ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА Российский патент 2000 года по МПК H01J61/54 H01J61/06 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует газоразрядные осветительные лампы для целей общего и специального освещения.

Известна газоразрядная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, имеющими стержень из тугоплавкого материала [1].

Газоразрядная лампа по аналогу включает в конструкции электрода эмиттер, который наносится на электрод и закрепляется в пространстве между витками спирали.

Эмиттер обеспечивает устойчивое зажигание ламп от сети питающего напряжения.

Недостатком описываемой лампы является ее высокая себестоимость вследствие потерь тугоплавкого металла (в большинстве случаев) вольфрама при ее спирализации, а также сложного технологического процесса изготовления эмиттера.

Наиболее близкой по технической сущности является газоразрядная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными спеченными электродами, имеющими стержень из тугоплавкого металла с надетой на него спеченной активированной массой [2].

В лампе-прототипе при изготовлении активированной массы использована безотходная (порошковая) технология, которая обеспечивает снижение себестоимости электродов и самой лампы.

Недостатком лампы является нестабильность зажигания лампы вследствие стихийного выбора конструкции, которая, как правило, является неоптимальной.

Целью предлагаемого изобретения является стабилизация зажигания лампы при снижении себестоимости.

Поставленная цель достигается тем, что в газоразрядной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, имеющими стержень из тугоплавкого металла с надетой на него спеченной активированной массой, пористость спеченной массы и выдвинутой в направлении противоположного стержня электродов L и l соответственно, мм, выдвинутой части стержня и спеченной массы, соответственно m_в и m_с, г, связаны между собой следующим соотношением:

где K - коэффициент пропорциональности, равной 1,0 и имеющий размерность мм²/A.

В лампе по предлагаемому изобретению определенная экспериментальным путем конструкция электрода позволяет обеспечить стабильное зажигание лампы в процессе срока службы, при этом снижается себестоимость ламп.

Принцип работы ламп заключается в следующем. Лампа включается в сеть последовательно с балластным сопротивлением: активным, емкостным, комбинированным. Лампа может работать и в схеме с электронным пускорегулирующим аппаратом. При подаче питающего напряжения на электроды ламп под воздействием зажигающего электрического высоковольтного импульса или без него происходит пробой газоразрядного промежутка горелки и развитие в нем дугового разряда в среде компонентов наполнения. Дуговой разряд генерирует излучение в оптической области спектра: ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной, которое и используется для освещения объектов или в технических целях.

Сущность предлагаемого изобретения пояснена фиг. 1 и 2. На фиг. 1 изображена газоразрядная лампа, содержащая горелку (1) из оптически прозрачного материала, заключенную во внешнюю колбу (2), снабженную цоколем (3). С обеих сторон в горелку герметично установлены электроды (4).

На фиг. 2 крупным планом показана конструкция одного из концов горелки газоразрядной лампы, на котором видно, что электрод (4) содержит стержень (5) из тугоплавкого металла, на который надета спеченная активированная масса (6). Под позицией (7) на фиг. 2 изображен молибденовый фольговый ввод, который обеспечивает герметичность горелки газоразрядной лампы. Электроды (4) выполнены таким образом, что выполняется следующее соотношение:

где П - - пористость спеченной массы, ед;
L и l - длины спеченной массы и выдвинутой части стержня соответственно, мм;
m_с и m_в - массы спеченной массы электродов и выдвинутой части стержня соответственно, г;
I_н - номинальный ток лампы, A;
d - диаметр стержня электродов, мм;
K - коэффициент пропорциональности, численно равный 1,0 и имеющий размерность мм²/A.

Соотношение (1) получено экспериментальным путем и численное значение соотношения для газоразрядной лампы по предлагаемому изобретению должно находиться в диапазоне от 3,4 до 10,0.

При значении соотношения большем, чем 10,0, рабочая часть электрода перегревается, в результате чего сокращается срок службы ламп.

При значениях соотношения меньше, чем 3,4, рабочая часть электрода недостаточно разогрета, что ведет к ухудшению стабильности зажигания лампы.

Стержень электродов изготавливается, как правило, из вольфрама марок ВА (алюминированный вольфрам) и ВТ (торированный вольфрам).

Спеченная масса электрода кроме вольфрамового порошка содержит активированную добавку, содержащую оксиды иттрия, самария, диспрозия, тория.

Для ламп, электроды которых не нагреваются до температуры более 2500K, применяется сложный оксид
Ba₂CaAlWO₉, который определяет работу выхода электронов на уровне от 2,5 до 5,0 ЭВ.

Под пористостью спеченной массы понимается отношение реального объема спеченной массы к условному объему, который определяется из соотношения

где P - реальный вес спеченной массы в нормальных условиях, г;
ρ - теоретический удельный вес вещества спеченной массы в нормальных условиях.

Конкретные примеры газоразрядной лампы приведены в таблице.

Внедрение предлагаемого изобретения позволит стабилизировать зажигание лампы, в результате чего увеличивается срок службы. Так, при экспериментальных испытаниях срок службы натриевых ламп мощностью 250 Вт составил 10000 часов, что на 11% выше срока службы ламп по техническим условиям.

Это при плане производства 70,0 тыс. шт. в год и цене ламп 80 тыс.руб. дает экономический эффект в размере 62,16 тыс.руб.

Источники информации
1. Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. М, Энергоиздат, 1991.

2. Решенов С. П. Катодные процессы в дуговых источниках излучения. М, МЭИ, 1991, стр. 223 - 225.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует газоразрядные осветительные лампы для целей общего и специального освещения. Технический результат - стабилизация зажигания лампы при снижении себестоимости. Газоразрядная лампа содержит горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными спеченными электродами, имеющими стержень из тугоплавкого металла с надетой на него спеченной активированной массой. Пористость спеченной массы, П, ед.; длины спеченной массы и выдвинутой части стержня электродов L и l соответственно, мм; номинальный ток лампы, I_н, A; диаметр стержня электродов, d мм; массы выдвинутой части стержня и спеченной массы, соответственно m_в и m_c, г, связаны между собой в конструкции лампы следующим соотношением:

где K - коэффициент пропорциональности, равный 1,0 и имеющий размерность мм²/А. 2 ил., 1 табл.

Газоразрядная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными спеченными электродами, имеющими стержень из тугоплавкого металла с надетой на него спеченной активированной массой, отличающаяся тем, что пористость спеченной массы, П, ед, длины спеченной массы и выдвинутой части стержня электродов L и l, соответственно, мм; номинальный ток лампы, J_н, А; диаметр стержня электродов, d, мм; массы выдвинутой части стержня и спеченной массы, соответственно m_В и m_С, г, связаны между собой в конструкции лампы следующим соотношением:

где К - коэффициент пропорциональности, равный 1,0 и имеющий размерность мм²/А.