UA57175C2

UA57175C2 - Low pressure luminescence lamp

Info

Publication number: UA57175C2
Application number: UA2001096476A
Authority: UA
Inventors: Микола Федорович Осауленко; Николай Федорович Осауленко; Владіслав Володимирович Шутовський; Владислав Владимирович Шутовский; Генадзій Константінавіч Міхайлау; Міхаіл Ригоравіч Зайцау
Original assignee: Товариство З Обмеженою Відповідальністю "Нікос-Еко"; Общество С Ограниченной Ответственностью "Никос-Эко"
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2003-06-16

Abstract

The proposed low-pressure luminescence lamp contains a cathode constructed as a tubular tungsten spiral filled with oxide material having activity required for exciting luminescence. The filling material contains powder alloy of iridium with rare-earth cerium group metal, with addition, or without addition, of tungsten, rhenium, hafnium or platinum group metal. The said powder alloy is uniformly distributed over the filler volume.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Даний винахід відноситься до електротехніки, а саме, до люмінесцентних ламп низького тиску. 2 Відомі люмінесцентні лампи низького тиску, що випускаються промисловістю по ГОСТ 6825-91 (МОК 81-84), катод яких виготовлений у вигляді вольфрамової біспіралі або триспіралі, заповненої емісійноактивною оксидною речовиною, яка є джерелом електронного струму в працюючій лампі (Е.И. Афанасьева, В.М.This invention relates to electrical engineering, namely, to low-pressure fluorescent lamps. 2 Known low-pressure fluorescent lamps produced by industry according to GOST 6825-91 (MOK 81-84), the cathode of which is made in the form of a tungsten bispiral or trispiral filled with an emission-active oxide substance, which is a source of electronic current in a working lamp (E.I. Afanasyeva, V.M.

Скобелев. Источники света и пускорегулирующая аппаратура, М., Знергия, 1986, стр. 108-114 - аналог). Кінці вольфрамової спіралі виводяться назовні скляного балона лампи, що дає можливість в момент вмикання лампи 70 пропускати через спіраль струм стартового розжарення катода для здійснення запалювання лампи. В початковий період запалювання при тліючому розряді іде інтенсивне випаровування і руйнування оксиду через іонне бомбардування і перегрівання катода. Після переходу тліючого розряду в дуговий (робочий режим для люмінесцентних ламп) інтенсивність руйнування оксиду знижується, тому що розрядний канал стягується в шнур і концентрується на катодній плямі, яка локалізується біля того кінця спіралі, який безпосередньо приєднаний 19 до джерела анодного живлення. Витрати оксиду при цьому зменшуються (вони ідуть тільки із зони катодної плями). В міру вироблення оксиду катодна пляма зміщується в протилежний кінець спіралі до тих пір, поки не випарується весь запас оксиду. Таким чином, довговічність люмінесцентної лампи визначається запасом оксидної речовини, заповнюючої катодну спіраль, і швидкістю її випаровування. Просте збільшення запасу оксидного наповнювача спіралі не призводить до збільшення терміну служби лампи, бо при цьому лампа довше розгоряється, а, значить, в режимі тліючого розряду, який має місце при розгорянні лампи, більш інтенсивно випаровується оксид.Skobelev. Light sources and control equipment, M., Znergia, 1986, pp. 108-114 - analogue). The ends of the tungsten spiral are brought out of the glass bulb of the lamp, which makes it possible at the time of turning on the lamp 70 to pass through the spiral the current of the starting glow of the cathode to ignite the lamp. In the initial period of ignition during a glow discharge, there is intense evaporation and destruction of the oxide due to ion bombardment and overheating of the cathode. After the transition of the glow discharge to the arc (operating mode for fluorescent lamps), the intensity of oxide destruction decreases, because the discharge channel is drawn into a cord and is concentrated on the cathode spot, which is localized near the end of the spiral, which is directly connected 19 to the anode power source. At the same time, the consumption of oxide decreases (they come only from the zone of the cathode spot). As the oxide is produced, the cathode spot moves to the opposite end of the spiral until the entire supply of oxide evaporates. Thus, the longevity of a fluorescent lamp is determined by the amount of oxide substance filling the cathode spiral and the rate of its evaporation. A simple increase in the supply of oxide filler of the spiral does not lead to an increase in the service life of the lamp, because at the same time the lamp burns longer, and, therefore, in the glow discharge mode, which occurs when the lamp burns, the oxide evaporates more intensively.

Відома також люмінесцентна лампа низького тиску (регістраційний Мо2001010371 від 17.01.2001 ДержпатентуA low-pressure fluorescent lamp is also known (registration No. Мо2001010371 dated 17.01.2001 of the State Patent

України - прототип), що включає катод, що являє собою намотану з вольфрамового дроту трубчасту спіраль, внутрішня порожнина якої наповнена емісійне активним оксидним наповнювачем, що містить додаткове с високоефективне емітувальне тіло Із металевого сплаву, наприклад, із сплаву іридію з рідкісноземельним (3 металом (РЗМ) церієвої групи або з такого ж сплаву, але з добавками вольфраму і/або ренію, гафнію або металів платинової групи. Додаткове емітувальне тіло виконане в вигляді стрижня, який розміщений всередині спіралі катода і закріплений в ній оксидною пастою, що заповнює також і проміжки між витками спіралі.of Ukraine - a prototype), which includes a cathode, which is a tubular spiral wound from a tungsten wire, the inner cavity of which is filled with an emissive active oxide filler, containing an additional highly effective emitting body Made of a metal alloy, for example, an alloy of iridium with a rare earth (3 metal ( RZM) of the cerium group or of the same alloy, but with additions of tungsten and/or rhenium, hafnium or metals of the platinum group. The additional emitting body is made in the form of a rod, which is placed inside the cathode spiral and fixed in it with an oxide paste that also fills the gaps between the turns of the spiral.

Довговічність відомої лампи збільшується за рахунок меншої інтенсивності випаровування додатково введеного о емітуючого тіла із вказаного металічного сплава. -The durability of the known lamp is increased due to the lower intensity of evaporation of the emitting body made of the indicated metal alloy. -

Недоліком відомої лампи є те, що додаткове емітувальне тіло знаходиться всередині катодної спіралі і закрите шаром оксиду. Це звужує зону катодної плями і збільшує цим навантаження на зону емісії, що веде до Її -- локального перегріву. Збільшений перегрів катодної плями прискорює випаровування емітувального тіла. чаThe disadvantage of the known lamp is that the additional emitting body is inside the cathode spiral and is covered by an oxide layer. This narrows the zone of the cathode spot and thereby increases the load on the emission zone, which leads to its local overheating. Increased overheating of the cathode spot accelerates the evaporation of the emitting body. Cha

Другим недоліком відомої лампи є складність технології виготовлення лампи через складність технології виготовлення катода з додатковим емітувальним тілом у вигляді стрижня. оThe second disadvantage of the known lamp is the complexity of the lamp manufacturing technology due to the complexity of the cathode manufacturing technology with an additional emitting body in the form of a rod. at

В основу винаходу покладена задача створення довговічної і простої в виготовленні люмінесцентної лампи низького тиску.The invention is based on the task of creating a durable and easy-to-manufacture low-pressure fluorescent lamp.

Поставлена задача вирішується тим, що в катоді люмінесцентної лампи, який являє собою намотану з « вольфрамового дроту трубчату спіраль, внутрішня порожнина якої наповнена емісійно-активним оксидним З 0 наповнювачем, що містить додаткове високоефективне емітувальне тіло із металевого сплаву, наприклад, із с сплаву іридію з рідкісноземельним металом (РЗМ) церієвої групи або з такого ж сплаву, але з добавкамиThe problem is solved by the fact that in the cathode of a fluorescent lamp, which is a tubular spiral wound from tungsten wire, the inner cavity of which is filled with an emission-active oxide Z 0 filler, which contains an additional highly effective emitting body made of a metal alloy, for example, from an iridium alloy with a rare earth metal (RZM) of the cerium group or from the same alloy, but with additives

Із» вольфраму і/або ренію, гафнію або металів платинової групи, згідно винаходу, вказане додаткове високоефективне емітувальне тіло із згаданого металевого сплаву у вигляді порошку цього сплаву рівномірно розподілене в об'ємі оксидного наповнювача катодної спіралі.From" tungsten and/or rhenium, hafnium or metals of the platinum group, according to the invention, the indicated additional highly effective emitting body from the mentioned metal alloy in the form of a powder of this alloy is evenly distributed in the volume of the oxide filler of the cathode spiral.

Фізична суть винаходу полягає в тому, що введений в оксидний наповнювач високоефективний емітувальний і-й металевий сплав у вигляді порошку цього сплаву зменшує інтенсивність випаровування і руйнування катоду -І лампи за рахунок більшої стійкості порошку металевого сплаву до нагріву і іонного бомбардування порівняно з чистим оксидом. Крім цього, в порівнянні з прототипом, збільшений розмір катодної плями розподіляє - температурне навантаження на більшу поверхню катода, тобто, температура в катодній плямі зменшується, що -і 20 запобігає інтенсивному руйнуванню катода. Приведені фактори збільшують термін служби люмінесцентної лампи. сл Пропонуєма лампа більш проста в виготовленні ніж прототип, тому що додаткове емітуюче тіло у вигляді порошку змішується з оксидною пастою до покриття нею спіралі лампи, а сама процедура нанесення цієї суміші на спіраль нічим не відрізняється від добре 29 відпрацьованої технології покриття спіралі чистим оксидом (наприклад, зануренням спіралі на деякий час вThe physical essence of the invention lies in the fact that a highly efficient emitting metal alloy in the form of a powder of this alloy introduced into the oxide filler reduces the intensity of evaporation and destruction of the cathode of the lamp due to the greater resistance of the metal alloy powder to heating and ion bombardment compared to pure oxide. In addition, compared to the prototype, the increased size of the cathode spot distributes the temperature load on a larger surface of the cathode, i.e., the temperature in the cathode spot decreases, which prevents intense destruction of the cathode. The above factors increase the life of a fluorescent lamp. The proposed lamp is simpler to manufacture than the prototype, because the additional emitting body in the form of a powder is mixed with an oxide paste before covering the lamp spiral with it, and the procedure of applying this mixture to the spiral is no different from the well-established technology of covering the spiral with pure oxide (for example , by immersing the spiral for some time in

ГФ) пастоподібну оксидну суспензію).HF) pasty oxide suspension).

Конструкція заявляємої лампи приведена на фігурі. Лампа представляє собою скляний балон 1 з двома о однаковими катодами 2. Катод 2 має вигляд вольфрамової спіралі, порожнина якої заповнена оксидною пастою, що включає в себе порошок металевого сплаву на основі інтерметалевого з'єднання іридію з РЗМ церієвої групи 60 з добавками тугоплавких металів і металів платинової групи або без них. Виводи З катода 2 впаяні в скляну оболонку балона 1 для забезпечення жорсткості кріплення конструкції катода. До зовнішніх кінців виводів З підключена напруга живлення лампи. На внутрішніх кінцях виводів закріплена спіраль катода 2, наприклад, за допомогою контактного зварювання.The design of the claimed lamp is shown in the figure. The lamp is a glass cylinder 1 with two identical cathodes 2. Cathode 2 has the form of a tungsten spiral, the cavity of which is filled with an oxide paste, which includes a powder of a metal alloy based on an intermetallic compound of iridium with RZM of cerium group 60 with additives of refractory metals and with or without platinum group metals. Terminals C of the cathode 2 are soldered into the glass shell of the cylinder 1 to ensure rigidity of the fastening of the cathode structure. The supply voltage of the lamp is connected to the outer ends of terminals C. At the inner ends of the terminals, the cathode spiral 2 is fixed, for example, by means of contact welding.

Лампа працює наступним чином. бо При ввімкненні лампи в перший момент через вольфрамову спіраль проходить достатньо великий струм розжарювання катода від конденсатора пускорегулюючої апаратури лампи. При цьому спіраль розжарюється і швидше всього розігріває частки порошку високоемісійного металевоого сплава, розміщені поблизу витків спіралі, завдяки тому, що вони за рахунок малих розмірів мають незначну теплову інерцію.The lamp works as follows. because when the lamp is turned on at the first moment, a sufficiently large cathode glow current from the capacitor of the lamp's starting control apparatus passes through the tungsten spiral. At the same time, the spiral heats up and most quickly heats up the powder particles of a high-emissivity metal alloy placed near the turns of the spiral, due to the fact that they have little thermal inertia due to their small size.

Падіння потенціалу на люмінесцентній лампі в режимі тліючого розряду максимально високе. Через це електричне поле проникає через оксид до найбільш розігрітих часток емітувального металевого сплава, викликаючи емісію електронів, які прискорюються цим полем в напрямі анода, тобто, на поверхню катода і далі до анода. Проходячи в прискорювальному полі між зернами оксиду, електрони, маючи достатньо велику енергію для збудження вторинної електронної емісії обумовлюють лавиноподібне збільшення емісії катода, що /о забезпечує швидкий перехід режиму роботи лампи в дуговий розряд і повноцінне розгоряння люмінесцентної лампи.The potential drop on a fluorescent lamp in glow discharge mode is maximally high. Because of this, the electric field penetrates through the oxide to the most heated particles of the emissive metal alloy, causing the emission of electrons, which are accelerated by this field in the direction of the anode, that is, to the surface of the cathode and further to the anode. Passing in the accelerating field between the oxide grains, the electrons, having enough energy to excite the secondary electron emission, cause an avalanche-like increase in the cathode emission, which ensures a rapid transition of the lamp operation mode to arc discharge and full lighting of the fluorescent lamp.

В цей момент дуга утворює на катоді підтримувану за рахунок струму високої інтенсивності пляму з високою температурою. Площа цієї плями більша, ніж площа аналогічної плями в лампі-прототипі, бо високоефективне емісійне тіло у вигляді порошку рівномірно розподілене по всьому об'єму катода, а не локалізоване в стрижні, /5 Як в прототипі. Через це температура катодної плями в пропонуємій лампі нижча, ніж в прототипі. А це, в свою чергу, обумовлює більшу стійкість і довговічність катода і всієї лампи в цілому.At this moment, the arc forms a spot with a high temperature on the cathode supported by a high-intensity current. The area of this spot is larger than the area of a similar spot in the prototype lamp, because the high-efficiency emission body in the form of powder is evenly distributed throughout the entire volume of the cathode, and not localized in the rod, /5 As in the prototype. Because of this, the temperature of the cathode spot in the proposed lamp is lower than in the prototype. And this, in turn, determines greater stability and durability of the cathode and the entire lamp as a whole.

Claims

The formula of the invention is a low-pressure fluorescent lamp containing a cathode, which is a tubular spiral wound from a tungsten wire, the inner cavity of which is filled with an emissively active oxide filler, which contains an additional highly effective emitting body made of an emissive metal alloy of iridium with a rare earth metal of the cerium group or from the same alloy with additions of tungsten and/or rhenium, hafnium or metals of the platinum group, which is distinguished by the fact that the additional emitting body made of an emissive metal alloy is uniformly distributed in the form of powder in the volume of the oxide filler of the spiral. o IF) in "- in I c)

- and? 1 - and - - and sl name) 60 b5