галогенная лампа накаливания и способ ее изготовления

Формула изобретения

1. Галогенная лампа накаливания, содержащая колбу, наполненную галогенированным углеводородом, и тело накала, установленное внутри нее на токовводах и держателях, отличающаяся тем, что колба выполнена из кварцевого стекла с объемным содержанием водорода в нем от 2,5 до 4,5 мл/100 ч.

2. Способ изготовления галогенной лампы накаливания, согласно которому колбу изготавливают из трубы непрерывного способа вытяжки с содержанием водорода, превышающим 5 мл/100 ч, отличающийся тем, что трубу предварительно отжигают в вакууме в течение 3 ч при 850^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве галогенных ламп накаливания.

Известна галогенная лампа, содержащая колбу из кварцевого стекла, тело накала, установленное внутри нее на токовводах и держателях, галогенированный водород (HJ, HBr, HCl) как составная часть газового наполнения, содержащий водород и галоген. Галогенированный водород в процессе горения лампы диссоциирует на галоген и водород, при этом галоген осуществляет перенос испарившегося вольфрама обратно на спираль, а водород выполняет роль пассиватора: связывает химически активный галоген, благодаря чему обеспечивается нормируемая продолжительность горения.

Недостатком указанной лампы является то, что при ее горении освобождающийся водород диффундирует через кварцевую оболочку, в связи с чем соотношение галогена и водорода постоянно меняется: свободного галогена становится больше, цикл протекает интенсивнее, износу (коррозии), перегоранию тела накала, т.е. снижению надежности ламп. В связи с этим такие соединения, как HBr, HJ, HCl используются в основном в галогенных лампах, имеющих небольшой срок службы (50-150 ч).

Кроме того, технологическое использование указанных соединений затруднено, так как все они гигроскопичны, химически активны, требуют большой точности дозировки.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является галогенная лампа накаливания, содержащая колбу, тело накала, установленное внутри нее на токовводах и держателях, галогенированный водород, содержащий водород, галоген и углерод. В качестве галогеносодержащей добавки в этих лампах используются галогенированные углеводороды (СН₃Вr, CH₃J, CH₂Br₂), имеющие на один атом галогена 1-3 атома водорода. После термической диссоциации в лампе достигается известный избыток водорода, способствующий устойчивому протеканию цикла, при этом углерод связывает остаточные пары кислорода, который ускоряет реакцию галогенного цикла [Лз, с. 85-87, 28-29]

Недостатком указанных ламп является то, что после 300-400 ч работы в лампах отмечается процесс износа внутренних деталей ламп, свидетельствующий об активизации галогенного цикла вследствие уменьшения количества водорода за счет ее дифузии через кварцевую оболочку.

Кроме того, введение галогенированных углеводородов преследует в первую очередь цель получения оптимальной дозировки галогена, необходимого для протекания галогенного цикла, а количество водорода получается как следствие термической диссоциации и не поддается регулированию.

Целью изобретения является повышение надежности работы ламп.

Поставленная цель достигается тем, что в галогенной лампе накаливания, содержащей колбу, тело накала, установленное внутри нее на токовводах и держателях, галогенированный водород, содержащий водород, галоген и углерод, колба лампы выполнена из кварцевого стекла с объемным содержанием водорода в ней от 2,5 до 4,5 мл/100 г, причем колбу изготавливают из трубы непрерывного способа вытяжки с содержанием водорода, превышающим 5 мл/100 г, которую предварительно отжигают в вакууме в течение 3-х ч при 850^оС.

Кварцевые трубки, полученные непрерывным одностадийным способом, характеризуются следующим.

Процесс их изготовления проходит непрерывно, в одну стадию, т.е. из кварцевой крупки сразу получаются трубы, тогда как обычно процесс идет в две стадии: сначала из крупки спекают кварцевые блоки, а затем из них на другом оборудовании вытягивают трубы. Колбы из кварцевого стекла, полученного непрерывным способом, содержат в своей массе водорода приблизительно в 4 раза больше, чем в обычно используемом кварцевом стекле. Причем это количество 7,24/100 г (см. таблицу) значительно превосходит требуемое для нормального протекания галогенного цикла. Это подтверждается практически: лампы, изготовленные из такого стекла, чернеют в течение 25-30 ч, что свидетельствует о прекращении галогенного цикла. Однако, если такое стекло обработать в вакууме в течение 3 ч при температуре 850^оС, то содержание водорода в нем уменьшится до 4,5 мл/100 г и оно может быть эффективно использовано в производстве галогенных ламп как источник поступления водорода в газовое наполнение. Нижний показатель водорода выбирается на уровне 2,5 мл/100 г, исходя из его содержания в двухстадийном стекле.

Время термообработки (3 ч) подобрано экспериментально с таким расчетом, чтобы количество оставшегося в стекле водорода способствовало нормальному протеканию галогенного цикла.

Процесс выделения водорода в лампу обеспечивается конструктивными особенностями ламп, малыми размерами при больших значениях мощности, что в рабочем состоянии выражается известным режимом температурой внутренней поверхности колбы не ниже 850^оС.

На фиг. 1 изображена предлагаемая галогенная лампа; на фиг.2, а, б даны графики кривых выделения газов (а) и водорода (б) из кварцевого стекла, полученного двухстадийным способом при температуре нагрева до 400^оС и от 400 до 1200^оС соответственно; на фиг.3 графики кривых выделения газов (а) и водорода (б) из кварцевого стекла, полученного одностадийным способом и не подвергнутого предварительной обработке; на фиг.4 то же, но обработанного при 850^оС в течение 3 ч в вакууме.

Лампа содержит колбу из кварцевого стекла 4, тело накала 3, держатель 2, токоввод 5, галогенированный углеводород 1 как составную часть наполнения и источник углерода, галогена, водорода.

Колба 4 содержит в своей массе до 4,5 мл/100 г водорода. В процессе работы лампы ее колба 4 нагревается телом накала 3 до температуры выше 400^оС, что приводит к выделению водорода в объем лампы. Дополнительное количество водорода в объеме лампы способствует замедлению галогенного цикла и как следствие замедлению износа тела накала и внутренних держателей.

Анализ газовыделения проводился на японском газоанализаторе, который автоматически выдал графики газовыделения, приведенные в сравнении на фиг. 2а-г, 3, 4. Цифровые показатели получены из данных графиков путем деления цифрового показателя на 760 и умножения на процентное содержание и 100 г массы.

Из графика, изображенного на фиг.4 (правая часть) видно, что после 850^оС происходит снижение газовыделения водорода, а увеличение начинается с температуры 1000^оС.

В качестве примера были изготовлены лампы КГ 220-1000-4 из кварцевых труб с содержанием водорода 4,5 мл/100 г. Лампы прогорели 650 ч при нормированном сроке службы 400 ч. Результат свидетельствует о замедлении износа внутренних деталей ламп. Галогенные лампы с дополнительным водородом в газовом наполнении обеспечивают следующие преимущества:

повышается надежность ламп из-за замедления процесса износа внутренних частей ламп;

снижаются затраты на изготовление ламп, так как кварцевое стекло непрерывного способа дешевле;

улучшается внешний вид ламп, в связи с чем повышается их конкурентноспособность на мировом рынке.