RU2058053C1 - Терморезистор - Google Patents

Abstract

Использование: в электронной технике, касается терморезисторов с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления и может быть использовано для ограничения пусковых токов ламп накаливания. Сущность изобретения: терморезистор содержит керамическую основу с выводами. Основа представляет собой многокомпонентную шпинель и содержит карбонат марганца, карбонат кобальта и окись хрома. Керамическая основа изготовлена в форме диска с плоскими по всему диаметру диска металлизированными торцевыми поверхностями. Одна из указанных торцевых поверхностей металлизирована полностью, другая частично. Терморезистор ограничивает пусковые токи ламп накаливания и позволяет компенсировать негативное воздействие на лампу накаливания нестабильности питающего напряжения, а неполная металлизация одной из торцевых поверхностей диска терморезистора позволяет осуществить экономию дорогостоящего и остродефицитного металла (например, серебра). 2 ил.

Description

Изобретение относится к электронной технике, в частности к производству терморезисторов с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, и может быть использовано для ограничения пусковых токов ламп накаливания.

Известен терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления [1] для ограничения пусковых бросков тока лампы накаливания, изготовленный на керамической основе из двуокиси ванадия. Для увеличения тепловой массы к контактам терморезисторов присоединены изоляторы (например, бериллиевая керамика) или проводящие материалы. Однако на терморезисторе в момент включения лампы выделяются мощности порядка 1-1,5 КВт, вызывающие его мгновенный разогрев до высокой температуры, вследствие чего в керамике на основе двуокиси ванадия возникают тепловые "нити накаливания" за счет локализации тока в существенно меньшем объеме, чем объем терморезистора, что отрицательно сказывается на электрических параметрах, механической прочности, надежности и безопасности терморезистора. Применение бериллиевой керамики или проводящих материалов для увеличения тепловой массы терморезистора усложняет его конструкцию, снижает надежность и приводит к удорожанию. Кроме того, увеличение массы терморезистора приводит к значительному увеличению потерь мощности на терморезисторе в пусковом и стационарном режимах, а следовательно, и к существенному спаду светового потока и световой отдачи лампы накаливания.

Наиболее близким по технической сущности является терморезистор того же назначения [2] изготовленный на керамической основе из оксидов металлов, имеющих отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Терморезистор выполнен в виде диска, помещенного в мягкий эластичный изоляционный материал, выдерживающий воздействие температуры, имеющий внутреннюю полость и два симметрично расположенных в ней отверстия меньшего диаметра для осуществления контакта терморезистора с лампой и патроном. Торцевые поверхности указанного диска полностью металлизированы и являются плоскими по всему диаметру диска.

Однако данная конструкция терморезистора не обеспечивает достаточного ограничения пусковых токов ламп накаливания.

В предлагаемом терморезисторе, изготовленном на керамической основе, состоящей из композиции металлов с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, имеющей форму диска с плоскими по всему диаметру диска и металлизированными торцевыми поверхностями, одна из указанных торцевых поверхностей металлизирована полностью, другая частично, а керамическая основа представляет собой многокомпонентную шпинель (Cr_0,1Mn_0,9Co_2,0)O₄.

Поставленная задача, заключающаяся в создании терморезистора, практически полностью ограничивающего пусковые токи лампы накаливания, сведении к минимуму потерь мощности на терморезисторе в стационарном режиме горения лампы и обеспечении оптимального (для данной массы терморезистора) времени выхода лампы в рабочий режим решена без усложнения конструкции терморезистора с помощью технических средств, которыми является совокупность существенных признаков изобретения, включающая терморезистор в виде диска, имеющего плоские по всему диаметру диска и металлизированные торцевые поверхности, причем одна из указанных торцевых поверхностей металлизирована полностью, а другая частично, изготовленный на керамической основе, состоящей из композиционного материала, содержащего хром, марганец, кобальт.

Эти существенные признаки являются необходимыми и достаточными для достижения технического результата, заключающегося в том, что практически полное ограничение пусковых токов лампы накаливания позволяет увеличить срок службы лампы в 2,5 раза (см. приложение 1), что является особенно важным в условиях дефицита ламп накаливания, кроме того, терморезистор позволяет компенсировать негативное воздействие нестабильности питающего напряжения, что также увеличивает срок службы лампы, к тому же неполная металлизация одной из торцевых поверхностей позволяет осуществить экономию дорогостоящего и остродефицитного металла (например, серебра).

Отличия изобретения от прототипа, включающие частичную металлизацию одной из торцевых поверхностей и полную металлизацию другой торцевой поверхности диска, имеющего керамическую основу, состоящую из композиционного материала, содержащего хром, марганец, кобальт, являются причиной достигаемого технического результата (следствия), что позволяет судить о наличии причинно-следственной связи.

На фиг.1 представлена конструкция терморезистора; на фиг.2 иллюстpирующая изменения тока лампы, включенной последовательно с терморезистором, для случаев полной (1) металлизации обеих торцевых поверхностей диска терморезистора и частичной (2) металлизация одной из торцевых поверхностей.

Терморезистор содержит керамическую основу, изготовленную в форме диска 1 с металлизированной по всему диаметру диска торцевой поверхностью 2 и торцевой поверхностью 3, металлизированной частично, выводы 4, присоединенные к металлизированным покрытиям торцевых поверхностей 2 и 3 диска 1. Терморезистор помещен в корпусе (не показан), который может быть выполнен из металла или мягкого эластичного изоляционного материала, выдерживающего воздействие температуры.

Полупроводниковый материал для терморезисторов должен не только ограничивать пусковые токи ламп, но и обладать повышенной стойкостью к тепловым и электрическим ударным нагрузкам. Указанным требованиям отвечают многокомпонентные шпинели на основе окислов кобальта, марганца хрома. Структурная формула применяемой шпинели (Cr_0,1Mn_0,9Co_2,0)O₄, хром 3,3; марганец 30; кобальт 66,7. Варьируя содержание компонентов в указанной системе, можно получать материал практически с любым заданным значением удельного сопротивления в диапазоне 25-10⁴ Ом^.см, обеспечивающий различные степени ограничения пусковых токов.

Для получения материала терморезистора используются карбонат марганца, карбонат кобальта и оксид хрома. Исходные материалы размельчаютcя и смешиваются в пропорциях, соответствующих структурной формуле шпинели. Терморезисторы изготавливаются по обычной керамической технологии: формовка, обжиг, металлизация контактных поверхностей, припаивание к диску выводов, покрытие заготовки защитной эмалью. Геометрические размеры терморезистора выбираются в зависимости от мощности лампы накаливания, с которой он будет использоваться.

Влияние состава шпинели на достигаемый технический результат можно проиллюстрировать следующей таблицей.

Частичная металлизация одной из торцевых поверхностей диска 1 позволяет без применения дополнительных изоляторов или проводящих материалов увеличить тепловую массу терморезистора и "состыковать" его параметры с параметрами лампы накаливания.

Предлагаемый терморезистор имеет следующие основные электрические параметры: сопротивление при 25^оС- 690 Ом, постоянная времени 170 с, максимальная рабочая температура 180^оС.

Терморезистор, имеющий при комнатной температуре сопротивление, равное 690 Ом, позволяет ограничивать пусковой ток лампы накаливания, к которой он подключен последовательно, в 8 раз, установив его превышение над рабочим током в 1,8 раза.

В стационарном режиме горения лампы мощностью 100 Вт терморезистор потребляет не более 2,6% от номинальной мощности лампы. Спад светового потока лампы при включении с терморезистором не превышает 6,5%

Claims (1)

1. ТЕРМОРЕЗИСТОР, выполненный в виде диска, изготовленного на керамической основе, состоящей из композиционного материала на основе соединений металлов с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, причем торцевые поверхности диска выполнены плоскими по всему диаметру диска и металлизированы, отличающийся тем, что одна из плоских торцевых поверхностей диска металлизирована полностью, а другая частично, при этом в качестве композиционного материала использована многокомпонентная шпинель, выполненная на основе карбоната марганца, карбоната кобальта и оксида хрома.

Images