DE2311979A1 - ARRANGEMENT FOR FEEDING A GAS AND / OR STEAM DISCHARGE LAMP - Google Patents
ARRANGEMENT FOR FEEDING A GAS AND / OR STEAM DISCHARGE LAMPInfo
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N. V. PHILIPS'GLOEILAMPENFABRIEKEN, EINDHOVEN/NIEDERLANDEN. V. PHILIPS'GLOEILAMPENFABRIEKEN, EINDHOVEN / NETHERLANDS
"Anordnung zum Speisen einer Gas- und/oder Dampfentladungslampe""Arrangement for feeding a gas and / or vapor discharge lamp"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Speisen einer Gas- und/oder Dampfentladungslampe, deren Entladungsraum zum Erzeugen von Ionen eines sich an der Entladung "beteiligenden Stoffes mit einem Behälter verbunden ist, der im Betrieb der Lampe praktisch ausschließlich durch die Entladung im Entladungsraum erwärmt wird, wobei die im Behälter erzeugten Ionen mittels einer Hilfsgleichspannung zwischen Behälter und Entladungsraum vom Behälter zum Entladungsraum befördert werden.The invention relates to an arrangement for dining a gas and / or vapor discharge lamp, its discharge space for generating ions of a substance "participating in the discharge" is connected to a container which is in operation the lamp is heated practically exclusively by the discharge in the discharge space, with those generated in the container Ions by means of an auxiliary DC voltage between the container and discharge space are conveyed from the container to the discharge space.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Lampe, die sich insbesondere für eine Anordnung der beschriebenen Art eignet.The invention also relates to a lamp which is particularly suitable for an arrangement of the type described suitable.
Eine bekannte Anordnung der erwähnten Art ist in der GB-PS 880 319 beschrieben worden. Ein Fachteil dieser be-A known arrangement of the type mentioned has been described in GB-PS 880,319. A specialist part of this
PHN 6176 - 2 -PHN 6176 - 2 -
,Ί O 9 8 A O / O 8 2 1, Ί O 9 8 A O / O 8 2 1
23119^323119 ^ 3
kannten Anordnung ist, daß die Ionen in nur einer Richtung befördert werden, und zwar vom Behälter zum Entladungsraum. Dies bedeutet, daß nur ein Mangel an Ionen im Entladungs- , raum ausgeglichen werden kann, ein Zuviel jedoch nicht verringert wird.The known arrangement is that the ions move in only one direction be transported, from the container to the unloading space. This means that only a lack of ions in the discharge, space can be compensated for, but too much is not reduced.
Die Erfindung bezweckt, auf einfache Art und Weise die Menge eines im Entladungsraum vorhandenen Stoffes vergrößern als auch verringern zu können.The invention aims to increase the amount of a substance present in the discharge space in a simple manner also to be able to reduce.
Eine erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, d£.ß Mittel vorgesehen sind, um die Polarität der Hilfs— gleichspannung umzukehren, so daß dem Entladungsraum Ionen entnommen werden.An arrangement according to the invention is characterized in that means are provided to change the polarity of the auxiliary reverse DC voltage so that ions are removed from the discharge space.
Ein Vorteil dieser Anordnung ist, daß mit der Hilfsgleichspannung die Menge eines sich an der Entladung beteiligenden Stoffes sowohl vergrößert als auch verkleinert werden kann. Mit dieser Hilfsgleicbspannung läßt sich dadurch der Druck (dieses Stoffes) im Entladungsraum auch im Betrieb der Lampe völlig kontrollieren.An advantage of this arrangement is that with the auxiliary DC voltage the amount of a substance participating in the discharge can be both increased and decreased. With this auxiliary equal voltage, the pressure (of this substance) in the discharge space can also be determined during operation of the Check the lamp completely.
Zwar ist die Umpolung einer Gleichspannung, die zwischen einem Hilfsbehälter und einem Entladungsraum anliegt, an sich bereits möglich in einer bekannten Anordnung (US-PS 1 908 650), aber hier wird im Behälter durch eine andere Quelle, als die der Hauptentladung zwischen den Elektronen, immer Wärme erzeugt. Aus der genannten US-PS geht hervor, daß hier nur von einem Teilchentransport aus dem Behälter zum Entladungsraum die Rede ist, jedoch nicht in umgekehrter Richtung. Aus der US-PS ergibt sich, daß es sogar ein Problem ist, die Menge des Stoffes zu verringern, wenn sie im Entladungsraum zu groß geworden ist.It is true that the polarity reversal of a DC voltage that is applied between an auxiliary container and a discharge space is present is already possible in a known arrangement (US-PS 1 908 650), but here is in the container by a source other than that of the main discharge between the Electrons, always generating heat. From the above-mentioned US-PS it is evident that here only a particle transport is assumed the container to the discharge space is mentioned, but not in the opposite direction. From the US-PS it follows that it is even a problem to decrease the amount of the substance, if it has grown too big in the discharge space.
In einer erfindungsgemäßen Anordnung würde, wenn der Entladungsraum mit dem Innern des Behälters in offener Ver- In an arrangement according to the invention, if the discharge space with the interior of the container in open connection
- 3 30 98 40/0821 - 3 30 98 40/0821
"bindung stehen würde, ohne weitere Maßnahmen das Anlegen der Hilfsgleichspannung nur vorübergehend ein Resultat in bezug auf die Entladung im Entladungsraum erzielen. Denn sobald die entnommenen Ionen im Behälter neutralisiert werden, wurden diese nicht im Behälter bleiben."bond would stand without any further measures to put on the auxiliary DC voltage is only a temporary result Achieve with respect to the discharge in the discharge space. Because as soon as the removed ions are neutralized in the container these would not stay in the container.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Anordnung, bei der die Hilfsgleichspannung zwischen dem Entladungsraum einerseits und einem elektrischen leiter im Behälter andererseits vorhanden ist, befinden sich zwischen dem genannten elektrischen Leiter und dem Entladungsraum nacheinander ein Elektrolyt und eine für Ionen durchlässige, jedoch für den Elektrolyten nicht durchlässige Wand.In a preferred arrangement according to the invention, in which the auxiliary DC voltage between the discharge space on the one hand and an electrical conductor is present in the container on the other hand, are located between said electrical Conductor and the discharge space one after the other an electrolyte and one permeable to ions, but for the electrolyte impermeable wall.
Ein Vorteil dieser bevorzugten Anordnung ist, daß die dem Entladungsraum entnommenen Ionen nach dem Durchgang der Wand in den Elektrolyten aufgenommen werden und dadurch nicht mehr durch die Wand in den Entladungsraum zurückkehren können. Damit wird also erreicht, daß durch Wirksamwerden einer Gleichspannung zwischen dem Entladungsraum und dem Leiter im Behälter, wobei der Leiter gegenüber dem Entladungsraum negativ ist, dem Entladungsraum eine Anzahl Ionen entnommen wird, die beim Wegfallen der Gleichspannung nicht mehr in den Entladungsraum zurückkehren.An advantage of this preferred arrangement is that the ions removed from the discharge space after passing through the Wall are absorbed into the electrolyte and thus no longer return through the wall into the discharge space can. It is thus achieved that by taking effect of a DC voltage between the discharge space and the Conductor in the container, the conductor being negative in relation to the discharge space, a number of ions in the discharge space is taken, which no longer return to the discharge space when the DC voltage drops.
Der Behälter einer erfindungsgemäßen Anordnung kann sich beispielsweise an der Außenseite des Entladungsraumes der Lampe befinden.The container of an arrangement according to the invention can, for example, be on the outside of the discharge space the lamp.
Bei einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Anordnung ist der Behälter als eine im Entladungsraum befindliche Kapsel ausgebildet.In an advantageous arrangement according to the invention, the container is in the form of a capsule located in the discharge space educated.
Ein Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform ist, daß die Entladungslampe auf bekannte Weise ausgebildet werden kann, wobei nur während der Herstellung die genannte KapselAn advantage of this preferred embodiment is that the discharge lamps are designed in a known manner can, with said capsule only during manufacture
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angebracht werden muß. Selbstverständlich muß die Kapsel mit einem elektrischen Anschluß zum Anlegen der betreffenden umkehrbaren Hilfsgleichspannung versehen sein.must be attached. Of course, the capsule must have an electrical connection for applying the relevant reversible auxiliary DC voltage.
Eine erfindungsgemäße Anordnung kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Helligkeit der Lampe zu vergrößern bzw. zu verkleinern. Das bedeutet, daß die Hilfsgleichspannung dann als Abblendvorrichtung verwendet wird.An arrangement according to the invention can be used, for example, to increase the brightness of the lamp or to reduce it. This means that the auxiliary DC voltage is then used as a dimming device.
Bei einer vorteilhaften Anordnung nach der Erfindung, wobei die lampe in wenigstens einem gewissen Spannungsbereich eine positive Spannungs-Stromkennlinie hat, sind Mittel vorhanden, mit denen die Polarität der Hilfsgleichspannung automatisch, abhängig von der Größe des Lampenstromes, eingestellt werden kann.In an advantageous arrangement according to the invention, the lamp in at least a certain voltage range has a positive voltage-current characteristic, means are available with which the polarity of the auxiliary DC voltage automatically, depending on the size of the lamp current, can be adjusted.
Ein Vorteil dieser Anordnung ist, daß ein etwaiges Weglaufen deryiampe aus dem genannten Spannungsbereich mit Hilfe der Hilfsgleichspannung automatisch vermieden wird. Die genannte bevorzugte Lösung ist daher insbesondere dazu geeignet, eine Lampe mit einer derartigen positiven Spannungs-Stromkennlinie besser überwachen zu können.One advantage of this arrangement is that the yiampe may run away from the voltage range mentioned with the aid the auxiliary DC voltage is automatically avoided. The preferred solution mentioned is therefore in particular for this purpose suitable to better monitor a lamp with such a positive voltage-current characteristic.
Im Entladungsraum einer erfindungsgemäßen Lampe kann ein Stoff, beispielsweise Natrium, vorhanden sein, gegebenenfalls mit einem Edelgas zum Zünden dieser Lampe.A substance, for example sodium, can optionally be present in the discharge space of a lamp according to the invention with an inert gas to ignite this lamp.
In einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Anordnung, wobei in der Lampe Ionen von mehr als nur einem Stoff sich an der Entladung beteiligen, ist die Wand zwischen dem Elektrolyten und dem Entladungsraum für Ionen wenigstens eines dieser sich an der Entladung beteiligenden Stoffes nicht durchlässig.In a further preferred arrangement according to the invention, ions of more than one substance are in the lamp participate in the discharge is the wall between the Electrolytes and the discharge space for ions of at least one of these substances participating in the discharge not permeable.
Ein Vorteil dieser bevorzugten erfindungsgemäßen AnordnungAn advantage of this preferred arrangement according to the invention
- 5 - ■- 5 - ■
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ist, daß darin mit der Hilfsgleichspannung der Farbton der ausgesandten Strahlung geändert werden kann. Denn durch Anlegen der Hilfsgleichspannung kann der Entladung entweder ein Stoff entnommen oder ihr zugefügt werden, so daß der Farbton der emittierten Strahlung dabei geändert werden kann.is that in it with the auxiliary DC voltage the hue the emitted radiation can be changed. Because by applying the auxiliary DC voltage, the discharge can either a substance can be removed or added to it, so that the hue of the emitted radiation is changed in the process can be.
Eine erfindungsgemäße Lampe kann beispielsweise eine Hochdruck- oder eine Niederdruckentladungslampe sein.A lamp according to the invention can be, for example, a high pressure or a low pressure discharge lamp.
Die sich an der Entladung beteiligenden Sfoffe können Gase, beispielsweise Neon, Argon usw., oder Metalle, beispielsweise Natrium, Kalium usw., sein.The substances involved in the discharge can be gases, for example neon, argon, etc., or metals such as sodium, potassium, etc., be.
Bei einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Anordnung enthält der Entladungsraum Natrium und besteht wenigstens die Wand zwischen dem Elektrolyten und dem Entladungsraum aus β -Aluminiumoxyd.In an advantageous arrangement according to the invention, the discharge space contains sodium and at least the wall between the electrolyte and the discharge space consists of β- aluminum oxide.
Unter β -Aluminiumoxyd wird in der Literatur Na2O.il AIpO, verstanden.In the literature, β- aluminum oxide is understood to mean Na2O.il AlpO.
Ein Vorteil der letztgenannten bevorzugten Anordnung ist, daß die Trennwand aus β -Aluminiumoxyd durch den Transport der Natriumionen praktisch nicht angegriffen wird, während dies bei vielen Glasarten der Fall ist. Insbesondere eine Lösung, wobei der Behälter als Kapsel ausgebildet ist und die Wand dieser Kapsel aus P -Aluminiumoxyd besteht, ist von besonderem Vorteil.An advantage of the last-mentioned preferred arrangement is that the partition made of β- aluminum oxide is practically not attacked by the transport of sodium ions, whereas this is the case with many types of glass. In particular, a solution in which the container is designed as a capsule and the wall of this capsule consists of P -aluminum oxide is particularly advantageous.
Der Elektrolyt kann beispielsweise aus einem Salz eines Metalles bestehen, dessen Ionen sich, im Entladungsraum an der Entladung beteiligen. Im Falle einer Niederdrucknatriumdampfentladungslampe ist der Elektrolyt vorzugsweise Natriumfluorid. Ein Vorteil des Elektrolyten nach dieser bevorzugten Lösung ist seine thermische und chemischeThe electrolyte can for example consist of a salt of a metal, the ions of which are in the discharge space participate in the discharge. In the case of a low pressure sodium vapor discharge lamp the electrolyte is preferably sodium fluoride. An advantage of the electrolyte after this preferred solution is its thermal and chemical
- 6 309840/0821 - 6 309840/0821
Stabilität.Stability.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung,Fig. 1 is a schematic representation of an inventive Arrangement,
Pig. 2 eine scbematische Barstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Anordnung,Pig. 2 is a schematic representation of a second according to the invention Arrangement,
In der Anordnung nach Pig. 1 ist 1 eine ITiederdruckentladungslampe, die in einem bestimmten Spannungsbereich eine positive Spannungs-Stromkennlinie hat. Mit 2 und 3 sind Eingangsklemmen bezeichnet, die an eine Weehselspannungsquelle von 220 V, 50 Hz angeschlossen werden. Die Klemme ist über eine Reihenschaltung aus einer Relaisspule 4, einem ohmschen Widerstand 5 und der Entladungslampe 1 an die Eingangsklemme 3 angeschlossen. Mit 6 ist eine im Entladungsraum der Lampe 1 vorhandene Kapsel bezeichnet, deren Wand aus β -Aluminiumoxyd besteht. Me Kapsel 6 ist an einen isolierten elektrischen Leiter 7 angeschlossen. In der Kapsel befindet sich ein Elektrolyt aus Natriumfluprid. In der Kapsel könnte in einem anderen Ausführungsbeispiel auch reines Natrium vorhanden sein.In the arrangement of Pig. 1 is a low-pressure discharge lamp which has a positive voltage-current characteristic curve in a specific voltage range. With 2 and 3 input terminals are designated, which are connected to an alternating voltage source of 220 V, 50 Hz. The terminal is connected to the input terminal 3 via a series circuit comprising a relay coil 4, an ohmic resistor 5 and the discharge lamp 1. With a 6 in the discharge space of the lamp 1 capsule is referred to, the wall of which consists of β- aluminum oxide. Me capsule 6 is connected to an insulated electrical conductor 7. The capsule contains an electrolyte made from sodium flupride. In another embodiment, pure sodium could also be present in the capsule.
Der Anschluß des Leiters 7 ist wie folgt; Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 5 und der Spule 4 ist über eine Diode 8 an eine Reihenschaltung aus einer Zener-Diode 9 und zwei ohmschen Widerständen 10 und an einen Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 5 und der Entladungslampe 1 angeschlossen. Der Leiter 7 ist an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 10 und 11 angeschlossen. Ein Anzapfungspunkt 12 des Leiters 7 iät über einen Leiter 13, einen Kontakt 14 der Relaisspule 4 und eine Diode 15 an die Klemme 2 angeschlossen.The connection of the conductor 7 is as follows; The connection point between the resistor 5 and the Coil 4 is connected in series via a diode 8 a Zener diode 9 and two ohmic resistors 10 and to a connection point between the resistor 5 and the discharge lamp 1 connected. The conductor 7 is at the connection point between the resistors 10 and 11 connected. A tapping point 12 of the conductor 7 iät Via a conductor 13, a contact 14 of the relay coil 4 and a diode 15 connected to terminal 2.
- 7 -3098AO/0821- 7 -3098AO / 0821
Beim Anschließen der Klemmen 2 und 3 an die genannte Wechselspannung Ton 220 V, 50 Hz fängt die Entladungslampe 1 zu brennen an. Dabei dient der Widerstand 5 kaum dazu, eine stabilisierende Wirkung zu erhalten. Die Lampe 1 brennt nämlich normalerweise in ihrem positiven Spannungs-Stromkennliniengebiet. Sollte nun aus irgendeinem Grund die Stromstärke in der Lampe 1 besonders hoch werden, so wird damit der Spannungsabfall am Widerstand 5 derart ansteigen, daß die Zener-Diode 9 durchschlägt. Dann wird Strom fließen durch den !reis 3, 1, 11, 10, 9, 8, 4, 2. Dieser Hilfsstrom wird dazu führen, daß die Spannung an der Kapsel 6, die der Spannung zwischen den Widerständen 11 und 10 entspricht, falls die Klemme 3 gegenüber der Klemme 2 positiv ist, gegenüber der Elektrode 16 einen negativen Wert erhält. Dadurch werden Uatriumionen in der Hauptentladung von der Lampe 1 zur Kapsel 6 gezogen, d.h. diese Ionen werden der Hauptentladung entnommen, gehen durch die Wand aus fo -Aluminiumoxyd der Kapsel 6 und werden in den Elektrolyten aus Natriumfluorid aufgenommen. Da der Hauptentladung Ionen entnommen werden, sinkt die Stromstärke in der Hauptentladung der Lampe 1, wodurch in einem bestimmten Augenblick der Hilfskreis 11, 10, 9, 8 sich wieder ausschaltet und die Lampe auf normale Weise weiter brennt.When connecting terminals 2 and 3 to the alternating voltage Ton 220 V, 50 Hz, the discharge lamp 1 starts to burn. The resistor 5 hardly serves to obtain a stabilizing effect. This is because the lamp 1 normally burns in its positive voltage-current characteristic area. If, for whatever reason, the current intensity in the lamp 1 becomes particularly high, the voltage drop across the resistor 5 will increase in such a way that the Zener diode 9 breaks down. Then current will flow through the rice 3, 1, 11, 10, 9, 8, 4, 2. This auxiliary current will cause the voltage on the capsule 6, which corresponds to the voltage between the resistors 11 and 10, if the terminal 3 is positive with respect to the terminal 2, with respect to the electrode 16 receives a negative value. As a result, sodium ions are drawn in the main discharge from the lamp 1 to the capsule 6, ie these ions are removed from the main discharge, pass through the fo -aluminum oxide wall of the capsule 6 and are absorbed in the sodium fluoride electrolyte. Since ions are removed from the main discharge, the current intensity in the main discharge of the lamp 1 drops, as a result of which the auxiliary circuit 11, 10, 9, 8 switches off again at a certain moment and the lamp continues to burn in the normal way.
Die Hilfsanordnung 15, 4, 14, 13, 7 wird verwendet, wenn die Stromstärke durch die Lampe 1 einen zu niedrigen Wert erhält, um dafür zu sorgen, daß wieder weitere Katriumionen aus der Kapsel 6 in den Entladungsraum der Lampe 1 gebracht werden. Wenn nämlich die wirksame Stromstärke durch die Spule 4 des Relais einen bestimmten Wert unterschreitet, wird der Kontakt 14 geschlossen, woüurch infolge der Diode 15 (in denjenigen halben Perioden, in denen die Eingangsklemme 2 gegenüber der Klemme 3 positiv ist) die Kapsel im Mittel gegenüber der Elektrode 16 positiv wird. Die elektrische Spannung zwischen dem Leiter 6 und der Elektrode 16 muß selbstverständlich hoch genug sein, umThe auxiliary assembly 15, 4, 14, 13, 7 is used when the current intensity through the lamp 1 receives a value that is too low to ensure that more sodium ions are again produced can be brought from the capsule 6 into the discharge space of the lamp 1. Namely, if the effective amperage through the Coil 4 of the relay falls below a certain value, the contact 14 is closed, whereby as a result of Diode 15 (in those half periods in which input terminal 2 is positive with respect to terminal 3) the Capsule becomes positive on average with respect to electrode 16. The electrical voltage between the conductor 6 and the Electrode 16 must of course be high enough to
- 8 309840/0821 - 8 309840/0821
zunächst Natriumionen aus dem Natriumfluorid freizumachen.first to free sodium ions from the sodium fluoride.
In einem anderen Ausführungsbeispiel, siehe Fig. 2, wobei eine Kapsel 50 in einer Entladungslampe 51 aus einer gesonderten Gleichspannungsquelle 52 gespeist wird, befindet sich im Entladungsraum der lampe.51 außer Natrium auch eine Menge Zäsium und Kalium. Man kann dabei durch Einschaltung der Hilfsgleichspannung der Entladung entweder Natrium entnehmen oder hinzufügen und auf diese Weise eine Änderung des Farbtones des durch die Entladungslampe ausgestrahlten Lichtes erhalten. Die Wand der Kapsel 50 besteht hier aus β-Aluminiumoxyd, das nur für Natriumionen durchlässig ist. Die Umschaltung mit der Hilfsspannung erfolgt mit einem Schalter 53. Mit 54 und 55 sind Eingangsklemmen der Anordnung bezeichnet.56 ist eine induktive Stabilisierungsdrossel.In another exemplary embodiment, see FIG. 2, where a capsule 50 in a discharge lamp 51 is fed from a separate direct voltage source 52, there is a quantity of cesium and potassium in the discharge space of the lamp.51 in addition to sodium. By switching on the auxiliary DC voltage, sodium can either be removed from or added to the discharge and in this way a change in the hue of the light emitted by the discharge lamp can be obtained. The wall of the capsule 50 here consists of β- aluminum oxide, which is only permeable to sodium ions. A switch 53 is used to switch over with the auxiliary voltage. Input terminals of the arrangement are denoted by 54 and 55. 56 is an inductive stabilizing choke.
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