металлогалогенная лампа

Формула изобретения

1. Металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью, галогенидами таллия, галогенидами щелочных металлов и добавками для обеспечения горелки галогенидами, по меньшей мере, одного из редкоземельных металлов, отличающаяся тем, что в качестве добавок для обеспечения горелки галогенидами редкоземельных металлов использованы редкоземельные металлы и галогениды ртути, при этом количество галогенидов ртути выбрано превышающим расчетно-стехиометрическое по отношению к редкоземельным металлам в пределах от 0,02 до 0,3 мкмоль/см³, а компоненты наполнения взяты в следующем количестве, мкмоль/см³:

Ртуть 2,0-60,0

Галогениды таллия 0,05-1,00

Галогениды щелочных металлов 0,1-5,0

Редкоземельные металлы 0,03-0,9

Галогениды ртути 0,05-1,20

при давлении инертного газа 1,33-80,0 кПа.

2. Металлогалогенная лампа по п.1, отличающаяся тем, что в качестве редкоземельных металлов использован состав из диспрозия и гольмия.

3. Металлогалогенная лампа по п.1, отличающаяся тем, что в качестве редкоземельного металла использован церий.

4. Металлогалогенная лампа по п.1, отличающаяся тем, что в качестве редкоземельных металлов использован состав из диспрозия, гольмия и церия.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует конструкцию металлогалогенных ламп для целей общего и специального освещения.

Известна металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью и галогенидами таллия (1).

В описываемой металлогалогенной лампе галогениды таллия, используемые в составе наполнения, определяют зеленый цвет излучения.

Недостатком технического решения по лампе-аналогу является как раз наличие зеленого цвета излучения, который искажает реальные цвета объектов освещения.

Наиболее близкой по технической сущности является металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью, галогенидами таллия, галогенидами щелочных металлов и добавками для обеспечения горелки галогенидами по меньшей мере одного из редкоземельных металлов (2).

В качестве добавок для обеспечения горелки галогенидами по меньшей мере одного из редкоземельных металлов в описываемой лампе использованы галогениды диспрозия, гольмия и тулия. Указанные добавки обеспечивают белый цвет излучения с высокими (более 70 ед.) индексом цветопередачи и световой отдачей (до 100 лм/Вт).

Недостатком технического решения по прототипу является низкий срок службы ламп, что определено использованием галогенидов диспрозия, гольмия и тулия, которые являются крайне гигроскопичными веществами. Последнее приводит к тому, что в горелку ламп неизбежно попадают пары воды, которые диссоциируют в горелке лампы на кислород и водород и снижают продолжительность горения лампы.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение срока службы ламп.

Технический результат достигается тем, что в металлогалогенной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью, галогенидами таллия, галогенидами щелочных металлов и добавками для обеспечения горелки галогенидами по меньшей мере одного из редкоземельных металлов, в качестве добавок для обеспечения горелки галогенидами редкоземельных металлов использованы редкоземельные металлы и галогениды ртути, при этом количество галогенидов ртути выбрано превышающим расчетно-стехиометрическое по отношению к редкоземельным металлам в пределах 0,02-0,3 мкмоль/см³, а компоненты наполнения взяты в следующем количестве, мкмоль/см³:

Ртуть 2,0-60,0

Галогениды таллия 0,05-1,00

Галогениды щелочных металлов 0,1-5,0

Редкоземельные металлы 0,03-0,9

Галогениды ртути 0,05-1,20,

при давлении инертного газа 1,33-80,0 кПа.

Как варианты в составе наполнения лампы в качестве редкоземельных металлов могут быть использованы диспрозий и гольмий; церий; диспрозий, гольмий и церий.

В металлогалогенной лампе по предлагаемому изобретению экспериментально подобран состав наполнения, позволяющий обеспечить относительно беспримесное введение его в горелку лампы, в результате чего увеличивается срок службы лампы при высоких световой отдаче и индексе цветопередачи.

Принцип работы металлогалогенной лампы хорошо описан в (3, 4). Он заключается в следующем. На лампу в схеме с балластным сопротивлением и зажигающим устройством подается питающее напряжение. Зажигающее устройство, генерируя высоковольтный электрический импульс, обеспечивает зажигание лампы. Возникает дуговой разряд в среде инертного газа, по мере развития которого в разряд поступают галогениды металлов, в том числе редкоземельных, генерирующих излучение с высокими световой отдачей и индексом цветопередачи.

В качестве добавок для обеспечения горелки галогенидами редкоземельных металлов использованы чистые редкоземельные металлы и галогениды (йодиды и бромиды) ртути. Необходимые для работы лампы галогениды редкоземельных металлов образуются в первые часы работы лампы в результате следующей реакции:

где Me - редкоземельный металл;

Х - галоген.

В качестве инертного газа в большинстве случаев используется аргон, хотя в ряде случаев, например, для обеспечения более быстрого разгорания ламп могут быть использованы криптон и ксенон.

Количество компонентов наполнения, вводимых в горелку ламп, определено экспериментально.

Количество галогенидов таллия выбрано в пределах 0,05-1,00 мкмоль/см³.

При количестве галогенидов таллия большем, чем 1,00 мкмоль/см³, избыточное количество их уже не увеличивает излучения лампы, а затраты на приобретение, хранение, обработку галогенидов таллия растут.

При количестве галогенидов таллия меньшем, чем 0,05 мкмоль/см³, их становится недостаточно для обеспечения излучения лампы в процессе всего срока службы, поскольку их количество уменьшается в процессах абсорбции, адсорбции и хемисорбции.

Количество галогенидов щелочных металлов выбрано в пределах 0,1-5,0 мкмоль/см³.

При количестве галогенидов щелочных металлов меньшем, чем 0,1 мкмоль/см³, их недостаточно для стабилизации дуги разряда, а при количестве большем, чем 5,0 мкмоль/см³, положительное влияние галогенидов щелочных металлов исчерпывается, а затраты на их обслуживание растут.

Количество редкоземельных металлов выбрано в пределах 0,03-0,9 мкмоль/см³.

При количестве редкоземельных металлов меньшем, чем 0,03 мкмоль/см, их недостаточно для обеспечения излучения редкоземельных металлов в процессе всего срока службы, а при количестве большем, чем 0,9 мкмоль/см³, интенсивность излучения уже не увеличивается при росте затрат.

Количество галогенидов ртути выбрано в пределах 0,05-1,20 мкмоль/см³.

При количестве галогенидов ртути меньшем, чем 0,05 мкмоль/см³, их недостаточно для образования по реакции (1) галогенидов редкоземельных металлов в необходимых объемах, при количестве галогенидов ртути большем, чем 1,20 мкмоль/см, вследствие их электроотрицательности возникают проблемы с зажиганием ламп и стабилизацией дуги разряда во время работы лампы.

Кроме того, количество галогенидов ртути выбрано, превышающим расчетно-стехиометрическое по отношению к редкоземельным металлам, в пределах 0,02-0,3 мкмоль/см³,

Это делается с целью обеспечения наличия галогенидов ртути в составе компонентов наполнения после прохождения реакции (1). Избыточные галогениды ртути необходимы для прохождения в горелке лампы вольфрамо-галогенного цикла возвращения распыленного вольфрама электродов со стенок горелки вновь на электрод (5). Указанный процесс позволяет увеличить срок службы лампы.

При количестве галогенидов ртути, превышающих расчетно-стехиометрическое по отношению к редкоземельным металлам, меньшем, чем на 0,02 мкмоль/см³, количества избыточных галогенидов недостаточно для обеспечения описанного вольфрамогалогенного цикла, при количестве галогенидов ртути, превышающих расчетно-стехиометрическое по отношению к редкоземельным металлам, большем, чем на 0,3 мкмоль/см³, как уже указывалось, осложняется зажигание ламп и стабилизация дуги разряда в процессе работы лампы.

В качестве редкоземельных металлов используются диспрозий, гольмий, тулий, церий и другие элементы. Их использование определено тем, что указанные редкоземельные металлы обеспечивают квазинепрерывный спектр излучения с высокими индексом цветопередачи и световой отдачей.

Примеры конкретного исполнения приведены в таблице.

Применение предлагаемого изобретения в производстве металлогалогенных ламп позволит увеличить срок службы ламп. Так, достигнутое в результате эксперимента увеличение срока службы ламп типа ДМГ 100 с 200 до 400 часов при цене ламп 1800 руб/шт. и годовом производстве в 500 шт дает экономический эффект в размере 900 тыс. руб.

Источники информации

1. Кулаков И.А. Металлогалогенные разрядные лампы за рубежом. /Светотехника, №11, 1982, с.1-4.

2. А.с. СССР №694919, БИ №40, 1979 (прототип).

3. Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. - М.: Энергоатомиздат, 1991, с.522-542.

4. Уэймаус Д. Газоразрядные лампы. /Под ред. Г.Н.Рохлина и М.И.Фугенфирова. - М.: Энергия, 1977, с.199-226.

5. Минаев И.Ф. Исследование, разработка конструкции и оптимизация технологического процесса изготовления компактных металлогалогенных ламп для цветного кинематографа. - М., 1987.