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Lampe à décharge dans la vapeur de sodium à haute pression.
L'invention concerne une lampe à décharge dans la vapeur de sodium à haute pression présentant une enceinte
à décharge céramique fermée, qui est munie de sodium, de mer-
<EMI ID=1.1>
de 1:1 à 1:9 et la pression du sodium pendant le fonctionnement sous la tension nominale étant de 4 x 104 à 10,7 x 104 Pa, enceinte à décharge, dont la paroi est traversée par des en- <EMI ID=2.1>
disposées dans l'enceinte à décharge.
<EMI ID=3.1>
<EMI ID=4.1>
<EMI ID=5.1>
présente la caractéristique remarquable d'émettre de la
<EMI ID=6.1>
<EMI ID=7.1>
<EMI ID=8.1>
Par "enceinte à décharge céramique" , il y a lieu d'entendre dans la suite du présent mémoire une enceinte à décharge en matériau monocristallin ou polycristallin, comme de l'oxyde d'aluminium.
La lampe à décharge émettant de la lumière blanche mentionnée ci-dessus comporte un émetteur d'électrons appliqué sur l'électrode et constitué par du baryum fixé à de l'oxygène, du calcium fixé à de l'oxygène, de l'yttrium. fixé à de l'oxygène dans un rapport molaire de 1:1:1 et du tungstène fixé à de l'oxygène, connu du brevet des EtatsUnis d'Amérique n[deg.] 4.052.634.
Des lampes à décharge dans la vapeur de sodium à haute pression émettant une lumière blanche sont destinées à être utilisées aux endroits où il faut un éclairage d'appoint et un bon rendu des couleurs. Toutefois, on a constaté qu'une lampe du genre mentionné dans le préambule perd asses rapidement ses propriétés initiales et va émettre de la
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baisse de l'indice de rendu des couleurs se perçoit déjà après une période de fonctionnement d'environ deux mille heures, période qui est courte comparativement à la durée de vie de lampes à décharge dans la vapeur de sodium à haute pression jaunes normales..
<EMI ID=10.1>
La réduction de l'indice de rendu des couleurs
implique que du sodium -est prélevé sur la décharge. Toute- fois., on n'a pas réussi à signaler le mécanisme provoquant cet effet.
Or, l'invention vise à fournir des lampes à dé-
charge dans la vapeur de sodium à haute pression émettant,
pendant un plus grand nombre d'heures de fonctionnement, de
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<EMI ID=12.1>
Conformément à l'invention, ce but est atteint avec des lampes du genre mentionné dans le préambule par application, sur les électrodes, d'un émetteur contenant du strontium fixé à de l'oxygène et du tungstène fixé à de l'oxygène dans un rapport molaire, compris entre 3:1 et
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L'émetteur peut être appliqué de plusieurs façons.
C'est ainsi que les électrodes, qui sont en général consti- tuées par une broche de tungstène sur l'extrémité libre de laquelle est enroulé un fil en tungstène, sont immergées dans une suspension de l'émetteur, par exemple dans de l'alcool méthylique ou de l'acétate butylique, additionné éven- tuellement d'un liant, par exemple de la nitrocellulose.
De plus, l'émetteur peut être réalisé sur l'élec-
<EMI ID=15.1>
pension de peroxyde de strontium, hydroxyde de strontium,
carbonate de strontium ou formiate de strontium ou d'un au-
tre sel de strontium fournissant l'oxyde par chauffage. De plus, il est possible d'utiliser une suspension d'un mélange de composés de strontium.
Après évaporation de l'agent de suspension, il est
facile de débarrasser l'électrode de l'excès de substance.
<EMI ID=16.1>
gaz oxydants, tels que du dioxyde de carbone dans le cas d'utilisation de carbonates, il se produit l'oxydation de 1 ' électrode en tungstène, de sorte que du tungstène oxydé parvient dans le matériau émetteur. Toutefois, il est également possible d'utiliser une suspension contenant déjà de l'oxyde de tungstène ou du tungstate.
Le chauffage des électrodes, en général pendant quelques minutes à quelques dizaines de minutes, par exemple 3 à 50 minutes à 850 à 1800[deg.]C, provoque, outre la formation de l'oxyde de strontium à partir d'autres composés de stron-
<EMI ID=17.1>
et l'électrode.
D'une façon générale, dans des lampes conformes à l'invention, le rapport molaire de strontium fixé à de l'oxygène et du tungstène fixé à de l'oxygène se situe entre 3:1 et 15:1.
Des gaz rares comme le xénon, l'argon et le néon peuvent être utilisés comme gaz d'amorçage dans les lampes. Etant donné le rendement plus élevé, on préfère utiliser
le xénon. La pression de remplissage du gaz rare se situe entre 1333 et 1333 x 10<2> Pa, mais par suite du rendement plus élevé et de l'évaporation plus faible du tungstène comme matériau d'électrode, elle se situe de préférence entre
1333 x 10<1> et 1333 x 10<2> Pa.
Les lampes conformes à l'invention présentent de préférence un rapport en poids Na/Hg supérieur à 1:4, notamment:) 1:2, du fait que la couleur de la lumière émise correspond toujours mieux à celle de la lumière de lampe à incandescence.
Les lampes conformes à l'invention présentent un rendement environ 5 fois plus élevé que des lampes à incan-descence. Elles conviennent notamment à être utilisées
au lieu de lampes à incandescence, notamment là où il
faut des faisceaux lumineux concentrés.
La description ci-après, avec référence au dessin annexé, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
La Fig. 1 montre une vue latérale partiellement ouverte d'une lampe à décharge dans la vapeur de sodium à haute pression.
La Fig. 2 montre en coupe longitudinale une extrémité d'une ampoule d'une lampe à décharge dans la vapeur de sodium à haute pression.
Sur la Fig. 1, une enceinte à décharge 3 est disposée entre des entrées de courant 4 et 5 dans une ampoule extérieure en verre 1, qui comporte un culot 2.
Des douilles en niobium 6 et 7 assurent la conduction du courant à travers la paroi d'une enceinte à décharge vers les électrodes. L'entrée de courant 5 est insérée
avec quelque jeu dans la douille en niobium 6. Un bon contact électrique entre les deux est assuré par le fil torsadé 8.
Dans l'ampoule extérieure est pratiqué le vide,
qui est maintenu à l'aide d'un fixateur de baryum évaporé par l'anneau 9. Dans l'ampoule extérieure est appliqué un starter à lueur 20 monté en série avec un commutateur bimétallique 11, qui shunte ensemble le trajet à décharge dans l'enceinte à décharge 3. Lors de l'amorçage de la lampe, il se produit une décharge à lueur dans le starter 10. Après extinction de cette décharge à lueur par suite de l'augmentation de la température dans le starter à lueur, il se produit une impulsion de tension dans l'enceinte à décharge 3 provoquant l'allumage de la lampe. La chaleur dégagée par <EMI ID=18.1>
ligue 11.
Sur la Fig. 2, l'enceinte à décharge 3 est fer- mée à une extrémité par un anneau 15 en céramique. Une douille en niobium 6 traverse l'anneau 15 et y est reliée par un matériau de scellement 16 constitué, par exemple,
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<EMI ID=20.1>
<EMI ID=21.1>
soudage une électrode de tungstène 17 sur laquelle est enroulé un fil en tungstène 18. Dans les cavités que forment les spires 18 se trouve un fixateur de gaz 19.
<EMI ID=22.1>
Dans un cas pratique, une enceinte à décharge présentait un diamètre interne de 4,8 mm et une longueur interne de 38 mm. La distance comprise entre les sommets des électrodes était de 28 mm. Sur chacune des électrodes était appliquée une quantité de 2 mg d'émetteur dans les cavités des spires. L'enceinte à décharge contenait 10 mg
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ambiante normale. Lors du fonctionnement, la lampe consommait une puissance de 100 W.
De telles lampes munies de plusieurs émetteurs
<EMI ID=25.1>
res, extinction pendant 0,5 heure. On a constaté que, essayées suivant ce schéma, les lampes atteignent la fin de leur durée de vie après un plus petit nombre d'heures de fonctionnement par suite de l'augmentation de la tension de
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<EMI ID=27.1>
un allumage continu.
Dans une première série de lampes (I) furent essayées des électrodes immergées dans une suspension de
<EMI ID=28.1>
éthylique, 5 ml d'acétate butylique et 1,5 g de nitrocellulose. Après séchage de la suspension, les électrodes
<EMI ID=29.1>
Dans une deuxième série de lampes (II) furent essayées des électrodes sur lesquelles était appliquée la même suspension. Après séchage de la suspension, les électrodes furent chauffées pendant 3 minutes dans de l'argon à 1800[deg.]C.
Dans une troisième série de lampes (III) furent
<EMI ID=30.1>
<EMI ID=31.1>
polyéthylèneglycol de propylène. Après séchage de la suspension, les électrodes furent chauffées sous vide: 10 mi-
<EMI ID=32.1>
3,5 minutes à 1280[deg.]C.
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High pressure sodium vapor discharge lamp.
Disclosed is a high pressure sodium vapor discharge lamp having an enclosure
with closed ceramic discharge, which is provided with sodium, mer-
<EMI ID = 1.1>
from 1: 1 to 1: 9 and the sodium pressure during operation at nominal voltage being 4 x 104 to 10.7 x 104 Pa, discharge vessel, the wall of which is traversed by <EMI ID = 2.1>
arranged in the discharge vessel.
<EMI ID = 3.1>
<EMI ID = 4.1>
<EMI ID = 5.1>
has the remarkable characteristic of emitting
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<EMI ID = 7.1>
<EMI ID = 8.1>
By "ceramic discharge vessel" is meant hereinafter a discharge vessel in monocrystalline or polycrystalline material, such as aluminum oxide.
The discharge lamp emitting white light mentioned above comprises an electron emitter applied to the electrode and consisting of barium attached to oxygen, calcium attached to oxygen, yttrium. attached to oxygen in a molar ratio of 1: 1: 1 and tungsten attached to oxygen, known from United States patent n [deg.] 4,052,634.
High pressure sodium vapor discharge lamps emitting white light are intended for use in areas where there is a need for background lighting and good color rendering. However, it has been found that a lamp of the kind mentioned in the preamble quickly loses its initial properties and will emit
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a drop in the color rendering index can already be seen after an operating period of around two thousand hours, a period which is short compared to the life of normal yellow high pressure sodium vapor discharge lamps.
<EMI ID = 10.1>
Reducing the color rendering index
implies that sodium is taken from the landfill. However, we have failed to report the mechanism causing this effect.
However, the invention aims to provide lamps with
charge in high pressure emitting sodium vapor,
during a greater number of operating hours, from
<EMI ID = 11.1>
<EMI ID = 12.1>
In accordance with the invention, this object is achieved with lamps of the kind mentioned in the preamble by application, on the electrodes, of a transmitter containing strontium fixed to oxygen and tungsten fixed to oxygen in a molar ratio, between 3: 1 and
<EMI ID = 13.1>
<EMI ID = 14.1>
The transmitter can be applied in several ways.
Thus the electrodes, which are generally constituted by a tungsten pin on the free end of which is wound a tungsten wire, are immersed in a suspension of the transmitter, for example in methyl alcohol or butyl acetate, optionally containing a binder, for example nitrocellulose.
In addition, the transmitter can be carried out on the elect
<EMI ID = 15.1>
strontium peroxide pension, strontium hydroxide,
strontium carbonate or strontium formate or another
be strontium salt providing the oxide by heating. In addition, it is possible to use a suspension of a mixture of strontium compounds.
After evaporation of the suspending agent, it is
easy to get rid of excess substance.
<EMI ID = 16.1>
oxidizing gases, such as carbon dioxide when carbonates are used, oxidation of the tungsten electrode occurs, so that oxidized tungsten reaches the emitting material. However, it is also possible to use a suspension already containing tungsten oxide or tungstate.
The heating of the electrodes, in general for a few minutes to a few tens of minutes, for example 3 to 50 minutes at 850 to 1800 [deg.] C, causes, in addition to the formation of strontium oxide from other compounds of stron-
<EMI ID = 17.1>
and the electrode.
In general, in lamps according to the invention, the molar ratio of strontium fixed to oxygen and tungsten fixed to oxygen is between 3: 1 and 15: 1.
Rare gases such as xenon, argon and neon can be used as a starting gas in lamps. Given the higher yield, we prefer to use
xenon. The filling pressure of the rare gas is between 1333 and 1333 x 10 <2> Pa, but due to the higher yield and the lower evaporation of tungsten as electrode material, it is preferably between
1333 x 10 <1> and 1333 x 10 <2> Pa.
The lamps according to the invention preferably have a Na / Hg weight ratio greater than 1: 4, in particular :) 1: 2, since the color of the light emitted always corresponds better to that of the lamp light at incandescence.
The lamps according to the invention have an efficiency approximately 5 times higher than incandescent lamps. They are particularly suitable for use
instead of incandescent lamps, especially where it
need concentrated light beams.
The description below, with reference to the attached drawing, given by way of nonlimiting example, will make it clear how the invention can be implemented.
Fig. 1 shows a partially open side view of a high pressure sodium vapor discharge lamp.
Fig. 2 shows in longitudinal section one end of a bulb of a high pressure sodium vapor discharge lamp.
In Fig. 1, a discharge vessel 3 is arranged between current inputs 4 and 5 in an outer glass bulb 1, which has a base 2.
Niobium sockets 6 and 7 ensure the conduction of current through the wall of a discharge enclosure to the electrodes. Current input 5 is inserted
with some play in the niobium bushing 6. A good electrical contact between the two is ensured by the twisted wire 8.
In the outer bulb there is a vacuum,
which is maintained by means of a barium fixator evaporated by the ring 9. In the outer bulb is applied a glow starter 20 mounted in series with a bimetallic switch 11, which bypasses the discharge path in the discharge enclosure 3. When the lamp starts, there is a glow discharge in the starter 10. After this glow discharge has been extinguished due to the increase in temperature in the glow starter, a voltage pulse occurs in the discharge vessel 3 causing the lamp to light up. The heat given off by <EMI ID = 18.1>
league 11.
In Fig. 2, the discharge vessel 3 is closed at one end by a ceramic ring 15. A niobium bushing 6 passes through the ring 15 and is connected to it by a sealing material 16 constituted, for example,
<EMI ID = 19.1>
<EMI ID = 20.1>
<EMI ID = 21.1>
welding a tungsten electrode 17 on which is wound a tungsten wire 18. In the cavities formed by the turns 18 is a gas fixer 19.
<EMI ID = 22.1>
In one practical case, a discharge vessel had an internal diameter of 4.8 mm and an internal length of 38 mm. The distance between the vertices of the electrodes was 28 mm. A quantity of 2 mg of emitter was applied to each of the electrodes in the cavities of the turns. The discharge vessel contained 10 mg
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<EMI ID = 24.1>
normal room. During operation, the lamp consumed a power of 100 W.
Such lamps provided with several transmitters
<EMI ID = 25.1>
res, extinction for 0.5 hour. It has been found that, when tested according to this scheme, the lamps reach the end of their life after a smaller number of operating hours due to the increase in the voltage of
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continuous ignition.
In a first series of lamps (I) were tested electrodes immersed in a suspension of
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ethyl, 5 ml of butyl acetate and 1.5 g of nitrocellulose. After the suspension has dried, the electrodes
<EMI ID = 29.1>
In a second series of lamps (II) were tested electrodes on which the same suspension was applied. After drying the suspension, the electrodes were heated for 3 minutes in argon at 1800 [deg.] C.
In a third series of lamps (III) were
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propylene polyethylene glycol. After the suspension had dried, the electrodes were heated under vacuum: 10 min.
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3.5 minutes at 1280 [deg.] C.