БЕЗЭЛЕКТРОДНАЯ ЛАМПА, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ SNI Российский патент 2004 года по МПК H01J65/04 

Область техники

Настоящее изобретение относится к безэлектродной лампе, а более точно - к безэлектродной лампе, использующей SnI₂, в качестве главного компонента наполнителя безэлектродной лампы.

Предшествующий уровень техники

Безэлектродная лампа представляет собой газоразрядную лампу большой интенсивности излучения и имеет преимущества, состоящие в том, что срок службы является длительным, а световой эффект лучше по сравнению с обычной люминесцентной лампой, лампой накаливания и т.д. Безэлектродная лампа включает колбу из стеклянного материала, наполнитель лампы, герметизированный в колбе, и средний блок для возбуждения наполнителя. В частности, на характеристики лампы сильно влияют компонент и количество заполняющего колбу наполнителя. В известной безэлектродной лампе в качестве главного компонента для наполнителя используются Нg (ртуть) (см, например, патент Кореи №86-2152) и галогенид металла (патент Кореи №97-12953). При использовании ртути количество ее снижают из-за токсичности, а в случае использования галогенида галогенного металла трудно получить спектр устойчивого и непрерывного разряда, вследствие чего понижается качество лампы.

В другой известной безэлектродной лампе в качестве наполнителя колбы используют серу, селен, теллур или смесь описанных выше материалов. В патентах США №5606220 и №5831386 раскрыты лампы, использующие описанные выше материалы. В указанных лампах наполнитель возбуждают, используя энергию микроволн или высокочастотного (ВЧ, РЧ) излучения, для вырабатывания видимого света. В этом случае колбу изготавливают из кварцевого стекла в форме шара или цилиндра. Колбу заполняют некоторым количеством серы и инертного газа типа Аr, Хе и т.д. Описанные выше материалы возбуждаются энергией микроволн (СВЧ) или ВЧ-излучения, используя резонатор или индуктивную связь, для излучения света наполнителем.

Безэлектродная лампа имеет недостаток, заключающийся в том, что на начальном этапе трудно излучать свет. Для преодоления описанной выше проблемы добавляют материал типа Нg или видоизменяют конструкцию резонатора. Кроме того, в случае, когда цветовая температура излучаемого света слишком высокая для получения ощущения тепла и комфорта, или интенсивность ультрафиолетового излучения высокая по сравнению с интенсивностью видимого света, для снижения цветовой температуры и понижения интенсивности ультрафиолетовой составляющей в наполнитель добавляют определенные материалы или излучаемый свет отражают обратно для его прохождения через колбу. Однако в том случае, когда используются добавки, световая отдача серы, селена или теллура снижается, а в случае, когда излучаемый, свет отражается назад, конструкция лампы становится сложной, так что затрудняется ее изготовление, и повышается стоимость изготовления.

Краткое изложение существа изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание безэлектродной лампы в качестве источника света, которая имеет соответствующую цветовую температуру и более быстрый запуск излучения при более низкой стоимости без использования добавок.

Для решения поставленной задачи безэлектродная лампа характеризуется тем, что в качестве главного компонента заполняющего колбу наполнителя используется SnI₂, а наполнитель возбуждается путем подачи к колбе энергии микроволн или ВЧ для генерирования видимого света.

В другом варианте выполнения безэлектродная лампа характеризуется тем, что в качестве главного компонента заполняющего колбу наполнителя используется SnI₂, а в качестве вспомогательного газа добавлен инертный газ типа Аr, Хе и т.д., при этом наполнитель возбуждается путем подведения к колбе энергии микроволн или ВЧ для генерирования видимого света.

В третьем варианте настоящего изобретения безэлектродная лампа характеризуется тем, что в качестве главного компонента заполняющего колбу наполнителя используется SnI₂, в качестве вспомогательного газа добавлен инертный газ типа Аr, Хе и т.д., а в качестве вспомогательного материала добавлен материал, выбранный из группы, состоящей из серы, селена, теллура или металлического галогенного материала, и наполнитель возбуждается путем подведения к колбе энергии микроволн или ВЧ для генерирования видимого света.

Дополнительные преимущества и особенности изобретения станут более понятными из последующего описания.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение легче понять из приведенного ниже подробного описания и прилагаемых чертежей, на которых:

фиг.1А изображает диаграмму распределения спектра известной безэлектродной лампы;

фиг.1В - другую диаграмму распределения спектра обычной безэлектродной лампы;

фиг.2 изображает конструкцию безэлектродной лампы, согласно изобретению;

фиг.3 изображает диаграмму распределения спектра светоизлучающей колбы в соответствии с первым вариантом воплощения изобретения;

фиг.4 изображает диаграмму распределения спектра светоизлучающей колбы в соответствии со вторым примером воплощения изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

В настоящем изобретении в качестве главного компонента наполнителя, заполняющего колбу, используется SnI₂. Электродная лампа способна генерировать видимый свет путем возбуждения наполнителя с помощью микроволн или ВЧ-излучения. Кроме того, в безэлектродной лампе вместе с основным компонентом в качестве вспомогательного газа добавляется инертный газ типа Аr, Хе и т.д.

Количество основного компонента заполняющего колбу наполнителя составляет предпочтительно менее 5 мг/см³ относительно внутреннего объема колбы. Плотность мощности микроволнового излучения или ВЧ-излучения, подводимого к внутренней части колбы, составляет предпочтительно 5~200 Вт/см³.

В случае, когда в качестве вспомогательного газа используется Аr, давление газа в колбе составляет 10~90 тор (1,333×10³-11,999×10³ Па), а в случае использования Хе давление составляет 200~800 тор (26,664×10³-106,658×10³ Па).

В настоящем изобретении одной отличительной особенностью является отсутствие необходимости использования добавки типа Нg, поскольку напряженность электрического поля, требуемая для начального разряда, меньше по сравнению с обычной безэлектродной лампой. Кроме того, не нужен сложный прибор для запуска (включения) света, т.е. можно легко включить свет при более низкой плотности мощности.

Другой отличительной особенностью настоящего изобретения является более низкая цветовая температура по сравнению с обычной безэлектродной лампой, в которой используется наполнитель типа серы, селена или теллура. Следовательно, для использования ее в качестве источника света не требуется сложный механизм или прибор для снижения цветовой температуры. При повышении цветовой температуры источника света цвет света, излучаемого источником света, изменяется от красного до белого и к голубому. Принимая во внимание зрительную чувствительность человеческого глаза, предпочтительная цветовая температура находится в диапазоне 5500-6000 К. Цветовая температура теплового свечения составляет 2700 К, а цветовая температура флюоресцентного излучения составляет 7000~8000 К. В случае безэлектродной лампы, в которой в качестве главного компонента используется сера, цветовая температура составляет приблизительно 6200~7000 К и испускается свет светло-зеленого или голубого цвета. Следовательно, в лампе, в которой используется в качестве главного компонента сера, для получения удобного и ровного света необходимо надлежащим образом снизить цветовую температуру.

На фиг.1А и 1В показано распределение спектра безэлектродной лампы, в которой используется сера или селен. При этом распределении длина волны самой высокой интенсивности спектра связана с цветовой температурой. Длина волны в самой высокой точке спектра составляет приблизительно 500 нм (фиг.1А), и самая высокая точка спектра приходится на 500-510 нм. (фиг.1В). В настоящем изобретении длина волны в самой высокой точке спектра больше, чем в обычной безэлектродной лампе. Следовательно, цветовая температура оказывается более низкой, и можно поддерживать надлежащую для источника света цветовую температуру.

Конструкция лампы согласно изобретению поясняется со ссылкой на фиг.2. Лампа содержит колбу 2, имеющую резонатор 4, который заполнен наполнителем 1, блок 3 крепления колбы, соединенный с двигателем для вращения колбы 2, блок 5 возбуждения для возбуждения заполняющего колбу наполнителя 1 и блок 6 передачи для направления к резонатору энергии СВЧ или ВЧ-излучения, генерируемой блоком возбуждения. Лампа возбуждает заполняющий колбу 2 наполнитель 1, используя микроволновую энергию или ВЧ-излучение, генерируемое блоком 5 возбуждения, для перевода наполнителя в состояние плазмы. Свет испускается из наполнителя 1, находящегося в состоянии плазмы. Когда свет испускается, колба из стеклянного материала типа кварца и т.п. фактически прозрачна для излучаемого света. Кроме того, блок 3 крепления колбы соединен с двигателем и вращается для охлаждения колбы.

В заявленной безэлектродной лампе колба имеет форму шара или цилиндра. В случае шарообразной колбы внутренний диаметр составляет предпочтительно более 5 мм, а в случае цилиндрической колбы отношение ее длины к внутреннему диаметру составляет предпочтительно менее 3:1. В случае шарообразной колбы, если ее размер слишком маленький, то трудно осуществлять поджиг, поскольку колба легко разрушается из-за чрезмерной плотности энергии, или снижается световая отдача. В случае цилиндрической колбы, для получения равномерного распределения плазмы длина колбы должна быть подходящей (она также не должна быть слишком длинной).

В настоящем изобретении для регулирования цветовой температуры или распределения оптического спектра вместе с главным компонентом SnI₂ добавляют вспомогательный материал типа серы, селена, теллура или металлического галогенного материала. Можно увеличить цветовую температуру и эффективность лампы, добавляя некоторое количество серы. Чтобы выделить некоторый участок спектра, можно добавить T₁I₃ (выделен зеленый цвет). Gal₃ (выделен желтый цвет) и т.д. Количество вспомогательного материала составляет предпочтительно 5~20% от главного компонента (SnI₂) и регулируется в соответствии с видом вспомогательного материала или целью его добавления. Ниже приведены предпочтительные примеры воплощения настоящего изобретения.

Пример 1

Шарообразную колбу, имеющую наружный диаметр 30 мм и толщину 1,5 мм, выполненную из кварцевого стекла, заполняют в качестве главного компонента 25 мг SnI₂, а в качестве вспомогательного газа заполняют Аr под давлением 10 тор (1,333×10³ Па). После этого колбу возбуждают СВЧ-излучением мощностью 900 Вт для генерирования видимого света. Распределение спектра света, излучаемого колбой, показано на фиг.3, где по оси абсцисс отложена длина волны, а по оси ординат интенсивность спектра. На диаграмме распределения спектра длина волны в точке самой высокой интенсивности спектра, за исключением наивысшей точки линии, составляет приблизительно 610 нм. В это время цветовая температура составляет приблизительно 3600 К, так что она соответствует источнику света, который обеспечивает теплый и мягкий свет типа теплового свечения или галогенового свечения. В этом примере длина волны больше, а цветовая температура низкая по сравнению с обычной безэлектродной лампой, показанной на фиг.1А и 1В.

Пример 2

Шарообразную колбу, имеющую внутренний диаметр 27 мм и выполненную из кварцевого стекла, заполняют в качестве главного компонента наполнителя 15 мг SnI₂. В качестве вспомогательного газа вводят Аr под давлением 10 тор (1,33.3×10³ Па). Кроме того, в качестве вспомогательного материала добавляют 5 мг Нg и 2 мг теллура. Колбу возбуждают СВЧ-излучением мощностью 1 КВт для генерирования видимого света. Диаграмма распределения спектра света, излучаемого колбой, показана на фиг.4. Длина волны в точке самой высокой интенсивности спектра, за исключением наивысшей точки линии, составляет приблизительно 540 нм, в это время цветовая температура составляет приблизительно 4700°К и соответствует белому свету, имеющему высокую зрительную чувствительность.

Поскольку напряженность электрического поля, необходимого для начального разряда, меньше по сравнению с обычной безэлектродной лампой, нет необходимости в добавлении вспомогательного материала типа Нg, не нужно и специальное устройство для зажигания колбы, и можно легко генерировать свет при более низкой напряженности поля. Кроме того, поскольку цветовая температура более низкая по сравнению с безэлектродной лампой, в которой в качестве наполнителя используется сера, селен или теллур, нет необходимости в использовании сложного механизма или устройства для получения надлежащей цветовой температуры. Следовательно, можно изготовить газоразрядную лампу высокой эффективности, имеющую хорошие характеристики при более низкой стоимости.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к безэлектродной лампе, использующей в качестве главного компонента, заполняющего колбу SnI₂. Наполнитель возбуждается путем подведения к колбе энергии микроволнового излучения СВЧ или ВЧ-излучения для генерирования видимого излучения. Техническим результатом предложенного изобретения является создание безэлектродной лампы в качестве источника света, которая имеет соответствующую цветовую температуру и более быстрый запуск излучения при более низкой стоимости и без использования добавок. 3 н. и 22 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Безэлектродная лампа, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя, служащего главным компонентом, заполняющим колбу, используется SnI₂ в количестве менее 5 мг/см³ относительно внутреннего объема колбы, при этом наполнитель возбуждается путем подведения к колбе энергии микроволн (СВЧ) или ВЧ излучения для генерирования видимого света.2. Лампа по п.1, отличающаяся тем, что наполнитель может дополнительно содержать инертный газ, выбранный из группы, содержащей Аr, Хе в качестве вспомогательного газа.3. Лампа по п.2, отличающаяся тем, что при использовании Аr в качестве инертного газа давление в колбе составляет 10-90 тор (1,333×10³-11,999×10³ Па), а при использовании Хе давление составляет 200-800 тор (26,664×10³-106,658×10³ Па).4. Лампа по п.1, отличающаяся тем, что плотность подводимой мощности микроволн (СВЧ) или ВЧ излучения составляет 5-200 Вт/см³.5. Лампа по п.1, отличающаяся тем, что колба имеет форму шара.6. Лампа по п.5, отличающаяся тем, что внутренний диаметр шаровой колбы составляет более 5 мм.7. Лампа по п.1, отличающаяся тем, что колба имеет цилиндрическую форму.8. Лампа по п.7, отличающаяся тем, что отношение длины к внутреннему диаметру цилиндрической колбы составляет менее 3:1.9. Лампа по п.1, отличающаяся тем, что колбу дополнительно заполняют вспомогательным материалом, выбранным из группы, состоящей из серы, селена, теллура или метилгалогенида.10. Безэлектродная лампа, отличающаяся тем, что в качестве главного компонента, заполняющего колбу наполнителя, используется SnI₂ в количестве менее 5 мг/см³ относительно внутреннего объема колбы, a в качестве вспомогательного газа использован инертный газ, выбранный из группы, содержащей Аr, Хе, при этом наполнитель возбуждается путем подведения к колбе микроволновой энергии СВЧ или ВЧ излучения для генерирования видимого света.11. Лампа по п.10, отличающаяся тем, что при использовании Аr в качестве инертного газа давление в колбе составляет 10-90 тор (1,333×10³-11,999×10³ Па), а при использовании Хе давление составляет 200-800 тор (26,664×10³-106,658×10³ Па).12. Лампа по п.10, отличающаяся тем, что плотность подводимой мощности микроволн (СВЧ) или ВЧ излучения составляет 5-200 Вт/см³.13. Лампа по п.10, отличающаяся тем, что колба имеет форму шара.14. Лампа по п.10, отличающаяся тем, что внутренний диаметр шаровой колбы составляет более 5 мм.15. Лампа по п.10, отличающаяся тем, что колба имеет цилиндрическую форму.16. Лампа по п.10, отличающаяся тем, что отношение длины к внутреннему диаметру цилиндрической колбы составляет менее 3:1.17. Лампа по п.10, отличающаяся тем, что колбу дополнительно заполняют вспомогательным материалом, выбранным из группы, состоящей из серы, селена, теллура или метилгалогенида.18. Безэлектродная лампа, отличающаяся тем, что в качестве главного компонента, заполняющего колбу наполнителя, используется SnI₂ в количестве менее 5 мг/см³ относительно внутреннего объема колбы, а в качестве вспомогательного газа использован инертный газ, выбранный из группы, содержащей Аr, Хе, в качестве вспомогательного материала добавлен материал, выбранный из группы, состоящей из серы, селена, теллура или метилгалогенида, при этом наполнитель возбуждается путем подведения к колбе микроволновой энергии СВЧ или ВЧ излучения для генерирования видимого света.19. Лампа по п.18, отличающаяся тем, что в находящуюся под давлением колбу добавлен инертный газ, причем давление составляет от нескольких тор до нескольких сотен тор (от сотен до нескольких десятков тысяч Па).20. Лампа по п.18, отличающаяся тем, что плотность подводимой мощности микроволн (СВЧ) или ВЧ излучения составляет 5-200 Вт/см³.21. Лампа по п.18, отличающаяся тем, что колба имеет форму шара.22. Лампа по п.21, отличающаяся тем, что внутренний диаметр шаровой колбы составляет более 5 мм.23. Лампа по п.18, отличающаяся тем, что колба имеет цилиндрическую форму.24. Лампа по п.23, отличающаяся тем, что отношение длины к внутреннему диаметру цилиндрической колбы составляет менее 3:1.