металлогалогенная лампа

Формула изобретения

1. МЕТАЛЛОГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью, добавками для обеспечения горелки галогенидами по меньшей мере одного из элементов VIII группы и галогенидами четырехвалентного олова, отличающаяся тем, что количество галогенидов четырехвалентного олова выбрано в пределах от 4,0 мк моль/см³ меньше расчетно-стехиометрического до 2,0 мк моль/см³ больше расчетно-стехиометрического по отношению к добавкам для обеспечения горелки галогенидами по меньшей мере одного из элементов VIII группы.

2. Лампа по п. 1, отличающаяся тем, что в горелку лампы дополнительно введены галогениды галлия в количестве 0,05 - 8,0 мк моль/см³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к элетротехнической промышленности, в частности усовершенствует металлогалогенные лампы ближнего ультрафиолетового излучения.

Известна металлогалогенная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью, добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов и галогенидами неактивных металлов. В качестве добавок для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов использованы железо, никель и кобальт. Уровень излучения в области ближнего ультрафиолетового излучения у лампы прототипа высок.

Недостатками лампы являются малый срок службы и неоптимальный процесс ее изготовления. Происходит это вследствие малой химической активности железа, никеля и кобальта. По этой причине реакция образования галогенидов металлов

2Fe + 3HgI₂ 2FeI₃ + 3Hg происходит медленно и приходится проводить стабилизационный отжиг ламп в течение 5-10 ч (в зависимости от мощности). Это усложняет технологию, кроме того, снижает срок службы. Последнее происходит вследствие того, что стабилизационный отжиг проводится в условиях избыточного количества электроотрицательных галогенидов ртути, что приводит как к эрозии электродов, так и к распылению вольфрама электродов и осаждению его на стенки горелки.

Известна также металлогалогенная лампа с добавками к указанным элементам галогенида четырехвалентного слова, которая имеет те же недостатки.

Целью изобретения является оптимизация технологического процесса изготовления и увеличение срока службы лампы.

Цель достигается тем, что в металлогалогенной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала с герметично установленными электродами, наполненную инертным газом, ртутью, добавками для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов и галогенидами неактивных металлов, в качестве галогенидов неактивных металлов использован по меньшей мере один из галогенидов четырехвалентного слова в количестве 0,03-10 мкмоль/см³ при обеспечении горелки галогенидами по меньшей мере одного из элементов VIII группы периодической системы в количестве от 0,1 до 12 мкмоль/см³ и галлия в количестве 0,05-8 мкмоль/см³. При этом количество по меньшей мере одного из галогенидов четырехвалентного олова может выбираться либо на 0,2-2 мкмоль/см³больше, либо на 0,5-4 мкмоль/см³ меньше расчетно-стехиометрического по отношению к добавкам для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов.

В лампе по изобретению в составе наполнения используются галогениды четырехвалентного олова в основном йодиды и бромиды, реже хлориды. Отличительной особенностью этих соединений является разложение их при температуре 360-420^оС на свободный галоген и галогенид двухвалентного олова:

SnXu SnX₂+X₂(1), где X-галоген

Таким образом создаются оптимальные условия для образования галогенидов излучающих металлов (на примере Со)

CO+X₂___ COX₂

Эксперименты показывают, что уже через 15-20 мин работы в номинальном режиме устанавливаются стабильные значения параметров лампы: напряжения, мощности, потока излучения.

Появляющийся в результате реакции (1) SnX₂ хотя и является электроотрицательным, однако вступает в разряд гораздо позже, чем HgX₂, так как температура плавления его составляет 320-360^оС, а у HgX₂ 240-260^оС. Давление паров SnX₂ при температуре 500-600^оС также в 100 раз ниже, чем у HgX₂. Указанные условия создают благоприятный для вольфрама электродов режим тренировки, предотвращая распыление вольфрама и осаждение его на стенки. Кроме того, разгорание лампы в процессе срока службы также происходит в более благоприятных условиях (из-за тех же причин). В совокупности указанное позволяет увеличить срок службы лампы.

Конструкция предлагаемой лампы ничем не отличается от конструкции известных ламп. Она может быть выполнена софитной или быть с одним цоколем.

Принцип действия предлагаемой лампы идентичен принципу действия известных ламп. После ее подключения в схеме с балластным сопротивлением путем подачи на электроды высоковольтного импульса осуществляется зажигание лампы. Возникает дуговой разряд в среде инертного газа.

По мере нагревания стенки горелки в разряд поступают галогениды излучающих металлов. В результате формируется дуговой разряд в пазах галогенидов излучающих металлов с фиксированными параметрами: напряжением, мощностью, потоком излучения лампы.

В качестве излучающих металлов могут использоваться элементы VIII группы периодической системы (в основном железо, никель, кобальт), так как они излучают в области 300-400 нм, галлий излучает в области спектра 350-450 нм.

В качестве добавок для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов могут использоваться либо чистые металлы: железо, никель, кобальт и др. галлий или их оксиды и алюминий или кремний. Во втором случае образования галогенидов излучающих металлов происходит согласно реакции

COO + SnX₂+Al(Si)__ COX₂+Al₂O₃(SiO₂)+Sn

Количество добавок для обеспечения горелки галогенидами элементов VIII группы периодической системы и галлия определено экспериментально и составляет от 0,1-12 и 0,05-8 мкмоль/см³ соответственно. Меньшее количество галогенидов излучающих металлов недостаточно для работы лампы. При больших количествах кроме увеличения затрат увеличивается и количество загрязнений, попадающих в горелку лампы вместе с компонентами наполнения.

Количество по меньшей мере одного из галогенидов четырехвалентного олова также определено экспериментально и составляет от 0,03-10 мкмоль/см³. При больших количествах, также как в случае с излучающими добавками, увеличивается количество загрязнений, попадающих в лампу. При больших количествах галогенидов олова не хватает для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов в течение всего срока службы. При этом количество по меньшей мере одного из галогенидов четырехвалентного олова может быть выбрано либо на 0,5-4 мкмоль/см³ меньше, либо на 0,2-2 мкмоль/см³ больше расчетно-стехиометрического по отношению к добавкам для обеспечения горелки галогенидами излучающих металлов.

Большее по отношению к добавкам количество галогенидов олова необходимо, например, в компактных лампах, где создаются условия для прохождения вольфрамо-галогенного цикла возврата распыленного вольфрама электродов со стенок горелки на электрод. Количественно разница с расчетно-стехиомерическим определена экспериментально и составляет 0,2-2 мкмоль/см³. При меньшей разнице галогенидов олова недостаточно для обеспечения упомянутого вольфрамо-галогенного цикла. При большей разнице возникают трудности с зажиганием ламп из-за избытка галогенидов четырехвалентного олова.

Меньшее по отношению к добавкам количество галогенидов четырехвалентного олова необходимо, например, в линейных лампах со сравнительно высоким межэлектродным расстоянием. В этом случае в лампе находится определенное количество чистых элементов: железа, никеля, кобальта и др. По мере ухода из разряда излучающих металлов избыточный галоген связывается избыточными металлами и таким образом, достигаются оптимальные условия для зажигания ламп. Количественно разница с расчетно-стехиометрическим по отношению к добавкам определена экспериментально и составляет 0,5-4 мкмоль/см³. При меньшей разнице на определенном этапе срока службы (при большом межэлектродном расстоянии) возникают трудности с зажиганием ламп, так как возможно повышение концентрации галогенида четырехвалентного олова (вследствие ужесточения излучающих металлов). При большей разнице избыточное количество чистых металлов является излишним и способно экранировать часть потока излучения, вызывая перегрев горелки и ограничивая срока службы.

В таблице приведены примеры конкретного исполнения.

Применение изобретения позволить оптимизировать технологический процесс изготовления металлогалогенных ламп ультрафиолетового излучения. Кроме того, удается увеличить их срок службы.