ГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ

Полезная модель относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве линейных кварцевых галогенных ламп накаливания, применяемых в качестве источников света для освещения производственных помещений, культурно-спортивных и архитектурных сооружений, а также для рекламного освещения.
Известны галогенные лампы, которые представляют собой лампу накаливания в кварцевой колбе, механизм работы основан на использовании вольфрамо-галогенного цикла, возникающего при добавке в лампу дозированного количества галогена, и заключающийся в связывании испарившихся атомов вольфрама атомами галогена в пристеночном пространстве лампы с образованием галогенида вольфрама и переносе этого соединения в область тела накала, где оно разлагается на исходные составляющие и атомы вольфрама осаждаются на спираль. (Ульмишек Л.Г. Производство ламп накаливания. М.-Л., изд-во «Энергия», 1966, с.22-25)
В настоящее время номенклатура галогенных ламп накаливания насчитывается более 150 наименований с очень широким спектром конструктивных решений.
Известные галогенные лампы накаливания являются высокоинтенсивными источниками излучения, в котором используются тяжеломолекулярный инертный газ (криптон, ксенон), биспиральное тело накала. Для успешного осуществления йодного цикла необходимо, чтобы все участки внутренних стенок колбы имели температуру 500-700°С, а тело
накала - не ниже 2500°С. Требование большой механической прочности колб и высокие температуры ламп в рабочем состоянии обусловили применение в галогенных лампах кварцевого стекла, которое и предопределило особенности технологии сборки этих ламп при газопламенной сварке деталей из тугоплавкого кварца и при изготовлении вакуумно-плотнотных соединений из несогласованных по температурному коэффициенту линейного расширения (ТКЛР) кварца и металлов токовых вводов. /Основы технологии электрических источников света. /Н.И.Чуркина, В.В.Литюшкин, А.П.Сивко; Под общей редакцией А.А.Прыткова. - Саранск: Мордов. кн. изд.-во, 2003, с.310-320, рис.6.23 г, рис.6.29 б/.
Наиболее близким техническим решение к предложенной полезной модели является галогенная лампа накаливания, описанная в кн. Вугман С.М., Волков В.И. Галогенные лампы накаливания. М.: Энергия, 1980, с.10-14, с.88-92, с.110-114, рис.1, рис.6.2, рис.7.3, оболочка которой выполнена в виде длинной кварцевой трубки с двустороннем софитном расположением токовых вводов, со следующими параметрами: световая отдача - 22 лм/Вт, цветовая температура тела накала - 3000 К, средняя продолжительность горения - 2000 ч, диаметр оболочки - 20 мм, длина лампы - 520 мм, диаметр тела накала - 3,0 мм, длина тела накала - 275 мм, цоколь - K27s/96. Отличительной чертой линейных ламп является длинное тело накала, расположенное по оси кварцевой трубки и поддерживаемое кольцевыми держателями. Для линейных ламп большой мощности применяются металлические цоколи цилиндрической формы, с разрезными рантами и прижимным кольцом, а также в состав цоколя входит вкладыш и металлическая втулка. Цоколь к лампе прикрепляют асбестовой мастикой, затем на лампу плотно надевают цоколь и прижимным кольцом сжимают лепесткообразный рант. Цоколи также служат для мощных ламп
держателями в светильниках и по размеру должны сочленяться с патронами и осветительной арматурой.
Недостатками известных конструкций кварцевых галогенных ламп являются неравномерное распределение температуры вдоль тела накала из-за охлаждающего действия токовых вводов и поддержек, провисание тела накала, жесткий температурный режим работы ламп из-за высокой температуры цоколей и колб, что приводит к снижению светотехнических параметров и срока службы ламп.
Следует добавить, что к недостаткам известных ламп относится и большая вероятность нарушения целостности гибкого провода при перегибании его в процессе монтажа в осветительную арматуру и при эксплуатации, так как в цоколе используются вкладыш и металлическая втулка, через которые пропускают гибкий провод, а контакт нарушенного гибкого провода с металлической втулкой может привести, как показывает практика, к короткому замыканию, что в целом снижает надежность работы лампы.
Необходимо отметить также сложность технологического исполнения, высокая себестоимость известных галогенных ламп.
Предлагаемой полезной моделью решается техническая задача по повышению срока службы и надежности работы за счет оптимального температурного режима, который обеспечивается благодаря выбранному отношению длин рабочих частей колбы и тела накала, расположению держателей тела накала и изменению конструкции цоколя, а также снижению себестоимости за счет упрощения конструкции лампы в целом.
Для достижения указанного технического результата в галогенной лампе накаливания, содержащей кварцевую колбу, тело накала с держателями, цоколь с прижимным кольцом и втулкой, токовводы,
отношение длины рабочей части кварцевой колбы к рабочей части тела накала выполнено равным 1,4-1,6, а расстояние между держателями тела накала составляет 9-11% от длины рабочей части тела накала.
Втулка в цоколе выполнена в виде усеченного конуса, как единое целое с основанием в виде обечайки, и с возможностью свободного размещения втулки в корпусе цоколя, причем втулка выполнена из диэлектрического материала.
Размеры выполнения втулки и ее основания связаны между собой отношениями, причем отношение высоты втулки до основания к внешнему радиусу втулки выполнено равным 1,08-1,15, а отношение радиуса основания втулки к внешнему радиусу втулки выполнено равным 2,1-2,2.
При этом необходимо отметить, что к рабочей части тело накала относится длина для его светящейся части, а к рабочей части колбы - длина кварцевой колбы между заштампованными ее частями.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где на представленных фигурах изображено:
- фиг.1 - общий вид галогенной лампы накаливания;
- фиг.2 - галогенная лампа накаливания в продольном разрезе;
- фиг.3 - втулка в разрезе.
Галогенная лампа накаливания содержит кварцевую колбу 1, тело накала 2, держатели 3, молибденовый токовый ввод 4, металлический цоколь 5 цилиндрической формы с разрезными рантами, прижимное кольцо 6 и втулку 7, гибкий провод 8 с наконечником 9. Гибкий провод 8 соединяют с молибденовым токовым вводом 4. Втулку 7 вставляют во внутрь корпуса цоколя 5, при этом втулка 7 своим основанием упирается в завальцованный край цоколя 5, и затем ее жестко фиксируют в цоколе 5. В процессе сборки лампы через втулку 7 пропускает гибкий провод 8. Цоколь
5 к кварцевой колбе 1 прикрепляют асбестовой мастикой 10, на лампу плотно надевают цоколь 5 и прижимным кольцом 6 сжимают лепесткоообразный рант, после чего закрепляют к гибкому проводу 8 наконечник 9.
1
2
К рабочей части кварцевой колбы относится длина колбы L, т.е расстояние между заштампованными ее частями, а к рабочей части тела накала L - длина его светящейся части.
1
2
1
2
1
2
1
2
Следует отметить, что отношение длины L рабочей части кварцевой колбы 1 к длине L рабочей части тела накала 2, равное 1,4-1,6, определено экспериментальным путем. Сравнительные данные галогенных ламп с различным выполнением отношения L/L приведены в таблице. Данные указаны в процентном выражении к предлагаемому интервалу отношения длины L рабочей части кварцевой колбы 1 к длине L рабочей части тела накала 2, по отношению к галогенным лампам, где L/L выполнено за пределами предлагаемого отношения.
Таблица
Параметры ламп
Галогенные лампы, выполненные с L<sub>1</sub>/L<sub>2</sub>
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
Световой поток, лм, %
95,4
99,6
100,0
100,0
96,0
Срок службы, час, %
90,0
98,9
100,0
100,0
95,0
1
2
1
2
Благодаря выбранному отношению длины L рабочей части кварцевой колбы 1 к длине L рабочей части тела накала 2, т.е. L/L, выполненному равным 1,4-1,6, обеспечивается оптимальный тепловой режим работы, который способствует повышению световых параметров лампы и срока службы, выходя за указанные пределы отношения, ухудшаются указанные светотехнические параметры галогенной лампы накаливания.
1
2
С учетом отношения длины рабочей части кварцевой колбы L к рабочей части тела накала L выбрано и оптимально возможное расстояние между держателями 3 тела накала 2, которое составляет 9-11% от длины рабочей части тела накала.
Предложенное расстояние между держателями 3 исключает провисание тела накала 2 и позволяет также улучшить условия работы тела накала 2, и, соответственно, улучшить параметры лампы.
Предложена геометрия выполнения втулки 7 в цоколе 5 в виде усеченного конуса, как единое целое с основанием в виде обечайки, с учетом свободного размещения втулки 7 внутри корпуса цоколя 5.
Втулка 7 выполнена из диэлектрического материала, что позволило исключить нарушение изоляции и возможного электрического контакта с гибким проводом 8, как при монтаже галогенной лампы накаливания в осветительную арматуру, так в процессе ее эксплуатации.
Следует также добавить, что предложенная конструкция втулки 7 дала возможность исключить из конструкции галогенной лампы накаливания такие элементы конструкции как вкладыш и металлическую втулку, благодаря чему позволила упростить конструкцию и технологию изготовления ламп.
1
2
1
Размеры выполнения втулки 7 выполнены также с учетом удобства монтажа галогенной лампы и безопасности ее эксплуатации, при этом отношение высоты Н втулки 7 до основания к внешнему радиусу Rвтулки 7 выполнено равным 1,08-1,15, а отношение радиуса основания Rвтулки 7 к внешнему радиусу R втулки 7 выполнено равным 2,1-2,2.
Выбранная геометрия втулки 7 позволяет улучшить монтаж и демонтаж, а также безопасность эксплуатации галогенной лампы в светотехнической арматуре.
Предлагаемая конструкция полезной модели позволяет улучшить параметры галогенной лампы накаливания и повысить срока службы более чем на 15% по сравнению с известными галогенными лампами, а также, соответственно, и надежность работы за счет оптимального температурного режима, который обеспечивается, благодаря выбранному отношению длин рабочих частей колбы и тела накала, расстоянию между держателями тела накала. Упрощение конструкции галогенной лампы накаливания путем изменения геометрии втулки в цоколе позволило снизить себестоимость и повысить технологичность.
Таким образом, предложенная полезная модель галогенной лампы накаливания обеспечивает улучшение ее светотехнических параметров и позволяет упростить конструкцию, безопасность и удобства эксплуатации.