Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Севастопольський національний технічний університет

УДК 621.327.534.15.004.15

АВТОРЕФЕРАТ

Дисертації на здобуття вченого степеня

кандидата технічних наук

Розробка діагностичного стенда і пристроїв підвищення довговічності газорозрядних ламп

Спеціальність 05.09.03 - Електротехнічні комплекси та системи

Одінцов Олександр Микитич

Севастополь - 2006

Дисертація є рукописом.

Робота виконана на кафедрі прикладної екології та охорони праці Севастопольського національного технічного університету Міністерства освіти і науки України. електротехнічний газорозрядний люмінесцентний

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Сєвріков Володимир Васильович, Севастопольський національний технічний університет

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор Карась Станіслав Васильович, професор кафедри електромеханіки та теоретичних основ електротехніки Донецького національного технічного університету;

- кандидат технічних наук, доцент Оніщенко Олег Анатолійович, доцент кафедри електротехніки та електронних пристроїв Одеської державної академії холоду.

Провідна установа - Інститут електродинаміки НАН України м. Київ

Захист відбудеться `05' жовтня 2006 р. о 14-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К50.052.03 при Севастопольському національному технічному університеті (99053 м. Севастополь, СевНТУ).

С дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Севастопольського національного технічного університету (99053 м. Севастополь, СевНТУ)

Автореферат розіслано `18' серпня 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради К.В. Перепадя

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Системи освітлення є невід'ємною частиною електротехнічних комплексів промислових підприємств, різних будівель і споруд, а також житлових приміщень. За статистикою, системи освітлення споживають до 10-15 % усієї виробленої електроенергії. Тому, як в Україні, так і в усьому світі, залишаються актуальними проблеми енергозбереження і підвищення їх економічної ефективності.

Наразі, у системах освітлення використовують два основних типи джерел світла, це газорозрядні лампи і лампи розжарювання. Практично усі існуючі джерела світла є невідновлюваними виробами з обмеженим терміном дії до першої відмови.

Хоча загальносвітові обсяги виробництва газорозрядних ламп становлять близько 2 млрд. шт./рік, що у 6 разів менше обсягів виробництва ламп розжарювання, але за рахунок більш ефективного перетворення електричної енергії у світлову, вони генерують до 2/3 усього штучного світлового потоку і мають у 10-15 разів більший термін служби. Основна частка близько 85 % обсягу газорозрядних ламп припадає на ртутні газорозрядні лампи низького тиску або люмінесцен-тні лампи.

Оскільки в колбі кожної люмінесцентної лампи міститься 120 мг рідкої металевої ртуті, що належить до речовин першого класу небезпеки з ГПК<0,003мг/м3, виведені з експлуатації лампи створюють серйозну екологічну проблему. Руйнування колби однієї лампи за наявності несприятливих метеоумов, може призводити до забруднення повітряного середовища обсягом 40000м3 до рівня ГПК. З цієї причини всі виведені з експлуатації люмінесцентні лампи мають бути демеркурізовані, перш ніж вони потраплять на смітник. Вартість “послуги” з демеркурізації однієї люмінесцентної лампи, практично порівнянна з вартістю нової лампи. Додаткові витрати, пов'язані з необхідністю оплати послуг з утилізації ртутних джерел світла, найчастіше змушують споживачів використовувати в системах освітлення менш економічні та у 3-5 разів більш енергоємніші лампи розжарювання, тим самим знижуючи ефективність використання електроенергії.

На попередньому етапі досліджень було встановлено, що значна частина виведених з експлуатації люмінесцентних ламп здатна засвічуватися й горіти тривалий час за умови використання спеціальних схем. Однак дотепер, з цілої низки причин, жодна з відомих розробок не одержала широкого застосування в системах освітлення через складність, великих габаритних розмірів, високої вартості та низьких експлуатаційних показників (пульсації світлового потоку, катафорезу парів ртуті, короткого терміну служби тощо) у порівнянні з найпоширенішим дросельно-стартерним пускорегулюючим апаратом.

Вартість більшості відомих пристроїв, що дозволяють повторно використовувати виведені з експлуатації люмінесцентні лампи, як правило, у кілька разів перевищує вартість нової лампи, що й пояснює їх неефективність і недоцільність широкого застосування. Розробка подібних схем звичайно носить несистематизований і спонтанний характер. Це пов'язано з відсутністю об'єктивних відомостей про справжні причини виведення люмінесцентних ламп з експлуатації, динаміку зміни основних експлуатаційних параметрів - напруги засвічування, робочої напруги, пускового й робочого струму, а також рівня залишкової світлової віддачі наприкінці терміну експлуатації.

Виробники люмінесцентних ламп, заявляють середній термін служби і номінальний світловий потік, опираючись на результати стендових випробувань, які проводяться при: забезпеченні стабільної напруги в мережі, використанні зразкових дроселів і стартерів, підтримці постійної температури, заданої циклічності включень і відключень. Як основні причини виведення ламп з експлуатації звичайно відзначають втрату емісійної здатності катодів (80-90 %) або зниження світлового потоку нижче певного рівня (10-20 %). Однак, відомо, що відмінність реальних умов експлуатації від стендових, може призводити до скорочення нормативного терміну служби люмінесцентних ламп у 1,5-2 рази.

Таким чином, актуальність теми дисертаційної роботи обумовлена необхідністю суттєвого збільшення корисного терміну служби люмінесцентних ламп відносно фактичного і вирішення трьох зазначених вище проблем. Для цього необхідно вдосконалювати методи діагностування стану освітлювальних приладів у цілому й розрядних джерел світла зокрема, оскільки існуючі методи або неефективні, або надзвичайно трудомісткі у практичному застосуванні.

Виникла гостра необхідність створення спеціалізованого стенда для здійснення комплексної діагностики стану люмінесцентних ламп, у тому числі й виведених з експлуатації. Використання діагностичного стенда безпосередньо в діючих системах освітлення дозволить вчасно виявляти й виводити з експлуатації ті люмінесцентні лампи, які мають низькі експлуатаційні показники. При цьому одним з основних завдань діагностичного стенда буде виявлення люмінесцентних ламп, з числа виведених з експлуатації, які мають високі експлуатаційні показники й можуть бути використані повторно за умови застосування спеціальних пускових пристроїв.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами НДР, темами. Проблема переробки й поховання токсичних відходів, до яких належать і виведені з експлуатації люмінесцентні лампи, має загальнодержавне значення. Вона знайшла відбиття у розпорядженні Кабінету Міністрів України від 13 листопада 1999 р. № 1236р “Про поліпшення екологічної й техногенної ситуації в країні, вирішення питань переробки й поховання токсичних відходів”. Робота узгоджується з постановою Кабінету Міністрів України № 1216 від 03.09.98 р. і Державною політикою України в галузі енергетики й охорони навколишнього природного середовища, а також планами НДР СевНТУ, зокрема темою № 0199U001038 (Розробка екологічно чистої технології і проекту переробки, знищення й утилізації шкідливих відходів підприємств м. Севастополя (г/д 1528 “Екологія”)).

Мета й завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка електротехнічних пристроїв, методів контролю і діагностування, спрямованих на підвищення довговічності газорозрядних, зокрема люмінесцентних ламп.

Досягнення висунутої мети ґрунтувалося на ідеї повторного використання частини виведених з експлуатації люмінесцентних ламп (без їх відновлення) у серійних світлових приладах, оснащених спеціально розробленим додатковим пусковим пристроєм з оптимізованими пусковим і робочим режимами.

Відповідно до поставленої мети були визначені основні завдання дослідження:

- пошук структури й розробка принципової електричної схеми спеціального пускорегулюючого пристрою;

- вдосконалення методів контролю електричних параметрів і залишкових світлотехнічних характеристик люмінесцентних ламп;

- оцінка енергетичних параметрів люмінесцентних ламп, що були в споживанні, встановлення основних причин виведення їх з експлуатації та визначення “слабкої ланки”;

- оптимізація електричних параметрів пускового імпульсу, що забезпечує стабільний пробій міжелектродного проміжку в режимі “холодного” пуску;

- оцінка довговічності люмінесцентних ламп при їх повторному використанні в серійних світлових приладах, оснащених додатковим пусковим пристроєм;

- техніко-економічне обґрунтування доцільності повторної експлуатації люмінесцентних ламп.

Об'єкт дослідження - електричні схеми пускорегулюючих апаратів для запуску газорозрядних ламп низького тиску та виведені з експлуатації люмінесцентні лампи.

Предмет дослідження - електричні характеристики пускорегулюючої апаратури, що забезпечує стабільний пробій міжелектродного проміжку і стійке формування дугового розряду в люмінесцентних лампах з холодними (дефектними) катодами, оптимізація параметрів пускового імпульсу, робочих характеристик струму й напруги.

Методи дослідження - експериментально-аналітичні. Фізичні експерименти в лабораторних умовах. Натурні експерименти в реальних умовах експлуатації. Статистичні методи обробки результатів експериментальних досліджень.

Наукова новизна отриманих результатів:

Вперше висунуте теоретичне припущення і експериментально підтверджене радикальне зниження катафорезу парів ртуті при живленні люмінесцентних ламп квазіпостійним струмом.

Отримала подальшого розвитку теорія Таунсенда і уточнена математична модель, що описує електричні параметри, за яких можливе виникнення дугового розряду в люмінесцентних лампах з холодними катодами.

Вперше реалізована на практиці можливість оцінювання залишкової емісійної здатності катодів, що мають розрив електричного кола.

Науково обґрунтована структура пускорегулюючої системи, на базі якої розроблені пристрої, що дозволяють використовувати повторно виведені з експлуатації люмінесцентні лампи з домінуючим типом дефекту.

Вдосконалена математична модель вимірювання світлового потоку люмінесцентних ламп у електричних системах освітлення.

Практична цінність отриманих результатів.

Оснащення серійних світлових приладів розробленим додатковим пусковим пристроєм, дозволяє використати повторно до 90 % виведених з експлуатації люмінесцентних ламп з діаметрами колб 38 і 32 мм.

Основні технічні рішення, отримані в ході виконання дисертаційної роботи, становлять практичний інтерес для будь-яких споживачів, що застосовують у системах освітлення люмінесцентні джерела світла, а також можуть бути використані в навчальному процесі.

Результати досліджень доцільно враховувати при розробці й виробництві нових типів катодів для газорозрядних, насамперед люмінесцентних ламп.

Запропоновані схемні рішення можуть бути використані виробниками світлотехнічної апаратури для створення високонадійних гібридних освітлювальних приладів, що вимагають мінімального обслуговування, у яких додатковий пусковий пристрій перебуває в режимі “холодного” резервного елемента.

Результати досліджень були впроваджені на ряді підприємств м. Севастополя і дозволили одержати енергетичний, економічний і екологічний ефекти, підтверджені відповідними актами.

Розроблений метод “точкової” оцінки рівня світлової віддачі, дозволяє об'єктивно контролювати даний параметр у будь-яких існуючих люмінесцентних ламп, як в умовах діагностичного стенда, так і безпосередньо в діючих освітлювальних приладах.

Особистий внесок здобувача. У ході виконання дисертаційної роботи автором особисто виконані: дослідження з визначення основних причин виведення люмінесцентних ламп з експлуатації при їх роботі в серійних дросельно-стартерних пускорегулюючих апаратах; визначений розкид їх електричних параметрів і дана оцінка залишкових світлотехнічних характеристик; запропонована математична модель, що описує умови для стійкого виникнення і формування електричного розряду в люмінесцентних лампах з дефектними (холодними) катодами; науково обґрунтована структура спеціального пускорегулюючого пристрою; для зниження ефекту катафорезу висунуте теоретичне припущення про доцільність живлення люмінесцентних ламп квазіпостійним струмом; розроблений додатковий пусковий пристрій, оптимізовані його пускові й робочі характеристики; створений експериментальний діагностичний стенд, що дозволяє оцінювати енергетичні параметри як нормальних, так і виведених з експлуатації люмінесцентних ламп, а також побічно визначати залишкову емісійну здатність катодів; проведені натурні випробування для визначення довговічності люмінесцентних ламп використовуваних повторно в серійних світлових приладах, оснащених додатковим пусковим пристроєм; запропонована математична модель методу “точкової” оцінки рівня світлової віддачі люмінесцентних ламп; виготовлені макети насадок, що дозволяють проводити оцінку рівня світлової віддачі, як в умовах діагностичного стенда, так і в діючих світлових приладах; запропонована електрична схема гібридного світлового приладу, у якому розроблений додатковий пусковий пристрій використовується в якості ненавантаженого резервного елемента.

Апробація роботи. Основні результати окремих розділів і роботи в цілому викладені на: 6-й Міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми охорони праці й техногенно-екологічної безпеки”, 20-23 вересня 1999 р., м. Севастополь; I-й Міжнародній науково-практичній конференції “Екологічна безпека - умова процвітання і здоров'я людства в XXI столітті”, 28-30 травня 2001 р., м. Севастополь; 7-й Міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми охорони праці й техногенно-екологічної безпеки”, 21-24 вересня 2002 р., м. Севастополь; засіданні комісії з питань екології Севастопольської РДА, 1998 р.; курсах підвищення кваліфікації фахівців з охорони праці “Південь-Центр” у 2002 р., де демонструвалася можливість повторного використання виведених з експлуатації люмінесцентних ламп у серійних світлових приладах, оснащених додатковим пусковим пристроєм. У травні 2003 р., виставковий зразок демонструвався на постійно діючій виставці асоціації “Безпека життєдіяльності”, м. Севастополь. У червні 2004 р. результати дисертаційної роботи доповідалися на спільному міжкафедральному науково-технічному семінарі кафедр Суднових і промислових електромеханічних систем і Прикладної екології та охорони праці СевНТУ. У квітні 2005 р. результати дисертаційних досліджень доповідалися на кафедрі Світлотехніки й джерел світла Харківської національної академії міського господарства.

Публікації. За темою дисертації було опубліковано: 8 наукових праць, п'ять з яких опубліковані у виданнях, включених до переліку ВАК України; 3 тези доповідей; подано три заявки на винахід, по двох отримані патенти України.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається з введення, п'яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел і додатків. Дисертація має загальний обсяг 188 сторінок друкованого тексту, включаючи перелік умовних позначок, 14 таблиць, 70 ілюстрацій, список використаних джерел з 129 найменувань і 7 додатків на 43 сторінках.

Основний зміст роботи

У введенні обґрунтована актуальність проблем енергозбереження, підвищення економічної ефективності та поліпшення екологічної безпеки систем електричного освітлення, в яких використовуються ртутні газорозрядні джерела світла низького тиску (люмінесцентні лампи). Показано, що збільшення їх корисного терміну служби відносно фактичного, тобто підвищення довговічності, сприяло б частковому вирішенню трьох зазначених вище проблем. Для цього виникла необхідність створення діагностичного стенда що дозволяє виконувати комплексну оцінку електричних і світлотехнічних параметрів люмінесцентних ламп, у тому числі й виведених з експлуатації.

Сформульовано мету й завдання дослідження, показані наукова новизна і практична цінність роботи.

У першому розділі розглянуті теоретичні основи функціонування джерел світла різних типів, особливості, проблеми й перспективи їх практичного застосування, обсяги виробництва та тенденції розвитку. Наведено порівняння енергетичних, кількісних і якісних характеристик джерел світла двох основних типів: теплових і люмінесцентних. Відзначено значні переваги використання газорозрядних джерел світла порівняно з тепловими.

Близько 85 % усього обсягу вироблених газорозрядних джерел світла різних типів припадає на ртутні люмінесцентні лампи. З них, 60-70%, припадає на 40-ватні лампи з діаметрами колб 38 і 32 мм, оскільки вони мають кращі експлуатаційні характеристики (менша напруга засвічування, більший термін служби, стабільні світлотехнічні характеристики) порівняно з компактними люмінесцентними лампами та люмінесцентними лампами енергоекономічного виконання з діаметрами колби 26 мм і менше.

У розділі розглянуто процес перетворення електричної енергії в резонансне ультрафіолетове випромінювання, за рахунок збудження атомів ртуті в електричному розряді при низькому (400 Па) тиску, а також принцип генерації світлового потоку люмінофорами в області спектра, що сприймається людським оком.

Розглянуто конструктивні особливості основних типів катодів, які застосовуються у ртутних газорозрядних лампах низького тиску і принципи їх роботи. На підставі даних літературних джерел здійснена спроба узагальнення основних причин виведення люмінесцентних ламп з експлуатації. У використаних джерелах, як правило, наводяться дані стендових випробувань, виконаних у суворо контрольованих лабораторних умовах. У більшості випадків, як основна причина, вказується втрата емісійної здатності катодів або зниження генерування світлового потоку нижче економічно доцільного рівня. Інформація про причини виведення люмінесцентних ламп з експлуатації при їх функціонуванні у звичайних дросельно-стартерних схемах у реальних умовах практично відсутня, і даний пробіл у цій галузі знань вимагає заповнення.

Паспортний термін служби люмінесцентних ламп, що становить 9-10 тис. годин, вказує на низьку швидкість процесу старіння і накопичення дефектів у структурі колби, люмінофора та інших елементів від впливу твердого ультрафіолетового випромінювання. Це дозволяє висунути теоретичне припущення про відсутність катастрофічних змін у конструкційних матеріалах у більшості люмінесцентних ламп, виведених з експлуатації.

У розділі розглянуті галузі застосування люмінесцентних ламп, а також екологічні та економічні аспекти їх використання.

У другому розділі виконані попередні дослідження щодо діагностування загального стану й уточнення основних причин виведення люмінесцентних ламп з експлуатації при їх використанні в серійних дросельно-стартерних пускорегулюючих апаратах (ПРА).

Для виконання попереднього етапу дослідження був створений спеціальний діагностичний стенд, див. рис. 1, на якому: визначалася основна причина виведення люмінесцентної лампи з експлуатації; оцінювалася можливість її засвічування в стандартному (дросельно-стартерному) і спеціальному пусковому пристрої (Спец ПП); проводилася оцінка рівня залишкової світлової віддачі. У випадку відмови в засвічуванні та за відсутності видимих дефектів колби за допомогою індуктора НВЧ генератора перевірялася герметичність колби.

У ході проведення досліджень були виявлені такі основні причини: дефекти цоколя, перегоряння одного катода, перегоряння двох катодів, втрата емісійної здатності катода(ів), порушення цілісності колби, забруднення поверхні колби (у тому числі струмопровідними плівками).

Рис. 1. Структурна схема діагностичного стенда

БПЖ - блок підготовки живлення; Ст. ПП - стандартний (дросельно-стартерний) пусковий пристрій; Спец. ПП - спеціальний ПП виконаний за принципом подвійного помножувача напруги; ЛЛ - люмінесцентна лампа; Ю116 - люксметр Ю116; ФЕ - фотоелемент люксметра; НВЧГ - НВЧ генератор

У якості спеціального пускового пристрою використовувалася схема миттєвого пуску, виконана за принципом подвійного помножувача напруги, яка забезпечувала можливість засвічування ламп з холодними катодами. У випадку засвічування лампи оцінювалася її залишкова світлова віддача. Для забезпечення необхідної вірогідності результатів досліджень, був метрологічно обґрунтований мінімально необхідний розмір вибірки - 400 шт. Дослідженню піддавалися люмінесцентні лампи трьох найпоширеніших типорозмірів (36 Вт, L =1213 мм, dк = 26 мм; 20 Вт, L = 612 мм, dк = 38 мм; 40 Вт, L =1213 мм, dк = 38 мм), підготовлені до утилізації. Загальна кількість ламп, піддана випробуванням, склала близько 1600 шт.

Внаслідок проведених досліджень були отримані наступні результати:

36 Вт, dк = 26 мм. У 43% ламп, катоди не мали порушення цілісності. Більше половини з них вдалося засвітити як у дроссельно-стартерній, так і спеціальній схемах, однак всі вони мали низьку світлову віддачу. Іншою основною причиною було перегоряння одного катода - 35 % випадків, однак ні одну з них не вдалося запустити з використанням спеціальної схеми. З огляду на отримані результати й те, що лампи даного типу не рекомендується використовувати в схемах миттєвого пуску через високу амбіполярну дифузію електронів до стінок колби, у подальших дослідженнях цей типорозмір не використовувався.

20 Вт, dк = 38 мм. В 60 % ламп катоди були цілими, однак жодна з них не запускалася в серійному, дроссельно-стартерному пусковому пристрої, що вказує на втрату ними емісійної здатності. Другою основною причиною виходу ламп цього типу з ладу (28 %), стало перегоряння одного катода. При цьому слід зазначити, що практично всі лампи із зазначеними вище дефектами були запущені в спеціальному пусковому пристрої.

40 Вт, dк = 38 мм. Основною причиною в 64 % ламп, стало перегоряння одного катода й 4 % ламп мали обидва згорілих катода, що в сумі становить 68 % і є домінуючою причиною. Понад 90 % досліджених ламп даного типорозміру були запущені в спеціальному пусковому пристрої.

Діагностування рівня залишкової світлової віддачі показало, що у ѕ досліджених ламп даний параметр перебуває в діапазоні 70-80 % від початкового рівня, при нормі спаду до 60 %. Таким чином, у більшості ламп є 10-20 % запас за параметром світлової віддачі, що також вказує на доцільність їх повторного використання.

Попередні дослідження також виявили пряму залежність стабільності засвічування ламп у спеціальному пусковому пристрої від сумарної довжини залишившихся фрагментів катодів.

У третьому розділі виконаний структурний аналіз системи “пускорегулюючий апарат - люмінесцентна лампа”. Розглянуто основні складові поняття “надійність” світлового приладу: структурно-функціональна, параметрична та експлуатаційно-міцнісна. На підставі аналізу встановлено, що надійність функціонування світлового приладу в цілому визначається надійністю найбільш “слабкої ланки” - катодів люмінесцентної лампи.

У розділі розглянуті існуючі теорії, що дають пояснення процесам пробою міжелектродного проміжку залежно від стану і попереднього розігріву катодів, виникнення жевріючого розряду та умов його переходу у форму самостійного дугового розряду.

Проаналізовано особливості виникнення розряду на постійному струмі й відзначено, що перехід розряду з жевріючого режиму в дуговий, має низку нестійких станів. Виявлено, що процес виникнення та розвитку дугового розряду в люмінесцентній лампі, при її живленні змінним струмом, носить також неоднорідний і нестаціонарний характер.

Оскільки всі люмінесцентні лампи мають падаючу В-А характеристику, то їх експлуатація без наявності баластового елемента принципово неможлива. У розділі наведений порівняльний аналіз електричних і світлотехнічних характеристик роботи люмінесцентної лампи при використанні баластових елементів різних типів, а саме: активного, індуктивного і ємнісного. Відзначено, що найоптимальніші експлуатаційні характеристики має індуктивний баластовий елемент.

Детально розглянуті основні фактори (напруга мережі, характер струму, оточуюча температура, склад і тиск інертного газу, характер плазми, частота і періодичність включень, можливість “холодних” пусків тощо), які можуть істотно впливати на довговічність люмінесцентних ламп.

У розділі розглянуті конструктивні особливості оксидних катодів, які використовуються в люмінесцентних лампах, а також чинники, що впливають на швидкість втрати оксиду з їх поверхні. До основних з них можна віднести температуру в зоні катодної плями й режим засвічування лампи. Шунтування виводів електродів лампи в процесі роботи дозволяє знижувати температуру катодів на 100…300 єС, що може підвищувати їх довговічність на 50%.

У розділі проаналізовані пускові й робочі характеристики люмінесцентних ламп під час їх експлуатації в пускорегулюючих апаратах стартерного, швидкого й миттєвого пуску. Розглянуто принципи дії напівпровідникових пускорегулюючих апаратів, що забезпечують живлення ламп постійним і високочастотним струмом. Особлива увага приділена процесу формування пускового імпульсу в дросельно-стартерних пуско-регулюючих апаратах, оскільки вони є найпоширенішими в системах освітлення. Відзначено, що попередній розігрів катодів істотно полегшує процес засвічування лампи.

Аналіз існуючих схемних рішень дозволяє припускати, що для повторної експлуатації люмінесцентних ламп з домінуючим типом дефекту можуть бути використані тільки високочастотні схеми або схеми миттєвого засвічування.

Четвертий розділ присвячений побудові математичної моделі, пошуку структури й розробці електричної схеми пускорегулюючого пристрою, оптимізації його пускових і робочих параметрів, а також вдосконаленню способу оцінки рівня залишкової світлової віддачі люмінесцентних ламп.

Відомо, що у звичайному стані будь-який газовий проміжок є гарним діелектриком. Оскільки електропровідність газів залежить від можливості іонізації його атомів і молекул внаслідок зовнішніх впливів, а у вакуумі провідність визначається наявністю вільних електронів, то в газорозрядних лампах при тиску близько 400 Па присутня як електронна (Ie), так і іонна (Ii) складові струму I (1)

I = Ie + Ii . (1)

У загальному вигляді процес засвічування газового розряду в люмінесцентній лампі зводиться до створення таких умов, коли через лампу почне протікати електричний струм. Одним з основних параметрів, що визначає можливість функціонування будь-якої люмінесцентної лампи є напруга її засвічування (UЗ). На практиці величину UЗ намагаються одержати якомога меншою й у більшості існуючих схем, розглянутих у третьому розділі, це досягається за рахунок попереднього підігріву катодів до температури термоелектронної емісії. За наявності достатньої кількості заряджених часток, насамперед електронів і при подаванні до електродів лампи напруги вище UЗ, процес формування нових зарядів у газовому проміжку призводить до різкого, практично раптового (за 10-5-10-7 с) зростання струму й появі світіння. Для забезпечення усталеної роботи лампи, її робоча напруга (UЛР) становить 0,45…0,6 напруги живильної мережі (UМ). Таким чином, для більшості люмінесцентних ламп які використовуються у дросельно-стартерних схемах виконується співвідношення (2)

UЗ > UМ > UЛР. (2)

Як було відзначено в третьому розділі, процес засвічування газового розряду пов'язаний з низкою складних фізичних явищ, що протікають на електродах лампи й у міжелектродному просторі, до того ж він має неоднорідний і нестаціонарний характер. Оскільки на сьогодні неоднорідні й нестаціонарні завдання в точній теоретичній постановці не вирішуються, тому не представляється можливим дати аналітичний опис UЗ у вигляді точних математичних виразів.

Параметр UЗ може бути представлений як функція 5-8 основних взаємозалежних змінних у вигляді узагальненого виразу (3):

UЗ = f (Х1, Х2, … Х8) (3)

де, Х1 - тип електродів (матеріал, властивості, форма й виконання, а також можливість їх попереднього розігріву до температури термоелектронної емісії);

Х2 - тип живильного струму (постійний, змінний, високочастотний тощо)

Х3 - швидкість наростання поданої до електродів напруги dU/dt, (зі збільшенням швидкості величина UЗ знижується).

Х4 - сукупність речовин усередині колби (дозування ртуті, склад газу-наповнювача, домішки тощо);

Х5 - парціальний тиск компонентів наповнення при даній температурі;

Х6 - діаметр розрядної трубки (зменшення діаметра призводить до збільшення UЗ);

Х7 - довжина розрядної трубки (відстань між електродами);

Х8 - температура колби в момент засвічування розряду (впливає на парціальний тиск);

Оскільки ряд змінних (Х1, Х4 -Х7) залежать від типу лампи й технології її виробництва, а параметр Х8 може бути зафіксований на необхідному рівні, то основними факторами, що чинять найістотніший вплив на величину UЗ можна вважати тільки параметри Х1-Х3. Параметр Х1 залежить від загального стану катодів, а Х2 і Х3 будуть визначатися особливостями електричних характеристик пускорегулюючої апаратури.

Оскільки результати досліджень показали, що в сукупності близько 80% причин виведення люмінесцентних ламп з експлуатації пов'язані з порушенням цілісності катодів або зміною їх електричних характеристик, то засвітити такі лампи можна тільки в режимі “холодного” пуску. З огляду на те, що газовий розряд не має постійного електричного опору і змінюється разом зі зміною струму в колі, робочі параметри на лампі після її засвічування будуть визначатися електричними властивостями використовуваного баластового елемента. Передбачувана структурна схема пускового пристрою.

Залежно від параметрів пускової напруги UП, зформованної засвічуючим пристроєм (ЗП), див. рис. 2, можна розглядати три основних варіанти виникнення і подальшого розвитку процесу розряду:

1 - при UП < UЗ виникнення розряду неможливо (газовий проміжок є діелектриком);

2 - при UП ? UЗ і (dU/dt) > min, можливе виникнення жевріючого розряду (у ряді випадків можливий його перехід у форму дугового розряду);

3 - при UП >> UЗ і (dU/dt) > max, стійке виникнення дугового розряду.

Ґрунтуючись на розглянутих вище варіантах розвитку процесу розряду, а також з огляду на падаючу В-А характеристику люмінесцентних ламп, була побудована математична модель (4), що описує: загальну залежність параметра UЗ, способи зниження величини UЗ, критерій “стійкості” роботи системи “баластовий елемент - газорозрядна лампа” як у момент пуску, так і в робочому режимі.

UЗ = ЕЗ L + ДUК + ДUА;

Uз > min , при ; (4)

;

IБ = IЛЛ + IЗП

де, ЕЗ - мінімально необхідна напруженість електричного поля в момент запуску, (залежить від типу лампи і у процесі експлуатації істотно не міняється), В/м;

L - довжина розрядної трубки, м;

ДUК - напруга, необхідна для заповнення втрат, пов'язаних з виходом електрона з катода (з урахуванням температури катода в момент пуску (близько 20єС), зниження його емісійної здатності й скорочення робочої довжини через руйнування, ДUК може перевищувати 50-100 В);.

ДUА - напруга, необхідна для заповнення втрат пов'язаних з проникненням електрона в анод, може досягати 20-30 В;

умова (dU/dt) > max може досягатися, наприклад, при живленні лампи імпульсним струмом прямокутної форми або за рахунок збільшення амплітуди живлячої напруги.

З огляду на те, що газовий розряд не має постійного електричного опору, робочі параметри на лампі після її засвічування будуть визначатися електричними властивостями використовуваного баластового елемента. Тому основним параметром, який має забезпечити розроблюваний пускорегулюючий пристрій є мінімально необхідна напруга пуску (UП). Виходячи з цього, запропонована математична модель (4) може бути перетворена до більш простого виду (5).

UП ? k1• k2 •UЗ, (5)

при

де, k1 = 1,1ч1,5 - коефіцієнт, що враховує можливі зміни електрофізичних параметрів електродів за період їх попередньої експлуатації;

k2 = 1,2ч1,4 - коефіцієнт, що враховує особливості роботи використовуваної пускорегулюючої апаратури (може бути уточнений у ході експериментальних досліджень).

Для забезпечення стійкого засвічування лампи в режимі “холодного” пуску розроблюваний пускорегулюючий пристрій повинен:

створювати провідне поле (ЕЗ) по всій довжині лампи (L), порівнянне або більше ніж у серійному дросельно-стартерному пускорегулюючому апараті;

забезпечувати амплітуду пускового імпульсу, перевищуючу напругу “холодного” засвічування нормальної лампи з робочими катодами (наприклад, для 40 Вт лампи з розмірами L =1213 мм, dк = 38 мм - UЗ ? 240 В);

формувати пусковий імпульс з тривалістю, достатньою для іонізації необхідної кількості атомів газу та парів металу.

Таким чином, розрахована за виразом (5) величина UП для забезпечення “холодного” засвічування люмінесцентної лампи потужністю 40 Вт, буде знаходитися в діапазоні 310ч500 В. Подача більш високої пускової напруги дозволить за 1-2 напівперіоди мережі сформувати дуговий розряд і скоротити тривалість перехідного процесу, тим самим знижуючи інтенсивність розпилення катода в момент пуску.

На підставі проведеного в третьому розділі аналізу існуючих пускорегулюючих систем, була побудована морфологічна матриця, фрагмент якої наведений у табл. 1.

Таблиця 1 Морфологічна матриця основних елементів системи ПРА-ЛЛ

№ з/п	Вузол	Позначення	№ з/п	Характеристика	Позначення
1	Баластовий елемент	Х	1.1 1.2 1.3 1.4 1.5	активний (резистор) індуктивний ємнісний індуктивно-ємнісний напівпровідниковий	Х1.1 Х1.2 Х1.3 Х1.4 Х1.5
2	Засвічуючий пристрій	Y	2.1 2.2 2.3 2.4 2.5	стартерний швидкого пуску миттєвого засвічування високочастотний НВЧ	Y2.1 Y2.2 Y2.3 Y2.4 Y2.5
3	ЛЛ	Z	3.1 3.2 3.3	зі стандартним виконанням катодів зі спеціальним виконанням катодів для схем миттєвого пуску (одноштирькова) Безелектродна	Z3.1 Z3.2 Z3.3

Використовуючи елементи морфологічної матриці, були підібрані варіанти структури (Xi - Yj - Zk) розроблюваного пускорегулюючого пристрою, що дозволяють засвічувати люмінесцентну лампу в режимі “холодного” пуску.

Детальне вивчення електричних схем відомих пускорегулюючих пристроїв показало, що для запуску люмінесцентних ламп із холодними катодами можуть бути використані ВЧ або НВЧ ПРА, схеми миттєвого пуску, виконані за принципом помножувачів напруги й деякі ПРА постійного струму. Аналіз структури ВЧ і НВЧ ПРА показав, що вони складні й мають високу вартість.

Найбільш простими є схеми миттєвого пуску та ПРА постійного струму, але під час їх використання відбувається катафорез парів ртуті, внаслідок чого може спостерігатися перерозподіл яскравості світіння люмінофора по довжині колби.

У ході проведених досліджень був вивчений ефект “множення” напруги виникаючий під час шунтування діодного моста конденсаторами. Було встановлено, що для одержання на виході з діодного моста, подвоєної амплітуди поданої напруги, досить забезпечити його несиметричне шунтування двома конденсаторами.

Як видно з осцилограми величина випрямленої напруги в режимі холостого ходу досягає подвоєної амплітуди напруги мережі Uвипр 2vЇ2Ї• Uc 620 В, що на 120…310 В більше розрахункового значення UП і повністю задовольняє вимогам виразу (5). Таким чином, несиметрично шунтований діодний міст може бути використаний як засвічуючий пристрій. Використовуючи структурні схеми, наведені на рис. 2 і 3, а також особливості роботи схеми, а була розроблена принципова електрична схема нового пускорегулюючого пристрою,. Для зниження його вартості як баласт запропоновано використати серійний дросель або індуктивно-ємнісний баластовий елемент, що підключається до діодного моста з боку змінного струму. В усіх розглянутих відомих ПРА постійного струму, баластовий елемент був призначений для згладжування пульсацій випрямленої напруги і встановлювався з боку постійного струму.

Для перевірки адекватності запропонованої математичної моделі (4) і підтвердження розрахункових значень величин UП (5), а також вивчення особливостей роботи люмінесцентних ламп на постійному струмі, був розроблений спеціальний діагностичний стенд, структурна і принципова електрична схеми якого наведені на рис. 7.

Рис. 7. Структурна схема діагностичного стенда

За допомогою стенда були експериментально визначені й оптимізовані параметри шунтувальних конденсаторів (їх мінімальна ємність і робоча напруга, див. рис. 5,а), що дозволяють формувати необхідну амплітуду і тривалість пускового імпульсу для забезпечення стійкого виникнення й засвічування дугового розряду в режимі “холодного” пуску.

Вивчення особливості роботи люмінесцентних ламп у розробленому пускорегулюючому пристрої виявило наявність коротких пауз струму (квазіпостійний струм), які не викликають видимої пульсації світлового потоку. Було висунуто теоретичне припущення про те, що режим живлення люмінесцентної лампи квазіпостійним струмом може сприяти зниженню ефекту катафорезу парів ртуті. Це припущення було підтверджено на практиці в ході проведення довгострокових натурних випробувань.

На діагностичному стенді при запуску 40 Вт ламп квазіпостійним струмом були підтверджені запропоновані значення коефіцієнтів k1 і k2, що входять до виразу (5). Експерименти показали, що для виникнення жевріючого розряду потрібна мінімальна UП = 330…380 В, а для “миттєвого” формування дугового розряду необхідна UП > 460…540 В. З огляду на результати експериментів верхнє значення поправочного коефіцієнта k2 необхідно збільшити до 1,5, що дозволить точніше розраховувати діапазон UП для інших типів ламп.

Діагностичний стенд дозволяє досліджувати загальний стан, електричні параметри та світлотехнічні характеристики будь-яких люмінесцентних ламп. Було встановлено, що за величиною піків перезасвічування і наявності пульсації напруги на плато фазі в режимі живлення лампи квазіпостійним струмом, можна побічно судити про залишкову емісійну здатність, як цілих, так і перегорілих катодів.

Для дослідження залишкових світлотехнічних характеристик був розроблений метод “точкової” оцінки рівня світлової віддачі люмінесцентних ламп, рис. 10. У цьому методі як реєструючий прилад використовується широко розповсюджений серійний люксметр Ю116, фотоелемент якого оснащений спеціально розробленою конічною насадкою. Особливістю запропонованого методу є те, що внутрішня поверхня насадки має високу відбивну здатність, а розрахунковий діаметр вхідного отвору становить усього 3,4 мм.

Рис. 10. Схема руху світлового потоку усередині насадки

Енергетичний баланс вхідного світлового потоку усередині системи “фотоелемент - конічна насадка” описується системою рівнянь (6)

;

; (6)

де д=f(n) - похибка обчислення, що залежить від числа n враховуваних вторинних перевідбиттів.

Оцінка рівня світлової віддачі досліджуваної люмінесцентної лампи здійснюється з використанням спеціальної таблиці, фрагмент якої наведений у табл. 2. Порівнюючи результат виміру з табличними даними, можна судити про можливість і доцільність подальшого використання діагностуємої лампи.

Розроблений метод дозволяє здійснювати оцінку рівня світлової віддачі, як в умовах діагностичного стенда, так і безпосередньо в діючих освітлювальних приладах.

У ході проведених досліджень було встановлено, що використання квазіпостійного струму призводить до зростання світлової віддачі у люмінесцентних ламп з діаметром колби 38 мм до 9 %, а у ламп з колбою 32 мм до 28 % порівняно з їх світловою віддачею в серійному дросельно-стартерному ПРА. Збільшення рівня світлової віддачі сприяє продовженню періоду їх корисної експлуатації. Була запропонована й обґрунтована доцільність зниження економічно доцільного рівня генерування світлового потоку до 1000 лм (див. табл. 2), оскільки приблизно такий же світловий потік створюють дві лампи розжарювання еквівалентної (40 Вт) потужності.

Таблиця 2 Фрагмент таблиці для оцінки рівня світлової віддачі ЛЛ люксметром Ю116, робочі параметри насадки: dвх= 3,4 мм; кн= 0,4.

Тип ЛЛ	Номінальний світловий потік, лм	Показання люксметра (лк) після:
		100 год	5000 год, 50% Тн (спад потоку 20%)	7000 год, 70% Тн (спад потоку 30%)	10000 год, Тн (спад потоку 40%)	Мінімально припустимий рівень генерування світлового потоку
ЛЛ з діаметром колби 26 мм
						(1000 лм)
ЛБ 36	2800	42	34	29	25	14
ЛД 36	2300	39	32	28	24	16
ЛЛ з діаметром колби 38 мм
						(1000 лм)
ЛБ 40	2900	29	23	20	17	9
ЛБ 40-2	2800	33	26	23	20	11
ЛД 40	2400	27	22	19	16	10

У розділі наведені результати короткотривалих випробувань розробленого пускорегулюючого пристрою на форсованих режимах роботи: на підвищеній до 245 В напрузі мережі й при заміні лампи у включеному в мережу освітлювальному приладі.

У розділі також представлені результати довготривалих натурних випробувань у реальних умовах експлуатації 10 серійних освітлювальних приладів, оснащених розробленим пусковим пристроєм. Випробування проводилися протягом 3,5 років (близько 7000 годин наробітку) за планом N,В,T тільки з виведеними з експлуатації люмінесцентними лампами, які мають дефектні катоди.

Середній час наробітку до відмови склав 2800 годин. Отриманий результат є істотно заниженим, оскільки за період проведення випробувань не всі лампи вийшли з ладу і час їх наробітку в розрахунках не враховувався. Фактичний час наробітку до відмови буде знаходитись у діапазоні 4…6 тис. годин. Розрахункова (завищена) інтенсивність відмов склала 1,8·10-4 год-1. Повне розпилювання катода є основною причиною відмови і неможливості подальшого використання випробовуваних ламп.

У процесі проведення досліджень було встановлено, що внаслідок розпилення катода у зоні введення електродів може утворюватися струмопровідний шар, що складається з часток вольфраму й оксиду барію, що надалі здатний виконувати функцію анода. Приблизно в 50-60 % випадків, після зміни полярності на електродах, лампа здатна стабільно функціонувати ще протягом декількох тисяч годин.

У п'ятому розділі розглянуті економічні аспекти використання джерел світла різних типів. Запропоновано вираз (7), що описує загальні експлуатаційні витрати системи освітлення, яка складається з N однакових джерел світла за довільний період часу, з урахуванням вартості їх утилізації.

СЕВ(t)=Сдс Nл (t/сер + 1) + Сут Nл (t/сер) + Рл Nл Цее t , (7)

де СЕВ - загальні експлуатаційні витрати за середній строк експлуатації однієї лампи, грн.;

Сдс - вартість нового ДС, грн.;

Рл - потужність ДС (світлового приладу), квт;

Цее - чинний тариф ЕЕ (грн. /квт ч);

сер - середній термін служби ДС, годин;

Сут - вартість утилізації одного ДС, грн.

Використовуючи вираз (7) були побудовані графіки, див. рис. 11, що характеризують загальні експлуатаційні витрати нової (1) і використовуваної повторно (2) люмінесцентної лампи.

Експлуатаційні витрати нової люмінесцентної лампи (залежно від її вартості) у серійному освітлювальному приладі, протягом 2-4 тис. годин вище, ніж при повторному використанні виведеної з експлуатації лампи.

У розділі розглянуті два варіанти модернізації серійних (дросельно-стартерних) світлових приладів розробленим додатковим пусковим пристроєм. У першому варіанті пропонується проводити модернізацію за схемою наведеною на рис. 6. Другий варіант передбачає створення гібридного світлового приладу, у якому додатковий пусковий пристрій перебуває в режимі “холодного” резервного елемента, рис. 12.

Рис. 12. Структурна схема гібридного світлового приладу

Використання гібридної схеми дозволить у 80-90 % випадків продовжити експлуатацію люмінесцентної лампи, що вийшла з ладу, виключаючи необхідність її демонтажу, що важливо при розміщенні освітлювальних приладів у важкодоступних місцях.

У розділі також розглянута існуюча схема утилізації ртутних ламп, рис 14,а й запропонована нова схема, відповідно до якої значна частина ламп буде направлятися на повторне використання.

Повторне використання люмінесцентних ламп виведених з експлуатації дозволить на 30 % скоротити потребу в нових лампах.

Висновки

У дисертації вирішене актуальне науково-технічне завдання щодо підвищення довговічності газорозрядних, зокрема люмінесцентних ламп, а також удосконалені методи діагностування їх електричних і світлотехнічних параметрів.

Отримані внаслідок проведених теоретичних, дослідно-конструкторських і експериментальних досліджень особливості й закономірності, дозволяють зробити такі висновки:

Основною причиною виведення люмінесцентних ламп з діаметрами колб 38 і 32 мм з експлуатації (близько 65 % випадків), є перегоряння одного катода.

Теоретично обґрунтовані й експериментально підтверджені умови, за яких можливе виникнення дугового розряду в люмінесцентних лампах з дефектними катодами.

Понад 90 % люмінесцентних ламп, виведених з експлуатації, можуть використовуватися повторно в серійних світлових приладах, оснащених додатковим пусковим пристроєм з оптимізованим пусковим і робочим параметрами.

У системах освітлення до 25-35 % світлових приладів доцільно оснастити додатковим пусковим пристроєм, з урахуванням рекомендацій щодо їх розміщення.

Підвищення довговічності люмінесцентних ламп за рахунок їх повторного використання, дозволить у середньому на 30% зменшити потребу в нових лампах.

Розроблена принципова електрична схема гібридного світлового приладу, у якій додатковий пусковий пристрій перебуває в якості “холодного” резервного елемента, дозволить підійти до реалізації концепції створення високонадійних (“необслуговуємих” або потребуючих мінімального обслуговування) систем освітлення.

Експериментально підтверджене висунуте теоретичне припущення про можливості зниження ефекту катафорезу парів ртуті при живленні люмінесцентних ламп квазіпостійним струмом.

Режим живлення люмінесцентних ламп квазіпостійним струмом дозволяє підвищувати світлову віддачу у 38 мм ламп до 9 %, а у 32 мм ламп до 28 %, що додатково підвищує ефективність і тривалість їх корисного використання.

Розроблений на основі запропонованої математичної моделі спосіб “точкової” оцінки рівня світлової віддачі люмінесцентних ламп, дозволяє проводити виміри як в умовах діагностичного стенда, так і безпосередньо в діючих освітлювальних приладах.

Оцінка рівня залишкової світлової віддачі у люмінесцентних ламп, виведених з експлуатації, показала, що в ѕ ламп його зниження становить усього 20-30 % від номінальної величини при припустимому спаді - 40 %.

Запропонований і економічно обґрунтований мінімально припустимий рівень генерування світлового потоку люмінесцентних ламп - 1000 лм.

Основні положення дисертаційної роботи опубліковані в роботах

Одинцов А.Н. Возможность продления срока службы газоразрядных ламп внутреннего освещения / А.Н. Одинцов, И.В. Севриков // Вестник СевГТУ: Сб. научн. тр./ СевГТУ. - Севастополь, 1999. - Вып. 16. Механика, энергетика, экология. - С.111-116.

Одинцов А.Н. Эксплуатационно-прочностная надежность технических средств безопасности / А.Н. Одинцов, И.В. Севриков // Вестник СевГТУ.: Сб. научн. тр./ СевГТУ.- Севастополь, 2000. - Вып. 23. Механика, энергетика, экология. - С.199-203.

Одинцов А.Н. О целесообразности контроля параметра световой отдачи люминесцентных ламп / А.Н. Одинцов, Л.В. Квасова // Вестник СевГТУ.: Сб. науч. тр./СевГТУ. - Севастополь, 2001. - Вып. 30: Механика, энергетика, экология. - С.182-188.

Одинцов А.Н. Эффективность мероприятий по повторному использованию перегоревших люминесцентных ламп /А.Н. Одинцов, И.В. Севриков // Вестник СевГТУ: Сб. науч. тр./ СевГТУ. - Севастополь, 1999. - Вып.19: Экономика и финансы. - С.102-105.

Одинцов А.Н. Устройство и математическая модель “холодного” пуска люминесцентных ламп/ А.Н. Одинцов // Вестник СевГТУ.: Сб. науч. тр./СевГТУ. - Севастополь, 2006. - Вып.72: Механика, энергетика, экология. - С. 173-178.

Севриков В.В. Пусковое устройство для повторного использования перегоревших ртутных (люминесцентных) ламп / В.В. Севриков, А.Н. Одинцов, С.Х. Тодоренко, В.П. Попов // Труды 6-й международной научно-технической конференции, Севастополь, 1999. - С.57-59.

Пат. 45513А Україна, МКИ 7 Н05В41/00. Пускорегулюючий апарат для запуску люмінісцентної лампи з однією перегорілою ниткою розжарення / М.З.Лавриненко, В.В. Севріков, С.Х.Тодоренко, В.П. Попов, О.М. Одінцов (Україна). - № 98094732; Заявл. 08.09.98. Опубл. 15.04.02, Бюл. №4.

Пат. 69550А Україна, МКИ 7 H01J61/52, Н05В41/00. Пристрій для запуску спалених газорозрядних ламп/ О.М. Одінцов, В.В. Севріков, С.Х.Тодоренко, А.Г.Торовець (Україна). - № 2003077101; Заявл. 28.07.03. Опубл. 15.09.04, Бюл. №9.

Анотація

Одінцов О.М. Розробка діагностичного стенда і пристроїв підвищення довговічності газорозрядних ламп. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 - електротехнічні комплекси та системи. - Севастопольський національний технічний університет, Севастополь, 2006.

Дисертація присвячена розробці спеціалізованого стенда для виконання комплексної діагностики стану ртутних газорозрядних (люмінесцентних) ламп низького тиску, а також створенню ефективного пускорегулюючого пристрою, що дозволяє використовувати повторно до 90% ламп виведених з експлуатації.

У роботі проведені дослідження з уточнення причин виведення люмінесцентних ламп з експлуатації, при їх використанні в серійних дросельно-стартерних ПРА. Встановлено, що основною причиною є перегоряння одного катода, 65% випадків. Перегоряння катодів або втрата ними емісійної здатності не дозволяють продовжити їх експлуатацію в серійних ПРА.

З урахуванням домінуючого типу дефекту та зниження емісійної здатності катодів, була запропонована математична модель умов, за яких можливо стійке виникнення дугового розряду в режимі “холодного” пуску. Науково обґрунтована структура й розроблена принципова електрична схема спеціального пускорегулюючого пристрою, що дозволяє засвічувати люмінесцентні лампи в режимі “холодного” пуску. На діагностичному стенді були оптимізовані його пускові й робочі режими. У ході експериментів був отриманий новий режим живлення люмінесцентних ламп постійним струмом з наявністю коротких пауз - квазіпостійний струм. Було висунуто теоретичне припущення про можливості зниження ефекту катафорезу, що спостерігається при роботі люмінесцентних ламп на постійному струмі, що було підтверджено на практиці. Режим живлення люмінесцентних ламп квазіпостійним струмом дозволяє збільшувати їх світлову віддачу: у 38 мм ламп до 9 %, а у 32 мм ламп до 28 %.

У ході довготривалих натурних випробувань було встановлено, що середня тривалість повторної експлуатації люмінесцентних ламп становить 40-60% від номінального терміну служби і в основному залежить від стану фрагментів катодів, а також їхньої емісійної здатності. Діагностичний стенд дозволяє побічно, за характерною формою осцилограми оцінювати залишкову емісійну здатність катодів і відбраковувати зразки ламп з низькими показниками.