Лампа накаливания Советский патент 1984 года по МПК H01K1/32 

Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к производству ламп накаливания с экранами, отражающими инфракрасное излучение. Известны лампы накаливания, содержащие тело накала, токовводы, цоколь и баллон с экраном, отражающим ИК-излучение Cl 7 и 23. Однако известные лампы характеризуются необходимостью строгой центро ки тела накала внутри баллона, кроме того в большинстве случаев используется вольфрам в качестве материала тела накала. Нагревание вольфрамового тела накала до температур 26003000 К приводит к распылению вольфра ма и его соединений на баллон. В ре(Зультате на внутренней поверхности баллона образуются непрозрачные для видимого излучения соединения, снижа ется качество отражающего ИК-излучения экрана, тем самым уменьшается полезный срок службы, ламп накаливания. Для устранения указанных недостатков применяют тела накала различной конструкции. Известны лампы накаливания, в которых для снижения температуры вольфрамовой спирали внутри помещают материал, излучающий видимое излучение при нагревании, тем самым даже повышается световая отдача ламп t. Известны также лампы накаливания, в которых на стержень из нитрида алю минйя нанесен вольфрамовый порошокСА Однако данные лампы не устраняют указанные недостатки, так как не устраняется полностью испарение вольфрама на стенки баллона, и при изготовлении таких ламп возникают серьезные технологические трудности. Наиболее близкой к предлагаемой является лампа накаливания, содержащая тело накала, установленное внутр прозрачного в видимой области света баллона с экраном, отражающим ИК-излучение, и цоколь L5J, Однако в таких лампах накала излучает 5-10% видимого излучения и 90-95% ИК-излучения. За счет экрана, отражающего ИК-излучение (обычно экран наносится на внутреннюю или внеш нюю поверхность баллона), тепловые лучи возвращаются на тело накала. При этом технология изготовления лам существенно усложняется в связи с необходимостью строгой центровки тела накала с тем, чтобы большая часть ИК-излучения попадала на тело накала. Для центровки тела накала требуется сложное технологическое оборудование. Для исключения центровки проводят увеличение размеров тела накала. Однако дороговизна используемых в качестве тел накала материалов, в частности вольфрама, значительно увеличивает расход дефицитного вольфрама и тем самым увеличивается стоимость ламп накаливания. За счет распыления материала тела накала на баллоне образуется слой, снижающий прохождение видимого излучения, при этом снижается качество отражающего ИК-излучения экрана. Все это приводит к сокращению полезного срока службы ламп (время, в течение которого наблюдается спад светового потока на 25%). Целью изобретения является упроще-г ние технологии изготовления и увели-чение срока службы ламп накаливания. I Указанная цель достигается тем, что в лампе накаливания, содержащей тело накала, установленное внутри прозрачного в видимой области света баллона с отражающим ИК-излучение экраном, цоколь, тело накала окружено повторяющей форму баллона окисной сеткой, поглощающей ИК-излучение и испускающей видимое, причем соотношение объемных размеров окисной сетки и баллона находится в пределах 1,41:30, а тела накала и окисной сетки 1:3-1:10. Кроме того, размеры отверстий сетки находятся в пределах (0,35-0,8) 10 м, а материал окисной сетки обладает в ИК-области чернотой 0,41,0. На фиг. 1 и 2 изображены варианты выполнения лампы накаливания. Лампа состоит из вольфрамового тела накала 1, выполненного в виде спирали, окисной сетки 2, баллона 3, токовводов 4, цоколя 5, отражающиз ИК-излучение экранов 6 и 7, шероховатой структуры 8. Лампа накаливания работает следующим образом. Электрический ток через токовводы 4 подается на вольфрамовое тело накала 1 и нагревает его до 2600-3000 К, Указанный интервал температур позволяет излучить телу накала 4-9% видимого излучения и более 90% ИК-излучения. Окружающий вольфрамовое тело накала газ, например ксенон, пере дает тело на окисную сетку 2, котора крепится через отражающий экран на токовводе 4. Через штенгель производится откачка и газовое заполнение лампы. Окисная сетка состоит из окислов ZPO, Th02 или Hf02 с СеО и , где ThOj,,Zr02 или HfO поглощают подводимое тепло, при этом Се02 и излучают свет в .видимой области спектра. Размеры отверстий сетки находятся в пределах (0,35-0,8)10 м. В слуZrO iCeO tEuOFThOj:CeO 2:EuOF 88,5-98,0-0,5-1,0:2-10% Hf02:CeO :EuOF 87.,5-97,0:1,0-2,5:2-10% При меньших концентрациях СеОл и EuOF по отношению к Th02, Zr02 и HfO окисная сетка за счет подводимого тепла разогревается, однако излучать свет видимого диапазона будет значительно меньше. Это связано с тем, чт спектральные характеристики такого тела накала определяют ThOg, Zr02, или HfO, которые при высоких температурах непрозрачны в ИК-диапазоне длин волн, т.е. испускают почти искл чительно излучение с Д 1,0 мкм. Небольшая концентрация CeOj и EuOF в массе ThO-, ZrO и HfO не изменяет спектральных характеристик такого те ла накала. При больших концентрация Се02 и EuOF в массе ThO., Zr02 или Hf02 поток излучения видимого диапазона длин волн значительно падает, что связано с увеличением прозрачнос ти такого материала в видимом диапазоне длин волн. Видимое излучение (70-90%) проходит через колбу с экраном, а отразив шаяся часть попадает обратно на сетку 2 и вновь отражается. Процесс отр жения видимых лучей протекает до тех пор, пока излучение не выйдет из объ ема колбы. Дополнительно для сокращения циклов попадания видимого излучения на сетку на отражающий экран можно нанести шероховатую структуру 8 из материалов, пропускающих ИК-излучёние, например фториды И и Ш группы Период ческой системы. При этом размер частиц шероховатой структуры выбирается таким образом, чтобы наблюдалось Релеевское рассеяние видимого излуче87,5 97,0:1,0-2,5:2-10% чае размеров отверстий меньше чем 0,3510 м, наблюдается увеличение потока ультрафиолетового диапазона, а больше, чем 0,810 м - увеличивается поток излучения ИК-диапазона, Для увеличения поглощения ИК-излучения окисная сетка выполнена из материала с чернотой 0,4-1,0 в ИК-области. При черноте меньше 0,4 сетка поглощает недостаточное для свечения количество тепла. Концентрации компонентов в окисной сетке должны находиться в пределах: ния, а ИК-излучение проходило до отражающего экрана. ИК-лучи попадают на поверхность колбы и, отражаясь от экрана, представляющего структуру, защитное покрытие - металлический отражающий слой - защитное покрытие, например AlN-Cu-AlN или Si02-Ag-MgF2-Ag-MgF,, возвращаются на окисную сетку и дополнительно ее разогревают, VTO увеличивает светоотдачу лампы на 15-30% при одной и той же подводимой энергии в сравнении с конструкцией прототипа. Так как в процессе работы предлагаемой лампы исключается совпадение соединений вольфрама на колбу, то отражающий экран сохраняет свои первоначальные свойства, световой поток остается на уровне первоначального и поэтому срок службы лампы со стабильными светотехническими параметрами возрастает на 30-40%. Соотношение объемов окисной сетки и вольфрамовой спирали находится в пределах 1/3-1/10,при соотношении меньше 1/10 наблюдается неравномерный разогрев окисной сетки и повьш1ается требование к форме спирали, в этом случае нужно, чтобы спираль повторяла форму окисной сетки. При соотношении объемов больше 1/3 значительно увеличивается расход вольфрама и нужно подводить большую мощность для ее разогрева. Выбор соотношения объемных размеров окисной сетки и баллона обусловлен следующими предпосылками. Так, при соотношении объемов меньше 1/30 необходимо четко выдерживать

1. ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ, содержащая тело накала,установленное внутри прозрачного в видимой области света баллона с отражающим ИК-излучение экраном, и цоколь, отличающаяся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления и увеличения срока службы, тело накала окружено повторяющей форму баллона окисной сеткой, поглощающей ИК-излучение и испускающей видимое, причем соотнощение объемных размеров окисной сетки и баллона находится в пределах 1:41:30, а тела накала и окисной сетки 1:3-1:10. 2. Лампа по п. 1, отличаю 9 щаяся тем, что размеры отверстий сетки находятся в пределах