RU2006978C1

RU2006978C1 - Metal-and-halogen lamp

Info

Publication number: RU2006978C1
Authority: RU
Inventors: И.Ф. Минаев; В.С. Немцева; Ю.А. Прытков
Original assignee: Акционерное общество "Лисма" - завод специальных источников света и электровакуумного стекла
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1991-07-29
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: in filling composition there are used additives to provide burner with halogenides of sodium and calcium in the amount from 4 up to 16 mole μmole/cm³ and from 5 up to 32 mole μmole/cm³ correspondingly. Molar ratio of amount of sodium to amount of calcium is selected within 0.48-3.0 and pressure of inert gas amounts to 40.0 to 200 kPa. EFFECT: increased efficiency and prolonged service life. 1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует металлогалогенные лампы, используемые для освещения. The invention relates to the electrical industry, in particular, improves metal halide lamps used for lighting.

Известна металлогалогенная лампа, содержащая кварцевую горелку с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью, добавками для обеспечения горелки галогенидами индия, натрия и таллия [1] . В указанной лампе состав наполнения обеспечивает высокую световую отдачу (до 110 лм/Вт) и она используется и для общего освещения, и для светокультуры растений. Known metal halide lamp containing a quartz burner with hermetically sealed electrodes, filled with inert gas, mercury, additives to provide the burner with indium, sodium and thallium halides [1]. In this lamp, the composition of the filling provides a high light output (up to 110 lm / W) and it is used for general lighting and for light culture of plants.

Недостатком лампы является низкая экологичность конструкции и процессов эксплуатации и изготовления вследствие использования в составе наполнения крайне токсичных ртути и галогенидов таллия. The disadvantage of the lamp is the low environmental friendliness of the design and the processes of operation and manufacture due to the use of extremely toxic mercury and thallium halides in the filling composition.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом и добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов [2] . Лампа-прототип не имеет в составе наполнения ртути, поэтому является экологически более чистой, чем, например, лампа-аналог. Closest to the technical nature of the invention is a metal halide lamp containing a burner of optically transparent material with hermetically sealed electrodes, filled with an inert gas and additives to provide the burner with halides of emitting metals [2]. The prototype lamp does not have mercury in its composition, therefore it is environmentally friendly than, for example, an analog lamp.

Недостатком этой лампы является относительно низкая экологичность вследствие использования в ряде составов наполнения галогенидов таллия. Иодид таллия, например, имеет предельно допустимую концентрацию (такую же, какую имеет ртуть). Давление паров галогенидов таллия при нормальных условиях примерно на три порядка ниже, чем у ртути и, как уже отмечено, экологичность лампы-прототипа гораздо выше, чем у ртутных ламп. Однако современные требования к экологии предъявляют предельно высокие критерии к применяемым материалам, особенно в таких изделиях, как осветительные лампы, которые по роду использования равномерно распределяются по всей стране. The disadvantage of this lamp is its relatively low environmental friendliness due to the use of thallium halides in a number of filling compositions. Thallium iodide, for example, has a maximum permissible concentration (the same as that of mercury). The vapor pressure of thallium halides under normal conditions is about three orders of magnitude lower than that of mercury and, as already noted, the environmental friendliness of the prototype lamp is much higher than that of mercury lamps. However, modern environmental requirements impose extremely high criteria for the materials used, especially in products such as lighting lamps, which are evenly distributed throughout the country by type of use.

Целью изобретения является повышение экологичности конструкции и процесса изготовления лампы. The aim of the invention is to improve the environmental friendliness of the design and manufacturing process of the lamp.

Цель достигается тем, что в металлогалогенной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную газом и добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов, в составе наполнения использованы добавки для обеспечения горелки галогенидами натрия и кальция в количестве 4-16 и 5-32 мкмоль/см³ соответственно, молярное отношение количества натрия к количеству кальция выбрано в пределах 0,48-3, а давление инертного газа составляет 40-200 кПа.The goal is achieved in that in a metal halide lamp containing a burner of an optically transparent material with hermetically sealed electrodes, filled with gas and additives to provide the burner with emitting metal halides, additives were used in the filling composition to provide the burner with sodium and calcium halides in amounts of 4-16 and 5 -32 μmol / cm ^3, respectively, the molar ratio of sodium to calcium is selected in the range of 0.48-3, and the inert gas pressure is 40-200 kPa.

Металогалогенная лампа по изобретению обеспечивает высокую для безртутных ламп световую отдачу, до 85 лм/Вт (что находится на уровне световой отдачи лампы-прототипа) при более высокой экологичности. The metal halide lamp of the invention provides high light output for mercury-free lamps, up to 85 lm / W (which is at the level of light output of the prototype lamp) with higher environmental friendliness.

По конструкции предлагаемая лампа не отличается от известных и может быть выполнена с внешним баллоном или быть софитной. By design, the proposed lamp does not differ from the known ones and can be made with an external cylinder or be spotlight.

Принцип работы лампы также не отличается от соответствующего для известных. После зажигания лампы дугового разряда в среде инертного газа по мере нагревания горелки в разряд поступают галогениды кальция и натрия. Происходят процессы возбуждения атомов излучающих добавок и их излучение, что формирует конкретный спектр. The principle of operation of the lamp also does not differ from the corresponding for the known. After ignition of an arc discharge lamp in an inert gas medium, as the burner heats up, calcium and sodium halides enter the discharge. The processes of excitation of atoms of emitting additives and their radiation occur, which forms a specific spectrum.

Спектр излучения лампы показан на чертеже. На фоне непрерывного спектра заметны чувствительные линии кальция 400; 427; 442,5; 657 нм. Наибольшую мощность излучения имеет линия натрия 589 нм, при этом она уширена и излучает как в условно зеленой области ФАР (500-600 нм), так и в условно красной области ФАР (600-710 нм). С учетом линий кальция излучение лампы дает следующее распределение энергии между условно синей, зеленой и красной частями области ФАР - 35± 5: 40± 5: 25 ± 5, что является благоприятным для большинства видов растений и их рассады, так как близко к равноэнергетическому спектру в области ФАР. The emission spectrum of the lamp is shown in the drawing. Against the background of the continuous spectrum, sensitive lines of calcium 400 are noticeable; 427; 442.5; 657 nm. The highest radiation power has a sodium line of 589 nm, while it is broadened and emits both in the relatively green region of the PAR (500-600 nm) and in the relatively red region of the PAR (600-710 nm). Taking into account the calcium lines, the lamp radiation gives the following energy distribution between the conditionally blue, green and red parts of the PAR area - 35 ± 5: 40 ± 5: 25 ± 5, which is favorable for most plant species and their seedlings, since it is close to the equal-energy spectrum in the field of HEADLIGHTS.

Кроме использования для светокультуры растений лампа по предлагаемому техническому решению может использоваться и для общего освещения, так как имеет, как уже отмечалось, довольно высокую для безртутных ламп световую отдачу - до 85 лм/Вт. Индекс цветопередачи излучения достигает 55 ед, что, конечно, недостаточно для качественного освещения, однако приемлемо при общем освещении. In addition to using plants for light culture, the lamp according to the proposed technical solution can also be used for general lighting, since, as already noted, it has a rather high light output for mercury-free lamps - up to 85 lm / W. The color rendering index of radiation reaches 55 units, which, of course, is not enough for high-quality lighting, but acceptable in general lighting.

В качестве добавок для обеспечения горелок галогенидами натрия и кальция могут быть использованы непосредственно галогениды натрия и кальция; чистые кальций и натрий и галогениды неактивного металла (например, олова), реакция образования галогенидов Na и Ca при этом следующая: Ca + SnX₂ -> CaX₂ + Sn; оксиды натрия и кальция, галогенид неактивного металла и алюминий и/или кремний. Образование галогенидов Na и Ca в этом случае происходит так:
CaO + SnX₂ + Al -> CaX₂ + Al₂O₃ + Sn.As additives for providing burners with sodium and calcium halides, sodium and calcium halides can be used directly; pure calcium and sodium and inactive metal halides (for example, tin), the reaction of the formation of Na and Ca halides in this case is as follows: Ca + SnX ₂ -> CaX ₂ + Sn; oxides of sodium and calcium, inactive metal halide and aluminum and / or silicon. The formation of Na and Ca halides in this case occurs as follows:
CaO + SnX ₂ + Al -> CaX ₂ + Al ₂ O ₃ + Sn.

Количество добавок для обеспечения горелки галогенидами натрия и кальция определено экспериментально. Оно должно находиться в пределах 4-16 и 5-32 мкмоль/см³ соответственно для натрия и кальция. При меньших количествах добавок галогенидов натрия и кальция не хватает в горелке на весь срок службы, так как они жестятся в процессах взаимодействия с элементами внутренней конструкции горелок, адсорбции, абсорбции и т. д.The amount of additives to provide the burner with sodium and calcium halides is determined experimentally. It should be in the range of 4-16 and 5-32 μmol / cm ³ respectively for sodium and calcium. With smaller amounts of additives, sodium and calcium halides are not enough in the burner for the entire service life, since they are fixed in the processes of interaction with elements of the internal structure of the burners, adsorption, absorption, etc.

При больших количествах добавок избыток галогенидов сохраняется и к концу срока службы, поэтому положительный эффект не достигается, а затраты на приобретение, хранение и обработку компонентов наполнения растут. With large amounts of additives, the excess of halides is maintained at the end of the service life, therefore, a positive effect is not achieved, and the costs of acquiring, storing and processing the filling components increase.

Важным является молярное отношение количества натрия к количеству кальция в составе дозировки. Оно определено экспериментально и должно находиться в пределах 0,48-3. При меньших соотношениях в спектре излучения гипертрофированно растет доля излучения натрия в ущерб излучению в условно синей области ФАР. При отношении, большем 3, не достает излучения уже в зеленой части области ФАР (500-600 нм). An important is the molar ratio of the amount of sodium to the amount of calcium in the composition of the dosage. It is determined experimentally and should be in the range of 0.48-3. At lower ratios in the emission spectrum, the proportion of sodium radiation increases to the detriment of radiation in the relatively blue region of the PAR. With a ratio greater than 3, radiation is already lacking in the green part of the PAR area (500-600 nm).

В качестве инертного газа используются аргон и, предпочтительно, криптон и ксенон. Это определено тем, что именно Kr и Xe обладают наибольшим градиентом потенциала дугового разряда. Последнее позволяет уменьшить размеры лампы при конкретной мощности. Argon and preferably krypton and xenon are used as the inert gas. This is determined by the fact that it is Kr and Xe that have the largest gradient of the arc discharge potential. The latter allows you to reduce the size of the lamp at a specific power.

Давление инертного газа определено и составляет 40-200 кПа. При меньшем давлении излишне растут размеры лампы и материалоемкость ее увеличивается. При давлении, превышающем 200 кПа, лампа становится в большой степени взрывоопасной. The inert gas pressure is determined and is 40-200 kPa. With less pressure, the dimensions of the lamp grow unnecessarily and its material consumption increases. At pressures in excess of 200 kPa, the lamp becomes highly explosive.

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

Применение изобретения при сохранении эффективности лампы для светокультуры растений и общего освещения позволит повысить экологичность ее конструкции и процессов изготовления и эксплуатации. (56) 1. Light Res. and Techol, 1971, 3, N 1, p. 60-63. The use of the invention while maintaining the efficiency of the lamp for plant photoculture and general lighting will improve the environmental friendliness of its design and manufacturing and operation processes. (56) 1. Light Res. and Techol, 1971, 3, N 1, p. 60-63.

2. Патент США N 4757236, кл. H 01 J 61/18, 1990. 2. US patent N 4757236, CL. H 01 J 61/18, 1990.

Claims

METAL HALOGEN LAMP, containing a burner made of optically transparent material with hermetically sealed electrodes, filled with an inert gas and additives to provide it with emitting metal halides, characterized in that, in order to increase the environmental friendliness of the design and manufacturing process of the lamp, additives were used in the filling composition to provide the burner with halides sodium and calcium in an amount of 0.4 to 16.0 μmol / cm ³ and 5.0 to 32.0 mmol / cm ^3, respectively, with a molar ratio of the amount of sodium to the amount of calcium of 0.48 - 3, 0 and inert gas pressure 40.0 - 200.0 kPa.