RU130751U1

RU130751U1 - QUARTZ LAMP

Info

Publication number: RU130751U1
Application number: RU2012157172/07U
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Новиков; Юрий Петрович Петренко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЗЛАТО Медицинские технологии"
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-07-27

Abstract

Лампа кварцевая, колба которой выполнена из кварцевого стекла, на внешнюю поверхность которой нанесено селективнопропускающее покрытие, заполнена инертным газом с дозированным количеством ртути, с двумя электродными сборками, в составе электрода горения и электрода зажигания, каждый из которых закреплен на электродной ножке, соединен с фольгой контактной электродной и с контактом электродным, электроды горения выполнены из неоднократно скрученной спирали, с покрытием, понижающим работу выхода электронов, при этом электроды зажигания также выполнены из неоднократно скрученной спирали с покрытием, понижающим работу выхода электронов, дополнительно в колбу лампы дозированно добавлена соль цезия, а на наружную поверхность электродных участков колбы лампы нанесено отражающее покрытие двуокисью циркония.A quartz lamp, the bulb of which is made of quartz glass, on the outer surface of which a selectively transmitting coating is applied, is filled with an inert gas with a metered amount of mercury, with two electrode assemblies, consisting of a combustion electrode and an ignition electrode, each of which is fixed to the electrode leg, connected to a foil contact electrode and with electrode contact, the combustion electrodes are made of repeatedly twisted spiral, with a coating that lowers the electron work function, while the ignition electrodes they are also made of a repeatedly twisted spiral with a coating that lowers the electron work function, cesium salt is added to the lamp bulb in addition, and zirconia is coated on the outer surface of the electrode sections of the lamp bulb.

Description

Изобретение касается светотехнических устройств электрорадиотехники, в частности лампы газоразрядной ртутной кварцевой ультрафиолетовой, и может быть использовано в составе аппаратов ультрафиолетового облучения в медицине, а также в технологических системах, требующих источник ультрафиолетового излучения, например, в электронике и спектроскопии и др.The invention relates to lighting devices of electro-radio engineering, in particular a gas-discharge mercury quartz ultraviolet lamp, and can be used as a part of ultraviolet irradiation apparatus in medicine, as well as in technological systems requiring an ultraviolet radiation source, for example, in electronics and spectroscopy, etc.

Известна лампа, колба которой выполнена из кварцевого стекла и заполнена инертным газом с дозированным количеством ртути, с двумя электродными сборками, каждая из которых соединена с фольгой контактной электродной и контактом электродным, заштампованными в колбу с противоположных концов по фольге контактной электродной, электроды электродных сборок выполнены из многошаговой спирали, а на внешнюю поверхность колбы лампы нанесено селективнопропускающее покрытие (Лампа кварцевая безозоновая. Патент РФ №2176117, 27.12.2000 г.).A lamp is known, the bulb of which is made of quartz glass and filled with an inert gas with a metered amount of mercury, with two electrode assemblies, each of which is connected to a contact electrode foil and an electrode contact, stamped into the bulb from opposite ends by contact electrode foil, electrode electrode assemblies are made from a multi-step spiral, and a selectively transmitting coating is applied to the outer surface of the lamp bulb (Bezozone quartz lamp. RF Patent No. 2176117, December 27, 2000).

Недостатком такого решения является невозможность развития высокой мощности ультрафиолетового излучения, а также низкий коэффициент отдачи лампы (отношение мощности излучения к потребляемой мощности).The disadvantage of this solution is the impossibility of developing a high power of ultraviolet radiation, as well as a low coefficient of return of the lamp (the ratio of radiation power to power consumption).

Наиболее близким по технической сущности является лампа кварцевая ультрафиолетовая, колба которой выполнена из кварцевого стекла, на внешнюю поверхность которой нанесено селективнопропускающее покрытие, заполнена инертным газом с дозированным количеством ртути, с двумя электродными сборками, в составе электрода горения и электрода зажигания, каждый из которых закреплен на электродной ножке и соединен с фольгой контактной электродной заштампованной в колбу с контактом электродным, электроды горения выполнены из неоднократно скрученной спирали, с покрытием, понижающим работу выхода электронов (Лампа кварцевая ультрафиолетовая. Патент на изобретение РФ №2208875 от 27.12.2001 г.).The closest in technical essence is an ultraviolet quartz lamp, the bulb of which is made of quartz glass, on the external surface of which a selectively transmitting coating is applied, filled with an inert gas with a metered amount of mercury, with two electrode assemblies, consisting of a combustion electrode and an ignition electrode, each of which is fixed on the electrode leg and connected to the contact electrode foil stamped into the flask with the electrode contact, the combustion electrodes are made of repeatedly twisting hydrochloric spiral coated lowering the work function of the electrons (quartz lamp ultraviolet. patent for the invention of Russian Federation №2208875 of 27.12.2001).

Недостатком такого решения является затруднение или невозможность зажигания при низких температурах.The disadvantage of this solution is the difficulty or inability to ignite at low temperatures.

Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков, повышение мощности излучения, и обеспечение устойчивого включения и работы лампы при низких температурах.The objective of the utility model is to eliminate these drawbacks, increase the radiation power, and ensure the stable inclusion and operation of the lamp at low temperatures.

Поставленная задача решается тем, что в лампе кварцевой, колба которой выполнена из кварцевого стекла, на внешнюю поверхность которой нанесено селективнопропускающее покрытие, заполнена инертным газом с дозированным количеством ртути, с двумя электродными сборками, в составе электрода горения и электрода зажигания, каждый из которых закреплен на электродной ножке, соединен с фольгой контактной электродной и с контактом электродным, электроды горения выполнены из неоднократно скрученной спирали с покрытием, понижающим работу выхода электронов, электроды зажигания также выполнены из неоднократно скрученной спирали с покрытием, понижающим работу выхода электронов, дополнительно в колбу лампы дозировано добавлена соль цезия, а на наружную поверхность электродных участков колбы лампы нанесено отражающее покрытие двуокисью циркония.The problem is solved in that in a quartz lamp, the bulb of which is made of quartz glass, on the outer surface of which a selectively transmitting coating is applied, is filled with an inert gas with a metered amount of mercury, with two electrode assemblies, consisting of a combustion electrode and an ignition electrode, each of which is fixed on the electrode leg, connected to the contact electrode foil and to the electrode contact, the combustion electrodes are made of repeatedly twisted spiral with a coating that reduces the work function ics, ignition electrodes are also made of spirally twisted repeatedly coated lowering the work function of electrons in the lamp bulb additionally dosed added cesium salt, and the outer surface of the electrode portions bulb reflective coating deposited zirconia.

На фиг.1 представлена схема лампы, где показаны 1 колба кварцевая, с наружным селективнопропускающим 2 и отражающим 3 покрытием, с первой 4 и второй 5 электродной сборкой в составе первого 6 и второго 7 контактов электродных, первой 8 и второй 9 фольги контактной электродной, первой 10 и второй 11 ножки электродной, электрода 12 горения и электрода 13 зажигания.Figure 1 presents the lamp diagram, which shows 1 quartz bulb with an external selectively transmitting 2 and reflective 3 coating, with the first 4 and second 5 electrode assemblies consisting of the first 6 and second 7 electrode contacts, the first 8 and second 9 contact electrode foils, the first 10 and second 11 legs of the electrode, the combustion electrode 12 and the ignition electrode 13.

Лампа кварцевая выполнена следующим образом. Осуществляется подготовка электродной сборки 4 и 5. Спираль электродов 12 горения изготавливается из вольфрамовой нити скручиванием ее в спираль с минимально возможным шагом. Из полученной спиральной нити скручивается следующая спираль уже большим шагом, чем предыдущая. Затем из уже полученной неоднократно скрученной спирали скручивается собственно электрод 12 горения. Выполненная многошаговая вольфрамовая спираль, электрода горения, покрывается веществом, понижающим работу выхода электронов, например суспензией на основе окиси иттрия. В результате того, что спираль электрода 12 горения имеет сложную многошаговую конструкцию, обладает достаточной площадью поверхности для формирования дугового разряда горения и несет на себе покрытие понижающее работу выхода электронов значительно больше, чем при изготовлении электрода из одношаговой спирали простой конструкции. Такая конструкция спирали электрода облегчает процесс зажигания лампы и понижает ток, необходимый для формирования газоразрядного процесса и увеличивает мощность излучения.The quartz lamp is made as follows. The preparation of the electrode assembly 4 and 5 is carried out. The spiral of the combustion electrodes 12 is made of a tungsten filament by twisting it into a spiral with the smallest possible pitch. The next spiral is twisted from the obtained spiral thread in a larger step than the previous one. Then, from the already obtained repeatedly twisted spiral, the actual combustion electrode 12 is twisted. A multi-step tungsten helix of a combustion electrode is coated with a substance that lowers the electron work function, for example, a suspension based on yttrium oxide. As a result of the fact that the spiral of the combustion electrode 12 has a complex multi-step design, has a sufficient surface area for the formation of an arc discharge, and bears a coating that reduces the electron work function much more than when manufacturing an electrode from a one-step spiral of a simple design. This design of the electrode spiral facilitates the process of ignition of the lamp and reduces the current required for the formation of the gas discharge process and increases the radiation power.

Таким же образом изготавливается электрод 13 зажигания, но с меньшим количеством витков скрученной спирали. Такое решение электрода зажигания облегчает процесс зажигания лампы и увеличивает надежность включения при изменении температурных режимов, например, при понижении температуры окружающей среды ниже 15°С включение газоразрядных ламп затруднено, или невозможно.In the same way, an ignition electrode 13 is made, but with fewer turns of a twisted spiral. Such a solution of the ignition electrode facilitates the process of ignition of the lamp and increases the reliability of switching on when the temperature changes, for example, when the ambient temperature drops below 15 ° C, the inclusion of discharge lamps is difficult or impossible.

Спираль электрода 12 горения и электрода 13 зажигания электродных сборок 4 и 5 закрепляется, соответственно, на молибденовых ножках: первой 10 и второй 11 ножке электродной, которые приварены к молибденовой фольге: первой 8 и второй 9 фольге контактной электродной. Затем к молибденовой фольге привариваются контакты электродные соответственно первого 6 и второго 7 контактов электродных.The spiral of the combustion electrode 12 and the ignition electrode 13 of the electrode assemblies 4 and 5 is fixed, respectively, on the molybdenum legs: the first 10 and second 11 electrode legs, which are welded to the molybdenum foil: the first 8 and second 9 contact electrode foil. Then, electrode contacts are welded to the molybdenum foil, respectively, of the first 6 and second 7 electrode contacts.

Изготовленные таким образом первая 4 и вторая 5 электродные сборки завариваются в колбу 1 лампы, из кварцевого стекла с торцов таким образом, что электроды 12 и 13, закрепленные на ножках 10 и 11 помещаются внутри колбы, а заварка электродной сборки в кварцевую колбу осуществляется по фольге 8 и 9 контактной. Такое решение предотвращает выход лампы из строя из-за возможности, так называемой, натекание атмосферного воздуха через место заварки электродной сборки в кварцевую колбу лампы.The first 4 and second 5 electrode assemblies made in this way are welded into a bulb 1 of a lamp, made of quartz glass from the ends so that the electrodes 12 and 13 mounted on the legs 10 and 11 are placed inside the bulb, and the welding of the electrode assembly into a quartz bulb is carried out on a foil 8 and 9 pin. This solution prevents the lamp from failing due to the possibility of the so-called leakage of atmospheric air through the place of welding of the electrode assembly into the quartz lamp bulb.

После технологического прогревания электродов 12 и 13 током высокой частоты происходит дополнительная откачка лампы, заполнение инертным газом с дозированным количеством ртути и соли цезия.After technological heating of the electrodes 12 and 13 with a high-frequency current, an additional pumping of the lamp occurs, filling with an inert gas with a metered amount of mercury and cesium salt.

Конструктивные особенности электрода зажигания совместно с введением дозированного количества соли цезия дополнительно к дозированному количеству ртути облегчает формирование тлеющего разряда в момент включения лампы и обеспечивает устойчивое включение и работу газоразрядной ртутной кварцевой лампы даже при отрицательных температурах.The design features of the ignition electrode, together with the introduction of a metered amount of cesium salt, in addition to the metered amount of mercury, facilitates the formation of a glow discharge at the moment the lamp is turned on and ensures the stable inclusion and operation of a gas-discharge mercury quartz lamp even at low temperatures.

После завершения сборки лампы осуществляют заварку технологического канала, место расположения которого из-за непринципиального значения на фиг.1 не показано. Количество ртути в лампе, а также используемый инертный газ и его давление определяется требованиям к мощности лампы.After the assembly of the lamp is completed, the technological channel is welded, the location of which is not shown in FIG. 1 due to an unprincipled value. The amount of mercury in the lamp, as well as the inert gas used and its pressure, are determined by the lamp power requirements.

В момент включения лампы между электродом зажигания и электродом горения формируется тлеющий разряд, который разогревает электрод горения и за счет лавинообразного выхода электронов между электродами горения электродных сборок 4 и 5 формируется дуговой разряд и лампа зажигается.When the lamp is turned on, a glow discharge is formed between the ignition electrode and the combustion electrode, which heats up the combustion electrode, and due to the avalanche-like exit of electrons between the combustion electrodes of the electrode assemblies 4 and 5, an arc discharge is formed and the lamp ignites.

Следующим этапом проводится технологическая тренировка лампы на стенде включения и проверка ее электрических параметров.The next step is the technological training of the lamp at the inclusion stand and checking its electrical parameters.

После контроля работоспособности лампы и ее параметров осуществляют процесс «легирования» поверхности колбы лампы кремний-титановой композицией, исключающей возможность формирования излучения в коротковолновой озонообразующей части ультрафиолетового спектра.After controlling the lamp operability and its parameters, the process of “alloying” the surface of the lamp bulb with a silicon-titanium composition, which excludes the possibility of radiation formation in the short-wave ozone-forming part of the ultraviolet spectrum, is carried out.

Для этого приготавливается специальный раствор селективно пропускающего покрытия состоящий из основных компонентов содержащих кремний и титан.For this, a special solution of selectively transmitting coating is prepared consisting of the main components containing silicon and titanium.

После нанесения кремний-титанового покрытия на поверхность колбы лампы ее нагревают.After applying a silicon-titanium coating to the surface of the lamp bulb, it is heated.

Прогревание колбы лампы позволяет сформировать пленку на поверхности колбы лампы, содержащую титан в окиси кремния, т.е. получить кварцевую пленку на поверхности колбы «легированную» титаном. Такая пленка устойчива к внешним воздействиям и сохраняется на поверхности колбы лампы весь срок ее службы.The heating of the lamp bulb allows the formation of a film on the surface of the lamp bulb containing titanium in silicon oxide, i.e. get a quartz film on the surface of the flask "alloyed" with titanium. Such a film is resistant to external influences and is stored on the surface of the lamp bulb throughout its life.

Кристаллизация титановых включений в процессе нагревания позволяет создать защитную кристаллическую решетку молекул титана в покрытии, которая сдвигает спектр ультрафиолетового излучения в более длинноволновую ее часть.Crystallization of titanium inclusions during heating allows you to create a protective crystal lattice of titanium molecules in the coating, which shifts the spectrum of ultraviolet radiation in its longer wavelength part.

Затем осуществляют процесс нанесения на электродные участки лампы отражающего покрытия двуокисью циркония. Отражающее покрытие увеличивает температуру коронного разряда за счет внутреннего отражения в момент зажигания лампы, выполняет стабилизирующую роль при формировании дугового разряда выхода лампы на рабочий режим и способствует увеличению мощности излучения лампы во время работы.Then carry out the process of applying to the electrode sections of the lamp a reflective coating of zirconium dioxide. The reflective coating increases the temperature of the corona discharge due to internal reflection at the time of ignition of the lamp, performs a stabilizing role in the formation of the arc discharge of the lamp reaching the operating mode, and helps to increase the radiation power of the lamp during operation.

После операции нанесения покрытия осуществляют контроль мощности излучения и спектральных характеристик лампы.After the coating operation, control the radiation power and spectral characteristics of the lamp.

Таким образом достигается устойчивые зажигание и работа лампы даже при отрицательных температурах.Thus, stable ignition and lamp operation are achieved even at low temperatures.

Испытания показали высокие технические параметры, удовлетворяющие требованиям изделия, Лампа кварцевая «ЛУФИС» в составе светолечебного облучателя «СОЛИС» утверждены Росздравнадзором РФ для производства и практического применения в медицинской практике.Tests have shown high technical parameters that meet the requirements of the product. The LUFIS quartz lamp as part of the SOLIS light-treatment irradiator is approved by the Russian Federal Health Service for production and practical use in medical practice.

Claims

A quartz lamp, the bulb of which is made of quartz glass, on the outer surface of which a selectively transmitting coating is applied, is filled with an inert gas with a metered amount of mercury, with two electrode assemblies, consisting of a combustion electrode and an ignition electrode, each of which is fixed to the electrode leg, connected to a foil contact electrode and with electrode contact, the combustion electrodes are made of repeatedly twisted spiral, with a coating that lowers the electron work function, while the ignition electrodes they are also made of a repeatedly twisted spiral with a coating that lowers the electron work function, cesium salt is added to the lamp bulb in addition, and zirconia is coated on the outer surface of the electrode sections of the lamp bulb.