Люминесцентная лампа

 

(!97 (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(5D Н 01.3 61/Об7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1:@ i!>+a

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ,(21) 3373857/24-07 (22) 30.12.81 (46) 23.05.83. Бюл. Р 19 (72) В.Г. Воос и A.П. Меркулова

<71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический светотехнический институт (53) 621. 327 (088. 8) (56) 1, Патент США Р 4005332, кл.. 315-112, 1977.

2. "Светотехника", М 7, 1958. (54) 57) 1.Л10МИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА, содержащая колбу из оптически прозрачного материала с люминофором на внутренней поверхности и установленные на ее противоположных концах два электродных узла, каждый из которых содержит спиральный катод из вольфрамовой проволоки и электрически соединенный с ним анод, отличающаяся тем, что, с целью упрощения эксплуатации путем исключения необходимости в переключениях полярности. питающего нап« . ряжения для устранения катафореза, в каждом электродном узле анод удален от катода на расстояние, определяемое .следующим выражением

- диаметр вольфрамовой. прово» локи, мм;

С = 10 - 30 мм, а катод установлен вблизи внутренней торцовой поверхности колби.

2. Лампа по п. 1, о т л и ч а ющ -а я с я тем, что площадь проекции Я поверхности анода, обращенной к противоположному электродному узлу, на плоскость, перпендикулярную оси кол= бы составляет величину от 20 до ЗОВ площади сечения колбы.

1019523

Изобретение относится к источни-, кам светаю именно к ртутным люминесцентным лампам низкого давления.

Известны люминесцентные лампы, работающие на постоянном токе, в которых для устранения катафореза используют устройства, обеспечивающие необходимый градиент температуры между катодным и анодным концами ламп Г1).

Однако это усложняет эксплуатацию ламп.

Наиболее близкими по технической сущности к изобретению являются люминесцентные лампы, содержащие колбу из оптически прозрачного материала с люминофором на внутренней поверхности и установленные на ее противоположных концах два электродных узла, каждый из которых содержит спиральный катод из вольфрамовой про- 20 волоки и электрическй соединенный с ним анод L2).

Известные конструкции ламп требуют для подавления катафореза периодического изменения полярности 25 напряжения на лампе, что приводит к усложнению их эксплуатации.

Целью изобретения является упрощение эксплуатации лампы путем исключения необходимости в переключениях полярности питающего напряжения для устранения катафореза.

Поставленная цель достигается тем, что в люминесцентной лампе, содержа. щей колбу из оптически прозрачного материала с люминофором на внутренней поверхности и установленные на ее противоположных концах два электроднйх узла, .каждый из которых содержит спиральный катод из вольфра мовой проволоки и электрически соеди-40 ненный с ним анод, в каждом электродном узле анод удален от катода на расстояние, определяемое следую,щим . выражением а, 45

Щм ) = (+ —, 5) (О de + С, 1 где д д- диаметр вольфрамовой про. волоки мм

С 10-30 мм, а катод установлен вблизи внутренней торцовой поверх- 50 ности колбы.

Наиболее оптимальным вариантом яв.ляется люминесцентная лампа, у которой площадь проекции поверхности анод@, обращенной к противоположному 55 электродному узлу,, на плоскость, перпендикулярную оси колбы, составляет величину от 20 до ЗОВ площади сечения колбы.

На чертеже схематично представлена60 лампа,.продольное сечение.

Лампа содержит электродные узлы 1, заваренные по концам колбы 2 с люминофором 3. Кажгый из электродных узлов 1 состоит иэ катода 4, который представляет собой, например, триспираль из вольфрамовой проволоки, покрытой оксидом, и анода 5, представляющего собой полое тело из никеля, выпуклое в направлении противоположного электродного узла. Триспиральный катод расположен так, что его ось перпендикулярна оси лампы, при этом расстояние до внутренней торцовой поверхности колбы должно быть минимальным, определяемым условием технологии изготовления лампы.

Для получения малого расстояния между катодом и внутренней торцовоЯ поверхностью колбы лампы токопроводящие держатели б могут иметь, например, показанный на чертеже изгиб под углом, в. результате чего катод располагается в пространстве между лопаточкой ножки и стенкой колбы, т. е. катод максимально приближается к внутреннему торцу колбы.

3а счет этого выделяющееся на катоде тепло нагревает торец колбы до температуры, превышающей 50 С. Такая температура необходима, как показалн эксперименты, для исключения конденсации ртути эа катодом.

Анод 5 электродного узла располагается на токопроводящей стойке 7, электрически соединенной с катодом.

Стойка 7 может быть соединена с держателем б катода сваркой. На конце стойки 7 укреплено сваркои или механическим способом полое тело анода 5, располагающееся симметрично в сечении колбы. Размеры и расположение тела анода 5 таковы, что площадь проекции

erî на плоскость нормального сечения колбы 2 составляет от 20 до 30% от площади сечения колбы.

При меньшей площади проекции тела анода повышается температура торца лампы (т. е. не достигается требуе-мый эффект), при большей площади снижается световая отдача лампы, так как образуется сужение разрядного канала, на котором имеют место потери мощности разряда.

Диаметр вольфрамовой проволоки для катода (Clщ ) может быть выбран по току, лампы любыми известными методами. Размеры тела анода 5 связаны через такой параметр, как рабочий ток лампы, с диаметром вольфрамовой проволоки катода 8+ (мкм ) так, что площадь поверхности тела анода В (см ) должн а удовлет ворять соотношению

So=(0,05-0,i) d

Расстояние от тела анода 5 до катода 4 выбирается(достаточно боль-" шим, чтобы при заданном рабочем токе лампы температура анодного цоколя нв превышала 35 С. Эмпирически нами ус тановлено, что (о может быть опреде1019523 лена через диаметр вольфрамовой проволоки катода по формуле 0(мм) = (3-5) 10 2Дрр + С, при d = 0,05 — 0,15 мм, С = 10-

30 мм.

Лампа работает следующим образом.

При включении ее в схему постоянного тока при любом произвольном порядке соединения электродных узлов лампы с полюсами схемы питания разряд возникает между катодом 4 того из электродных узлов, который соединен с отрицательным полюсом схемы, и .анодом 5 другого электродного узла, который соединен с положительным полюсом схемы. Это объясняется тем, что 15 на отрицательном электродном узле достаточная термоэлектронная эмиссия имеет место у оксидного катода 4, а на положительном электродном узле ток разряда принимается только аио- у0 дом 5, так как при этом обеспечивается минимальное напряжение горения разряда (принцип "минимума энергии".).

Таким образом, в предлагаемой лампе .самостоятельно устанавливается тре- 25 бующийся режим работы электродных узлов независимо от полярности подаваемого на лампу напряжения.

Поскольку катод максимально приближен к торцу колбы, а анод значнтель-,) но удален от торца, то в рабочем ре» жиме торец, соответствующий электро-: ду с отрицательным потенциалам, нагревается до температуры э 50 С, преВышающей температуру противоположного З5 торца лампы, находящегася за электродом с положительным потенциалом (— 35 С). Создается температурный перепад между закатодным и заанодным торцами. Он обеспечивает обратную термодиффузию атомов ртути от катода 40 к аноду в предлагаемой лампе, подавляя имеющую место в стационарном разряде катафорезную откачку атомов ртути.

После установления теплового режи-45 ма в лампе ртуть испаряется со всех нагретых деталей, с колбы в межэлектродном пространстве, а также с закатодного торца лампы. Поскольку торец лампы за анодом положительно о элект родного узла имеет температуру 35 С и является саьым холодным местом л. л. там конденсируется ртуть.

Конденсация ртути за катодным торцом исключается вследствие повышенной температуры его (Т . y 50 С) в, срав-. нении с заанодным торцом (T 35 0).

После достаточно длительного вре" мени работы лампы на постоянном токе ,жидкая фаза ртути сохраняется только . за анодом. Это свидетельствует о полном подавлении катафореза в лампе с предлагаемыми конструкциями электррдных узлов.

Отсутствие катафореза в предлагаемой лампе исключает ухудшение световых параметров лампы (световая отдача, стабильность светового потока) при применении ее в схемах постоянного тока.

Предлагаемая лампа имеет ряд нреимуществ по сравнению с известными.

Она может работать как на переменном, так и на постоянном токе. При работе на постоянном токе она им ет более высокую, чем у ламн на переменном токе, световую отдачу (на 5%), отсутствуют светового потока и радиопомехи. После выхода из строя одного иэ ее катодов лампу можно перевернуть в схеме и она может продолжать работать с другим катодом. .Благодаря новыаению световой отдачи на постоянном токе одна лампа мощностью, например, 30 Bg за срок службы может дать экономию 15 кВт-ч электроэнергии. Отсутствие пульсации светового потока и радиопомех делают предлагаемую лампу весьма перснективной для применения в освещении жилищ.

Как показали проведеннЫЕ иопытания, предлагаемая. лампа ииеет световой поток 1000 лм и при включении в сеть переменного тока 220 В через выпря- -. митель и индуктивный фильтр потреб-. ляет мощность 30 Вт.

1019523

3

Составитель Д. Яаков

Редактор Г. Волкова Техред М.Твпер Корректор Г. Orap т °

Заказ 3716/47 Тираж 703 Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

1 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4