DE2600351C2

DE2600351C2 - Hochdruck-Natriumdampfentladungslampe

Info

Publication number: DE2600351C2
Application number: DE2600351A
Authority: DE
Inventors: Louis Benjamin Beyer; Jacobus Marinus Maria Claassens; Mijndert Eindhoven Koedam; Johannes Adrianus Josephus M. Van Vliet
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-01-17
Filing date: 1976-01-07
Publication date: 1983-09-01
Also published as: FR2298185B1; AT355673B; US4039880A; DE2600351A1; CA1071293A; BE837607A; JPS5197272A; NL7500551A; NL168993C; NL168993B; GB1510052A; ATA21876A; FR2298185A1

Description

4 S /·_ΝΕ,_ηϋΠ15 93 und

^Natrium < *

■OCcno

20

ist, wobei /Wnum den Natriumdampfdruck im Entladungsgefäß in mBar darstellt

2. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein die Temperatur beeinflussendes Organ (18 bzw. 19) in Höhe der im Betriebszustand totesten Stelle des länglichen Entladungsgefäßes (3; befindet

3. Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das die Temperatur beeinflussende Organ (18 bzw. 19) wenigstens teilweise hinter einer der Lampenclektroden (4 bzw. 5) befindet

Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Natriumdampfentladungslampe mit einem Entladungsgefäß, dessen Füllung im wesentlichen aus Natrium und Xenon besteht, wobei das Natrium im Überschuß vorhanden und im Betriebszustand der Xenondruck Px«ion < 800 mBar ist und die Temperatur der kältesten Stelle im Entladungsgefäß einen Betriebswert über 500⁰C annimmt.

Die Spektralverteilung einer Hochdruck-Natriumdampfentladungslampe ist in hohem Maße nahe der Wellenlänge von ca. 590 · 10-'°m konzentriert, wobei die Empfindlichkeit des menschlichen Auges nahezu maximal ist.

Eine derartige Lampe ist aus der US-PS 32 48 590 bekannt. In dieser Patentschrift ist von Hochdruck-Natriumdampfentladungslampen die Rede mit einem Natriumdampfbetriebsdruck zwischen 40 und 1330 mBar und einer Temperatur der kältesten Stelle im Entladungsgefäß zwischen 600 und 820° C. Bei den außerdem noch Xenon enthaltenden Lampen dieser Art liegt der Natriumbetriebsdampfdruck zwischen 100 und 200 mBar. Derartige Lampen sind nicht selbststabilisierend, d. h sie benötigen zum Betrieb ein Vorschaltgerät.

Der Anmeldung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruck-Natriumdampfentladungslampe zu schaffen, die unter Beibehaltung des üblichen Hochdrucknatriumspektrums ohne Vorschaltgerät betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Hochdruck-Natriumdampfentladungslampe eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß im Betriebszustand

S ^Natrium = 93 Und

«Natrium —

"Xenon

ist, wobei PNamum den Natriumdampfdruck im Entladungsgefäß in mBar darstellt.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß Lampen mit einem derart niedrigen Natriumdampfdruck und einem relativ hohen Xenondruck selbststabilisierend sind und unmittelbar, d. h. ohne Vorschaltgerät, an eine elektrische Speisequelle angeschlossen werden können.

Das Verhältnis

^Natrium

1
20

ist eine bekannte Bedingung, um die Entladungslampe ohne Vorschaltgerät betreiben zu können. In diesem Falle tritt auch die für die Lampe erforderliche Wiederzündungsspitze bei Wechselstromversorgung noch nicht so ausgesprochen hervor. Selbstverständlich muß im Wechselstrombetrieb eine Versorgungswechselspannung derartiger Amplitude angewandt werden, daß sowohl die erwähnte Temperatur der kältesten Stelle des Entladungsgefäßes verwirklicht als auch mit dieser Spannung die erforderliche Wiederzündspannuns der Lampe überschritten wird.

Zum Zünden der Lampe, wobei die Temperatur der kältesten Stelle im Entladungsgefäß auf einen Wert über die erwähnten 500° C gebracht werden muß, wird in der Regel ein Hilfsgerät benötigt, beispielsweise ein bekanntes Vorschaltgerät oder ein Heizorgan.

Zur Erläuterung· hinsichtlich der Bedingungen, die die erfindungsgemäße Lampe erfüllen muß, sei bemerkt, daß ein Natriumdampfdruck von ca. 4 mBar einer Temperatur von 500⁰C der kältesten Stelle im Entladungsgefäß entspricht. Ein Natriumdampfdruck von ca. 93 mBar entspricht einer Temperatur von 675°C an dieser Stelle. Selbstverständlich beinhaltet die Bedingung, daß der Xenondruck im Betriebszustand über 800 mBar liegen muß, daß der Xenondruck bei Raumtemperatur (ca. 300 K) über

300

800 mBar

24 · 10⁴

mBar

liegen muß, worin Tdie mittlere Temperatur — in Grad Kelvin — des Entladungsgefäßes im Betriebszustand darstellt.

Ein Entladungsgefäß, das u. a. Natrium als Füllung hat und bei dem die Temperatur 500° C überschreitet, ist in der Regel mit einer Wand aus einem natriumfesten Material versehen, z. B. aus polykristallinem Aluminiumoxid oder Saphir. In der Regel haben diese

so Entladungsgefäße eine langgestreckte Form, wobei sich an beiden Enden des Entladungsgefäßes eine Elektrode befindet.

Wenn bei einem gegebenen Effektivwert der elektrischen Speisespannung die Temperatur der kältesten Stelle im Entladungsgefäß außerhalb des erwähnten Bereichs von 500 und 675" C liegen würde, könnten mehrere Maßnahmen getroffen werden, diese Bedingungen zu erfüllen, z. B. durch Änderung des Abstandes zwischen der Elektrodenspitze unr¹ dem benachbarten inneren Ende des Entladungsgefäßes oder durch Änderung der Länge des Entladungsgefäßes. Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Entladungslampe befindet sich ein die Temperatur beeinflussendes Organ in Höhe der im Betriebszustand kältesten Stelle des länglichen Entladungsgefäßes.

Das die Temperatur beeinflussende Organ kann beispielsweise ein Wärmeschild zur Temperaturerhö-

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hung (vgl. DE-OS 22 21 777) oder ein Kühlorgan, z. B. ein Kühlring oder Kühlblech, zur Temperatursenkung an der kältesten Stelle im Entladungsgefäß sein. Mit einem derartigen, die Temperatur beeinflussenden Organ ist — sogar nach dem gasdichten Abschließen des Entladungsgefäßes — eine genaue Einstellung der Temperatur an der kältesten Stelle im Entladungsgefäß möglich.

Bei einer weiteren Verbesserung der letztgenannten Ausführungsform befindet sich das die Temperatur beeinflussende Organ wenigstens teilweise hinter einer der Lampenelektroden. An dieser Stelle ist das Organ für die Uchtausstrahlung am wenigsten störend.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine selbststabilisierende Hochdruck-Natriumdampfentladungslampe sowie eine Verbindung dieser Lampe mit einem Speisenetz, und

Fig.2 die Spektralverteilung der von der Lampe nach F i g. 1 ausgesandten Strahlung verglichen mit der gestrichelten dargestellten Spektralverteilung einer (nicht erfindungsgemäßen) Lampe, bei der eine Entladung in nahezu reinem Xenongas erfoigt

In F i g. 1 sind 1 und 2 Anschlußklemmen eines Speisenetzes von 38 Volt, 50 Hz. 3 ist ein Entladungsgefäß, dessen Wand aus polykristallinem Aluminiumoxid besteht. Das längliche Entladungsgefäß 3 besitzt an beiden Enden eine Elektrode 4 bzw. 5 und befindet sich in einem Außenkolben 6. An die Klemme 1 ist der Mittelkontakt eines Schalters 10 angeschlossen. Ein anderer Kontakt 11 des Schalters 10 ist an die Elektrode 4 des Entladungsgefäßes 3 angeschlossen. Ein weiterer Kontakt 12 des Schalters 10 ist an eine elektrische Durchführung 13 des Außenkolbens 6 angeschlossen. Die andere Seite dieser Durchführung ist mit einer Heizspirale 14 verbunden, die um das Entladungsgefäß 3 gewickelt ist Die andere Seite dieser Heizspirale 14 ist wie die Elektrode 5 an die Klemme 2 angeschlossen. Verschlußdeckel 16 und 17 des Entladungsgefäßes 3 bestehen gleichfalls aus polykristallinem Aluminiumoxid. Die elektrischen Durchführungen des Entladungsgefäßes 3 zu den Elektroden 4 und 5 sind auf bekannte Weise mit Schmelzglas mit den polykristallinen Aluminiumoxidteilen des Verschlusses verbunden. Mit 18 bzw. 19 sind Wärmeschilder aus Tantal bezeichnet.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel ist die Länge der Lampe, d. h. die Länge des Kolbens 6, 170 mm. Der Durchmesser des Kolbens 6 beträgt 45 mm. Die Länge des Entladungsgefäßes 3 beträgt 104 mm und sein Innendurchmesser ist 7,6 mm. Der Abstand zwischen den Elektroden 4 und 5 beträgt 64 mm. Die Natriummenge im Entladungsgefäß 3 beträgt 3 mg. Der Druck des Xenongases bei 300 K ist etwa 260 mBar. Der Abstand der Spitze der Elektrode 4 zum nächsten inneren Ende des Entladungsgefäßes 3 beträgt 20 mm. Der Abstand der Spitze der Elektrode 5 zum nächsten inneren Ende des Gefäßes 3 ist gleichfaiis 20 mm. Die Leistung der beschriebenen Lampe ist 400 WatL

Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung arbeitet wie folgt:
Zunächst wird der Schalter 10 in die Stellung

ίο gebracht, bei der die Klemme 1 mit dem Kontakt 12 verbunden ist Danach werden die Klemmen 1 und 2 an die Spannungsquelle von 38 Volt angeschlossen. Dadurch fließt Strom im Kreis 1, 10, 12, 13, 44, Z Die dadurch in der Heizspirale 14 entwickelte Wärme bringt das Entladungsgefäß 3 auf eine höhere Temperatur. Wenn die Temperatur der kältesten Stelle - d. h. einer Stelle, die hinter den Elektroden 4 bzw. 5 liegt, — was im vorliegenden Falle in Höhe der Wärmeschilder 18 und 19 bedeutet, einen Wert zwischen 5OC und 675°C erreicht hat, wird der Schalter 10 in die Stellung gebracht, bei der die Klemme 1 rr'i dem Kontakt 11 verbunden ist Eine nicht dargestellt: Hilfseinrichtung erzeugt darauf eine Spitzenspannung zwischen den Klemmen 11 und 2. Dann fließt ein Strom im Kreis 1,10, 11, 4, 5, 2. Dies ist der Entladungsstrom der Lampe. In dieser Situation ist die mittlere Temperatur des Entladungsgefäßes 3 gut 2000 K. Dies bedeutet, daß der Xenondruck im Entladungsgefäß 3, der bei 300 K etwa 260 mBar beträgt, im Betriebszustand jetzt etwa 1800 mBar beträgt, d.h. dieser Xenondruck liegt über den erforderlichen 800 mBar. In dieser Situation ist die Temperatur der kältesten Stelle im Entladungsgefäß ca. 650⁰C, was einem Natriumdruck von etwa 66 mBar entspricht, so daß das Verhältnis

■^Natrium _ 66 _ _1_

■•Xenon

1800

der Bedingung kleiner als oder gleich entspricht

In F i g. 2 ist die Spektralverteilung der Lampe nach F i g. 1 dargestellt. Die relative Intensität /in Prozent ist über die Wellenlänge λ in 10-'° m aufgetragen. Dies ist eine Spektralverteilung, wie man sie bei Hochdruck-Natriumdampfentladungslampen findet und die den Bereich der maximalen Augenempfindlichkeit eng umschließt Dadurch ist die Lichtausbeute der Lampe groß, im vorliegenden Falle ca. 110 Lumen pro Watt Mit einer gestrichelten Kurve ist — nach der gleichen Gesamtausstrahlung umgerechnet — die Spektralverteilung einer (nicht erfindungsgemäßen) Lampe mit einer Entladung in praktisch reinem Xenongas angegeben. Die Lichtausbeute war dabei kleiner als die Hälfte der Lichtausbeute bei der erfindungsgemäßen Lampe.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

26 OO 351 Patentansprüche:

1. Hochdruck-Natriumdampfentladungslampe mit einem Entladungsgefäß, dessen Füllung im wesentlichen aus Natrium und Xenon besteht, wobei das Natrium im Überschuß vorhanden und im Betriebszustand der Xenondruck flc«™ δ 800 ^{mBar ist und} die Temperatur der kältesten Stelle im Entladungsgefäß einen Betriebswert über 500⁰C annimmt, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand