DE2432210C3

DE2432210C3 - Halogenmetalldampflampe

Info

Publication number: DE2432210C3
Application number: DE2432210A
Authority: DE
Inventors: Frederic Alexandria N.H. Kouri (V.St.A.)
Original assignee: GTE Sylvania Inc
Current assignee: GTE Sylvania Inc
Priority date: 1973-07-09
Filing date: 1974-07-05
Publication date: 1978-05-11
Also published as: BE817402A; DE2432210B2; JPS5038379A; US3858078A; DE2432210A1; CA999914A; JPS555500U; GB1470814A

Description

Die Erfindung betrifft eine Halogenmetalldainpflanipe für allgemeine Beleuchtung, die innerhalb eines äußeren Kolbens mit einseitigem Sockel eine Entladungsröhre mit Elektroden an beiden Enden etwa in Längsrichtung orientiert aufweist, in der bei normalem waagerechtem Betrieb der Lampe die Bogenentladung nicht linear verläuft, sondern nach oben gebogen ist.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Halogenmetalldampflampen der Art, wie sie zur allgemeinen Beleuchtung verwendet werden. Derartige Lampen umfassen eine meist zylindrische Entladungsröhre, die an jedem Ende Elektroden aufweist. Die Entladungsröhre enthält eine Füllung aus Quecksilber, Metallhalogenid und, für Zündzwecke, einem inerten Gas. Während des normalen Betriebs liegt der Druck innerhalb der Entladungsröhre bei I bis 10 Atmosphären und die Temperatur der Entladungsröhre bei ungefähr 500 bis 1000° C.

Halogenmetalldampflampen für allgemeine Belcuchtungszwecke sind in den letzten fünf bis zehn Jahren wirtschaftlich nutzbar geworden, weil sie leistungsfähiger als Hochdruckquecksilberdampflampen sind und ein weißeres Licht als diese liefern. Die Entladungsröhre in Halogenmetalldampflampen besteht im allgemeinen aus Quarzglas, einem Glas mit hohem Siliciumdioxidgehalt. mit abgedichteten Preßglasdurchführungen an jedem Ende. Da die Entladungsröhre ein gerader Zylinder ist, ist die lagemäßige Ausrichtung der Röhre während des Lampenbetriebs unwesentlich (siehe beispielsweise DE-OS 22 01 831).

Obgleich es keinen Stand der Technik gibt, in dem gewölbte oder gekrümmte Entladungsröhren auf dem Gebiet der Halogenmetalldampflampen offenbart sind, haben gekrümmte Entladungsröhren in anderen Arten von Bogenentladungslampen Anwendung gefunden. Vor fünfzig bis sechzig Jahren sind zum Beispiel gekrümmte Entladungsrohren in Bogenentladungscjuecksilberdampflampen verwendet worden, doch lag der Grund /um Krümmen der Entladungsröhre darin, die zwei als Elektroden dienenden Becken mit flüssigem Quecksilber getrennt zu halten. Siehe hierzu DE-PS 6 84 934.

In einigen kapillaren Bogenentladungslampen, z. B.

wie in der US-PS 21 90 657 beschrieben, war nur die obere Entladungsröhrenwand einer horizontal betriebenen Lampe gekrümmt, um ein Überhitzen des Mittelteil·, der Entladungsröhre zu vermeiden. Derartige L-mipen waren im Vergleich zu den jetzt verwendeten handelsüblichen Halogenmetalldampflampen sehr stark belastet (Watt/cm-¹) und wiesen eine dickere Enlladungsröhrenwand sowie einen geringeren Innendurchmesser auf. In diesen Lampen erstreckte sich die Bogenentladung bis /u den Wänden der Entladungsröhre und wurde von diesen begrenzt.

Bei Überhitzung der Glaswand wird diese kristallin verändert und hinsichtlich des UV-Durchschnitts verschlechtert, wie der US-PS 21 79 bOb /u entnehmen ist.

Im Gegensat/ da/u ist die Bogenentladung der jetzigen ilalogenmetalldanipflampen nicht von den Wänden der Entladungsröhre begrenzt und die Bogenentladungsform kann deshalb nicht von Konvektionsströnien innerhalb der Enllndungsröhre nachteilig beeinflußt werden.

Gekrümmte Entladungsröhren sind auch auf dem Gebiet der Niederdruck-Entladungslampen, wie /. B. der Leuchtstofflampen und der Niederdrucknatriumdampflampen offenbart worden. Bei derartigen Lampen ist es üblich, eine U-förmige Entladungsröhre zu verwenden, um Platz zu sparen, weil solche Entladungsröhren so gering belastet sind, daß im Vergleich zu llalogenmetalldampflampen eine äußerst lange Entladungsröhre für eine Lampe von nur geringer Leistungsaufnahme benötigt wird.

In den jetzigen handelsüblichen Halogenmetalldampflampen, die in horizontalem Betrieb verwendet werden, ist die Bogenentladung in der Entladungsröhre so von Konvektionsströmen beeinflußt, daß die Bogenentladung nicht gleichachsig mit der geraden zylindrischen Entladungsröhre verläuft. Statt dessen ist die Bogenentladung zum oberen Abschnitt der Entladungsröhre hin gebogen oder gekrümmt und erstreckt sich dort bis zur Wand.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde den Wirkungsgrad derartiger Halogenmeialldampilanpen zu verbessern.

Diese Aufgabe wuide für Halogennietalldampflampen der eingangs genannten Art erfindungsgemäß nach dem Kennzeichen des Hauplanspruchs gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Unteranspruch enthalten.

Es wurde gefunden, daß eine Wölbung der Entladungsröhre, die bewirkt, daß eine bei normalem horizontalem Lampenbetrieb von Konvektionsströmen gebogene Bogenentladung innerhalb der Entladungsröhre im wesentlichen zentriert wird, zu einer beträchtlichen, unerwarteten Steigerung im Wirkungsgrad der Lampe führt. Die Steigerung beträgt ungefähr 10 oder 15% und kann höher sein. Die Zentrierung der Bogenentladung innerhalb der Entladungsröhre bedeutet, daß der Kern der Lichtbogenentladung im wesentlichen mit der gekrümmten Achse oder der Mittellinie der bogenförmig gewölbten Entladungsröhre übereinstimmt, oder mit anderen Worten, daß die sichtbare Bogenentladung im wesentlichen gleich weit von den Wänden der Entladungsröhre entfernt ist.

Natürlich ist es nötig daß eine derartige Lampe einen Sockel aufweist, der beim Einstecken in eine Fassung die Entladungsröhre in eine solche Lage bringt, daß sich deren Wölbung oben befindet. Das steht im Gegensatz zu der üblichen Art von Schraubsockel, der bei

handelsüblichen Halogenmetalldampflampen nach dein S'ande der Technik verwendet wird. Ein Schraubsockel ist kein Lageregelungssockel und kann in Lampen nach dein Stande der Technik verwendet werden, da deren Entladungsröhren gerade Zylinder sind.

tin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden naher beschrieben.

Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, besitzt die HalogenmeiaüJampflampe einen äußeren Glaskolben I. Dieser ist an seinem Ende mit einem abgedichteten Eintrittsstutzen 2 versehen, durch welchen sich relativ steife Zuführungsdrähte 3 und 4 erstrecken, die mit ihren äußeren Enden an die elektrischen Kontakte eines Lageregelungssockels 5 angeschlossen sind. Innerhalb des Kolbens 1 befindet sich eine bogenförmig gewölbte Entladungsröhre 6. Die Beziehung zwischen der Entladungsröhre 6 und dem Sockel 5 ist so geregelt, dall beim Einstecken des Sockels 5 in eine geeignete Fassung die Lampe s-ich in einer im wesentlichen waagerechten Lage befindet und die Wölbung der Entladungsröhre6 oben liegt.

Die Entladungsröhre 6 ist innerhalb des Kolbens 1 an jedem Ende mittels Metallrahmen 7 und 8 unterstützt. Die Metallrahmen 7 und 8 umfassen starre Drähte 9 bzw. 10. an denen Röhrenhalter oder Klemmen Il bzw. 12 befestigt sind, von denen jede ein mit Preßglasdi. rchführung versehenes Ende der Entladungsröhre 6 unterstützt. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, sind die Klemmen 11 und 12 wegen der Bogenform der Entladungsröhre 6 im Winkel zur Achse des Kolbens I angeordnet. Im Stande der Technik waren ähnliche Arten von Klemmen im allgemeinen senkrecht zur Kolbenachse angeordnet, da sich die Entladungsröhre koaxial zum Kolben erstreckte.

Der Metallrahmen 7 wird vom Zuführungsdraht 4 unterstützt, mit dem er verschweißt ist. Der Metallrahmen 8 wird am anderen Ende durch Blattfedern 13 aus Metall unterstützt, welche gegen die Innenwand des Kolbens I drücken.

Die elektrische Verbindung vom Zuführungsdraht 4 zur nächstliegenden Hauptelektrode (nicht gezeigt, sie ist durch den reflektierenden Überzug 14 verdeckt) erfolgt über den Verbindungsdraht 15. Die elektrische Verbindung vom Zuführungsdraht 3 zur anderen Hauptelektrode (ebenfalls nicht gezeigt) erfolgt durch den Draht 16. Die elektrische Verbindung vom Zuführungsdraht 3 zur Zündelektrode (nicht gezeigt) erfolgt über den Widerstand 17. Ein Bimetallschalter 18 stellt nach erfolgter Lampenzündung einen Kurzschluß zwischen der Zündelektrode und der benachbarten Hauptelektrode her.

Die Atmosphäre innerhalb des Kolbens 1 besteht aus einem inerten Gas, wie z. B. Stickstoff. Im Kolben ι befindet sich ferner ein am Rahmen 8 befestigter Getter 19 zum Gettern von Wasserstoff.

Die Entladungsröhre 6 hat eine Bogen- oder Wölbungsform, die im wesentlichen der Form der Bogenentladung in dieser Röhre während des Normalbetriebs der Lampe in waagerechter Lage entspricht. Bei einem solchen Betrieb ist die Bogenentladung hauptsächlich wegen der Konvektiunssttöme innerhalb der Entladungsröhre normalerweise nach oben gekrümmt oder gebogen. Die besten Ergebnisse für den Zweck der Erfindung werden erzielt, wenn die Bogenentladung innerhalb der bogenförmig gewölbten Eniladungsiöhre im wesentlichen .-.entriert ist. d.h.

wenn die sichtbare Bogenentladung im wesentlichen gleich weit von den Wanden der Entladungsröhre entfernt ist.

In einem Vergleich von 400-W-llalogenmetalidampflampen zeigten die Lampen nach dem Stande- der

ίο Technik, d. h. Lampen mit einer geraden Entladungsröhre, bei waagerechtem Betrieb einen Wirkungsgrad von 85 bis 87 Lumen pro Watt. Lampen mit einer bogenförmig gewölbten Entladungsröhre hatten dagegen einen Wirkungsgrad von 102 bis 105 Lumen pro Watt. In Lampen nach dem Stande der Technik war die sichtbare Bogenentladung fast über die gesamte Lange der Entladungsröhre zur oberen Wand der Entladungsrohre hin verschoben, während der Raum zwischen der Bogenentladung und der unteren Wand ungefähr der Hälfte des Durchmessers der sichtbaren Bogenentladung entsprach.

In den Lampen mit bogenförmig gewölbu-r Entladungsröhre war die sichtbare Bogenentladung im wesentlichen innerhalb der bogenförmig gewölbten

>j Entladungsröhre zentriert, der Raum zwischen der Entladung und den Wänden der Entladungsröhre machte ungefähr ein Viertel des Durchmessers der sichtbaren Bogenentladung aus. In diesen Entladungsröhren war die Krümmung derart, daß der von zwei Enden der Entladungsröhre gebildete Winkel ungefähr 140' betrug.

Experimente über eine Veränderung der Krümmung, bei denen der von den zwei Enden der Entladungsrohre gebildete Winkel von 180' (eine gerade Röhre) bis zu 0 (eine U-förmige Röhre) variiert wurde, ergaben daß eine Zentrierung der Boger ntladung. zumindest bei I lalogenmetalldampflampen der Art. wie sie zur Zeit für allgemeine Beleuchtungszwecke verwendet werden, im allgemeinen bei Winkeln zwischen ungefähr 130 und 160' stattfindet. Die Krümmung der Bogenentladung und folglich die Form der bogenförmig gewölbten Entladungsröhre ist hauptsächlich abhängig von der Cieschwindigkeit der Konvektionsströme innerhalb der Entladungsröhre, die wiederum vom Druck innerhalb der Entladungsröhre, der Temperatur der Entladung und dem Durchmesser der Enlladungsröhre abhängt. Das Ausmaß der Biegung der Bogenentladung erhöht sich mit zunehmendem Druck, zunehmender Temperatur und zunehmendem Durchmesser der Entladungsröhre.

Ein weiterer unerwarteter Vorteil dieser Lampen besteht in einer wesentlichen Verbesserung in der Aufrechterhaltung des Lichtstromes während der Zeit des Lampenbetriebes. Bei den oben erwähnten 400-W-Lampen zeigten die La.npen nach dem Stande der Technik eine Aufrechterhaltung des Lichistromes von 72,5% nach 2000 Betriebsstunden, d. h., ihr Wirkungsgrad in Lumen pro Watt nach 2000 Stunden betrug nur 72,5% ihres anfänglichen Wirkungsgrades. In den 400-W-Lampen mit der bogenförmig gewölbten Entladungsröhre belief sich der Wirkungsgrad nach 2000 Beiric'bsstunden noch auf 87% des anfanglichen Wirkungsgrades.

Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Halogcnmetalldampflampe für allgemeine Beleuchtung, die innerhalb eines äußeren Kolbens mit einseitigem Sockel eine Entladungsröhre mit Elek troden an beiden Enden etwa in Längsrichtung orientiert aufweist, in der bei normalem, waagerechtem Betrieb der Lampe die Bogenentladung nicht linear verläuft, sondern nach oben gebogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsröhre (6) bogenförmig nach oben gewölbt ist. wobei die Enden der Entladungsröhre (6) einen /wischen IJO" und lbO° liegenden Winkel miteinander bilden, und daß der Sockel (5) am äußeren Kolben (1) als Lageregelungssockel ausgebildet ist.

2. Halogenmetalldampflampe gemäß Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß dii Wölbung der Entladungsröhre (6) so gewählt ist. daß der Kern der Bogenentladung im wesentlichen mit der längs verlaufenden Mittellinie der bogenförmig gewölbten Entladungsröhre (6) zusammenfällt.