Компактная люминесцентная лампа

Авторы патента:

Полезная модель направлена на увеличение срока службы компактной люминесцентной лампы. Указанный технический результат достигается тем, что в компактной люминесцентной лампе, содержащей корпус 1 с цоколем 2 для подключения к питающей сети, разрядную трубку 3 из оптически прозрачного материала, электронный пускорегулирующий аппарат 4 и светорассеивающую колбу 5 из оптически прозрачного материала, колба закреплена на корпусе, покрыта слоем люминофора 6 и защитным слоем 7, во внутреннем объеме колбы размещена разрядная трубка. 1 илл.

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 компактной люминесцентной лампы.

Известна компактная люминесцентная лампа, содержащая корпус с цоколем для подключения к питающей сети, разрядную трубку из оптически прозрачного материала, покрытую слоем люминофора, электронный пускорегулирующий аппарат и светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала, закрепленную на корпусе, во внутреннем объеме которой размещена разрядная трубка (Источники света. Каталог. - OSRAM, 2009. - С.3.09).

Недостатком компактной люминесцентной лампы является малый срок службы, что обусловлено сравнительно быстрой деградацией оптически прозрачного материала разрядной трубки и слоя люминофора из-за их загрязнения продуктами, образующимися в электрическом разряде в процессе эксплуатации.

Известна компактная люминесцентная лампа, содержащая корпус с цоколем для подключения к питающей сети, разрядную трубку из оптически прозрачного материала, покрытую слоем люминофора, электронный пускорегулирующий аппарат и светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала, закрепленную на корпусе, во внутреннем объеме которой размещена разрядная трубка (Spectrum. Каталог ламп 2009/2010 гг. - GE LIGHTING, 2009. - С.76).

Известна компактная люминесцентная лампа, содержащая корпус с цоколем для подключения к питающей сети, разрядную трубку из оптически прозрачного материала, покрытую слоем люминофора, электронный пускорегулирующий аппарат и светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала, закрепленную на корпусе, во внутреннем объеме которой размещена разрядная трубка (Энергосберегающие лампы. Каталог. - GENERAL, 2010. - С.10).

Указанная компактная люминесцентная лампа является наиболее близкой по технической сущности к полезной модели и выбрана в качестве прототипа.

Полезная модель направлена на решение задачи увеличения срока службы компактной люминесцентной лампы, что является целью полезной модели.

Указанная цель достигается тем, что в компактной люминесцентной лампе, содержащей корпус с цоколем для подключения к питающей сети, разрядную трубку из оптически прозрачного материала, электронный пускорегулирующий аппарат и светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала, закрепленную на корпусе, покрытую слоем люминофора и защитным слоем, во внутреннем объеме светорассеивающей колбы размещена разрядная трубка.

Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является увеличение срока службы компактной 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 трубки, преобразуемого вынесенным слоем люминофора в видимый свет. Такое преобразование энергии оптимально и позволяют создать люминесцентную газоразрядную лампу с максимально длительным сроком службы, что обусловлено существенным замедлением деградации материала разрядной трубки и слоя 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 компактной люминесцентной лампы.

Увеличение срока службы компактной люминесцентной лампы, является полученным техническим результатом, обусловленным новым принципом преобразования энергии, особенностями новой конструкции компактной 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 компактной люминесцентной лампы являются существенными.

На рисунке приведен пример типовой конструкции компактной люминесцентной лампы.

Компактная люминесцентная лампа содержит корпус 1 с цоколем 2 для подключения к питающей сети, разрядную трубку 3 из оптически прозрачного материала, электронный пускорегулирующий аппарат 4 и светорассеивающую колбу 5 из оптически прозрачного материала. Колба закреплена на корпусе, покрыта слоем люминофора 6 и защитным слоем 7. Во внутреннем объеме колбы размещена разрядная трубка.

Компактная люминесцентная лампа в установившемся режиме работает следующим образом. Лампа через цоколь 2 стандартного вида (например, Е14, Е27), установленном на ее корпусе 1, подключается к стандартной питающей сети переменного тока (источнику питания). Корпус 1 является несущей конструкцией, на которой устанавливаются все остальные элементы компактной люминесцентной лампы (цоколь 2 для подключения к источнику питания, разрядная трубка 3, пускорегулирующий аппарат 4, светорассеивающая колба 5), и важным рабочим элементом всего устройства. При работе устройства часть энергии рассеивается, что приводит к разогреву элементов. Отвод тепла осуществляется, в том числе, корпусом 1 и светорассеивающей колбой 5. Источник питания компактной люминесцентной лампы выполняется в виде специального электронного пускорегулирующего аппарата 4. Электронный пускорегулирующий аппарат 4 преобразует переменное напряжение питающей сети низкой частоты в переменное напряжение, например, повышенной частоты, необходимое для питания разрядной трубки 3 и поддержания в ней дугового электрического разряда низкого давления за счет передачи энергии от тока проводимости, протекающего через электроды разрядной трубки 3 и плазму электрического разряда разрядной трубки 3 из оптически прозрачного материала. При работе устройства электронный пускорегулирующий аппарат 4 обеспечивает требуемые параметры преобразования напряжения питающей сети (низкие пульсации выходного напряжения и тока компактной люминесцентной лампы, стабилизированный выходной ток, высокий коэффициент мощности и коэффициент полезного действия). Электрический разряд в трубке 3 излучает свет определенных длин волн, который преобразуется слоем люминофора 6, нанесенным на внутреннюю поверхность светорассеивающей колбы 5 из оптически прозрачного материала, восстанавливающим недостающие части спектра излучения компактной люминесцентной лампы с целью получения «белого света». Для защиты слоя люминофора 6 от загрязнения продуктами, образующимися в объеме электрического разряда, и температурных воздействий, он вынесен за пределы зоны разряда разрядной трубки 3. Для дополнительной защиты слоя люминофора 6 от неблагоприятных воздействий окружающей среды (влага, агрессивные газы, пыль) используется специальный дополнительный защитный слой 7. Энергия, как отмечено выше, поступает в объем разряда разрядной трубки 3 от тока проводимости, протекающего через ее электроды, соединенные с цоколем 2 для подключения к питающей сети (источнику питания) через электронный пускорегулирующий аппарат 4. Электроны, эмитируемые с электродов разрядной трубки 3, ускоренные электрическим полем, вызывают ионизацию атомов рабочего вещества разрядной трубки 3 и образование плазмы. Плазма в объеме разряда разрядной трубки 3 представляет собой проводящую среду. Электрическая цепь замыкается через электроды разрядной трубки 3, в результате чего через нее протекает ток проводимости, поддерживающий дуговой разряд низкого давления в трубке 3. Ускоренные электроны плазмы возбуждают атомы рабочего вещества разрядной трубки 3. Переход атомов рабочего вещества в нормальное состояние вызывает излучение световых волн, в том числе, в ультрафиолетовом диапазоне. Ультрафиолетовое излучение от разрядной трубки 3 воздействует на слой люминофора 6, что и вызывает преобразование излучения в видимый «белый» свет. Защитный слой 7 также является оптически прозрачным для излучения разрядной трубки 3 и, таким образом, не оказывает влияния на световую отдачу всего устройства.

Разрядная трубка 3 может быть выполнена из кварцевого стекла, или другого оптически прозрачного материала, пропускающего видимое и ультрафиолетовое излучение. Светорассеивающая колба 5 выполняется либо из обычного стекла или из оптически прозрачного полимерного материала (например, поликарбоната).

В результате вынесения слоя люминофора за пределы объема разряда и разрядной трубки, эффективной защиты люминофора, исключения неблагоприятных термических воздействий возрастает срок его службы, что, в целом, увеличивает срок службы и надежность работы заявляемой компактной люминесцентной лампы. Снижение влияния интенсивного распыления электродов разрядной трубки в процессе функционирования лампы на слой люминофора обеспечивает увеличение сроков службы и снижение скорости деградации люминофора и материала разрядной трубки, вызываемых их загрязнением продуктами, образующимися в объеме электрического разряда. Люминофор и материал разрядной колбы надежно защищаются от загрязнений также дополнительным специальным защитным слоем. Срок службы новой компактной люминесцентной лампы, по сравнению с прототипом, может быть увеличен, не менее чем на 20% (до 20÷22 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 компактной люминесцентной лампы в процессе длительной эксплуатации за счет меньшего спада светового потока. В результате, в осветительных системах с новыми лампами могут использоваться лампы с меньшим запасом по световому потоку и на меньшую мощность. Коэффициент полезного действия новой компактной люминесцентной лампы увеличивается на 2÷3%.

Дополнительно, в новой компактной люминесцентной лампе обеспечивается более высокая светоотдача. Светоотдача увеличивается за счет снижения количества отраженной и рассеянной (недоиспользованной) световой энергии в светорассеивающей колбе и слое люминофора. По сравнению с прототипом, светоотдача новой лампы может возрасти до 80÷90 лм/Вт, что, в целом, на 7÷9% выше, чем в прототипе и других известных компактных лампах, использующих электрический разряд низкого давления и люминесценцию.

В новой лампе, по сравнению с прототипом, может быть также снижено общее количество ртути (при выполнении компактной люминесцентной лампы на заданную мощность и световой поток). Отмеченное выше свойство обусловлено меньшим расходом ртути в рабочем объеме разрядной трубки на соединения с элементами слоя люминофора в процессе длительной эксплуатации компактной люминесцентной лампы. Новая компактная люминесцентная лампа может быть отнесена к более экологически чистым устройствам.

По сравнению с прототипом может быть существенно упрощена конструкция и снижена цена (на 3÷5%) заявляемой компактной люминесцентной лампы. Это достигается за счет возможности использования элементов устройства на меньшую установленную мощность и с более низкой ценой, существенного сокращения расхода дорогостоящих материалов, уменьшения установленной мощности электронного пускорегулирующего аппарата и упрощения его устройства.

По сравнению с прототипом могут быть снижены весогабаритные показатели заявляемой компактной люминесцентной лампы (до 3% в объеме) за счет оптимизации конструкции и возможности применения новых материалов.

Заявляемая лампа может эффективно работать в более широком диапазоне рабочих температур (до - 20°С), по сравнению с прототипом, за счет улучшения условий эксплуатации разрядной трубки.

Уменьшение весогабаритных показателей и расширение температурного диапазона надежной работы компактной люминесцентной лампы существенно расширяет ее область применения. Расширение области применения заявляемой компактной люминесцентной лампы, по сравнению с прототипом, представляет собой важное новое потребительское качество устройства.

Компактная люминесцентная лампа, содержащая корпус с цоколем для подключения к питающей сети, разрядную трубку из оптически прозрачного материала, электронный пускорегулирующий аппарат и светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала, закрепленную на корпусе, покрытую слоем люминофора и защитным слоем, во внутреннем объеме которой размещена разрядная трубка.