МЕТАЛЛОГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА ОЗДОРОВИТЕЛЬНОГО И ЗАГАРНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1995 года по МПК H01J61/18 

Изобретение относится к светотехнике, в частности к конструкции ламп высокой интенсивности оздоровительного и загарного действия.

Известны лампы высокой интенсивности оздоровительного и загарного действия, содержащие горелку с электродами, наполненную ртутью и инертным (стартовым) газом [1] Обычно молярная концентрация ртути в лампах этого типа равна 4-30 мкмоль/см³, а давление инертного газа 1,5-7,0 кПа.

Недостатком этих ламп является низкий энергетический КПД излучения в интервале длин волн 320-370 нм, соответствующем максимальному действию так называемого благотворного ультрафиолетового излучения (315-380 нм) и области максимума кривой спектральной чувствительности для реакции загара (пигментации) кожи: порядка не более 6-6,5%
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому решению является выбранная в качестве прототипа металлогалогенная лампа высокой интенсивности загарного действия [2] содержащая горелку с электродами, наполненную ртутью, иодидом ртути (II), хлоридом кобальта (II), при следующих концентрациях ингредиентов в объеме горелки по массе, мг/см³: ртуть 20-30; иодид ртути (II) 0,15-0,5; хлорид кобальта (II) 0,09-0,32, или, в пересчете на соответствующие молярные концентрации, мкмоль/см³, поэлементно: ртуть 100-150,7; кобальт 0,69-2,46; иод (атомарный) 0,66-2,2; хлор (атомарный) 1,38-4,92, а также инертным (стартовым) газом.

Недостатком прототипа является низкий энергетический КПД излучения в интервале длин волн 320-370 нм: не более 18% при одновременно низкой временной стабильности указанного КПД: спад, от начального значения около 40% после первых 50 ч горения лампы (из-за сильного распыляющего действия хлора на электроды).

Целью изобретения является повышение энергетического КПД излучения в интервале длин волн 320-370 нм при одновременном повышении временной стабильности указанного КПД.

Цель достигается тем, что в металлогалогенной лампе высокой интенсивности оздоровительного и загарного действия, содержащей горелку с электродами, наполненную ртутью, кобальтом, иодом и инертным (стартовым) газом, в состав наполнения дополнительно введены медь и цинк при следующих молярных концентрациях ингредиентов:
ртуть 3-30 мкмоль/см³
кобальт, медь, цинк по 20-600 нмоль/см³;
иод атомарный 0,2-3,4 мкмоль/см³, при этом отношение молярной концентрации иода атомарного к сумме молярных концентраций кобальта, меди и цинка составляет от 1,5 до 2,5, а молярные отношения кобальта к меди и к цинку от 0,3 до 3,0.

Конструктивно лампа аналогична известным трубчатым двухцокольным металлогалогенным лампам высокой интенсивности.

Лампа работает следующим образом. После установки лампы цоколями в электрические патроны, включенные в цепь питания лампы, и последующего замыкания этой цепи на горелку подаются напряжение питающей сети и высокочастотные высоковольтные импульсы, создаваемые импульсным зажигающим устройством (в цепи питания лампы), в результате чего между электродами возникает дуговой разряд в газе, который, разогревая стенку горелки, приводит к испарению с нее ртути и образовавшихся в лампе при первом включении иодистых соединений кобальта, меди и цинка (лампа разогревается), после чего она переходит в режим дугового горения с установившимися параметрами (рабочий), эффективно излучая в интервале длин волн от 320 до 370 нм. При этом на линейчатый спектр ртутного буферного пара с характерными линиями 334 нм и 365/6 нм наложены уширенные этим буферным паром сильные линии кобальта (340,5 и 345,4 нм), меди (324,8 нм и 327,4 нм) и цинка (330,3 нм и 334,5 нм). В результате повышенный энергетический КПД излучения лампы в интервале длин волн 320-370 нм и стабильность указанного КПД во времени объясняются отсутствием в лампе агрессивного хлора.

При молярной концентрации ртути меньше 3 мкмоль/см³ недостаточно проявляется ее уширяющее действие на линии кобальта, меди, цинка и самой ртути, в результате чего их выход из разряда затруднен и слишком низок градиент электрического потенциала столба разряда, что затрудняет создание компактных конструкций ламп. При концентрации ртути больше 30 мкмоль/см³ эффективная температура разряда оказывается недостаточной для эффективного высвечивания ультрафиолетовых линий указанных металлов и имеет место сильное выгибание и нестабильность положения дуги. При молярных концентрациях кобальта, меди и цинка меньше 20 нмоль/см³ количества излучающих атомов этих металлов недостаточно для получения сильных линий этих металлов. При концентрациях больше 600 нмоль/см³ эффективная температура разряда оказывается недостаточной для эффективного высвечивания указанных выше линий металлов.

При отношении молярной концентрации атомарного иода к сумме молярных концентраций кобальта, меди и цинка меньше 1,5 количества иода недостаточно для полного перевода этих металлов в соответствующие металлогалогениды, что снижает указанный КПД и его временную стабильность, а при том же отношении, большем 2,5, имеет место избыток иода, вызывающий трудность зажигания разряда.

При молярных отношениях кобальта к меди и цинку меньше 0,3 спектр обеднен линиями кобальта и указанный КПД оказывается мал. При тех же отношениях больше 3,0 указанный КПД оказывается мал из-за чрезмерного доминирования в спектре лампы излучения кобальта, не компенсирующего слабого излучения меди и цинка в этой спектральной области.

В таблице приведены примеры конкретного выполнения лампы по заявляемому решению, один из которых показывает оптимальный результат по указанному КПД, а спад этого КПД от начального значения для всех примеров составил не более 12% в течение первых 50 ч горения. При этом во всех примерах лампа имела одинаковые двухэлектродные трубчатые кварцевые горелки с диаметром колбы 16 мм и межэлектродным расстоянием 50 мм, с утепляющими покрытиями на концах горелки, наполненные инертным (стартовым) газом (аргоном) при давлении около 3 кПа и горела в горизонтальном положении при мощности 400 Вт. Обозначения и размерности в таблице следующие: Co, Cu и Zn-молярные концентрации кобальта, меди и цинка, нмоль/см³; Hg молярная концентрация ртути, мкмоль/см³; 1 молярная концентрация иода атомарного, мкмоль/см³; 1:(Co + Cu + Zn) отношение молярной концентрации атомарного иода к сумме молярных концентраций кобальта, меди и цинка; Со:Cu и Co:Zn молярные отношения кобальта к меди и к цинку соответственно; КПД_320-370 энергетический КПД излучения лампы в интервале длин волн 320-370 нм,
Из таблицы следует, что лампа по заявляемому изобретению обеспечивает повышенный энергетический КПД излучения в интервале длин волн 320-370 нм при одновременно повышенной временной стабильности этого КПД.

Использование заявляемого изобретения позволит в соответствии с более высоким КПД повысить производительность облучательных установок загарного и оздоровительного действия на единицу потребляемой мощности или при одинаковой производительности соответственно снизить потребляемую мощность, снизить расходы на замену ламп.

Изобретение может быть использовано с аналогичным эффектом для создания ультрафиолетовых металлогалогенных ламп высокой интенсивности для ряда фотохимических технологических процессов (фотолитография и др.).

Использование: в светотехнике, в частности в конструкциях металлогалогенных ламп. Сущность изобретения: лампа содержит горелку с электродами, наполненную ртутью, кобальтом, йодом и инертным (стартовым газом). В состав дополнительно введены медь при следующих молярных концентрациях ингредиентов: ртуть - 3-30 мкмоль/см³; кобальт, медь, цинк - по 20-600 нмоль/ см³, отношение молярной концентрации атомарного йода к сумме молярных концентраций кобальта, меди цинка составляет от 1,5 до 2,5; молярное отношение кобальта к меди и к цинку - от 0,3 до 3,0. 1 табл.

МЕТАЛЛОГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА ОЗДОРОВИТЕЛЬНОГО И ЗАГАРНОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащая горелку с электродами, наполненную ртутью, кобальтом, йодом и инертным газом, отличающаяся тем, что в состав наполнения дополнительно введены медь и цинк при следующей концентрации ингредиентов:
Ртуть 3 30 мкмоль/см³
Кобальт, медь и цинк 20 600 нмоль/см³
Йод атомарный 0,2 3,4 мкмоль/см³
при этом отношение молярной концентрации иода к сумме молярных концентраций кобальта, меди и цинка 1,1 2,2, а молярные отношения кобальта к меди и к цинку 0,3 3,0.