Газоразрядная зеркальная лампа
Изобретение относится к области электротехники. Техническим результатом является повышение эксплутационных возможностей. Газоразрядная зеркальная лампа содержит горелку, смонтированную на токовводах в круглосимметричную колбу, не менее половины внутренней поверхности которой покрыто зеркальным слоем, так что плоскость, проходящая через его продольные края, параллельна оси горелки, которая находится на продольной плоскости симметрии и смещена от оси колбы к зеркальному слою. Технический результат достигается за счет того, что между горелкой и зеркальным слоем колбы выполнен зеркальный отражатель с V-образным поперечным профилем, электрически изолированный от токовводов. При этом расстояние от оси горелки до оси колбы 1 может быть в пределах 1,0÷1,4 диаметра горелки d, ширина отражателя В - в пределах 3,6÷4,4 d, глубина отражателя Н - в пределах 0,4÷0,8 d. Ребро отражателя размещено на продольной плоскости симметрии лампы от оси колбы на расстоянии L, лежащем в пределах 2,0÷2,8 d, причем в поперечном сечении грани отражателя выпуклы в сторону зеркального слоя колбы радиусом R, расположенным в пределах 7,0÷9,0 d, a продольные края отражателя от ребра направлены к зеркальной поверхности колбы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует конструкцию газоразрядных зеркальных ламп для целей общего и специального освещения.
Известна газоразрядная зеркальная лампа, содержащая горелку, смонтированную на токовводах в неосесимметричную колбу, не менее половины внутренней поверхности которой покрыто зеркальным слоем, так что плоскость, проходящая через его продольные края, параллельна продольной оси горелки (АС СССР, №1636896 А1, 23.03.91).
Недостатком технического решения, взятого за аналог, является высокая себестоимость лампы из-за сложности изготовления неосесимметричных колб, неравномерная толщина стенки колб из-за невозможности вращения форм для выдувания при выработке колб, большая вероятность возникновения напряжения в стекле при работе лампы.
Наиболее близкой по технической сущности является газоразрядная зеркальная лампа, содержащая горелку, смонтированную на токовводах в кругло-симметричную колбу, не менее половины внутренней поверхности которой покрыто зеркальным слоем, так что плоскость, проходящая через его продольные края, параллельна оси горелки, которая находится на продольной плоскости симметрии и смещена от оси колбы к зеркальному слою (пат. РФ №2280913 от 28.02.05).
Данное техническое решение, взятое за прототип, позволяет получать лампы с высокой световой отдачей, с кривыми силы света (диффузной и полуширокой) для освещения теплиц, парков, гаражных массивов и т.д.
Недостатком технического решения, взятого за прототип, перегрев горелки отраженными лучами от зеркального слоя колбы, невозможность получения лампы с кривой силой света, имеющей максимум под углом 65-70°, и высокой светоотдачей (для освещения дорог, автострад и т.д.).
Задачей изобретения является повышение эксплуатационных свойств газоразрядных зеркальных ламп с высокой светоотдачей и низкой себестоимостью за счет применения традиционно используемой круглосимметричной колбы.
Поставленная задача достигается тем, что в газоразрядной зеркальной лампе, содержащей горелку, смонтированную на токовводах в круглосимметричную колбу, не менее половины внутренней поверхности которой покрыто зеркальным слоем, так что плоскость, проходящая через его продольные края, параллельна оси горелки, которая находится на продольной плоскости симметрии и смещена от оси колбы к зеркальному слою, между горелкой и зеркальным слоем колбы выполнен электрически изолированный от токовводов металлический зеркальный отражатель с V-образным поперечным профилем.
Как вариант расстояние от оси горелки до оси колбы l лежит в пределах 1,0÷1,4 диаметра горелки d, ширина отражателя В лежит в пределах 3,6÷4,4 d, глубина отражателя Н лежит в пределах 0,4÷0,8 d, ребро отражателя размещено на продольной плоскости симметрии лампы от оси колбы на расстоянии L, лежащем в пределах 2,0÷2,8 d, причем в поперечном сечении грани отражателя выпуклы в сторону зеркального слоя колбы радиусом R, лежащим в пределах 7,0÷9,0 d, и продольные края отражателя от ребра направлены к зеркальной поверхности колбы.
На фиг.1 изображен общий вид газоразрядной зеркальной лампы в продольной плоскости симметрии 14. Горелка 1 смонтирована на токовводах 3, 4 в колбу 2 и размещена от ее оси на расстоянии l. На внутреннюю поверхность колбы 2 нанесен зеркальный слой 5, обозначенный штриховкой. Зеркальный слой ограничен плоскостью 7, проходящей через его продольные края, параллельной продольной оси горелки. Между горелкой и зеркальным слоем колбы закреплен электрически изолированный от токовводов с помощью изоляторов 10, 11 зеркальный отражатель с V-образным поперечным профилем 6 глубиной Н с равными гранями, исходящими из одного ребра 9, размещенного на продольной плоскости симметрии лампы от оси колбы на расстоянии L.
На фиг.2 изображено поперечное сечение лампы А-А, проходящее через центр горелки 1 диаметром d. На колбе 2 нанесен зеркальный слой 5 с плоскостью, проходящей через его продольные края 7, 8. Ось горелки 1 размещена от оси колбы на расстоянии l. Металлический зеркальный отражатель 6 - отражатель с V-образным поперечным профилем состоит из двух выпуклых в сторону зеркального слоя колбы граней 12, 13, исходящих из одного ребра 9 радиусом R. Ребро отражателя 9 размещено от оси колбы на расстоянии L.
Стрелками обозначены падающие от горелки и отраженные лучи от зеркального слоя колбы и отражателя.
На фиг.3 приведена кривая силы света лампы ДНаЗ 250 в относительных единицах, где для наглядности приведен поперечный разрез лампы с размещением зеркального покрытия на колбе и отражателя в лампе.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Лампа включается в электрическую схему последовательно с индуктивным дросселем или иным дросселем. На электроды горелки подается напряжение питания и между ними под воздействием генерирующего импульса возникает дуговой разряд. Дуговой разряд, являясь источником носителей тока, инициирует генерирование излучающих линий ртути и других излучающих металлов.
Внешняя колба лампы может быть как цилиндрической, так и эллипсоидной. Горелка лампы может быть выполнена из кварца, полиоксида алюминия и других оптических материалов. Горелка лампы может быть ртутной, натриевой и металлогалогенной высокого давления.
Отражатель может быть выполнен из никеля, алюминированного железа, хрома, нержавеющей стали и других электровакуумных материалов с зеркальной поверхностью и коэффициентом отражения не ниже 85.
Важным является выполнение отражателя определенным образом и размещение в необходимом месте отражателя и горелки в колбе.
При размещении оси горелки от оси колбы на расстоянии l менее 1,0 d, при выполнении глубины отражателя Н менее 0,4 d, при размещении ребра отражателя от оси колбы L на расстоянии менее 2,0 d и при выполнении ширины отражателя В менее 3,6 d из-за падения части отраженных лучей на горелку повышается напряжение на лампе, снижая срок ее службы.
При размещении оси горелки от оси колбы на расстоянии l более 1,4 d и при размещении ребра отражателя от оси колбы на расстоянии L более 2,8 d максимальная сила света лампы расположена в нижней полусфере под углом 40÷50° вместо необходимого 65÷70°.
При выполнении глубины отражателя Н более 0,8 d, при выполнении радиуса граней отражателя R более 9,0 d снижается световой поток лампы из-за увеличения многократных отражений.
При выполнении ширины отражателя В более 4,4 d и при выполнении радиуса граней отражателя R менее 7,0 d основная часть излучения лампы уходит в нижнюю полусферу под углом 30÷40° вместо необходимых 65÷70°.
Приведенное выполнение отражателя и месторасположение горелки и отражателя в колбе получено экспериментальным путем.
Выполненный данным образом отражатель и его месторасположение в колбе относительно горелки позволяет перераспределить излучение горелки без попадания отраженных лучей на горелку, предотвращая ее перегрев. Кроме того, отражатель позволяет получить лампу с кривой силой света для освещения дорог, автострад и т.д. При этом выполнено это с помощью простого устройства, которое делает лампу с относительно низкой себестоимостью.
Сборка ламп происходит следующим образом. На колбу в вакууме наносится зеркальный слой, с помощью экранов закрывая участки колбы, ограничивающие зеркальный слой. Токовводы ножки формуют и присоединяют к ним горелку. Отражатель формуют и с помощью изоляторов прикрепляют к токовводам на необходимом расстоянии от горелки колбы. Изоляторы для монтажа отражателя позволяют избежать образования при работе лампы электрического поля вокруг токопроводящего отражателя, расположенного вблизи горелки, которое ускоряет повышение напряжения на лампе и снижает срок службы ламп из-за интенсивного вывода излучающих металлов через стенки горелки.
Ножку с токовводами заваривают в колбу, затем к лампе присоединяют цоколь, позволяющий вращать колбу вокруг оси после вворачивания лампы в патрон для создания определенного направления излучения.
Лампа работает следующим образом.
Лучи света, выходя из горелки в направлении зеркального слоя колбы, отражаются от него и проходят мимо горелки, не перегревая ее. Лучи света, падающие от горелки на отражатель, отражаясь частично, падают на зеркальное покрытие колбы вблизи его продольных краев и, отражаясь, выходят из колбы, а частично сразу после отражателя выходят из колбы, благодаря чему получаем необходимую кривую силы света.
Лучи света, направленные от горелки в направлении поверхности колбы без зеркального слоя, выходят из лампы без отражения.
Предлагаемая лампа с горелкой от лампы ДНаТ мощностью 250 выполнена в эллипсоидной колбе с максимальным внутренним диаметром 118 мм. Горелка для ламп ДНаТ мощностью 250 Вт имеет диаметр 8,5 мм. Ось горелки размещена на расстоянии 10 мм от оси колбы. Отражатель выполнен шириной 38 мм и глубиной 5,5 мм. Грани отражателя имеют выпуклую поверхность радиусом 72 мм. Ребро отражателя размещено от оси колбы на расстоянии 23 мм. Отражатель изготовлен из железной пластины толщиной 0,2 мм, покрытой алюминием. Алюминиевое зеркальное покрытие колбы и отражателя имеет коэффициент отражения не ниже 0,85. Изоляторы выполнены из традиционных керамических резисторов, применяемых в радиопромышленности без резистивного слоя.
Лампа имеет световую отдачу 120 лм/Вт. Кривая силы света данной лампы в поперечном направлении аналогична кривой силы света серийно выпускаемого светильника ЖКУ01-400-001.
Предлагаемая лампа позволяет использовать ее в серийных светильниках (без применения в них отражателей и защитных стекол) для освещения дорог, магистралей и т.д., увеличив освещенность в 1,5÷1,8 раза, или с прежней освещенностью снизить установленную мощность и расход электроэнергии в 1,5÷1,8 раза.
Применение предлагаемого изобретения в производстве зеркальных натриевых ламп позволит снизить себестоимость лампы, сохранить высокую световую отдачу, что позволит при цене ламп 640 руб./шт. и годовом производстве 180 тыс.шт. получить экономический эффект в размере 2 млн 200 тыс. руб.
1. Газоразрядная зеркальная лампа, содержащая горелку, смонтированную на токовводах в круглосимметричную колбу, не менее половины внутренней поверхности которой покрыто зеркальным слоем, так, что плоскость, проходящая через его продольные края, параллельна оси горелки, которая находится на продольной плоскости симметрии и смещена от оси колбы к зеркальному слою, отличающаяся тем, что между горелкой и зеркальным слоем колбы выполнен электрически изолированный от токовводов зеркальный отражатель с V-образным поперечным профилем.
2. Газоразрядная зеркальная лампа по п.1, отличающаяся тем, что расстояние от оси горелки до оси колбы 1 лежит в пределах 1,0÷1,4 диаметра горелки d, ширина отражателя В лежит в пределах 3,6÷4,4 d, глубина отражателя Н лежит в пределах 0,4÷0,8 d, ребро отражателя размещено на продольной плоскости симметрии лампы от оси колбы на расстоянии L, лежащем в пределах 2,0÷2,8 d, причем в поперечном сечении грани отражателя выпуклы в сторону зеркального слоя колбы радиусом R, лежащим в пределах 7,0÷9,0 d, и продольные края отражателя от ребра направлены к зеркальной поверхности колбы.
