Экспериментальное исследование источника видимого света на

УДК 621.311.26(06) Физико-технические проблемы нетрадиционной энергетики
А.Н. ДИДЕНКО, М.В. ЛАЛАЯН
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИСТОЧНИКА
ВИДИМОГО СВЕТА НА ОСНОВЕ СВЧ-РАЗРЯДА В СРЕДЕ
АРГОН-СЕРА СО СНИЖЕННОЙ МОЩНОСТЬЮ ПИТАНИЯ
Приводятся результаты экспериментального исследования источника видимого света, основанного на
безэлектродном СВЧ-разряде в среде аргон-сера. Рабочей камерой источника служит цилиндрический резонатор с
видом колебаний Е010 на частоте 2462 МГц с питанием от магнетрона. Отличительной особенностью разработанного
источника является высокая эффективность при сниженной мощности питания.
Источники видимого света, в которых используется безэлектродный СВЧ-разряд в среде аргон-сера
обладают целым рядом уникальных характеристик и для многих областей использования являются более
предпочтительными по сравнению с традиционными источниками. Значительное внимание исследователей
уделяется как изучению процессов в Ar-S плазме, так и разработке пригодных для промышленного
производства СВЧ-источников света. Однако существует целый ряд требующих решения проблем. Для
широкого внедрения источников света этого типа и замены традиционных ламп необходимо добиться
высокой эффективности преобразования электрической энергии в световую при малой мощности питания.
Задача эффективной работы СВЧ-ламп при мощностях питания 700 Вт и более была решена, однако при
снижении СВЧ-мощности до 200-250 Вт энергетические характеристики построенных по той же схеме
источников резко ухудшаются.
Для решения проблемы создания маломощного эффективного источника света, основанного на СВЧразряде в Ar-S среде был разработан и испытан новый тип такого источника. Основой изображенного на
рис. 1 устройства является цилиндрический резонатор диаметром 89 мм и длиной 60 мм с видом колебаний
Е010 на частоте 2462 МГц. Вывод света из резонатора осуществляется через сетчатую торцевую стенку.
Внутри резонатора размещена заполненная аргоном сферическая кварцевая колба диаметром 18 мм,
содержащая 5 мг серы. Резонатор связан с прямоугольным волноводом через индуктивное окно размерами
17×42мм2.
Рис.1. Источник света: 1 – цилиндрический резонатор;
2 – прямоугольный волновод; 3 – сферическая колба с Ar-S
Для подстройки размеров окна связи и согласования резонатора с трактом была использована
измерительная установка, схема которой приведена на рис. 2. Величина коэффициента отражения равнялась
0,15.
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 8 1
УДК 621.311.26(06) Физико-технические проблемы нетрадиционной энергетики
Рис. 2. Схема высокочастотного тракта тестовой установки
Проведение измерений основных ЭДХ разработанного источника света на высоком уровне мощности
проводилось с помощью установки, схема СВЧ-тракта которой приведена на рис. 2. Магнетрон 1
смонтирован на устройстве связи 2 с прямоугольным волноводом сечением 72×34 мм2. Размещенный в
тракте ферритовый циркулятор 3 предотвращал попадание отраженной волны в магнетрон в процессе
настройки резонатора. Измерение средней СВЧ мощности осуществлялось с помощью прибора 5 типа
Agilent N1911A, включавшегося в каналы отраженной и падающей волн направленного ответвителя 4 с
коэффициентом переходного ослабления –60 дБ.
Для питания магнетрона использовался импульсный преобразователь с весьма высоким КПД.
Длительность импульсов равнялась 10.0 мкс, скважность 5.46, а действующее значение СВЧ мощности, при
котором велись исследования – 220 Вт.
Измерения интенсивности светового потока проводились с помощью прибора Minolta Chroma meter
CL200. На расстоянии 28 см от центра лампы интенсивность составила 30000 люкс. Зажигание источника и
выход его на рабочий режим происходит стабильно. Принимая во внимание отражения света и
неизотропность источника, можно говорить о достигнутой эффективности преобразования электроэнергии в
свет порядка 110-120 лм/Вт.
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 8 2