Безртутная металлогалогенная лампа

 

Использование: в металлогалогенных лампах общего и специального освещения. Сущность изобретения: кварцевая горелка с герметично установленными электродами наполнена инертным газом, галогенидами щелочных металлов и добавками для образования галогенидов излучающих металлов. В качестве инертного газа используется ксенон, из металлогалогенного состава исключена ртуть, отношение давления ксенона в кПа к количеству добавок для образования галогенидов излучающих металлов в мк/моль/см³ выбрано в пределах 29 - 205. Компоненты взяты в следующих количествах, мк/моль/см³ галогениды щелочных металлов 0,27 - 1,9, добавки для образования галогенидов излучающих металлов 0,65 - 8,48, а давление ксенона составляет 66,5 - 266 кПа. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует металлогалогенные лампы общего и специального освещения.

Известны металлогалогенные лампы, содержащие кварцевую горелку с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью и галогенидами металлов [1] . В указанных лампах излучающие металлы вводятся в горелки в виде, в котором необходимы при работе лампы.

Недостатком таких ламп является низкая экологичность конструкции, а также процессов их изготовления и эксплуатации вследствие использования больших количеств крайне токсичной ртути.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является безртутная металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную ксеноном, галогенидами щелочных металлов, добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов [2]. В указанной лампе в качестве галогенидов щелочных металлов использованы йодиды натрия, а в качестве добавок - йодиды скандия. Световая отдача ламп достаточно велика - 88-130 лм/Вт.

Недостатком указанной лампы является значительная материалоемкость вследствие использования сравнительно низкого давления ксенона - от 16 до 80 кПа (при этом напряженность электрического поля достаточно мала и для достижения конкретной мощности приходится увеличивать размеры ламп).

Целью изобретения является снижение материалоемкости и улучшение качества цветопередачи лампы.

Цель достигается тем, что в безртутной металлогалогенной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную ксеноном, галогенидами щелочных металлов, добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов, давление ксенона составляет 66,5-266 кПа, отношение давления ксенона в килопаскалях к количеству добавок для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов в микромолях на кубический сантиметр выбрано в пределах 29-205, а компоненты наполнения взяты в следующих количествах, мкмоль/см³: Галогениды щелочных металлов 0,27-1,9 Добавки для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов 0,65-8,48 Металлогалогенная лампа по конструктивному исполнению включает все основные элементы обычных металлогалогенных ламп и представлена на чертеже.

Лампа имеет горелку 1 из оптически прозрачного материала (чаще всего кварца или поликора) с установленными в ней герметично электродными узлами 2, содержащими электрод 3, фольговый ввод 4 и выводы 5. С помощью монтажа 6 горелка 1 укрепляется внутри внешнего баллона 7, который снабжен цоколем 8.

На лампу подается напряжение сети, затем зажигают дуговой разряд в парах ксенона путем подачи на лампу высоковольтного электрического импульса 15-20 кВ. Дуговой разряд в ксеноне по мере разгорания нагревают горелку до 750-900^оС. При этой температуре в разряд поступают галогениды излучающих металлов, которые и генерируют совместно с ксеноном требуемый спектр излучения лампы.

Для достижения цели изобретения давление ксенона в лампе выбирается в диапазоне 66,5-266 кПа. При этом давлении до 50-60% снижается межэлектродное расстояние лампы, а значит, удается добиться снижения материалоемкости лампы. Кроме того, как показали экспериментальные проверки, излучение ксенона при выбранном давлении хорошо сочетается с излучением практически всех используемых металлов: редкоземельных, скандия, индия, натрия, таллия и др. Действительно в большинстве случаев используется излучение с цветовой температурой 4500-6000 К. При давлении в соответствии с изобретением и при соответствующем соотношении давления Хе и количества добавок для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов удается добиться излучения с Т_цв= 4500-6000К и общим индексом цветопередачи Ra=65-70 ед.

В качестве добавок для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов могут применятся непосредственно галогениды металлов, если они технологичны: негигроскопичны, химически не агрессивны, таблетируются и т. д. , такими галогенидами являются галогениды натрия, таллия, индия и т.д., чистые металлы и галогениды олова или оксиды металлов, галогениды олова и алюминия или кремния. Реакции образования галогенидов излучающих металлов следующие: MeS_nX₂ ->> MeX_n + Sn; (1) Me_nO_m + S_nX₂ + Al(Si) ->> MXe + + Al₂O₃(SiO₂) + Sn (2)
Такие добавки используются в случае, когда галогениды металлов нетехнологичны - чаще всего предельно гигроскопичны, а металлы и их окислы являются более удобными в производстве веществами. Примерами таких металлов являются редкоземельные металлы: диспрозий, гольмий, тулий, эрбий, лютеций и т.д., скандий, железо, кобальт и т.д.

Олово - химически малоактивный металл и в реакциях (1) и (2) легко вытесняется излучающими металлами. Образующееся в этих реакциях чистое олово конденсируется в холодных зонах и утепляет их. Кроме того, чистое олово связывает свободные галогены (крайне отрицательно влияющие на зажигание ламп), которые образуются в процессах ухода излучающих металлов во время срока службы ламп. Наконец, олово и его галогениды не входят в разряд вредных веществ, что не ухудшает экологичности ламп.

Важным является отношение давления ксенона в килопаскалях к количеству добавок для обеспечения горелок галогенидами излучающих металлов в микромолях на кубический сантиметр. Оно, как показали экспериментальные проверки, должно находиться в пределах 29-205.

При отношении меньше 29 габаритные размеры ламп начинают расти и цель изобретения не достигается. Кроме того, в этом случае ухудшаются цветовые характеристики излучения. При величине отношения больше 205 появляются технические трудности, связанные с обеспечением механической прочности ламп, так как давление ксенона в рабочем состоянии увеличивается.

Количество галогенидов щелочных металлов выбрано из условий стабильности работы ламп. Оно определено экспериментально и составляет 0,27-1,9 мкмоль/см³. Количество добавок для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов также определено экспериментально из условий обеспечения разряда галогенидами излучающих металлов в процессе всего срока службы с учетом их ухода из разряда в процессах химического взаимодействия с элементами конструкции лампы, адсорбции и т.д.

Давление ксенона должно быть не ниже 66,5 кПа - иначе размеры ламп растут, и не выше 266 кПа - иначе лампа становится взрывоопасной.

Примеры конкретного исполнения приведены в таблице.

Формула изобретения

БЕЗРТУТНАЯ МЕТАЛЛОГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную ксеноном, галогенидами щелочных металлов и добавками для обеспечения ее галогенидами излучающих металлов, отличающаяся тем, что, с целью снижения материалоемкости и улучшения качества цветопередачи, давление ксенона составляет 66,5 - 266,0 КПа, отношение давления ксенона к количеству указанных добавок выбрано в пределах 29,0 - 205,0, а компоненты взяты в следующих количествах, мк·моль/см³:
Галогениды щелочных металлов - 0,27 - 1,9
Добавки для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов - 0,65 - 8,48

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2