МЕТАЛЛОГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА Российский патент 1995 года по МПК H01J61/18 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и усовершенствует безртутные металлогалогенные источники оптического излучения.

Известна металлогалогенная лампа, содержащая кварцевую горелку с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью, добавками для обеспечения горелки галогенидами элементов 3-й группы периодической системы [1]
В составе наполнения лампы использованы добавки для обеспечения горелки галогенидами скандия, редкоземельных металлов и т.д. что позволяет достичь высоких значений световой отдачи (до 100 лм/Вт) и отличной цветопередачи (R_a≥ 80 ед).

Недостатком описываемой лампы является низкая экологичность конструкции вследствие использования предельно токсичных ртути и ее соединений.

Наиболее близкой по технической сущности является металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом и добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов [2]
В составе наполнения этой лампы используются галогениды индия и таллия. Световая отдача лампы до 80 лм/Вт является высокой для ламп в безртутном исполнении.

Недостатком лампы является высокая материалоемкость конструкции, так как при исключении ртути несмотря на высокое давление инертного газа (до 200,0 кПа) не удается достичь нужных значений напряжения на лампе. Вследствие этого при фиксированной мощности увеличивается длина горелки и лампы.

Кроме того, высокое давление инертного газа предопределяет необходимость использования высоковольтного импульса с амплитудой не менее 15-20 кВ для зажигания ламп, что также является недостатком.

Целью изобретения является уменьшение материалоемкости и улучшение зажигания металлогалогенных ламп.

Это достигается тем, что в металлогалогенной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов, в качестве указанных добавок использованы добавки для обеспечения горелки галогенидами цинка и по меньшей мере галогенидами одного из щелочных металлов в количестве 0,2-13,0 и 0,1-20,0 мкм.моль/см³, а давление инертного газа составляет от 1,33 до 40,0 кПа.

В лампу могут вводиться также галогениды индия в количестве 0,15-6,0 мкм. моль/см³, галогениды таллия в количестве 0,1-4,0 мкм.моль/см³, добавки для обеспечения горелки галогенидами металлов VIII группы периодической системы в количестве 0,1-9,0 мкм.моль/см³, галогенидами лития в количестве от 0,1-4,0 мкм.моль/см³.

В лампе по изобретению в качестве буферного соединения используется галогенид цинка, имеющий низкое давление паров при нормальных и близких к ним условиях, 10^-6-10^-7 Па. Это позволяет обеспечить стабильное зажигание лампы при подаче высоковольтного импульса порядка 3-5 кВ, т.е. значительно улучшить зажигание. При температуре работы горелки (800-900^оС) давление паров галогенидов цинка велико, 250-330 кПа, что обеспечивает практически любое необходимое напряжение на лампе и позволяет уменьшить межэлектродное расстояние горелки, т.е. уменьшить габариты и материалоемкость лампы.

На чертеже изображена предложенная металлогалогенная лампа.

Она содержит горелку 1 из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами 2. С помощью элементов монтажа 3 горелка 1 закреплена во внешнем стеклянном баллоне 4. Лампа снабжена резьбовым цоколем 5.

После подключения лампы в схему с балластным сопротивлением путем подачи высоковольтного электрического импульса на электроды лампы осуществляется зажигание лампы. Возникает дуговой разряд в среде инертного газа. По мере нагревания горелки в разряд поступают галогенидные добавки, что приводит к формированию дугового разряда в среде галогенидов излучающих металлов с фиксированными током и напряжением лампы, световым потоком и т.д.

Количество компонентов наполнения определено экспериментально. Оно составляет для добавок для обеспечения горелки галогенидами цинка от 0,2-13,0 мкм. моль/см³. При меньших количествах этих добавок не достигается нужного значения напряжения на лампе и габариты лампы увеличиваются.

При больших чем 13,0 мкм.моль/см³, количествах добавок напряжение на лампе становится избыточным, что приводит к погасанию лампы.

Количество добавок для обеспечения горелки галогенидами щелочных металлов также определено экспериментально и составляет от 0,1-20,0 мкм^.моль/см³.

При меньших количествах щелочных добавок ухудшается стабильность работы лампы, при больших снижается эффективная температура разряда, что приводит к снижению потока излучения лампы.

Количество излучающих добавок определено экспериментально и составляет для галогенидов индия 0,15-6,0 мкм.моль/см³; галогенидов таллия 0,1-4,0 мкм. моль/см³; добавки для обеспечения горелки галогенидами металлов VIII группы периодической системы 0,1-9,0 мкм.моль/см³, галогенидов лития 0,5-10,0 мкм. моль/cм³.

При меньших количествах излучающих добавок их недостаточно для обеспечения эффективного излучения лампы в процессе срока службы, так как излучающие добавки уходят из разряда в процессах адсорбции, абсорбции, хемисорбции и т.д.

При количествах, превышающих указанное, без достижения положительных эффектов увеличиваются затраты на приобретение, хранение и обработку излучающих добавок.

Давление инертного газа определено экспериментально и составляет от 13,3-40,0 кПа.

При меньшем давлении уменьшается срок службы из-за распыления вольфрама в период разгорания лампы.

При большем давлении ухудшается зажигание лампы.

В качестве инертных газов используются прежде всего аргон и криптон как более дешевые инертные газы.

Примеры конкретного исполнения приведены в таблице.

Применение изобретения позволит улучшить зажигание и снизить материалоемкость лампы.

Использование: в безртутных металлогалогенных источниках оптического излучения. Сущность изобретения: металлогалогенная лампа содержит горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов. В качестве указанных добавок использованы добавки для обеспечения горелки галогенидами цинка и по меньшей мере одного из щелочных металлов в количестве 0,2 13,0 и 0,1-20,0 мкм·моль/см³ а давление инертного газа составляет 1,33 40,0 кПа. В горелку лампы дополнительно введены галогениды индия в количестве 0,15-6,0 мкм·моль/см³ галогениды таллия в количестве 0,1-4,0 мкм·моль/см³. В горелку также введены добавки для обеспечения ее галогенидами металлов YIII группы периодической системы в количестве 0,01-9,0 мкм·моль/см³. В горелку лампы также дополнительно введены галогениды лития в количестве 0,05-10,0 мкм·моль/см³. 6 з.п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.

1. МЕТАЛЛОГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения материалоемкости лампы и улучшения зажигания, в качестве указанных добавок использованы добавки для обеспечения горелки галогенидами цинка и по меньшей мере одного из щелочных металлов в количестве 0,2 13,0 и 0,1 20,0 мкмоль/см³, а давление инертного газа составляет 1,33 40,0 кПа. 2. Лампа по п. 1, отличающаяся тем, что в горелку лампы дополнительно введены галогениды индия в количестве 0,15 6,0 мкмоль/см³. 3. Лампа по п. 1, отличающаяся тем, что в горелку лампы дополнительно введены галогениды таллия в количестве 0,1 4,0 мкмоль/см³. 4. Лампа по п.1, отличающаяся тем, что в горелку лампы введены добавки для обеспечения горелки галогенидами металлов VIII группы в количестве 0,1 - 9,0 мкмоль/см³. 5. Лампа по п. 1, отличающаяся тем, что в горелку лампы дополнительно введены галогениды лития в количестве 0,5 10,0 мкмоль/см³. 6. Лампа по п. 2, отличающаяся тем, что в горелку лампы дополнительно введены галогениды таллия в количестве 0,1 4,0 мкмоль/см³. 7. Лампа по пп.2,3 и 6, отличающаяся тем, что в горелку лампы дополнительно введены галогениды лития в количестве 0,5 10,0 мкмоль/см³.