Результат интеллектуальной деятельности: ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует газоразрядные осветительные лампы высокого давления.

Известна газоразрядная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными спиральными электродами, помещенную во внешнюю стеклянную колбу, наполненную, по меньшей мере, одним из инертных газов и/или смесью инертных газов, присоединенную к цоколю (Рохлин Г.Н. Газоразрядные источники света. Москва, Энергоатомиздат, 1991 г., стр.583-606).

Дуговой разряд в горелке с излучающим составом генерирует излучение в оптической области спектра и как источник этого излучения используется в народном хозяйстве.

Недостатком указанной лампы являются ненадежное зажигание и недостаточный срок службы вследствие использования в них спиральных электродов из тугоплавкого металла, на которые невозможно закрепить необходимое количество эмиттера, что и является причиной ненадежного зажигания и недостаточного срока службы.

Наиболее близкой по технической сущности является газоразрядная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными спеченными или иными электродами, помещенную во внешнюю стеклянную колбу, наполненную по меньшей мере одним из инертных газов и/или смесью инертных газов, присоединенную к цоколю (Патент РФ №2195743).

В описываемой лампе использованы спеченные электроды, которые позволяют обеспечивать на порядок больший привес эмиттера, что устраняет недостатки лампы-аналога.

Недостатком известной лампы является большая себестоимость изготовления из-за избыточных, по нашему мнению, для горелок и внешней колбы размеров в конструкции лампы со спеченными или иными электродами.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение себестоимости ламп за счет уменьшения в газоразрядной лампе со спеченными или иными электродами, размеров горелки, внешнего баллона и устранения процесса тренировки горелок и ламп.

Технический результат достигается тем, что в газоразрядной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными спеченными или иными электродами, помещенную во внешнюю стеклянную колбу, наполненную, по меньшей мере, одним из инертных газов и/или смесью инертных газов, присоединенную к цоколю, диаметр горелки, наибольший диаметр внешней колбы, длина внутренней части горелки, длина внешней колбы от купола до места присоединения к цоколю, давление, по меньшей мере, одного из инертных газов и/или смеси инертных газов, электрическая мощность лампы связаны между собой следующем соотношением

где d - внутренний диаметр горелки, мм;

D - наибольший внутренний диаметр внешней колбы, мм;

l - длина горелки, мм;

L - внутренняя длина внешней колбы от купола до места присоединения к цоколю, мм;

Р_нг - давление, по меньшей мере, одного из инертных газов и/или смеси инертных газов, кПа;

Р_л - электрическая мощность лампы, кВт;

К - коэффициент пропорциональности, равный 1,0 и имеющий размерность Вт/кПа.

Сущность предполагаемого изобретения пояснена чертежом.

Газоразрядная лампа содержит горелку (1) из кварца, поликристаллического оксида алюминия или другого прозрачного в оптической области спектра тугоплавкого материала. В горелку (1) герметично установлены спеченные электроды (2), представляющие собой стержень из тугоплавкого металла, на который надета спеченная масса из смеси порошков тугоплавкого металла и эмиттера. В газоразрядной лампе могут быть использованы и иные электроды. С помощью элементов монтажа горелка (1) закреплена во внешней стеклянной колбе (3), наполненной, по меньшей мере, одним из инертных газов и/или смесью инертных газов. Внешняя колба (3) присоединена к цоколю(4).

Указанные элементы лампы экспериментально подобраны так, что для них выполняется соотношение

где d - внутренний диаметр горелки, мм;

D - наибольший внутренний диаметр внешней колбы, мм;

l - длина внутренней части горелки, мм;

L - длина внутренней части колбы от купола до места присоединения к цоколю, мм;

Р_нг - давление, по меньшей мере, одного из инертных газов и/или смеси инертных газов, кПа;

Р_л - электрическая мощность лампы, кВт;

К - коэффициент пропорциональности, равный 1,0 и имеющий размерность Вт/кПа.

Приведенное соотношение получено экспериментальным путем.

При выполнении этого соотношения без ущерба для срока службы, стабильности зажигания ламп и уровня светового потока, достигается максимальное снижение себестоимости ламп, т.е. технический результат предполагаемого изобретения.

При значении соотношения больше, чем при благоприятном тепловом режиме, не удается обеспечить значительное снижение себестоимости.

При значении соотношения меньше, чем тепловой, режим номинальной работы лампы становится излишне жестким и срок службы ламп уменьшается.

В качестве, по меньшей мере, одного из инертных газов и/или смеси инертных газов используется азот, аргон, криптон и/или их смеси.

Давление, по меньшей мере, одного из инертных газов и/или смеси инертных газов выбирается из расчета его давления на уровне атмосферного при номинальной работе лампы (при этом внешняя колба не испытывает нагрузок, связанных с давлением инертного газа). Из экспериментальных данных определено, что при наполнении внешней колбы при комнатной температуре такое давление должно составлять от 285 мм рт.ст. до 370 мм рт.ст. (от 38,0 кПа до 49,0 кПа) в зависимости от мощности ламп. Причем, чем выше мощность ламп, тем меньшим должно быть давление инертного газа, т.к. при номинальном режиме работы лампы более мощная лампа нагревается до более высокой температуры и, таким образом, чтобы давление во внешней колбе не превышало атмосферное, необходимо снижать начальное давление, по меньшей мере, одного из инертных газов и/или смеси инертных газов при комнатной температуре.

Принцип работы газоразрядной лампы заключается в следующем.

Лампа включается в сеть питающего напряжения последовательно с балластным сопротивлением: активным, индуктивным, емкостным, комбинированным или электронным. При подаче питающего напряжения на электроды лампы, под воздействием высоковольтного импульса или без него происходит пробой газоразрядного промежутка горелки и развитие в нем дугового разряда в среде рабочего состава. Дуговой разряд генерирует излучение в оптической области спектра: ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной, которое и используется для освещения объектов или в технических целях.

Практическая ценность предлагаемого изобретения заключается в том, что использование спеченных или иных электродов в газоразрядных лампах, за счет меньшей температуры электродов, в номинальном режиме работы ламп позволяет без снижения срока службы ужесточить тепловой режим работы ламп. То есть появляется возможность уменьшения размеров внешней стеклянной колбы ламп. При этом экономятся материалы на упаковку ламп, на детали монтажа горелки на ножку и другие комплектующие детали лампы.

Кроме того, появляется возможность уменьшения размеров и горелок ламп, опять же без отрицательных последствий на параметры газоразрядной лампы.

Повышение стабильности зажигания ламп, в том числе при отрицательных (до -60°С) температурах, делает возможным применения в лампах одного ограничительного сопротивления вместо двух в традиционных газоразрядных лампах.

В техническом решении по предлагаемому изобретению при повышении надежности зажигания, вследствие преимуществ спеченных или иных электродов, появляется возможность устранения процессов тренировок горелок и ламп без отрицательных последствий для стабильности зажигания ламп.

Использование предлагаемого изобретения в производстве газоразрядных ламп со спеченными или иными электродами позволяет снизить себестоимость ламп за счет:

1. Сокращения расхода кварца

- из-за уменьшения межэлектродного расстояния в горелке ламп ДРЛ 250 с 49 мм до 47 мм в горелке ламп ДРЛ 400 с 70 мм до 65 мм при сохранении диаметра горелки нагрузка на кварц увеличится, но не превысит 13,5 Вт/см², как у существующих горелок ламп ДРЛ 125, и не окажет отрицательного влияния на их срок службы, напряжение зажигания ламп снизится, лампы будут быстрее входить в рабочий режим и создадутся благоприятные условия для работы электродов.

2. Исключения одного из резисторов

- использование спеченных или иных электродов снижает напряжение зажигания ламп в среднем на 20 В (в т.ч. при отрицательных температурах -25°С, -40°С), а использование одного резистора вместо двух в лампах со спиральными электродами снижает напряжение зажигания лишь на 14 В. Попытки по исключению резистора ранее не могли быть успешными, т.к. лишь модернизированные в течение последнего года спеченные и или иные электроды дают запас по напряжению зажигания и возможности по увеличению тепловой нагрузки.

3. Исключения процесса тренировки горелок и ламп

- сниженное на 20 В напряжение зажигания при отрицательных температурах (-25°С и -40°С), т.е. самых жестких условий эксплуатации, не изменяется, как показали эксперименты, и без тренировки горелок и ламп (для ламп после 0 часов и после 100 часов горения).

4. Использования колбы меньших габаритов

- спеченные или иные усовершенствованные электроды в номинальном режиме работы ламп ДРЛ нагреваются до температуры на 300-400°С меньшей соответствующей для ламп с обычными традиционными электродами, появляется возможность ужесточения теплового режима горелок ламп со спеченными или иными электродами, т.е. уменьшения габаритов внешней колбы ламп, поэтому лампу со спеченными или иными электродами ламп ДРЛ 125 возможно изготавливать в колбе диаметром 75 мм вместо 76 мм, лампу ДРЛ 250 возможно изготавливать в колбе диаметром 76 мм вместо 89 мм (увеличив диаметр горла с 37 мм до 41 мм), лампу ДРЛ 400 изготавливать в колбе диаметром 89 мм вместо 120 мм; кроме снижения себестоимости изготовления колбы при этом снижается расход люминофора, упаковки ламп, материалов на элементы монтажа горелки на ножку и других комплектующих.

5. Исключения мастичного цоколевания ламп

- меньшая разница диаметра колбы и горла позволит выдерживать толщину стенки горла колбы не менее 1,0 мм, это является одним из основных условий для качественной резьбовой формовки горла, кроме того, меньшая высота колбы также положительно сказывается на стабильности оптимальной толщины стенки горла колбы лампы.

Общее снижение себестоимости по указанным факторам составляет ориентировочно 4,5 руб. из расчета на одну лампу ДРЛ 250, что при плане производства на уровне 2,5 млн шт. в год дает экономический эффект в размере 11,25 млн. руб.