спектра Г. л. является недостатком, приводящим к искажению цветов освещаемых предметов. В люминесцентных лампах (см.), созданных С. И. Вавиловым с сотрудниками, этот недостаток устранён при помощи люминофоров (см.). Основное преимущество Г. л., по сравнению с лампами накаливания, состоит в значительно более высоком кпд преобразования электрич. энергии в световую. Механизм превращения электрич. энергии в Г. л. довольно прост и определяется взаимодействием свободных электронов и атомов.
При прохождении электрич. тока в газе образуется своеобразная смесь из нейтральных атомов, ионов и электронов. При этом электрич. поле, поддерживающее разряд, ускоряет электроны, но не действует на атомы. В результате «электронный газ» может обладать «электронной температурой», в сотни раз превышающей температуру газа и составляющей десятки и даже сотни тысяч градусов. Различие между электронной и газовой температурами тем меньше, чем больше число соударений между электронами и атомами. С ростом плотности или давления газа это число соударений растёт и «электронная температура» приближается к температуре газа. При давлениях порядка атмосферного обе температуры практически равны между собой. Между электронами и атомами происходят как упругие, так и неупругие соударения. При упругих соударениях электроны и атомы ведут себя как упругие шары. Неупругие соударения происходят только с участием достаточно быстрых электронов и сопровождаются передачей больших порций энергии от электронов атомам. Неупругие соударения играют основную роль в процессе превращения электрической энергии в световую. Электрон, приобретший достаточную скорость (или энергию) в электрическом поле, при неупругом соударении переводит атом Э возбуждённое состояние с бблыпим запасом энергии.
Величины порций энергий, поглощаемых и выделяемых атомом, целиком определяются структурой электронной оболочки атома. Каждый атом обладает целым набором возможных энергетич. состояний — энергетических уровней. Если разбить эти энергетич. уровни на три «этажа», то, с точки зрения условия разряда, следует различать два случая: 1) излучение испускается атомом при переходе со второго энергетич. «этажа» на первый; 2) излучение испускается при переходе с третьего «этажа» на второй. Примером первого случая может служить жёлтая линия паров натрия и короткополковое ультрафиолетовое излучение ртути, а второму случаю соответствуют жёлтая, зелёная и синяя линии ртути (а также длинноволновое ультрафиолетовое излучение ртути). В первом случае наиболее благоприятными условиями для работы Г. л. являются низкое давление газа и малая сила тока, во втором случае, наоборот, выгодны высокое давление и большой ток.
Г. л. обладает падающей электрической характеристикой, т. е. сопротивление Г. л. уменьшается с ростом тока, кроме того, у Г. л. напряжение зажигания сильно отличается от напряжения горения. Поэтому необходимо искусственно ограничивать ток Г. л. при помощи последовательно включённых сопротивлений или дросселей. Г. л. с холодными железными электродами работают при более высоком напряжении, чем Г. л. с накаливаемыми или самокалящимися электродами, покрытыми
с отрицательным свечением.
смесью оксидов бария, стронция и кальция. В Г. л. переменного тока оба электрода одинаковы, а в Г. л. постоянного тока отрицательный электрод (катод) иной конструкции, чем положительный (анод).
Г. л. различной конструкции. Г. л. тлеющего разряда с отрицательным свечением имеют столь близка расположенные электроды, что положительный столб отсутствует. На рис. 1 изображена такая Г. л. с электродами в виде пластин, имеющих форму буквы В; добавочное сопротивление' находится в цоколе лампы. Лампы работают при напряжении 120—220 в и в зависимости от находящегося в них газа светятся оранжево-красным (неон) или синим светом (ртуть с аргоном). Лампы в чёрной колбе из увиолевого стекла, наполненные аргоном и азо-Рис. 1. Газо- том, служат источником ультрафио-светная лампа летовых лучей.
В настоящее время применяются гл. обр. длинные высоковольтные Г. л. с холодными электродами в виде железных цилиндров, наполненные инертными газами и парами ртути. Неоновые Г. л. для реклам и вывесок дают оранжево-красное свечение, ртутно-ар-гоновые — синее. Посредством цветных стёкол можно получить еще ряд цветов; напр., аргоно-ртутная лампа в жёлтом стекле даёт зелёный цвет. К аналогичному типу ламп относятся миниатюрные неоновые Г. л., служащие для проверки магнето и для указателей высокого напряжения. Неоновые Г. л. дугового разряда с накаливаемыми оксидными электродами представляют мощные источники оранжево-красного света с высокой светоотдачей, достигающей 30 люменов на ватт, и широко применяются для оборудования аэродромов.
Г. л. с парами металлов — наиболее экономичные источники света. Ниже, при описании Г. л., указаны величины светоотдачи с учётом потерь в дросселях. На рис. 2 изоброжзна натриевая лампа с оксидными катодами. Лампа наполнена инертным газом, обычно — неоном с небольшой примесью аргона, облегчающим зажигание её, и содержит на стенках ме-таллич. натрий. При зажигании лампы разряд сначала идёт в чистом инертном газе, но по мере разогревания стенок начинает испаряться натрий и жёлтое свечение натрия вытесняет оранжево-красное свечение газа. Давление паров Рис. 2. На- натрия при этом невелико и в тысячи триевая лам- раз ниже давления газа, но атомы на-Пизо^1ир6ую-°" ТРИЯ г°РазД° легче возбуждаются, чем щем чехле, атомы последнего. Рабочая температура лампы равна 270—280°С. Уменьшение затрат мощности, необходимых для поддержания такой температуры, достигается путём помещения лампы в стеклянный откачанный чехол с двойными стенками. Несмотря на затраты, необходимые для поддержания нужного давления паров, натриевая лампа обладает весьма высокой экономичностью, доходящей до 60 люменов на ватт, что в несколько раз превышает светоотдачу ламп накаливания. Однако при жёлтом свете натриевой лампы невозможно различение цветов. Это ограничивает область её применения (лабораторные установки, автомобильные дороги).