DE2511931A1

DE2511931A1 - Hg-hochdrucklampe mit metallhalogenidzusatz

Info

Publication number: DE2511931A1
Application number: DE19752511931
Authority: DE
Inventors: Donald Arthur Howles; Robert Brian Page
Original assignee: Thorn Electrical Industries Ltd
Current assignee: Thorn Electrical Industries Ltd
Priority date: 1974-03-20
Filing date: 1975-03-19
Publication date: 1975-09-25
Also published as: FR2265175B1; US4001623A; FR2265175A1; NL7503164A; ZA751652B; AU7929975A

Description

Die Erfindung betrifft Hg-Hochdrucklampan mit Metallhalogenidzusätzen.

Es ist bekannt, daß der Zusatz von Mctallhalogoniden bei Quecksilberdampflampen die Art der S^J ahlung der Lampe in vorteilhafter Weise verändert, jedoch sind die erhaltenen Lampen im allgemeinen den Lampen, die nur Quecksilber enthalten, hinsichtlich der Gleichmässigkeit der Farbe und der Beibehaltung der Lichtausbeute und der Farbe während der Lebensdauer unterlegen.

Bei solchen Lampen muß das Entladungsgefäß aus Quarz (Quarz-

509839/0348

glas) oder aus einem ähnlichen feuerfesten Material, wie hochsiliziertes Glas, hergestellt werden, damit es den hohen Betriebstemperaturen standhalten kann, und das Entladungsgefäß ist von einem äusseren Glaskolben eingeschlossen, der in manchen Fällen eine innere Beschichtung aus einem fluoreszierenden Leuchtstoff aufweist, um die Strahlung aus der Entladung weiter zu verändern,

Die Erfindung ist darauf gerichtet, die Elektroden so anzuordnen und den Kolben des Entladungsgefäßes so zu formen, daß, wenn das Entladungsgefäß in einer horizontalen Stellung betrieben wird, die Temperaturverteilung über der Wand des Kolbens gleichmässiger gemacht wird und auf diese Weise die Leistung der Lampe verbessert wird.

Eine erfindungsgemäße Hg-Hochdrucklampe mit Metallhalogenidzusatz und einem Entladungsgefäß besitzt einen Kolben, der an jedem Ende durch einen Quetschverschluß abgeschlossen ist und Entladungselektroden enthält und der eine Wand aufweist, die um eine Ebene symmetrisch ist, welche zu den QaetschverSchlüssen im wesentlichen parallel ist, und der ferner einen teilzylindrischen Teil mit der Zylinderachse in der erwähnten Ebene liegend aufweist, wobei sich die Erfindung dadurch unterscheidet, daß die Entladungselektroden in der erwähnten Ebene so versetzt sind, daß sie zwischen der Zylinderachse und dem teilzylindrischen Wandteil liegen,

Vorzugsweise weicht die Wand des Kolbens des Entladungsgefäßes von der Form eines zylindrischen Rohres mit halbkugelförmigen Enden in der Weise ab, daß die Teile der Wand an den Enden des Kolbens, die auf der den Elektroden entgegengesetzten Seite der Zylinderachse liegen, näher zu den Elektroden angeordnet sind. Es ist ferner vorteilhaft,

509839/0348

wenn der Teil der Kolbenwand zwischen den Enden, welcher auf der den Elektroden entgegengesetzten Seite der Zylinderachse liegt, von den Elektroden weiter entfernt ist als bei einem zylindrischen Kolben.

Das Entladungsgefäß ist für den Betrieb in einer waagrechten Stellung bei in einer vertikalen Ebene liegenden Quetschverschlüssen vorgesehen. Obwohl der Kolben nicht zylindrisch geformt ist, bleibt er um die vertikale Längs- und Querebene symmetrisch.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines herkömmlichen Entladungsgefäßes;

Fig, 2 eine Seitenansicht eines Entladungsgefäßes mit erfindungsgemäß versetzten Elektroden;

Fig, 3 und 4 der Fig. 2 ähnliche Ansichten, welche Abänderungen der Form des Kolbens zeigen;

Fig, 5 eine Ansicht des Entladungsgefäßes von Fig. 4 im Längsschnitt;

Fig, 6 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5 und

Fig, 7 eine graphische Darstellung der Temperaturverteilung über der Oberfläche des Kolbens für das Entladungsgefäß nach Fig. 5 und 6,

509839/0348

In Fig, 1 ist ein typisches herkömmliches Entladungsgefäß aus Quarzglas gezeigt, das aus einem zylindrischen Kolben 10 besteht, der an seinen Enden durch Quetschverschlüsse 11 und 12 abgeschlossen ist_s die im wesentlichen halbkugelförmige Enden für den Entladungsraum innerhalb des Kolbens bilden. Das Entladungsgefäß ist um die Zylinderachse 13 symmetrische Innerhalb des Entladungsraums sind zwei Entladungselektroden I¹+ auf der Achse 13 an den entgegengesetzten Enden des Kolbens angeordnet. Eine Zündelektrode 15 ist benachbart einer der Entladungselektroden vorgesehen. Der Kolben 10 besitzt eine Pumpspitze 16, die durch das Wegnehmen eines Pumprohres und Abschmelzen des Kolbens während der Herstellung gebildet worden ist.

Das in Fig. 2 dargestellte Entladungsgefäß ist gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten dadurch abgeändert, daß die Entladungselektroden 14 um einen Betrag χ unterhalb der Zylinderachse 13 versetzt sind. Das Entladungsgefäß ist in der beabsichtigten waagrechten Betriebsstellung bei in einer im wesentlichen vertikalen Ebene liegenden Quetschverschlüssen 11 und 12 gezeigt. Unter diesen Betriebsbedingungen setzt die Versetzung der Elektroden den Temperaturunterschied zwischen der Oberseite und der Unterseite des Kolbens herab, wodurch die Leistung der Lampe verbessert wird. Die Versetzung χ der Elektroden mit Bezug auf die Zylinderachse 13 kann zwischen r/5 und 4r/5 liegen, beträgt jedoch vorzugsweise 2r/5, wobei r der Innenradius des zylindrischen Kolbens 10 ist. Die Zündelektrode 15 wurde in eine Stellung etwa auf der Zylinderachse 13 gebracht.

Fig, 3 und 4 zeigen Abänderungen der Form des Kolbens 10, durch welche weitere Verbesserungen in der Gleichmässigkeit der Temperaturverteilung um die Wände des Kolbens herum er-

509 8 39/0348

zielt werden sollen. Die untere Hälfte des Kolbens bleibt unverändert und die Stellung der Zylinderachse 13 kann immer mit Bezug auf diese teilzylindrische Fläche bestimmt werden. In Fig. 3 ist die obere Hälfte des Kolbens so abgeändert, daß die Teile 17 und 18 der Kolbenwand in der Nähe der Enden des Kolbens näher den Elektroden 14 liegen. Bei der Bildung der Quetschverschlüsse 11 und 12 werden diese Teile 17 und 18 so ausgeflacht, daß geradlinige Profile erhalten werden. In Fig. 4 ist die obere Hälfte des Kolbens in der Weise weiter abgeändert, als der Mittelteil um die Pumpspitze 16 herum von der Zylinderachse 13 weiter wegverlegt worden ist und ein kontinuierlich gekrümmtes Profil in Form einer Kettenlinie 19 bildet.

Die Schnittansicht von Fig. 5 und 6 zeigen den Aufbau des Entladungsgefäßes nach Fig. 4 mit weiteren Einzelheiten. Jede der Entladungselektroden 14 ist am inneren Ende einer Molybdänfolie 20 befestigt, deren äusseres Ende an einer Stromzuführung 21 befestigt ist. Die Zündelektrode 15 ist in ähnlicher Weise durch eine Folie 2 2 mit einer Zuführung 23 verbunden. Die Folien 20 und 22 sind in den Quetschverschlüssen 11 und 12 in herkömmlicher Weise eingebettet. Wie sich aus Fig. 6 ergibt, ist die Querschnittsform des Kolbens 10 in seiner Mitte von der Grundform eines Kreises zu einer ovalen oder birnenförmigen Gestalt erweitert, jedoch bleibt die Zylinderachse 13 in der Mitte der Krümmung der halbzylindrischen unteren Hälfte des Kolbens.

In Fig. 7 ist das erhaltene Temperaturprofil für ein Entladungsgefäß mit einem Kolben gozaigt, dessen Gesamtlänge 37 mm beträgt. Die höchsten und niedrigsten Temperaturen um den Umfang des Entladungsgefäßes herum sind für jeden Punkt über die Länge des Kolbens dargestellt. Die höchste Wandtemperatur besteht in der Mitte des Kolbens mittig zwischen den Elektroden. Die Temperatur an den Enden im

509833/0348

— ο —

Bereich hinter den Elektroden soll 10° - 100⁰C betragen und vorzugsweise 20 - 50⁰C oberhalb der mittleren Temperatur der Wandfläche₀ Aus Fig. 7 ergibt sich, daß die Temperatur an den Enden etwa 65O°C beträgt und auf etwas über 700⁰C (Maximum) an der Mitte ansteigt.

Die Abmessungen des in Fig, 5 und 6 gezeigten Entladungsgefäßes, für welches die Temperaturen in Fig. 7 dargestellt sind, sind wie folgt. Die Länge des Entladungsraums beträgt 34- mm und der Abstand zwischen den Spitzen der Elektroden 23 mm. Der Innendurchmesser des Entladungsgefäßes beträgt 14 mm. Die Elektroden werden aus einem Schaft aus reinem Wolfram mit einem Durchmesser von 0,6 35 mm hergestellt, der drei Windungen aus Wolframdraht mit einem Durchmesser von 0,584· mm trägt, und sind um 3 mm unter die Längsachse des Entladungsgefäßes versetzt. Die Form des Entladungsgefäßes in einer vertikalen Ebene, welche die Zylinderachse enthält, besteht aus 4· Motoren, zwei Kreisbogen mit einem Radius Rl = 5,7 mm (siehe Fig. 4-) von den Mittelpunkten Cl und C2 1,7 mm oberhalb jeder Elektrodenspitze, einem Kreisbogen mit dem Radius R2 = 22,7 mm mit dem Mittelpunkt C3, der sich auf einer Linie in der Mitte zwischen den Elektroden und senkrecht zur Entladungsgefäßachse befindet, wobei der letztbeschricbene Kreisbogen die oberen Enden der beiden vorerwähnten Kreisbogen miteinander verbindet, und einer geraden Linie, welche die unteren Enden dieser Kreisbogen miteinander verbindet.

Das fertiggebaute Entladungsgefäß wird durch an sich bekannte Mittel behandelt und mit Natriumjodid, Scandiumjodid, Caesiumjodid, Quecksilber und Argon dosiert, um annähernde Betriebsdrücke von 5,0 χ 10"* Atmosphären Natriumjodid, 2,1 χ 10~ Atmosphären Caesiumjodid, 2,4- χ

—5
10 Atmosphären Scandiumjodid, 5,9 Atmosphären Quecksilber und HO Torr Argon zu erhalten. Das Entladungsgefäß ist

509839/0348

innerhalb eines Kolbens angeordnet, der leuchtstoffbeschichtet ist und elektrische Verbindungen mit dem Sockel hat. Der Kolben wird mit einem inerten Gas, wie Stickstoff, auf etwa 200 Torr gefüllt. Die Betriebsmerkmale einer solchen Lampe sind gewöhnlich 250 Watt, 90 Volt
und 3,1 Ampere, was eine Lichtausbeute von 84 Im.w ~ nach einer Brenndauer von 100 Stunden ergibt. Nach 1000 Stunden wurde für die Lichtausbeute ein Wert von etwa 95 % des Wertes nach 100 Stunden ermittelt.

Patentansprüche;

509839/0348

Claims

P ate ntansprüche ;

Hg-Hochdrucklampe mit Metallhalogenidzusatz aus einem Entladungsgefäß mit einem Kolben, der an jedem Ende durch einen QuetschVerschluß abgeschlossen ist und Entladungselektroden enthält, welcher Kolben eine Wand aufweist, die symmetrisch um eine Ebene ist, die zu den Quetschverschlüssen im wesentlichen parallel ist und ferner einen teilzylindrischen Teil aufweist, dessen Zylinderachse in der erwähnten Ebene liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungselektroden in der erwähnten Ebene so versetzt sind, daß sie zwischen der Zylinderachse und dem teilzylindrischen Wandteil liegen.

2,Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endteil (17, 18) der Kolbenwand auf derjenigen Seite der Zylinderachse, die jeder der Entladungselektroden entgegengesetzt ist, näher der Elektrode angeordnet ist, als er sein würde, wenn er symmetrisch zu dem Endteil wäre, der auf der gleichen Seite der Zylinderachse wie die Elektrode liegt.

3, Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil (19) der Kolbenwand, der dem teilzylindrischen Teil entgegengesetzt liegt, weiter von der Zylinderachse entfernt ist als der teilzylindrische Teil.

509Ö33/0348

Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß das Profil der Kolbenwand in der erwähnten Ebene eine gerade Linie bildet, wo der teilzylindrische Teil die Ebene schneidet, zwei Kreisbogen mit den Mittelpunkten (Cl, C2) oberhalb der Spitzen der beiden Entladungselektroden und einen dritten Kreisbogen von grösserem Radius (R2), der die beiden ersten Kreisbogen miteinander verbindet, wobei der Mittelpunkt (C3) des dritten Kreisbogens auf einer Linie in der Mitte zwischen den Elektroden liegt.