ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК H01J61/18 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве амальгамных ламп низкого давления, например бактерицидных ламп из кварцевого стекла.

Эффективность ламп низкого давления с разрядом в парах ртути и инертном газе в основном определяется излучением резонансной линии ртути с длиной волны 253,7 нм. Выход излучения линии 253,7 нм зависит от давления паров ртути и при дозировке ее в чистом виде имеет максимум при температуре колбы порядка 38-45^оС.

В лампах с увеличенной удельной мощностью или в обычных лампах, но при работе в условиях повышенной температуры окружающей среды, температура колбы существенно превышает оптимальную, что приводит к снижению ее эффективности.

Для поддержания оптимального давления паров ртути при повышенной температуре колбы в лампу вместо ртути дозируют амальгаму.

Известна амальгамная люминесцентная лампа, в которой амальгама закреплена на внутренней поверхности колбы [1]
Недостаток дополнительный нагрев амальгамы разрядом, что снижает положительный эффект от замены ртути амальгамой и ограничивает возможность повышения удельной мощности лампы.

Наиболее близкой является газоразрядная лампа низкого давления, включающая стеклянную трубчатую колбу, покрытую люминофором, по концам которой расположены ножки со штенгелем и токовыми вводами, на которых расположены электроды с эмиссионным покрытием. Лампа заполнена инертным газом и содержит амальгаму, расположенную в штенгеле, который после отпайки остается длиной порядка 20 мм. С двух сторон амальгамы в штенгеле находятся дополнительные стеклянные трубочки, предотвращающие ее перемещение [2]
Откачка и наполнение лампы производятся в следующей последовательности: сначала в штенгель лампы вводят первую стеклянную трубку, амальгаму и вторую стеклянную трубку, затем производится вакуумная обработка лампы, наполнение ее инертным газом и отпайка штенгеля.

Однако указанная конструкция и технология не могут быть использованы при изготовлении амальгамных ламп низкого давления из кварцевого стекла по следующей причине: герметизация концов лампы из кварцевого стекла осуществляется не заваркой ножек со вводами и штенгелем (что имеет место в прототипе), а заштамповкой фольговых вводов непосредственно в стекло колбы в связи с чем штенгель приваривают к прямолинейному участку колбы, как правило, в центре. При таком расположении штенгеля, во избежание слома при транспортировании и эксплуатации, нельзя оставлять его в готовой лампе длиной более 10-12 мм.

Кроме того, из-за высокой температуры размягчения кварцевого стекла при отпайке эта зона штенгеля нагревается до температуры порядка 1600^оС.

По этой причине кварцевые лампы низкого давления (например, бактерицидные лампы типа ДБ 36 производства СПО "Лисма") выпускаются с ртутным наполнением, несмотря на то, что использование в них амальгамы может дать наибольший эффект из-за высокой стоимости кварцевого стекла, так как позволит создать лампы существенно меньших габаритов при более высокой эффективности.

Целью изобретения является снижение себестоимости и повышение эффективности газоразрядных ламп низкого давления из кварцевого стекла.

Цель достигается тем, что в газоразрядной лампе низкого давления, включающей стеклянную трубчатую колбу, по концам которой расположены ножки со штенгелем и токовыми вводами, на которых расположены электроды, заполненную инертным газом и содержащую амальгаму, амальгама расположена в углублении на прямолинейном участке колбы, образованном при отпайке штенгеля. В этом углублении амальгаму расплавляют, и она надежно удерживается там либо за счет смачивания кварцевого стекла, либо за счет формы углубления.

В последнем случае необходимая форма углубления может быть получена при выполнении следующего соотношения:
Ф₁ < Ф₂, где Ф₁ диаметр отверстия, соединяющего углубление с внутренним объемом лампы;
Ф₂ диаметр углубления.

В случае отверстия и углубления некруглой формы Ф₁ и Ф₂ наименьшие поперечные размеры отверстия и углубления соответственно.

Указанная форма углубления может быть легко практически осуществима, так как при штенгелевании колбы наименьшего отверстия в месте приварки штенгеля получается несколько меньше внутреннего диаметра штенгеля. Во избежание перегрева амальгамы разрядом и механического повреждения при транспортировании и эксплуатации целесообразно выполнять следующее соотношение:
l 0,4-1,7 Ф₃, где l длина оставшегося после отпайки участка штенгеля;
Ф наружный диаметр штенгеля.

При длине l < 0,4 Ф₃ возможен перегрев амальгамы разрядом, а при l > 1,7 Ф₃ увеличивается опасность механического повреждения выступающего участка штенгеля.

Изготовление лампы включает следующие операции: вакуумную обработку лампы (включающую откачку, промывку инертным газом, термообработку, прокалку электродов); дозировку амальгамы в колбу лампы; наполнение инертным газом; отпайку штенгеля (с образованием углубления для амальгамы); нагрев амальгамы до ее расплавления.

На фиг.1 приведена предлагаемая лампа; на фиг.2 узел I на фиг.1
Лампа содержит коблу 1 из кварцевого стекла, электроды 2, оставшийся после отпайки участок 3 штенгеля, амальгаму 4, зафиксированную в углублении.

На фиг.3 изображена лампа до отпайки штенгеля после вакуумной обработки и дозировки амальгамы (вакуумная система не показана), где 5 амальгама, сдозированная в лампу, 6 штенгель.

На фиг.4 изображена лампа после отпайки штенгеля. Лампу располагают углублением вниз и, как показано на чертеже стрелкой, помещают амальгаму в углубление, после чего ее нагревают до расплавления.

Пример конкретного выполнения бактерицидной лампы согласно изобретению мощностью 60 Вт приведен в таблице.

Габариты лампы соответствуют габаритам серийной лампы ДБ-36 (мощностью 36 Вт) с ртутным наполнением.

Для сравнения лампа указанных габаритов с ртутным наполнением при мощности 60 Вт имеет бактерицидный поток 11,5 бакт.

Лампа работает следующим образом.

При подаче на лампу сетевого напряжения происходит предварительный прогрев электродов 2 протекающим по ним током до температуры термоэлектронной эмиссии, после чего происходит пробой разрядного промежутка и зажигается разряд в среде инертного газа. Далее следует период разгорания лампы (10-15 мин), в течение которого происходит разогрев разрядной трубки до рабочей температуры, испарение из амальгамы ртути (давление которой определяется температурой и составом амальгамы) и стабилизация параметров, после чего лампа входит в рабочий режим.

В спектре излучения лампы наиболее интенсивной является резонансная линия ртути с длиной волны 253,7 нм, определяющая бактерицидный поток лампы.

За базовый объект принята бактерицидная лампа с ртутным наполнением типа ДБ-36, выпускаемая СПО "Лисма".

Использование: при производстве амальгамных ламп низкого давления, например бактерицидных ламп из кварцевого стекла. Сущность изобретения: газоразрядная лампа низкого давления включает стеклянную трубчатую колбу, по концам которой расположены ножки со штенгелем и токовыми вводами, на которых расположены электроды. Колба заполнена инертным газом и содержит амальгаму. Амальгама расположена в углублении на прямолинейном участке колб, образованном при отпайке штенгеля. Амальгама удерживается в углублении за счет формы углубления, при этом выполняются следующие соотношения: Ф₁<Ф₂ и l=0,4-1,7Ф₃ где Ф₁ диаметр отверстия, соединяющего углубление с внутренним объемом лампы; Ф₂ диаметр углубления; l длина оставшегося после отпайки участка штенгеля; Ф₃ наружный диаметр штенгеля. Способ изготовления газоразрядной лампы низкого давления включает следующие операции: вакуумную обработку, наполнение колбы инертным газом и отпайку штенгеля. Перед наполнением инертным газом, либо перед отпайкой штенгеля вводят амальгаму в колбу лампы, а после отпайки штенгеля амальгаму помещают у углубление, образованное при отпайке штенгеля, и нагревают ее до расплавления. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. 1 табл.

1. Газоразрядная лампа низкого давления, содержащая трубчатую колбу, по концам которой расположены электроды, заполненную инертным газом и содержащую амальгаму, расположенную в углублении, образованным при отпайке штенгеля, отличающаяся тем, что диаметры углубления φ₂ и отверстия φ₁, соединяющего его с внутренним объемом колбы, выбраны, исходя из следующих соотношений: φ₁< φ₂, a l = (0,4 - 1,7) φ₃, где l и φ₃ соответственно длина и наружный диаметр оставшегося после отпайки участка штенгеля. 2. Способ изготовления газоразрядной лампы низкого давления, включающий вакуумную обработку, введение амальгамы в колбу, наполнение инертным газом и отпайку штенгеля, отличающийся тем, что после отпайки штенгеля амальгаму помещают в углубление, образованное при отпайке штенгеля, и нагревают ее до расплавления.