RU2027249C1

RU2027249C1 - Metal halogen lamp

Info

Publication number: RU2027249C1
Authority: RU
Inventors: И.Ф. Минаев
Original assignee: Акционерное общество "Лисма" - завод специальных источников света и электровакуумного стекла
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1995-01-20

Abstract

FIELD: lighting engineering. SUBSTANCE: metal halogen lamp has envelope made of optically transparent material with hermetically sealed electrodes and filled with xenon, alkaline metal halides and additions to provide envelope with radiating metal halides. Added into envelope is amalgam containing 0.005-0.35 mg/cm³ of mercury. Sodium amalgam containing mercury within 35 and 65% can be used. EFFECT: enlarged operating capabilities. 2 cl, 1 tbl

Description

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

Известна металлогалогенная лампа, содержащая кварцевую горелку с герметично заваренными электродами, наполненную инертным газом, ртутью, добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов [1]. Known metal halide lamp containing a quartz burner with hermetically sealed electrodes, filled with an inert gas, mercury, additives to provide the burner with halides of emitting metals [1].

Использование в этой лампе ртути в количестве 0,5-10 мг/см³ делает ее экологически вредной как в процессе изготовления, так и в процессе эксплуатации, так как ртуть очень токсична, ее ПДК 0,01 мг/м³.The use of mercury in this lamp in an amount of 0.5-10 mg / cm ³ makes it environmentally harmful both in the manufacturing process and during operation, since mercury is very toxic, its MPC is 0.01 mg / m ³ .

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную ксеноном, галогенидами щелочных металлов и добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов [2]. В этой лампе ртуть не используется, что делает ее экологически гораздо более чистой. В качестве буферного газа используется ксенон, в качестве галогенида щелочного металла - йодид натрия, а в качестве добавок для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов - непосредственно галогениды скандия. 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 xenon, alkali metal halides and additives to provide the burner with halides of emitting metals [2]. This lamp does not use mercury, which makes it environmentally much cleaner. Xenon is used as a buffer gas, sodium iodide is used as an alkali metal halide, and scandium halides are used as additives to provide burners with emitting metal halides.

Недостатком указанной лампы является плохое зажигание вследствие необходимости введения в лампу ксенона давлением 39900-10000 Па (в ином случае невозможно обеспечить приемлемые значения напряжения на лампе и потери в ПРА резко возрастают). The disadvantage of this lamp is poor ignition due to the need to introduce xenon into the lamp with a pressure of 39900-10000 Pa (otherwise, it is impossible to provide acceptable voltage values on the lamp and losses in ballasts increase sharply).

Целью изобретения является увеличение срока службы лампы путем улучшения зажигания. The aim of the invention is to increase the life of the lamp by improving ignition.

Цель достигается тем, что в металлогалогенной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную ксеноном, галогенидами щелочных металлов и добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов, в горелку введена амальгама, содержащая ртуть 0,005-0,035 мг/см³.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 xenon, alkali metal halides and additives to provide the burner with halides of emitting metals, an amalgam containing mercury of 0.005-0.035 mg / cm ^{3 is} introduced into the burner.

Количество ртути в лампе определено экспериментально. При количестве ртути в составе амальгамы менее 0,005 мг/см³ давление паров ртути при температуре 10-25^оС (при такой температуре чаще всего происходит зажигание ламп) не достигает давления насыщенных паров при данной температуре (10^-3-4 ˙ 10^-3 мм рт.ст.) и зажигание ламп осложнено.The amount of mercury in the lamp is determined experimentally. When an amount of mercury in the amalgam less than 0.005 mg / cm ³ mercury vapor pressure at a temperature of 10-25 ^{° C} (at this temperature most often occurs lamp ignition) reaches saturated vapor pressure at a given temperature (10 10 ^-3 -4 ˙ ^-3 mmHg) and lamp ignition is complicated.

При количестве ртути, большем 0,035 мг/см³, давление ртути при зажигании ламп уже не увеличивается, так как ртути достаточно для обеспечения давления насыщенных паров при температуре зажигания ламп. Таким образом, при использовании ртути в количествах более 0,035 мг/см³ улучшения зажигания лампы не происходит, а экологичность конструкции лампы ухудшается.When the amount of mercury is greater than 0.035 mg / cm ³ , the mercury pressure does not increase when the lamps are ignited, since the mercury is sufficient to provide saturated vapor pressure at the ignition temperature of the lamps. Thus, when using mercury in amounts of more than 0.035 mg / cm ³ , the lamp ignition does not improve, and the environmental friendliness of the lamp design deteriorates.

Количество ртути, которое используется в предлагаемой лампе в 40-600 раз меньше количества ртути, которое используется в широко известных лампах ДРИШ- 3-10 мг/см³ и ДРИ-0,2-2 мг/см³. Вследствие этого эксплуатация лампы экологически практически безвредна, учитывая то обстоятельство, что практическое исключение ртути в составе наполнения фактически исключает случаи взрыва ламп (так как давление паров ксенона ниже давления паров ртути).The amount of mercury used in the proposed lamp is 40-600 times less than the amount of mercury used in the well-known lamps DRISH-3-10 mg / cm ³ and DRI-0.2-2 mg / cm ³ . As a result, the operation of the lamp is environmentally friendly, given the fact that the practical exclusion of mercury in the composition of the filling virtually eliminates the occurrence of lamp explosions (since the xenon vapor pressure is lower than the mercury vapor pressure).

Вследствие использования следов ртути зажигание предлагаемой лампы происходит при гораздо меньшей амплитуде высоковольтного импульса, чем зажигание лампы по прототипу. Были изготовлены партии ламп по 5 шт. мощностью 1000 Вт с использованием галогенидов натрия, таллия и индия. Одна из партий ламп была изготовлена с использованием амальгамы, содержащей ртуть 0,01 мг/см³. Результаты испытаний ламп показывают, что лампы с использованием следов ртути зажигаются при 198 В от УИЗУ с амплитудой импульса 5 кВт. Лампы без следов ртути при Ис- 198 В зажглись лишь при использовании БМП 575 с амплитудой 30 кВ.Due to the use of traces of mercury, the ignition of the proposed lamp occurs at a much lower amplitude of the high-voltage pulse than the ignition of the lamp according to the prototype. A lot of lamps were made of 5 pcs. 1000 watts using sodium, thallium and indium halides. One of the batches of lamps was made using an amalgam containing mercury 0.01 mg / cm ³ . The lamp test results show that lamps using traces of mercury are ignited at 198 V from a UIZU with a pulse amplitude of 5 kW. Lamps without traces of mercury at Is-198 V were ignited only when using BMP 575 with an amplitude of 30 kV.

Уменьшение амплитуды высоковольтного импульса зажигания позволяет уменьшить распыление электродов в процессе пробоя газоразрядного промежутка, а наличие следов ртути в горелке уменьшает распыление электродов в процессе разгорания. В комплексе это позволяет увеличить срок службы ламп. A decrease in the amplitude of the high-voltage ignition pulse makes it possible to reduce the atomization of the electrodes during the breakdown of the gas-discharge gap, and the presence of traces of mercury in the burner reduces the atomization of the electrodes during ignition. In combination, this allows you to increase the lamp life.

С целью обеспечения высокой степени экологичности процесса изготовления ламп введения следов ртути в лампу производится посредством амальгамы, это позволяет уменьшить и даже практически устранить наличие паров ртути в производственных помещениях. В качестве амальгамы в лампе целесообразно использовать либо амальгамы металлов, которые уже использованы в составе наполнения (с тем, чтобы не увеличивать число элементов состава компонентов наполнения), либо амальгамы металлов, которые не были бы агрессивными по отношению к элементам внутренней конструкции горелок и не изменяли спектр излучения. Такими элементами являются, в частности, свинец, олово, цезий и др. In order to ensure a high degree of environmental friendliness of the manufacturing process of lamps, traces of mercury are introduced into the lamp by means of an amalgam, this can reduce and even practically eliminate the presence of mercury vapor in industrial premises. As an amalgam in a lamp, it is advisable to use either metal amalgams that are already used in the filling composition (so as not to increase the number of elements in the composition of the filling components), or metal amalgams that would not be aggressive towards the elements of the internal structure of the burners and did not change emission spectrum. Such elements are, in particular, lead, tin, cesium, etc.

В большинстве ламп в качестве галогенидов щелочных металлов используются галогениды натрия (натрий еще и излучает - линия 589 нм). В этих случаях оптимальным является введение ртути в виде амальгамы натрия, тем более что амальгама натрия весьма устойчивое химическое соединение. In most lamps, sodium halides are used as alkali metal halides (sodium also emits - line 589 nm). In these cases, the introduction of mercury in the form of sodium amalgam is optimal, especially since sodium amalgam is a very stable chemical compound.

Содержание ртути в составе амальгамы должно находиться в пределах 35-65% . При меньшем процентном количестве ртути, как показал эксперимент, амальгама натрия неустойчива на воздухе (так как ее химические свойства приближаются к чистому натрию), и возникают трудности с ее хранением и введением в лампу. При количестве ртути в составе амальгамы, больше 65%, давление паров ртути в воздушной среде становится сравнимым с давлением насыщенных паров чистой ртути. К тому же амальгама в этом случае становится нетвердой, усложняя процесс изготовления лампы. The mercury content in the amalgam should be in the range of 35-65%. With a lower percentage of mercury, the experiment showed that sodium amalgam is unstable in air (since its chemical properties are close to pure sodium), and there are difficulties with its storage and introduction into the lamp. When the amount of mercury in the amalgam is more than 65%, the vapor pressure of mercury in the air becomes comparable to the saturated vapor pressure of pure mercury. In addition, the amalgam in this case becomes unstable, complicating the manufacturing process of the lamp.

В качестве добавок для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов могут использоваться непосредственно галогениды металлов, таких как
Na, Jn, Tl, Li, Ca, РЗМ, ScFe, Sn и др., чистые металлы и галогениды неактивных металлов, причем образование галогенидов излучающих металлов происходит в первые часы лампы по следующей реакции (на примере галогенидов олова):
Me + SnX₂ ->> Me_nX_m + Sn,
оксиды металлов, галогениды неактивных металлов и алюминий и/или кремний.As additives for providing the burner with halides of emitting metals, metal halides such as
Na, Jn, Tl, Li, Ca, REM, ScFe, Sn, etc., pure metals and inactive metal halides, and the formation of halides of emitting metals occurs in the first hours of the lamp by the following reaction (for example, tin halides):
Me + SnX ₂ - >> Me _n X _m + Sn,
metal oxides, inactive metal halides and aluminum and / or silicon.

Образование галогенидов излучающих металлов в этом случае происходит так:
Me_cO₁ + SnXe + Al(Si) ->> Me_nX_m +
+ Al₂O₃(SiO₂) + S_n.The formation of emitting metal halides in this case occurs as follows:
Me _c O ₁ + SnXe + Al (Si) - >> Me _n X _m +
+ Al ₂ O ₃ (SiO ₂ ) + S _n .

Примеры конкретного наполнения приведены в таблице. Examples of specific content are shown in the table.

Внедрение изобретения позволяет увеличить срок службы ламп из-за улучшения их зажигания и уменьшения распыления электродов. Так, использование следов ртути в лампах мощностью 1000 Вт позволило увеличить срок службы до 600 ч (экспериментальные безртутные лампы имели срок службы 300 ч). The implementation of the invention allows to increase the service life of the lamps due to improved ignition and reduced atomization of the electrodes. So, the use of traces of mercury in 1000 W lamps allowed to increase the service life up to 600 hours (experimental mercury-free lamps had a life of 300 hours).

Claims

1. METAL HALOGEN LAMP, containing a burner of optically transparent material with hermetically sealed electrodes, filled with xenon, alkali metal halides and additives to provide the burner with halides of emitting metals, characterized in that, in order to increase its service life by improving ignition, it is additionally introduced into the burner amalgam with a mercury content in it in an amount of 0.005-0.035 mg / cm ³ .

2. The lamp according to claim 1, characterized in that sodium amalgam is used when the mercury content in it is in the range of 35 - 65%.