DE1589100C - Alkalimetall Niederdrucklampe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Alkalimetall-Nieder- Elektron vereinigen und zu normalen Natriumatomen

druckentladungslampe, deren Elektrodenzuführun- zurückgebildet werden.

gen in Isolierhülsen eingebettet sind, und sich durch Manche Natriumionen werden jedoch die Wand

die Durchführungszonen im Lampenkolben hin- des Lampenkolbens vor der Wiedervereinigung mit

durch in den Entladungsraum hinein erstrek- 5 einem Elektron erreichen, wobei diese Ionen von

ken. " besonderer Bedeutung sind, wenn sie die Isolierhül-

Beim Betrieb einer solchen Lampe wird durch d'vS " sen'der, Elektrodenzuführungen beschießen.
Entladung zwischen den Elektroden ein Plasma, die '.DieTulektrbdenZufuhrungen sind aus zwei Gründen sogenannte positive Säule erzeugt, die'infolge "der in Isolierhülsen eingebettet, um erstens diesen zusätzin ihr frei beweglichen Elektronen und Ionen eine io liehe Festigkeit zu geben und um zweitens jeglichen gute elektrische Leitfähigkeit und damit einen nied- Kontakt zwischen der Elektrodenzuführung und' rigen Spannungsgradienten-entlang der Säule, auf-. metallischem Natrium zu vermeiden. Insbesondere weist. Die Anode-ist in bezug auf das Plasma positiv - dann, wenn die Spannung von der Kathode zum geladen, wodurch sie Elektronen · anzieht, jedoch Plasma■' höher ist als jene von der Anode zum Ionen abweist.' Die elektrische Leitfähigkeit ist daher 15 Plasma — was infolge der Kathodenverschlechtenahe der Anode gering, und es entsteht zwischen der rung während der Lampenlebensdauer vorkommen Anode und dem am nächsten gelegenen Teil der. kann —, ist das Potentialgefälle in der Isolierhülse Plasmas der sogenannte Anodenfall. Der Anodenfall derart, daß die an deren Oberfläche ankommenden erhöht sich während der normalen Lebensdauer der Natriumionen elektrolytisch durch die Isolierhülse Lampe nur geringfügig. . . .20 zur Oberfläche der Elektrodenzüführung weiterbeför-Auf ähnliche Weise entsteht an 'der Kathode, die' dert werden, wo sie dann zu Natriumatomen zürückin bezug auf das Plasma negativ geladen ist, der so- gebildet werden. An der Grenzfläche zwischen genannte Kathodenfall, der sich jedoch während der Elektrodenzuführung und Isolierhülse erscheinendes Lebensdauer der Lampe stärker als der Anodenfall metallisches Natrium wird gegebenenfalls einen geinfolge Verschlechterung der Elektronenemission von 25 nügend hohen physikalischen Druck hervorrufen, der Kathode vergrößern kann. Ein Rückgang in der wodurch die Isolierhülse von der Elektrodenzufüh-Elek'tronenemission wird . zu einem · verstärkten rung abgesprengt wird^: und die Lampe eventuell ver-Ionen-Beschuß der Kathode führen, wodurch sich sagt, wenn ein Sprung bis, zur Außenseite des deren Temperatur und damit auch wieder die Lampenkolbens durchdringt. . . ·
Elektronenemission erhöht bzw. vergrößert. Dieser 30 · Zur Reduzierung dieser elektrolytischen Wirkung Selbstregelvorgang wird von einem Anwachsen des ist es bekannt, die Isolierhülsen * aus höchstmöglich Kathodenfalls begleitet. ■ widerstandsfähigem Glas.herzustellen. Die eine Hitzin einer mit Wechselstrom betriebenen Lampe quelle bildenden Elektroden werden so weit weg als wirken die Elektroden abwechselnd als-Kathode und . möglich von den Enden der'Isoliefhülsen angeordnet Anode, und die beiden Elektroden mit ihren züge- 35 und die Elektrodenzuführungen aus einem Material hörigen Zuführungen weisen, abhängig von der Be- geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt, damit mögziehung" zwischen Anoden- und Kathbdenfall, die ' liehst wenig Wärme zu den Enden der Isolierhülsen sich während der Lebensdauer der Lampe ändern geleitet wird. Dies ist insbesondere von Wichtigkeit, kann, eine positive oder negative Durchschnitts- da der Widerstand von Glas mit dessen .Temperaturspannung in bezug auf das Plasma auf. Ein während 40 anstieg rasch abnimmt. Außerdem ist es bekannt, der Lebensdauer der Lampe anwachsender Kathoden- als Schutz für die Enden der. Isolierhülsen diese zu fall erzeugt an jeder Elektrode in bezug auf das . kürzen und keramische. Röhren an diesen Enden Plasma eine negative Durchschnittsspannung. abgedichtet anzubringen.

Ein als Ionenpumpen bekannter Vorgang der Ent- Derartige Maßnahmen haben gewisse Erfolge bei ladung findet z. B. in Natrium-Niederdruck-Lampen 45 der Vorbeuge eines vorzeitigen Versagens der Lampe sowie in anderen Lampen statt, welche eine Vielzahl während ihrer Lebensdauer gezeigt. Keine einzige von Gasen oder Dämpfen vervyenden, deren Ionisa-.' " dieser Maßnahmen kann jedoch als ganz erfolgreich ■ tionspotentiale stark voneinander abweichen. Eine angesehen werden, da ihre Anwendung z. B. folgende zur Erzielung eines maximalen Wirkungsgrades bei .Probleme mit sich bringt. ^Hochwiderstandsfähiges der Umwandlung elektrischer Eingangsleistung hY 50 .Glas ist im allgemeinen kostspielig und erfordert Lichtausgangsleistung konstruierte Natrium-Nieder- "" gegebenenfalls einen. Überzug aus natriumfestem druck-Lampe erfordert derartige Metalldampf- und Glas, um dieses gegen chemische Angriffe durch Gasteildrücke, daß die Leitungselektronen innerhalb heißes .Natriummetall zu schützen.· Die Anordnung des Plasmas eine mittlere Beschleunigungsenergie der Elektroden so weit· weg als möglich von den von annähernd 2,5 Elektronenvolt erreichen, wobei 55 Enden der Isolierhülse bedingt'einen großen Rückgemäß der Maxwell'schen Theorie üben die Vertei- bereich hinter den Elektroden innerhalb des Lampenlung der Elektronenenergien die , Beschleunigungs- kolbens, der kühler, als der restliche Entladüngsraum energie einiger Elektronen zur Ionisation von Na- bleibt und in dem sich daher Natriummetalldestillat triumatomen genügt. sammeln kann. Die gesamte Natriummenge der Bei der Ionisation von Natriumdampf-entstehen 60 Lampe kann im ungünstigen Fall hinter die Eleknegative Elektronen und positive Natriumionen. Die !roden wandern, so daß die Lampe nicht mehr ihrer im Vergleich mit den Ionen überaus beweglichen Bestimmung gemäß zu arbeiten vermag.
Elektronen finden, ungeachtet ihrer Hewcgungsrich- Weiterhin ist es bei Hochdruck-Entladungslampen tuiig schnell den Weg zur Wand des Lampenkolbens, bekannt, unterhalb der Elektroden Schutzschirme wo sie einen negativ geladenen Wandniantd bilden. 65 vorzusehen, die den Boden des Lampenkolbens vor Der negativ geladene Mantel an der Wand der Ent- direktem lonenbeschuß schützen sollen,
ladungsröhrc zieht Natriumionen aus dem Plasma Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine an, die sich teils vor I-rrcichcn der Wand mit einem Alkalimetallniederdriick-Entladungslampi: der ein-

gangs genannten Bauart zu schaffen, bei der die Isolierhülsen während der Entladung vor dem Beschüß durch die Ionen aus dem Entladungsraum geschützt sind, wodurch deren Zerstörung unterbunden und die Lebensdauer der Lampe erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Schirm- oder Schutzeinrichtungen gelöst, die an den elektrodenseitigen Enden der Isolierhülsen befestigt sind, um die Isolierhülsen innerhalb des Entladungsraumes während der Entladung · vor dem Beschüß durch Ionen aus. dem Plasma zu schützen.

Mittels der erfindungsgemäßen Schirm- · bzw. Schutzeinrichtungen wird verhindert, daß Natriumionen die Isolierhülsen um. die Elektrodenzuführungen erreichen. Die Ursache für das Absprengen der Isolierhülsen auf Grund der elektrolytischen Wirkung ist beseitigt, wodurch sich die effektive Lebensdauer der Lampe verlängert. Die Verwendung hochwiderstandsfähigen Spezialglases für die Isolierhülsen entfällt, was eine Verringerung der Herstellungskosten bedeutet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 das eine Ende einer Niederdruck-Entladungslampe im Querschnitt mit erfindungsgemäßen Schutzeinrichtungen,

F i g. 1A die Schutzeinrichtung und deren Anbringung an der Elektrodenzuführung im Querschnitt und im vergrößerten Maßstab,

Fig. 2 einen Querschnitt entsprechend dem der Fig. 3 mit einer abgeänderten Ausführungsform einer Schutzeinrichtung,

Fig. 2A die erfindungsgemäße· Schutzeinrichtung von F i g. 2 und deren Anbringung an der Elektrodenzuführung im Querschnitt und im vergrößerten Maßstab. ·

Fig. 1 zeigt eine- Alkalimetall-Niederdruckentladungslampe mit einem Lampenkolben 1, an dessen Enden sich Elektrodenzuführungen 2 für Elektroden 3 durch die Durchführungszonen im Lampenkolben hindurch in den Entladungsraum hinein erstrecken. Die Elektrodenzuführungen 2 sind in Isolierhülsen 4 eingebettet, die seinerseits in einem Quetschfuß S mit guter Abdichtung gehalten sind:

Erfindungsgemäß sind Schirm- oder Schutzeinrichtungen 6 vorgesehen, die an den elektrodenseitigen Enden 7 der Isolierhülsen 4 befestigt sind, um die Isolierhülsen 4 innerhalb des Entladungsraumes während der Entladung vor dem Beschüß durch Ionen aus dem Plasma zu schützen.

Gemäß Fig. IA können die Schutzeinrichtungen in Form von Schalen 6 an'jeder der Elektrodenzuführungen 2 vorgesehen sein, wobei die Wandung jeder Schale 6 die jeweilige Isolierhülse 4 in genügendem Abstand umgibt, um sicherzustellen, daß kein elektrischer Kontakt zwischen· den Schalen 6 und in das Lampenende gewandertem. und an den Isolierhülsen während der Lebensdauer der Lampe abgelagertem Natrium stattfindet. Das offene Ende jeder Schale 6 ist vom Mittelpunkt der Lampe abgewandt.

Zweckmäßig bestehen die Schalen 6 aus Metall, z. B. gestanztem Metallbleh, oder aus einem Drahtgeflecht. Das geschlossene Ende jeder Schale 6 ist mit der ihr zugeordneten Elektrodenzuführung 2 z. B. durch Schweißen bei 9 verbunden, so daß die Schalen 6 dieselbe Spannung wie die Elektrode 3 aufweisen, mit welcher die Elektrodenzuführiingen 2 verbunden sind. Die Schalen 6 können somit während der entsprechenden Halbzyklen der angelegten Wechselspannung als Anoden wirken, jedoch nicht als Kathoden, da sie vorzugsweise aus einem Material, wie z.B. vernickeltem Stahl, hergestellt sind, das keine niedrige Arbeitsfunktion besitzt. Ist jedoch der Raum zwischen der Schale 6 und der am nächsten liegenden Oberfläche der Isolierhülse 4 genügend klein für einen Kontakt der Schale mit auf der Oberfläche der Isolierhülse kondensiertem Natrium; dar.ii kann das eine niedrige Abrcitsfünktion aufweisende Natrium als Kathode fungieren. In diesem Fall bildet das Natrium am Kontaktpunkt einen Elektrodenpunkt, und die an diesem Punkt durch die Elek-

x5 trodenwirkung erzeugte Hitze kann so groß werden, daß die Isolierhülse springt.

- Die' Schalen 6 können wahlweise auch aus natriumfestem keramischem Material bestehen. In diesem Fall ist die abschirmende Wirkung der Schalen eher physikalisch als elektrostatisch, wie es bei den Metallschalen der Fall ist.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt einer Entladungslampe, bei welcher die Schutzeinrichtungen in Form einer Platte 8 ausgebildet sind. Die Platte 8 ist im wesentliehen senkrecht zur Achse des Lampenkolbens I angeordnet. Diese Platte 8 kann aus Metallblech, oder Metallgaze bestehen und ist nahe dem elektrodenseitigen Ende 7' der Isolierhülsen 4 mit einer der Elektrodenzuführungen 2 z. B. durch Schweißen bei 9 verbunden, während sie von der anderen Elektrbdenzuführung2 isoliert ist.

Die Platte 8 kann wie die Schalen 6 ebenfalls aus keramischem Material besteben und an den Elektrodenzuführungen 2 abgedichtet angebracht sein.

Der optimale Durchmesser der Platte 8 ist etwas größer als die Hälfte des Innendurchmessers des Lampenkolbens im Bereich der Platte 8. Zur Wirkungsweise der Platte 8 ist es nicht erforderlich, daß diese kreisförmig ist, sondern sie kann auch oval sein, vorausgesetzt, daß der mittlere Sehnendurchmesser der Platte 8 etwa dem halben Durchmesser oder ^:— falls es sich'um einen Lampenkolben mit nichtkreisförmigem Querschnitt handelt — dem mittleren Sehnendurchmesser des Lampenkolbens im Bereich der Platte 8 entspricht.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Alkalimetall-Niederdnickentladungslampe, deren Elektrodenzuführungen in Isolierhülsen eingebettet sind und sich durch die Durchführungszonen im Lampenkolben hindurch in den Entladungsraum hinein erstrecken, gekennzeichnet durch. Schirm- oder Schutzeinrichtungen (6, S), die an den elektrodenseitigen Enden der Isolierhülsen (4) befestigt sind, um die Isolierhülsen (4) innerhalb des Entladungsraumes wäh-.rend der Entladung vor dem Beschüß durch Ionen aus dem Plasma zu schützen.

2. Entladungslampe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinrichtungen in Form von Schalen (6) an jeder der Elektrodenzuführungen (2) vorgesehen.sind. wobei die Wandung jeder Schale (6) die jeweilige Isolierhülse (4) umgibt und das offene Ende jeder Schale vom Mittelpunkt der Lampe abgewandt ist.

3. Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen (6) aus Metall bestehen und das geschlossene Ende jeder Schale

mit der ihr zugeordneten Elektrodenzuführung (2) verbunden ist, so daß die Schalen (6). dieselbe Spannung wie die Elektrode (3) aufweisen, mit welcher die Elektrodenzuführungen (2) verbunden sind.

4. Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB die Schalen (6) aus keramischem Material bestehen.

5. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daB die Schutzeinrichtungen' in Form einer Platte (8) ausgebildet sind, die im wesentlichen senkrecht zur Achse des Lampenkolbens (1) angeordnet ist.

6. Entladungslampe nach Anspruch 5, dadurch

gekennzeichnet, daß die Platte (8) aus Metall besteht und mit einer der Elektrodenzuführungen (2) verbunden und von der anderen Elektrodenzuführung (2) isoliert ist.' .

7. Entladungslampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (8) aus keramischem Material besteht.

8. Entladungslampe nach einem der 'Ansprüche 5. bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser oder der mittlere Sehnendurchmesser der Platte (8) im wesentlichen dem halben Durchmesser oder dem halben mittleren Sehnendurchmesser des Lampenkolbens (1) im Bereich der Platte (8) entspricht. > ·

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen