3 Конструкция ножки

При конструировании ножки и выборе ее элементов нужно обеспечить ряд требований. Прежде всего спай электродов со стеклом в ножке должен быть не только механически прочным, но и вакуумно-плотным. Между поверхностью ввода (впаем) и прилегающим к нему стеклом не должно быть каналов, пропускающим их стеклом не должно быть каналов, пропускающих газы, ни в холодном состоянии, ни в рабочем режиме.

1 – штабик; 2 – штенгель; 3 – тарелка; 4 – конус тарелки (развёртка);

5 – вакуумный впай; 6 – откачное отверстие; 7 – лопатка ножки;

8 – платинитовый впай; 9 – внешнее звено токового ввода (вывод);

10 – внутреннее звено токового ввода (ввод)

Рисунок 6 – Ножка лампы накаливания

Каждый из электродов работает одновременно в трех средах, существенно отличающихся друг от друга (в лампе, вне лампы, в стекле). Это предопределило конструкцию трехзвенную конструкцию токовых вводов. Для вакуумных ламп внутренние звенья изготавливаются из меди. Внешние звенья работают в условиях атмосферного воздуха при не высоких температурах. Наиболее подходящей является медная проволока. Средние звенья располагаются в стекле. Они должны создавать со стеклом вакуумно-плотное соединение, которое бы надежно изолировало внутренний объем лампы внутренний объем лампы от окружающей среды. В данном случае выбирается конструкция с платинитовым средним звеном.

Для держателей наиболее подходит молибденовая проволока. Она достаточно тугоплавка и даже при высокой температуре обладает хорошей упругостью.

При выборе размеров штабика принимается минимальный его диаметр при достаточной механической прочности, определяемой заданными механическими нагрузками на лампу. Размеры тарелки определяются в основном размерами лампы. Диаметр развертки тарелки устанавливается в зависимости от размера диаметра колбы. Зазор между разверткой тарелки и колбой должен быть небольшим, около 10% диаметра горла. Это необходимо для качественной заварки лампы.

Стекло для ножек необходимо выбирать с теми же физическими параметрами, что и для колб. Это необходимо для создания качественного вакуумного спая. По температурному коэффициенту линейного расширения стекло ножки должно соответствовать материалу внутреннего звена токового ввода.

4 Расчёт средней температуры колбы

Необходимость определения теплового режима колб ЛН обусловлена прежде всего тем, что тепловой режим связан с габаритными лампы и, следовательно, с себестоимостью источника света, эксплуатации в светильнике, с КПД последнего и в итоге с экономическими показателями установки. Средняя и локальные температуры колбы оказывают влияние на физический срок службы ламп, так как с их ростом увеличивающееся газовыделение из стекла, что может негативно сказаться на работе ТН. Размеры колб, во многом определяющие среднюю и локальную температуры колбы, оказывают влияние на изменение светового потока ламп в процессе эксплуатации.

Диаметр колбы и ее температура связаны следующим соотношением

₍₁₇₎

где Ф_е – поток излучения ТН;

Р_г – мощность тепловых потерь ТН через газ;

Р_ц – мощность, идущая на нагрев цоколя излучением и газом;

– эффективный коэффициент поглощения излучения стеклом колбы;

– коэффициент, показывающий какая часть Рг, падающая на колбу, поглощается стеклом;

– доли Ф_е и Р_г, падающие на колбу лампы;

– доля Р_ц, передаваемая цоколем колбе лампы;

А – коэффициент, зависящий в основном от рода и давления окружающего колбу газа;

Т_к – средняя температура колбы;

Т₀ – температура окружающей колбу среды;

– коэффициент излучения стекла колбы;

– постоянная Стефана-Больцмана, равная 5,67*10^-12 Вт/см² град.

У ламп накаливания общего назначения эффективный коэффициент поглощения излучения стеклом при инженерных оценках можно считать 0,09 – 0,11 (для стекла СЛ 89, имеющего толщину 0,6 – 0,7 мм). Выберем значение 0,1.

От положения лампы в пространстве зависит ход конвекционных потоков в лампе и, соответственно, распределение температуры по поверхности колбы. Поэтому в расчете диаметра колбы или ее средней температуры задается положение горения лампы: цоколем вверх или цоколем вниз. Данная лампа используется в основном в положении цоколем вниз.

Экспериментальные оценки показали, что доля Р_г, падающая на колбу лампы при ее расположении цоколем вниз составляет 0,7 – 0,8. Примем равным 0,7.

Большинство ламп накаливания эксплуатируется в нормальных климатических условиях, т.е. при наружной температуре +25 (+10...-10)°С.

Долю энергетического потока, падающего на колбу лампы, при оценочных расчетах обычно принимают в пределах 0,85 – 0,92. Выберем для данной лампы значение равное 0,9.

Доля мощности, идущая на нагрев цоколя излучением и газом, передаваемая цоколем колбе лампы при оценочных расчетах выбирается в пределах 0,05 – 0,1. В данном случае 0,1.

Решение вышеприведенного уравнения проводится графически. Расчет значений производится с помощью программы LAMPCALC. Результаты расчета сведены в таблице 3. Полученные кривые приведены на рисунке 7.

Таблица 3 – Температура и размеры колбы

Т, оС	d1, см	d2, см
50	11,2	24,43
75	11,2	18,09
100	11,2	14,615
125	11,2	12,347
150	11,2	10,733
175	11,2	9,501
200	11,2	8,529
225	11,2	7,732
250	11,2	7,063
275	11,2	6,499
300	11,2	6,003
325	11,2	5,576
350	11,2	5,198

Рисунок 7 – Функция теплоотдачи

Определенная графическим методом температура колбы при диаметре колбы 112 мм равна 142°С.