початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2152666
Безелектродна лампа З КОНТРОЛЬОВАНИМ спектральний розподіл

Ім'я заявника: Козлов Олександр Миколайович
Ім'я винахідника: Козлов О.М .; Резніков А.Є .; Єжов О.О .; Семенов Л.Л .; Умарходжаев Р.М .; Ляхов Г.А .; Цой А.Д.
Ім'я патентовласника: Козлов Олександр Миколайович
Адреса для листування: 142092, Московська обл., М Троїцьк, ІЗМІРАН, патентно ліцензійний сектор, ОНТИ
Дата початку дії патенту: 1998.10.09

Винахід відноситься до газорозрядним безелектродним лампам, призначеним для освітлення громадських будівель, виробничих приміщень, автомобільних доріг, теплиць, спортивних залів і т.д.

Технічним результатом є підвищення надійності системи і екологічної безпеки. Безелектродна лампа містить колбу з наповнювачем, сітчастий резонатор, хвилевід, магнетрон, оптичний фільтр, фотоприймач, схему віднімання, генератор еталонного напруги, підсилювач, джерело регульованого анодної напруги (струму) магнетрона і мотор для обертання лампи. При включенні безелектродної лампи в мережу напруга подається на всі вузли лампи, внаслідок чого здійснюється збудження спектру випромінювання лампи в синій області спектра. У міру підвищення температури безелектродної лампи спектр випромінювання зміщується в червону область. Якщо при цьому напруга на фотоприймачі починає підвищуватися або знижуватися в порівнянні з рівнем еталонного напруги генератора, то схема віднімання видає сигнал управління на зменшення або збільшення анодного напруги магнетрона. Таким чином, змінюється світловий потік в заданому червоному і / або інфрачервоному спектральному інтервалі і відбувається автоматична стабілізація повного спектру випромінювання у видимій частині спектру лампи.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до газорозрядним безелектродним лампам, що випромінюють спектри різних хімічних речовин і призначеним для освітлення громадських будівель і споруд, для зовнішнього освітлення міст, населених пунктів, автомобільних доріг, теплиць, спортивних залів і т.д.

Відома газорозрядна високочастотна лампа (1), яка складається з колби, виготовленої з оптично прозорого матеріалу і заповненої сумішшю газів селену і ксенону, причому питомий вміст селену в колбі складає 0,14-0,22 мг / см, а тиск ксенону знаходиться в межах 450-550 Па.

Особливістю селеновой лампи є те, що працює вона при малій підводиться ВЧ-потужності (не більше 8 Вт) для отримання резонансної лінії селену 203,99 нм. При таких умовах ця лампа не може бути використана з метою висвітлення.

Найбільш близьким за технічною сутністю є безелектродна лампа з контролем спектрального розподілу (2), яка складається з виконаної з оптично прозорого матеріалу колби, що містить наповнювач у кількості, надмірному по відношенню до тиску насиченої пари цього наповнювача при робочій температурі лампи (насичений пар). В якості наповнювача безелектродної лампи крім буферного газу використовують речовини, що мають суцільний спектр випромінювання, що включає видиму червону і / або інфрачервону області, наприклад, ртуть, хлорид олова, іодіди індію, літію, ртуті та натрію. Пристрій містить мотор, що обертає колбу, розміщену всередині резонатора, з'єднану з мотором і через хвилевід з магнетроном, анод якого з'єднаний з виходом джерела анодної напруги магнетрона. Безелектродна лампа забезпечена балоном зі стисненим повітрям і мотором, який регулює роботу клапана і подає повітря до колби з наповнювачем, а й схемою порівняння (вирахування), один вхід якої з'єднаний з виходом генератора еталонного сигналу, а інший вхід через фотоприймач і оптичний фільтр сприймає вихідний сигнал лампи, т. е. її випромінювання. Схема працює на принципі порівняння вихідного сигналу з формованим еталонним сигналом, який виробляє функціональний генератор відповідно до бажаної величиною світлового потоку в заданій області спектра. Така безелектродна лампа має лінійчатий спектр випромінювання на тлі суцільного спектра випромінювання малої інтенсивності. При цьому еталонний сигнал виробляється, виходячи зі співвідношення інтенсивностей окремих складових спектра випромінювання.

Для отримання спектру випромінювання, близького до білого, в колбу вводиться не одна речовина, а кілька, для кожного з яких існує своя залежність тиску насичених парів від температури. У зв'язку з цим повинна бути різна дозування використовуваних речовин, у тому числі одне, наприклад, з'єднання літію, що впливає на червону лінію в спектрі випромінювання, не повинно повністю переходити в пароподібний стан в межах робочої температури (тобто вводиться в надмірній кількості по відношенню до тиску насиченої пари цієї речовини при робочій температурі), в той час як інші повинні бути взяті з недоліком по відношенню до тиску насиченої пари. У такому випадку з'являється можливість шляхом зміни температури колби за рахунок обдування її повітрям змінювати інтенсивність червоної лінії і, тим самим, спектральний баланс випромінювання лампи.

У тому випадку, коли еталонний сигнал відрізняється від вихідного сигналу фотоприймача, який залежить від інтенсивності випромінювання червоної лінії, сигнал на виході схеми порівняння використовується для контролю кількості повітря, що охолоджує, який подається на лампу, збільшуючи або зменшуючи його кількість до тих пір, поки еталонний сигнал не стає рівним або майже рівним вихідному сигналу.

Наявність рухомих деталей в системі охолодження лампи для регулювання потоку повітря призводить до зниження надійності цієї системи і нестабільності світлового потоку, що, в свою чергу, призводить до переохолодження або до перегріву лампи. Крім того, наявність в резонаторі отвори для подачі охолоджуючого повітря до колби з наповнювачем призводить до збільшення випромінюваного потоку СВЧ-потужності в навколишнє середовище, що при масовому використанні в засобах освітлення становить екологічну небезпеку. Утилізація відпрацьованих свій термін ламп, що містять ртуть та інші небезпечні елементи, і представляється проблемою для суспільства.

Розв'язувана технічна задача - стабілізація спектру випромінювання безелектродної лампи, а отже, підвищення надійності системи і екологічної безпеки при максимальному виключення рухомих деталей.

Для досягнення поставленої задачі в пропонованому пристрої здійснюють зсув максимуму спектра випромінювання безелектродної лампи в напрямку червоної і / або інфрачервоної області шляхом зміни анодного напруги магнетрона (або струму), що приводить до зміни потужності збудження безелектродної лампи і, отже, до зміни температури колби лампи.

Технічно завдання вирішується таким чином. Пропоноване пристрій містить заповнену наповнювачем колбу лампи з оптично прозорого матеріалу. В якості наповнювача можуть бути використані речовини, що мають суцільний спектр випромінювання у видимій частині спектру, включаючи червону і / або інфрачервону область (наприклад, селен, сірка, телур) в поєднанні з буферним газом (аргоном, ксеноном і т.п.). Кількість наповнювача вибирається таким, щоб при робочій температурі лампи відбулося повне його випаровування (ненасичений пар). Якщо ж речовина не повністю випарується при робочій температурі, то відбудеться деформація спектру випромінювання за рахунок фільтрації випромінюваного світла через плівку розплавленого розчинника, наприклад, випромінювання набуває жовтого відтінку при використанні сірки в якості наповнювача. Колба лампи розміщується в циліндричному сітчастому резонаторі, який пов'язаний через щілину зв'язку з хвилеводом, в який вводиться надвисокочастотна енергія від магнетрона. Анод магнетрона з'єднаний з виходом джерела регульованого анодної напруги (або струму). Випромінювання безелектродної лампи, що пройшло через оптичний фільтр, що пропускає світло в червоному і / або інфрачервоному діапазоні, надходить на фотоприймач, вихід якого з'єднаний з одним із входів схеми вирахування. Інший вхід схеми вирахування з'єднаний з генератором еталонного напруги (або струму), вихід схеми вирахування - з входом підсилювача, вихід якого з'єднаний з входом джерела регульованого анодної напруги (або струму) магнетрона, а вихід джерела регульованого анодної напруги (струму) магнетрона з'єднаний з анодом магнетрона. Колба лампи через стійку механічно пов'язана з віссю мотора, який виробляє обертання колби. У сітчастому резонаторі електрична компонента надвисокочастотного електромагнітного поля, збудлива розряд в колбі лампи, поляризована. Це призводить до нерівномірного розподілу температури на поверхні колби лампи, тобто до локального перегріву. Згладжування температури на поверхні колби забезпечується її обертанням.

Введення в схему безелектродної лампи джерела напруги з регульованим анодним напругою (або струмом) і оптичного фільтра, що виділяє випромінювання в червоному і / або інфрачервоному діапазоні в пропонованому технічному рішенні, замість мотора, що регулює роботу клапана, що подає повітря до колби з наповнювачем в прототипі, призводить до того, що з'являється можливість здійснювати контроль за інтегральним потоком випромінювання в зазначеному оптичному діапазоні і стабілізацію положення максимуму спектра випромінювання лампи шляхом зміни анодного напруги. Таким чином, з'являється можливість стабілізувати світловий потік і його спектральний склад, не визначаючи співвідношень інтенсивності окремих компонент (червоною, синьою і зеленою ліній в прототипі), а тільки лише визначаючи інтегральний потік випромінювання червоної та / або інфрачервоної компоненти. При цьому поліпшується якість світіння (здійснюється наближення його до денного світла).

На фіг. 1 представлена схема пристрою, де 1 - колба лампи з наповнювачем, 2 - сітчастий резонатор, 3 - хвилевід, 4 - магнетрон, 5 - оптичний фільтр, 6 - фотоприймач, 7 - схема віднімання, 8 - генератор еталонного напруги, 9 - підсилювач, 10 - джерело регульованого анодної напруги (струму) магнетрона, 11 - мотор для обертання колби.

Пристрій працює наступним чином. При включенні живлення напруга подається на вузли 6, 7, 8, 9, джерело 10 анодної напруги (або струму) магнетрона і на мотор 11. Після подачі напруги на всі вузли пристрою відбувається збудження магнетрона, в свою чергу збуджує спектр випромінювання безелектродної лампи, який знаходиться в синій області. У міру підвищення температури безелектродної лампи спектр випромінювання зміщується в напрямку червоної області. Фотоприймач 6 реагує на світловий потік, що пройшов від колби 1 лампи з наповнювачем через оптичний фільтр 5, пропускає випромінювання в червоній і / або інфрачервоної області спектра. Коли напруга на фотоприймачі 6 починає перевищувати рівень еталонної напруги генератора 8, що відповідає появі в спектрі випромінювання лампи червоної і / або інфрачервоної компоненти, схема віднімання 7 видає сигнал управління (після додаткового посилення в підсилювачі 9) на зменшення анодного напруги (струму) магнетрона 4 . Якщо в процесі роботи з будь-яких причин (наприклад, зміна напруги мережі) фіксується фотоприймачем 6 світловий потік в червоній і / або інфрачервоної області спектра зменшується, то схема віднімання 7 видає сигнал управління на збільшення анодної напруги (струму) магнетрона 4. в внаслідок змінюється світловий потік в заданому червоному і / або інфрачервоному спектральному інтервалі і автоматично стабілізується повний спектр випромінювання у видимій частині спектру лампи, тобто здійснюється контроль спектрального розподілу оптичного випромінювання лампи за рахунок контролю його червоною і / або інфрачервоної області спектра.

Авторами створені експериментальні зразки пропонованого пристрою. Колба об'ємом 17 кубічних сантиметрів виконана з оптично прозорого матеріалу - кварцу. В якості наповнювача використана сірка з буферним газом - аргоном. Колба лампи з наповнювачем поміщена всередині сітчастого резонатора з металево міцного матеріалу. У зразку встановлений оптичний фільтр типу ІКС-1. Як фотоприймача використаний кремнієвий фотодіод. Можливий варіант установки іншого фотоприймача, що має максимальну спектральну чутливість в ближній ІЧ-області. Слід зазначити, що в пропонованому пристрої можливе використання фотоприймача з селективної чутливістю в червоному або ІК-діапазоні замість оптичного фільтра і фотоприймача з відносно широкої спектральної смугою. Як генератор еталонного напруги в пристрій включений стабілітрон типу Д818Е. Рівень еталонного напруги визначається для даної лампи експериментально по появі в спектрі випромінювання червоної та / або інфрачервоної компоненти, що забезпечує випромінювання білого світла. Схема віднімання і підсилювач виконані за традиційними схемами на основі операційних підсилювачів. Як джерело НВЧ-коливань використаний магнетрон типу М-155 і хвилевід, що забезпечує передачу енергії від магнетрона до сітчастого резонатора на частоті 2,45 ГГц. Джерело регульованого анодної напруги магнетрона, в загальному випадку, може бути виготовлений на базі підвищувального трансформатора з тиристорної схемою управління в первинної ланцюга трансформатора, поріг відмикання якої змінюється в залежності від напруги на виході схеми вирахування, або на базі імпульсного перетворювача напруги з широтно-імпульсною модуляцією , в якому ширина імпульсу залежить і від напруги на виході схеми вирахування. Нами перевірена працездатність запропонованого пристрою з обома варіантами виконання джерела регульованого анодної напруги. Мотор для обертання колби - типу ДПМ - 30Н1. Принципово це може бути будь-який інший, що забезпечує частоту обертання не менше 300 об / хв.

Експериментальні зразки пройшли дослідну перевірку і показали наступні технічні дані:

- Світловий потік - 115000 лм;

- Колірний індекс - 0,80

- Світлова ефективність - 110 лм / Вт;

- Частота магнетрона - 2,45 ГГц;

- Напруга живлення - 220 В, 50 Гц;

- Споживана потужність - 1050 Вт;

- Вага - 6 кг

Результати експериментальної перевірки підтвердили, що пропоноване технічне рішення сприяє стабілізації спектру випромінювання при зміні напруги живлення, а й підвищенню надійності за рахунок виключення рухомих деталей в системі регулювання потоку повітря і зменшення потоку випромінюваної електромагнітної енергії через сітчастий резонатор.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. Авторське свідоцтво СРСР N 1282239, МКИ H 01 J 65/04, 1985.

2. Патент США N 4978891, МКИ H 05 B 41/24, МКІ 315/117, 1990.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Безелектродна лампа з контрольованим спектральним розподілом, що містить розміщену всередині резонатора заповнену наповнювачем колбу з оптично прозорого матеріалу, з'єднану з мотором і через хвилевід з магнетроном, анод якого з'єднаний з виходом джерела анодної напруги магнетрона, вхід джерела анодної напруги через підсилювач підключений до виходу схеми вирахування, один з входів якої підключений до генератора еталонного напруги, а інший - до виходу фотоприймача, оптичний вхід якого сприймає випромінювання безелектродної лампи через оптичний фільтр, при цьому в якості наповнювача використовують буферний газ і речовини, що мають суцільний спектр випромінювання, що включає видиму червону і / або інфрачервону області, яка відрізняється тим, що джерело анодної напруги магнетрона виконаний регульованим, а оптичний фільтр пропускає червоний і / або інфрачервоний діапазон спектру випромінювання безелектродної лампи.

Версія для друку
Дата публікації 03.12.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів