DE1957978B2

DE1957978B2 - Natriumdampfhochdruck- oder Halogenmetalldampfentladungslampe

Info

Publication number: DE1957978B2
Application number: DE19691957978
Authority: DE
Inventors: A Dobrussin; B Kuhl
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1969-11-18
Filing date: 1969-11-18
Publication date: 1979-10-18
Also published as: DE1957978A1; DE1957978C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Natriumdampfhochdruckoder eine Halogenrnetalldampfentladungslampe, bei der das Entladungsgefäß aus einem thermisch hochbelastbaren transparenten Material wie Quarzglas oder Aluminiumoxid besteht, die Wandbelastung des Entladungsgefäßes gleich oder größer 10 W/cm² beträgt und das Entladungsgefäß von einem beidseitig gesockelten zylindrischen Außenkolben umgeben ist.

Bei bekannten Lampen dieser Art ist der Brenner von einem einseitig gesockelten ellipsoidförniigen (DE-PS 84 008) oder einseitig gesockelten zylindrischen Kolben aus Hartglas (AT-PS 2 55 562) umgeben, wobei das Volumen des Außenkolbens ein Vielfaches des Volumens des Entladungsgefäßes beträgt und das Verhältnis der Durchmesser von Außenkolben und Brenner entsprechend groß, beispielsweise bei einer Halogenmetalldampfentladuiigslampe mit einer Leistungsaufnahme von 400 W größer als 6 ist Es sind auch Lampen bekannt, bei denen der einseitig gesockelte zylindrische Außenkolben das Entladungsgefäß dichter umgibt<US-PS RE 21 823, FR-PS 13 53 399). Bei diesen Lampen besteht sowohl das Entladungsgefäß als auch

to der Außenkolben aus Glas. Wenn aber die Wandbelastung bei dem Entladungsgefäß so niedrig ist, daß Glas als Kolbenmaterial verwendet werden kann, ist auch die thermische Belastung für den Außenkolben nicht groß, so daß der Außenkolben dicht an das Entladungsgefäß gebracht werden kann. Diese Lampen können jedoch wegen der durch die engen Abstände am Sockel und am Lampenfuß bedingten Überschlagsneigung nicht im betriebswarmen Zustand gezündet werden. Auch bei den Natriumdampfhochdruckentladungslampen nach GB-PS 9 37 938 wird das Entladungsgefäß in großem Abstand von einem einsockeligen Außenkolben aus Glas umgeben, wobei zur Verringerung der Wärmeverluste sich zwischen Entladungsgefäß und Außenkolben noch ein an den Enden offenes Rohr aus Glas befindet.

Bei den in der US-PS 34 00 288 beschriebenen Natriumdampf-Niederdruckentladungslampen ist die Belasturg und der Druck viel geringer als bei den Lampen der GB-PS 9 37 938, so daß das Entladungsgefäß und der in diesem Fall beidseitig gesockelte zylindrische Außenkolben aus Glas bestehen. Ein beidseitig gesockelier zylindrischer Außenkolben aus Hartglas, der eine Metalljodidentladungslampe umgibt, ist aus »Philips Technische Rundschau« 1968, Nr. 11/12, Seite 346, bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wäi meverluste zu vermindern und dadurch bei gleicher Leistungsaufnahme der Lampe höhere Lichtausbeute und bessere Farbeigenschaften der Lichtquelle zu erzielen.

Die Natriumdampf- oder Halogenmetalldampfentladungslampc gemäß der Erfindung, bei der das Entladungsgefäß aus einem thermisch hochbelastbaren transparenten Material wie Quarzglas oder Aluminiumoxid besteht, die Wandbelastung des Entladungsgefäßes

■»5 gleich oder größer 10 W/cm² beträgt und das Entladungsgefäß von einem beidseitig gesockelten zylindrischen Außenkolben umgeben ist, ist nun dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkolben aus einem thermisch hochbelastbaren Material wie Quarzglas besteht und das Verhältnis von Außenkolbeninnendurchmesser und Brenneraußendurchmesser 3:1 bis 1,05 :1 beträgt. Das bedeutet, daß der Außen- bzw. Hüllkolben das Entladungsgefäß verhältnismäßig eng umschließt, ohne es jedoch zu berühren. Dadurch erhöht sich die Temperatur des Hüllkolbens; infolge der Wärmerückstrahlung des Hüllkolbens wird eine zusätzliche Aufheizung des Brenners bewirkt und damit eine Dampfdruckerhöhung in der Entladung. Dies ist besonders vorteilhaft für die Natriumdampf- und

<>o Halogenmetalldampf-Hochdrucklampen, die im Betriebszustand gesättigte Metall- oder Metallhalogeniddämpfe enthalten, da bei diesen außer der Dampfdruckerhöhung auch noch eine Erhöhung der Dampfdichte eintritt. Bei Quecksilberhochdruckentladungslampen

ω ohne Zusätze würde durch eine Erhöhung der Brennerwandtemperatur zwar auch eine Dampfdruckerhöhung, aber keine Erhöhung der Dichte und damit keine Lichtausbeutesteigerung erzielt werden, weil der

Quecksilberdampfdruck in diesen Lampen ungesättigt ist. Man erreicht bei den Lampen gemäß der Erfindung aber außer einer erheblichen Lichtausbeuteerhöhung auch, bei entsprechend gewähltem Zusatz, eine Farbverbesserung des Lichtes und eine ausgezeichnete Färbwiedergabe.

Der Hüllkolben muß aus einem thermisch hoch belastbaren Material sein. Als günstig hat sich ein Zylinder aus Quarzglas erwiesen. Ein Gefäß aus Saphir wäre zwar lichttechnisch noch etwas vorteilhafter; doch ist der damit verbundene höhere Aufwand nicht mehr wirtschaftlich, da bei weiterer Erhöhung der Temperatur des Brenners die Steigerung der Lichtausbeute immer geringer wird.

Besondere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. In den Figuren sind Auiführungsbeispiele von Lampen gemäß der Erfindung schematisch wiedergegeben.

Die Fig. I zeig» die Ausführung einer 400 W-HaIogenmetalldampfentladungslampe,

die Fig.3 die einer 400 W-Natriumdampfhochdruckentladungslampe.

In Fig.2a ist für eine Dysprosiumjodid enthaltende Entladungslampe von 400 W die Lichtausbeute in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Dampfdruck angegeben;

die Fig.2b zeigt einen Ausschnitt aus dem Farbdreieck, in dem die Farborte des Lichtes der Lampe mit Quarz- bzw. Glaskolben angegeben sind.

In der F i g. 1 ist das Entladungsgefäß I aus Quarzglas an den Enden mit je einer Quetschung 2,3 verschlossen, durch die die Stromzuführungen 4, 5 vakuumdicht geführt sind. Die Füllung besteht z. B. aus 20 mg Hg, 2,5 mg Dy, 10 mg HgJ₂, 5,5 mg TIJ und 4000 Pa Ar bei einem Volumen von 16 cm³. Die Enden des Entladungs- js gefäßes 1 sind mit einem die Wärmestrahlen reflektierenden Belag 6 aus ZrO₂ versehen. Die Stromzuführungen 4, 5 sind an ihren außerhalb des Entladungsgefäßes 1 liegenden Enden mit einer Scheibe 7 aus Metall, z. B. aus Nickel oder Molybdän, elektrisch leitend verbunden. Die Scheibe 7 ist an ihrem Umfang mit mehreren Abstützungen 8 versehen, die zur federnden Halterung des Entladungsgefäßes 1 in dem umgebenden Hüllkolben 9 aus Quarzglas dienen. Mit den Stromzuführungen 4, 5 ist über die Scheibe 7 je ein Leiter 10 bzw. 11 verbunden, die wiederum mittels der Folienquetschungen 12 bzw. 13 durch die Enden des Hüllkolbens vakuumdicht geführt sind. An den Quetschungen 12, 13 sind die Keramiksockel 14,15 angebracht. Mit 16 ist das innerhalb des Hüllkolbens befindliche Gatter bezeichnet. Der Hüllkolben 9 kann evakuiert oder mit Stickstoff oder Argon von etwa 93 330 Pa Kaltdruck gefüllt sein. Der Innendurchmesser des Hüllkolbens 9 beträgt 27 mm, der Außendurchmesser des Entladungsgefäßes 1 22,5 mm, so daß der Abstand zwischen den beiden Gefäßen etwa 2,3 mm beträgt. Die gesamte Lampe hat eine Länge von etwa 200 mm. Die Lampe wird in horizontaler Lage betrieben und hat bei einer Leistungsaufnahme von 400 W und einer Brennspannung von etwa 105 V eine Lichtausbeute von etwa t>o 701m/W. In vertikaler Brennstellung beträgt die Lichtausbeute etwa 85 Im/W.

Bei einer Lampe mit einer Leistungsaufnahme von 5 kW hat der Hüllkolben 9 einen Innendurchmesser von 50 mm, das Entladungsgefäß 1 einen Außendurchmesser von 35 mm, so daß der Abstand zwischen den Gefäßen 7,5 mm beträgt. Durch seitliches Herausführen einer der Stromzuführungen aus dem Hüilkolben kann die Lampe um 150 bis 200 mm auf eine Gesamtlänge von 500 mm verkürzt werden. Die Lichtausbeute einer solcher Lampe beträgt 90 lm/W in waagerechter Brennlage.

Die in F i g. 2a angegebene Kurve gilt für 400 W-Lampen bei konstanter Wandbelastung des Brenners von 10 W/cm². Punkt A gibt die Lichtausbeute η für eine Lampe mit einem ellipsoidförmigen Hüllkolben aus Glas, Punkt B für eine Lampe mit einem Hüllkolben gemäß der Erfindung aus Quarz an. Links von der gestrichelt eingezeichneten Grenze C kann als Material für den Hüilkolben aus thermischen Gründen noch Glas, rechts von der Grenze G bis zur Grenze Q Quarz verwendet werden. Bei dem in der F i g. 2b gezeigten Ausschnitt aus dem Farbdreieck ist deutlich die Verschiebung des Farbortes in Richtung auf die Plancksche Kurve zu erkennen, die in diesem Bereich durch die Kurve RD der Tageslichtphasen ersetzt wird. Eine Verschiebung in diese Richtung ist wünschenswert, da dadurch Farbe und Farbwidergabe einer Lichtquelle verbessert wird. Punkt A\ gilt für eine Lampe mit ellipsoidförmigem Hüllkolben aus Glas, Punkt B\ für eine Lampe mit einem Hüllkolben aus Quarz. Die Grenzen C und Q geben — wie in Fig.2a — die Bereiche der Verwendbarkeit von Glas und Quarz an.

Die in der Fig. 3 dargestellte Natriumdampfhochdruckentladungslampe hat ein Entladungsgefäß 17 aus lichtdurchlässiger Aluminiumoxidkeramik, das an seinen Enden 18 und 19 in bekannter Weise mit je einem Keramikpfropfen vakuumdicht verschlossen und mit je einer Niobstromzuführung versehen ist. Die Füllung besteht bekanntlich aus Natrium, Quecksilber und einem Grundgas, z. B. Xenon oder Argon. Die Halterung des Entladungsgefäßes und die Durchführung der Stromzuführungen entsprechen dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1. Der Innendurchmesser des Hüllkolbens 9 beträgt 20 mm, der Außendurchmesser des Entladungsgefäßes 17 9 mm, so daß der Abstand zwischen den beiden Gefäßen 5,5 mm beträgt. Die gesamte Lampe hat eine Länge von etwa 200 mm. Die Leistungsaufnahme der Lampe beträgt 400 W, die Lichtausbeute etwa 100 Im/W.

Außer den bereits erwähnten Vorteilen der beträchtlich erhöhten Lichtausbeute, der Farbverbesserung und der sehr guten Farbwiedergabe sind noch weitere Vorteile der Lampen offensichtlich. Neben den — vor allem bei den Lampen kleinerer Leistungsaufnahme — geringeren Herstellungskosten eignen sich die Lampen wegen ihrer guten Justierbarkeit ausgezeichnet für die Verwendung in Reflektoren. Durch die kleinen Abmessungen lassen sich derartige lichtstarke Entladungslampen gut in Verbindung mit Scheinwerfern, Projektoren und dergleichen verwenden. Auch ist ein Einbau in für Hologenglühlampen vorgesehene Leuchten möglich. Darüber hinaus gestattet die Soffittenausführung auch das Zünden der betriebswarmen Lampe mit Zündgeräten mit hohen Zündimpulsen (30 kV), was bei einseitig gesockelten Lampen wegen der durch die engen Abstinde an Sockel und Lampenfuß bedingten Überschlagsneigung nicht möglich ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Natriumdampfhochdruck- oder Halogenmetalldampfentladungslampe, bei der das Entladungsgefäß aus einem thermisch hochbelastbaren transparenten Material wie Quarzglas oder Aluminiumoxid besteht, die Wandbelastung des Entladungsgefäßes gleich oder größer 10 W/cm² beträgt und das Entladungsgefäß von einem beidseitig gesockelten zylindrischen Außenkolben umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkolben aus einem thermisch hochbelastbaren Material wie Quarzglas besteht und das Verhältnis von Außenkolben-Innendurchmesser und Brenner-Außendurchmesser 3 : 1 bis 1,05 :1 beträgt

2. Hochdruckentladungslampc nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen dem Brenneraußen- und dem Außenkolbeninnen- durchmesser weniger als 20 mm beträgt.

3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Außenkolbens mit einer Infrarot reflektierenden Schicht versehen ist.

4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Außenkolbens Infrarot absorbierende Zusätze enthält.

5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkolben mit einer die Ultraviolett-Abstrahlung vermindernden Schicht oder mit die UV-Abstrahlung vermindernden Zusätzen versehen ist.

6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Leistungsaufnahme der Halogenmetalldampfentladungslampe von 400W das Entladungsgefäß einen Außendurchmesser von 22,5 mm und der Außenkolben einen Innendurchmesser von 27 mm aufweist.

7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Leistungsaufnahme der Halogenmetalldampfentladungslampe von 5 kW das Entladungsgefäß einen Außendurchmesser von 35 mm und der Außenkolben einen Innendurchmesser von 50 mm aufweist.

8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Leistungsaufnahme der Natriumdampfhochdruekentladungslampe von 400 W das Entladungsgefäß einen Außendurchmesser von 9 mm und der Außenkolben einen Innendurchmesser von 20 mm aufweist.