DD141960A5 - Elektrisches entladungsgefaess - Google Patents

Description

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Elektrisches Entladungsgefäß

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Entladungsgefäß, insbesondere eine in freier Luftatmosphäre betreibbare Hochdruck-Natriumdampflampe oder Halogenmetalldampflampe, das mit einer Vorrichtung zur Beeinflussung der Temperaturverteilung innerhalb des Entladungsraumes versehen ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Bekannt sind elektrische Entladungsgefäße, bei denen die elektrische Bogenentladung in Metalldämpfen oder in Dämpfen von Metallsalzeh stattfindet. Zur Erreichung einer möglichst günstigen Lichtausbeute oder Parbwidergäbe ist im Entladungsraum ein entsprechend hoher Dampfdruck erforderlich. Dieser Dampfdruck setzt sich aus den Partialdrücken der im Entladungsraum vorhandenen sog. Entladungsstoffe, beispielsweise Quecksilber, Natrium, Natriumiodid oder dgl. zusammen. Um jedoch einen entsprechend hohen Gesamtdampfdruck erreichen

zu können, soll im Betrieb auch die Temperatur an der kältesten Stelle des Entladungsgefäßes, der sog. Kaltkammer, einen hinreichend hohen Wert, die sog. "cold spots temperature" erreichen. Ist dies nicht der Pail, kommt es zu einer Kondensation des Entladungsstoffes in dieser Kaltkammer.

Bei bekannten Hochdruck-Natriumdampflampen liegt die Kaltkammer-Temperatur bei 650 bis 700 C, bei der zwar eine gute Lichtausbeute erreichbar ist, aber die Parbwidergabe der Lampe nicht befriedigt. Zur Verbesserung der Parbwidergabe wird angestrebt, die Kaltkammer-Temperatur zu erhöhen, wobei der Erhöhung jedoch von Pail zu Pail durch die ungünstige Temperaturverteilung innerhalb des Entladungsgefäßes gewisse Grenzen gesetzt sind. Ist beispielsweise das Entladungsgefäß in einem evakuierten Glaskolben untergebracht, so steigt die Temperatur des heißesten Entladungsgefäßbereiches auf derart hohe Werte an, daß der Werkstoff des Kolbens diesen hohen Temperaturen nicht mehr standhalten kann. Hieraus ist ersichtlich, daß auch die Kaltkammer-Temperatur infolge der ungünstigen Temperaturverteilung durch die für den Kolben zulässige Höchsttemperatur begrenzt ist.

Bekannt sind auch in freier Luftatmosphäre, d.h. ohne äußeren Schutzkolben betreibbare Hochdruck-Entladungslampen. Derartige Lichtquellen sind beispielsweise in der HÜ-PS 169 051, der US-PS 2 177 714 und der US-PS 3 821 587 beschrieben. Diese Lampen können jedoch nur unter bestimmten Bedingungen betrieben werden, da die Beeinflussung der Kaltkammer-Temperatur infolge der Kühlwirkung der atmosphärischen Luft mit Schwierigkeiten verbunden ist.

Bei der Lampe gemäß der US-PS 2 177 714 wurde vorgeschlagen, die Temperaturverteilung der Lampe durch entsprechende Gestaltung derselben zu beeinflussen, indem der mittlere Bereich des Kolbens mit einem gegenüber demjenigen der Endbereiche größeren Durchmesser ausgebildet wird. Dies ist jedoch

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nachteilig, weil das im Entladungsplasma entstandene Licht eine verhältnismäßig dicke Dampfschicht durchdringen muß, wodurch es teilweise absorbiert wird, so daß der Wirkungsgrad bzw. die Lichtausbeute verringert wird.

Nach anderen bekannten Vorschlägen, soll die Kaltkammer-Temperatur durch Anbringung von Spiegeln oder durch Weißfärben der Rohrenden erhöht werden, wodurch die Strahlungsverluste verringert werden können. Der Nachteil dieser Maßnahmen liegt jedoch darin, daß sie nur im Vakuum wirksam sind.

Ziel der Erfindung;

Mit der Erfindung sollinbei in der freien Luftatmosphäre betreibbaren Entladungsgefäßen in einem auf einen geringen Durchmesser reduzierten Keramikrohr die durch Absorbtion des Lichtes durch die Metalldämpfe verursachten Lichtverluste verringert werden, so daß die Lichtleistung erhöht wird. Ferner soll eine günstigere Farbwidergabe und eine höhere Lichtausbeute erzielt werden.

Darlegung des Y/esens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in den als Kaltkammer bezeichneten Bereichen des Entladungsgefäßes einen optimalen sog. "cold-spotstemperature"-Wert einzustellen und zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß'wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kaltkammerζone bzw. die Kaltkammerζonen des Entladungsgefäßes jeweils von einem mit einer Hülle aus Keramik oder Aluminium versehenen Wärmeisolierring, zweckmäßig aus Kaolinwolle als Y/erkstoff umgeben ist, wobei der Wärmeisolierring jeweils in Achsrichtung des Entladungsgefäßes verschiebbar und arretierbar ist. Es entsteht so ein elektrisches Entladungsgefäß mit Mitteln zur Beeinflussung der optomalen Be-

triebstemperatur bei dem die Differenz zwischen der höchsten und der niedrigsten Temperatur d:er Rohrwand gegenüber allen anderen bekannt gewordenen Entladungsgefäßen auf einen Mindestwert reduziert ist. Dabei kann die sog. Kaltkammer-Temperatur auf dem optimalen "cold-spots-temperature"-Wert gehalten werden. Hierdurch bleibt einerseits der im Entladungsraum herrschende Dampfdruck konstant auf einem Wert, bei dem eine gute Farbwidergäbe und Lichtausbeute gewährleistet sind, andererseits können die Lampenabmessungen, insbesondere der Durchmesser durch bessere Ausnutzung des Materials verringert werden, wodurch auch die Dicke der Dampfschicht geringer wird, und die WirkungsgradVerluste, verursacht durch Absorption des Lichts beim Durchdringen dieser Dampfschicht, ebenfalls geringer werden. Die Lichtleistung wird also erhöht.

Ausführun^sbeispiel; · .

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel . anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben.

Der Entladungsraum eines an sich bekannten, auch in freier Luftatmosphäre ohne Schutzkolben betreibbaren Entladungsgefäßes 1 wird durch ein Keramikrohr 2 sowie durch in die Enden des letzteren eingeschmolzene Verschlußkappen 3 gebildet bzw. begrenzt. Die elektrische Bogenentladung erfolgt während des Betriebes der Lampe zwischen in den Verschlußkappen 3 befestigten Elektroden 4 in Dämpfen von im Entladungsraum vorhanden Stoffen, beispielsweise Natriumdampf. Den heißesten Bereich des Entladungsraumes bildet der mittlere Bereich 5 des Keramikrohres 2, während die kältesten Stellen 6 an den Enden 2a im Bereich der Verbindungen zwischen .Keramikrohr 2 und Verschlußkappe 3 liegen. Einen wichtigen Bestandteil des als Beispiel beschriebenen Entladungsgefäßes 1 bildet noch ein an der Verschlußkappe 3 ange-

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schmolzenes Rohrstück 7, dessen freies Ende durch einen Verschluß 8 abgeschlossen ist. Der Innenraum 9 des Rohrstückes ist zweckmäßig mit Edelgas gefüllt, durch das eine hindurchgeführte Stromzuführung 10 vor Oxydation geschützt wird.

Die kälteste Stelle des Entladungsraumes ist erfindungsgemäß von einem Wärmeisolierring 11 umgeben. Pur diesen hat sich beispielsweise ein Produkt dßr britischen Firma Morganite Ceramic Fibres Ltd., welches unter der Handelsbezeichnung "kaowool" bekannt ist, als äußerst vorteilhaft erwiesen. Dieser Y/erkstoff kann Temperaturen bis zu 1200 C über lange Zeit ausgesetzt werden, und es verfügt über hervorragende Y/ärmeisoliereigenschaften. Der wärmeisolierende Stoff ist gemäß der Erfindung von einer aus einem festen Stoff, zweckmäßig aus Aluminium oder Keramik bestehenden Hülle 12 umgeben, durch die der V/ärme isolierring 11 vor äußeren mechanischen Einwirkungen geschützt wird. Gemäß dem beschriebenen Beispiel wurden natriumgefüllte Entladungsrohre hergestellt, bei welchen das Keramikrohr 2 einen Außenäurchmesser von 9»5 mni, eine Länge von 80 mm hatte, der Wärmeisolierring 11 aus dem Werkstoff Morganite-Kaowool bestand und die aus Keramik als Werkstoff ausgebildete feste Hülle 12 einen Aussendurchmesser von 16 mm und eine Länge von 20 mm aufwies.

Bei einer Leistungsaufnahme von 400 W wurde ein durchschnittlicher Farbwidergäbeindex von R =40 erzielt, wobei die maximale Temperatur der Keramikrohre nur 1050 C betrug.

Zum Vergleich sei darauf hingewiesen, daß die maximale Temperatur des Keramikrohres einer Hochdruck-Natriumdampflampe herkömmlichen Aufbaus bei 1250 ⁰C liegt und ihr Parbwidergabeindex etwa R_& = %0 beträgt, wobei letzterer infolge der ungünstigen Temperaturverteilung nicht weiter erhöht v/erden kann.

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Durch die obigen Vergleichswerte sind die Vorteile der findung auch zahlenmäßig nachgewiesen bzw. untermauert.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung v/ird mit der Erfindung vollauf gelöst, d.h. in den als Kaltkammer bezeichneten Bereichen des Entladungsrohres kann ein optimaler "cold-spots-temperature"-Wert eingestellt und eingehalten werden. In dem auf einem geringeren Durchmesser reduzierten Keramikrohr sind die durch Absorbtion des Lichtes durch die Metalldämpfe verursachten Lichtverluste geringer, so daß die' Lichtleistung höher ist. Gleichzeitig können eine günstigere Parbwidergäbe sowie eine höhere Lichtausbeute erzielt werden.

Claims (2)

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   Erfindungsanspruch:

   1. Elektrisches Entladungsgefäß, insbesondere in freier Luftatmosphäre betreibbare Hochdruck-Natriumdampflampe oder Halogenmetalldampflampe, mit Mitteln zur Beeinflussung der Temperaturverteilung innerhalb des Entladungsraumes, gekennzeichnet dadurch, daß das Entladungsgefäß (1), insbesondere das Gefäßende bzw. die Gefäßenden (2a) an der bzw. den kältesten Stellen (6) des Entladungsraumes von einem bzw. mehreren in Achsrichtung verstellbar befestigten Wärmeisolierungen (11) umgeben ist, wobei jeder Wärmeisolierung (11) mit einer zweckmäßig aus Keramik oder Aluminium bestehenden Hülle (12) versehen ist.
2. 2. Erfindungsgemäß nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der bzw. die Wärmeisolierringe (11) aus einer Keramikwolle hergestellt sind.

   Hierzu yf Seite Zeichnung