Металлогалогенная лампа для облучения растений Советский патент 1992 года по МПК H01J61/18 

Ул,отнед

сл

С

Использование: в облучательных установках при выращивании растений. Сущность изобретения: лампа наполнена ксеноном при давлении 16-266 кПа и добавками для обеспечения горелки галогенида- ми лития, галлия, индия, таллия, взятыми в количествах (н.моль/см3) 45-600; 30-300; 15-200 и 6-80 соответственно, молярное отношение количества лития к количеству галлия, индия и таллия составляет соответственно 1,5-3,5; 3,0-7,0 и 5,0-10,0. Лампа имеет повышенный КПД в области фотосин- тетически активной радиации. 1 ил., 1 табл.

20 ЗЙПШ

XI СЯ 00

XJ

о VJ

700 1Ю ЛМ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в производстве металлогалогенных ламп, предназначенных для облучательных установок при выращивании растений.

Известна газоразрядная лампа высокого давления, содержащая горелку из оптически прозрачного материала, наполненную инертным газом, ртутью и натрием.

Указанная лампа,кроме применения для освещения улиц, дорог и других объектов, используется и для светокультуры растений.

Следует отметить, что лампа является необходимым элементом большинства об- лучательных установок для выращивания светокультур растений в условиях теплиц и ее спекгр излучения должен отвечать следующим условиям: а) высокий энергетический КПД излучения в области фотосинтетическм активной радиации (сОАР) - 380-710 нм: не менее 23-25%; б) определенное соотношение между потоками излучения в условно синей (380-500 нм), условно зеленой (500-600 нм) и условно.красной (600-710 нм) частях области ФАР, которое в большинстве применений таких ламп в идеале (данные ориентировочные) должно составлять 30:15:55.

Недостатками, лампы при использовании для выращивания светокультуры растений являются низкая экологичность вследствие применения в составе наполнения крайне токсичной ртути; неудовлетворительное соотношение между условно синей, условно зеленой и условно красной частями области ФАР 10; 60; 30); недостаточно высокий КПД излучения в области ФАР (не более 23-24%).

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является металлога- логеннсэя лампа для облучения растений, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную ксеноном и добавками для обеспечения горелки галоге- нидами излучающих металлов.

В указанной лампе не используется ртуть и в экологическом отношении она является гораздо более благополучной, чем лампа-аналог.

Недостатком лампы является то, что состав наполнения лампы-гатогениды натрия и скандия - генерирует спектр излучения с неудовлетворительным соотношением между условно красной, условно зеленой и условно синей частями области ФАР (порядка 10: 55: 35) и недостаточно высоким КПД в области ФАР (не более 22%).

Целью изобретения является повышение КПД излучения в области ФАР (380-710

нм) и оптимизация соотношения излучения в условно синей, условно зеленой и условно красной частях области ФАР.

Поставленная цель достигается тем, что в металлогалогенной лампе для облучения растений, содержащей горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную ксеноном и добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов, в качестве указанных добавок использованы добавки для обеспечения горелки галогенидами лития, галлия, индия и таллия, при этом молярное отношение лития к галлию, индию и таллию составляет 1,5-3,5; 3,0-7,0 и 5,0-10,0 соответственно, компоненты взяты в следующих количествах, в н моль/см :

Добавки для обеспечения горелки галогенидами

лития45-600

галлия30-300

индия15-200

таллия6-80

а давление ксенона составляет 16-266 кПа.

На чертеже представлен спектр излучения лампы.

В мегаллогалогенной лампе выбранный состав наполнения, а также взятое соотношение между компонентами наполнения позволяют получить излучение, эффективность которого в области ФАР превышает соответствующую для лампы- прототипа и составляет 25,5-27,0. Кроме того, соотношение излучения между условно синей, зеленой и красной частями области ФАР более благоприятное.

Конструктивно лампа не отличается от известных металлогалогенных ламп. Лампа может быть наполнена как в одноцокольном варианте, так п в софитном исполнении.

После установки лампы в патроне, подключенном в цепь питания лампы, на горелку подается напряжение питающей сети и высоковольтный электрический импульс, в результате чего между электродами возникает разряд в ксеноне, который, разогревая стенку горелки, приводит к испарению с ней указанных галогенидов излучающих металлов - лампа разгорается. Через некоторое время лампа переходит в режим дугового разряда с установившимися параметрами. При этом на непрерывный спектр ксенона (см. чертеж) в этой области и заметными синими линиями - 461,2/2,4 нм, 467,1 нм и 473,4 нм, наложены уширенные сильные линии металлов добавок: в условно синем участке - линии галлия 403,3 и 417,2 нм и индия 410,2 и 451,1 нм, в условно зеленом участке- линия таллия 535,0 нм и в условно красном - линии 610,4 и 670,8 нм лития и линии галлия

639,7 и 641,3 нм. В результате наряду с высоким КПД излучения лампы в области ФАР достигается улучшенное соотношение между условно синим, зеленым и красным участками этой области.

Количество добавок для обеспечения горелки галогенидами лития, галлия, индия и таллия выбрано экспериментально из условий обеспечения срока службы ламп 5 тыс. ч и составляет соответственно 45-600 - н-моль/см3; 30-ЗСО - н-моль/см3; 15-200 н.моль/см3; 6-80 н.моль/см3.

При меньших количествах срок службы снижается, т. к. образующихся галогенидов недостаточно, чтобы обеспечить приемлемый срок службы. При больших количествах добавок положительные факторы уже не достигаются, а затраты на приобретение добавок растут.

Следует отметить качественно новое проявление добавок для обеспечения горелки галогенидами лития в условиях ксено- новогонаполнения. Введенныевуказанных концентрациях они не менее чем втрое повышают градиент электрического потенциала разряда, что существенно упрощает задачу создания конкретных, обычно 700- 3500 Вт, ламп в приемлемо малых габаритах, в том числе в расчете на использование этих ламп в уже существующих облучателях. Этот эффект, очевидно, объясняется тем, что атомы лития в результате термической диссоциации, обладая большим эффективным сечением упругого соударения с электронами, существенно повышают сопротивление разряда в ксеноне, у которого в рассматриваемом интервале температур (6000-10000 К), указанные сечения малы (рамзеуеровский минимум). Ничего подобного в ртутных лампах с добавкой йодида- лития не наблюдается, поскольку в этом случае решающее влияние на суммарные электрические характеристики разряда оказывает низкий потенциал ионизации лития, что выражается в некотором снижении градиента потенциала таких ламп по сравнению с чисто ртутными.

Молярное отношение количества лития к количеству галлия, индия и таллия должно составлять 1,5-3,5; 3,0-7,0 и 5.0-10,0 соответственно. Это определено экспериментально.

При отношениях, больших 3,5; 7,0; 10,0 сказывается превалирующее излучение лития (линии 610 и 670 нм) в ущерб излучению соответственно галлия, индия и таллия, что

приводит к нежелательному снижению КПД излучения в области ФАР, изменению спектра.

При молярных отношениях, меньших 5 1,5; 3,0 и 5,0, сказывается, напротив, недостаток излучения лития на фоне излишнего роста излучения галлия, индия и таллия, что также снижает КПД излучения в области ФАР.

0Давление ксенона выбирается в диапазоне 16-266 кПа.

При давлении ксенона, меньшем 16 кПа, низок градиент электрического потенциала и при конкретной мощности начинают чрез5 мерно расти габариты лампы. К тому же, как экспериментально показано, становится недостаточным уширяющее влияние ксенона на линии излучающих металлов.

При давлении, большем 266 кПа, лампа

0 становится взрывоопасной и, кроме того, снижающаяся при этом температура разряда сказывается на снижении интенсивности линий добавок (особенно красных линий галлия 639,7 и 641.3 нм),

5Примеры конкретного исполнения приведены в таблице.

Применение изобретения позволит повысить КПД излучения в области ФАР (у лампы-прототипа КПД составляет 22%, а у

0 предлагаемых ламп 24,5-27,5%) при существенно лучшем соотношении между условно синей, условно зеленой и условно красной областями ФАР.

5 Формула изобретения

Металлогалогенная лампа для облучения растений, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполнен0 ную ксеноном и добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД и эффективности путем оптимизации соотношений в условно синей,

5 условно зеленой и условно красной частях спектра излучения области ФАР, в качестве указанных добавок использованы добавки для обеспечения горелки галогенидами лития, галлия, индия и таллия, взятые соответ0 ственно в количествах (в н-моль/см5) 45-600, 30-300, 15-200 и 6-80, молярное отношение количества лития к количеству галлия, индия и таллия, лежит в пределах 1,5-3,5-3.0-7,0 и 5,0-10,0 соответственно, а

5 давление ксенона находится в диапазоне 16-266 кПа.