МЕТАЛЛОГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА Российский патент 1997 года по МПК H01J61/18 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует металлогалогенные лампы общего и специального освещений.

Известна металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью и добавками для обеспечения горелки галогенидами натрия и скандия [1]
Описываемая лампа обладает высокой световой отдачей (до 100 лм/Вт) и высоким (до 10000) сроком службы.

Недостатком лампы является дефицит излучения в красной области спектра (600 800 нм), что не позволяет обеспечить цветопередачу, которая в настоящее время требуется на телевидении и кино, а также при художественном освещении (освещение памятников культуры, архитектуры, музеев и т.д.).

Наиболее близкой по технической сущности является металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную, по меньшей мере, инертным газом, литием и галогенидами неактивного металла [2]
В лампе-прототипе в составе наполнения присутствуют добавки для обеспечения горелки галогенидами лития, что дает излучение в красной части спектра (основные линии излучения 610 и 671 нм), устраняя таким образом недостатки лампы- аналога.

Недостатком лампы-прототипа является низкий срок службы.

Это является следствием химической активности лития, в результате чего вместе с литием в горелку лампы попадают загрязнения в виде следов воды и кислорода (в виде оксида лития). Указанные загрязнения и уменьшают срок службы лампы.

Техническим результатом изобретения является увеличен5ие срока службы лампы.

Технический результат достигается тем, что в металлогалогенной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, по меньшей мере, литием и галогенидами неактивного металла, в горелке лампы дополнительно использовано олово, при этом литий и олово введены в горелку в виде сплава с молярным содержанием лития от 20 до 80% компоненты взяты в следующем количестве, мк•моль/см³:
сплав "литий-олово" от 0,05 до 8,0
галогениды неактивного металла от 0,15 до 2,0
а давление инертного газа составляет от 1,33 до 200,0 кПа.

В горелке может быть использована ртуть, а также добавки для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов в количестве от 0,5 до 45,0 и от 0,03 до 24,0 мк•моль/см³ соответственно.

Конструкция лампы идентична с конструкцией известных МГЛ. Лампа может быть выполнена софитной [3] или иметь один цоколь [4] иметь внешний баллон [5]
Принцип работы лампы также аналогичен соответствующему для известных МГЛ.

После подключения лампы в питающую сеть последовательно с балластным сопротивлением (индуктивным, емкостным, комбинированным или электронным) осуществляется зажигание лампы путем подачи на электроды высоковольтного импульса. Возникает дуговой разряд в среде инертного газа и/или ртути, по мере разгорания которого в разряд поступают галогенидные добавки. В результате формируется дуговой разряд в среде галогенидов излучающих металлов с фиксированными током, напряжением, мощностью и световым потоком лампы.

В лампе по предполагаемому изобретению экспериментально подобранный состав наполнения позволяет обеспечить беспримесное введение лития в горелку лампы, что позволяет увеличить срок службы.

Литий и олова вводятся в лампу в виде сплава. Это позволяет получить соединение, которое является наиболее оптимальным для введения в лампу. Известно, что чистый литий интенсивно окисляется на воздухе.

Количество лития в составе сплава определено экспериментально и составляет от 20 до 80 молярных процентов.

При содержании лития в сплаве больше, чем 80 молярных сплав становится неустойчивым на воздухе (окисляется и гидролизуется).

При содержании лития в количестве, меньшем 20 молярных процентов, для введения нужного количества лития в лампу приходится вводить большое количество олова, что отрицательно сказывается на эффективности лампы. Это связано с низким излучением линий олова в видимой области спектра.

Количество вводимого в горелку сплава "литий-олово" и добавок для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов также определено экспериментально.

При количествах этих добавок, меньших 0,05 и 0,03 мк•моль/см³, их недостает для нормальной работы лампы в течение всего срока службы, т.к. компоненты наполнения теряются в течение срока службы в процессах взаимодействия, абсорбции, адсорбции, хемисорбции и т.д.

При количествах, больших 8 и 24 мк•моль/см³, дополнительного положительного эффекта получить не удается, а затрат на приобретение компонентов наполнения, их обработку и хранение увеличиваются.

Количество галогенидов неактивного металла определено экспериментально с использованием металлов, не имеющих ярковыраженных линий излучения в видимой области спектра. В качестве таких галогенидов могут быть использованы галогениды олова, свинца, титана и др.

Количество галогенидов металлов определено из условий полного расходования лития согласно реакции:
Li+Me_nX_m_→ LiX+Me (1)
где Me неактивный металл;
X галоген.

Присутствие чистого лития в лампе после стабилизирующего отжига недопустимо, т.к. атомы литья имеют крайне малый размер и, внедряясь в кристаллическую решетку кварца, интенсивно разрушают его.

Вместе с тем галогенидов неактивного металла не должно быть больше, чем 2 мк•моль/см³, т.к. в этом случае в лампу вводится большое количество самого неактивного металла, что может экранировать излучение.

Количество ртути, вводимой в горелку лампы, определено экспериментально и составляет от 0,5 до 45,0 мк•моль/см³.

При меньшем количестве ртути не удается достичь нужного напряжения на лампе.

При большом количестве ртути напряжение на лампе становится излишне высоким и лампа работает нестабильно.

Давление инертного газа выбрано из условий обеспечения зажигания и разгорания лампы и составляет от 1,33 до 200,0 Кпа.

При меньшем давлении инертного газа происходит распыление вольфрама электродов лампы в период разгорания и срок службы лампы уменьшается.

При давлении инертного газа, превышающем 200^x КПа, кроме ухудшения зажигания лампы, она становится взрывоопасной даже в неработающем состоянии.

Примеры конкретного исполнения приведены в таблице.

Применение предполагаемого изобретения позволит увеличить срок службы лампы. Так, экспериментальные лампы мощностью 1000 Вт, изготовленные с использованием технического решения по предлагаемому изобретению, имели срок службы 3000, что на 500 и выше срока службы обычных ламп. При цене лампы 10
12 тыс. рублей это дает экономический эффект (при ориентировочной потребности 1000 шт. в год) в размере 2,0 2,4 млн. руб.

Источники информации
1. Пат. США N 3914636.

2. Патент РФ N 1758707.

3. Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. М. Энергоатомиздат, 1991, с. 585.

4. Там же с. 595.

5. Каталог Ф. "Филипс", 1992, с. 111.

Назначение: металлогалогенные лампы. Сущность изобретения: в горелке металлогалогенной лампы дополнительно использовано олово, при этом литий и олово введены в горелку в виде сплава с молярным содержанием лития от 20 до 80%, компоненты взяты в следующем количестве, мк. моль/см³: сплав "литий-олово" от 0,05 до 8,0, галогениды неактивного металла от 0,015 до 2,0, а давление инертного газа составляет от 1,33 до 2000 кПа. В горелку лампы дополнительно введены ртуть в количестве от 0,5 до 45,0 мк. моль/см³ и добавки для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов в количестве от 0,03 до 24,0 м• моль/см³. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом по меньшей мере литием и галогенидами неактивного металла, отличающаяся тем, что в горелке лампы дополнительно использовано олово, при этом литий и олово введены в горелку в виде сплава с молярным содержанием лития от 20,0 до 80% компоненты взяты в следующем количестве, мк • моль/см³:
Сплав литий-олово 0,05 8,0
Галогениды неактивного металла 0,015 2,0
а давление инертного газа составляет от 1,33 до 200,0 кПа. 2. Лампа по п. 1, отличающаяся тем, что в горелку лампы дополнительно введена ртуть в количестве от 0,5 до 45,0 мк • моль/см³. 3. Лампа по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в горелку лампы дополнительно введены добавки для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов в количестве от 0,03 до 24,0 мк • моль/см³.