МЕТАЛЛОГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА Российский патент 2001 года по МПК H01J61/18 H01J17/20 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности, усовершенствует металлогалогенные лампы, генерирующие ближнее ультрафиолетовое излучение.

Известна газоразрядная лампа, содержащая кварцевую горелку, наполненную инертным газом и ртутью [1].

В указанной лампе типа ДРТ тепловой режим кварцевой горелки подобран таким образом, чтобы излучение ртутной линии 365 нм было максимальным. Такое излучение используется как для обеспечения фотохимических процессов, так и в медицинских целях.

Недостатком описываемой лампы является низкий КПД в ближней ультрафиолетовой области спектра (370-400 нм).

Наиболее близкой по технической сущности является металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью в количестве от 0,0001 до 4,3 мг/см³ и по меньшей мере добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов VIII группы Периодической системы химических элементов от 0,0796 до 2,6 мг/см³ [2].

В составе лампы-прототипа используются добавки для обеспечения горелки галогенидами железа, никеля и кобальта, что позволяет обеспечить хорошую заполненность спектра в области 300-400 нм и, в частности, в диапазоне 370-400 нм.

Недостатком лампы-прототипа является резкое уменьшение потока излучения в процессе срока службы.

Процесс уменьшения излучения обусловлен снижением напряжения на лампе по мере работы, что влечет за собой уменьшение мощности лампы и потока излучения. В результате в принципе работоспособная лампа перестает выполнять свои функции по назначению.

Целью предлагаемого изобретения является стабилизация потока излучения в процессе срока службы.

Поставленная цель достигнута тем, что в металлогалогенной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала, с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью в количестве от 0,0001 до 4,3 мг/см³ и по меньшей мере добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов VIII группы Периодической системы химических элементов в количестве от 0,0796 до 2,6 мг/см³, параметры лампы определяются исходя из следующего соотношения:

где I_л - номинальный ток лампы, А;
d²_эл - диаметр стержня электрода, мм;
P_л - мощность лампы, Вт;
S - площадь внутренней поверхности горелки, мм²;
К - коэффициент пропорциональности, имеющий значение 1,0 и размерность мм⁴/А х Вт.

В лампе по предлагаемому изобретению процесс уменьшения напряженности электрического поля дуги разряда компенсируется увеличением температуры поверхности горелки, в результате чего мощность лампы в процессе срока службы не только не уменьшается, но и медленно растет, что обеспечивает стабилизацию потока излучения.

Сущность изобретения пояснена чертежом.

Металлогалогенная лампа содержит горелку 1 из оптически прозрачного материала, чаще всего кварцевого стекла.

С двух сторон в горелку герметично установлены электродные узлы, состоящие из электрода 2, герметичного фольгового ввода 3 и токового вывода 4. Состав наполнения горелки кроме инертного газа содержит ртуть 5 и галогенидные добавки 6. С обеих сторон горелка 1 снабжена пластинчатыми цоколями 7.

Принцип работы предлагаемой металлогалогенной лампы идентичен соответствующему принципу работы для традиционных металлогалогенных ламп.

Лампа включается в сеть питающего напряжения последовательно с балластным сопротивлением: индуктивным емкостным, индуктивно-емкостным и т.д. Зажигание лампы осуществляется путем высоковольтного импульса на электроды горелки лампы. Возникает дуговой разряд в среде инертного газа, по мере развития которого в канал разряда поступают ртуть и галогенидные добавки. В результате формируется дуговой разряд в среде ртути и галогенидов излучающих металлов с фиксированными мощностью, световым потоком, силой тока и т.д.

Параметры лампы определяются исходя из следующего соотношения:

где I_л - номинальный ток лампы, А;
d_эл - диаметр стержня электрода, мм;
P_л - мощность лампы, Вт;
S - площадь внутренней поверхности горелки, мм²;
K - коэффициент пропорциональности, имеющий значение 1,0 и размерность мм⁴/А х Вт.

Значения соотношения (1) должны находиться в пределах от 0,4 до 9,14.

При значениях, меньших 0,4, из-за малых токовых и тепловых нагрузок горелки, предлагаемая лампа не входит в номинальный режим работы и не обеспечивает приемлемого потока изучения.

При значениях, больших 9,14, резко повышается вероятность выхода лампы из строя из-за токовых перегрузок электрода и тепловых перегрузок материала горелки.

Как показывает опыт эксплуатации предлагаемых ламп, объективный процесс снижения напряжения на лампе компенсируется увеличением температуры горелки вследствие кристаллизации кварцевых горелок. Последний процесс увеличивает давление паров ртути и способствует, напротив, увеличению напряжения на лампе. В результате происходит процесс, стабилизирующий мощность лампы в процессе срока службы, что обеспечивает эффективную работу лампы в течение более длительного времени.

Примеры конкретного исполнения лампы показаны в таблице.

Внедрение предлагаемого изобретения позволит, как это показано экспериментально, за счет стабилизации потока излучения увеличить полезный срок службы. Например, при проведении экспериментов достигнуто увеличение срока службы ламп типа ДРТИ 3000-3 с 500 до 700 ч, что при цене 43000 тыс. руб. и плане производства 500 шт. в год позволяет получить экономический эффект в размере 60 млн. руб.

Список литературы
1. Справочная книга по светотехнике. Под редакцией Ю.Б. Айзенберга.- М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 98.

2. Авторское свидетельство СССР N 1578773 "Металлогалогенная лампа", БИ N 26, 1990 г.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует ультрафиолетовое излучение. Техническим результатом является стабилизация потока излучения в процессе срока службы ламп. Металлогалогенная лампа содержит горелку из оптически прозрачного материала, с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью в количестве от 0,0001 до 4,3 мг/см³ и по меньшей мере добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов VIII группы Периодической системы химических элементов от 0,0796 до 2,6 мг/см³. Параметры лампы определяются из следующего соотношения: 9,14 ≥ I_л/d²_эл · К · Р_л/S ≥ 0,4, где I_л - номинальный ток лампы, A; d_эл - диаметр стержня электрода, мм; Р_л - мощность лампы, Вт; S - площадь поверхности горелки, мм²; К - коэффициент пропорциональности, имеющий значение 1,0 и размерность мм⁴ /А · Вт. 1 ил., 1 табл.

Металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью в количестве от 0,0001 до 4,3 мг/см³ и по меньшей мере добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов VIII группы Периодической системы химических элементов от 0,0796 до 2,6 мг/см³, отличающаяся тем, что параметры лампы определяются из следующего соотношения:

где I_л - номинальный ток лампы, А;
d_эл - диаметр стержня электрода, мм;
Р_л - мощность лампы, Вт;
S - площадь внутренней поверхности горелки, мм²;
К - коэффициент пропорциональности, имеющий значение 1,0 и размерность мм⁴/А · Вт.