RU2058619C1

RU2058619C1 - Metal-halogen lamp

Info

Publication number: RU2058619C1
Application number: RU93050957A
Authority: RU
Inventors: И.Ф. Минаев
Original assignee: Акционерное общество "Лисма" - завод специальных источников света и электровакуумного стекла
Priority date: 1993-11-04
Filing date: 1993-11-04
Publication date: 1996-04-20

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: metal-halogen lamp has burner made from optically transparent material with electrodes sealed tight filled with inert gas and additives to provide it with halogenides of sodium and scandium. Besides them burner is injected with additives to provide it with halogenides of lithium and cesium. Additives are used in the following amounts, mole/cu. cm: sodium 0.2-13.0; scandium 0.06-6.0; lithium 0.5-12.0; cesium 0. -10.0. Pressure of inert gas in burner amounts to 13.3-200.0 kPa. Burner can be additionally injected with samarium in the amount from 0.15 up to 5.0 mole/cu.cm to provide it with halogenides of samarium. EFFECT: increased operational efficiency of metal-halogen lamp. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует безртутные металлогалоген- ные лампы для светокультуры растений. The invention relates to the electrical industry, in particular, improves mercury-free metal halide lamps for light culture of plants.

Известна металлогалогенная лампа, содержащая кварцевую горелку с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью, галогенидами скандия и лития. Known metal halide lamp containing a quartz burner with hermetically sealed electrodes filled with inert gas, mercury, scandium and lithium halides.

Состав наполнения указанной лампы генерирует излучения с достаточно высоким КПД (до 28% ) в области спектра фотосинтетически активной радиации (ФАР). The filling composition of this lamp generates radiation with a sufficiently high efficiency (up to 28%) in the spectral region of photosynthetically active radiation (PAR).

Недостатком лампы является низкая экологичность ее конструкции и процесса эксплуатации вследствие использования в составе наполнения крайне токсичной ртути. The disadvantage of the lamp is the low environmental friendliness of its design and operation due to the use of extremely toxic mercury in the filling composition.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом и добавками для обеспечения горелки галогенидами натрия и скандия. Лампа-прототип имеет весьма высокую световую отдачу (до 100 лм/Вт). Closest to the invention in technical essence is a metal halide lamp containing a burner of an optically transparent material with hermetically sealed electrodes, filled with an inert gas and additives to provide the burner with sodium and scandium halides. The prototype lamp has a very high light output (up to 100 lm / W).

Недостатком указанной лампы является низкий уровень излучения в условно красной области ФАР (600 700 нм) до 15% что не позволяет добиться высокой урожайности большинства овощей. The disadvantage of this lamp is the low level of radiation in the relatively red region of the PAR (600 700 nm) up to 15%, which does not allow to achieve high yields of most vegetables.

Целью изобретения является увеличение эффективности излучения в области ФАР. The aim of the invention is to increase the radiation efficiency in the field of PAR.

Цель достигается тем, что в металлогалогенной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом и добавками для обеспечения горелки галогенидами натрия и скандия, в горелку лампы введены добавки для обеспечения горелки галогенидами лития и цезия, добавки взяты в следующих количествах, мкмоль/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 an inert gas and additives to provide the burner with sodium and scandium halides, additives are added to the lamp burner to provide the burner with lithium and cesium halides, the additives are taken in the following quantities, µmol / cm ³ .

Добавки для обеспечения горелки галогенидами натрия 0,2 13,0 скандия 0,06 6,0 лития 0,5 12,0 цезия 0,2 10,0, а давление инертного газа составляет 13,3 200 кПа. Additives to provide the burner with sodium halides 0.2 13.0 scandium 0.06 6.0 lithium 0.5 12.0 cesium 0.2 10.0, and the inert gas pressure is 13.3 200 kPa.

В лампе могут дополнительно использоваться добавки для обеспечения горелки галогенидами церия и скандия в количестве 0,05 5 и 0,15 5 мкмоль/см³.In the lamp, additives can additionally be used to provide the burner with cerium and scandium halides in an amount of 0.05 5 and 0.15 5 μmol / cm ³ .

В лампе по изобретению экспериментально подобранный состав наполнения обеспечивает излучение со следующим распределением энергии излучения в области ФАР, 400 500 нм 30±5, 500 600 нм 35±5; 600 700 нм 35±5. Такое распределение энергии в спектре излучения лампы позволяет увеличить урожайность большинства овощей. In the lamp according to the invention, an experimentally selected filling composition provides radiation with the following radiation energy distribution in the PAR area, 400 500 nm 30 ± 5, 500 600 nm 35 ± 5; 600 700 nm 35 ± 5. This distribution of energy in the emission spectrum of the lamp allows you to increase the yield of most vegetables.

Конструкция лампы идентична соответствующим. Принцип работы лампы также идентичен соответствующему для известных ламп. После подключения лампы к питающей сети последовательно с балластным сопротивлением осуществляется зажигание лампы путем подачи на электроды высоковольтного электрического импульса. Возникает дуговой разряд в среде инертного газа, по мере развития которого увеличивается мощность лампы, и в результате повышения температуры горелки в разряд поступают галогенидные добавки. В результате формируется дуговой разряд в среде галогенидов металлов с фиксированными параметрами: мощностью, напряжением, световым потоком лампы и т.д. The design of the lamp is identical to the corresponding. The principle of operation of the lamp is also identical to that for known lamps. After connecting the lamp to the mains in series with the ballast, the lamp is ignited by applying a high-voltage electric pulse to the electrodes. An arc discharge arises in an inert gas medium, with the development of which the lamp power increases, and as a result of an increase in the burner temperature, halide additives enter the discharge. As a result, an arc discharge is formed in the medium of metal halides with fixed parameters: power, voltage, luminous flux of the lamp, etc.

В лампе по изобретению генерируется спектр излучения, который характеризуется большой составляющей (не менее 30%) излучения в условно красной области ФАР (600 700 нм). Это позволяет увеличить урожайность большинства плодоовощных культур, таких как томаты, огурцы, сладкий перец, салат и т.д. In the lamp according to the invention, a radiation spectrum is generated which is characterized by a large component (not less than 30%) of the radiation in the conditionally red region of the PAR (600,700 nm). This allows you to increase the yield of most fruits and vegetables, such as tomatoes, cucumbers, bell peppers, lettuce, etc.

Распределение энергии спектра в области ФАР при использовании добавки натрия, скандия, лития и цезия такое: 400 500 нм 34% 500 600 нм 36% 600 700 нм 30%
Дополнительное введение в горелку лампы добавок для обеспечения горелки галогенидами церия, не меняя характера излучения, увеличивает интегральный уровень излучения лампы.The energy distribution of the spectrum in the PAR area when using an additive of sodium, scandium, lithium and cesium is: 400 500 nm 34% 500 600 nm 36% 600 700 nm 30%
An additional introduction of additives to the lamp burner to provide the cerium halide with the burner, without changing the nature of the radiation, increases the integral radiation level of the lamp.

Самарий, как показали экспериментальные исследования, позволяет стабилизировать процесс зажигания лампы. Samaria, as shown by experimental studies, can stabilize the process of lamp ignition.

Количество излучающих добавок определено экспериментально и выбрано следующим:
Добавки для обеспечения горелки галогенидами натрия 0,2-13, скандия 0,06-6, лития 0,5-12, церия 0,2-10.The number of emitting additives is determined experimentally and selected as follows:
Additives to provide the burner with sodium halides 0.2-13, scandium 0.06-6, lithium 0.5-12, cerium 0.2-10.

При меньших количествах добавок их не хватает для нормальной работы лампы в течение всего срока службы, так как добавки жестчатся в процессах адсорбции, абсорбция, хемисорбции и т.д. При большем количестве добавки дополнительного роста излучения нет, а затраты на приобретение дорогостоящих добавок, их обработку и хранение увеличиваются. With smaller amounts of additives, they are not enough for normal operation of the lamp throughout the entire service life, since additives are hardened in the processes of adsorption, absorption, chemisorption, etc. With more additives, there is no additional increase in radiation, and the costs of acquiring expensive additives, their processing and storage increase.

Количество добавок для обеспечения горелки галогенидами цезия и самария определено экспериментально с одной проверки из условий стабилизации дуги разряда и процесса зажигания, с другой (при избыточном количестве добавок цезия и самария) из условия снижения температуры разряда и уменьшения вследствие этого выхода излучения. Экспериментально подобранные количества добавок цезия и самария составляют 0,05 5 и 0,15 5 мкмоль/см³ соответственно.The number of additives for providing the burner with cesium and samarium halides was determined experimentally from one check from the conditions of stabilization of the discharge arc and the ignition process, and from the other (with an excess of cesium and samarium additives) from the condition of lowering the temperature of the discharge and thereby reducing the radiation yield. The experimentally selected amounts of cesium and samarium additives are 0.05 5 and 0.15 5 μmol / cm ^3, respectively.

В качестве добавок для обеспечения горелки галогенидами металлов могут использоваться непосредственно галогениды излучающих металлов, например NaI, CsI, ScI₃ и т.д; чистые металлы и галогениды неактивных металлов (на примере скандия), в этом случае галогениды металлов образуются в результате следующей реакции:
2Sc + 3SnX₂ 2ScX₃ + 3Sn, где Х галоген; оксиды металлов, галогениды неактивных металлов и металл, связывающий кислород оксидов (обычно алюминий). Реакция образования галогенидов металлов при этом такая
Sc₂O₃ + 3SnX₂ + 2Al 2ScX₃ + Al₂O₃ + +3Sn.As additives for providing the burner with metal halides, directly emitting metal halides can be used, for example NaI, CsI, ScI ₃ , etc .; pure metals and inactive metal halides (for example, scandium), in this case, metal halides are formed as a result of the following reaction:
2Sc + 3SnX ₂ 2ScX ₃ + 3Sn, where X is halogen; metal oxides, inactive metal halides and a metal that binds oxygen oxides (usually aluminum). The reaction of the formation of metal halides in this case
Sc ₂ O ₃ + 3SnX ₂ + 2Al 2ScX ₃ + Al ₂ O ₃ + + 3Sn.

Примеры конкретного исполнения приведены в таблице. Examples of specific performance are given in the table.

Внедрение изобретения позволит при практически неизменной себестоимости увеличить урожайность выращиваемых овощей: огурцов, томатов, салата и т.д. The implementation of the invention will allow at almost constant cost to increase the yield of vegetables grown: cucumbers, tomatoes, lettuce, etc.

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 the burner with sodium and scandium halides, characterized in that additives are added to the burner to provide it with lithium and cesium halides, additives are taken in the following amounts, μmol / cm ³ :
Additives to provide the burner with sodium halides 0.2 13.0
scandium 0.06 6.0
lithium 0.5 12.0
cesium 0.2 10.0
and the inert gas pressure is 13.3 200.0 kPf.

2. The lamp according to claim 1, characterized in that additives are additionally introduced into the burner to provide it with cerium halides in an amount of 0.05 5.0 μmol / cm ³ .

3. The lamp according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that additives are additionally introduced into the burner to provide it with samarium halides in an amount of 0.15 - 5.0 μmol / cm ³ .