Введение к работе
Актуальность темы. Одной из наиболее актуальных задач современной науки и техники является разработка технологий производств, в максимальной степени способствующих экономии энергетических и материальных ресурсов.
В России ежегодно на освещение расходуется около 25 млрд. кВт - часов электроэнергии. Немалая ее часть ( около половины) приходится на долю люминесцентных ламп общего назначения и с исправленной цветопередачей. Повышение эффективности люминесцентных ламп, достигаемое за счет применения более совершенных люминофоров, приносит народному хозяйству экономический эффект, исчисляемый многими миллиардами рублей.
Одним из важных резервов экономии электроэнергии, расходуемой на освещение, является замена малоэкономичных ламп накаливания, в особенности в освещении жилых помещений, люминесцентными лампами,-потребляющими для создания одной и той же освещенности в 4-5 раз меньшее количество энергии по сравнению с лампами накаливания.
В развитых зарубежных странах (США, Германия, Япония) около 80% электроэнергии, расходуемой на освещение жилых помещений, приходится на долю люминесцентных ламп. Решение этой проблемы в нашей стране сдерживается в значительной степени из-за недостатка соответствующих люминофоров.
Помимо прямого экономического эффекта, обусловленного экономией электроэнергии, расходуемой на освещение, а также материальных ресурсов, затрачиваемых на изготовление люминесцентных ламп и люминофоров для них, разработка и внедрение в промышленное производство оптимальной номенклатуры эффективных ламповых люминофоров и создание с их использованием высокоэффективных люминесцентных ламп будет способствовать решению таких социальных задач, как улучшение условий труда и отдыха людей.
Качество люминофоров определяется совокупностью физико-химических свойств, влияющих на их светотехнические параметры, т.е. в конечном счете, на характеристики люминесцентных ламп. С другой стороны, эффективность люминофоров обеспечивается технологией их производства, основы которой
также составляют физико-химические свойства люминофоров, обуславливающих, с, одной стороны, выбор химических материалов, способных эффективно люминесцировать, а с другой -ход технологических процессов и параметры готовых люминофоров.
Цель работы. Целью работы является исследование физико-химических свойств кислородсодержащих люминофоров, научное обоснование оптимальной номенклатуры люминофоров для всех типов люминесцентных ламп низкого давления, разработка технологии производства люминофоров для основных типов люминесцентных ламп.
Достижение указанной цели было связано с решением следующих задач:
1 .Исследование известных кислородсодержащих люминесцентных материалов, рекомендованных для применения в люминесцентных лампах и выбор наиболее перспективных люминофоров.
^.Теоретическое исследование и выбор направлений оптимизации светотехнических параметров люминофоров.
3.Экспериментальное исследование физико-химических свойств люминофоров, определяющих их светотехнические параметры в люминесцентных лампах.
4.Теоретический расчет спектров излучения люминофоров, способных обеспечить требуемые параметры люминесцентных ламп.
5.Разработка оптимальной номенклатуры люминофоров для ламп общего назначения и компонентов люминофорных композиций и исследование их физико-химических свойств и условий получения.
б.Теоретический расчет и разработка составов люминофорных композиций для люминесцентных ламп с исправленной цветопередачей.
7.Разработка и освоение промышленной технологии производства люминофоров для люминесцентных ламп общего назначения и с исправленной цветопередачей.
Научная новизна. Научная новизнг. работы состоит в том, что в исследованиях автора:
1.Впервые научно обосновано существование различных принципиальных путей повышения эффективности люминофоров для люминесцентных ламп.
2.Выполнен многофакторный анализ связи физико-химических свойств люминофоров с их светотехническими параметрами в люминесцентных лампах.
3.Впервые строго, математическими методами рассчитаны спектры излучения люминофоров, позволяющие достичь максимальных светотехнических параметров люминесцентных ламп.
4.Впервые установлены нормы точности определения светотехнических параметров люминофоров в люминесцентных лампах.
5.Впервые в стране ( параллельно с РИПХ ) разработана промышленная технология галофосфатного люминофора для люминесцентных ламп наиболее массового типа ЛБ40 со световой отдачей 75-80 лм/Вт.
б.Впервые в стране разработана промышленная технология производства готовых люминофорных композиций для люминесцентных ламп с исправленной цветопередачей.
Научная и практическая значимость. Полученные в настоящей работе результаты имеют следующую научную и практическую значимость:
1.Расширены теоретические представления об особенностях взаимодействия электромагнитного излучения с веществом и,' в частности, о связи физико-химических свойств люминофоров с их светотехническими параметрами в люминесцентных лампах.
2.Разработаны экспериментальные методы, позволяющие прогнозировать светотехнические параметры люминофоров в люминесцентных лампах.
3.Разработаны методы расчета спектров излучения люминофоров и люминофорных композиций для люминесцентных ламп общего назначения и с исправленной цветопередачей для различных цветностей и уровней цветопередачи.
4.Научно обоснованы предельно достижимые параметры люминофоров для люминесцентных ламп различных типов.
5.Реализовано промышленное производство люминофоров для люминесцентных ламп общего назначения, люминофорных композиций для люминесцентных ламп с исправленной цветопередачей и основных компонентов люминофорных композиций.
Структура и абьем_рябоіьи Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, выводов и приложений, собранных в отдельную книгу. Общий объем работы 339 страниц, рисунков - 77 , таблиц - 57 . Приложения содержат данные, отражающие мировой уровень производства люминесцентных ламп и ламповых люминофоров, детали расчетов оптимальных спектров излучения люминофоров для различных типов люминесцентных ламп, копии некоторых актов внедрения и расчета экономического эффекта от внедрения в "производство люминофорной композиции для наиболее массового типа люминесцентных ламп с исправленной цветопередачей.
Основные защищаемые научные положения.
1 .Фактический материал, относящийся к установленным закономерностям связи физико-химических свойств со светотехническими параметрами ламповых люминофоров и технологией их изготовления.
2Теоретическое обоснование путей повышения светоотдачи люминесцентных ламп за счет двух принципиально различных характеристик люминофоров: квантового выхода и спектральной эффективности, учитывающей чувствительность: зрительного восприятия и нормы по цветности и качеству цветопередачи.
З.Математические методы, оптимизации спектров излучения люминофоров, обеспечивающих максимальные светотехнические параметры люминесцентных ламп.
4.Научно обоснованную номенклатуру люминофоров для люминесцентных ламп общего назначения и компонентов люминофорных композиций для люминесцентных ламп с улучшенной цветопередачей.
б.Методы контроля световых и цветовых параметров люминофоров и люминофорных композиций, определяющих требуемые светотехнические параметры люминесцентных ламп.
б.Способы получения ряда люминофоров для ламп общего назначения и компонентов люминофорных композиций, а также
люминофоров для люминесцентных ламп специального назначения.
7.Технологию промышленного производства люминофорных композиций для люминесцентных ламп с исправленной цветопередачей.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на:
1.Совете по люминесценции АН СССР, Москва 1973 г.
2.Семинаре по кислородсодержащим люминофорам в институте физики и астрономии АН Эстонии, Тарту, 1973 г.
3.Всесоюзных совещаниях по люминесценции ( кристалло-фосфоры ) 1973, 1976, 1978, 1980 гг.
4.Всесоюзном совещании по производству и качеству люминофоров и особо чистых веществ, 1982 г.
5.Конференции по материалам для электронной техники, Кисловодск, 1995 г.
6.По материалам диссертации опубликовано 56 работ, написано 30 отчетов, получено 14 авторских свидетельств на изобретения.
