МЕТАЛЛОГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА Российский патент 1996 года по МПК H01J61/18 

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует металлогалогенные лампы, используемые для фотосинтеза растений.

Известна металлогалогенная лампа, принятая за прототип, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом и металлогалогенным составом (1).

Металлогалогенный состав включает в себя ртуть и добавки для обеспечения горелки галогенидами скандия и лития и обеспечивает высокий, до 28% выход излучения в области фотосинтетически активной радиации (ФАР) 400-700 нм.

Недостатком лампы является недостаток излучения в области длин волн 300-340 нм, которое обеспечивает растворение нитратов в зеленой массе растений и плодоовощной продукции. В результате те выращиваемые плоды и овощи содержат избыточное количество вредных для здоровья человека нитратов.

Изобретение решает задачу оптимизации спектра излучения лампы.

Для решения поставленной задачи в металлогалогенной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным и металлогалогенным составом, указанный металлогалогенный состав включает в себя добавки для обеспечения горелки галогенидами элементов, имеющих чувствительные линии нейтральных атомов в области длин волн 400-700 нм, в количестве 0,55-28,0 мк • моль/см³ и добавки для обеспечения горелки галогенидами элементов, имеющих чувствительные линии нейтральных атомов в области длин волн 300-340 нм в количестве от 0,2 12,5 мк • моль/см³, давление инертного газа составляет 1,33-200,0 кПа.

Состав наполнения, в частности, включает в себя добавки для обеспечения горелки следующими галогенидами, мг/моль/см³:
железа 0,1 5,0
никеля 0,5 5,0
кобальта 0,05 2,5
церия 0,05 7,5
лития 0,5 15,0
железа 0,1 5,0
никеля 0,05 5,0
кобальта 0,05 2
натрия 0,2 13,0
лития 0,5 1,0
меди2 4,0
скандия 0,06 6,0
лития 0,5 15,0.

Во всех указанных составах наполнения может использоваться ртуть в количестве от 0,5 45,0 мг/моль/см³.

Состав наполнения лампы по изобретению обеспечивает дозированное излучение в области длин волн 300-340 нм (от 2,0 6,0%), что способствует расщеплению нитратов в плодоовощной продукции.

Конструкция лампы идентична конструкции известных МГЛ.

Принцип работы предложенной МГЛ аналогичен соответствующему для существующих МГЛ.

После подключения лампы в сеть питающего напряжения последовательно с балластным сопротивлением осуществляется зажигание лампы путем подачи на электроды лампы высоковольтного электрического импульса.

Возникает дуговой разряд в среде инертного газа, по мере разгорания которого в канал разряда поступают галогенидные добавки. В результате формируется дуговой разряд в среде галогенидных добавок с фиксированными параметрами: током, мощностью, напряжением, световым потоком и т.д.

Элементами, имеющими чувствительные линии излучения нейтральных атомов в области длин волн 400-700 нм, являются натрий, литий, церий, скандий.

Элементами, имеющими чувствительные линии излучения нейтральных атомов в области длин волн 300-340 нм, являются железо, никель, кобальт, медь.

Добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов могут быть.

1. Непосредственно галогениды металлов, например NaI, NaBr, LiI, LiBr
2. Чистые излучающие металлы и галогениды неактивного металла. Реакция образования галогенидов излучающих металлов при этом следующая (на примере Fe, Ce и Cu):
2Fe + 3SnI₂ 2FeI₃ + 3 Sn (1)
2Ce + 3HgI₂ 2CeI₃ + 3 Hg (2)
Cu + HgI₂ CuI₂ + Hg (3)
3. Оксиды металлов, галогениды неактивного металла и алюминий, необходимый для связывания кислорода оксидов. Образование галогенидов излучающих металлов происходит так (на примере с):
Sc₂O₃ + 3SnBr₂ + 2Al 2ScBr₃ + Al₂O₃ + 3Sn (4).

Количество добавок для обеспечения горелки галогенидами излучающих в области 400-700 нм и области 300-340 нм металлов определено экспериментально и должно быть в пределах от 0,55 28,0 и 0,2-12,5 мк • моль/см³ соответственно.

При меньшем количестве происходит резкое уменьшение КПД излучения.

При большем количестве без достижения дополнительного положительного эффекта увеличивается себестоимость лампы.

Предложенный состав наполнения обеспечивает излучение с отношением энергии излучения в области длин волн 330-340 нм к энергии излучения в области длин волн 400-700 нм в пределах от 2,0 до 6,0. Недостаток излучения в области 300-340 нм приводит к недостаточному расщеплению нитратов в растениях, а его избыток к вредному воздействию излучения на зеленую массу растений.

Количество излучающих добавок определено экспериментально и составляет по добавкам для обеспечения горелки галогенидами, мг • моль/см³:
железа 0,1 5,0
никеля 0,05 5,0
кобальта 0,05 2,5
церия 0,5 7,5
лития 0,5 15,0
натрия 0,2 13,0
меди 0,2 4,0
скандия 0,06 6,0
При меньших количествах добавок их недостаточно для нормальной работы лампы в течение всего срока службы, т.к. добавки жестчатся в процессе взаимодействия с элементами конструкции горелки, а также в процессах адсорбции, абсорбции и хемисорбции.

При больших количествах добавок уже не достигается дополнительного положительного эффекта, а затраты на изобретение, хранение и обработку добавок увеличиваются.

Количество ртути также определено экспериментально и составляет 0,5-45,0 мк/моль/см³.

При меньшем количестве ртути из-за низкого напряжения на лампе увеличиваются габариты лампы, т.е. растет себестоимость.

При количестве, превышающем 45,0 мк•моль/см³, лампа начинает работать нестабильно из-за излишнего уровня напряжения на лампе.

Давление инертного газа определено экспериментально и составляет 1,33- 200,0 кПа.

При меньшем давлении уменьшается срок службы лампы из-за распыления электродов в процессе разгорания лампы.

При давлении, большем 200,0 кПа, лампа становится взрывоопасной даже в холодном состоянии.

Использование: в металлогалогенных лампах, используемых для фотосинтеза растений: Сущность изобретения: металлогалогенная лампа содержит горелку из оптической прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом и металлогалогенным составом. Металлогалогенный состав включает в себя добавки для обеспечения горелки галогенидами элементов, имеющих чувствительные линии нейтральных атомов в области длин волны 400 - 700 нм, в количестве 0,55 - 28,0 мкмоль/см³ и добавки для обеспечения горелки галогенидами элементов, имеющих чувствительные линии нейтральных атомов в области длин волн 300 - 340 нм, в количестве 0,2 - 12,5 мкмоль/см³. Давление инертного газа при этом составляет 1,33 - 200,0 кПа. В составе наполнения использованы добавки для обеспечения горелки галогенидами железа, никеля, кобальта, церия или лития в количестве 0,1 - 5,0, 0,05 - 5,0, 0,05 - 2,5, 0,05 - 7,0 и 0,5 - 15,0 мкмоль/см³ соответственно. В составе наполнения также использованы добавки для обеспечения горелки галогенидами железа, никеля, кобальта, натрия и лития в количестве 0,1 - 5,0, 0,05 - 5,0, 0,05 - 2,5, 0,2 - 13,0 и 0,5 - 15,0 мкмоль/см³ соответственно, добавки для обеспечения горелки галогенидами меди, скандия и лития в количестве 0,2 - 4,0, 0,06 - 6,0 и 0,5 - 15,0 мкмоль/см³ соответственно. В горелку лампы дополнительно введена ртуть в количестве 0,5 - 45,0 мкмоль/см³. 4 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. Металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом и металлогалогенным составом, включающим в себя добавки для обеспечения горелки галогенидами элементов, имеющих чувствительные линии нейтральных атомов в области длин волн 400 700 нм, отличающаяся тем, что металлогалогенный состав включает в себя добавки для обеспечения горелки галогенидами элементов, имеющих чувствительные линии нейтральных атомов в области длин волн 300 340 нм, добавки взяты в следующем количестве, мкмоль/см³:
Добавки для обеспечения горелки галогенидами элементов, имеющих чувствительные линии нейтральных атомов в области длин волн:
400 700 мм 0,55 28,0
500 540 мм 0,2 12,5,
а давление инертного газа составляет 1,33 200,0 КПа. 2. Лампа по п.1, отличающаяся тем, что в составе наполнения использованы добавки для обеспечения горелки галогенидами никеля, кобальта, церия и лития в количестве 0,1 5,0; 0,05 5,0; 0,05 2,5; 0,05 7,5 и 0,5 15,00 мкмоль/см³ соответственно, а давление инертного газа составляет 1,33 - 200,0 кПа. 3. Лампа по п.1, отличающаяся тем, что в составе наполнения использованы добавки для обеспечения горелки галогенидами железа, никеля, кобальта, натрия и лития в количестве 0,1 5,0; 0,05 5,0; 0,05 2,5; 0,2 13,0 и 0,5 - 15,0 мкмоль/см³, а давление инертного газа составляет 1,35 200,0 кПа. 4. Лампа по п.1, отличающаяся тем, что в составе наполнения использованы добавки для обеспечения горелки галогенидами меди, скандия и лития в количестве 0,2 4,0; 0,06 6,0 и 0,5 15,0 мкмоль/см³ соответственно, а давление инертного газа составляет 1,33 200,0 кПа. 5. Лампа по пп.2 4, отличающаяся тем, что в горелку лампы дополнительно введена ртуть в количестве 0,5 45,0 мкмоль/см³.