Лампа освітлення

1. Лампа освещения в видимом спектре излучения, в которой используе тся явление эмиссии, со держащая колбу из све топроницаемого материала, размещенный в колбе наполнитель, который содержит во время возб уждения, по меньшей мере, один из элементов, выбранных из гр уппы, со сто ящей из серы, селена или теллура и средства подвода электро магнитной энергии к наполните лю, отл ича ющаяся тем, что о тноше ние объема колбы к площади ее внешней повер хности со ставляет не менее 0,45 C2 (54) ЛАМПА ОСВІТЛЕННЯ Ю (11) UA Известны лампы освещения, описанные в патентах США № 5 151 633, М.Кл.5 Н 05 В 41/16, публ. 29 сентябрь 1992, и № 3 234 421, М.Кл. 5 Н 05 В 41/16, публ. 23 января 1961 (прототип). Известная лампа освещения в видимом спектре излучения содержит колбу из светопроницаемого материала, размещенный в колбе наполнитель, который содержит во время возбуждения, по меньшей мере один из элементов, выбранных из группы, состоящей из серы, селена или теллура, и средства подвода электромагнитной энергии к наполнителю. Поставленная задача состоит в повышении эффективности работы лампы при работе в особых условиях. Поставленная задача решается благодаря тому, что в лампе освещения в видимом спектре излучения, в которой используется явление эмиссии, содержащей колбу из светопроницаемого материала, размещенный в колбе наполнитель, который содержит во время возбуждения, по мень (19) Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу получе ния видимого света и к конструкции лампы освещения. Известны безэлектродные лампы, используемые для освещения и работающие на электромагнитной энергии, включая микроволновой и радиодиапазон. Также известно, что подобные лампы могут содержать наполнитель, в котором эмиссия генерируется серой или селеном или их соединениями. Такая лампа описана в заявке США № 071027, поданной 3.06.93 г., и в международной публикации РСТ № WO 92/08240, которые включены в настоящее описание путем ссылки. Как известно, важным показателем экономичности лампы является ее эффективность, то есть отношение энергии излучаемого видимого света к электрической энергии, потребляемой лампой, так как эта величина определяет затраты на работу лампы. Лампа, описанная в упомянутой публикации РСТ, относится к типу ламп, имеющих высокую эффективность. 37247 ______________________________ 37247 шей мере один из элементов, выбранных из группы, состоящей из серы, селена или теллура, и средства подвода электромагнитной энергии к наполнителю, согласно изобретению, отношение объема колбы к площади ее внешней поверхности составляет не менее 0,45 см, а наполнитель содержит упомянутый элемент в концентрации менее 1,75 мг/см 3, обеспечивающей эмиссию молекул упомянутым элементом в видимой области спектра при рабочей температуре лампы, а средства для подвода электромагнитной энергии к наполнителю обеспечивают плотность мощности от 5 Вт/см 3 до 100 Вт/см 3, достаточную для эмиссии упомянуто го видимого излучения из колбы. Кроме того, упомянутый элемент или элементы наполнителя обеспечивают первичное излучение. Поставленная задача достигается также тем, что лампа содержит средства принуди тельного воздушного охлаждения. Кроме того, средства подвода электромагнитной энергии вы полнены в виде средств подвода СВЧ-энергии. Отношение объема колбы к площади ее внешней поверхности составляет не менее 0,6 см. Кроме того, упомянутый элемент наполнителя имеет непрерывный спектр излучения в видимом диапазоне. Лампа по настоящему изобретению, в которой первичным светоизлучающим веществом является сера, селен или теллур, имеет отношение объема колбы к площади ее поверхности не менее 0,45 см. Лампа с та кой высокой ве личиной отношения объема к площади по вер хности поз воляет минимизировать количество тепла, теряемого че рез стен ки колбы лампы. Поскольку подво димая электрическая энергия преобразуется либо в свет, ли бо в теп ло, увели чение отношения объема к площа ди повер хности при водит к повы ше нию эффекти вности излучения све та. При использовании лампы с колбой сферической фор мы, отношение объема к площади повер хности увели чивае тся при увели чении диаметра колбы. Другой особенностью лампы по изобретению является то, что она работает в режиме при концентрации серы, селена или теллура менее 1,75 мг/см 3 и плотности мощности менее 100 Вт/см 3, но более 5 Вт/см 3. Работа в данном режиме приводит к неожиданно резкому повышению эффективности. Изобретение будет более детально рассмотрено с помощью приводимых чертежей, на которых: Фиг. 1 представляет собой общий вид заявленного устройства. Фиг. 2 - вид сбоку на Фиг. 1. Фиг. 3 - спектр излучения при использовании серного наполнителя. Фиг. 4 - спектр излучения при использовании селенового наполнителя. Фиг. 5 - спектр излучения при использовании теллурового наполнителя. На Фиг. 1 изображена лампа 2, использующая СВЧ-энергию. Аналогичным образом может быть использована энергия волн радиодиапазона. Лампа 2 содержит резонатор 4, состоящий из металлического цилиндрического элемента 6 и металлической сетки 8. Сетка 8 предотвращает утечку СВЧ-энергии, но позволяет свету сво бодно выходить из резонатора. Колба 10 размещена вн утри резонатора и в данном варианте выполнения имеет сферическую форму. Как показано на Фиг. 2, колба поддерживается стержнем 12, который соединен с электродвигате лем 14, вращающим колбу. Вра щение обеспечивает ста бильность режима работы лампы. СВЧ-энергия генерируется магнетроном 16 и по волноводу 18 подводится к прорези (не показана) в стенке резонатора, из которой она поступает в резонатор и, в частности, передается наполнителю колбы 10. Колба 10 содержит оболочку и размещенный в ней наполнитель. Наполнителем могут служить сера, селен, теллур или их соединение одного из этих веществ. Примерами таких веществ являются: InS, Аs 2S3, S 2Cl2, CS2 , In2S 3, SeS, SeO2, SeCl4, SeTe, P2Se5, Se3 Аs 2, ТеО, TeS, TeCl5, TeBr5 и Tel5. Мо гут использоваться также и другие соединения серы, селена и теллура, например, имеющие сравнительно низкое давление паров при комнатной температуре, то есть они находятся в твердом или в жидком состоянии и имеют давление паров при рабочей температуре, достаточное для обеспечения полезной светоотдачи. В соответствии с изобретением, отношение объема к площади поверхности колбы составляет не менее 0,45 см. Как было указано, это обеспечивает высокую эффективность. Желательной является величина отношения выше 0,6 см. Здесь под термином "площадь поверхности" в сло восочетании "отношение объема к площади поверхности" понимается площадь внешней поверхности оболочки колбы (а объем - область, ограниченная внутренней поверхностью). Далее, концентрация серы, селена или теллура во время работы ниже 1,75 мг/см 3, а плотность мощности менее 100 Вт/см 3, но выше 5 Вт/см 3. Примечательно, что лампа, в соответствии с данным изобретением, выходит в рабочий режим при удельных потребляемых мощностях менее 20 Вт/см 3. Термин "плотность мощности" понимается, как мощность, подводимая к лампе, деленная на объем колбы. В лампах, выполненных в соответствии с данным изобретением, может использоваться любой наполнитель или смесь наполнителей, которые при рабочей температуре и при заданной плотности мощности обеспечивают в колбе концентрацию серы, селена и/или теллура, достаточную для получения полезного освещения. Лампа может обладать пониженной энергоотдачей в инфракрасной области и давать спектральные сдвиги при изменениях плотности мощности. При повышенных удельных потребляемых мощностях может потребоваться принудительное воздушное охлаждение. Пример І Использовали сферическую колбу с внешним диаметром 4,7 см (толщи на стенок 1,5 мм), имеющую отношение объема к площади поверх 2 37247 ности, равное 0,64 см. Потребляемая мощность равнялась 1100 Вт, плотность мощности 19,5 Вт/см 3, в качестве наполнителя использовали серу с концентрацией паров 1,3 мг/см 3. Скорость вращения лампы была равна 300 об/мин. Спектр излучаемого видимого света имел вид, приведенный на Фиг. 3. Эффективность, усредненная по всей поверхности лампы, была равна 165 люмен/Вт (СВЧ-ватты). Отношение энергии, излучаемой в видимом диапазоне, к энергии в инфракрасной части спектра составило 10:1. Как обычно в лампах подобного типа наполнитель включал инертный газ аргон под давлением 150 Торр. Сравнение (Пример I) В примере вышеупомянутой РСТ-публикации, в котором наполнитель включает "только серу", бе зэлектродную кварцевую лампу сферической формы с внутренним диаметром колбы 2,84 см (внешний диаметр 3,0 см) и с отношением объема к площади поверхности 0,43 см, заполнили серой, плотностью 0,062 мг-моль/см 3 (1,98 мг/см 3) и аргоном под давлением 60 Торр. При возбуждении СВЧ-излучением с плотностью мощности около 280 Вт/см 3, усредненная эффективность составила 140 люмен/Вт. Пример II Сферическую колбу с внешним диаметром 40 мм (внутренний диаметр 37 мм), имеющую отношение объема к площади поверхности, равное 0,53 см, заполнили 34 мг селена и ксеноном под давлением 300 Торр, что составило концентрацию селена 1,28 мг/см 3. Лампа, находящаяся внутри резонатора, потребляла 1000 Вт СВЧ-мощности. Спектр видимого излучения приведен на Фиг. 4. Усредненная эффективность превысила 180 люмен/Вт. Сравнение (Пример II) Как описано в выше упомянутой РСТ-публикации, безэлектродную кварцевую лампу, имеющую объем 12 см 3 (толщи на стенок 1,5 мм), заполнили 54 мг селена и аргоном под давлением 60 Торр. Лампу поместили в СВЧ-резонатор и возбуждали СВЧ-энергией 3500 Вт. Усредненная эффективность соста вила около 120 люмен/Вт. Как можно видеть из приведенных примеров, при использовании предлагаемого режима достигается существенное повышение эффективности. Пример III Сферическую колбу с внешним диаметром 40 мм (внутренний диаметр 37 мм), имеющую отношение объема к площади поверхности, равное 0,53 см, заполнили 20 мг теллура и ксеноном под давлением 100 Торр, что составило концентрацию теллура 0,75 мг/см 3. Лампа, находящаяся внутри резонатора, потребляла 1100 Вт СВЧ-мощности. Спектр видимого излучения приведен на Фиг. 5. Усредненная эффективность превысила 105 люмен/Вт. Описана лампа, имеющая повышенную эффективность. Хотя изобретение описано предпочтительными вариантами его осуществления, необходимо иметь в виду, что они носят лишь иллюстративный характер и специалисты в данной области могут вносить изменения, не отступая от существа и объема изобретения, ограниченного только прилагаемой формулой и ее эквивалентами. Фиг. 1 3 37247 Фиг. 2 Фиг. 3 4 37247 Фиг. 4 Фиг. 5 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 5