Натриевая лампа высокого давления Советский патент 1992 года по МПК H01J17/44 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве натриевых газоразрядных ламп высокого давления.

Напряжение зажигания натриевых ламп высокого давления значительно превышает сетевое напряжение, поэтому для

зажигания таких ламп используют ене1иние импульсные зажигающие устройства, генерирующие импульс напряжения порядка 2,5-4,5 кВ.

Цель изобретения - повышение nfiAexности зажигания натриевых у.амп выс/жого

давления о течение срока службы и технологичность их изготовления.

В натриевой лампе высокого давления, содержащей дуговую разрядную трубку, выполненную из окиси алюминия и имеющую керамические заглушки, которые герметично припаиваются к торцам трубки, основные электроды, вводы которых проходят в центральной части керамических заглушек, установлены вспомогательный электрод и пусковой проводник, выполнениме как единое целое путем нанесения токопроводящей полосы на внутреннюю и внешнюю поверхность разрядной трубки и по кратчайшему пути. Высота нанесения на внутренней части разрядной трубки достигает высоты ближнего основного электрода, а высота нанесения на внешней части разрядной трубки достигает высоты дальнего основного электрода.

Таким образом, предложенная конструкция пускового вспомогательного электрода одновременно выполняет функции внутреннего пускового вспомогательного электрода, позволяющего ионизировать атмосферу внутри дуговой разрядной трубки и способствовать возникновению дугового разряда и функции пускового вспомогательного проводника, способствующего распространению разряда вдоль разрядной трубки к другому основному электроду. Вспомогательный пусковой электрод наносится на внутреннюю часть разрядной трубки в виде цилиндра, высота которого достигает высоты ближнего основного электрода, что позволяет обеспечить необходимый зазор между основным и вспомогательным пусковым электродом в процессе изготовления горелки.

Пусковой вспомогательный электрод выполнен, в частности, в виде металлизированного покрытия на основе вольфрам-иттриевой пасты с содержанием вольфрама 70-95% и окиси иттрия 5-30% по весу. Очень малая толщина металлизированного покрытия (3-5 мкм) позволяет получить вакуумплотный впай металла в керамику, надежно работающий при высоких температурах. Наличие в металлизированном покрытии окиси иттрия УаОз позволяет получить хорошие эмиссионные характеристики, необходимые для ионизации атмосферы и возникновения тлеющего разряда внутри горелки между основным и вспомогательным пусковым электродом. Для облегчения надежного электрического контакта подводящих металлических проводников со вспомогательным пусковым электродом на наружной поверхности разряд ой трубке а зоне основного электрода

может быть нанесено кольцевое проводящее покрытие.

Особенностью его использования в натриевой ванне является то, что с целью уменьшения потерь энергии в концевой части разрядной трубки и регулирования таким образом напряжения на лампе, высота кольцевого проводящего покрытия составляет 0,3-1,0 диаметра разрядной трубки.

На фиг.1 схематично изображена натриевая лампа высокого давления, общий вид; на фиг.2 и 3 - разрядная трубка натриевой лампы, высокого давления; на фиг.4 - график зависимости напряжения на лампе от отношения высоты кольцевого проводящего покрытия на наружной поверхности разрядной трубки к диаметру разрядной

Jpy6KM.

Натриевая лампа высокого давления (фиг.1) содержит цоколь 1, колбу 2, дуговую разрядную трубку 3 из окиси алюминия, состоящую из продолговатого полого корпуса 4, имеющего керамические заглушки 5, герметично припаянные к концам полого корпуса 4, заключающего в себя поддерживающее разряд наполнение, состоящее из паров натрия или натрия и ртути, а также инертного ионизируемого зажигающего газа, такого как ксено.н под давлением от 20 до 350 мм рт,ст. Внутри дуговой разрядной трубки 3, возле ее концов, расположены основные электроды 6 и 7, присоединенные к вводам 8, которые проходят сквозь керамические заглушки 5 в центральной их части будучи герметично припаянными к ним. Внутри и снаружи трубки 3 выполнено непрерывное покрытие 9.

Светопропускающая -защитная наружная колба 2 охватывает дуговую разрядную трубку 3, при этом внутри наружной колбы 2 находится рамка 10, которая удерживает дуговую разрядную трубку 3 в заданном положении и служит токоподводом к вводу 8. К наружной колбе присоединен резьбовой цоколь 1, предназначенный для подключения к источнику энергии.

Как показано на фиг.2, на внутреннюю и внешнюю часть разрядной трубки 3 нанесено токопроводящее металлизированное покрытие 9, которое вместе с разрядной трубкой 3 и керамической заглушкой 5 образует вакуум,но-плотный впай. Металлизированное покрытие 9 наносится одним из способов, например, нанесением вольфрам-иттриевой пасты на предварительно спеченную разрядную трубку 4 из окиси алюминия и последующим ее спеканием в среде водорода при 1750-1900 С, при этом толщина покрытия составляет 3-5 мкм. Состав покрытия (70-95% металлического вольфрама и 5-30% окиси иттрия) выбран из условия получения необходимой плотности, проводимости и эмиссионных свойств, Внутренняя часть токопроводящего металлизированного покрытия 9 наносится до высоты электрода 6 в виде цилиндра, а внешняя часть покрытия наносится до высоты электрода 7, что позволяет иметь наименьшее напряжение зажигания.

Для обеспечения надежного электрического контакта подводящего металлического проводника 11 (соединенного через резистор 12 с рамкой 10)стокопроводящим металлизированным покрытием 9 на наружной поверхности разрядной трубки 3 в зоне основного электрода 6 нанесено кольцевое электропроводящее покрытие 13 (фиг.З),

Были проведены эксперименты относительно изменения напряжения на лампе в зависимости от высоты кольцевого проводящего покрытия 15.

На фиг. представлен график, иллюстрирующий зависимость напряжения на лампе от отношения высоты кольцевого проводящего покрытия 13 к диаметру разрядной трубки 3 (l/d). Как показано на фиг.4, при отсутствии кольцевого покрытия 13, напряжение на лампе составляет 60 В, а при высоте покрытия, составляющем 1,0 диаметра трубки 3, составляет 110 В.

Кольцевое электропроводящее покрытие 13 электрически соединяется через проводящий металлический проводник 11 и резистор 12с вводом 8 основного электрода 7. Сопротивление резистора.12 составляет 20 кОм, что исключает прохождение значительного тока через токопроводящее металлизированное покрытие 9.

Характеристики натриевой лампы высокого давления:

Мощность лампы250 Вт

Напряжение на лампе 115В Основные параметры горелки: наружный диаметр керамической трубки 8,8 мм толщина стенки трубки 0,8 мм внешний диаметр спирали основного электрода4,24 мм межэлектродное расстояние68 мм наполнение натрий - 5 кг

ртуть - 20 кг ксенон - 20 мм рт.ст. Основные параметры пускового вспомогательного электрода:

конфигурация метал,1изированное покрытие в виде цилиндра на внутренней поверхмости керамической

трубки высотой Т2 мм толщина4 мкм

состав покрытия 75%W + 25% У20з Основные пара0 метры пускового проводника:

конфигурация металлизированное покрытие в виде полосы на наружной по5верхности керамиче.

ской трубки

толщина4 мкм

ширина0,5мм

состав покрытия 75% W + 25%0 У20з 0 Сопротивление

ограничивающего резистора20 кОм

Основные параметры кольцевого 5 проводящего покрытия:

конфигурация кольцо на наружной поверхности керамической трубки в 0зоне основного

электрода

, толщина10 мкм

высота7 мм

Напряжение за5 жигания лампы 190 В

Предлагаемая натриевая лампа работает следующим образом.

Сетевое напряжение через цоколь 1 и подводящие проводники прикладывается к 0 основным электродам. При этом потенциал от электрода 7 через резистор 12 подается к пусковому вспомогательному электроду. Между основным электродом 6 и внутренней частью пускового вспомогательного 5 электрода возникает тлеющий разряд, ионизирующий наполнение горелки. Резистор 12 ограничивает величину разрядного тока и защищает горелку от разрушения. Наличие в составе покрытия, составляющего пусковой вспомогательный электрод, окиси иттрия позволяет обеспечить возникновение тлеющего разряда в течение всего срока службы. Выполнение внутренней части пускового вспомогательного электрода в 5 виде цилиндра, достигающего высоты основного электрода, позволяет автоматически при сборке горелки обеспечить оптимальный зазор ,между вспомогательным и основным электродами. Внешняя часть пускового вспомогательного электрода, находящаяся под потенциалом основного электрода 7, помогает распространению основного разряда вдоль горелки. При распространении проводящей плазмы от основного электрода 6 к основному электроду 7 между последними зажигается основной дуговой разряд, параметры которого определяются балластом. Наличие на наружной поверхности горелки в зоне основного электрода кольцевого проводящего покрытия высотой 7 мм позволяет обеспечить над(зжный электрический контакт пускового вспомогательного электрода с подводящими проводниками и утеплить конец горелки с целью доведения электрических параметров до номинальныхт.к. покрытие выполняет роль теплового экрана.

Использование натриевой лампы высокого давления предлагаемой конструкции позволяет повысить надежность ее зажигания без использования внешних импульсных зажигающих устройств.

Формула изобретения 1. Натриевая лампа высокого давления, содержащая разрядную трубку из окиси алюминия, имеющую керамические заглушки, герметично присоединенные к торцам трубки, основные.злектроды, вводы которых проходят в центральной части керамических заглушек, вспомогательный пусковой электрод, проходящий по крайне мере через одну керамическую заглушку и выполненный из материала, инертного к поддерживающему разряд наполнению из щелочных металлов или щелочных металлов, ртути и инертного газа, пусковой проводник, расположенный вдоль внешней поверхности разрядной трубки, при этом вспомогательный пусковой электрод электрически подсоединен через резистор к

противоположному основному электроду, а пусковой проводник по крайней мере в момент зажигания ламп снабжен средством электрического подсоединения к основному электроду, отличающаяся тем, что, с

целью повышения надежности зажигания в течение срока службы и технологичности изготовления, вспомогательный пусковой электрод и пусковой проводник выполнены в виде непрерывного покрытия из тугоплавких металлов с добавкой термостойких эмиттирующих материалов на внутренней и внешней поверхностях разрядной трубки по кратчайшему пути, причем высота нанесения на внутренней части разрядной трубки достигает высоты ближнего основного

электрода, а высота нанесения на внешней

части разрядной трубки достигает высоты

противоположного основного электрода.

2. Лампа по 1,отличающаяся тем,

что, с целью получения необходимой плотности, проводимости и эмиссионных свойств, токопроводящее металлизированное покрытие состоит из 70-95% металлического вольфрама и 5-30% окиси иттрия,

3, Лампа по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью регулирования электрических параметров разрядной трубки, на наружной поверхности разрядной трубки в зоне основного электрода выполнено кольцевое покрытие, высота которого составляет 0,3-1,0 диаметра разрядной трубки.

/О

Фиг./

В

Использование: в электротехнической промышленности, в натриевых газоразряд- н'ых лампах высокого давления. Цель изобретения - снижение напряжения зажигания, повышение надежности зажигания натриевых ламп высокого давления в течение срока службы и технологичности их изготовления. Сущность изобретения: натриевая лампа высокого давления содержит дуговую разрядную трубку из окиси алюминия с керамическими заглушками, герметично припаяными к торцам трубки, основные электроды, вводы которых проходят в центральной части керамических заглушек, вспомогательный пусковой электрод, проходящий через керамическую заглушку, пусковой проводник, расположенный вдоль внешней поверхности разрядной трубки, при этом вспомогательный пусковой электрод электрически присоединен через резистор к противоположному основному электроду, а пусковой проводник хотя бы в момент зажигания лампы электрически подсоединен к основному электроду. Пусковой вспомогательный электрод и пусковой проводник выполнены путем нанесения токо- проводящего металлизированного покрытия, состоящего, например, из 70- 95% металлического вольфрама и 5-20% окиси иттрия, на внутреннюю и внешнюю часть разрядной трубки. Покрытие нанесено в виде цилиндра, высота которого достигает высоты ближнего основного электрода, а высота нанесения на внешней части разрядной трубки достигает высоты противоположного основного электрода. Для обеспечения надежного электрического контакта подводящих металлических проводников со вспомогательным пусковым электродом и проводником и с целью регулирования электрических параметров горелки на наружной поверхности разрядной трубки в зоне основного электрода наносится кольцевое проводящее покрытие, высота которого составляет 0,3-1,0 диаметра разрядной трубки. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.•ч*'ёV4 00 ОЮсл>&

Фие.г

U.,5

120

т ш

5070

so

50

/

1,5 Ш

.5

W

Фa2.