DE2457765A1

DE2457765A1 - Entladungslampe mit zwei innenelektroden

Info

Publication number: DE2457765A1
Application number: DE19742457765
Authority: DE
Inventors: Leo Modest Sprengers
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1973-12-19
Filing date: 1974-12-06
Publication date: 1975-06-26
Also published as: SE403533B; IT1027725B; US3956656A; JPS6010050Y2; FR2255703A1; ATA999974A; DE2457765C2; FR2255703B1; SE7415710L; NL166578C; AR204258A1; BE823463A; JPS5094776A; GB1486334A; NL7317359A; NL166578B; CA1013414A; ES433001A1; AU7647574A; BR7410477D0

Description

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Anmeldung vom ι 5. DßZ. 1974

"Entladungslampe mit zwei Innenelektroden".

Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe mit mindestens zwei Innenelektroden, die im Betriebszustand eine metallhaltige Flüssigkeit im Entladungsraum aufweist und bei der ein kapillarer Verbindungskanal Yoi'gesehen'ist, dessen eines Ende sich in einer Ruhestelle der Flüssigkeit befindet und dessen zweites Ende im Entladungsraum liegt, wobei im Betriebszustand der Lampe das zweite Ende des Verbindungskanals eine
höhere Temperatur hat als das erste Ende und wenigstens ein Teil der Flüssigkeit durch den Verbindungskanal
vom einen zum anderen Ende transportiert wird.

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Unter Metall sei hierbei sowohl ein einziges Metall (z.B. Natrium), oder· eine Kombination von Metallen (z.B. ein Amalgam) als auch eine Metallvex-bindung (z.B. Natriumjodid) verstanden.

Unter kapillarem Verbindungskanal sei hierbei ein Kanal verstanden, der von der angegebenen Flüssigkeit benetzt wird vind dessen wirksamer Querschnitt so klein ist, dass im Kanal mit der Flüssigkeit eine kapillare Wirkung ausgelöst wird.

Eine bekannte Entladungslampe der angedeuteten Art ist beispielsweise in der französischen Patentschrift 1463568 beschrieben. Ein Nachteil dieser bekannten Entladungslampe ist, dass das zweite Ende des kapillaren Verbindungskanals nahe der Rückseite einer Elektrode liegt. Dies bedeutet, dass es hinsichtlich der Temperatur dieses Endes wenig Wahlmöglichkeiten gibt. Dies ist eine Folge der Temperatur an dieser Rückseite der Elektrode.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Entladungslampe der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei der die Wahl der Temperatur des zweiten Endes des kapillaren Verbindungskanals freier ist. Es sei bemerkt, dass die Temperatur dieses zweiten Endes auch für die Dampfspannung in der Entladungslampe bestimmend ist. Dies hängt damit zusammen, dass die Temperatur dieses zweiten Endes die höchste Temperatur darstellt, bei

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der der sich in der Entladung beteiligende Stoff noch in flüssiger Form auftritt. Eine freiere Wahl dieser Temperatur ist daher besonders nützlich.

Eine erfindungsgemässe Entladungslampe ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende des kapillaren Verbindungskanals zwischen den beiden Elektroden liegt.

Ein Vorteil der erfindungsgemässen Entladungslampe ist, dass die Temperatur des zweiten Endes des kapillaren Verbindungskanals und damit die Dampfspannung des sich in der Entladung beteiligenden Stoffes, in weiten Grenzen wählbar ist. Die Erfindung basiert faktisch darauf, dass die zum Verdampfen der Flüssigkeit nähe dem zweiten Ende des kapillaren Verbindungskanals erforderliche Wärme der Entladung zwischen den beiden Elektroden entzogen werden kann.

Die Ruhestelle für die Flüssigkeit kann sich z.B. zwischen den Elektroden befinden. Es ist weiter denkbar, dass sich die Ruhestelle der Flüssigkeit in einem Ansatz der Entladungslampe befindet. Gleichfalls ist es möglich, dass sich die Ruhestelle der Flüssigkeit hinter einer Elektrode befindet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Entladungslampe länglicher Form befindet sich der kapillare Verbindungskanal nahe der Wand der Entladungslampe und verläuft nahezu parallel

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zur Mittellinie der Entladungslampe.

Unter der Mittellinie der Entladungslampe sei hierbei die Verbindungslinie der Mittelpunkte der Querschnitte der Entladungslampe verstanden.

Ein Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform ist, dass der kapillare Verbindungskanal die Entladung in der Lampe nahezu nicht stört.

Der kapillare Verbindungskanal besteht zum Beispiel aus einem Röhrchen, das nur an den Enden offen ist. Es ist gleichfalls denkbar, dass der kapillare Verbindungskanal aus einem Röhrchen besteht, das nicht nur an den Enden offen ist, sondern auch in der Seitenwand eine oder mehrere öffnungen aufweist. Bei einer anderen Ausführungsform des kapillaren Verbindungskanals besteht es beispielsweise aus einer Nut in der Innenfläche der Entladungslampe. Es ist weiter denkbar, dass der kapillare Verbindungskanal durch einen Schlitz zwischen einem dünnen Stab, der stellenweise an der Innenwandung der Entladungslampe befestigt ist, und dieser Innenwandung gebildet ist.

Bei einer folgenden bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Entladungslampe länglicher Form steht wenigstens ein Teil des kapillaren Verbindungskanals quer zur Mittellinie der Entladungslampe.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass dex kapillare Verbindungskanal in der Regel ziemlich

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kurz sein kann, weil, wenn der Verbindungskanal in dieser Richtung quer zur Mittellinie der Entladungslampe steht, bereits ziemlich rasch ein Punkt erreicht wird, an dem die Temperatur für das zweite Ende dieses kapillaren Verbindungskanals hoch genug ist.

Eine weitere Verbesserung der letztgenannten bevorzugten Ausführungsform wird erhalten, wenn der quer zur Mittellinie der Entladungslampe stehende Teil des kapillaren Verbindungskanals nahezu senkrecht auf dieser Mittellinie steht und sich das zweite Ende dieses kapillaren Verbindungskanals nahe dieser Mittellinie befindet.

Ein Vorteil dieser weiteren Verbesserung ist, dass der kapillare Verbindungskanal äusserst kurz sein kann und dadurch aus nur^wenig Material bestehen kann, wodurch die Anwesenheit dieses Kanals die Entladung kaum stört. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch diese geringe Materialmenge die Wärmeleitung über diesen Kanal klein ist.

Eine andere Verbesserung in der letztgenannten bevorzugten Ausführungsform stellt die Ausbildung des kapillaren Verbindungskanals als eine Spirale dar, bei der sich das zweite Ende dieses Kanals .nahe der Mittellinie der Entladungslampe befindet.

Ein Vorteil dieser weiteren Verbesserung ist, dass der kapillare Verbindungskanal auf äusserst ein-

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fache Weisedn einer Entladungslampe montiert werden kann, Man schiebt nämlich die Spirale quer in die Entladungslampe hinein, wobei sich die Aussenseite der Spirale an der Innenwandung dieser Lampe festklemmt.

Wie bereits bemerkt, kann der Verbindungskanal auf verschiedene Weise ausgeführt werden, beispielsweise als Nut in der Innenwandung der Entladungslampe oder zum Beispiel als Schlitz zwischen einem Draht und der Innenwandung der Entladungslampe.

Bei einer folgenden bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Entladungslampe besteht die Wand des kapillaren Verbindungskanals aus zwei oder mehreren nebeneinander liegenden Drähten, die ggf. verdrillt, geflochten oder umflochten sind.

Ein Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform ist, dass ein sehr einfacher Verbindungskanal möglich wird, wobei gleichfalls das Material der Wand der Entladungslampe für den kapillaren Transport der Flüssigkeit unwichtig geworden ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Entladungslampe, bei der die Entladungslampe als U-förmige Niederdrucknatriumdampf entladungslanrpe ausgebildet ist, wobei sich die Ruhestelle der Natriumflüssigkeit in der Krümmung der U-förmigen Entladungslampe befindet, ist die Länge des kapillaren Verbindungskanals derart gross gewählt,

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dass das zweite Ende dieses Kanals - im Betriebszustand der Entladungslampe - eine Temperatur von mindestens 250³C aufweist.

Ein Vorteil der letztgenannten bevorzugten Ausführungsform ist, dass das Natrium in der Entladungslampe stets'eine genügend hohe Dampfspannung haben kann. Die Dampfspannung hat im Falle einer Niederdrucknatriumdamptentladungslampe bekanntlich einen günstigsten Wert bei einer Temperatur von ca. 26o PC.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Niederdrucknatriumdampfentladungslampe.

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Entladungsrohr einer zweiten erfindungsgemässen Entladungslampe,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Teil der Lampe nach Fig. 2, ' '.

Fig, k einen Querschnitt durch eine Entladungslampe einer erfindungsgemässen dritten Lampe,

Fig. 5 einen Längsschnitt (Teilansicht) durch einen Teil einer vierten erfindungsgemässen Lampe, und

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des kapillaren Verbindungskanals und seiner Befestigungsteile in dor Lampe nach Fig. 5· ' '

In Fig. 1 ist 1 ein Aussenkolben einer Nieder-

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drucknatriumdampfentladungslampe. Sie ist eine Lampe von ca. 90 Watt. 2 stellt einen Lampensockel dar. Im Aussenkolben 1 befindet sich. e±no U-förmiges Entladungsrohr 3 mit Elektroden 4 und 5· Mit 6 ist die Krümmung des Entladungsrohres 3 angegeben, in der sich auch im Betriebszustand der Lampe eine Menge flüssigen Natriums 7 befindet. Ein aus Gehlenit bestehendes Kapillarröhrchen 8 ragt mit seinem ersten Ende in den Flüssigkeitsvorrat 7 hinein, während sein anderes Ende 9 näher an der Elektrode 5 liegt. Im Betriebszustand der Entladungslampe wird flüssiges Natrium 7 durch Kapillarwirkung durch das Röhrchen 8 transportiert und erreicht die Öffnung 9· An dieser Stelle verdampft durch die höhere Temperatur das transportierte Natrium und beteiligt sich dabei in der Entladung. Der Nätriumdampf verflüssigt sich danach wieder an der Stelle von 7· Das Natrium führt somit gleichsam einen Kreislauf aus, bei dem der Transport von der kälteren Stelle 7 zur wärmeren Stelle 9 durch den kapillaren Verbindungskanals erfolgt. In einem konkreten Falle betrug die Länge des Röhrchens 8 ungefähr 15 Zentimeter und der Innendurchmesser ca. 200/U, die Wanddicke des Röhrchens 8 betrug ca. 70/U. Die Gesamtlänge des Entladungsrohres 3 betrug dabei ca. 2 χ 4θ cm. Die Temperatur des Flüssigkeitsvorrats 7 betrug ca. 23ÖÜ. Die Temperatur am anderen

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Ende 9 des Verbindungskanals 8 war ca. 26o°C.

Von der beschriebenen Niederdrucknatriumdampf entladungslampe nach Fig. 1 wurde anfangs ca. 90 Watt aufgenommen. Nach 1000 Brennstunden wurde keine Erhöhung dieser Wattzahl festgestellt. Bei bekannten nicht erfindungsgemässen Niederdrucknatriumdampfentladungslampen, bei denen das Entladungsrohr sogenannte Buckel aufwies, wurde manchmal festegestellt, dass nach ungefähr 1000 Brennstunden das ursprünglich in diesem Buckeln befindliche flüssige Natrium zu einen grossen Teil verschwunden war und dass sich dieser Teil in der Krümmung des Entladungsrohres angehäuft hatte. In diesem Falle betrug die von der Lampe anfangs aufgenommene Leistung ebenfalls ca. 90 Watt. Nach 1000 Brennstunden hatte sich die Leistung jedoch um ungefähr 6 % erhöht. Ein derartiger Anstieg der Leistungsaufnahme ist nachteilig, u.a. weil dies beim Entwurf einer mit diesen Lampen auszurüstenden Beleuchtungsanlage berücksichtigt werden muss.

Ein Vorteil der erfindungsgemässen Lampe in bezug auf die eben erwähnte bekannte Lampe ist weiter, dass die erfindungsgemässe Lampe nicht mit Buckeln versehen zu werden braucht.

In Fig. 2 und in Fig. 3 ist eine Abwandlung angegeben, bei der¹ ein Querschnitt, bzw. ein Längsschnitt durch ein Entladungsrohr 10 ähnlich dem Rohr

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2 U 5 7 7 ß S

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3 nach. Fig. 1 gezeigt ist. 11 und 12 sind aneinander gestellte Gehlenitglasstäbchen. Diese Stäbchen bilden die Wand eines kapillaren Verbindungskanals für den Transport des Natriums."

In Fig. h ist eine Abwandlung angegeben, bei der in vergrössertem Massstab ein Querschnitt eines Entladungsrohres 30 gezeigt ist, das gleichfalls dem Rohr 3 nach Fig. 1 gleichartig ist. 31 ist eine Menge flüssigen Natriums an ihrer Ruhestelle. 32 stellt einen spiralförmigen Verbindungskanal mit kapillaren Querabmessungen dar, wobei diese Spirale quer zur Längsi"ichtung (Mittellinie) des Entladungsrohres steht. Das zweite Ende 33 des kapillaren Verbindungskanals 32 befindet sich ungefähr nahe der Mittellinie 3h der Entladungslampe. Die Temperatur der Flüssigkeit an der Ruhestelle 31 betrug wiederum 230⁰C und am Ende 33 über 250°C im Betriebszustand der Entladungslampe. Die Spirale 32 bestand, aus drei verdrillten^ Drähten aus platiniertem Molybdän mit je einem Durchmesser von ca. 100 /U.

Auch mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. wurde festgestellt, dass die Leistungsaufnahme der Entladungslampe nicht die Erhöhung der erwähnten bekannten Buckellampe aufwies.

In Fig. 5 ist k0 ein Teil eines Aussenkolbens einer Niederdrucknatriumlampe, die der in Fig. 1 dar-

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gestellten Lampe gleichartig ist, 41 ist ein Teil des U-förmigen Entladungsrohres. Ein hufeisenförmiger Bügel 42 (vgl. Fig. 6) klemmt sich an der Innenwand des Entladungsrohres 41. Über einige verdrillte Metalldrähte 43. ist der Bügel 42 mit dem eigentlichen kapillaren Verbindungskanal 44, der aus platiniertem Molybdän besteht, verbunden! Die Basis des Kanals 44 und die Drähte 43 befinden sich teilweise in der Ruhestelle einer Natriumflüssigkeit 45· Der Bügel 42 dient zur Befestigung des kapillaren Verbindungskanals 44 im Entladungsrohr 41. Die Wirkungsweise des kapillaren Kanals 44 ist die gleiche wie des Kanals 8 nach Fig. 1. Ein Vorteil der Lampe nach Fig. 5 ist jedoch die wesentlich geringere Länge des kapillaren Verbindungskanals. ·

Die Erfindung ist hiei* an Hand von Beispielen mit Niederdrucknatriumdampfentladungslampen beschrieben. Es ist jedoch gleichfalls denkbar, dass die Erfindung bei anderen Entladungslampen, wie Quecksilberdampfentladungslampen, angewandt wird. Auch beschränkt sich die Erfindung nicht auf Niedßrdruckentladungslampen, denn es ist gleichfalls denkbar, dass die Erfindung in Hochdruckentladungslampen, z.B. in einer Hochdrucknatriumdampf entladungslampe oder in einer Hochdruckmetallhalogenidlampe, angewandt wird.

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Es ist nicht notwendig, dass sich der kapillare Verbindungskanal vollständig im Entladungsraum befindet. Es ist auch denkbar, dass sich ein Teil dieses Verbindungskanals ausserhalb des Entladungsrohres befindet.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

1. Entladungslampe mit mindestens zwei Innenelektroden, die im Betriebszustand eine metallhaltige Flüssigkeit im Entladungsraum aufweist und bei der ein kapillarer Verbindungslcanal vorgesehen ist, dessen eines Ende sich in einer Ruhestelle dex" Flüssigkeit befindet und dessen zweites Ende im Entladungsraum liegt, wobei im Betriebszustand der Lampe das zweite Ende des Verbindungskanals eine höhere Temperatur hat als das erste Ende und wenigstens ein Teil der Flüssigkeit durch den Verbindungskanal von einen zum anderen Ende transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das,zweite Ende des kapillaren Verbindungskanals zwischen den beiden Elektroden liegt.

2. Entladungslampe.nach Anspruch 1 "mit· länglicher Form, dadurch gekennzeichnet, dass sich der kapillare Verbindungskanal nahe der Wand der Entladungslampe befindet und nahezu parallel zur Mittellinie der Entladungslampe verläuft.

3· Entladungslampe nach Anspruch 1 mit länglicher Form, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des kapillaren Verbindungskanals quer zur Mittellinie der Entladungslampe steht.

k. Entladungslampe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass der quer zur Mittellinie der Entladungslampe stehende Teil des kapillaren Verbin-r

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dungskanals nahezu senkrecht auf dieser Mittellinie steht und dass sich das zweite Ende des kapillaren Verbindungskanals nahe dieser Mittellinie befindet. 5· Entladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der kapillare Verbindungskanal die Form einer Spirale hat, wobei sich das zweite Ende dieses Kanals nahe der Mittellinie der Entladungslampe befindetο

6. Entladungslampe nach Anspruch 1, 2, 3> 4 oder 5> dadurch gekennzeichnet, dass die Wand des kapillaren Verbindungskanals aus zwei oder mehreren nebeneinander angeordneten Drähten besteht, die ggf. verdrillt, geflochten oder umflochten sind.

7· Entladungslampe nach Anspruch 1, 2, 3> 4, 5 oder 6, welche als U-förmige Niederdrucknatriumdampfτ entladungslampe ausgebildet ist, wobei sich die Ruhestelle der Natriumflüssigkeit in der Krümmung der U-förmigen Entladungslampe befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des kapillaren Verbindungskanals so gross gewählt worden ist, dass das zweite Ende dieses Kanals - im Betriebszustand der Lampe - eine Temperatur von mindestens; 250°C besitzt.

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