Металлогалогенная лампа

 

Использование: в электротехнической промышленности, в частности металлогологенных лампах (МЛ) ближнего ультрафиолетового излучения. Сущность изобретения: в МЛ, содержащей в наполнителе инертный газ, ртуть, добавки для обеспечения галогенидам по меньшей мере одного из элементов VIII группы и галогениды четырехвалентного олова, последние использованы в количестве 4 - 2 мкмоль/см³. Дополнительно могут быть добавлены галогениды галлия 0,05 - 8 мкмоль/см³. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

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.

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1