DE2059577A1

DE2059577A1 - Niederdruck-Natriumdampf-Entladungslampe

Info

Publication number: DE2059577A1
Application number: DE19702059577
Authority: DE
Inventors: Wesselink Gustaaf Adolf; Kock Arie Jan Rudolf De; Jan Goorissen; Thomas Holmes
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1969-12-13
Filing date: 1970-12-03
Publication date: 1971-06-16
Also published as: DE2059577C3; NL6918745A; NL164423C; NL164423B; DE2059577B2; FR2073525A5; GB1284789A; US3678315A; BE760258A

Description

ipl.-lng. HORS Γ AUER

- 4Vo5
Anmö'dung vom: ] , Dea » 1 970

Niederdruck«ifa br iuradamp C-En b iadimgslampe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Niederdruck-iratrium™ dampf-Entladungslampo mit einer völlig geschlossenen Entladungsrohre und einem dieoe Röhre umgebenden .Außenkolben, v/obei im Betriebszustand der Lampe der Natriumdampfdruck in der Entladungsröhre niedriger als der der Temperatur
der Entladungsröhre entsprechende Druck ist.

Unter einer Niederdrucklampe ist hi'jr eine lampe zu verstehen, bei der der Druck in der Entladungsröhre niedriger als 150 Torr ist. Unter einer völlig geschlossenen
Entladungsröhre ist eine Entladungsröhre zu verstehen,
^vderen Wand keine öffnungen besitzt, durch die der Inhalt des Entladungsraumes mit dem Raum zwischen dem Außenkolben und der Entladungsröhre in offener Verbindung stehen wilrde.

Bei Natriumlampen muß häufL^ ßln Kompromiß zwischen dor

109825/1346 bad original

2 Γ) ^r] 9 r, 7

LLchbaiujbüube (zum DeLfJpLeL go^obon durch die AnauhL Lumon/Wabb) und dor An^ahL uunum/ijL bor gomioht νοπίοη, Unter der Anzahl Lumen/LL ter Ln fc dLo Morigo aiusgea Uⁱah.L~ bon DLohcoa goboLLb durch don CuKaLb dor Enbladim^n ~ röhre Ln LL born au ve/.'s boheu, KLno NabrLuml. Loh bqiui 1. Lo, bo L dor dan Produkt von Fiiimeri/l/a b fc und Lwwim/hL fctir höher nlr, dan einer andoroii lTa''';r1iimLLcht;quo I. Lf? L;jfc, Ln b oino fjLohbqueLLe höhoror Giito.

Ana vorsohLodonen Vovöf fenbLichun/zyn, ii.a, aun "Roooub improvemonbn Ln öodLuin Lamps", PhLlLp« ToohriLcaL Re-yLtiV/, Vol. 2Ί, 1961/62, H, 248, cechto 5>palbe, Lab au bokanrib, daß bei iTabrluniLampon o.fb olnc für dLo IiLohbei'üougung günstige fiLtuation erhalbon v/Lrd, v/onn dt;L' ifabrLiuftdampfdruck e Lnen V/erb aufweist, dor oilier Tomporabur von etwa 260⁰O bia 27O⁰C onfcoprLcht, Eh laiiönn sLch zwei Fälle untersche Lden, Erstens eine ITa br Lumlampe, bei der der Natriumdampf rl ruck lediglich durch die Temperatur der Wand des Entladungaraumen bcfj fcimr.ib wird. Zweitens eine Natriumlampe, bei der der iratriumdarapfdruck nicht oder nicht nur lurch die Temperatur der Wand des Entladungsraumes bestimmt wird. Die erste Lampe eignet sich grundsätzlich weniger gut für eine hohe Belastung (d.h. für eine Vergrößerung der Anzahl Lumen/Wabt), weil bei einem größeren elektrischen Strom durch die Laiape auch die Temperatur der Wand des Entladungsraumes und somit die den Dampfdruck bestimmende Temperatur einen Wert von 260⁰C übersteigt, d.h., daß der Natriumdampfdruck in einen für die Lichterzeugung weniger günstigen Bereich gelangt. Bei der zweiten Lampe können mit einer hohen Strombelastung jedoch günstigere Ergebnisse erzielt werden, veil eine Temperatur der Wand des Entladungsraumes über 26O⁰C mit einem Nabriuffldampfdruck kombiniert werden kann, der einer die Temperatur der Wand dos Entladung«räume3 unterachreiton-

BAD ORIGINAL

109825/ !346

den Temperatur entspricht. In diesem xalle kann also dieser Dampfdruck einen für die Lieiserzeugung günstigen V;°rt aufweisen.

Eine "bekannte Kiederdruck-Iiatriuindampf-Entladungslampe der zweiten Art ist z.B. aus der niederländischen Patentanmeldung 6709573 "bekannt. Eine in dieser Patentanmeldung beschriebene- Entladungsröhre ist mit einem sogenannten "Appendix" versehen. Die Temperatur dieses Appendix ist etwas niedriger als die der Entladungsröhre. Dadurch wird erreicht, daß tatsächlich im Betriebszustand der Lampe der Natriumdampfdruck in der Entladungsröhre niedriger als der der Temperatur dieser Entladungsröhre entsprechende Druck ist. Ein Vorteil dieser bekannten Lampe ist der, daß sie hoch belastet werden kann, so daß der Lunien/Liter-Wert ver- " hältnismäßig groß ist. Ein Nachteil dieser bekannten Niederdruck-Hatriumdampf-Entladungslampe btateht darin, daß die Herstellung eines mit einem Appendix versehenen Entladungsraumes verhältnismäßig verwickelt ist. Außerdem ist die Lampe durch das Vorhandensein des Appendix leicht verletzlich.

Die Erfindung hat den Zweck, eine Niederdruck-Natriumdampf-Entladungslampe zu schaffen, bei der das Qualitätsprodukt von Lumen/Watt und Lumen/Liter verhältnismäßig hoch ict, bei der aber der Nachteil einer großen Verletzbarkeit der Lampe vermieden wird.

Eine Niederdruck-Natriumdampf-Entladungslampe nach der Erfindung mit einer völlig geschlossenen Entladungsröhre und einem diese Röhre umgebenden Außenkolben, wobei im Betriebszustand der Lampe der Natriumdampfdruck in der Entladungsrohre niedrige:: als der der Temperatur der Entladungsröhre entsprechende Druck ist

. - 4 -109825/1346

BAD ORfGfNAL

und wobei die Temperatur der Entladungsröhre einen Wert von 26O⁰C überschreitet, ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines niedrigen Dampfdrucks in der Entladungsröhre auch Indium vorhanden ist, wobei die Anzahl Indiumatome in % der Gesamtanzahl Indium- und Natriumatome in der Entladungsröhre zwischen 55 $ und 95 $ liegt.

Ein Vorteil dieser Lampe ist der, daß zum Erhalten der verlangten Dampfdruckes kein verletzbarer Appendix benötigt wird. Der herabgesetzte Druck wird nun durch den Indiumzusatz in der Entladungsröhre erhalten.

Es hat sich herausgestellt, daß, wenn der Indiumprozentsatz niedriger als der angegebene Wert von 55 $> ist, das Produkt von Lumen/Watt und Lumen/Liter im Vergleich zu einer Lampe, bei der in der Entladungsröhre lediglich Natrium vorhanden ist, nahezu nicht erhöht wird. Außerdem wurde gefunden, daß, wenn der Indiumprozentsatz den angegebenen Wert von 95 % überschreitet, die Wand der Entladungsröhre, die in der Regel aus Glas besteht, stark angegriffen wird. i

Es ist zwar bekannt, in eine Entladungsröhre einer Lampe Natrium und Indium aufzunehmen, aber in dieser bekannten Lampe war die Entladungsröhre nicht völlig geschlossen. Bei dieser bekannten Lampe waren die genannten Elemente anwesend, damit Licht einer Mischfarbe ausgestrahlt werden könnte. In den betreffenden Beschreibungen in bezug auf die Kombination von Elementen ist aber nicht erwähnt, daß ein besonderer Prozentsatzbereich eines Indiumzusatzes zu Natrium ein beträchtlich höheres Qualitätsprodukt (Produkt von Lumen/Watt

- 5 -109825/ 13 4 6

■ ■ - 5 -

und Lumen/liter) ergibt, wodurch sich die Farbe zwar wenig ändert, aber die Matriumlampe (die für öffentliche Straßenbeleuchtung besonders geeignet ist) viel mehr Licht ausstrahlt. Es ist einleuchtend, daß die Erfindung für die öffentliche Beleuchtung besonders wichtig ist, weil in entsprechenden Leuchten nun Lichtquellen angeordnet werden können, die mehr Licht ausstrahlen, wodurch die Beleuchtung, z.B. einer Straßendecke, verbessert und somit die Sicherheit des Straßenverkehrs erheblich gefördert wird.

Zum Erhalten einer 26O⁰O überschreitenden Betriebstemperatur können verschiedene Maßnahmen getroffen werden. Z.B. kann die Lampe mit einer oder mehreren Infrarotlicht reflektierenden Schichten versehen werden, die sich zwischen der Innenseite der Entladungsröhre und der Außenseite des Außenkolbens befinden, wobei die Durchlässigkeit sämtlicher Schichten für Natriumlicht größer als 80 fi ist. Eine andere Maßnahme, die gegebenenfalls in Verbindung mit der vorerwähnten Maßnahme angewandt werden könnte, besteht z.B. darin, daß die Lampen gedrängt oder kugelförmig ausgebildet werden, wodurch die Y/ärmeableitung herabgesetzt wird, so daß die erwünschte Temperatur erreicht werden kann. Es könnte auch noch auf andere Weise, z.ß. indem gesonderte Erhitiungsquellen verwendet oder die Lampe in warmen Räumen gebraucht werden, eine 260⁰C überschreitende Betriebstemperatur erreicht werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Niederdruck-Natriumdampf-Entladuhgslampe nach der Erfindung in einer nahezu völlig geschlossenen Louchte untergebracht. In diesem lalle kann durch eine nicht besonders starke Kühlung auch eine hohe Temperatur der Lampe erreicht werden. Die Kombination von Leuchte und Lampe

- 6 101025/1346

eignet sich in diesem Falle besonders gut zur Verwendung für Beleuchtungszwecke.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt (teilweise im Schnitt) schematisch eine Ausführungsform einer Lampe nach der Erfindung.

In der Figur bazeichnet 1 eine U-förmig gestaltete Entladungsröhre, von der ein Schenkel mit 2 und der andere Schenkel mit 3 bezeichnet ist. Am Ende des Schenkels 2 befindet sich eine Elektrode 4, am Ende des Schenkels 3 eine Elektrode 5. Die Entladungsröhre 1 ist von einem Außenkolben 6 umgeben. Der Raum zwischen Entladungsröhre 1 und Außenkolben 6 ist nahezu völlig evakuiert. Auf der Innenseite des Außenkolbens 6 befindet sich eine durchsichtige Indiumoxydsohicht 7. Diese Schicht reflektiert in erheblichem Maße Infrarotlicht, weist aber für Natriumlicht eine große Durchlässigkeit auf. Mit 8 ist ein Lampensockel bezeichnet.

Die Entladungsröhre 1 der beschriebenen Ausführungsform enthielt außer einem Edelgas eine Menge von 37,5 mg Natrium und außerdem eine Menge Indium von 1250 mg. Unter Berücksichtigung der Atomgewichte von Natrium und Indium von 23 bzw. 115 betrug die Anzahl Indiumatome in der Entladungsröhre (in # der Gesamtanzahl in der Entladungsröhre vorhandener Indium- und Natriumatome) etwa

^{= etwa}

Die beschriebene Lampe wurde auf nicht näher angegebene Weise über eine Stabilisierungsimpedana an ein Nieder-

— 7 — 109825/ !346

frequenzwechselstromnetz, z.B. von 220 T, 50 Hz, angeschlossen. Die nachstehende Tabelle erwähnt vergleichsweise die Ergebnisse mit einer erfindungsg^mäßen Lampe (d.h. der eben beschriebenen Lampe) und die Ergebnisse mit einer nicht nach der Erfindung ausgeführten Lampe, d.h. einer Lampe, bei der die Entladungsröhre kein Indium, sondern nur Natrium und Edelgas enthielt und die die gleichen Abmessungen aufwies. Bevor näher auf diesen Vergleich eingegangen wird, soll noch folgendes bemerkt werden. Je nach der aufgenommenen elektrischen Leistung una dem Wirkungsgrad weist eine Lampe eine größere oder kleinere Anzahl Lumen/Liter auf. Die Anzahl Lumen/Liter, die gefunden wird, wenn die Lampe derart eingestellt 1st, daß sie eine für diese Lampe maximal erzielbare Anzahl Lumen/Watt aufweist, wird als G-Wert dieser Lampe bezeichnet. Bei dem in der nachstehenden Tabelle angegebenen Vergleich sind die Lampe nach der Erfindung und die nicht nach der Erfindung ausgeführte Lampe bereits auf ihren sogenannten G-Wert, d.h. auf ihre maximale Anzahl Lumen/Watt, eingestellt. Die mittlere Spalte der Tabelle gibt die Daten der erfindungsgemäßen Lampe, d.h. der indiumhaltigen Lampe, an, während die rechte Spalte der Tabelle die Daten der Lampe ohne Anwendung der Erfindung angibt, d.h. einer entsprechenden Lampe, deren Entladungsröhre kein Indium enthielt. Der obere Teil der Tabelle bezieht sich auf die Abmessungen der Lampe und der Entladungsröhre . Der zweite Teil bezieht sich auf die Füllung der Entladungsröhre und der dritte Teil auf die elektrischen Eigenschaften, wie Brennspannung, Lampenstrom usw.

Im unteren Teil der Tabelle werden Daten über die Lichteigenschaften der Lampen erwähnt. Wie aus der Tabelle hervorgeht, beziehen sich die Versuche auf Lampen mit gleichen Abmessungen.

109825/13A6

	Lampe nach der	Lampe nicht nach der
Betrifft	Erfindung	Erfindung
	(mit Indium)	(ohne Indium)
Lampenlänge (cm)	51
Lampendurchmesser (cm)	6,5
Länge der Entladungsröhre (cm)	82	wie in der vor
(beide Schenkel zusammen)		hergehenden
Innendurchmesser acr Entladungsröhre (cm)	1,9	Spalte
Inhalt der Entladungsröhre (Liter)	0,23
Gewicht des Natriums in der Entladungs röhre (mg)	37,5	800
Gewicht des Indiums in der Entladungs röhre (mg)	1250	Null
mn ττηΐ ( Anzahl Atome In %	etwa 37 $>	ftll _ώ
luu max v_{4nzahl Atome In +} Anzahl Atome Na ^;
in der Entladungsröhre ($)	136	110,5
Brennspannung der Lampe (7olt)	1,53	0,945
Lampenstrom*' (Ampdre)	186	93 N>
Leistung³⁵¹^ (Watt)	21445	13030 U"¹
Lieh Lausstrahlung der Lampe (Lumen)³^	93230	56650 cn
Anzahl Lumen pro Liter (= G-Wert)	115,3	140,5
Lichtausbeute^x' in Lumen pro Wate (= S-Wert) ₂	107x1O⁵	, 79x1O⁵
P-rnrlnir+· Π -r ^ Λ—Ψ?.®^η „_ _Λ
.rroauict ü χ b v_Vatt#Liter;

χ) Bei Einstellung auf Höchstzahl Lumen pro Watt,

Die Daten der Lampen in "bezug auf die Brennspannung usw. und die Iiichtausstrahlung usw. sind nach 100 Stunden gemessene Werte. Die Temperatur an der Stelle der Wand der Entladungsröhre der Lampe nach der Erfindung war im Betriebszustand etwa 35O⁰C. Das ITatriumgewicht in der erfindungsgemäßen Lampe ist erheblich geringer als das in der ^icht nach der Erfindung ausgeführten Lampe gewählt, damit vermieden wird, daß ein ungünstig großes Gesamtgewicht von Natrium und Indium erhalten wird.

Aus der Tabelle geht hervor, daß das Qualitätsprodukt G χ S - in Lumen /Watt.Liter ausgedrückt- in einer Lampe nach der Erfindung etwa 35$ höher als in einer nicht nach der Erfindung ausgeführten Lampe isü. Dies bedeutet, daß die Güte der erfindungsgemäßen Lampe höher ist. Die Lichtausbeute der Lampe nach der Erfindung ist zwar verhältnismäßig niedrig, aber die Anzahl Lumen/Liter der erfindungsgemäßen Lampe ist beträchtlich höher geworden.

Die in der Figur dargestellten kleinen Ausstülpungen der Entladungsröhre 1 haben den Zweck, das Natrium und Indium gleichmäßig in der Entladungsröhre verteilt zu halten. Ein Appendix, der die Herntellung der Lampe verwickelt gemacht hätte, ist aber nicht vorhanden.

!Patentansprüche: - 10 -

109825/1346

Claims

Patentansprüche;

1./ Mederdruck-Natriumdauipf-Entladvngslainpe

mit einer völlig geschlossenen Entladungsröhre und einem diese Röhre umgehenden Außenkorben, wobei im Betriebszustand der Lampe der Natriumdampfdruck in der Entladungsröhre niedriger als der de:: Temperatur der Entladungsröhre entsprechende Druck ist, während die Temperatur der Entladungsröhre oberhalb 260⁰C liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines niedrigen Dampfdrucks die Entladungsröhre auch Indium enthält, wobei die Anzahl Indiumatome - in fi der G-esamtanzahl in der Entladungsröhre vorhandener Indium- und Natriumatome ausgedrückt - zwischen 55 $ und 95 $> liegt.

2. Verwendung einer Ulederdruck-Natriumdampf-Entladungalampe nach Anspruch 1 in einer geschlossenen Leuchte.

109825/ I 3 4 6