RU2299494C1 - Low-pressure gas-discharge lamp - Google Patents
Low-pressure gas-discharge lamp Download PDFInfo
- Publication number
- RU2299494C1 RU2299494C1 RU2005137924/09A RU2005137924A RU2299494C1 RU 2299494 C1 RU2299494 C1 RU 2299494C1 RU 2005137924/09 A RU2005137924/09 A RU 2005137924/09A RU 2005137924 A RU2005137924 A RU 2005137924A RU 2299494 C1 RU2299494 C1 RU 2299494C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- discharge
- bulb
- electrodes
- lamp
- capillary
- Prior art date
Links
Landscapes
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к газоразрядной технике, а именно к газоразрядным лампам низкого давления, и может быть использовано как источник света, в частности, для сигнальной подсветки опор высоковольтных линий электропередач и других высотных сооружений.The invention relates to a gas-discharge equipment, namely to low-pressure gas-discharge lamps, and can be used as a light source, in particular, for signal illumination of supports of high-voltage power lines and other high-rise buildings.
Известно газоразрядное устройство с инертным газом низкого давления. Устройство имеет лампу с запаянным баллоном, наполненным инертным газом, например неоном, под давлением 1,5÷15 мм рт.ст. В баллоне установлены электроды. Электропитание лампы осуществляется от источника электроэнергии с частотой более 5 кГц.A low pressure inert gas discharge device is known. The device has a lamp with a sealed cylinder filled with an inert gas, such as neon, under a pressure of 1.5 ÷ 15 mm Hg Electrodes are installed in the cylinder. The lamp is powered from an electric source with a frequency of more than 5 kHz.
[См. патент США №4461981, кл. 315-246, опубл. 24.07.84 г.][Cm. US patent No. 4461981, CL. 315-246, publ. July 24, 84]
Недостатком этого устройства является невозможность работы такой лампы от источника постоянного и переменного напряжения низкой (50 Гц) частоты. Работа этой лампы от высокочастотного источника электроэнергии усложняет систему жизнеобеспечения лампы и делает такую лампу неприемлемой для решения ряда задач.The disadvantage of this device is the inability to operate such a lamp from a source of constant and alternating voltage of low (50 Hz) frequency. The operation of this lamp from a high-frequency source of electricity complicates the life-support system of the lamp and makes such a lamp unacceptable for a number of tasks.
Известна разрядная лампа низкого давления, которая состоит из наружной и расположенной соосно с ней внутренней колбы. Колбы заполнены газом. Во внутренней колбе установлены два противоположных электрода, в том числе накаленный катод и постоянный магнит. Магнит во внутренней колбе установлен так, чтобы к разрядной плазме прикладывались магнитные силы, которые вращали бы ее вокруг оси лампы.Known discharge lamp low pressure, which consists of an outer and located coaxially with her inner bulb. The flasks are filled with gas. Two opposite electrodes are installed in the inner flask, including a heated cathode and a permanent magnet. The magnet in the inner bulb is mounted so that magnetic forces are applied to the discharge plasma, which would rotate it around the axis of the lamp.
[См. заявка Японии №59-35147, кл. Н01J 61/50, опубл. 27.08.84 г.][Cm. Japanese application No. 59-35147, cl. H01J 61/50, publ. 08/27/84]
Недостатком таком лампы является наличие накаленного катода, что делает лампу ненадежной и недолговечной. Кроме того, для обеспечения функционирования лампы необходимо постоянное напряжение с большим током потребления.The disadvantage of this lamp is the presence of a heated cathode, which makes the lamp unreliable and short-lived. In addition, to ensure the functioning of the lamp requires a constant voltage with a large current consumption.
Все это делает такую лампу неприемлемой для решения ряда задач.All this makes such a lamp unacceptable for a number of tasks.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является газоразрядная лампа низкого давления, которая содержит ножку с электродами, колбу с перегородкой, разделяющей электроды и образующей U-образный разрядный канал. При этом продольная перегородка выполнена как единое целое с колбой лампы, а ножка герметично соединена с перегородкой.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a low-pressure discharge lamp that contains a leg with electrodes, a bulb with a baffle separating the electrodes and forming a U-shaped discharge channel. In this case, the longitudinal partition is made as a unit with the lamp bulb, and the leg is hermetically connected to the partition.
[Заявка РФ №96105447/07, кл. H01J 61/30, опубл. 20.06.98 г. - прототип][RF Application No. 96105447/07, cl. H01J 61/30, publ. 06/20/98 - prototype]
Недостатком этого устройства является большой потребляемый ток при малой светоотдаче, а также невозможность работы лампы при переменном токе, что ограничивает круг ее использования.The disadvantage of this device is the large current consumption at low light output, as well as the inability to operate the lamp with alternating current, which limits the range of its use.
Все вышеперечисленные недостатки отсутствуют в предлагаемом устройстве. Сущность изобретения заключается в следующем.All of the above disadvantages are absent in the proposed device. The invention consists in the following.
Задачей предлагаемого изобретения является создание надежной, с малым потреблением электрической мощности и большой светоотдачей лампы, способной работать при малых потребляемых токах на постоянном или переменном напряжении. Технический результат достигается за счет предложенного конструктивного выполнения разрядного канала и электродов, обеспечивающих малое токопотребление при большой светоотдаче и возможность работы лампы при постоянном и переменном питающем напряжении.The objective of the invention is the creation of reliable, with low consumption of electrical power and high light output of the lamp, capable of operating at low current consumption at constant or alternating voltage. The technical result is achieved due to the proposed constructive implementation of the discharge channel and electrodes, providing low current consumption with high light output and the ability to operate the lamp at constant and alternating supply voltage.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в газоразрядной лампе низкого давления, содержащей колбу, в которой расположены электроды, разрядный канал и перегородка, герметично связанная с колбой, перегородка, разделяющая внутренний объем колбы пополам, также герметично соединена с разрядным каналом, выполненным в виде капилляра, расположенного коаксиально оси колбы, а электроды выполнены в виде полых со сферическим дном цилиндрических катодов, в полости которых на одну треть их длины входят открытые концы разрядного капилляра, при этом выводы катодов через противоположные торцы колбы подключены к источнику питающего напряжения, а объем колбы заполнен инертным газом.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in a low-pressure discharge lamp containing a bulb in which the electrodes are located, a discharge channel and a baffle sealed to the bulb, the baffle that divides the inner volume of the flask in half is also hermetically connected to the discharge channel made in the form of a capillary located coaxially to the axis of the flask, and the electrodes are made in the form of cylindrical cathodes hollow with a spherical bottom, in the cavity of which one third of their lengths are open The lived ends of the discharge capillary, while the cathode leads through the opposite ends of the flask are connected to a source of supply voltage, and the volume of the flask is filled with an inert gas.
Кроме того, газоразрядная лампа отличается тем, что давление газа (в колбе) р и диаметр разрядного капилляра d, рабочая поверхность холодного катода S и разрядный ток I, диаметр холодного катода D и его длина L связаны соотношениями:In addition, a gas discharge lamp is characterized in that the gas pressure (in the bulb) p and the diameter of the discharge capillary d, the working surface of the cold cathode S and the discharge current I, the diameter of the cold cathode D and its length L are related by the relations:
10≤p·d≤20,10≤p · d≤20,
где d - мм,where d is mm
р - мм рт.ст.;p - mmHg;
где I - мА,where I is mA,
S - см2;S is cm 2 ;
где D - мм,where D is mm
L - мм.L - mm.
А также газоразрядная лампа отличается тем, что газовое наполнение инертным газом, например неоном или смесью неона и гелия, обеспечивает оранжево-красный цвет свечения разряда.As well as a gas discharge lamp, gas filling with an inert gas, such as neon or a mixture of neon and helium, provides an orange-red color for the discharge glow.
И, кроме того, газоразрядная лампа отличается тем, что выводы электродов подключены к источнику переменного напряжения.And, in addition, the discharge lamp is characterized in that the terminals of the electrodes are connected to an AC voltage source.
Для обеспечения спектрального состава светоизлучения разрядного канала и долговечности лампа наполняется смесью неона и гелия в соотношении 1:3÷1:9 при давлении р, определяемом по формуле:To ensure the spectral composition of light emission from the discharge channel and durability, the lamp is filled with a mixture of neon and helium in a ratio of 1: 3 ÷ 1: 9 at a pressure p determined by the formula:
10≤p·d≤20.10≤p · d≤20.
Перегородка, разделяющая внутренний объем лампы пополам, позволяет распространяться разряду только по каналу капилляра и замыкаться на катодах. Капилляр разрядного канала обеспечивает высокую плотность разрядной плазмы при малых токах и, как следствие этого, большую яркость разряда. Наличие двух холодных катодов позволяет их использовать для поддержания столба разряда как от источника постоянного, так и переменного напряжения. В последнем случае функцию анодного электрода каждый катод выполняет попеременно с частотой переменного напряжения.The partition dividing the internal volume of the lamp in half allows the discharge to propagate only along the channel of the capillary and close to the cathodes. The capillary of the discharge channel provides a high density of the discharge plasma at low currents and, as a consequence of this, a large brightness of the discharge. The presence of two cold cathodes allows them to be used to maintain the discharge column from both a constant and alternating voltage source. In the latter case, each cathode performs the function of the anode electrode alternately with the frequency of the alternating voltage.
Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant made it possible to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention, and the determination from the list of identified analogues of the prototype as the closest analogue in the totality of features made it possible to identify the set of essential technical the result of the distinguishing features set forth in the claims.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under applicable law.
Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.To verify the conformity of the claimed invention to the requirements of the inventive step, the applicant conducted an additional search for known solutions, the results of which show that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed. .
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step" under applicable law.
На чертеже изображена структурная схема лампы.The drawing shows a structural diagram of a lamp.
Лампа содержит колбу 1, в которой коаксиально расположен разрядный капилляр 2. Капилляр 2 герметично запаян в перегородке 3, которая в свою очередь герметично соединена с колбой 1. С обоих торцов колбы 1 установлены электроды 4 в виде полых цилиндров со сферическим дном. Электроды 4 попеременно выполняют функции либо холодных катодов, либо анодов и установлены коаксиально относительно колбы 1 и разрядного капилляра 2. Разрядный капилляр 2 открытыми концами входит во внутреннюю полость катодов 4 на одну треть их длины.The lamp contains a bulb 1, in which the discharge capillary 2 is coaxially located. The capillary 2 is hermetically sealed in a partition 3, which in turn is hermetically connected to the bulb 1. At both ends of the bulb 1, electrodes 4 are installed in the form of hollow cylinders with a spherical bottom. The electrodes 4 alternately perform the functions of either cold cathodes or anodes and are installed coaxially relative to the bulb 1 and the discharge capillary 2. The discharge capillary 2 with open ends enters the inner cavity of the cathodes 4 by one third of their length.
Сферическое дно холодных катодов 4 и вхождение разрядного капилляра 2 в полость цилиндров на одну треть их длины исключает замыкание газового разряда на острые участки конструкции катодов, что предотвращает распыление материала холодного катода. Геометрия цилиндров холодных катодов оптимизирована формулой исходя из условия равномерного токораспределения по рабочей поверхности. Во избежание распыления подготовленной рабочей поверхности холодного катода величина разрядного тока I ограничена соотношением , где I - разрядный ток (мА), S - площадь рабочей поверхности катода (см2). Для подключения электродов к питающему напряжению предусмотрены выводы 5. Выводы 5 герметично соединены с ножкой 6, которая также связана с колбой 1 герметично. Лампа откачана, оттренирована и наполнена рабочим инертным газом, например смесью гелия и неона. Давление рабочего газа оптимизировано исходя из обеспечения высокой долговечности холодного катода и получения максимальной яркости свечения разряда. При выбранных рабочих токах оно определяется фомулой 10≤p·d≤20, где р - давление рабочего газа в мм рт.ст., d - разрядный диаметр капилляра в мм. Цвет свечения разряда оранжево-красный подбирается соотношением рабочих газов неона и гелия от 1:3 до 1:9.The spherical bottom of the cold cathodes 4 and the entry of the discharge capillary 2 into the cavity of the cylinders by one third of their length excludes the closure of the gas discharge to sharp sections of the cathode structure, which prevents the spraying of the material of the cold cathode. The geometry of the cold cathode cylinders is optimized by the formula based on the condition of uniform current distribution on the working surface. To avoid spraying the prepared working surface of the cold cathode, the discharge current I is limited by the ratio where I is the discharge current (mA), S is the area of the working surface of the cathode (cm 2 ). To connect the electrodes to the supply voltage, terminals 5 are provided. Terminals 5 are hermetically connected to leg 6, which is also tightly connected to bulb 1. The lamp is pumped out, trained and filled with a working inert gas, such as a mixture of helium and neon. The working gas pressure is optimized based on ensuring high durability of the cold cathode and obtaining maximum brightness of the discharge glow. At the selected operating currents, it is determined by the formula 10≤p · d≤20, where p is the pressure of the working gas in mmHg, d is the discharge diameter of the capillary in mm. The color of the glow of the discharge orange-red is selected by the ratio of the working gases of neon and helium from 1: 3 to 1: 9.
Лампа работает следующим образом. На выводы электродов 5 подается рабочее напряжение (постоянное или переменное). При постоянном рабочем напряжении один из электродов работает как катод. Поскольку перегородка 3 герметично изолирует два электрода по колбе, то разряд распространяется внутри капилляра 2. При переменном рабочем напряжении электроды 4 в качестве катода работают попеременно, в зависимости от прилагаемого в данный момент потенциала переменного напряжения на конкретный электрод. Газовый разряд внутри узкого капилляра 2 даже при малых токах (единицы миллиампер) имеет высокую плотность разрядной плазмы, а потому имеет яркое свечение. Это свечение и позволяет использовать лампу как источник света. Конструктивно колба лампы выполняет функцию держателя разрядного капилляра и электродов и, кроме того, как буферного объема рабочего газа, что позволяет обеспечить высокую долговечность лампы.The lamp operates as follows. The terminals of the electrodes 5 are supplied with operating voltage (constant or alternating). At a constant operating voltage, one of the electrodes acts as a cathode. Since the baffle 3 seals the two electrodes hermetically across the flask, the discharge propagates inside the capillary 2. At an alternating operating voltage, the electrodes 4 act alternately as the cathode, depending on the current potential of the alternating voltage applied to the specific electrode. A gas discharge inside a narrow capillary 2 even at low currents (units of milliamps) has a high density of the discharge plasma, and therefore has a bright glow. This glow allows you to use the lamp as a light source. Structurally, the lamp bulb serves as the holder of the discharge capillary and electrodes and, in addition, as a buffer volume of the working gas, which allows for high lamp life.
Предлагаемая лампа имеет высокую надежность, долговечность и яркость свечения при малых разрядных токах.The proposed lamp has high reliability, durability and brightness at low discharge currents.
Приводим пример, доказывающий возможность практической реализации предлагаемой лампы - это двухэлектродная газоразрядная лампа, наполненная смесью гелия и неона в соотношении 9:1 при общем давлении 3,5 мм рт.ст. Рабочее напряжение лампы (вместе с балластными резисторами на электродах по 40 кОм) - 1,4 кВ. Лампа работает как от источника постоянного напряжения, так и от источника переменного (50 Гц) напряжения. Рабочий ток лампы - 4÷6 мА. Яркость свечения лампы при рабочем токе составляет 5·103 кд/м2. Габаритные размеры лампы - ⌀35×350 мм.We give an example proving the feasibility of the practical implementation of the proposed lamp - a two-electrode gas discharge lamp filled with a mixture of helium and neon in a ratio of 9: 1 at a total pressure of 3.5 mm Hg. The operating voltage of the lamp (together with ballasts on the electrodes of 40 kOhm) is 1.4 kV. The lamp works both from a constant voltage source and from an alternating voltage (50 Hz) voltage source. The lamp operating current is 4–6 mA. The brightness of the lamp at a working current of 5 · 10 3 cd / m 2 . The overall dimensions of the lamp are ⌀35 × 350 mm.
Предлагаемая лампа проста в эксплуатации, надежна, долговечна, имеет малую потребляемую электрическую мощность. Малое потребление электрической мощности и возможность работы такой лампы от источника переменного напряжения открывает большие перспективы использования ее для обозначения опор высоковольтных передач с питанием непосредственно за счет емкостной связи с токоведущими проводами линии электропередач.The proposed lamp is easy to operate, reliable, durable, has low power consumption. The low consumption of electric power and the ability to operate such a lamp from an AC voltage source opens up great prospects for using it to designate the supports of high-voltage gears with power supply directly due to capacitive coupling with current-carrying wires of the power line.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability" under applicable law.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005137924/09A RU2299494C1 (en) | 2005-12-05 | 2005-12-05 | Low-pressure gas-discharge lamp |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005137924/09A RU2299494C1 (en) | 2005-12-05 | 2005-12-05 | Low-pressure gas-discharge lamp |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2299494C1 true RU2299494C1 (en) | 2007-05-20 |
Family
ID=38164251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005137924/09A RU2299494C1 (en) | 2005-12-05 | 2005-12-05 | Low-pressure gas-discharge lamp |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2299494C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2697189C1 (en) * | 2019-01-25 | 2019-08-13 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов "Плазма" (АО "ПЛАЗМА") | Gas discharge lamp |
RU2710204C1 (en) * | 2019-06-06 | 2019-12-25 | Павел Сергеевич Панов | Preventive lighting device of high-voltage line |
RU2710864C1 (en) * | 2019-02-08 | 2020-01-14 | Павел Сергеевич Панов | Low-pressure discharge lamp |
RU2746131C1 (en) * | 2020-09-07 | 2021-04-07 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов "Плазма" (АО "ПЛАЗМА") | Discharge lamp |
-
2005
- 2005-12-05 RU RU2005137924/09A patent/RU2299494C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2697189C1 (en) * | 2019-01-25 | 2019-08-13 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов "Плазма" (АО "ПЛАЗМА") | Gas discharge lamp |
RU2710864C1 (en) * | 2019-02-08 | 2020-01-14 | Павел Сергеевич Панов | Low-pressure discharge lamp |
RU2710204C1 (en) * | 2019-06-06 | 2019-12-25 | Павел Сергеевич Панов | Preventive lighting device of high-voltage line |
RU2746131C1 (en) * | 2020-09-07 | 2021-04-07 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов "Плазма" (АО "ПЛАЗМА") | Discharge lamp |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2123217C1 (en) | Gas-discharge radiating tube | |
RU2299494C1 (en) | Low-pressure gas-discharge lamp | |
KR20010042208A (en) | Metal halide lamp | |
EP1916699A3 (en) | Compact fluorescent lamp and method for manufacturing | |
KR920005236A (en) | Low voltage discharge lamp device | |
RU2697189C1 (en) | Gas discharge lamp | |
KR20060128965A (en) | Method and ballast for driving a high-pressure gas discharge lamp | |
KR960013126A (en) | High frequency lighting device using rare gas discharge lamp | |
HU902439D0 (en) | Lighting gas filled lamp | |
CN208674058U (en) | A kind of included ballast and can thermal starting xenon lamp | |
JPS63146343A (en) | Discharge lamp | |
RU2710864C1 (en) | Low-pressure discharge lamp | |
US6118229A (en) | Plasma display | |
RU2746131C1 (en) | Discharge lamp | |
CN109119325A (en) | A kind of included ballast and can thermal starting xenon lamp | |
RU2672672C1 (en) | Source of uv radiation with helium-containing filling | |
JPS6017849A (en) | Small-sized metal vapor discharge lamp | |
CN2727953Y (en) | A high intensity discharge point light source | |
US20050179390A1 (en) | Compact fluorescent lamp | |
TW200511898A (en) | Operating method for a high-pressure discharge lamp | |
JPH0256844A (en) | Neon sign lamp and operating mechanism thereof | |
CN1309005C (en) | High-strength discharge point light source | |
CN202564183U (en) | Cold cathode gas discharge lamp | |
SU851552A1 (en) | Luminescent lamp | |
CN202917436U (en) | Vanadium arc gas discharge lamp |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131206 |