Люминисцентная лампа низкого давления Советский патент 1976 года по МПК H01J61/20 H01J61/28 

1

Изобретение относится к электротехнической нромышленности, а именно к люминесцентным лампам низкого давления.

В существующих люминесцентных лампах применяется разряд низкого давления в смеси инертного газа и паров ртути, излучающий интенсивные линии резонансные ртути 2537А и 1849А. Резонансное излучение ртути преобразуется люминофором в видимый свет. В качестве люминофора обычно применяется галофосфат кальция, активированный сурьмой и марганцем.

Применение ртути в люминесцентных лампах обусловлено тем, что ртуть является единственным металлом, имеющим при рабочей температуре лампы 60-80°С достаточно высокую упругость насып 1енного пара, равную 0,006-0,01 мм рт. ст. При токах, реализующихся в лампах, эта упругость насыщенного пара обеспечивает максимальную их светоотдачу. Вместе с тем применение ртути в люминесцентных лампах невыгодно по следующим причинам: во-первых, оно делает нроизводство люминесцентных ламп производством повышенной вредности, во-вторых, использование для возбуладения люминофора резонансных линий ртути приводит к большим стоксовским потерям, связанным с тем, что обмен коротковолнового кванта на видимый энергетически невыгоден. Большие стоксовские потери накладывают ограничение на светоотдачу люминесцентной лампы.

Известны также безртутные люминесцентные лампы низкого давления с наполнением только инертными газами. Энергетический выход у таких ламн низок ввиду больших стоксовских потерь, поскольку длины волн резоо

нансного излучения инертных газов (от 584А

о

у гелия до 1467А у ксенона) значительно меньше, чем у ртути. Тепловые потери в таком разряде также велики.

Целью изобретения является создание безртутной люминесцентной лампы низкого давления с низкими стоксовскими потерями, при производстве которой отсутствует вредное воздействие ртути.

Поставленная цель достигается тем, что в

люминесцентную лампу низкого давления с катодами, активированными окисью тория или иттрия, с люминофорным покрытием и наполненную инертным газом в качестве основного излучающего молекулярного соединения введен галогенид металла, например хлорида алюминия - А1С1з, имеющий при рабочей температуре лампы, равной 60-80°С, упругость насыщенного пара в пределах 0,1- 1 мм рт. ст. Металл этого галогенида будет

излучать при работе лампы резонансные лиНИИ в близкой ультрафиолетовой области спектра.

Люминесцентная лампа в соответствии с изобретением работает следующим образом.

Введенный в колбу лампы галогенид металла в разряде низкого давления диссоциирует с образованием паров металла. Атомы металла возбуждаются электронами и излучают интенсивные резонансные линии, расположенные в близкой ультрафиолетовой области спектра. Люминофорное покрытие преобразует близкий ультрафиолет в видимый свет с существенно меньшими стоксовскими потерями, чем стоксовские потери в ртутной люминесцентной лампе, в которой в видимый свет преобразуется более коротковолновое излучение. Таким образом, в предложенной люминесцентной лампе стоксовские потери меньше, чем в ртутной и, следовательно, ее светоотдача выше. Указанноенаполнение обеспечивает наличие в лампе стационарного разряда благодаря тому, что диссоциация молекул в разряде сопровождается их ассоциацией и реакция ассоциации протекает не только с компонентами в газовой среде, но и с находящимся в твердой фазе металлом. При применении галогеппдов компоненты газовой смеси - молекулы, атомы и радикалы в разряде - будут находиться в динамическом равновесии.

Выбор упругости насыщенного пара галогенидов в пределах 0,1-1 мм рт. ст. определяет температуру на лампе 60-80°С. При давлении паров галогенидов 0,1-1,0 мм рт. ст. давление паров металла лежит в пределах 0,001-0,1 мм рт. ст., что приблизительно равно давлению паров ртути в известной ртутной люминесцентной лампе п соответствует оптимальному режиму работы описываемой лампы.

Роль галогенидов металлов при использовании их в предложенной лампе низкого давления отличается от роли этих соединений, используемых в качестве излучающих добавок в лампах высокого давления, следующим: потери энергии, связанные с переходом колебательной энергии в тепловую существенно меньше, чем в разряде высокого давления, изза меньшего числа соударений атомов и молекул, пары металла находятся при температуре 330-350°К, а не при 5000-6000°К, как в лампах высокого давления, резонансное излучение металла является основным, а в лампах высокого давления дополнительным.

Пример. В качестве примера реализации изобретения рассматривается люминесцентная лампа с галогенидом алюминия. Галоге10 ниды алюминия А1С1з, А1Вгз, AlJa имеют упругость пасыщенных паров, равную 1 мм рт. ст. соответственно при температурах 100, 81,3 и 178°С. При температуре лампы 60-80°С упругость насыщенного пара галогенидов алюминия составляет около 0,1 мм рт. ст. Алюминий излучает пять резонансных линий в близкой ультрафиолетовой области спектра - 386,2; 394,4; 309,2; 309,3 и 308,2 нм. Кроме того, в разряде в парах А1С1з будут присутствовать молекулы и радикалы Aids, А1С1, СЬ, С1 и А1. Резонансные полосы излучения радикала А1С1 () также лежат в ультрафиолетовой области 250-270 нм и соответствуют области возбуждения люминофора. Образование алюминия в твердой фазе на стенках разрядной трубки не происходит, так как реакция между хлором и алюминием в твердой фазе протекает уже при слабом нагреве алюминия.

Формула изобретения

Люминесцентная лампа низкого давления 5 с катодами, активированными, например, окисью тория, с люминофорным покрытием и наполненная смесью инертного газа и излучающего вещества, отличающаяся тем, что, с целью повыщения световой отдачи пу0 тем спижения стоксовских потерь и исключения вредного воздействия ртути при производстве ламп, в качестве основного излучающего молекулярного соединения введен галогенид металла, например галогенид алюминия - Aids, имеющий при рабочей температуре лампы, равной 60-80°С, упругость пара в пределах 0,1-1 мм рт. ст.