CZ286454B6 - Lamp - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká lampy k poskytování viditelného záření.

Dosavadní stav techniky

Tato přihláška je částečným pokračováním přihlášky US 08/136,078 podané 15. října 1993. Lampy k poskytování viditelného záření pro osvětlování účely, které jsou bezelektrodové, a které jsou napájeny elektromagnetickou energií včetně mikrovln a radiových frekvencí, jsou známy. Je také známo, že takové lampy mohou obsahovat náplň, u nichž je emise generována sírou nebo 15 selenem, nebo jejich sloučeninami. Taková lampa byla popsána v přihlášce US 071,027, podané

3. června 1993 a v mezinárodní přihlášce PCT zveřejněné jako WO 92/08240, které jsou zahrnuty do stavu techniky.

Jak je dobře známo, důležitým údajem o výkonnosti lampy je účinnost, vyjádřená jako poměr 20 výstupního světelného výkonu k elektrickému příkonu, dodávanému do lampy, přičemž účinnost určuje náklady na provoz lampy. Lampa popsaná ve shora citované PCT přihlášce je typem, který má vysokou účinnost. V souladu s tímto vynálezem, bylo zjištěno, že účinnost takových lamp může být ještě podstatnou měrou dále zlepšena, pracuje-li lampa ve specifickém režimu.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle se dosahuje lampou k poskytování viditelného záření, podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že zahrnuje obal lampy z materiálu, propouštějícího světlo, který má 30 poměr objemu k ploše vnějšího povrchu alespoň 0,45 cm, a který má náplň, která při excitaci obsahuje alespoň jednu složku, vybranou ze skupiny tvořené sírou, selenem a telurem, přičemž složka je přítomna v koncentraci nižší než 1,75 mg/cm³, postačující pro to, aby tato složka primárně emitovala záření ve viditelné části spektra při pracovní teplotě lampy. Dále zahrnuje zdroj elektromagnetické energie a prostředky pro napojení náplně na zdroj elektromagnetické 35 energie při výkonové hustotě mezi 5 W/cm³ a 100W/cm³, postačující k vyvolání emise uvedeného záření z uvedeného obalu.

Dosáhne-li se velkého poměru objemu k ploše povrchu, zmenšuje se teplo, které uniká stěnou obalu lampy. Poněvadž se dodávaná elektrická energie přeměňuje buď ve světlo, nebo v teplo, 40 projevuje se zvětšování poměru objemu k ploše povrchu zvýšením účinnosti světelné emise.

V případě kulovité baňky, vzrůstá poměr objemu k ploše povrchu se zvětšujícím se průměrem baňky.

Uváděné parametry, to je poměr objemu k ploše povrchu obalu lampy, mající hodnotu alespoň 45 0,45 cm, koncentrace síiy, selenu nebo teluru během pracovní fáze nižší než 1,75 mg/cm³ a výkonová hustota menší než 100 W/cm³ a větší než 5 W/cm³ přináší neočekávané výsledky, projevující se podstatným zlepšením účinnosti.

Podle výhodných provedení může být vybranou složkou síra, nebo selen, nebo telur.

Podle dalšího výhodného provedení je zdrojem elektromagnetické energie zdroj mikrovlnné energie.

Podle ještě dalšího výhodného provedení má obal lampy poměr objemu k ploše povrchu alespoň 0,6 cm.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže osvětlen s odkazy na výkresy, na kterých:

Obr. 1 je perspektivní pohled na příklad provedení vynálezu.

Obr. 2 znázorňuje ve schematickém zobrazení a ve zvětšeném měřítku podélný řez provedením z obr. 1 a to podél linie II—II.

Obr. 3 představuje spektrum emitovaného světla při užití sírové náplně.

Obr. 4 představuje spektrum emitovaného světla při užití selenové náplně.

Obr. 5 představuje spektrum emitovaného světla při užití telurové náplně.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno provedení lampy 2, které je napájeno mikrovlnnou energií, to znamená, že může být s úspěchem použito energie v oblasti radiových frekvencí.

Lampa 2 zahrnuje mikrovlnnou dutinu 4, skládající se z kovového válcovitého členu 6 a kovového válcovitého členu 6 a kovové síťky 8. Síťka 8 umožňuje světlu uniknout z dutiny 4, zároveň však zadržuje uvnitř dutiny 4 mikrovlnnou energii.

Baňka 10 je umístěna v dutině 4, která je ve znázorněném provedení sférická. Podle obr. 2 je baňka 10 nesena držákem 12. který je spojen s motorem 14, k docílení rotace baňky 10. Tato rotace podporuje stabilní pracovní režim lampy 2.

Mikrovlnná energie je generována zdrojem _16, kterým je v tomto případě magnetron. Vlnovod 18 vysílá tuto energii štěrbinou (není znázorněna) do stěnu dutiny 4, odkud je vedena do dutiny 4 a působí na náplň v baňce 10.

Baňka 10 se skládá z obalu a z náplně, která je v tomto obalu obsažena. Náplň obsahuje síru, selen nebo telur nebo sloučeninu jedné z těchto substancí. Příklady substancí, které se mohou používat v náplni jsou: InS, As₂S₃, S₂C1₂, CS₂, In₂S₃, SeS, SeO₂, SeCI₄, SeTe, SCe₂, P₂Se5, Se₃As₂, TeO, TeS, TeCl₅, TeBr₅ a Tel₅.

Může být užito také jiných sloučenin síry, selenu a teluru, například těch, které mají relativně nízký tlak par při pokojové teplotě, tj. jsou v pevném nebo kapalném stavu a mají při pracovní teplotě tlak par, který stlačí k udržení užitečného světelného výkonu.

Poměr objemu k ploše povrchu obalu lampy je alespoň 0,45 cm. Jak bylo shora uvedeno, vyplývá z toho vysoká účinnost. Preferovaný poměr objemu k ploše povrchu je nad 0,6 cm. Ve slovním spojení „objemu k ploše povrchu“ se uvažuje vnější plocha povrchu baňky 10 (při stávajícím vnitřním objemu - vymezeném vnitřním povrchem).

Je třeba dodat, že koncentrace síry, selenu nebo teluru během provozu je pod 1,75 mg/cm³ a výkonová hustota je pod hodnotou kolem 100 W/cm³ a nad hodnotou kolem 5 W/cm³.

-2CZ 286454 B6

Je významné, že lampa podle vynálezu pracuje při výkonových hustotách, které jsou pod 20 W/cm³. Termínem „výkonová hustota“ se rozumí výkon dodávaný do baňky 10 dělný objeme baňky. V lampách podle vynálezu se může použít každé náplně, obsahující jednu nebo kombinaci plnicích materiálů, které při pracovní teplotě lampy, při zvolené výkonové hustotě a při postačující koncentraci síry, selenu a/nebo teluru v baňce 10, mohou poskytovat požadované osvětlení.

Lampa 2 může vydávat snížené množství spektrální energie v infračervené oblasti. Při změnách výkonové hustoty byly zaznamenány spektrální posuny. Při vyšších výkonových hustotách je žádoucí nucené vzduchové chlazení.

Příklad 1

Ve specifickém provedení vynálezu, které bylo testováno, byla použita kulová baňka s vnějším průměrem 4,7 cm (síla stěny 1,5 mm), s výsledným poměrem objemu k ploše povrchu 0,64 cm. Použitý výkon byl 1100 W, náplní byla síra v koncentraci 1,3 mg/cm³, výsledná výkonová hustota byla 19,5 W/cm³, a baňka rotovala rychlostí 300 ot./min. Vydávané viditelné světlo mělo spektru, vyobrazené na obr. 3. Průměrná světelná účinnost kolem baňky byla 165 lumenů/W (mikrovlnný watt). Poměr výkonu ve viditelné části spektra k výkonu v infračerveném spektru byl 10:1. Jak je typické pro tento běžný typ, náplň obsahovala inertní plyn, v tomto případě, argon o tlaku 150 torr.

Porovnání (příklad 1)

V příkladu ve shora uvedené zveřejněné mezinárodní přihlášce PCT, ve kterém bylo použito jako náplně „pouze síry“, a baňka bez elektrod z křemenného skla sférického profilu, mající vnitřní průměr 2,84 cm (vnější průměr 30 mm) a poměr objemu k ploše povrchu 0,43 cm, byla naplněna 0,062 mg-moly/cm³ (1,98 mg/cm³) síry při tlaku 8 kPa (60 torr) argonu. Při excitaci mikrovlnnou energií a výkonové hustotě kolem 280 W/cm³, byla světelná účinnost kolem baňky 140 lumenů/W.

Příklad 2

Kulovitá baňka o vnějším průměru 40 mm (vnitřní průměr 37 mm), s výsledným poměrem objemu k ploše povrchu 0,53 cm, byla naplněna 34 mg selenu a xenonem při tlaku 40 kPa (300 torr) s výslednou koncentrací selenu 1,28 mg/cm³. Lampa byla napájena 1000 W mikrovlnné energie uvnitř rezonanční dutiny. Vydávané viditelné světlo mělo spektrum, vyobrazené na obr. 4. Průměrná světelná účinnost kolem baňky překračovala 180 lumenů/W.

Porovnání (příklad 2)

Jak bylo popsáno ve shora zmíněné zveřejněné mezinárodní přihlášce PCT, byla bezelektrodová křemenná baňka o objemu 12 cm³ (tloušťka stěny 1,5 mm) naplněna 54 mg selenu a argonu o tlaku 8 kPa (60 torr). Baňka byla umístěna v mikrovlnné dutině a excitována 3500 W mikrovlnné energie. Průměrná světelná účinnost kolem baňky byla okolo 120 lumenů/W.

Jak je možno vidět s poukazem na shora uvedené příklady, bylo dosaženo podstatného zlepšení účinnosti při pracovním režimu, který je zde navržen.

-3CZ 286454 B6

Příklad 3

Kulovitá baňka o vnějším průměru 40 mm (vnitřní průměr 37 mm) s výsledným poměrem objemu k ploše povrchu 0,53 cm, byla naplněna 20 mg teluru při tlaku 13,33 kPa (100 torr) xenonu s výslednou koncentrací 0,75 mg/cm³. Lampa byla napájena příkonem kolem 1100 W uvnitř mikrovlnné dutiny. Vydávané viditelné světlo mělo spektrum, vyobrazené na obr. 5. Průměrná světelná účinnost kolem baňky byla alespoň 105 lumenů/W.

Byla popsána lampa se zlepšenou účinností. Zatímco vynález byl popsán ve spojení s výhodnými, ilustrativními příklady provedení, je nasnadě, že odborníci mohou odvodit obměny, spadající svou povahou do rozsahu ochrany. Vynález je omezen pouze připojenými patentovými nároky a ekvivalenty.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Lampa k poskytování viditelného záření, vyznačující se tím, že zahrnuje obal lampy (2) z materiálu, propouštějícího světlo, který má poměr objemu k ploše vnějšího povrchu alespoň 0,45 cm, a který má náplň, která při excitaci obsahuje alespoň jednu složku, vybranou ze skupiny tvořené sírou, selenem a telurem, přičemž složka je přítomna v koncentraci nižší než 1,75 mg/cm³, postačující pro to, aby byla složka primárně emitovala záření ve viditelné části spektra při pracovní teplotě lampy (2) a dále zahrnuje zdroj (16) elektromagnetické energie a prostředky pro napojení náplně na zdroj (16) elektromagnetické energie při výkonové hustotě mezi 5 W/cm³ a 100 W/cm³, postačující k vyvolání emise uvedeného záření z uvedeného obalu.
2. 2. Lampa podle nároku 1, vyznačující se tím, že vybranou složkou je síra.
3. 3. Lampa podle nároku 1, vy z n a č uj í c í se tím, že vybranou složkou je selen.
4. 4. Lampapodle nároku 1, vyznačující se tím, že vybranou složkou je telur.
5. 5. Lampa podle nároku 1, vyznačující se tím, že zdrojem (16) elektromagnetické energie je zdroj mikrovlnné energie.
6. 6. Lampa podle nároku 1, vyznačující se tím, že obal lampy (2) má poměr objemu k ploše povrchu alespoň 0,6 cm.

   3 výkresy

   -4CZ 286454 B6 obr. 1 obr. 2

   -5CZ 286454 B6

   350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 vlnová délka (nm) obr. 3

   -6CZ 286454 B6 ^L0Z

   V) u X ©