БЕЗРТУТНАЯ МЕТАЛЛОГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА
MERCURY-FREE METAL-HALIDE LAMP

Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует безртутную лампу для общего и специального освещений.
Известно техническое решение (пат.США № 3914636, 1975 г.) - металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с присоединенными электродными узлами, наполненную инертным газами, ртутью и галогенидами индия, таллия и натрия.
Данная металлогалогенная лампа генерирует излучение в видимой области спектра со световой отдачей до 90 лм/Вт и цветовой температурой 4200±400К.
Недостатком указанной лампы является ее низкая экологичность вследствие использования в ней крайне токсичной ртути.
Известно также техническое решение, выбранное прототипом, - металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с присоединенными электродными узлами, наполненную инертным газами и галогенидами излучающих металлов, отличающаяся тем, что в качестве галогенидов излучающих металлов в лампе использованы галогениды индия, таллия и натрия (пат РФ № 1772841).
В лампе по техническому решению - прототипу в лампе не используется ртуть и ее экологичность гораздо выше, чем лампы-аналога.
Однако наличие в ней галогенидов таллия делает ее гораздо более экологичной, чем лампа-аналог, но не настолько экологичной, чтобы отвечать современным требованием по этому параметру.
Технической задачей данного технического решения является повышение экологичности производства, хранения и эксплуатации ламп по данному техническому решению.
3
Данная цель достигается тем, что в безртутной металлогалогенной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала с присоединенными электродными узлами, наполненную, по меньшей мере, одним из инертных газов и галогенидами излучающих металлов, в качестве галогенидов излучающих металлов в лампе использованы галогениды индия, натрия, добавки для обеспечения горелки галогенидами скандия, компоненты взяты в следующих количествах, в мк моль/см:
Галогениды индия
0,05-5,0
Добавки для обеспечения горелки
галогенидами скандия
0,10-8,0
Галогениды натрия
0,30-10,0
а давление инертного газа составляет от 2,66 до 100,0 кПа.
В лампе по предлагаемому изобретению в экспериментальном подобранном составе наполнения нет ни ртути, ни таллия и по экологичности она превосходит и лампу-аналог, и лампу-прототип и в ней решены поставленные задачи перед техническим решением-прототипом.
Сущность предлагаемого решения состоит в следующем. На лампу, включенную в сеть последовательно с индуктивным, емкостным, комбинированным электронным ПРА, подается питающее напряжение, генерирующее в ней сначала дуговой разряд между одним из основных электродов и ближайшим вспомогательном электродом. Образующаяся плазменная среда создает благоприятные условия для возникновения дугового разряда между основными электродами. В результате создается дуговой разряд в парах галогенидов металлов со световой отдачей на уровне 75 лм/Вт.
Конструкция лампы широко известна, аналогична обычным металлогалогенным лампам и представлена, например, в (Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. - М.: Энергоатомиздат, с.585).
3
Важным является количество галогенидов металлов, вводимых в лампу, оно определено экспериментально и определено в следующем количестве, мк моль/см:
Галогениды индия
0,05-5,0
Добавки для обеспечения горелки
галогенидами скандия
0,10-8,0
Галогениды натрия
0,30-10,0
а давление инертного газа составляет от 2,66 до 100,0 кПа.
3
При количествах галогенидов металлов и добавок для обеспечения горелки галогенидами скандия, меньших, чем 0,05, 0,10 и 0,30 мк моль/см, их становится недостаточно для генерирования полезного излучения в течение всего срока службы.
При количествах галогенидов излучающих металлов и добавок для обеспечения горелки галогенидами скандия, больших, чем 5,0, 8,0 и 10,0, дополнительного положительного результата не достигается, а затраты на приобретение, хранение, обработку и т.д. увеличиваются.
Галогениды скандия вводятся в лампу опосредовано через добавки для обеспечения горелки галогенидами скандия. Это делается по той причине, что галогениды скандия являются весьма гигроскопичными порошками, которые привносят в горелку воду, крайне отрицательно воздействующую на электроды горелки и ее материал.
В качестве добавок для обеспечения горелки галогенидами скандия используются металлический скандий и галогениды неактивного металла, например олова или оксид скандия, галогенид неактивного металла и металлический алюминий.
В первом случае галогениды скандия появляются в горелке в первые минуты работы лампы в результате следующей реакции:
2
2
3
3
2Sc+3SnBr(J)=2SсВr(J)+3Sn,
где: Sc - скандий, Sn - олово, Br - бром, J - йод.
Во втором случае реакция такая:
2
3
2
2
3
3
2
3
ScO+2Аl+3SnBr(J)=2SсВr(J)+АlО+3Sn,
где Аl - алюминий, О - кислород.
Олово и оксид алюминия не влияют на основные параметры разряда и конденсируются в заэлектродных зонах, играя при этом положительную роль, как утепляющее покрытие.
В качестве одного из инертных газов чаще всего используются криптон и, особенно, ксенон, т.к. эти инертные газы позволяют обеспечить приемлемое напряжение на лампе.
Давление инертного газа экспериментально определено из двух взаимно противоположных функций инертного газа в этих лампах: определение напряжения на лампе, а при большом его давлении лампа становится взрывоопасной даже в нерабочем состоянии.
Примеры конкретного исполнения ламп приведены в таблице.
Применение в безртутных металлогалогенных лампах предлагаемого технического решения позволяет получить в высокой степени экологически чистую лампу, а при использовании ламп для фотосинтеза растений получать экологически чистую плодоовощную продукцию при экологическом процессе эксплуатации ламп.