2. Созданы математические модели расчета плазмы индукционных разрядов низкого давления в разрядных бесферритных замкнутых и незамкнутых трубках, возбуждаемых индуктивной катушкой с витками, расположенными паралелльно оси разрядной трубки. На основе моделей рассчитано пространственное распределение напряженности ВЧ индукционного электрического поля, плотности разрядного тока и объемной плотности мощности плазмы индукционного разряда.
3. Экспериментальными исследованиями зажигания емкостного и индукционного разрядов, возбужденных ВЧ индуктором на частотах 100-15000 кГц в смеси паров ртути и инертного газа низкого давления, установлено, что зажиганию индукционного разряда предшествует зажигание емкостного разряда. Анализ двух типов ВЧ электрических полей, емкостного и индукционного, генерированных током индуктивной катушки показал, что вблизи витков катушки напряженность емкостного поля в несколько раза превышает напряженность индукционного поля.
4. Экспериментально обнаружено, что на частотах ВЧ поля 100-1000 кГц напряженность ВЧ электрического поля зажигания индукционного разряда и ВЧ
напряжение на индуктивной катушке не зависят от частоты поля. ВЧ ток катушки и мощность зажигания индукционного разряда уменьшаются с частотой ВЧ поля.
Результаты эксперимента находятся в хорошем согласии с результатами расчета, проведенного в рамках комплексной модели индукционной лампы.
5. Экспериментальные исследования, проведенные в установившемся режиме работы индукционных ламп с полостью и ламп трансформаторного типа с кольцевыми магнитопроводами, показали что характер зависимости мощности потерь в ВЧ индукторе от мощности лампы определяется отношением частот ω/ν и величиной добротности плазменного витка/шнура Q2. На низких частотах ВЧ поля ω/ν <<1 и низкой добротности плазмы Q2<< 1, повышение мощности плазмы и частоты ВЧ поля вызывает уменьшение мощности потерь в ВЧ индукторе.
6. Экспериментально обнаружено, что на частотах ВЧ поля ω<ν световая отдача плазмы ηpl = Ф/Рpl не зависит от частоты ВЧ поля, но уменьшается с мощностью плазмы со скоростью, практически не зависящей от мощности плазмы, но возрастающей с давлением инертного газа и уменьшающейся с размером разрядного промежутка. К.п.д. ВЧ индуктора ηс возрастает с увеличением мощности лампы, ассимптотически приближаясь к 1.
7. Экспериментально установлено, что на частотах ВЧ поля f = 100-10 000 кГц световая отдача лампы ηv есть произведение световой отдачи плазмы ηpl на к.п.д. ВЧ индуктора ηс, а ее зависимость от мощности лампы имеет максимум, сдвигающийся в сторону меньщих мощностей лампы с увеличением частоты ВЧ поля, давления инертного газа, сечения сердечника/магнитопровода, диаметра разрядной трубки/колбы и с уменьшением длины плазменного витка/щнура. Зависимость световой отдачи лампы от давления инертного газа имеет максимум, который с увеличением мощности лампы и размеров разрядной колбы/трубки сдвигается в сторону меньших давлений.
8. Предложены, сконструированы и экспериментально апробированы два новых типа бесферритных безэлектродных индукционных люминесцентных ламп в
замкнутых и незамкнутых разрядных трубках, возбуждаемых ВЧ током индуктивной катушки, охватывающей лампу по ее продольному периметру. Лампы
работают на частотах ВЧ поля 200-15 000 кГц и мощностях 100-500 Вт со световыми отдачами 80-90 лм/Вт.
9. Предложены, сконструированы и исследованы мощные 300-450 Вт индукционные люминесцентные лампы с двумя полостями и ВЧ индукторами, симметрично размещенными на оси цилиндрической разрядной колбы. Лампы работают на частоте 130-400 кГц со световыми отдачами свыше 90 лм/Вт.
10. Предложены, сконструированы и экспериментально исследованы новые модификации ламп трансформаторного типа: а) с одной индуктивной катушкой, охватывающей кольцевые магнитопроводы и б) с разрядной трубкой эллиптического сечениия. Лампы работали на частотах 100-150 кГц и мощностях 60-300 Вт со световой отдачей свыше 90 лм/Вт.
11. На основе результатов проведенных в работе исследований диссертантом предложены, сконструированы и разработаны:
- эффективные (ηv > 90 лм/Вт) индукционные люминесцентные лампы с полостью и ферромагнитным сердечником, работающие на частоте 135 кГц и уровнях мощности от 40 до 450 Вт;
- компактная индукционная люминесцентная лампа с ЭПРА, встроенным в цоколе лампы, работающая на частотах 130-200 кГц и мощностях 20-25 Вт со световой отдачей 70 лм/Вт.
Результатом исследований свойств и характеристик индукционных люминесцентных ламп низкого давления, проведенных в диссертации в широком диапазоне частот ВЧ поля и мощности лампы, конструкций ВЧ индукторов и конструктивных параметров разрядных колб и трубок стало создание нового направления в технологии индукционных люминесцентных источников света: низкочастотные 100-400 кГц безэлектродные индукционные люминесцентные лампы с низким давлением инертного газа 0,01- 0,3 мм рт.ст. работающие на высоких удельных мощностях плазмы 1,5-15 Вт/см со световой отдачей 80-100 лм/Вт.
разряде на частотах 300–3000 кГц // Журнал технической физики. 2007. 6. C.74-81.
2. Свитнев С.А., Попов О.А. Пространственное распределение параметров плазмы индукционного разряда, возбужденного индуктивной катушкой, расположенной по периметру продольного сечения разрядной трубки //Светотехника. 2010. 3. С. 63-65.
3. Попов О.А.,Чандлер Р.Т. Индуктивный источник света трансформаторного типа на частотах 150–400 кГц мощностью 200–500 Вт // Теплофизика высоких темпе- ратур. 2007. 4. C. 795-804.
4. Попов О.А., Никифорова В.А. Индукционный бесферритный источник света мощностью 300-400 Вт на частоте 200–400 кГц //Вестник МЭИ. 2010. 2. C. 159-164.
5. Никифорова В.А., Попов О.А. Влияние частоты ВЧ поля и разрядного тока на пространственное распределение параметров плазмы бесферритного индукцион- ного разряда в замкнутой трубке // Вестник МЭИ. 2011. 6.
6. Никифорова В.А., Попов О.А. Пространственное распределение параметров плазмы в бесферритном разряде замкнутого типа // Вестник МЭИ. 2010. 5. C.114-119.
7. Майа Дж., Попов О.А., Чандлер Р.Т. Компактная индуктивная люминесцентная лампа на частотах 100–200 кГц // Светотехника, 2007. 1. C. 32-35.
8. Попов О.А. Индукционные источники света // Учебное пособие. Издательство МЭИ. 2010, 64 c.
9. Попов О.А. Безэлектродная индукционная лампа низкого давления мощностью 300-450 Вт с двумя симметричными индукторами, работающая на частотах 130- 400 кГц // Светотехника. 2009. 6. С. 68.
10. Попов О.А. Мощная индукционная люминесцентная лампа, работающая на частоте 135 кГц // Светотехника, 2008. 5. с. 57.
11. Майа Дж, Попов О.А.,Чандлер Р.Т. Бесферритная индуктивная люминесцентная лампа на частотах 2.65–13.56 МГц и мощностях 80-160 Вт // Светотехника. 2007. 5. С. 42-46.
12. Майа Дж., Попов О.А., Чандлер Р.Т. Индуктивная люминесцентная лампа, работающая на частоте 100–300 кГц и мощности 40–70 ватт // Светотехника. 2007. 3. C. 56 – 62.
13. Popov O.A., Godyak V.A. Power Dissipated in Low Pressure RF Discharge Plasmas // J. Appl. Phys. 1985. 57. P. 53-57.
14. Popov O.A., Godyak V.A. Electric Field and Electron Oscillation Velocity in Collisionless RF Discharge Plasmas // J. Appl. Phys. 1986. 59. Р. 1759-1761.
15. Popov O.A., Chandler R.T. Ferrite-free High Power Electrodeless Fluorescent Lamp Operated at a Frequency of 160-1000 kHz // Plasma Sources Science and Technology. 2002. 11. P. 218- 226.
16. Popov O.A. and Maya J. Characteristics of Electrodeless Ferrite-free Fluorescent Lamp Operated at Frequencies of 1–15 MHz // Plasma Sources Sci. Technol. 2000. 9. P. 227-236.
17. Svitnev S.A. and Popov O.A. Plasma parameters radial and azimuthal distributions in an RF discharge excited with a induction coil disposed on tube walls in the axial direction // Light and Engineering. 2011. vol. 19. 1. P. 79-82.
18. Popov O.A., Maya J., and Chandler R.T. Inductively-coupled fluorescent lamp оperated at frequencies of 100-300 kHz and powers of 40-70 W // Light & Engineering 2008. vоl. 16. P. 95-98.
19. Popov O.A., Chandler R.T, Maya J. Compact inductively-coupled fluorescent lamp оperated at frequencies of 100 – 200 kHz // Light & Engineering. 2007. 1. P. 68-43.
20. Popov O.A., Chandler R.T., and Maya J. Inductively-coupled Linear Light Source Operated аt Frequencies of 2-14 MHz // Light & Engineering, 2009. 17. 1. С. 98-101.
21. Chandler R.T., Popov O.A., Maya J. Electrodeless fluorescent lamp with stabilized operation at high and low ambient temperatures // US Patent 7,088,033. Aug.8, 2006.
22. Popov O.A., Chandler R.T, and Maya J. Electrodeless High Power Fluorescent Lamp with Controlled Coil temperature // US Patent Application US 2006/0076864 A1, Apr. 13, 2006.
23. Popov O.A., Chandler R.T., and Maya J. High Power (100 – 200 W) Ferrite-free Electrodeless Fluorescent Lamp // Proc. X Int’l Symp. Sci. Technol. Light Sources. 2004. Toulouse, Р. 173.
24. Popov O.A., Chandler R.T., and Maya J. Low Frequency Electrodeless Compact Fluorescent Lamp // Proc. X Int’l. Symp. Sci. Technol. Light Sources. 2004. Toulouse. P. 417.
25. H. Kakehashi, K. Hiramatsu, S. Hizuma, O.A. Popov, R.T. Chandler, and J. Maya. Effect of Induction Coil Factor on Efficacy of 100 kHz Electrodeless Fluorescent Lamps // Proc. X Int’l. Symp. Sci. Technol. Light Sources. 2004. Toulouse. P. 441.
26. Chandler R.T., Popov O.A., Shapiro E.K., and Maya J. Electrodeless Lamp // US Patent 6,768,248 B2, Jul.
27, 2004. 27. Anami S., Chandler R.T., Popov O.A. Electrodeless Low Pressure Lamp with Multiple Ferrite Cores and Coils // US Patent 6,605,889 B2, Aug. 12, 2003.
28. Maya J., Popov O.A., Chandler R.T. Electrodeless Fluorescent Lamp with Low Wall Loading // US Patent 6,548, 965 B1, Apr. 15, 2003.
29. Popov O.A., Ravi J., Chandler R.T., Shapiro E.K. High Light Output Electrodeless Fluorescent Closed-loop Lamp // US Patent 6,522,085 B2. Feb. 18, 2003.
30. Chandler R.T., Popov O.A., Shapiro E.K., Maya J. High Frequency Electrodeless Compact Fluorescent Lamp // US Patent 6,433,478 B1. Aug.13, 2002.
31. Miyazaki K., Matsumoto S., Takeda M., Cho Y.-J., Kurachi T., Chandler R.T., Popov O.A., Maya J. Electrodeless Discharge Lamp // US Patent 6,404,141 B1. Jun. 11. 2002.
32. Chamberlain J., Popov O.A., Shapiro E.K., Chandler R.T., Kurachi T. Ferrite Core For Electrodeless Fluorescent Lamp Operating at 50-500 kHz // US Patent Application 2002/0067129 A1. Jun. 6, 2002.
33. Popov O.A. and Chandler R.T. High Frequency Ferrite-free Еlectrodeless Lamp with Axially Uniform Plasma // US Patent 6,362,570 B1. Mar. 26, 2002.
34. Popov O.A. Ferrite-free High Output 100-600 kHz Electrodeless Fluorescent Lamp // Proc. IX Int’l Symp. Sci. Technol. Light Sources. 2001. Ithaca. P. 455.
35. Godyak V.A., Popov O.A. and Khanneh A.H. Investigation of Electrode Space Charge Sheath in RF Discharges // Proc. XIII Int. Conf. Phenom. Ion. Gases. 1977. Berlin. P. 347.
36. Свитнев С.А., Попов О.А. Пространственное распределение электрического поля и удельной мощности в плазме индукционного разряда низкого давления // Тезисы докл. научно-тех. конф. «Молодые светотехники России», Москва, декабрь, 2008. C. 24-28.
37. Popov O.A. Ferrite-free Closed-loop Electrodeless Fluorescent Lamp Operated at a Frequency of 200 – 3000 kHz // US Patent 6,288,490 B1. Sept. 11, 2001.
38. Popov O.A. and Maya J. Electrodeless Fluorescent Lamp with Spread Induction Coil // US Patent 6,249,090 B1. Jun. 1, 2001.
39. Popov O.A., Nandam P.K., Shapiro E.K., Maya J. High Frequency Electrodeless Fluorescent Lamp // US Patent 6,081,070. Jun. 27, 2000.
40. Maya J., Popov O.A. Electrodeless Fluorescent Lamp with Cold Spot Control // US Patent 5,773,926. Jun. 30, 1998.
41. Popov O.A. , Maya J., and Ravi J. Electrodeless Flurescent Lamp with Bifilar Coil and Faraday Shield // US Patent 5,726,523. Mar. 10, 1998.
42. Maya J., Popov O.A., Shapiro E.K. Electrodeless Discharge Lamp and Device Increasing the Lamp’s Luminous Development // US Patent 5,698,951. Deс. 16, 1997
43. Popov O.A., Maya J., Kobayashi K., Shapiro E.K. Еlectrodeless Inductively-coupled Fluorescent Lamp with Improved Cavity and Tubulation // US Patent 5,723,947. Mar. 3. 1998.
44. Popov O.A., Maya J. and Shapiro E.K. Electrodeless Fluorescent Lamp // US Patent 5,621,266. Apr. 15, 1997.
45. Popov O.A., Maya J. Inductively Coupled Substantially Flat Fluorescent Light Source // US Patent 5,500,574. Mar. 19, 1996.