RU2165659C2

RU2165659C2 - Metal-halogen lamp

Info

Publication number: RU2165659C2
Application number: RU97104268A
Authority: RU
Inventors: И.Ф. Минаев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Лисма"
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 2001-04-20

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: metal- halogen lamp has burner made of optically transparent material with electrodes sealed tight, lamp is filled with inert gas, with mercury in the amount from 0.0001 to 4.3 mg/cu m and with additives to provide burner with halogen-emitting metals of VIII group of periodic table of chemical elements in the amount from 0.0796 to 2.6 mg/cu m. Parameters of lamp are determined proceeding from following relation 9,14 ≥ j_l/d

\binom{2}{e}

_l×K·P_l/S ≥ 0,4, where Je is rated current of lamp, A; del is diameter of electrode bar, mm; Pe is power of lamp, W; S is area of surface of burner, sq mm; K is proportionality factor having value 1.0 and size mm⁴/A W. EFFECT: stabilized ultraviolet radiation flux in the course of service life of lamp. 1 dwg, 1 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности, усовершенствует металлогалогенные лампы, генерирующие ближнее ультрафиолетовое излучение. The present invention relates to the electrical industry, in particular, improves metal halide lamps that generate near-ultraviolet radiation.

Известна газоразрядная лампа, содержащая кварцевую горелку, наполненную инертным газом и ртутью [1]. Known discharge lamp containing a quartz burner filled with inert gas and mercury [1].

В указанной лампе типа ДРТ тепловой режим кварцевой горелки подобран таким образом, чтобы излучение ртутной линии 365 нм было максимальным. Такое излучение используется как для обеспечения фотохимических процессов, так и в медицинских целях. In the indicated lamp of the DRT type, the thermal regime of the quartz burner is selected so that the radiation of the mercury line of 365 nm is maximum. Such radiation is used both for photochemical processes and for medical purposes.

Недостатком описываемой лампы является низкий КПД в ближней ультрафиолетовой области спектра (370-400 нм). The disadvantage of this lamp is the low efficiency in the near ultraviolet region of the spectrum (370-400 nm).

Наиболее близкой по технической сущности является металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью в количестве от 0,0001 до 4,3 мг/см³ и по меньшей мере добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов VIII группы Периодической системы химических элементов от 0,0796 до 2,6 мг/см³ [2].The closest in technical essence is a metal halide lamp containing a burner of optically transparent material with hermetically sealed electrodes, filled with an inert gas, mercury in an amount of from 0.0001 to 4.3 mg / cm ³ and at least additives to provide the burner with halides of emitting metals VIII group of the Periodic system of chemical elements from 0.0796 to 2.6 mg / cm ³ [2].

В составе лампы-прототипа используются добавки для обеспечения горелки галогенидами железа, никеля и кобальта, что позволяет обеспечить хорошую заполненность спектра в области 300-400 нм и, в частности, в диапазоне 370-400 нм. As a part of the prototype lamp, additives are used to provide the burner with iron, nickel and cobalt halides, which ensures good spectrum occupancy in the region of 300-400 nm and, in particular, in the range of 370-400 nm.

Недостатком лампы-прототипа является резкое уменьшение потока излучения в процессе срока службы. The disadvantage of the prototype lamp is a sharp decrease in the radiation flux during the service life.

Процесс уменьшения излучения обусловлен снижением напряжения на лампе по мере работы, что влечет за собой уменьшение мощности лампы и потока излучения. В результате в принципе работоспособная лампа перестает выполнять свои функции по назначению. The process of reducing radiation is due to a decrease in voltage on the lamp during operation, which entails a decrease in lamp power and radiation flux. As a result, in principle, a workable lamp ceases to perform its functions as intended.

Целью предлагаемого изобретения является стабилизация потока излучения в процессе срока службы. The aim of the invention is the stabilization of the radiation flux during the service life.

Поставленная цель достигнута тем, что в металлогалогенной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала, с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью в количестве от 0,0001 до 4,3 мг/см³ и по меньшей мере добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов VIII группы Периодической системы химических элементов в количестве от 0,0796 до 2,6 мг/см³, параметры лампы определяются исходя из следующего соотношения:

где I_л - номинальный ток лампы, А;
d² _эл - диаметр стержня электрода, мм;
P_л - мощность лампы, Вт;
S - площадь внутренней поверхности горелки, мм²;
К - коэффициент пропорциональности, имеющий значение 1,0 и размерность мм⁴/А х Вт.This goal was achieved in that in a metal halide lamp containing a burner of optically transparent material, with hermetically sealed electrodes, filled with an inert gas, mercury in an amount of from 0.0001 to 4.3 mg / cm ³ and at least additives to provide the burner with halides emitting metals of group VIII of the Periodic system of chemical elements in an amount of from 0.0796 to 2.6 mg / cm ³ , lamp parameters are determined based on the following ratio:

where I _l is the rated current of the lamp, A;
d ² _el - the diameter of the electrode rod, mm;
P _l - lamp power, W;
S is the internal surface area of the burner, mm ² ;
K is a proportionality coefficient having a value of 1.0 and a dimension of mm ⁴ / A x W.

В лампе по предлагаемому изобретению процесс уменьшения напряженности электрического поля дуги разряда компенсируется увеличением температуры поверхности горелки, в результате чего мощность лампы в процессе срока службы не только не уменьшается, но и медленно растет, что обеспечивает стабилизацию потока излучения. In the lamp according to the invention, the process of reducing the electric field strength of the discharge arc is compensated by an increase in the temperature of the burner surface, as a result of which the lamp power during the service life not only does not decrease, but also grows slowly, which ensures stabilization of the radiation flux.

Сущность изобретения пояснена чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Металлогалогенная лампа содержит горелку 1 из оптически прозрачного материала, чаще всего кварцевого стекла. The metal halide lamp contains a burner 1 of an optically transparent material, most often quartz glass.

С двух сторон в горелку герметично установлены электродные узлы, состоящие из электрода 2, герметичного фольгового ввода 3 и токового вывода 4. Состав наполнения горелки кроме инертного газа содержит ртуть 5 и галогенидные добавки 6. С обеих сторон горелка 1 снабжена пластинчатыми цоколями 7. On both sides, electrode assemblies consisting of an electrode 2, a sealed foil input 3, and a current output 4 are hermetically sealed in the burner. In addition to the inert gas, the burner filling composition contains mercury 5 and halide additives 6. On both sides, the burner 1 is equipped with plate bases 7.

Принцип работы предлагаемой металлогалогенной лампы идентичен соответствующему принципу работы для традиционных металлогалогенных ламп. The principle of operation of the proposed metal halide lamp is identical to the corresponding principle of operation for traditional metal halide lamps.

Лампа включается в сеть питающего напряжения последовательно с балластным сопротивлением: индуктивным емкостным, индуктивно-емкостным и т.д. Зажигание лампы осуществляется путем высоковольтного импульса на электроды горелки лампы. Возникает дуговой разряд в среде инертного газа, по мере развития которого в канал разряда поступают ртуть и галогенидные добавки. В результате формируется дуговой разряд в среде ртути и галогенидов излучающих металлов с фиксированными мощностью, световым потоком, силой тока и т.д. The lamp is connected to the supply voltage network in series with the ballast resistance: inductive capacitive, inductive capacitive, etc. The lamp is ignited by a high voltage pulse to the electrodes of the lamp burner. An arc discharge arises in an inert gas medium, as it develops, mercury and halide additives enter the discharge channel. As a result, an arc discharge is formed in a medium of mercury and halides of emitting metals with a fixed power, light flux, amperage, etc.

Параметры лампы определяются исходя из следующего соотношения:

где I_л - номинальный ток лампы, А;
d_эл - диаметр стержня электрода, мм;
P_л - мощность лампы, Вт;
S - площадь внутренней поверхности горелки, мм²;
K - коэффициент пропорциональности, имеющий значение 1,0 и размерность мм⁴/А х Вт.The lamp parameters are determined based on the following ratio:

where I _l is the rated current of the lamp, A;
d _el - the diameter of the electrode rod, mm;
P _l - lamp power, W;
S is the internal surface area of the burner, mm ² ;
K is a proportionality coefficient having a value of 1.0 and a dimension of mm ⁴ / A x W.

Значения соотношения (1) должны находиться в пределах от 0,4 до 9,14. The values of the ratio (1) should be in the range from 0.4 to 9.14.

При значениях, меньших 0,4, из-за малых токовых и тепловых нагрузок горелки, предлагаемая лампа не входит в номинальный режим работы и не обеспечивает приемлемого потока изучения. At values less than 0.4, due to the small current and thermal loads of the burner, the proposed lamp is not included in the nominal operating mode and does not provide an acceptable flow of study.

При значениях, больших 9,14, резко повышается вероятность выхода лампы из строя из-за токовых перегрузок электрода и тепловых перегрузок материала горелки. With values greater than 9.14, the probability of lamp failure due to current overloads of the electrode and thermal overloads of the burner material increases sharply.

Как показывает опыт эксплуатации предлагаемых ламп, объективный процесс снижения напряжения на лампе компенсируется увеличением температуры горелки вследствие кристаллизации кварцевых горелок. Последний процесс увеличивает давление паров ртути и способствует, напротив, увеличению напряжения на лампе. В результате происходит процесс, стабилизирующий мощность лампы в процессе срока службы, что обеспечивает эффективную работу лампы в течение более длительного времени. As the operating experience of the proposed lamps shows, the objective process of reducing the voltage on the lamp is compensated by an increase in the temperature of the burner due to the crystallization of quartz burners. The latter process increases the vapor pressure of mercury and, on the contrary, contributes to an increase in the voltage on the lamp. As a result, a process occurs that stabilizes the lamp power during the service life, which ensures that the lamp works more efficiently for a longer time.

Примеры конкретного исполнения лампы показаны в таблице. Examples of specific lamp designs are shown in the table.

Внедрение предлагаемого изобретения позволит, как это показано экспериментально, за счет стабилизации потока излучения увеличить полезный срок службы. Например, при проведении экспериментов достигнуто увеличение срока службы ламп типа ДРТИ 3000-3 с 500 до 700 ч, что при цене 43000 тыс. руб. и плане производства 500 шт. в год позволяет получить экономический эффект в размере 60 млн. руб. The implementation of the invention will allow, as shown experimentally, by stabilizing the radiation flux to increase the useful life. For example, during the experiments, the service life of the DRTI 3000-3 lamps was increased from 500 to 700 hours, which at a price of 43,000 thousand rubles. and production plan 500 pcs. per year allows you to get an economic effect in the amount of 60 million rubles.

Список литературы
1. Справочная книга по светотехнике. Под редакцией Ю.Б. Айзенберга.- М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 98.List of references
1. Reference book on lighting technology. Edited by Yu.B. Eisenberg.- M .: Energoatomizdat, 1983, p. 98.

2. Авторское свидетельство СССР N 1578773 "Металлогалогенная лампа", БИ N 26, 1990 г. 2. USSR author's certificate N 1578773 "Metal halide lamp", BI N 26, 1990

Claims

A metal halide lamp containing a burner of an optically transparent material with hermetically sealed electrodes, filled with an inert gas, mercury in an amount of from 0.0001 to 4.3 mg / cm ³ and at least additives to provide the burner with halides of emitting metals of group VIII of the Periodic system of chemical elements from 0.0796 to 2.6 mg / cm ³ , characterized in that the lamp parameters are determined from the following ratio:

where I _l is the rated current of the lamp, A;
d _el - the diameter of the electrode rod, mm;
R _l - lamp power, W;
S is the internal surface area of the burner, mm ² ;
K is the coefficient of proportionality, having a value of 1.0 and a dimension of mm ⁴ / A · W.