RU103674U1

RU103674U1 - LINEAR LUMINESCENT LAMP

Info

Publication number: RU103674U1
Application number: RU2010151551/28U
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Силкин; Федор Дмитриевич Кудашкин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Ксенон"
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2011-04-20

Abstract

Линейная люминесцентная лампа, содержащая разрядную колбу из оптически прозрачного материала, заполненную рабочим веществом, с электродами, соединенными с цоколями для подключения к источнику питания, и светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала, покрытую слоем люминофора и защитным слоем, во внутреннем объеме которой размещена разрядная колба. A linear fluorescent lamp containing a discharge flask of optically transparent material filled with a working substance, with electrodes connected to the socles for connection to a power source, and a light-diffusing bulb of optically transparent material, coated with a phosphor layer and a protective layer, in the inner volume of which a discharge flask is placed .

Description

Полезная модель относится к светотехнике и приборостроению и может быть использована при проектировании новых энергоэффективных высоконадежных люминесцентных газоразрядных источников света. Полезная модель направлена на увеличение срока службы линейной люминесцентной лампы.The utility model relates to lighting engineering and instrumentation and can be used in the design of new energy-efficient highly reliable luminescent gas-discharge light sources. The utility model is aimed at increasing the service life of a linear fluorescent lamp.

Известна линейная люминесцентная лампа, содержащая разрядную колбу из оптически прозрачного материала, заполненную рабочим веществом, с электродами, соединенными с цоколями для подключения к источнику питания, покрытую слоем люминофора, (Источники света. Каталог. - OSRAM, 2009. - С.4.12).Known linear fluorescent lamp containing a discharge flask of optically transparent material filled with a working substance, with electrodes connected to the socles for connecting to a power source, coated with a layer of phosphor (Light sources. Catalog. - OSRAM, 2009. - P. 4.12).

Недостатком линейной люминесцентной лампы является малый срок службы, что обусловлено сравнительно быстрой деградацией материала разрядной колбы и люминофора из-за их загрязнения продуктами, образующимися в электрическом разряде в процессе эксплуатации.The disadvantage of a linear fluorescent lamp is its short service life, which is due to the relatively rapid degradation of the material of the discharge flask and phosphor due to their contamination with products formed in the electric discharge during operation.

Известна линейная люминесцентная лампа, содержащая разрядную колбу в виде трубки из оптически прозрачного материала, заполненную рабочим веществом, с электродами, соединенными с цоколями для подключения к источнику питания, покрытую слоем люминофора (Каталог ламп 2009/2010 гг. - GE LIGHTING, 2009. - С.44).Known linear fluorescent lamp containing a discharge bulb in the form of a tube of optically transparent material filled with a working substance, with electrodes connected to the socles for connection to a power source, coated with a phosphor layer (Catalog of lamps 2009/2010 - GE LIGHTING, 2009. - S.44).

Известна линейная люминесцентная лампа, содержащая разрядную колбу из оптически прозрачного материала, заполненную рабочим веществом, с электродами, соединенными с цоколями для подключения к источнику питания, покрытую слоем люминофора (Каталог источников света. - ГУП РМ «НИИИС им. А.Н.Лодыгина», 2009. - С.5).Known linear fluorescent lamp containing a discharge flask of optically transparent material filled with a working substance, with electrodes connected to the socles for connecting to a power source, coated with a layer of phosphor (Catalog of light sources. - State Unitary Enterprise RM NIIIS named after A.N. Lodygin " , 2009. - P.5).

Указанная линейная люминесцентная лампа является наиболее близкой по технической сущности к полезной модели и выбрана в качестве прототипа.The specified linear fluorescent lamp is the closest in technical essence to a utility model and is selected as a prototype.

Полезная модель направлена на решение задачи увеличения срока службы линейной люминесцентной лампы, что является целью полезной модели.The utility model is aimed at solving the problem of increasing the service life of a linear fluorescent lamp, which is the purpose of the utility model.

Указанная цель достигается тем, что в линейной люминесцентной лампе, содержащей разрядную колбу из оптически прозрачного материала, заполненную рабочим веществом, с электродами, соединенными с цоколями для подключения к источнику питания, и светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала, покрытую слоем люминофора и защитным слоем, во внутреннем объеме светорассеивающей колбы размещена разрядная колба.This goal is achieved by the fact that in a linear fluorescent lamp containing a discharge flask of optically transparent material filled with a working substance, with electrodes connected to the socles for connection to a power source, and a diffuser flask of optically transparent material coated with a phosphor layer and a protective layer, a discharge bulb is placed in the inner volume of the light-scattering bulb.

Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является увеличение срока службы линейной люминесцентной лампы, что достигается за счет принятого нового принципа преобразования электрической энергии в световую энергию. Световая энергия вырабатывается за счет эффективного использования энергии излучения от разрядной колбы, преобразуемого вынесенным слоем люминофора в видимый свет. Такое преобразовании энергии оптимально и позволяют создать люминесцентную газоразрядную лампу с максимально длительным сроком службы, что обусловлено существенным замедлением деградации материала разрядной колбы и люминофора при загрязнении продуктами, образующимися в электрическом разряде в процессе эксплуатации. Люминофор защищен от загрязнения продуктами, образующимися в объеме электрического разряда, таким образом, за счет вынесения его за пределы зоны разряда. Срок службы слоя люминофора возрастает также за счет оптимизации его температурного режима. Для дополнительной защиты от неблагоприятных воздействий окружающей среды слой люминофора защищен и специальным защитным слоем, который существенно снижает скорость его деградации и увеличивает общий срок службы линейной люминесцентной лампы.A significant difference characterizing the utility model is an increase in the service life of a linear fluorescent lamp, which is achieved due to the adopted new principle of converting electric energy into light energy. Light energy is generated due to the efficient use of radiation energy from a discharge bulb, which is converted by a removed phosphor layer into visible light. This energy conversion is optimal and allows you to create a fluorescent gas discharge lamp with the longest possible life, due to a significant slowdown in the degradation of the material of the discharge bulb and phosphor when contaminated with products formed in an electric discharge during operation. The phosphor is protected from contamination by products formed in the volume of the electric discharge, thus, by moving it outside the discharge zone. The service life of the phosphor layer also increases due to the optimization of its temperature regime. For additional protection against adverse environmental influences, the phosphor layer is also protected by a special protective layer, which significantly reduces its degradation rate and increases the overall service life of a linear fluorescent lamp.

Увеличение срока службы линейной люминесцентной лампы, является полученным техническим результатом, обусловленным новым принципом преобразования энергии, особенностями новой конструкции линейной люминесцентной лампы и ее элементов, наличием новых элементов в устройстве, наличием защитного слоя люминофора, то есть, отличительными признаками полезной модели. Таким образом, отличительные признаки заявляемой линейной люминесцентной лампы являются существенными.The increase in the service life of a linear fluorescent lamp is a technical result due to the new principle of energy conversion, the features of the new design of a linear fluorescent lamp and its elements, the presence of new elements in the device, the presence of a protective layer of the phosphor, that is, the hallmarks of the utility model. Thus, the distinguishing features of the claimed linear fluorescent lamp are significant.

На рисунке приведен пример типовой конструкции линейной люминесцентной лампы.The figure shows an example of a typical linear fluorescent lamp design.

Линейная люминесцентная лампа содержит разрядную колбу 1 из оптически прозрачного материала, заполненную рабочим веществом, с электродами, соединенными с цоколями 2 для подключения к источнику питания, и светорассеивающую колбу 3 из оптически прозрачного материала, светорассеивающая колба покрыта слоем люминофора 4 и защитным слоем 5, разрядная колба размещена во внутреннем объеме светорассеивающей колбы.The linear fluorescent lamp contains a discharge flask 1 of an optically transparent material filled with a working substance, with electrodes connected to the socles 2 for connection to a power source, and a diffuser bulb 3 of an optically transparent material, the diffuser bulb is coated with a phosphor layer 4 and a protective layer 5, discharge the flask is located in the internal volume of the light-scattering bulb.

Линейная люминесцентная лампа в установившемся режиме работает следующим образом. Лампа через цоколи 2 стандартного вида (например, G13), установленные на ее концах, подключается к специальной питающей сети переменного тока (источнику питания). Разрядная колба 1 является несущей конструкцией, на которой устанавливаются все остальные элементы линейной люминесцентной лампы (цоколи 2 для подключения к источнику питания, светорассеивающая колба 3), и основным рабочим элементом устройства. При работе устройства часть энергии рассеивается, что приводит к разогреву элементов. Отвод тепла осуществляется, в том числе, разрядной колбой 1 и светорассеивающей колбой 3. Источник питания линейной люминесцентной лампы выполняется в виде специального электронного пускорегулирующего аппарата. Электронный пускорегулирующий аппарат преобразует переменное напряжение питающей сети низкой частоты в переменное напряжение, например, повышенной частоты, необходимое для питания разрядной колбы 1 и поддержания в ней электрического разряда за счет передачи энергии от тока проводимости, протекающего через электроды колбы 1 и плазму электрического разряда разрядной колбы 1. При работе устройства электронный пускорегулирующий аппарат обеспечивает требуемые параметры преобразования напряжения питающей сети (низкие пульсации выходного напряжения и тока лампы, стабилизированный выходной ток, высокий коэффициент мощности и коэффициент полезного действия). Электрический разряд в колбе 1 излучает свет определенных длин волн, который преобразуется слоем люминофора 4, нанесенным на внутреннюю поверхность светорассеивающей колбы 3 из оптически прозрачного материала, восстанавливающим недостающие части спектра с целью получения «белого света». Для защиты люминофора 4 от загрязнения продуктами, образующимися в объеме электрического разряда, и температурных воздействий, он вынесен за пределы разрядной колбы 1. Для дополнительной защиты слоя люминофора 4 от неблагоприятных воздействий окружающей среды (влага, агрессивные газы, пыль) используется специальный защитный слой 5. Энергия, как отмечено выше, поступает в объем разрядной колбы 1 от тока проводимости, протекающего через электроды, соединенные с цоколями 2 для подключения к электронному пускорегулирующему аппарату (источнику питания). Электроны, эмитируемые с электродов разрядной колбы 1, ускоренные электрическим полем, вызывает ионизацию атомов рабочего вещества разрядной колбы 1 и образование плазмы. Плазма представляет собой проводящую среду. Электрическая цепь замыкается через электроды разрядной колбы 1, в результате чего через нее протекает ток проводимости, поддерживающий разряд в колбе 1. Ускоренные электроны плазмы возбуждают атомы рабочего вещества разрядной колбы 1. Переход атомов рабочего вещества в нормальное состояние вызывает излучение световых волн, в том числе, в ультрафиолетовом диапазоне. Ультрафиолетовое излучение от разрядной колбы 1 воздействует на слой люминофора 4, что и вызывает преобразование излучения в видимый свет.Linear fluorescent lamp in steady state operates as follows. The lamp through the socles 2 of a standard type (for example, G13) installed at its ends is connected to a special AC mains supply (power source). The discharge bulb 1 is a supporting structure on which all the other elements of the linear fluorescent lamp are installed (socles 2 for connecting to a power source, light-diffusing bulb 3), and the main working element of the device. During operation of the device, part of the energy is dissipated, which leads to heating of the elements. Heat removal is carried out, including by a discharge bulb 1 and a light-diffusing bulb 3. The power source of a linear fluorescent lamp is in the form of a special electronic ballast. An electronic ballast converts an alternating voltage of a low-frequency supply network to an alternating voltage, for example, of an increased frequency, necessary for supplying a discharge bulb 1 and maintaining an electric discharge therein by transferring energy from a conduction current flowing through the electrodes of bulb 1 and the plasma of an electric discharge of a discharge bulb 1. When the device is operating, the electronic ballast provides the required parameters for converting the supply voltage (low output ripple voltage and the lamp current, the output current is stabilized, high power factor and efficiency). An electric discharge in the bulb 1 emits light of certain wavelengths, which is converted by a phosphor layer 4 deposited on the inner surface of the diffuser bulb 3 from an optically transparent material, restoring the missing parts of the spectrum in order to obtain "white light". To protect the phosphor 4 from contamination by products formed in the volume of the electric discharge and temperature effects, it has been removed from the discharge bulb 1. For additional protection of the phosphor layer 4 from adverse environmental influences (moisture, aggressive gases, dust), a special protective layer 5 is used . Energy, as noted above, enters the volume of the discharge flask 1 from the conduction current flowing through the electrodes connected to the socles 2 for connection to an electronic ballast (source nutrition). Electrons emitted from the electrodes of the discharge bulb 1, accelerated by an electric field, cause ionization of the atoms of the working substance of the discharge bulb 1 and the formation of plasma. Plasma is a conductive medium. The electric circuit is closed through the electrodes of the discharge bulb 1, as a result of which a conduction current flows, supporting the discharge in the bulb 1. Accelerated plasma electrons excite the atoms of the working substance of the discharge bulb 1. The transition of the atoms of the working substance to the normal state causes the emission of light waves, including in the ultraviolet range. Ultraviolet radiation from the discharge bulb 1 acts on the phosphor layer 4, which causes the conversion of radiation into visible light.

Разрядная колба 1 может быть выполнена из кварцевого стекла, или другого оптически прозрачного материала, пропускающего видимое и ультрафиолетовое излучение. Светорассеивающая колба 3 выполняется из обычного стекла или оптически прозрачного полимерного материала (например, поликарбоната).The discharge flask 1 can be made of quartz glass, or other optically transparent material that transmits visible and ultraviolet radiation. The light-scattering bulb 3 is made of ordinary glass or an optically transparent polymeric material (for example, polycarbonate).

В результате вынесения слоя люминофора за пределы объема разряда и разрядной колбы, эффективной защиты, исключения неблагоприятных термических воздействий, возрастает срок его службы, что, в целом, увеличивает срок службы и надежность работы заявляемой линейной люминесцентной лампы. Снижение влияния интенсивного распыления электродов разрядной колбы на слой люминофора обеспечивает увеличение сроков службы и снижение скорости деградации люминофора и материала разрядной колбы, вызываемых их загрязнением продуктами, образующимися в объеме электрического разряда. Люминофор и материал разрядной колбы надежно защищаются от загрязнений дополнительным специальным защитным слоем. Срок службы новой линейной люминесцентной лампы, по сравнению с прототипом, может быть увеличен, не менее чем на 20% (до 18÷20 тыс.ч). Время наработки на отказ заявляемой лампы (оценка надежности работы) увеличивается, не менее чем на 30÷35% по сравнению с прототипом.As a result of the removal of the phosphor layer beyond the limits of the volume of the discharge and the discharge bulb, effective protection, elimination of adverse thermal effects, its service life increases, which, in general, increases the service life and reliability of the inventive linear fluorescent lamp. Reducing the effect of intensive atomization of the electrodes of the discharge bulb on the phosphor layer provides an increase in the service life and a decrease in the rate of degradation of the phosphor and the material of the discharge bulb caused by their contamination with products formed in the volume of the electric discharge. The phosphor and the material of the discharge bulb are reliably protected from contamination by an additional special protective layer. The service life of the new linear fluorescent lamp, compared with the prototype, can be increased by at least 20% (up to 18 ÷ 20 thousand hours). The MTBF of the inventive lamp (reliability assessment) is increased by at least 30 ÷ 35% compared with the prototype.

По сравнению с прототипом, дополнительно, повышается коэффициент полезного действия линейной люминесцентной лампы в процессе длительной эксплуатации за счет меньшего спада светового потока. В результате, в осветительных системах могут использоваться лампы с меньшим запасом по световому потоку и на меньшую мощность. Коэффициент полезного действия лампы увеличивается на 2÷3%.Compared with the prototype, in addition, the efficiency of a linear fluorescent lamp in the process of long-term operation is increased due to a smaller decrease in luminous flux. As a result, lighting systems can use lamps with a lower margin in luminous flux and lower power. The lamp efficiency is increased by 2 ÷ 3%.

Дополнительно, в новой линейной люминесцентной лампе обеспечивается более высокая светоотдача. По сравнению с прототипом светоотдача может возрасти до 90÷100 лм/Вт, что на 5÷7% выше, чем в прототипе и других известных лампах, использующих электрический разряд низкого давления. Может быть также снижено общее количество ртути при выполнении лампы на заданную мощность и световой поток.Additionally, the new linear fluorescent lamp provides higher light output. Compared with the prototype, light output can increase up to 90 ÷ 100 lm / W, which is 5-7% higher than in the prototype and other well-known lamps using low-pressure electric discharge. The total amount of mercury can also be reduced when the lamp is run at a given power and light output.

По сравнению с прототипом может быть существенно упрощена конструкция и снижена цена (на 3÷5%) заявляемой линейной люминесцентной лампы. Это достигается за счет возможности использования элементов устройства на меньшую установленную мощность и с более низкой ценой, сокращения расхода дорогостоящих материалов.Compared with the prototype, the design can be greatly simplified and the price (3–5%) of the claimed linear fluorescent lamp can be reduced. This is achieved due to the possibility of using the elements of the device at a lower installed capacity and with a lower price, reducing the consumption of expensive materials.

По сравнению с прототипом могут быть снижены весогабаритные показатели заявляемой линейной люминесцентной лампы (до 3% в диаметре) за счет оптимизации конструкции и возможности применения новых материалов. Заявляемая лампа может эффективно работать в более широком диапазоне рабочих температур (до - 20°С), за счет улучшения условий эксплуатации разрядной колбы. Новая люминесцентная лампа может быть использована в качестве оптимального узла перспективных линейных интегрированных (с встроенными электронными пускорегулирующими аппаратами) люминесцентных ламп.Compared with the prototype, the overall dimensions of the inventive linear fluorescent lamp (up to 3% in diameter) can be reduced by optimizing the design and the possibility of using new materials. The inventive lamp can effectively operate in a wider range of operating temperatures (up to -20 ° C), due to improved operating conditions of the discharge bulb. The new fluorescent lamp can be used as an optimal node for prospective linear integrated (with integrated electronic ballasts) fluorescent lamps.

Уменьшение весогабаритных показателей и расширение температурного диапазона надежной работы линейной люминесцентной лампы существенно расширяет ее область применения. Расширение области применения заявляемой лампы, по сравнению с прототипом, представляет собой важное новое потребительское качество устройства.Reducing weight and dimensions and expanding the temperature range of reliable operation of a linear fluorescent lamp significantly expands its scope. The expansion of the scope of the claimed lamp, compared with the prototype, represents an important new consumer quality device.

Claims

A linear fluorescent lamp containing a discharge flask of optically transparent material filled with a working substance, with electrodes connected to the socles for connection to a power source, and a light-diffusing bulb of optically transparent material, coated with a phosphor layer and a protective layer, in the inner volume of which a discharge flask is placed .