RU103894U1

RU103894U1 - COMPACT LUMINESCENT LAMP

Info

Publication number: RU103894U1
Application number: RU2010152864/07U
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Силкин; Федор Дмитриевич Кудашкин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Ксенон"
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2011-04-27

Abstract

Компактная люминесцентная лампа, содержащая корпус с цоколем для подключения к питающей сети, разрядную трубку из оптически прозрачного материала, электронный пускорегулирующий аппарат и светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала, закрепленную на корпусе, покрытую слоем люминофора и защитным слоем, во внутреннем объеме которой размещена разрядная трубка. A compact fluorescent lamp containing a housing with a base for connecting to a power supply network, a discharge tube made of optically transparent material, an electronic ballast and an optical diffuser made of optically transparent material, mounted on the housing, coated with a phosphor layer and a protective layer, in which the discharge tube is located .

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 компактной 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 life of a compact fluorescent lamp.

Известна компактная люминесцентная лампа, содержащая корпус с цоколем для подключения к питающей сети, разрядную трубку из оптически прозрачного материала, покрытую слоем люминофора, электронный пускорегулирующий аппарат и светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала, закрепленную на корпусе, во внутреннем объеме которой размещена разрядная трубка (Источники света. Каталог. - OSRAM, 2009. - С.3.09).A compact fluorescent lamp is known, comprising a housing with a base for connecting to a power supply network, a discharge tube of optically transparent material coated with a phosphor layer, an electronic ballast and a diffuser bulb of optically transparent material, mounted on the housing, in the internal volume of which a discharge tube is located (Sources light. Catalog. - OSRAM, 2009. - P.3.09).

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

Известна компактная люминесцентная лампа, содержащая корпус с цоколем для подключения к питающей сети, разрядную трубку из оптически прозрачного материала, покрытую слоем люминофора, электронный пускорегулирующий аппарат и светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала, закрепленную на корпусе, во внутреннем объеме которой размещена разрядная трубка (Spectrum. Каталог ламп 2009/2010 гг. - GE LIGHTING, 2009. - С.76).A compact fluorescent lamp is known, comprising a housing with a base for connection to a power supply network, a discharge tube made of an optically transparent material coated with a phosphor layer, an electronic ballast and a diffuser bulb made of optically transparent material, mounted on a housing in the interior of which a discharge tube is placed (Spectrum The catalog of lamps 2009/2010 - GE LIGHTING, 2009. - P.76).

Известна компактная люминесцентная лампа, содержащая корпус с цоколем для подключения к питающей сети, разрядную трубку из оптически прозрачного материала, покрытую слоем люминофора, электронный пускорегулирующий аппарат и светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала, закрепленную на корпусе, во внутреннем объеме которой размещена разрядная трубка (Энергосберегающие лампы. Каталог. - GENERAL, 2010. - С.10).A compact fluorescent lamp is known, comprising a housing with a base for connection to a power supply network, a discharge tube made of an optically transparent material coated with a phosphor layer, an electronic ballast and a diffuser bulb made of optically transparent material, mounted on the housing, in the internal volume of which a discharge tube is placed (Energy-saving lamps. Catalog. - GENERAL, 2010. - P.10).

Указанная компактная люминесцентная лампа является наиболее близкой по технической сущности к полезной модели и выбрана в качестве прототипа.The specified compact 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 компактной люминесцентной лампы, что является целью полезной модели.The utility model is aimed at solving the problem of increasing the life of a compact fluorescent lamp, which is the purpose of the utility model.

Указанная цель достигается тем, что в компактной люминесцентной лампе, содержащей корпус с цоколем для подключения к питающей сети, разрядную трубку из оптически прозрачного материала, электронный пускорегулирующий аппарат и светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала, закрепленную на корпусе, покрытую слоем люминофора и защитным слоем, во внутреннем объеме светорассеивающей колбы размещена разрядная трубка.This goal is achieved by the fact that in a compact fluorescent lamp containing a housing with a socle for connecting to the mains, a discharge tube of optically transparent material, an electronic ballast and a diffuser bulb of optically transparent material, mounted on the housing, coated with a phosphor layer and a protective layer, a discharge tube is placed in the inner volume of the diffuser bulb.

Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является увеличение срока службы компактной 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 трубки, преобразуемого вынесенным слоем люминофора в видимый свет. Такое преобразование энергии оптимально и позволяют создать люминесцентную газоразрядную лампу с максимально длительным сроком службы, что обусловлено существенным замедлением деградации материала разрядной трубки и слоя 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 компактной люминесцентной лампы.A significant difference characterizing the utility model is an increase in the service life of a compact 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 tube, 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 tube and the phosphor layer during contamination by products formed in the 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 life of a compact fluorescent lamp.

Увеличение срока службы компактной люминесцентной лампы, является полученным техническим результатом, обусловленным новым принципом преобразования энергии, особенностями новой конструкции компактной 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 компактной люминесцентной лампы являются существенными.The increase in the service life of a compact fluorescent lamp is a technical result due to the new principle of energy conversion, the features of the new design of a compact 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 inventive compact fluorescent lamp are essential.

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

Компактная люминесцентная лампа содержит корпус 1 с цоколем 2 для подключения к питающей сети, разрядную трубку 3 из оптически прозрачного материала, электронный пускорегулирующий аппарат 4 и светорассеивающую колбу 5 из оптически прозрачного материала. Колба закреплена на корпусе, покрыта слоем люминофора 6 и защитным слоем 7. Во внутреннем объеме колбы размещена разрядная трубка.The compact fluorescent lamp comprises a housing 1 with a cap 2 for connection to a power supply network, a discharge tube 3 of optically transparent material, an electronic ballast 4 and a diffuser bulb 5 of optically transparent material. The flask is fixed on the body, covered with a phosphor layer 6 and a protective layer 7. A discharge tube is placed in the inner volume of the flask.

Компактная люминесцентная лампа в установившемся режиме работает следующим образом. Лампа через цоколь 2 стандартного вида (например, Е14, Е27), установленном на ее корпусе 1, подключается к стандартной питающей сети переменного тока (источнику питания). Корпус 1 является несущей конструкцией, на которой устанавливаются все остальные элементы компактной люминесцентной лампы (цоколь 2 для подключения к источнику питания, разрядная трубка 3, пускорегулирующий аппарат 4, светорассеивающая колба 5), и важным рабочим элементом всего устройства. При работе устройства часть энергии рассеивается, что приводит к разогреву элементов. Отвод тепла осуществляется, в том числе, корпусом 1 и светорассеивающей колбой 5. Источник питания компактной люминесцентной лампы выполняется в виде специального электронного пускорегулирующего аппарата 4. Электронный пускорегулирующий аппарат 4 преобразует переменное напряжение питающей сети низкой частоты в переменное напряжение, например, повышенной частоты, необходимое для питания разрядной трубки 3 и поддержания в ней дугового электрического разряда низкого давления за счет передачи энергии от тока проводимости, протекающего через электроды разрядной трубки 3 и плазму электрического разряда разрядной трубки 3 из оптически прозрачного материала. При работе устройства электронный пускорегулирующий аппарат 4 обеспечивает требуемые параметры преобразования напряжения питающей сети (низкие пульсации выходного напряжения и тока компактной люминесцентной лампы, стабилизированный выходной ток, высокий коэффициент мощности и коэффициент полезного действия). Электрический разряд в трубке 3 излучает свет определенных длин волн, который преобразуется слоем люминофора 6, нанесенным на внутреннюю поверхность светорассеивающей колбы 5 из оптически прозрачного материала, восстанавливающим недостающие части спектра излучения компактной люминесцентной лампы с целью получения «белого света». Для защиты слоя люминофора 6 от загрязнения продуктами, образующимися в объеме электрического разряда, и температурных воздействий, он вынесен за пределы зоны разряда разрядной трубки 3. Для дополнительной защиты слоя люминофора 6 от неблагоприятных воздействий окружающей среды (влага, агрессивные газы, пыль) используется специальный дополнительный защитный слой 7. Энергия, как отмечено выше, поступает в объем разряда разрядной трубки 3 от тока проводимости, протекающего через ее электроды, соединенные с цоколем 2 для подключения к питающей сети (источнику питания) через электронный пускорегулирующий аппарат 4. Электроны, эмитируемые с электродов разрядной трубки 3, ускоренные электрическим полем, вызывают ионизацию атомов рабочего вещества разрядной трубки 3 и образование плазмы. Плазма в объеме разряда разрядной трубки 3 представляет собой проводящую среду. Электрическая цепь замыкается через электроды разрядной трубки 3, в результате чего через нее протекает ток проводимости, поддерживающий дуговой разряд низкого давления в трубке 3. Ускоренные электроны плазмы возбуждают атомы рабочего вещества разрядной трубки 3. Переход атомов рабочего вещества в нормальное состояние вызывает излучение световых волн, в том числе, в ультрафиолетовом диапазоне. Ультрафиолетовое излучение от разрядной трубки 3 воздействует на слой люминофора 6, что и вызывает преобразование излучения в видимый «белый» свет. Защитный слой 7 также является оптически прозрачным для излучения разрядной трубки 3 и, таким образом, не оказывает влияния на световую отдачу всего устройства.A compact fluorescent lamp in steady state operates as follows. The lamp through the base 2 standard type (for example, E14, E27) installed on its housing 1, is connected to a standard AC power supply (power source). The housing 1 is a supporting structure on which all other elements of a compact fluorescent lamp are installed (base 2 for connecting to a power source, discharge tube 3, ballasts 4, diffuser bulb 5), and an important working element of the whole device. During operation of the device, part of the energy is dissipated, which leads to heating of the elements. Heat removal is carried out, inter alia, by the housing 1 and the light-diffusing bulb 5. The power source of the compact fluorescent lamp is in the form of a special electronic ballast 4. The electronic ballast 4 converts the alternating voltage of the low-frequency supply network into alternating voltage, for example, an increased frequency, necessary to power the discharge tube 3 and to maintain in it an electric arc discharge of low pressure due to the transfer of energy from the conduction current flowing through cutting the electrodes of the discharge tube 3 and the plasma of the electric discharge of the discharge tube 3 from an optically transparent material. When the device is in operation, the electronic ballast 4 provides the required parameters for converting the voltage of the supply network (low ripple of the output voltage and current of the compact fluorescent lamp, stabilized output current, high power factor and efficiency). An electric discharge in the tube 3 emits light of certain wavelengths, which is converted by a phosphor layer 6 deposited on the inner surface of the diffuser bulb 5 from an optically transparent material, which restores the missing parts of the radiation spectrum of a compact fluorescent lamp in order to obtain "white light". To protect the phosphor layer 6 from pollution by the products formed in the volume of the electric discharge and temperature effects, it is moved outside the discharge zone of the discharge tube 3. For additional protection of the phosphor layer 6 from adverse environmental influences (moisture, aggressive gases, dust), a special additional protective layer 7. Energy, as noted above, enters the discharge volume of the discharge tube 3 from the conduction current flowing through its electrodes connected to the cap 2 for connection to the supply th network (power source) through an electronic ballast 4. The electrons emitted from the electrodes of the discharge tube 3, accelerated by the electric field, cause ionization of the atoms of the working substance of the discharge tube 3 and the formation of plasma. Plasma in the discharge volume of the discharge tube 3 is a conductive medium. The electric circuit is closed through the electrodes of the discharge tube 3, as a result of which a conduction current flows, supporting a low-pressure arc discharge in the tube 3. Accelerated plasma electrons excite the atoms of the working substance of the discharge tube 3. The transition of the working substance atoms to the normal state causes the emission of light waves, including in the ultraviolet range. Ultraviolet radiation from the discharge tube 3 acts on the phosphor layer 6, which causes the conversion of radiation into visible "white" light. The protective layer 7 is also optically transparent to the radiation of the discharge tube 3 and, thus, does not affect the light output of the entire device.

Разрядная трубка 3 может быть выполнена из кварцевого стекла, или другого оптически прозрачного материала, пропускающего видимое и ультрафиолетовое излучение. Светорассеивающая колба 5 выполняется либо из обычного стекла или из оптически прозрачного полимерного материала (например, поликарбоната).The discharge tube 3 may be made of quartz glass, or other optically transparent material that transmits visible and ultraviolet radiation. The light-scattering bulb 5 is made of either ordinary glass or an optically transparent polymeric material (e.g. polycarbonate).

В результате вынесения слоя люминофора за пределы объема разряда и разрядной трубки, эффективной защиты люминофора, исключения неблагоприятных термических воздействий возрастает срок его службы, что, в целом, увеличивает срок службы и надежность работы заявляемой компактной люминесцентной лампы. Снижение влияния интенсивного распыления электродов разрядной трубки в процессе функционирования лампы на слой люминофора обеспечивает увеличение сроков службы и снижение скорости деградации люминофора и материала разрядной трубки, вызываемых их загрязнением продуктами, образующимися в объеме электрического разряда. Люминофор и материал разрядной колбы надежно защищаются от загрязнений также дополнительным специальным защитным слоем. Срок службы новой компактной люминесцентной лампы, по сравнению с прототипом, может быть увеличен, не менее чем на 20% (до 20÷22 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 tube, effective protection of the phosphor, elimination of adverse thermal effects, its service life increases, which, in general, increases the service life and reliability of the inventive compact fluorescent lamp. Reducing the effect of intense atomization of the electrodes of the discharge tube during the operation of the lamp 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 tube caused by their contamination with products formed in the volume of the electric discharge. The phosphor and material of the discharge bulb are reliably protected from contamination by an additional special protective layer. The service life of the new compact fluorescent lamp, compared with the prototype, can be increased by at least 20% (up to 20 ÷ 22 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 компактной люминесцентной лампы в процессе длительной эксплуатации за счет меньшего спада светового потока. В результате, в осветительных системах с новыми лампами могут использоваться лампы с меньшим запасом по световому потоку и на меньшую мощность. Коэффициент полезного действия новой компактной люминесцентной лампы увеличивается на 2÷3%.Compared with the prototype, in addition, the efficiency of a compact fluorescent lamp in the process of long-term operation is increased due to a smaller decrease in luminous flux. As a result, in lighting systems with new lamps, lamps with a lower margin in luminous flux and lower power can be used. The efficiency of the new compact fluorescent lamp is increased by 2 ÷ 3%.

Дополнительно, в новой компактной люминесцентной лампе обеспечивается более высокая светоотдача. Светоотдача увеличивается за счет снижения количества отраженной и рассеянной (недоиспользованной) световой энергии в светорассеивающей колбе и слое люминофора. По сравнению с прототипом, светоотдача новой лампы может возрасти до 80÷90 лм/Вт, что, в целом, на 7÷9% выше, чем в прототипе и других известных компактных лампах, использующих электрический разряд низкого давления и люминесценцию.Additionally, the new compact fluorescent lamp provides higher light output. Luminous efficiency is increased by reducing the amount of reflected and scattered (underused) light energy in a light-scattering bulb and a phosphor layer. Compared with the prototype, the light output of the new lamp can increase up to 80 ÷ 90 lm / W, which, in general, is 7 ÷ 9% higher than in the prototype and other known compact lamps using low-pressure electric discharge and luminescence.

В новой лампе, по сравнению с прототипом, может быть также снижено общее количество ртути (при выполнении компактной люминесцентной лампы на заданную мощность и световой поток). Отмеченное выше свойство обусловлено меньшим расходом ртути в рабочем объеме разрядной трубки на соединения с элементами слоя люминофора в процессе длительной эксплуатации компактной люминесцентной лампы. Новая компактная люминесцентная лампа может быть отнесена к более экологически чистым устройствам.In the new lamp, in comparison with the prototype, the total amount of mercury can also be reduced (when performing a compact fluorescent lamp at a given power and light flux). The property noted above is due to the lower consumption of mercury in the working volume of the discharge tube for compounds with phosphor layer elements during the long-term operation of a compact fluorescent lamp. The new compact fluorescent lamp can be classified as more environmentally friendly devices.

По сравнению с прототипом может быть существенно упрощена конструкция и снижена цена (на 3÷5%) заявляемой компактной люминесцентной лампы. Это достигается за счет возможности использования элементов устройства на меньшую установленную мощность и с более низкой ценой, существенного сокращения расхода дорогостоящих материалов, уменьшения установленной мощности электронного пускорегулирующего аппарата и упрощения его устройства.Compared with the prototype, the design can be greatly simplified and the price (3–5%) of the inventive compact 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, significantly reducing the consumption of expensive materials, reducing the installed capacity of the electronic ballast and simplifying its device.

По сравнению с прототипом могут быть снижены весогабаритные показатели заявляемой компактной люминесцентной лампы (до 3% в объеме) за счет оптимизации конструкции и возможности применения новых материалов.Compared with the prototype, the overall dimensions of the inventive compact fluorescent lamp (up to 3% in volume) can be reduced by optimizing the design and the possibility of using new materials.

Заявляемая лампа может эффективно работать в более широком диапазоне рабочих температур (до - 20°С), по сравнению с прототипом, за счет улучшения условий эксплуатации разрядной трубки.The inventive lamp can effectively operate in a wider range of operating temperatures (up to -20 ° C), compared with the prototype, by improving the operating conditions of the discharge tube.

Уменьшение весогабаритных показателей и расширение температурного диапазона надежной работы компактной люминесцентной лампы существенно расширяет ее область применения. Расширение области применения заявляемой компактной люминесцентной 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 compact fluorescent lamp significantly expands its scope. The expansion of the scope of the claimed compact fluorescent lamp, compared with the prototype, represents an important new consumer quality device.

Claims

A compact fluorescent lamp containing a housing with a socle for connection to a power supply network, a discharge tube made of optically transparent material, an electronic ballast and a diffuser bulb made of optically transparent material, mounted on the housing, coated with a phosphor layer and a protective layer, in which the discharge tube is located .