RU2087991C1

RU2087991C1 - Metal-halide lamp

Info

Publication number: RU2087991C1
Application number: RU94041587A
Authority: RU
Inventors: И.Ф. Минаев
Original assignee: Акционерное общество "Лисма - завод специальных источников света и электровакуумного стекла"
Priority date: 1994-11-15
Filing date: 1994-11-15
Publication date: 1997-08-20
Also published as: RU94041587A

Abstract

FIELD: electric engineering. SUBSTANCE: torch of lamp use tin. Lithium and tin are introduced to torch as alloy which contains 20-80 mole percents of lithium. Ratio of components is in following range 0.05-8.0 of lithium-tin alloy, 0.015-2.0 of non-active metal halides, pressure of noble gas is in range of 1.33-2000 kPa. In addition lamp torch contains mercury which content is in range of 0.03-24.0. EFFECT: increased functional capabilities. 3 cl, 1 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует металлогалогенные лампы общего и специального освещений. The present invention relates to the electrical industry, in particular, improves metal halide lamps of general and special lighting.

Известна металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью и добавками для обеспечения горелки галогенидами натрия и скандия [1]
Описываемая лампа обладает высокой световой отдачей (до 100 лм/Вт) и высоким (до 10000) сроком службы.Known metal halide lamp containing a burner of optically transparent material with hermetically sealed electrodes, filled with an inert gas, mercury and additives to provide the burner with sodium and scandium halides [1]
The described lamp has a high light output (up to 100 lm / W) and a high (up to 10000) service life.

Недостатком лампы является дефицит излучения в красной области спектра (600 800 нм), что не позволяет обеспечить цветопередачу, которая в настоящее время требуется на телевидении и кино, а также при художественном освещении (освещение памятников культуры, архитектуры, музеев и т.д.). The disadvantage of the lamp is the lack of radiation in the red region of the spectrum (600 800 nm), which does not allow for the color rendering that is currently required on television and the cinema, as well as in artistic lighting (lighting of cultural monuments, architecture, museums, etc.) .

Наиболее близкой по технической сущности является металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную, по меньшей мере, инертным газом, литием и галогенидами неактивного металла [2]
В лампе-прототипе в составе наполнения присутствуют добавки для обеспечения горелки галогенидами лития, что дает излучение в красной части спектра (основные линии излучения 610 и 671 нм), устраняя таким образом недостатки лампы- аналога.The closest in technical essence is a metal halide lamp containing a burner of optically transparent material with hermetically sealed electrodes, filled with at least an inert gas, lithium and inactive metal halides [2]
In the prototype lamp, the composition of the filling contains additives to provide the burner with lithium halides, which gives radiation in the red part of the spectrum (main emission lines of 610 and 671 nm), thereby eliminating the disadvantages of the analog lamp.

Недостатком лампы-прототипа является низкий срок службы. The disadvantage of the prototype lamp is its low life.

Это является следствием химической активности лития, в результате чего вместе с литием в горелку лампы попадают загрязнения в виде следов воды и кислорода (в виде оксида лития). Указанные загрязнения и уменьшают срок службы лампы. This is a consequence of the chemical activity of lithium, as a result of which, together with lithium, contaminants get in the lamp burner in the form of traces of water and oxygen (in the form of lithium oxide). These contaminants also reduce lamp life.

Техническим результатом изобретения является увеличен5ие срока службы лампы. The technical result of the invention is to increase the lamp life.

Технический результат достигается тем, что в металлогалогенной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, по меньшей мере, литием и галогенидами неактивного металла, в горелке лампы дополнительно использовано олово, при этом литий и олово введены в горелку в виде сплава с молярным содержанием лития от 20 до 80% компоненты взяты в следующем количестве, мк•моль/см³:
сплав "литий-олово" от 0,05 до 8,0
галогениды неактивного металла от 0,15 до 2,0
а давление инертного газа составляет от 1,33 до 200,0 кПа.The technical result 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 of at least lithium and inactive metal halides, tin is additionally used in the lamp burner, while lithium and tin are introduced into the burner in the form of an alloy with a molar lithium content of from 20 to 80%, the components are taken in the following quantity, µ • mol / cm ³ :
lithium-tin alloy from 0.05 to 8.0
inactive metal halides from 0.15 to 2.0
and the inert gas pressure is from 1.33 to 200.0 kPa.

В горелке может быть использована ртуть, а также добавки для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов в количестве от 0,5 до 45,0 и от 0,03 до 24,0 мк•моль/см³ соответственно.Mercury can be used in the burner, as well as additives to provide the burner with emitting metal halides in an amount of from 0.5 to 45.0 and from 0.03 to 24.0 μmol / cm ^3, respectively.

Конструкция лампы идентична с конструкцией известных МГЛ. Лампа может быть выполнена софитной [3] или иметь один цоколь [4] иметь внешний баллон [5]
Принцип работы лампы также аналогичен соответствующему для известных МГЛ.The design of the lamp is identical to that of the well-known MGL. The lamp can be made spotlight [3] or have one base [4] have an external cylinder [5]
The principle of operation of the lamp is also similar to that for the known MGL.

После подключения лампы в питающую сеть последовательно с балластным сопротивлением (индуктивным, емкостным, комбинированным или электронным) осуществляется зажигание лампы путем подачи на электроды высоковольтного импульса. Возникает дуговой разряд в среде инертного газа и/или ртути, по мере разгорания которого в разряд поступают галогенидные добавки. В результате формируется дуговой разряд в среде галогенидов излучающих металлов с фиксированными током, напряжением, мощностью и световым потоком лампы. After connecting the lamp to the supply network in series with the ballast (inductive, capacitive, combined or electronic), the lamp is ignited by applying a high voltage pulse to the electrodes. An arc discharge arises in an inert gas and / or mercury medium, during which the halide additives enter the discharge. As a result, an arc discharge is formed in a medium of halides of emitting metals with a fixed current, voltage, power and luminous flux of the lamp.

В лампе по предполагаемому изобретению экспериментально подобранный состав наполнения позволяет обеспечить беспримесное введение лития в горелку лампы, что позволяет увеличить срок службы. In the lamp according to the proposed invention, the experimentally selected composition of the filling allows for the unimpeded introduction of lithium into the lamp burner, which allows to increase the service life.

Литий и олова вводятся в лампу в виде сплава. Это позволяет получить соединение, которое является наиболее оптимальным для введения в лампу. Известно, что чистый литий интенсивно окисляется на воздухе. Lithium and tin are introduced into the lamp in the form of an alloy. This allows you to get the connection that is most optimal for insertion into the lamp. Pure lithium is known to oxidize intensively in air.

Количество лития в составе сплава определено экспериментально и составляет от 20 до 80 молярных процентов. The amount of lithium in the alloy is determined experimentally and ranges from 20 to 80 molar percent.

При содержании лития в сплаве больше, чем 80 молярных сплав становится неустойчивым на воздухе (окисляется и гидролизуется). When the lithium content in the alloy is greater than 80 molar, the alloy becomes unstable in air (oxidized and hydrolyzed).

При содержании лития в количестве, меньшем 20 молярных процентов, для введения нужного количества лития в лампу приходится вводить большое количество олова, что отрицательно сказывается на эффективности лампы. Это связано с низким излучением линий олова в видимой области спектра. When the lithium content is less than 20 molar percent, a large amount of tin has to be introduced to introduce the desired amount of lithium into the lamp, which negatively affects the lamp efficiency. This is due to the low emission of tin lines in the visible region of the spectrum.

Количество вводимого в горелку сплава "литий-олово" и добавок для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов также определено экспериментально. The amount of lithium-tin alloy introduced into the burner and the additives to provide the burner with emitting metal halides are also experimentally determined.

При количествах этих добавок, меньших 0,05 и 0,03 мк•моль/см³, их недостает для нормальной работы лампы в течение всего срока службы, т.к. компоненты наполнения теряются в течение срока службы в процессах взаимодействия, абсорбции, адсорбции, хемисорбции и т.д.When the amounts of these additives are less than 0.05 and 0.03 μm • mol / cm ³ , they are insufficient for the normal operation of the lamp throughout the entire service life, because filling components are lost during their service life in the processes of interaction, absorption, adsorption, chemisorption, etc.

При количествах, больших 8 и 24 мк•моль/см³, дополнительного положительного эффекта получить не удается, а затрат на приобретение компонентов наполнения, их обработку и хранение увеличиваются.With quantities greater than 8 and 24 microns • mol / cm ³ , it is not possible to obtain an additional positive effect, and the costs of acquiring filling components, their processing and storage increase.

Количество галогенидов неактивного металла определено экспериментально с использованием металлов, не имеющих ярковыраженных линий излучения в видимой области спектра. В качестве таких галогенидов могут быть использованы галогениды олова, свинца, титана и др. The amount of inactive metal halides is determined experimentally using metals that do not have clearly defined emission lines in the visible spectrum. As such halides, halides of tin, lead, titanium, etc. can be used.

Количество галогенидов металлов определено из условий полного расходования лития согласно реакции:
Li+Me_nX_m_→ LiX+Me (1)
где Me неактивный металл;
X галоген.The amount of metal halides is determined from the conditions for the complete consumption of lithium according to the reaction:
Li + Me _n X _m _ → LiX + Me (1)
where Me is an inactive metal;
X is halogen.

Присутствие чистого лития в лампе после стабилизирующего отжига недопустимо, т.к. атомы литья имеют крайне малый размер и, внедряясь в кристаллическую решетку кварца, интенсивно разрушают его. The presence of pure lithium in the lamp after stabilizing annealing is unacceptable, because casting atoms are extremely small in size and, penetrating into the quartz crystal lattice, intensively destroy it.

Вместе с тем галогенидов неактивного металла не должно быть больше, чем 2 мк•моль/см³, т.к. в этом случае в лампу вводится большое количество самого неактивного металла, что может экранировать излучение.However, the inactive metal halides should not be more than 2 microns • mol / cm ³ , because in this case, a large amount of the inactive metal itself is introduced into the lamp, which can shield the radiation.

Количество ртути, вводимой в горелку лампы, определено экспериментально и составляет от 0,5 до 45,0 мк•моль/см³.The amount of mercury introduced into the lamp burner is determined experimentally and ranges from 0.5 to 45.0 microns • mol / cm ³ .

При меньшем количестве ртути не удается достичь нужного напряжения на лампе. With less mercury, the lamp voltage cannot be reached.

При большом количестве ртути напряжение на лампе становится излишне высоким и лампа работает нестабильно. With a large amount of mercury, the voltage on the lamp becomes excessively high and the lamp is unstable.

Давление инертного газа выбрано из условий обеспечения зажигания и разгорания лампы и составляет от 1,33 до 200,0 Кпа. The inert gas pressure is selected from the conditions for ensuring ignition and ignition of the lamp and ranges from 1.33 to 200.0 KPa.

При меньшем давлении инертного газа происходит распыление вольфрама электродов лампы в период разгорания и срок службы лампы уменьшается. At a lower inert gas pressure, tungsten electrodes of the lamp electrodes are sprayed during the period of ignition and the lamp life is reduced.

При давлении инертного газа, превышающем 200^x КПа, кроме ухудшения зажигания лампы, она становится взрывоопасной даже в неработающем состоянии.At an inert gas pressure exceeding 200 ^x KPa, in addition to a deterioration in the ignition of the lamp, it becomes explosive even when inoperative.

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

Применение предполагаемого изобретения позволит увеличить срок службы лампы. Так, экспериментальные лампы мощностью 1000 Вт, изготовленные с использованием технического решения по предлагаемому изобретению, имели срок службы 3000, что на 500 и выше срока службы обычных ламп. При цене лампы 10
12 тыс. рублей это дает экономический эффект (при ориентировочной потребности 1000 шт. в год) в размере 2,0 2,4 млн. руб.The application of the alleged invention will increase the life of the lamp. So, experimental lamps with a power of 1000 W, made using the technical solution according to the invention, had a life of 3000, which is 500 or more than the life of conventional lamps. At the price of a lamp 10
12 thousand rubles this gives an economic effect (with an estimated need of 1000 units per year) in the amount of 2.0 2.4 million rubles.

Источники информации
1. Пат. США N 3914636.Sources of information
1. Pat. U.S. N 3914636.

2. Патент РФ N 1758707. 2. RF patent N 1758707.

3. Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. М. Энергоатомиздат, 1991, с. 585. 3. Rokhlin G.N. Discharge light sources. M. Energoatomizdat, 1991, p. 585.

4. Там же с. 595. 4. In the same place with. 595.

5. Каталог Ф. "Филипс", 1992, с. 111. 5. Catalog F. "Philips", 1992, p. 111.

Claims

1. Metal halide lamp containing a burner of optically transparent material with hermetically sealed electrodes, filled with an inert gas of at least lithium and inactive metal halides, characterized in that tin is additionally used in the lamp burner, while lithium and tin are introduced into the burner in the form of an alloy with a molar lithium content of from 20.0 to 80%, the components are taken in the following quantity, µ • mol / cm ³ :
Lithium tin alloy 0.05 8.0
Inactive Metal Halides 0.015 2.0
and the inert gas pressure is from 1.33 to 200.0 kPa.

2. The lamp according to claim 1, characterized in that mercury is additionally introduced into the lamp burner in an amount of from 0.5 to 45.0 μmol / cm ³ .

3. The lamp according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that additives are additionally introduced into the lamp burner to provide the burner with emitting metal halides in an amount of from 0.03 to 24.0 μmol / cm ³ .