РАЗРЯДНАЯ ЛАМПА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
HIGH-PRESSURE DISCHARGE LAMP

Предполагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности, усовершенствует разрядные лампы высокого давления для целей общего и специального назначения.
Известна разрядная лампа высокого давления, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными в каждом из концов горелки, по меньшей мере, одним основным электродом с полостью, образованную торцом стержня и боковой поверхностью намотанной вокруг него спирали и обращенную к разряду. Полость имеет ступенчатую конструкцию, что позволяет в значительной степени стабилизовать параметры электродов и лампы [1].
Недостатком ламп является относительное высокое напряжение зажигания ламп из-за произвольно выбранных конструкционных параметров полости (длина и диаметр), обращенного к разряду.
Известна также разрядная лампа высокого давления, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленным в каждом из концов электродом, выполненным в виде спирали с полостью диаметром d, наполненную аргоном давлением Р, величина которого удовлетворяет условию P×d=9÷13 тор × мм [2], или "эффекту полого электрода".
Полость электрода при соблюдении приведенного соотношения параметров обеспечивает понижение напряжения зажигания ламп.
Лампы имеют относительно низкий срок службы, обусловленный рядом конструкционных недостатков, приводящих к увеличению тепловых нагрузок на электроды и изменения его теплового баланса и, как, следствие преждевременное распыление активного вещества и материала электрода, перегрев, кристаллизация и натекание горелки по месту впая в зоне герметизации стержня электрода.
Наиболее близкой по технической сущности является разрядная лампа высокого давления, содержащая горелку из оптически прозрачного материала, наполненную аргоном с герметично установленным в каждом из концов электродом, выполненным в виде спирали с отогнутым концом, имеющий полость, обращенную к разряду [3].
Недостатком этой разрядной лампы, взятой за прототип, является относительно низкий срок службы лампы из-за повышенного распыления материала электрода, вследствие длительного вхождения лампы в номинальный режим горения.
Целью предполагаемого изобретения является снижение напряжения зажигания и увеличение срока службы разрядной лампы высокого давления.
Поставленная цель достигается тем, что в разрядной лампе высокого давления, содержащей горелку из оптически прозрачного материала наполненную инертным газом и парами, по крайней мере, одного из металлов, с герметично установленным в каждом из концов электродом, выполненного в виде спирали с отогнутым концом в качестве стержня, имеющего полость, образованную спиралью, отношение диаметра полости электрода, обращенной к разряду, к диаметру полости электрода, обращенной в зону герметизации горелки, выполнено в соотношении диаметров полости, образованной спиралью, в пределах равным 0,5≤d1/d2≤0,72, где: d1 - диаметр полости электрода, обращенной к разряду, мм; d2 - диаметр полости электрода, обращенной в зону герметизации горелки, мм.
3
3/2
При этом отношение тока лампы к длине спирали электрода выполнено в пределах, равным 0,015≤Iл/l≤0,017, а отношение тока лампы к половине суммы диаметра полости электрода, обращенной к разряду, и диаметра полости электрода, обращенной в зону герметизации горелки, выполнено в пределах, равным 1,1≤Iл/((d1+d2)/2)≤2,5,
где: Iл - ток лампы, А; l - длина спирали электрода, мм.
На фиг. 1 приведена конструкция разрядной лампы высокого давления, на фиг. 2 - заэлектродная зона и электрод в увеличенном масштабе.
Разрядная лампа высокого давления (фиг. 1) содержит цилиндрическую горелку 1, заполненную инертным газом, парами, по крайней мере, одного из металлов. По концам горелки расположены электроды 2. Горелка 1 монтируется на ножку 3 и заваривается во внешнюю колбу 4, на которую после откачки монтируется цоколь 5.
Электроды (фиг. 2) выполнены в виде двухслойной спирали 1, покрытые эмиссионным материалом 3, имеют две полости, диаметром d1, обращенную к разряду, и d2 - в зону герметизации горелки, отношение диаметров полостей должны соответствовать условию (1).
При d1/d2≤0,5 снижается "эффект полого электрода" [2], значительно возрастает напряжение зажигания, изменяется тепловой режим электрода, возрастает интенсивность распылению материала электрода и эмиттера, что приводит к преждевременному почернению внутренней поверхности горелки, изменению параметров лампы и сокращению ее срок службы.
При d1/d2≥0,72 не достигается эффект снижения напряжения зажигания, а так же нарушается температурный режим электрода, что приводит к появлению т.н. "холодных" зон, лампа не входит в номинальный режим горения, и как следствие - снижение светового потока ниже нормируемых значений, активное распыление эмиссионного материала, резкое сокращение срока службы.
При достижении предельных значений приведенных выше соотношений имеет место нарушение оптимального теплового режима электрода и его преобладающего влияние на срок службы лампы.
3
3/2
Оптимальный температурный режим электрода устанавливается при определенном отношение тока лампы к длине спирали электрода Iл/l=С1, а так же при определенном отношение тока лампы к половине суммы диаметра полости электрода, обращенной к разряду, и диаметру полости электрода, обращенной в зону герметизации горелки Iл/((d1+d2)/2)=С2, где: Iл - ток лампы, А; l - длина спирали электрода, мм; С1 и С2 - относительные постоянные величины для конкретных типов ламп и определяются расчетно-экспериментально.
Пример и результаты расчета значений относительных параметров постоянных величин С1 и С2 конкретного исполнения для диапазона диаметров полостей 0,5≤d1/d2≤0,72 приведены в таблице 1.
По результатам расчетов были изготовлены экспериментальные партии разрядных ламп высокого давления общего назначения с исправленной цветностью типа ДРЛ 250М с расчетными значениями относительных параметров постоянных величин С1 и С2, приведенными в таблице 1. Перед измерениями параметров, лампы были отожжены в течение 100 ч. Усредненные результаты измерений параметров ламп по партиям приведены в таблице 2.
По результатам проведенных экспериментальных исследований (таблица 2) установлено, что наиболее оптимальными значениями параметров относительных величин являются: 0,015≤С1≤0,017; и 1,1≤С2≤2,5.
При относительной величине С1 менее 0,017 и более 0,0185, и относительной величине С2 менее 1,1 и более 2,5 резко изменяется параметры ламп, которые достигают предельно допустимые значения или выходят за их пределы, установленных в нормативной документации требований, и связано с нарушением условий стабильности температурного режима электрода, что в процессе эксплуатации приводит к преждевременному выходу ламп из строя.
3
3/2
Исходя из полученных данных, установленных расчетно-экспериментальным путем, что стабилизация температурного режима электрода устанавливается при отношение тока лампы к длине спирали электрода выполненного в пределах, равным 0,015≤Iл/l≤0,017, а отношение тока лампы к половине суммы диаметра полости электрода, обращенной к разряду, и диаметру полости электрода, обращенной в зону герметизации горелки, выполненного в пределах, равным 1,1≤Iл/((d1+d2)/2)≤2,5.
В лампе, по предполагаемому изобретению, электрод выполнен наиболее оптимальным как по отношению диаметров полостей, так и в сочетании с температурным режимом электрода, что позволяет достичь стабильного эффекта снижения напряжения зажигания при эффективном температурном режиме электрода, и позволяет достичь целей изобретения.
Использование предполагаемого изобретения в производстве газоразрядных ламп высокого давления позволяет увеличить световой поток, повысить энергоэффективность ламп, а также снизить спад светового потока в процессе эксплуатации и увеличить срок службы ламп за счет стабильности параметров.
Источники информации
1. А.с. СССР №414653 опуб. 05.11.1974.
2. А.с. СССР №680083 опубл. 15.08.79.
3. А.с. СССР №316134 опубл. 01.10.1971.