DE2737880C2 - Hochdruck-Natriumdampflampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Natriumdampflampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Hochdruck-Natriumdampflampe der vorgenannten Art ist in der DE-OS 22 09 805 beschrieben. Bei dieser Lampe ist das metallische Rohr, das das überschüssige Amalgam enthält, eine Stromzuleitung, und das Amalgam ist in dieser Stromzuleitung durch einen Körper mit Kapillaröffnungen gehalten.

In der DE-OS 16 39 111 ist eine Hochdruck-Natriumdampflampe beschrieben, bei der in das eine Ende des Kolbens ein metallisches Entlüftungsröhrchen abgedichtet eingelassen ist, in dem sich das überschüssige Natriumamalgam sammelt. Diese Konstruktion hat jedoch den Nachteil, daß das Entlüftungsröhrchen am weitesten unten angeordnet werden muß. Dies macht zwei Versionen einer gegebenen Lampe notwendig, eine mit dem Sockel nach oben und eine mit dem Sockel nach unten, wobei der keramische Kolben relativ zum Außenkolben umgedreht ist. Wird nun eine dieser beiden Versionen in der unrichtigen Orientierung eingesetzt, dann kann die Vibration oder ein mechanischer Stoß dazu führen, daß ein Amalgamtröpfchen aus dem Entlüftungsröhrchen in den Kolben tropft. Da im Bereich des Bogens eine sehr viel höhere Temperatur herrscht, führt dies zu einem plötzlichen Anstieg der Dampfdrucke des Natriums und Quecksilbers und zu einer entsprechenden Zunahme der Lampenspannung. Dies kann so weit gehen, daß die Lampe erlöscht, wenn die Lampenspannung die Spannung, die das Vorschaltgerät maximal aufrechterhalten kann, übersteigt. Es gibt viele Anwendungen, bei denen eine solche Lichtunterbrechung nicht toleriert werden kann. In extremen Fällen ist es sogar vorgekommen, daß das relativ kalte Amalgamtröpfchen einen thermischen Bruch des Kolbens verursacht hat, womit die Brauchbarkeit der Lampe beendet war.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, die Hochdruck-Natriumdampflampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahingehend zu verbessern, daß sie ein Entlüftungsröhrchen aufweist und trotzdem in beliebiger Orientierung benutzt werden kann, ohne daß Vibrationen oder ein mechanischer Stoß zum Hineinfallen eines Amalgamtropfens in den Kolben führen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der

ίο Körper mit den Kapillaröffnungen ein feinmaschiges Metallsieb. Das Metallsieb besteht aus einem feinen Netz, um eine große Oberfläche mit engen Öffnungen zu schaffen, so daß der Durchgang eines auftreffenden Flüssigkeitströpfchens wirksam verhindert wird. Auf das Metallsieb fallendes Natriumamalgam wird aufgrund der höheren Temperatur an der Stelle des Metallsiebes nachfolgend langsam verdampft und an der kalten Stelle am Ende des Röhrchens wieder kondensiert Der Temperaturunterschied ist jedoch nicht groß genug, um einen derartigen Druckanstieg zu verursachen, daß der Betrieb der Lampe merklich beeinflußt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine Hochdruck-Natriumdampflampe, die für eine beliebige Orientierung geeignet ist,

F i g. 2 eine vergrößerte Detailansicht eines Endverschlusses und des äußeren Reservoirs und
Fiß.3 eine umgekehrte Ansicht ähnlich der der Fig.2, bei der gezeigt ist, wie das Metallsieb das Amalgam auffängt.

Die in F i g. 1 gezeigte Lampe 1 ist eine mit einem Außenkolben versehene Hochdruck-Natriumdampflampe von 400 Watt. Die Lampe weist einen inneren rohrförmigen keramischen Kolben 2 auf, der innerhalb eines evakuierten äußeren Glaskolbens 3 enthalten ist, an dessen Halsteil ein Standardschraubsockel 4 befestigt ist. Der Außenkolben weist einen umgestülpten Quetschfuß 5 auf, durch den sich ein Paar relativ

■to schwerer Zuleitungen 6 und 7 erstreckt, deren äußere Enden mit der Sockelhülse 8 und dem Zentralkontakt 9 des Sockels verbunden sind.

Der zentral innerhalb des Außenkolbens 3 angeordnete Kolben 2 ist ein lichtdurchlässiges Keramikrohr, geeigneterweise aus polykristalliner Aluminiumoxid-Keramik, die durchscheinend ist, oder einkristallines Aluminiumoxid, das klar und durchsichtig ist. Mit den Enden des Kolbens sind mittels einer glasartigen Abdichtungsmasse Endverschlüsse verbunden, die aus Niobkappen 11 und 12 bestehen und die dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Aluminiumoxid-Keramik angepaßt sind. Ein Metallröhrchen 13, das geeigneterweise aus Niob oder Tantal besteht, erstreckt sich durch die untere Endkappe U und dient als Entlüftungs- und Füllröhrchen während der Herstellung der Lampe. In der fertigen Lampe ist das Röhrchen 13 an seinem äußeren Ende abgequetscht und abgedichtet und dient als Reservoir, in dem sich das überschüssige Natriumamalgam während des Betriebes kondensiert. Die Elektrode 14 innerhalb der Lampe ist an dem inneren Vorsprung des Entlüftungsröhrchens 13 befestigt, und eine Attrappe 15 eines Entlüftungsröhrchens erstreckt sich durch die andere metallische Endkappe 12 und trägt die andere Elektrode 16. Beide Elektroden können aus Wolframdraht 17 bestehen, der auf einen Wolframschaft 18 geeigneterweise in zwei übereinanderliegenden Schichten aufgewickelt ist. Der Schaft trägt auch eine Abschirmung in Form einer

Metallscheibe 19, die ein Nachhintenschlagen des Lichtbogens verhindert Die Elektroden sind durch Metalloxide aktiviert, die sich in den Zwischenräumen zwischen den Wicklungen der Spule befinden, wobei ein bevorzugtes Material Dibariumcalziumwolframat ist. Die Füllung für den dargestellten Kolben 2, der 112 mm lang sein und einen Innendurchmesser von 7 mm haben kann, kann z. B. Xenon mit einem Druck von 2660 Pa als Zündgas und 25 mg Amalgam aus 25 Gew.-% Natrium und 75 Cew.-°/o Quecksilber umfassen. ι ο

Das Entiüftungsröhrchen 13 ist mittels des Leiters 20 und eines langen Seitenstabes 21 mit der Zuleitung 6 verbunden, die ihrerseits mit der Hülse 8 des Schraubsockels verbunden ist Die Attrappe 15 des Entlüftungsrohres erstreckt sich durch einen Ringträger is 22, der an einem kurzen L-förmigen Stab 23 befestigt ist, was eine Beschränkung der seitlichen Bewegung bedingt, während gleichzeitig die axiale Ausdehnung des Bogenentladungsrohres gestattet ist. Ein flexibler Metallstreifen 24 verbindet die Rohrattrappe 15 mit dem kurzen Stab 23, der seinerseits an die Zuleitung 7 geschweißt ist, die mit dem Zer.tralkonktakt 9 des Sockels verbunden ist. Das distale Ende des langen Seitenstabes 21 ist in dem eingestülpten Nippel 25 im gewölbten Ende des Außenkolbens mittels einer Klammer 26 festgeklemmt.

Bei der Lampenherstellung nach dem Stand der Technik werden die Baueinheiten aus Endkappe und Elektrode innerhalb eines Vakuumofens bei einer Temperatur, die ausreichend hoch ist, um die Metalloxid-Abdichtungsmasse, welche die Endkappen 11 und 12 mit der Keramik verbindet, zu schmelzen, dicht mit den Enden des Aluminiumoxid-Kolbens verbunden. Zu diesem Zeitpunkt ist das Entiüftungsröhrchen 13 noch offen, d. h. sein äußeres Ende ist noch nicht abgequetscht worden, wie in der Zeichnung dargestellt, und seitliche Öffnungen oder Lüftungsöffnungen 27 in dem Röhrchen 13 gestatten den Zugang zum Inneren des Kolbens. Bei der dargestellten Lampe wird nun ein geformtes Metallsieb 28 in das Entiüftungsröhrchen 13 bis nahe den Entlüftungsöffnungen 27 geschoben. Das Metallsieb besteht aus einem feinmaschigen Netz, vorzugsweise mit einer lichten Maschenweite von 0,15 mm oder weniger, um eine große Oberfläche mit engen öffnungen zu bilden, so daß der Durchgang eine auftreffenden Flüssigkeitströpfchens wirksam verhindert wird.

In der dargestellten Lampe hat das Entiüftungsröhrchen 13 aus Niob z. B. einen Innendurchmesser von etwa 2,5 mm. Ein geeignetes Metallsieb kann hergestellt werden, indem man aus einem Wolframnetz mit einer lichten Maschenweite von etwa 0,15 mm eine Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 4,76 mm ausschneidet und man der Scheibe eine becherförmige Gestalt gibt, indem man sie in einen halbkugelförmigen Becher mit einem Durchmesser von etwa 2,38 mm preßt, aus dem sie aufgrund seiner Elastizität herausspringt und sich ausdehnt. Das becherförmige Sieb wird dann mit der Nase zuerst mittels eines dünnen Stabes in das Entiüftungsröhrchen gedrückt und dort durch Reibung in etwa der dargestellten Gestalt und der gezeigten Position gehalten. Der leere Kolben wird dann in einer Kammer, die entlüftet und mit dem als Zündgas dienenden Inertgas gefüllt ist, mit der Füllung versehen. Innerhalb dieser Kammer läßt ein Gerät eine Kugel des flüssigen Natriumamalgams in das Entiüftungsröhrchen fallen, wobei die Kugel etwas größer ist, als bei 29 in F i g. 3 gezeigt. Das Natriumamalgam ist vorher auf eine Temperatur oberhalb von Zimmertemperatur erhitzt worden, bei der es flüssig ist und leicht fließt. Mit einem mechanischen Gerät wird dann das Ende des Röhrchens 17 wie bei 30 gezeigt mit ausreichender Kraft gepreßt, um eine hermetische Kaltschweißung vorzunehmen.

Geeignete Materialien für das Metallsieb sind Wolfram, Molybdän und rostfreier Sahl. Nickel ist nicht geeignet zur Verwendung zusammen mit einem Entiüftungsröhrchen aus Niob, weil es sich in dem Niob löst.

Befindet sich beim Betrieb der Lampe das Entiüftungsröhrchen 13, das als äußeres Reservoir dient, am weitesten unten, dann kondensiert sich das überschüssige Natriumamalgam in dem keilförmigen Volumen 31, das in F i g. 2 gezeigt ist, nahe der kalten Stelle, die das abgequetschte Endstück 30 ist. Der übliche Vorteil der Konstruktion mit einem äußeren Reservoir wird so erhalten, der eine enge Kontrolle des Dampfdruckes innerhalb des Kolbens gestattet, indem der Wärmeausgleich reguliert wird, der die Temperatur der Reservoirspitze 30 bestimmt Bei der Orientierung der Fi g. 2, die der Position mit nach oben liegendem Schraubsockel für die dargestellte Lampe entspricht, passieren die Natrium-und Quecksilberdämpfe frei das Metallsieb 28 und das überschüssige Amalgam bleibt immer bei 31, wie in F i g. 2 gezeigt.

Wird die Lampe umgekehrt und mit dem Schraubsokkel nach unten betrieben, dann hat das äußere Reservoir die in F i g. 3 gezeigte Orientierung. Selbst bei dieser Umkehrung ist die Oberflächenspannung oder Kapillaranziehung des Natriumamalgams normalerweise ausreichend, um das überschüssige Amalgam in dem keilförmigen Volumen an der Spitze des Niobröhrchens 13 zu halten. Wenn es jedoch unter der Vibrationsbelastung eines mechanischen Stoßes passiert, daß sich ein Tröpfchen des Amalgams aus dem keilförmigen Volumen löst, dann wird dieses fallende Tröpfchen durch das Metallsieb 28 aufgefangen, wie bei 29 in F i g. 3 veranschaulicht. Das feine Netz des Meullsiebes stellt sicher, daß das Tröpfchen 29 nicht durch Aufbrechen in eine Vielzahl kleiner Tröpfchen durch das Netz hindurchgeht. Beim Wärmeausgleich am Lampenende zwischen der Elektrode 14 als Wärmequelle und der Niobkappe 11 bei relativ hoher Temperatur fällt die Temperatur entlang dem Entlüfturigsröhrchen 13 bis zur Spitze 30 hin. Der Temperaturanstieg von der Spitze 30 bis zur Stelle des Metailsiebes 28 kann 10 bis 20°C betragen. Aufgrund dieser Temperaturdifferenz verdampft das Amalgamtröpfchen 29 langsam und rekondensiert sich an der Spitze, wodurch es zu dem keilförmigen Volumen 31a zurückgeführt wird. Die Temperaturdifferenz zwischen dem Metallsieb und der Spitze ist jedoch nicht hoch genug, um einen Dampfdruckanstieg zu verursachen, der den Lampenbetrieb merklich beeinflußt. Das Amalgamtröpfchen 29 verschwindet schließlich vollständig und das Amalgamvolumen 31a in F i g. 3 vergrößert sich zu dem Volumen 31 in Fig.2. Das überschüssige Amalgam verbleibt so, bis aufgrund äußerer Umstände sich ein anderes Tröpfchen bildet und abfällt, woraufhin sich die obige Schrittfolge wiederholt.

Das feinmaschige Metallsieb 28 ist billig, leicht einführbar und vollkommen wi^rksam und aus diesem Grunde als Hindernis bevorzugt. Es sind jedoch Alternativen verfügbar, z. B. ein kleiner Propfen aus feinem Wolframdraht, der in das Röhrchen 13 gestoßen wird, oder ein anderer Körper geeigneter Größe mit kapillaren Zwischenräumen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hochdruck-Natriumdampflampe mit einem rohrförmigen Kolben aus lichtdurchlässigem keramischen Material, an dessen gegenüberliegenden Enden ein Paar Elektroden abgedichtet eingeführt ist, wobei in das eine Ende des Kolbens ein metallisches Rohr abgedichtet eingelassen ist und der Kolben ein ionisierbares Medium, das Alkalimetall einschließt, in einer Menge enthält, die die während des Normalbetriebes verdampfte Menge übersteigt, wobei das metallische Rohr das ionisierbare Medium in Form von Natriumamalgam enthält und eine Lüftungsöffnung zum Inneren des Kolbens hin aufweist, das Rohr an seinem äußeren Ende abgedichtet ist und einen Körper mit einer Vielzahl von Kapillaröffnungen enthält und das abgedichtete Fnde des Rohres die kalte Stelle des Kolbens ist, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Rohr ein Entlüftungsröhrchen (13) ist, dessen äußeres Ende (30) keilförmig verschlossen ist, und daß der Körper (28) mit den Kapillaröffnungen in dem Entlüftungsröhrchen (13) zwischen der Lüftungsöffnung (27) und dem keilförmig verschlossenen Ende (30) angeordnet ist

2. Hochdruck-Natriumdampflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (28) mit den Kapillaröffnungen ein feinmaschiges Metallsieb ist.