RU2651579C1

RU2651579C1 - Gas discharge source of light

Info

Publication number: RU2651579C1
Application number: RU2017101177A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Герасимов; Дмитрий Николаевич Друзягин; Нина Николаевна Рузу; Константин Валерьевич Тотышев
Priority date: 2017-01-13
Filing date: 2017-01-13
Publication date: 2018-04-23

Abstract

FIELD: lighting equipment.

SUBSTANCE: invention relates to gas discharge radiators, is intended for use in the field of lighting technology and can be used for photogrammetric studies. Claimed gas-discharge light source comprises a gas-discharge chamber filled with working gas, formed with a gap of 0.05–0.2 mm relative to each other by two walls of optically transparent material, one of which is hole for the emission of radiation, and the opposite to it is the base wall. Cathode and anode are located between walls at opposite ends of the discharge gap and are connected to pulsed power source to which discharge initiator located inside gas discharge chamber on surface of base wall is connected. Thickness of the base wall is not less than 7–10 mm. Cathode and anode are rigidly fixed to the base wall, the initiator of the discharge being located between the cathode and the anode on the inner surface of the base wall. Discharge initiator can be made in the form of a graphite layer, a reflector can be attached to the base wall, and the radiation output window can be made composite.

EFFECT: increasing intensity of light and providing reusable of part of the design of gas-discharge light source.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к газоразрядным излучателям, предназначено для использования в области светотехники и может быть использовано для фотограмметрических исследований.The invention relates to gas-discharge emitters, is intended for use in the field of lighting engineering and can be used for photogrammetric studies.

Известен газоразрядный источник света «Газоразрядный источник света» (патент РФ №2198450, МПК H01J 61/90, опубл. 10.02.2003), включающий наполненную газом газоразрядную камеру, образованную двумя стенками, установленными с зазором 0,05-0,2 мм относительно друг друга. Между стенками размешены электроды (толщина которых и задает требуемую ширину зазора), через которые осуществляется разряд запасенной электрической энергии накопителя источника. Одна из стенок служит окном для вывода излучения, на наружной стороне второй размещен дополнительный электрод, служащий инициатором разряда. Такой излучатель, используя даже окружающий воздух в качестве рабочего газа, позволяет увеличить силу света и уменьшить длительность импульса по сравнению со стандартной лампой, заполненной инертным газом. В этом случае начальное положение разряда строго задается по прямой между электродами, т.е. напряженность максимальна и максимальны для данного накопителя хорошо воспроизводимые светотехнические параметры излучателя. Толщина дорожки значительно меньше толщины электрода, а напыленный слой металла составляет доли мкм. На практике стенки такого излучателя изготавливают из одного прозрачного материала одной толщины. Недостатком данного устройства является одноразовость его элементов при электрической энергии накопителей выше десяти Дж (при U~30 кВ). Данное устройство выбрано в качестве прототипа.Known gas-discharge light source "Gas-discharge light source" (RF patent No. 2198450, IPC H01J 61/90, publ. 02/10/2003), including a gas-filled gas discharge chamber formed by two walls installed with a gap of 0.05-0.2 mm relative to each other. Electrodes are placed between the walls (the thickness of which determines the required gap width) through which the stored electrical energy of the source storage is discharged. One of the walls serves as a window for outputting radiation, on the outer side of the second an additional electrode is placed, which serves as the initiator of the discharge. Such a radiator, even using ambient air as a working gas, can increase the light intensity and reduce the pulse duration compared to a standard lamp filled with an inert gas. In this case, the initial position of the discharge is strictly specified in a straight line between the electrodes, i.e. the maximum voltage and maximum for this drive well reproducible lighting parameters of the emitter. The thickness of the track is much less than the thickness of the electrode, and the deposited metal layer is fractions of a micron. In practice, the walls of such an emitter are made of one transparent material of the same thickness. The disadvantage of this device is the disposability of its elements when the electrical energy of the drives is above ten J (at U ~ 30 kV). This device is selected as a prototype.

Заявляемое изобретение направлено на создание газоразрядного источника света с улучшенными экономическими и светотехническими параметрами.The claimed invention is directed to the creation of a gas-discharge light source with improved economic and lighting parameters.

Технический результат состоит в повышении силы света и обеспечении многоразового использования части конструкции газоразрядного источника света.The technical result consists in increasing the luminous intensity and providing reusable use of a part of the construction of the gas-discharge light source.

Технический результат достигается тем, что в заявляемом газоразрядном источнике света, содержащем заполненную рабочим газом газоразрядную камеру, образованную установленными с зазором 0,05-0,2 мм относительно друг друга двумя стенками из оптически прозрачного материала, одна из которых является окном для вывода излучения, а противоположная ей - базовой стенкой, катод и анод, размещенные между стенками на противоположных концах разрядного промежутка, импульсный источник питания, электрически связанный с катодом, анодом и инициатором разряда, расположенным внутри газоразрядной камеры на поверхности базовой стенки, в отличие от прототипа, толщина базовой стенки выполнена не менее 7-10 мм, катод и анод жестко закреплены на базовой стенке, при этом инициатор разряда расположен между катодом и анодом на внутренней поверхности базовой стенки.The technical result is achieved by the fact that in the inventive gas-discharge light source containing a gas-discharge chamber filled with working gas, formed by two walls of optically transparent material installed with a gap of 0.05-0.2 mm relative to each other, one of which is a window for outputting radiation, and the opposite one - the base wall, the cathode and the anode placed between the walls at opposite ends of the discharge gap, a switching power supply electrically connected to the cathode, anode and the initiator of the discharge yes, located inside the gas discharge chamber on the surface of the base wall, in contrast to the prototype, the thickness of the base wall is made at least 7-10 mm, the cathode and anode are rigidly fixed to the base wall, while the discharge initiator is located between the cathode and the anode on the inner surface of the base wall .

Инициатор разряда может быть выполнен в виде графитового слоя, к базовой стенке может быть прикреплен отражатель, а окно для вывода излучения может быть выполнено составным.The initiator of the discharge can be made in the form of a graphite layer, a reflector can be attached to the base wall, and the window for outputting radiation can be made composite.

Использование всей совокупности признаков позволяет повысить силу света и обеспечить многоразовое использование части конструкции газоразрядного источника света.Using the entire set of features allows you to increase the luminous intensity and provide reusable use of part of the design of a gas-discharge light source.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображено заявляемое устройство.The invention is illustrated in the drawing, which shows the inventive device.

Газоразрядный источник света включает стенки 1 и 3 из оптически прозрачного материала, установленные с зазором 0,05-0,2 мм. Одна из стенок, в данном случае стенка 3, является окном для вывода излучения, а противоположная ей - базовой стенкой 1. Между стенками 1 и 3 расположены электроды 2 (анод и катод), жестко закрепленные на базовой стенке 1.The gas-discharge light source includes walls 1 and 3 of an optically transparent material installed with a gap of 0.05-0.2 mm. One of the walls, in this case wall 3, is a window for outputting radiation, and the opposite one is the base wall 1. Between walls 1 and 3, electrodes 2 (anode and cathode) are located, rigidly fixed to the base wall 1.

Искровому разряду между электродами 2 предшествует подача энергии от импульсного источника питания (не показан) на тонкий проводящий слой инициатора 4 разряда, расположенный на внутренней поверхности базовой стенки 1, на наружной поверхности базовой стенки 1 закреплен отражатель 5.A spark discharge between the electrodes 2 is preceded by the supply of energy from a pulsed power source (not shown) to a thin conductive layer of the initiator 4 of the discharge located on the inner surface of the base wall 1, a reflector 5 is fixed on the outer surface of the base wall 1.

При расширении разряда сила света источника света зависит от времени существования зазора, в котором идет расширение светящейся зоны. В прототипе, когда обе стенки выполнены одинаковой толщины (из оргстекла толщиной 0,8-1 мм), разрушение окна и базовой стенки («базы») осуществляется «симметрично», что влияет на условие падения скорости расширения при вводе электрической энергии.When the discharge expands, the luminous intensity of the light source depends on the lifetime of the gap in which the luminous zone expands. In the prototype, when both walls are made of the same thickness (from plexiglass 0.8-1 mm thick), the destruction of the window and the base wall (“base”) is carried out “symmetrically”, which affects the condition for the expansion speed to fall when electric energy is introduced.

В заявляемом устройстве толщина базы и окна подобраны таким образом, чтобы обеспечить электрический пробой разрядного промежутка и как минимум его десятикратное использование при энергии в пределах 70-100 Дж (при 30 кВ).In the inventive device, the thickness of the base and the window are selected in such a way as to ensure electrical breakdown of the discharge gap and at least its tenfold use at an energy of 70-100 J (at 30 kV).

Приклеенные к базе электроды 2 (задающие зазор 0,05-0,2 мм) сохраняются после срабатывания (остаются на месте).The electrodes 2 glued to the base (defining a gap of 0.05-0.2 mm) remain after operation (remain in place).

Увеличение силы света происходит за счет более долгого существования узкого зазора 0,05-0,2 мм, в котором осуществляется разряд, и, соответственно, меньшего темпа падения скорости при расширении светящейся зоны. (Т.е. увеличение силы света осуществляется за счет увеличения излучающей площади.)The increase in light intensity occurs due to the longer existence of a narrow gap of 0.05-0.2 mm, in which the discharge is carried out, and, accordingly, a lower rate of decrease in speed with the expansion of the luminous zone. (That is, an increase in light intensity is due to an increase in the emitting area.)

Дополнительное увеличение силы света возможно при использовании отражателя, закрепленного на наружной поверхности базовой стенки. В прототипе такое решение было невозможно из-за разрушения «базы» и повреждения отражателя.An additional increase in light intensity is possible using a reflector mounted on the outer surface of the base wall. In the prototype, such a solution was impossible due to the destruction of the "base" and damage to the reflector.

В качестве инициатора может использоваться графит, наносимый, например, с помощью грифеля карандаша в узкую бороздку, нанесенную на поверхности базы между электродами.As an initiator, graphite can be used, for example, applied using a pencil lead in a narrow groove deposited on the surface of the base between the electrodes.

Окно (прозрачная пластина, используемая в качестве окна) может быть выполнено составным, например, из пластин толщиной 1 мм, чтобы после многократного использования можно было бы заменить не всю пластину, а контактирующую с электродами 2. Таким образом, по сравнению с прототипом основные элементы устройства становятся многоразовыми, что удешевляет использование данных излучателей в опытах в аэробаллистическом тире. После срабатывания в опыте газоразрядный источник света разбирается, например, с помощью крепежных диэлектрических винтов, наносится новый проводящий слой инициатора и устройство может использоваться вновь.The window (a transparent plate used as a window) can be made composite, for example, from 1 mm thick plates, so that after repeated use it would be possible to replace not the entire plate, but in contact with the electrodes 2. Thus, in comparison with the prototype, the main elements devices become reusable, which reduces the cost of using these emitters in experiments in an aeroballistic shooting gallery. After operation in the experiment, the gas-discharge light source is disassembled, for example, by means of fixing dielectric screws, a new initiating conductive layer is applied, and the device can be used again.

Сравнивались излучательные способности газоразрядных источников света, изготовленных из оргстекла толщиной 1 мм и 7 мм (монолитная «база» и семь пластин окна по 1 мм толщиной). Разряд осуществлялся с помощью источника, обеспечивающего Е=75 Дж при U=30 кВ. Предлагаемая конструкция обеспечила десятикратное использование «базы» и приклеенных к ней электродов при стабильном получении параметров разряда, отличающихся от одноразовой конструкции прототипа 5%-ным увеличением по амплитуде силы света при том же профиле сигнала.The emissivity of gas-discharge light sources made of plexiglas 1 mm and 7 mm thick (monolithic "base" and seven window plates 1 mm thick each) was compared. The discharge was carried out using a source providing E = 75 J at U = 30 kV. The proposed design ensured tenfold use of the "base" and the electrodes glued to it with stable discharge parameters that differ from the disposable prototype design by a 5% increase in the luminous intensity with the same signal profile.

Claims

1. A gas-discharge light source containing a gas-discharge chamber filled with working gas, formed by two walls of optically transparent material installed with a gap of 0.05-0.2 mm relative to each other, one of which is a window for outputting radiation, and the opposite one is the base wall, a cathode and anode placed between the walls at opposite ends of the discharge gap, a switching power supply electrically connected to the cathode, anode and discharge initiator located inside the gas discharge chamber on top spine of the base wall, characterized in that the base wall thickness is made not less than 7.10 mm, the cathode and anode are rigidly secured to the base wall, wherein the initiator is a discharge between the cathode and the anode on the inner surface of the base wall.

2. A gas-discharge light source according to claim 1, characterized in that the discharge initiator is made in the form of a graphite layer.

3. A gas discharge light source according to claim 1, characterized in that a reflector is attached to the base wall from the outside.

4. A gas-discharge light source according to claim 1, characterized in that the window for outputting radiation is made composite.