Способ повышения интенсивности свечения энергосберегающих газоразрядных ламп (варианты)

(51) 05 41/231 (2006.01) 05 41/232 (2006.01) 05 41/38 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ люминесцентных газоразрядных ламп,и представляет собой новый способ повышения световой отдачи(интенсивности свечения) энергосберегающих газоразрядных ламп на основе применения наночастиц без внесения изменений в электрические характеристики ламп (рабочее напряжение,потребляемую мощность),спектральные характеристики цветопередачи,конструктивные характеристики (размеры), а также на срок службы лампы. Энергосберегающие газоразрядные лампы находят свое применение в различных областях промышленности, в быту, в машиностроении и т.д. Достигаемый технический результат - улучшение светоотдачи энергосберегающих газоразрядных ламп. Способ повышения световой отдачи(интенсивности свечения) энергосберегающих газоразрядных ламп основан на формировании пылевой плазмы из наночастиц в газовой среде энергосберегающих газоразрядных ламп.(72) Рамазанов Тлеккабул Сабитович Оразбаев Саги Амзеевич Досболаев Мерлан ылышлы Габдуллин Маратбек Тулебергенович Батрышев Дидар Галымович Сламия Маулетбек(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет им. аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Ким С.Г., Мамбетерзина Г.К., Наномагнезия для стабилизации экологии// Вестник КАСУ, 3,2007, с.196.(54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ СВЕЧЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП (ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к изготовлению люминесцентных газоразрядных ламп,и представляет собой новый способ повышения световой отдачи(интенсивности свечения) энергосберегающих газоразрядных ламп на основе применения наночастиц без внесения изменений в их электрические характеристики(рабочее напряжение,потребляемую мощность),спектральные характеристики цветопередачи,конструктивные характеристики (размеры), а также на срок службы лампы. Энергосберегающие газоразрядные лампы находят свое применение в различных областях промышленности, в быту, в машиностроении и т.д. Газоразрядная лампа - источник света,излучающий энергию в видимом диапазоне,физической основой которого является поджиг плазмы газового разряда при высоких (дуговые ртутные лампы,металлогалогенные лампы,ксеноновые, натриевые лампы и т.д.) и низких(люминесцентные лампы) давлениях газа. Энергосберегающее свойство таких ламп обеспечивается высокой эффективностью преобразования электрической энергии в световую. Световая отдача - физическая величина,определяемая отношением светового потока излучаемого тела на потребляемую мощность. Интенсивность излучения физическая величина,количественно характеризующая мощность(энергию),переносимую электромагнитной волной в направлении своего распространения. Низкотемпературная плазма - плазма, у которой средняя энергия электронов меньше характерного потенциала ионизации атома (10 эВ), температура ее обычно не превышает 105 К. Плазму с более высокой температурой называют высокотемпературной плазмой. Известен способ повышения интенсивности свечения люминесцентной газоразрядной лампы с помощью улучшения люминесцентных характеристик, в том числе яркости послесвечения,пригодного для разных алюминатных люминофоров, без ухудшения стойкости к гидролизу. Физический механизм повышения люминесцентных характеристик алюминатных люминофоров без снижения гидролитической устойчивости достигается в процессе получения(синтеза) новых люминофоров путем подбора как соответствующего состава исходных компонентов(шихты), так и способа ее переработки, который требует строгого контроля и индивидуален для каждого конкретного случая, с дальнейшей обработкой алюминатных люминофоров ортофосфорной или серной кислотами,монозамещенными фосфатами или смесью солей,выбранных из группы 3 О 4,2 О 4,(4)2 О 4 с соляной, серной или азотной кислотами (Патент РФ 2371464 Способ повышения интенсивности свечения алюминатных люминофоров МПК 6 С 09 11/64, С 09 11/80 опубл. 27.10.2009, бюлл. 30). 2 Недостатками этого способа являются строгость контроля процесса синтеза алюминатных люминофоров и обработка в различных кислотных,соляных соединениях, дороговизна исходных компонентов и технической поддержки, вредность химических компонентов. Известен способ повышения интенсивности свечения люминесцентной газоразрядной лампы с помощью повышения значения удельной мощности при оптимальных условиях горения разряда для обеспечения более высокого выхода резонансного излучения. Практически предлагаемый способ разработки люминесцентной лампы с повышенной интенсивностью свечения сводят к нахождению оптимальных условий горения разряда, а именно поддержанию оптимального давления паров ртути,соответствующего максимальному выходу резонансного излучения независимо от удельной мощности, к повышению электронной температуры,к уменьшению концентрации электронов, к уменьшению числа тушащих соединений и к уменьшению тепловых потерь (Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. 2-е изд. перераб. и доп.- М. Энергоатомиздат, 1991. - 385- с.392 -5283- 00548-8). Основным недостатком данного способа является увеличение потребляемой мощности, т.е. электроэнергии. Наиболее близким аналогом данного изобретения является способ повышения интенсивности свечения ртутных люминесцентных ламп,основанный на формировании некачественного защитного покрытия магнезией от ионной бомбардировки и ультрафиолетовой агрессии на люминофоре и внутренних стенках стеклянных трубок ртутных люминесцентных ламп дневного света. Увеличение световой отдачи получают нанесением некачественного покрытия магнезией на люминофор и на внутреннюю стенку трубки лампы. В отличие от высокотехнологического качественного покрытия,структура пленки нанопориста, благодаря чему, по словам авторов,световая отдача увеличивается на 30-60 (Ким С.Г.,Мамбетерзина Г.К. Наномагнезия для стабилизации экологии // Вестник КАСУ, 3. - 2007. с.196). Недостатком этого способа являются ограниченность выбора формы энергосберегающих газоразрядных ламп, отсутствие информации и сомнение в качестве адгезии нанопленкина поверхности люминофора и стенках лампы, так как некачественная пленка формируется на открытом воздухе. Задачей предложенного изобретения является разработка нового способа повышения светоотдачи(интенсивности свечения) энергосберегающих газоразрядных ламп. Технический результат - улучшение светоотдачи энергосберегающих газоразрядных ламп. Технический результат достигается предлагаемым способом повышения светоотдачи(интенсивности свечения) энергосберегающих газоразрядных ламп путем формирования пылевой плазмы из наночастиц внутри газоразрядной лампы следующими методами 1) механическое введение наночастиц в газоразрядную лампу до вакуумизации лампы,инжекции инертного газа (Не, , А, Хе) и ртути(если это люминесцентные лампы) внутрь лампы 2) образование пылевой плазмы из наночастиц методом газофазного осаждения смеси рабочих газов (95-98 инертный газ и 2-5 этилен или метан) или же паров этила с рабочим инертным газом (Не, , Аг, Хе). Авторам неизвестен способ повышения световой отдачи(интенсивности свечения) энергосберегающих газоразрядных ламп за счет механического введения или зарождения наночастиц внутрь лампы в плазму газового разряда, поскольку в известных источниках(патентах) нигде не упоминается о том, что повышение световой отдачи может достигаться за счет образования пылевой плазмы из наночастиц внутри энергосберегающей газоразрядной лампы. Способ повышения световой отдачи(интенсивности свечения) энергосберегающих газоразрядных ламп основан на формировании пылевой плазмы из наночастиц в газовой среде энергосберегающих газоразрядных ламп. Преимущества данного способа повышения световой отдачи(интенсивности свечения) дешевизна,экологически чистый реагент,наночастицы не зависят от материала изготовления и формы, возможность введения наночастиц в газоразрядную лампу, не внося при этом каких-либо изменений в электрические характеристики (рабочее напряжение,потребляемую мощность),спектральные характеристики цветопередачи,конструктивные характеристики (размеры) и срок службы лампы. Способ осуществляют следующими способами 1. Внутрь лампы механически вводят 0,01-0,5 г количества наночастиц(неорганические,углеродные,полимерные наночастицы) и откачивают воздух из лампы до значений давления 10-2 Тор, затем инжектируют инертный газ (Не, ,А, Хе) и ртуть (при необходимости, если это люминесцентная лампа) до значений давления 1-10 Тор, после этого участок инжекции и откачки паяют и поджигают газовый разряд, в результате чего из-за высокой мобильности электронов в плазме газового разряда электроны прилипают к поверхности наночастиц и последние заряжаются и левитируют в плазме, формируя пылевую плазму 2. Внутри газоразрядной лампы откачивают воздух до значений давления 10-2 Тор, затем инжектируют инертный газ (95-98 Не, , А, Хе) с углеродсодержащим газом (2-5 этилена или метана) или инертный газ (Не, , А, Хе) с раствором этила до значений давления 1-10 Тор,после этого участок инжекции и откачки паяют и поджигают плазму газового разряда, в результате плазмохимической реакции газофазного осаждения для первого случая углеродсодержащего газа и для второго случая паров раствора этила образуются наночастицы в плазме газового разряда. Данный эффект повышения светоотдачи газоразрядной лампы был обнаружен при экспериментальном изучении оптических свойств пылевой плазмы высокочастотного емкостного разряда и имеет физическую интерпретацию. Полученный энергетический спектр интенсивности свечения плазмы высокочастотного разряда без и с содержанием наночастиц представлен на Фиг.1. Как видно из графика, при добавлении наночастиц в плазму высокочастотного разряда интенсивность свечения увеличивается в 2 раза. На Фиг.2 представлено фото двух газоразрядных ламп, зажженных при абсолютно одинаковых электрических, геометрических и газовых параметрах, с отличием лишь в содержании наночастиц внутри второй газоразрядной лампы. На Фиг.3 представлена оценка светоотдачи(интенсивности свечения) газоразрядных ламп с помощью измерения фототока. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ повышения интенсивности свечения энергосберегающих газоразрядных ламп,отличающийся тем, что формируют плазму из наночастиц внутри энергосберегающей газоразрядной лампы с помощью механического ввода наночастиц (неорганические, углеродные,полимерные наночастицы) внутрь лампы. 2. Способ повышения интенсивности свечения энергосберегающих газоразрядных ламп,отличающийся тем, что формируют плазму из наночастиц внутри энергосберегающей газоразрядной лампы на основе плазмохимического метода газофазного осаждения смеси рабочих газов. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве смеси рабочих газов используют инертный газ 95 (, , , ) и этилен, метан 2-5. 4. Способ повышения интенсивности свечения энергосберегающих газоразрядных ламп,отличающийся тем, что формируют плазму из наночастиц внутри энергосберегающей газоразрядной лампы на основе плазмохимического метода газофазного осаждения паров раствора этила с рабочим инертным газом (, , , ).