ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА Российский патент 2011 года по МПК H01J61/18 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует газоразрядные лампы высокого и низкого давлений.

Известна газоразрядная лампа, подключенная к источнику питания, включающая горелку из оптически прозрачного материала, содержащую инертный газ и ртуть, генерирующая, в условиях дугового разряда, излучение в оптической области спектра (Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. - М.: Энергоатомиздат, 1991 г. стр.).

В лампе-аналоге единственным излучающим элементом является ртуть, которая имеет в видимой области спектра четыре довольно интенсивные линии: 404 нм, 436 нм, 546 нм и дуплетную линию 577/579 нм, что обеспечивает световую отдачу ламп на уровне 55,0-60,0 лм/Вт.

Недостатками описываемой лампы являются недостаточно высокая световая отдача и низкая экологичность конструкции вследствие наличия в составе компонентов наполнения крайне токсичной ртути.

Наиболее близкой по технической сущности является газоразрядная лампа, подключенная к источнику питания, включающая горелку из оптически прозрачного материала, содержащую инертный газ, щелочной металл и/или состав излучения, генерирующий излучение в оптической области спектра (патент РФ №2066500 «Металлогалогенная лампа»).

В лампе-прототипе, как вариант, в составе наполнения не используется ртуть и, поэтому, ее экологичность гораздо выше соответствующей для лампы-аналога.

Недостатком лампы-прототипа является низкая энергоэффективность в оптической области спектра. В видимой области спектра, световая отдача ламп составляет до 75,0 лм/Вт, что по современным представлениям и требованиям является недостаточной.

Технической задачей предлагаемого решения по предлагаемому изобретению является увеличение энергоэффективности в оптической области спектра.

Поставленная задача достигается тем, что в газоразрядной лампе, подключенной к источнику питания, включающей горелку из оптически прозрачного материала, содержащую инертный газ, щелочной металл и/или состав излучения, генерирующий излучение в оптической области спектра, источник питания представляет собой источник питания импульсно-периодического действия, имеющий дежурный ток, I деж., от 0,06 А до 0,15 А, а для мощности газоразрядной лампы, Р_л, Вт, амплитуды импульса периодического тока, 1_А,пер, А, частоты импульса периодического тока, v, Гц, и времени прохождения импульса периодического тока, Т_имп, сек, выполняется следующее соотношение:

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

В газоразрядной лампе по предлагаемому изобретению экспериментально подобранные состав наполнения и импульсно-периодический источник питания позволяют создать высокоэффективный источник излучения в оптической области спектра. В видимой области спектра предлагаемый источник излучения обеспечивает в безртутном, экологически чистом исполнении, как показывают эксперименты, световую отдачу от 150 до 200 лм/Вт.

Горелка может содержать инертный газ и щелочной металл (например, литий, натрий, цезий, рубидий), инертный газ и состав излучения (например, йодиды и бромиды индия, скандия, диспрозия, гольмия, тулия и т.д.). Наконец, горелка может содержать инертный газ, щелочной металл (например, литий, натрий, цезий, рубидий) и состав излучения (например, йодиды и бромиды индия, таллия, скандия, диспрозия, гольмия, тулия и т.д.).

Инертный газ необходим для предохранения электродов при переходе ламп от дежурного режима в рабочий.

Щелочные металлы необходимы для увеличения проводимости газоразрядного промежутка и стабилизации дуги разряда. Кроме того, они способны сами генерировать излучение (цезий, натрий) с эффективностью до 150 лм/Вт.

Выбор ингредиентов, в виде йодидов и бромидов металлов, зависит от спектра излучения, который желают получить от предлагаемой газоразрядной лампы. Например, для получения синего излучения используют галогениды индия, для получения зеленого излучения используют галогениды таллия, для получения излучения белого цвета используют галогениды диспрозия, гольмия, тулия и др.

В результате экспериментальных проверок определена величина дежурного тока - от 0,06 до 0,15 А.

При дежурном токе менее 0,06 А при зажигании газоразрядной лампы значительно увеличивается (до 10,0-15,0 мин) период разгорания лампы, что, в целом, уменьшает эффективность излучения лампы и, коме того, уменьшает продолжительность горения ламп, поскольку в период разгорания ток лампы превышает номинальный.

При дежурном токе более 0,15 А при зажигании газоразрядной лампы возникает резкий рост разности потенциалов (напряженности) электрического поля дугового разряда, что приводит к распылению электродов и уменьшению, вследствие этого, полезного срока службы ламп.

Очень важным является, это определено экспериментально, значение соотношения параметров в формуле (1*).

Оно должно располагаться в пределах от 2,14 до 37,5 ед., как это определено экспериментально.

При меньшем значении этого соотношения резко сокращается срок службы ламп вследствие высоких уровней напряженности электрического поля дугового разряда.

При большем значении этого соотношения срок службы предлагаемой лампы также сокращается, но из-за автоэлектронного вырывания электронов из электродов, в результате чего происходит их эрозия, что и предопределяет уменьшение срока службы ламп.

Сила тока в каждый период должна составлять 25-35 А, а его продолжительность - от 10^-4 до 10^-3 сек.

Работоспособность ламп экспериментально проверена при мощности от 125 Вт до 400 Вт.

Исполнения таблицы приведены в таблице.

Исполнения предлагаемой газоразрядной лампы № п/п Параметры. Значение параметров для исполнений ламп     1 2 3 4 1 Мощность лампы, Р_л, Вт 150 250 400 500 2 Амплитуда импульсов тока, I_А,пер, А 12,5 20,0 28,0 35,0 3 Частота импульсов тока, v, 1/ceк, Гц 900 1000 1200 1500 4 Продолжительность импульсов тока, Т, сек 10^-3 3*10^-4 5*10^-4 10^-4 5 Значение соотношения (1*) 11,25 37,5 8,57 2,14

Внедрение предлагаемого изобретения позволяет увеличить световую отдачу натриевых ламп, например, мощностью 250 Вт с 90 лм/Вт до 150 лм /Вт, что при одинаковых цене - 300 руб./шт. - и средней продолжительности горения - 12000 час - при ежегодном плане производства в 10000 шт./год дает экономический эффект в объеме 2,0 млн руб.

Кроме того, предлагаемые газоразрядные лампы, как вариант, могут изготавливаться в безртутном, экологически чистом исполнении, что также является немаловажным фактором в условиях прогрессирующего загрязнения природной и воздушной среды вредными продуктами промышленно-хозяйственной деятельности человека.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует газоразрядные лампы высокого и низкого давлений. Техническим результатом является увеличение энергоэффективности лампы в оптической области спектра. Газоразрядная лампа включает горелку из оптически прозрачного материала, содержащую инертный газ, щелочной металл и/или состав излучения, генерирующий излучение в оптической области спектра. Источник питания является источником питания импульсно-периодического действия, имеющим дежурный ток, I деж., от 0,06 А до 0,15 А, а для мощности газоразрядной лампы, Р_л, Вт, амплитуды импульса периодического тока, I_А,пер, А, частоты импульса периодического тока, v, Гц, и времени прохождения импульса периодического тока, Т_имп, сек, выполняется следующее соотношение:

где К - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность А/Вт и численно равный 1,0. 1 табл.

Газоразрядная лампа, подключенная к источнику питания, включающая горелку из оптически прозрачного материала, содержащую инертный газ, щелочной металл и/или состав излучения, генерирующий излучение в оптической области спектра, отличающаяся тем, что источник питания представляет собой источник питания импульсно-периодического действия, имеющий дежурный ток I_деж. от 0,06 ν до 0,15 А, а для мощности газоразрядной лампы Р_л, Вт, амплитуды импульса периодического тока I_{A, пер}, А, частоты импульса периодического тока ν, Гц, и времени прохождения импульса периодического тока Т_имп, с, выполняется следующее соотношение:

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