ЛИНЕЙНАЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА

Полезная модель относится к светотехнике и приборостроению и может быть использована при проектировании новых энергоэффективных высоконадежных люминесцентных газоразрядных источников света. Полезная модель направлена на увеличение срока службы линейной люминесцентной лампы.
Известна линейная люминесцентная лампа, содержащая разрядную колбу из оптически прозрачного материала, заполненную рабочим веществом, с электродами, соединенными с цоколями для подключения к источнику питания, покрытую слоем люминофора, (Источники света. Каталог. - OSRAM, 2009. - С.4.12).
Недостатком линейной люминесцентной лампы является малый срок службы, что обусловлено сравнительно быстрой деградацией материала разрядной колбы и люминофора из-за их загрязнения продуктами, образующимися в электрическом разряде в процессе эксплуатации.
Известна линейная люминесцентная лампа, содержащая разрядную колбу в виде трубки из оптически прозрачного материала, заполненную рабочим веществом, с электродами, соединенными с цоколями для подключения к источнику питания, покрытую слоем люминофора (Каталог ламп 2009/2010 гг. - GE LIGHTING, 2009. - С.44).
Недостатком линейной люминесцентной лампы является малый срок службы, что обусловлено сравнительно быстрой деградацией материала разрядной колбы и люминофора из-за их загрязнения продуктами, образующимися в электрическом разряде в процессе эксплуатации.
Известна линейная люминесцентная лампа, содержащая разрядную колбу из оптически прозрачного материала, заполненную рабочим веществом, с электродами, соединенными с цоколями для подключения к источнику питания, покрытую слоем люминофора (Каталог источников света. - ГУП РМ «НИИИС им. А.Н.Лодыгина», 2009. - С.5).
Указанная линейная люминесцентная лампа является наиболее близкой по технической сущности к полезной модели и выбрана в качестве прототипа.
Недостатком линейной люминесцентной лампы является малый срок службы, что обусловлено сравнительно быстрой деградацией материала разрядной колбы и люминофора из-за их загрязнения продуктами, образующимися в электрическом разряде в процессе эксплуатации.
Полезная модель направлена на решение задачи увеличения срока службы линейной люминесцентной лампы, что является целью полезной модели.
Указанная цель достигается тем, что в линейной люминесцентной лампе, содержащей разрядную колбу из оптически прозрачного материала, заполненную рабочим веществом, с электродами, соединенными с цоколями для подключения к источнику питания, и светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала, покрытую слоем люминофора и защитным слоем, во внутреннем объеме светорассеивающей колбы размещена разрядная колба.
Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является увеличение срока службы линейной люминесцентной лампы, что достигается за счет принятого нового принципа преобразования электрической энергии в световую энергию. Световая энергия вырабатывается за счет эффективного использования энергии излучения от разрядной колбы, преобразуемого вынесенным слоем люминофора в видимый свет. Такое преобразовании энергии оптимально и позволяют создать люминесцентную газоразрядную лампу с максимально длительным сроком службы, что обусловлено существенным замедлением деградации материала разрядной колбы и люминофора при загрязнении продуктами, образующимися в электрическом разряде в процессе эксплуатации. Люминофор защищен от загрязнения продуктами, образующимися в объеме электрического разряда, таким образом, за счет вынесения его за пределы зоны разряда. Срок службы слоя люминофора возрастает также за счет оптимизации его температурного режима. Для дополнительной защиты от неблагоприятных воздействий окружающей среды слой люминофора защищен и специальным защитным слоем, который существенно снижает скорость его деградации и увеличивает общий срок службы линейной люминесцентной лампы.
Увеличение срока службы линейной люминесцентной лампы, является полученным техническим результатом, обусловленным новым принципом преобразования энергии, особенностями новой конструкции линейной люминесцентной лампы и ее элементов, наличием новых элементов в устройстве, наличием защитного слоя люминофора, то есть, отличительными признаками полезной модели. Таким образом, отличительные признаки заявляемой линейной люминесцентной лампы являются существенными.
На рисунке приведен пример типовой конструкции линейной люминесцентной лампы.
Линейная люминесцентная лампа содержит разрядную колбу 1 из оптически прозрачного материала, заполненную рабочим веществом, с электродами, соединенными с цоколями 2 для подключения к источнику питания, и светорассеивающую колбу 3 из оптически прозрачного материала, светорассеивающая колба покрыта слоем люминофора 4 и защитным слоем 5, разрядная колба размещена во внутреннем объеме светорассеивающей колбы.
Линейная люминесцентная лампа в установившемся режиме работает следующим образом. Лампа через цоколи 2 стандартного вида (например, G13), установленные на ее концах, подключается к специальной питающей сети переменного тока (источнику питания). Разрядная колба 1 является несущей конструкцией, на которой устанавливаются все остальные элементы линейной люминесцентной лампы (цоколи 2 для подключения к источнику питания, светорассеивающая колба 3), и основным рабочим элементом устройства. При работе устройства часть энергии рассеивается, что приводит к разогреву элементов. Отвод тепла осуществляется, в том числе, разрядной колбой 1 и светорассеивающей колбой 3. Источник питания линейной люминесцентной лампы выполняется в виде специального электронного пускорегулирующего аппарата. Электронный пускорегулирующий аппарат преобразует переменное напряжение питающей сети низкой частоты в переменное напряжение, например, повышенной частоты, необходимое для питания разрядной колбы 1 и поддержания в ней электрического разряда за счет передачи энергии от тока проводимости, протекающего через электроды колбы 1 и плазму электрического разряда разрядной колбы 1. При работе устройства электронный пускорегулирующий аппарат обеспечивает требуемые параметры преобразования напряжения питающей сети (низкие пульсации выходного напряжения и тока лампы, стабилизированный выходной ток, высокий коэффициент мощности и коэффициент полезного действия). Электрический разряд в колбе 1 излучает свет определенных длин волн, который преобразуется слоем люминофора 4, нанесенным на внутреннюю поверхность светорассеивающей колбы 3 из оптически прозрачного материала, восстанавливающим недостающие части спектра с целью получения «белого света». Для защиты люминофора 4 от загрязнения продуктами, образующимися в объеме электрического разряда, и температурных воздействий, он вынесен за пределы разрядной колбы 1. Для дополнительной защиты слоя люминофора 4 от неблагоприятных воздействий окружающей среды (влага, агрессивные газы, пыль) используется специальный защитный слой 5. Энергия, как отмечено выше, поступает в объем разрядной колбы 1 от тока проводимости, протекающего через электроды, соединенные с цоколями 2 для подключения к электронному пускорегулирующему аппарату (источнику питания). Электроны, эмитируемые с электродов разрядной колбы 1, ускоренные электрическим полем, вызывает ионизацию атомов рабочего вещества разрядной колбы 1 и образование плазмы. Плазма представляет собой проводящую среду. Электрическая цепь замыкается через электроды разрядной колбы 1, в результате чего через нее протекает ток проводимости, поддерживающий разряд в колбе 1. Ускоренные электроны плазмы возбуждают атомы рабочего вещества разрядной колбы 1. Переход атомов рабочего вещества в нормальное состояние вызывает излучение световых волн, в том числе, в ультрафиолетовом диапазоне. Ультрафиолетовое излучение от разрядной колбы 1 воздействует на слой люминофора 4, что и вызывает преобразование излучения в видимый свет.
Разрядная колба 1 может быть выполнена из кварцевого стекла, или другого оптически прозрачного материала, пропускающего видимое и ультрафиолетовое излучение. Светорассеивающая колба 3 выполняется из обычного стекла или оптически прозрачного полимерного материала (например, поликарбоната).
В результате вынесения слоя люминофора за пределы объема разряда и разрядной колбы, эффективной защиты, исключения неблагоприятных термических воздействий, возрастает срок его службы, что, в целом, увеличивает срок службы и надежность работы заявляемой линейной люминесцентной лампы. Снижение влияния интенсивного распыления электродов разрядной колбы на слой люминофора обеспечивает увеличение сроков службы и снижение скорости деградации люминофора и материала разрядной колбы, вызываемых их загрязнением продуктами, образующимися в объеме электрического разряда. Люминофор и материал разрядной колбы надежно защищаются от загрязнений дополнительным специальным защитным слоем. Срок службы новой линейной люминесцентной лампы, по сравнению с прототипом, может быть увеличен, не менее чем на 20% (до 18÷20 тыс.ч). Время наработки на отказ заявляемой лампы (оценка надежности работы) увеличивается, не менее чем на 30÷35% по сравнению с прототипом.
По сравнению с прототипом, дополнительно, повышается коэффициент полезного действия линейной люминесцентной лампы в процессе длительной эксплуатации за счет меньшего спада светового потока. В результате, в осветительных системах могут использоваться лампы с меньшим запасом по световому потоку и на меньшую мощность. Коэффициент полезного действия лампы увеличивается на 2÷3%.
Дополнительно, в новой линейной люминесцентной лампе обеспечивается более высокая светоотдача. По сравнению с прототипом светоотдача может возрасти до 90÷100 лм/Вт, что на 5÷7% выше, чем в прототипе и других известных лампах, использующих электрический разряд низкого давления. Может быть также снижено общее количество ртути при выполнении лампы на заданную мощность и световой поток.
По сравнению с прототипом может быть существенно упрощена конструкция и снижена цена (на 3÷5%) заявляемой линейной люминесцентной лампы. Это достигается за счет возможности использования элементов устройства на меньшую установленную мощность и с более низкой ценой, сокращения расхода дорогостоящих материалов.
По сравнению с прототипом могут быть снижены весогабаритные показатели заявляемой линейной люминесцентной лампы (до 3% в диаметре) за счет оптимизации конструкции и возможности применения новых материалов. Заявляемая лампа может эффективно работать в более широком диапазоне рабочих температур (до - 20°С), за счет улучшения условий эксплуатации разрядной колбы. Новая люминесцентная лампа может быть использована в качестве оптимального узла перспективных линейных интегрированных (с встроенными электронными пускорегулирующими аппаратами) люминесцентных ламп.
Уменьшение весогабаритных показателей и расширение температурного диапазона надежной работы линейной люминесцентной лампы существенно расширяет ее область применения. Расширение области применения заявляемой лампы, по сравнению с прототипом, представляет собой важное новое потребительское качество устройства.