Патент на изобретение №2328792

Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует газоразрядные лампы высокого давления общего и специального освещений.

Известна газоразрядная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала, наполненную инертным газом и ртутью, в каждом из концов которой герметично установлен основной и вспомогательный электрод, электрически соединенный через ограничительный резистор с противоположным основным электродом (Пат. РФ. № 2201009 от 31.08.2000 г.).

Описываемая газоразрядная лампа содержит два ограничительных сопротивления, что обуславливает надежность зажигания лампы в процессе срока службы, даже при выходе из строя одного ограничительного резистора.

Недостатком лампы-прототипа является относительно высокая себестоимость изготовления лампы вследствие использования в ней двух ограничительных резисторов.

Известна газоразрядная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала, наполненную инертным газом и ртутью, в каждом из концов которой герметично установлен основной и вспомогательный электрод, электрически соединенный через один ограничительный резистор с противоположным основным электродом (Пол. решение по заявке №2003133077/09 (035420) от 11.11.03 г.).

Недостатком описываемой лампы является большая вероятность изменения электрического сопротивления ограничительного резистора в процессе срока службы и нарушение электрического контакта между колпачком и резистивным слоем. Это происходит из-за произвольно выбранного расположения ограничительного резистора относительно горелки и влияния ультрафиолетового и теплового излучения горелки на ограничительный резистор, приводящий к преждевременному выходу лампы из строя. При этом габариты колбы необходимо выполнять с учетом лучшего температурного режима для ограничительного резистора.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности зажигания ламп в процессе срока службы до минус 60°С, снижение себестоимости изготовления ламп за счет использования одного резистора и колб меньших габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в газоразрядной лампе, содержащей горелку из оптически прозрачного материала, наполненную инертным газом и ртутью, в каждом из концов которой герметично установлен основной и вспомогательный электрод, соединенный через ограничительный резистор с противоположным основным электродом, ограничительный резистор размещен вне зоны между плоскостями, проходящими через концы горелки и перпендикулярными ее продольной оси, а ось резистора пересекает внешнюю поверхность горелки, соответствующую межэлектродному расстоянию, причем минимальное расстояние ограничительного резистора до горелки, мощность горелки в номинальном режиме работы и площадь поверхности горелки связаны соотношением:

где Р_г – мощность горелки, Вт;

S_г – площадь поверхности горелки, см²;

L_min – минимальное расстояние от ограничительного резистора до поверхности горелки, см;

К – коэффициент пропорциональности, равный 1,0 и имеющий размерность см³/Вт.

Испытания ламп ДРЛ 250 на срок службы с произвольным месторасположением резистора показали, что в конце срока службы часть резисторов изменяют электрическое сопротивление в среднем с начальных 30 до 60 кОм. При этом 30% испытываемых ламп перестали зажигаться при температурах ниже минус 25°С. В процессе срок службы у 20 % ламп произошло нарушение контакта колпачка резистора с резистивным слоем. Анализ показал, что это резисторы, которые не удовлетворяют выше описанному размещению относительно горелки, выходят из строя.

Лампы, изготовленные с экспериментально подобранным месторасположением ограничительного резистора, позволили обеспечить его максимальную сохранность в процессе срока службы и обеспечить надежное зажигание ламп с использованием одного ограничителя тока. Увеличение электрического сопротивления в конце срока службы ограничительного сопротивления произошло незначительно до 40 кОм и не наблюдалось нарушения контактов колпачков с резистивным слоем. Влияние ультрафиолетового и теплового излучения горелки на ограничительный резистор стало незначительным, не влияющим на параметры ламп.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Лампа включается в электрическую схему последовательно с индуктивным дросселем. На основной и вспомогательный электроды горелки подается напряжение питания, и между ними возникает тлеющий разряд. Тлеющий разряд, являясь источником носителей тока, инициирует возникновение дугового разряда между основными электродами в парах ртути, который и генерирует излучение линий ртути.

Конструкция лампы приведена на чертеже. Лампа содержит горелку (1) из оптически прозрачного материала, в каждом из концов которой герметично установлены основной (2) и вспомогательный (3) электроды. Один из вспомогательных электродов (3) электрически соединен с противоположным основным электродом (2) через ограничительный резистор (4), что позволяет подать на упомянутый зазор между основным (2) и вспомогательным (3) электродами напряжение питания. Газоразрядная лампа содержит внешний стеклянный баллон (5) и цоколь (6). Ограничительный резистор (4) представляет собой керамическую трубку с нанесенным на ней резистивным слоем (7), выполненным в виде спиральной дорожки, на оба конца которой запрессованы колпачки (8). К колпачкам присоединены вводы резисторов (9) для обеспечения токоподвода.

Буквой «А» обозначены плоскости, проходящие через концы горелки и перпендикулярные ее продольной оси. Зона между плоскостями, проходящими через концы горелки и перпендикулярными ее продольной оси, обозначена штриховкой.

Поверхность горелки, соответствующая межэлектродному расстоянию, показана на чертеже штриховкой – стекло.

Горелка в данном случае – это область, ограничивающая разряд, т.е. без учета заштампованных концов горелки.

Важным в предлагаемом изобретении является значение соотношения:

Оно определено экспериментально и должно находиться в пределах от 2,9 до 8,8.

При значениях этого соотношения больше, чем 8,8, происходит существенное изменение электрического сопротивления ограничительного резистора в процессе срока службы и нарушение электрического контакта колпачка резистора с резистивным слоем.

При значениях этого соотношения меньше, чем 2,9, без существенного изменения электрического сопротивления ограничительного резистора в процессе срока службы и увеличения надежности электрического контакта колпачка резистора с его резистивным слоем неоправданно увеличивается длина колбы.

При размещении резистора в зоне между плоскостями, проходящими через концы горелки и перпендикулярными ее продольной оси, и в случае, когда ось резистора не пересекает внешнюю поверхность горелки, соответствующую межэлектродному расстоянию, резистивный слой подвергается существенному влиянию ультрафиолетового и теплового излучения горелки, выражающемуся в значительном изменении электрического сопротивления и преждевременном выходе ламп из строя.

Экспериментально доказано, что оптимальное расстояние и месторасположение ограничительного резистора от горелки позволит использовать лишь один ограничительный резистор и уменьшить габариты колбы без снижения надежности лампы.

Примеры конкретного исполнения приведены в таблице.

Применение предлагаемого изобретения позволит без снижения надежности зажигания ламп уменьшить себестоимость ламп за счет исключения одного из двух дорогостоящих резисторов и за счет снижения габаритов колбы. Исключение одного из двух резисторов в лампах типа ДРЛ 250 при годовом плане производства на уровне 3,0 млн. шт. при цене одного резистора 0,5 руб. и снижение расхода тугоплавкого стекла СЛ40-1 и деталей монтажа дает ежегодный экономический эффект в размере 2,2 млн. руб.

Формула изобретения

Газоразрядная лампа, содержащая горелку из оптически прозрачного материала, наполненную инертным газом и ртутью, в каждом из концов которой герметично установлен основной электрод и вспомогательный электрод, соединенный через ограничительный резистор с противоположным основным электродом, отличающееся тем, что ограничительный резистор размещен вне зоны между плоскостями, проходящими через концы горелки и перпендикулярными продольной оси горелки, а ось резистора пересекает внешнюю поверхность горелки, соответствующую межэлектродному расстоянию, причем минимальное расстояние ограничительного резистора до горелки, мощность горелки в номинальном режиме работы и площадь поверхности горелки связаны соотношением

где P_г – мощность горелки, Вт;

S_г – площадь поверхности горелки, см²;

L_min – минимальное расстояние от ограничительного резистора до горелки, см;

К – коэффициент пропорциональности, равный 1,0 и имеющий размерность см³/Вт.

РИСУНКИ