ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА
GAS DISCHARGE LAMP

Изобретение относится к газоразрядной технике, а именно к газоразрядным лампам низкого давления и может быть использовано, как источник света для ограждения опор и линий высоковольтных электропередач и других высотных сооружений, нахождение которых в зоне движения и маневрирования воздушных судов может нарушить или ухудшить безопасность полетов.
Известна газоразрядная лампа низкого давления, которая содержит ножку с электродами, колбу с продольной 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. Лампа работает на постоянном токе [заявка РФ №96105447, HOI J61/30, 20.06.1998 г. ]
Недостатком этой лампы является большой потребляемый ток при малой светоотдаче, а также невозможность работы лампы при переменном токе, что ограничивает область ее применения.
Известна газоразрядная лампа низкого давления, содержащая колбу в которой расположены разрядный капилляр, два электрода и перегородка. Электроды имеют форму цилиндров со сферическим дном и выполняют функцию холодных катодов. Перегородка установлена между двух электродов и выполнена, как единое целое с колбой лампы. Разрядный капилляр также герметично соединен с перегородкой и свободными концами входит в цилиндры электродов. Объем колбы наполнен газом неоном. Выводы электродов подключены к источнику питающего напряжения. Лампа работает как от постоянного, так и переменного напряжения [Патент РФ №2299494, H01J 61/00, 20.05.2007 г. ]
Недостатком этой лампы является ее низкая светоотдача из-за малой длины излучаемой проекционной поверхности линейного разрядного капилляра, а также невысокая механическая прочность из-за консольного крепления разрядного капилляра в колбе лампы.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению является газоразрядная лампа, включающая прозрачный корпус из стекла, в котором расположен разрядный капилляр в форме спирали с электродами на его концах, наполненный газом, содержащим неон, опорную втулку из металла, охватывающую один из торцов корпуса, электродные держатели, соединяющие электроды с источником питания - линией электропередач. Опорная металлическая втулка имеет внешнюю поверхность с множеством заостренных элементов, которые при работе лампы способствуют стеканию накопленных на этом электроде электрических зарядов, обеспечивая тем самым прохождение разрядного тока в капилляре. Рабочие токи в лампе устанавливаются подбором металлической массы втулки, формой заостренных элементов на ней, а также выбором материалов покрытия заостренных элементов таких как радиоактивные вещества или оксиды щелочных металлов [патент США №2030491, B64F 1/20, 11.02.1936 г. - прототип]
Недостатками этой лампы является неоправданная сложность ее конструкции, необходимость индивидуального выбора элементов и узлов лампы для обеспечения заданного разрядного тока, использование в конструкции радиоактивных материалов. Все это делает лампу трудоемкой в изготовлении и сложной в использовании.
Задачей заявляемого изобретения является создание лампы низкого давления с высокой яркостью и светоотдачей, с малым потреблением электрической энергии, имеющую высокую механическую прочность и долговечность.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной газоразрядной лампе, включающей прозрачный корпус, в котором расположены разрядный капилляр в форме спирали с электродами на его концах, наполненный газом, содержащим неон, опорную втулку из металла, охватывающую один из торцов корпуса, и электродные держатели, соединяющие электроды с источником питания, в корпус введены уплотнительные кольца, фиксирующие положение концов разрядного капилляра и образующие объем, заполненный прозрачной демпфирующей жидкостью, и вторая опорная втулка из металла, охватывающая второй торец корпуса, при этом на опорных втулках, закреплены фланцы с электродными держателями для соединения с источником питания, объемы между уплотнительными кольцами и торцами корпуса, в которых расположены балластные резисторы, соединенные с электродами и электродными держателями, заполнены эластичным компаундом, а газовое наполнение состоит из смеси неона и аргона взятых в соотношении (300:1)÷(400:1) и суммарном давлении 3≤p/d≤4, где р-давление газов, мм. рт.ст., d - диаметр разрядного канала, мм.
Основными рабочими характеристиками газоразрядной лампы являются высокие яркость свечения и светоотдача газового разряда при малом потреблении электроэнергии на возникновение и поддержание разряда. Для обеспечения этих параметров и оранжево-красного цвета свечения лампа наполняется смесью неона и аргона в пропорции (300:1)÷(400:1) при общем давлении, определяемом формулой 3≤p/d≤4, где р-давление газов, мм. рт.ст., d - диаметр разрядного канала, мм.
Если соотношение в смеси неона и аргона будет меньше 300:1, цвет свечения газового разряда в лампе переходит в белый и его визуальное восприятие среди других огней в окружающей внешней среде становится менее заметным и отличающимся, а при соотношении большем 400:1 значительно возрастают потребляемые энергетические характеристики в газовом разряде.
Соотношение p/d также оптимизировано с целью получения заданных спектральных характеристик и максимальной яркости свечения газового разряда в лампе. При p/d<3 свечение разряда становится бледным и ненасыщенным, а при p/d>4 - возрастает потребление электроэнергии для возникновения и поддержания разряда в разрядном капилляре.
В тоже время, чтобы эти параметры надежно обеспечивались при использовании лампы в любых механо-климатических условиях, она должна обладать высокой механической прочностью, что обеспечивается за счет введения в корпус лампы уплотнительных колец, фиксирующих положение концов разрядного капилляра с образованием объема, заполненного прозрачной демпфирующей жидкостью, а также образующих объемы с торцами корпуса, ограниченными опорными втулками с фланцами, которые заполнены эластичным компаундом.
Уплотнительные кольца и заполнение эластичным компаундом объемов, образованных на торцах корпуса обеспечивают механическую прочность разрядного капилляра с электродами в корпусе, а также герметичность заполненного демпфирующей жидкостью объема. Демпфирующая жидкость гасит колебания в длинном спиралеобразном разрядном капилляре при всех механических воздействиях на лампу, а ее высокая теплопроводность обеспечивает равномерное распределение выделяемого балластными резисторами и газовым разрядом тепла по всему объему лампы.
Использование в лампе электродов Технолюкс серии Маэстро, позволяют дополнительно повысить яркость свечения лампы, так как. электроды серии Маэстро при небольших габаритных размерах позволяют работать газоразрядным приборам с большими токами, что обеспечивает более высокую яркость свечения газового разряда
Дополнительно повышает механическую прочность лампы использование для защиты разрядного капилляра корпуса из прозрачного кварцевого стекла и фиксирование разрядного капилляра эластичными центраторами. Центраторы в виде цилиндрических втулок с одной стороны жестко зафиксированы на разрядном капилляре, а с другой стороны - свободно упираются во внутреннюю поверхность корпуса с возможностью их скольжения в корпусе при изменении теплового режима работы разрядного капилляра. Центраторы по длине спиралеобразного разрядного капилляра устанавливаются в двух сечениях по три центратора в каждом сечении под углом 120°. Такое сопряжение эластичных центраторов с спиралеобразным разрядным капилляром и их размещение в защитном корпусе обеспечивает как высокую механическую прочность, так и климатическую устойчивость газоразрядной лампы.
Кроме того, конструкция газоразрядной лампы позволяет использовать для ее работы как постоянное, так и переменное питающее напряжение, подаваемое через балластные резисторы, что повышает устойчивость горения газового разряда, стабилизирует работу электродов. Это позволяет повысить как надежность, так и долговечность лампы.
Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня заявленных 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.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.
Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений, результаты которого показывают, что заявленное техническое решение 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. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень» по действующему законодательству.
Заявленная газоразрядная лампа поясняется чертежом
На фиг. 1 показан один из возможных вариантов газоразрядной лампы. Лампа содержит спиралеобразный разрядный капилляр 1 с электродами 2, установленный в защитном корпусе 3 из прозрачного кварцевого стекла и закрепленный в двух сечениях разрядного капилляра эластичными центраторами 4, выполненными, например, из силиконовой трубчатой резины, а в области электродов - уплотнительными кольцами 5 из эластичного материала, например, из пористой резины Р-29. В торцах защитного корпуса 3 установлены блоки балластных резисторов 6. Пространство в защитном корпусе 3 между уплотнительными кольцами 5 заполнено прозрачной демпфирующей жидкостью 7, например, на основе глицерина - Д-98 или силикона-ПМС-10, а область между уплотнительными кольцами 5 и торцами защитного корпуса 3 вместе с балластными резисторами 6 залита эластичным компаундом 8, например, «Виксинтом ПК-68». На концах защитного корпуса 3 установлены и закреплены клеем-герметиком опорные втулки 9, в которые резьбовым соединением вставлены фланцы 10 с электродными держателями 11. Электродные держатели 11 и выводы электродов 2 соединены гибкими проводниками 12 через балластные резисторы 6. Электродные держатели 11 предназначены для подключения питающего напряжения, а также для закрепления лампы при ее эксплуатации. Газоразрядная лампа откачена, оттренирована и наполнена смесью газов неона и аргона в соотношении 300:1 при суммарном давлении 10 мм. рт.ст. Состав и давление рабочих газов оптимизированы для обеспечения в лампе высокой яркости и спектральной характеристики свечения разряда, долговечности и надежности.
Лампа работает следующим образом. На электродные узлы подается рабочее напряжение (постоянное или переменное). В капилляре газоразрядной трубки возникает газовый разряд. При питании лампы от постоянного напряжения электроды работают в постоянном режиме, как анодный и катодный электроды, а при переменном напряжении питания электроды в качестве анода и катода работают попеременно. Газовый разряд внутри узкого капилляра даже при малых рабочих токах (в пределах 12 А) имеет высокую яркость свечения, а свернутый в спираль длинный разрядный капилляр позволяет получить большой световой поток в лампе.
Предлагаемая газоразрядная лампа имеет высокие яркость и светоотдачу при малом потреблении электроэнергии, а также обеспечивает высокие надежность, долговечность и механическую прочность.
Пример конкретного выполнения.
Газоразрядная лампа с разрядным капилляром в виде спирали, наполнена смесью газов неона и аргона в соотношении 300:1 при суммарном давлении 10 мм. рт.ст. Напряжение возникновения разряда в лампе составляет 4,5 кВ, а напряжение поддержания разряда - 3,8 кВ. Лампа работает как от источника постоянного, так и от источника переменного с частотой 50 Гц напряжения. Лампа имеет оранжево-красный цвет свечения. Излучаемый при разрядном токе в лампе 12 мА световой поток составляет 800 лм. Габаритные размеры лампы - 975 мм×∅055 мм. Предлагаемая лампа проста в эксплуатации, надежна, долговечна, имеет малую потребляемую электрическую мощность и большую механическую прочность. Малое потребление электрической энергии и возможность работы такой лампы от источника постоянного и переменного напряжения открывает большие перспективы ее использования для обозначения линий и опор высоковольтных электропередач с питанием непосредственно за счет емкостной связи с токоведущими проводами линии электропередач.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Таким образом, заявленное изобретение позволяет создать унифицированную газоразрядную лампу используемую, как источник света для ограждения опор и линий высоковольтных электропередач и других высотных сооружений, обладающей высокой яркостью и светоотдачей при малом потреблении электроэнергии, а также высокой надежностью, долговечностью и механической прочностью.