181471. lajstromszámú szabadalom • Kisnyomású higanygőz-kisülési lámpa
3 131471 4 jelentősen kisebb, mint a normál lámpáké (pl. a 40 W/T12- típusú lámpáé). Ez a hátrány különösen a kompakt lámpáknál érezhető, és ez az egyik oka annak, hogy ezt a lámpatipust — amely nagy gyakorlati előnyökkel járhatna pl. normál izzólámpák helyett — mindezideig nem vezették be. Az okot, hogy miért tűnt lehetetlennek olyan lámpák előállítása, amelyeknek nagy a térfogategységre eső bemeneti teljesítményük és hatásfokuk összemérhető a normál lámpákéval, nem ismerték. Még az olyan ismert dolgok, mint az optimális higanygőz nyomás (ami a jobban terhelt lámpákra nagyobbnak, pl. a lámpa leghidegebb pontjának 120 °C-os hőmérsékleténél 100 Pa-ra adódott) és a higanygőz nyomás szabályozására szolgáló eszközök (amalgámok stb.) sem vezettek a kívánt eredményhez. Ezért megállapították, hogy egy kompakt lámpának az oly módon való előállítása, hogy pl. az átmérőt csökkentik, de az alkalmazott villamos teljesítmény változatlan marad, elkerülhetetlenül hatásfok (fényhasznosítás) csökkenéssel jár együtt. A találmány célja olyan kisnyomású higanygőz kisülési lámpa előállítása, amelynek üzem közben nagy a felhasznált teljesítmény-sűrűsége és fényhasznosítása, és ezáltal egyrészt olyan kompakt lámpák biztosítása, amelyeknek fényhasznosítása lényegében megegyezik a szokásos kisnyomású higanygőz kisülési lámpákéval, másrészt pedig olyan lámpáké, amelyeknek nagy az áramsűrűségük és jobb a sugárzási hatásfokuk. A találmány tehát kisnyomású higanygőz kisülési lámpa, amelynek lumineszkáló réteggel bevont, vákuumzáró, sugárzás-áteresztő burája van, a bura higany és nemesgáz keverékével van töltve és el van látva kisülési ív fenntartására szolgáló eszközökkel, és az ív által létrehozott terhelés a lumineszkáló réteg felületén legalább 500 W/m2. A találmányt az jellemzi, hogy a lumineszkáló réteg olyan lumineszkáló anyagot tartalmaz, amelynek rövid idejű fényáram csökkenése legfeljebb 5%, és a benne lévő kationok elektronegativitásának súlyozott átlaga nem több mint 1,4, és amely lumineszkáló anyag az alábbi anyagcsoportok legalább egyikéből áll: a) vörösen lumineszkáló, háromvegyértékű európiummal aktivált, Ln203 : pEu3+ összetételű ritka földfém oxidok, ahol Ln az ittrium, gadolinium és lutécium elemek legalább egyike és 0,01 <p<0,20, b) cériummal, vagy cériummal és terbiummal aktivált, a magnetoplumbit szerkezetéhez hasonló hexagonális kristályszerkezetű aluminátok, amely aluminátok összetételét a (Cej La^Tb^O;, ■ xMgO • yAl203, képlet adja, ahol az A1203 25 mol%-ig Ga203-mal és/vagy Sc203-mal helyettesíthető, és ahol 0<x<2 10<y<16 0<p<0,50 0<q<0,60 p+q<0,90, c) kétvegyértékű európiummal, vagy kétvegyértékű európiummal és kétvegyértékű mangánnal, vagy háromvegyértékű cériummal aktivált, a ß-aluminiumoxid szerkezetéhez hasonló hexagonális kristályszerkezetű aluminátok, amely aluminátok összetételét a MeO • xMgO • yAl203 : : pEuO • qMnO • rCe203 képlet adja, ahol Me báriumot és/vagy stronciumot jelöl, és az AI203 25 mol%-ig Ga203- mal és/vagy Sc203-mal helyettesíthető, és ahol 0<x<2 5<y<8 0,01 <p <0,50 0<q< 1,0 0<r<0,50 és Me bárium, ha x = 0, d) kétvegyértékű euTÓpiummal aktivált stroncium-tetraborát, ólommal aktivált bárium-diszilikát, apatit kristályszerkezetű, kétvegyértékű európiummal aktivált stronciumklorofoszfát, cériummal és terbiummal aktivált gadolíniummetaborát és/vagy háromvegyértékü bizmuttal és háromvegyértékű európiummal aktivált gadolíniumborát. A találmányhoz vezető kutatások során azt találtuk, hogy a villamos teljesítmény jó hatásfokú átalakítása ibolyántúli sugárzássá nagy terhelésű lámpában is lehetséges. Meglepő módon az adódott, hogy ennek az átalakításnak a hatásfoka lényegében egyenlő a normál 40 W/T12-típusú lámpáéval. Úgy találtuk, hogy ennek az az előfeltétele, hogy a nagy terhelésű lámpában az elektron hőmérséklet ne legyen alacsonyabb, sőt inkább magasabb legyen, mint a normál lámpában. Ez sokféle módon elérhető. Pl. a normál lámpából kiindulva a szükséges magas elektron hőmérséklet akkor áll fenn, ha a kisülési cső átmérője kisebb, s közben a lámpára adott villamos teljesítmény lényegében változatlan. A normál lámpákhoz viszonyítva ekkor a villamos térerősség nagyobb, a lámpában folyó áram kisebb, a falterhelés pedig nagyobb, mint a normál lámpákban. A tapasztalatok azt mutatták, hogy az ibolyántúli sugárzássá való átalakítás említett nagy hatásfoka nagyon kis (1-től néhány mm-ig terjedő) kisülési cső átmérővel is elérhető. Egy másik módszer, ami lehetővé teszi nagy elektron hőmérséklet fenntartását, az, hogy a nemesgáz nyomását csökkentjük a lámpában, s közben növeljük a ráadott villamos teljesítményt. A normál lámpához viszonyítva a lámpában folyó áram ekkor lényegesen nagyobb, a villamos térerősség pedig lényegében ugyanakkora, vagy valamivel kisebb. A falterhelés ezekben a lámpákban természetesen nagyobb. Azt találtuk, továbbá, hogy a nagy terhelésű lámpákban jó hatásfokkal előállított ibolyántúli sugárzásnál nemcsak nagy ibolyántúli sugárzás sűrűséget kapunk a falnál, hanem a 185nm-es sugárzás aránya is nagyobb, mint a normál lámpáknál. A 185nm-es és a 254nm-es sugárzásnak ez a váratlan nagyobb aránya, az ossz ibolyántúli sugárzás megnövelt sűrűségével együtt, a fal 185 nm-es terhelésére ezeknél a lámpáknál olyan értékeket adott, amelyek lényegesen nagyobbak, mint a normál lámpáknál. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a technikai állása szerinti, nagy falterhelésű lámpák hibája nem az ibolyántúli sugárzássá való átalakítás kis hatásfokából adódik, mint azt eddig általában feltételezték, hanem az alkalmazott lumineszkáló anyagokból. A találmány alkalmas lumineszkáló anyagokat ad jó fényhasznosítású, nagy terhelésű lámpák előállításához. Következésképpen a találmány megnyitja az utat egy egészen új olyan lámpatípus, nevezetesen a kompakt kisnyomású higanygőz kisülési lámpa felé, amely helyettesítheti az igen nagy mennyiségben használt normál izzólámpákat. Mivel a kisnyomású higanygőz kisülési lámpák hatásfoka megközelítőleg ötször nagyobb, mint az izzólámpáké, a találmány jelentős energiamegtakarítást tesz lehetővé. A találmány szerinti lámpában olyan lumineszkáló anyagot alkalmazunk, amely egyrészt nagyon ellenálló a 185 nm-es sugárzással szemben, azaz fényárama csak nagyon kis mértékben csökken (254 nm-es sugárzással való gerjesztésnél) a 185 nm-es sugárzás miatt, másrészt a higanynyal szemben nagy az ellenállása. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
