Газоразрядная лампа Советский патент 1982 года по МПК H01J61/30 H01J65/04 

(54) ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА

1

Изобретение относится к газоразрядным лампам, а именно к конструкциям баллонов, и может быть использовано в качестве точечного источника света для целей спектрофотометрии и в других областях науки и техники.

Известны газоразрядные лампы, выполненные в виде замкнутого кварцевого баллона, заполненного рабочим газом. Для получения светшдегося тела небольших размеров разряд в лампах возбуждается внутренними нндукто- ,Q рами 1i.

Однако при сложной конструкции такой лампы свести размеры св1етяшегося тела менее чем до 8-10 мм не удается.

Известны также газоразрядные спектральные лампы, содержащие наполненный рабочим газом кварцевый баллон с выходным окном, размешенные в баллоне катод, анод и разделяющую их диафрагму (так называемый световой шприцр jo с каналом, в котором плазма разряда концентрируегся и благодаря зтому образуется близкий к точечному источнику света, в частности ультрафиолетового, большой яркости 2Ь

Однако конструкция лампы сложна, из-за прохождения разряда через узкий канал диафрагмы падение напряжения на лампе и напряжение ее зажигания значительно возрастает, при этом светящееся плазменное пятно не имеет четких границ, а его размеры меняются в эавискмости от режима работы лампы, срока службы и т. д. Светящееся плазменное пятно излучается во все стороны, в выходное окно попадает лишь часть излучения разряда, позтому полезная светоотдача и КПД лампы невелики.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является газоразрядная лампа, содержащая прямой трубчатый кварцевый баллон, заполненный парами метшгла. Параллельно продольной, оси баллона его наружная стенка имеет плоскую поверхность, габариты которой больше внутреннего диаметра баллона. Такая конструкция уменьщает рассеивание света, излучаемого через плоскую часть баллона, поэтому яркость лампы в этом направлении увеличивается 13.

3966793

Однако в известной лампе излучение разряда в стороны от плоской части баллона не используется. Баллон лампы им(гет на торцах герметизирова1{ные токовводами плоские части, через которые выходит и безполезно теряется 5 распространяющееся между поверхностями стенок баллона за счет полного виутреннего отражения излучение разряда. Все зто снижает поезную светоотдачу и КПД лампы. Относительно ольшие размеры плоской части баллона ие 10 позволяют использовать лампу в качестве тоечного источника света без значительного усложения ее конструкции. При возможной нестабильности столба разряда излучение лампы также нестабильно в направлении, перпендику- 15 лярном плоской части.

Целью изобретения является упрощение конструкции лцмпы при. обеспечении светящегося пятка, близкого к точечному, поьышение стабильности излучения и КПД лампы.20

Цель достигается тем, что в газоразрядной ампе, содержащей замкнутый баллон из .опти-. ески прозрачного Материала, наполненный рабочим газом и/или паром, причем наружная тенка баллона имеет плоскую поверхность 25 для выхода излучения, указанная плоская поверхность образована торцом сопряженной с баллоном непрерывно сужающейся световыводящей части, которая может иметь, например, фор-. му конуса.30

Для получения более направленной) потока излучения и удобства размещения лампы в аппаратуре конус может быть продолжен щшиндрической частью, оканчивающейся указанным торцом, а для большего удобства цилиндрическая Часть может быть изогнута. Потеря света из-за его выхода через боковую поверхность конуса исключается если на поверхность конуса, за исключением торца, нанесена светоотражающая пленка, например серебряная. Полезная светоотдача лампы возрастает еще больше, если такая пленка нанесена и на внещнюю поверхность баллона в зоне, прилегающей к конусу. КПД лампы существенно повышается , если наружная поверхность колбы, по крайней мере, на части, противоположной торцу, покрыта светоотражающим материалом, например жаростойким диффузно- отражаюп им слоем, не зкранирующик внутренний объем баллона от внешнего высокочастотного поля, но отражающим оптическое излучение плазмы в сторону конуса. Покрывать отражающим слоем всю поверхность баллона не всегда целесообразно, так как из-за возможности перегрева при этом ограничивается мощность лампы. Лампа может быть безэлектродной с возбуждением разряда в рабочем газе 55 при помощи внешнего высокочастотного средства, или же может иметь электроды внутри баллона в области, покрытой светоотражающим

материалом;, в последнем случае разряд возбуждается между этими электродами, связанными через герметичные токовводы. с наружными выводами.

На фиг. 1 представлен вариант конструкций лампы с выходом излучения по оси баллона; на фиг. 2 - то же,с изогнутой световь1водящей частью.

Стенки близкого по форме к сфере кварцевого баллона 1 плавно, без резких переходов продолжаются кварцевым конусом 2, также продолженньм цилиндрической частью, прямой или изогнутой. Конус 2 (или продолжающая его цилиндрическая часть) оканчивается плоским полированным торцом 3 и покрыт, за исключением торца 3, серебряным светоотражающим слоем 4. Этим же слоем 4 покрыта и прилегающая к конусу 2 зона внешней поверхности баллона 1- Со сторонь, противоположной конусу 2, баллон I снаружи покрыт жаростойким диффузно -отражающим слоем 5 синтетической двуокиси кремния, naiviny окружают индуктор 6. Баллон 1 .наполнен дейтерием с добавками неона и аргона.

При подачу на индуктор 6 высокочастотного тока (непрерывного или импульсного) под воздействием высокочастотного поля в наполняющем лампу газе возбуждается разряд. , сопровождаемый оптическим излучением, в том числе и ультрафиолетовьгм. Значительная часть излучаемого плазмой разряда света попадает на стенки баллона 1 под углом, меньшим критического, при котором свет за счет полного внутреннего отражения между поверхностями стенки не.выходит более за ее пределы, а распространяется -вдоль ее. Большая часть света попадает в стенки зоны расположения конуса 2 после отражения от покрытия 5. Туда же попадает непосредственно излучение плазмы разряда в сторону зоны конуса 2 Стенки этой зоны, как и сам конус 2, покрыты снаружи светоотражающим слоем, поэтому практически все излучение, попадающее в зону слоя 4, как за счет распространения по стенкам, так и за счет прямого излучения разряда и отражения излучения от слоя 5 собирается и концентрируется конусом 2, представляющим собой неотъемлемую часть баллона 1, и выходит через плоский торец 3, диаметр которого равен 1-2 мм. Таким образоМ, торец 3 представляет собой практически точечный источник света большой яркости, многократно усиленной по сравнению с яркостью столба разряда, с четкими, границами и не зависящий от режима зксплуатащш направленностью.

Предложенная газоразрядная лампа конструктивно проще известных ламп с точешымг , излучением, обеспечивает уменьшение диаметpa светящегося пятна до размеров порядка 1 мм при большой яркости и чёткости границ светящегося пятна, выход стабггльного луча света заданного угла при минимальных потерях оптического излучения газового разряда. Это позволяет упростить аппаратуру, в которой она применяется, уменьшить габариты, массу и потребляемую аппаратурой энергию при более высоких ее жсплуатаююнных характеристиках. Формула изобретения 1. Газоразрядная лампа, содержащая наполненный рабочим газом и/или паром Jaмкнyтый баллон из оптически прозрачного материала, наружная стенка которого имеет плоскую поверхность для выхода излучения, о т л и ч ю щ а я с я тем, что, с целью ее упрощения при одновременном обеспечении светящегося пятна, близкого к точечному, повышения стабильности излучения и КПД, указа11ная плос кая поверхность образована торцом сопряженн с баллоном непрерывно сужающейся световы-. , водящей части. . 2Т Лампа по li.l, о т я и ч а ю щ а я с я тем, что свётовыводящая часть выполнена в виде усеченного конуса. 3.Лампа по п. , от лича.ющаяся тем, что световыводящая часть выполнена в виде конуса, пл1авно переходящего в цилиндр. 4.Лампа по п. 3, о т/л и ч а ю щ а я с я тем, что указанный, цилиндр выполнен изогнутым. 5.Лампа по пп.1-3,о т личающаяся тем, что на боковые поверхности конуса и 1Шлиндра нанесена светоотражающая пленка. 6.Лампа по пп. 1-4, отличаюШая с я тем, что наружная поверхность баллона, по меньшей мере, на части, противоположной торцу, покрыта светоотражающим материалом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 281172, кп. Н 01 J 65/00, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке Г 289079/24-07, кл. Н 01 J 61/00, 1980. 3.Патент Великобритании N 1314317, кл. HID, 1973.