МЕТАЛЛОГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА Российский патент 2002 года по МПК H01J61/18 

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности, усовершенствует безртутные металлогалогенные лампы, используемые для целей освещения и светокультуры растений.

Известна металлогалогеннная лампа, содержащая кварцевую горелку с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью, галогенидами щелочных металлов и добавками для обеспечения горелки галогенидами редкоземельных металлов [1].

В составе наполнения лампы использованы добавки для обеспечения горелки галогенидами диспрозия, гольмия и тулия, что позволяет достичь высокого до 95 лм/Вт-уровня световой отдачи и отличной цветопередачи (Ra≥80 eд).

Недостатком описываемой лампы является низкая экологичность конструкции вследствие использования в составе наполнения крайне токсичных ртути и ее соединений.

Наиболее близкой по технической сущности является металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, галогенидами индия и натрия и добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающего в зеленой области спектра металла [2].

В качестве добавок для обеспечения горелок галогенидами металла, излучающего в зеленой области спектра, использованы галогениды таллия, что в сочетании с галогенидами индия и натрия позволяет достичь хороших значений световой отдачи (~ 80 лм/Вт) и приемлемой цветопередачи (55-60 ед ).

В составе наполнения лампы нет ртути и ее соединений и ее экологичность значительно выше, чем у лампы аналога.

Однако использование галогенидов таллия делает лампу, по современным требованиям, недостаточно экологичной, так как несмотря на значительно меньшее количество галогенидов таллия (по сравнению со ртутью и ее соединениями) предельно допустимая концентрация (ПДК) их равна ПДК ртути 0.01 мг/м³.

Таким образом, недостатком лампы прототипа является недостаточная экологичность конструкции.

Целью предлагаемого изобретения является повышение экологичности конструкции лампы.

Поставленная цель достигается тем, что в металлогалогенной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, галогенидами излучающего в зеленой области спектра металла, в качестве указанных добавок использованы добавки для обеспечения горелки галогенидами кобальта, компоненты взяты в следующих количествах, мкмоль/см³:
Галогениды индия - 0,1-4,0
Галогениды натрия - 0,25-9,0
Добавки для обеспечения горелки галогенидами кобальта - 0,2-10,0,
а давление инертного газа составляет 26.6-2000.0 кПа.

С целью повышения эффективности излучения для светокультуры растений в горелку лампы дополнительно вводятся галогениды лития 0,3-10,0 мкмоль/см³.

С целью снижения концентрации нитратов в плодоовощной продукции в горелку дополнительно вводятся добавки для обеспечения горелки галогенидами меди в количестве 0.4-15.0 мкмоль/см³.

В лампе по предлагаемому изобретению на основе индия, натрия и кобальта не используются вредные элементы и соединения и ее экологичность весьма высока. Кроме того, указанный состав наполнения позволяет сохранить высокую световую отдачу (~75 лм/Вт) и цветопередачу на уровне Rа=55-60 ед.

При использовании в составе наполнения галогенидов лития увеличивается красная составляющая излучения и лампа может использоваться для светокультуры растений.

При использовании добавок для обеспечения горелки галогенидами меди в составе излучения появляется излучение в области длин волн 310-340 нм. Излучение в этой области спектра позволяет снизить содержание нитратов в плодоовощой продукции [3], что делает ее экологически более чистой.

На чертеже представлена предлагаемая лампа, которая не отличается от известных металлогалогенных ламп. Она содержит горелку 1 из оптически прозрачного материала. Горелка 1 содержит электроды 2 и с помощью элементов монтажа 3 закреплена во внешнем стеклянном баллоне 4. Лампа может иметь один цоколь или выполнена софитной, как показано на чертeжe. Один цоколь 5 является резьбовым, другой - цилиндрический 6 и продолжен гибким токовводом 7.

Принцип работы следующий.

После подачи питающего напряжения на электроды 2 осуществляется зажигание лампы с помощью высоковольтного импульса. Возникает дуговой разряд в среде инертного газа. Далее, по мере нагревания горелки 1 в разряд поступают галогенидные добавки, в результате чего формируется дуговой разряд в среде галогенидов металлов с установившимися параметрами: напряжением на лампе, током, световым потоком, мощностью и т.д.

Важным является количество используемых галогенидов и добавок. Оно определено экспериментально и составляет:
Для галогенидов индия - 0.1-0.4 мкмоль/см³,
Для галогенидов натрия - 0.25-9.0 мкмоль/см³,
Добавок для обеспечения горелки галогенидами кобальта - 0.2-10.0 мкмоль/см³,
Галогенидов лития - 0.3-10.0 мкмоль/см³,
Добавок для обеспечения горелки галогенидами меди - 0.4-15.0 мкмоль/см³;
При меньших количествах компонентов их недостаточно для обеспечения работы лампы в течение всего срока службы. Кроме того, не достигается нужного уровня излучения каждого конкретного излучающего металла.

При больших количествах указанных компонентов увеличивается количество загрязнений, попадающих в лампу вместе с компонентами наполнения. Кроме того, излучение отдельных металлов начинает превалировать в ущерб излучению других металлов.

В качестве добавок для обеспечения горелки галогенидами кобальта и меди могут использоваться:
1. Чистые металлы и галогениды неактивных металлов (например, галогениды олова). Реакция образования галогенидов излучающих металлов в этом случае следующая (на примере кобальта):
Со+SnХ₂-->СоХ₂+Sn, где Х-галоген.

2. Оксиды металлов, галогениды неактивных металлов и алюминий и/или кремний. Реакция образования галогенидов металлов будет такой:
Со+SnX₂+Al/Si-->СоХ₂+Al₂O₃(SiO₂)+Sn
3. Непосредственно галогениды олова и кобальта.

Давление инертного газа определено экспериментально и составляет 26.6-200.0 кПа.

При меньшем давлении из-за распыления вольфрама электродов уменьшается срок службы.

При давлении инертного газа, большем 200,0 кПа, лампа становится излишне взрывоопасной.

Примеры конкретного исполнения приведены в таблице.

Внедрение предлагаемого изобретения позволит повысить экологичность конструкции лампы без снижения уровня основных параметров ламп.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 851550 "Металлогалогенная лампа", БИ 28, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР 1772841 "Металлогалогенная лампа", БИ 40, 1992 (прототип).

3. Краткая техническая информация о завершенных НИОКР - Светотехника, 9, 1991, с. 24г

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности, усовершенствует безртутные металлогалогенные лампы, используемые для целей освещения и светокультуры растений. Техническим результатом является повышение экологичности лампы. В металлогалогенной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, галогенидами излучающего в зеленой области металла, использованы добавки для обеспечения горелки галогенидами кобальта, компоненты взяты в следующих количествах, мкмоль/см³: галогениды индия - 0,1-4,0; галогениды натрия - 0,25-9,0; добавки для обеспечения горелки галогенидами кобальта - 0,2-10,0; а давление инертного газа составляет 26,6-2000,0 кПа. Для повышения эффективности излучения для светокультуры растений в горелку лампы дополнительно могут вводить галогениды лития 0,3-10,0 мкмоль/см³. Для снижения концентрации нитратов в плодоовощной продукции в горелку дополнительно могут вводить добавки для обеспечения горелки галогенидами меди в количестве 0,4-15,0 мкмоль/см³. 23 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, галогенидами индия и натрия и добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающего в зеленой области спектра металла, отличающаяся тем, что в качестве указанных добавок использованы добавки для обеспечения горелки галогенидами кобальта, причем компоненты взяты в следующих количествах, мкмоль/см³:
Галогениды индия - 0,1-4,0
Галогениды натрия - 0,25-9,0
Добавки для обеспечения горелки галогенидами кобальта - 0,2-10,0
а давление инертного газа составляет 26,6-200, кПа. 2. Металлогалогенная лампа по п. 1, отличающаяся тем, что в горелку лампы дополнительно введены галогениды лития 0,3-10,0 мкмоль/см³. 3. Металлогалогенная лампа по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в горелку лампы дополнительно введены добавки для обеспечения горелки галогенидами меди в количестве 0,4-15,0 мкмоль/см³.