DE2814882C3

DE2814882C3 - Hochdrucknatriumdampfentladungslampe

Info

Publication number: DE2814882C3
Application number: DE2814882A
Authority: DE
Inventors: Johannes Adrianus Josephus Maria Van Eindhoven Vliet (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-04-15
Filing date: 1978-04-06
Publication date: 1980-09-04
Also published as: IT7822252A0; DE2814882A1; ATA256478A; US4146813A; DE2814882B2; NL181157C; NL181157B; JPS53129469A; IT1095976B; FR2387511B1; CA1101918A; ES468743A1; AT360117B; NL7704132A; FR2387511A1; HU186725B; GB1570881A; BE865961A

Description

1 <<i<5

3,3x10* 5x10*

' < "Natrium < "

\d

und

1,25 <

'Natrium

wobei d der Innendurchmesser des Entladungsrohres in mm bedeutet und die Einheit der Drücke das Pascal (Pa) ist.

2. Hochdrucknatriumdampfentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

Iw

ist, worin Wdie Leistung in Watt des Entladungsrohres im Betriebszustand der Lampe darstellt und
Vdie Brennspannung in Volt dieses Entladungsrohres im Betriebszustand der Lampe ist.

3. Hochdrucknatriumdampfentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin folgende Bedingung erfüllt ist:

0,54 \W- V <A< 0,66 fW-V,

worin A der Abstand in mm zwischen den beiden Elektroden des Entladungsrohres darstellt.

das Xenongas. Das Entladungsrohr dieser bekannten Lampe hat einen verhältnismäßig großen Innendurchmesser von 6 mm. Solches ist ein Nachteil, wie nachstehend näher erläutert wird.

Die Lichtausbeute, beispielsweise in Lumen pro Watt abgedrückt, einer Lampe der erwähnten Art wird u. a. durch den Druck des Xenongases im Entladungsrohr im Betriebszustand der Lampe und durch das Wandmaterial und die Wanddicke dieses Entladungsrohres

ίο bestimmt. Als Wandmaterial wird wegen der aggressiven Art des Natriums oft Aluminiumoxyd angewandt. Bei einem verhältnismäßig großen Innendurchmesser des Entladungsrohres, wie in der erwähnten bekannten Lampe, ist der maximale Xenondruck nur ziemlich gering. Denn hohe Xenondrücke führen bei einem großen inneren Entladungsrohrdurchmesser entweder zu einer Situation, bei der das Entladungsrohr mechanisch zu schwach ist oder bei Verwendung einer größeren Wanddicke des Entladungsrohres zu höheren Lichtabsorptionsverlusten in dieser Entladungsrohrwand.

Der Xenondruck im Betriebszustand der Lampe wird selbstverständlich auch durch die mittlere Temperatur Tb in Grad Kelvin des Entladungsrohres dieser Lampe im Betriebszustand bestimmt. Wenn daher der (kalte) Fülldruck bei 300° Kelvin des Xenons im Entladungsrohr beispielsweise y Pa ist, ist der Druck dieses Xenons im Betriebszustand ungefähr

35

V)

Die Erfindung betrifft eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe mit einem kreiszylindrischen Entladungsrohr, das als Füllung außer Natrium noch Xenon enthält und an jedem seiner beiden Enden eine t>o Innenelektrode aufweist, wobei Px_enon> ^Natrium ist, worin Px_mun der Fülldruck des Xenons und /Natrium der Betriebsdruck des Natriumdampfes im Entladungsrohr der Lampe ist.

Eine bekannte Hochdrucknatriumdampfentladungslampe der erwähnten Art ist beispielsweise in der US-PS 32 48 590 beschrieben. In einem Ausführungsbeispiel dieser bekannten Lampe arbeitet als Puffergas nur ^y 300

Bei einer häufig auftretenden Tb von ungefähr 2400° Kelvin ist der Xenondruck im Betriebszustand der Lampe ungefähr 8 · /Pa.

Es sei noch erwähnt, daß eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe, die mit einem Entladungsrohr ausgerüstet ist, das außer Natrium auch Xenon enthält, wobei im Betriebszustand der Lampe der Druck des Xenons größer als der des Natriums ist, an sich aus der DE-OS 26 00 351 bekannt ist. Ein Nachteil dieser bekannten Lampe ist jedoch auch der verhältnismäßig große Innendurchmesser des Entladungsrohres über 6 mm und außerdem der verhältnismäßig geringe Natriumdampfdruck unter 9,5 χ 10³Pa.

Aus der DE-OS 25 13 616 ist weiter eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe bekannt, die mit einem Entladungsrohr mit einem Innendurchmesser versehen ist, der zwar kleiner als 5 mm sein kann, wobei jedoch der Xenondruck niedrig ist, so daß das Xenon dort nur als Zündgas arbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe der eingangs erwähnten Art anzugeben, wie man den Xenondruck so hoch wählen kann, daß in Kombination mit anderen Parametern eine hohe Lichtausbeute mit einem mechanisch ausreichend starken Entladungsrohr verwirklicht werden kann.

Eine erfindungsgemäße Hochdrucknatriumdampfentladungslampe ist dadurch gekennzeichnet, daß folgende Bedingungen erfüllt sind:

1 <d<5
MiL¹⁰* ρ 5 χ IQ⁴

ι/ ." ' "^ * Nalrium ^ ./-,

yd yd

und

1,25 <

^r Xenon J Natrium

wobei i/der Innendurchmesser des Entladungsrohres in mm bedeutet und die Einheit der Drücke das Pascal (Pa) ist

Ein Vorteil einer erfindungsgemäßen Hochdrucknatriumdampferiäadungslampe besteht darin, daß bei einer mechanisch ausreichenden Stärke des Entladungsrohres, infolge Wahl eines kleinen inneren Entladungsrohrdurchmessers, die Lichtausbeute hoch sein kann. Bei einem inneren Entladungsrohrdurchmesser unter 1 mm tritt der Nachteil auf, daß die Wärmeverluste der Entladung so groß geworden sind, daß die Ausbeute der Lichterzeugung unzulässig niedrig ist

Es sei bemerkt, daß bei Natriumdampfdrücken über dem dafür angegebenen Bereich die spektrale Zusammensetzung des von der Lampe ausgestrahlten Lichts zu weit von der spektralen Hellempfindlichkeitskurve (Augenempfindlichkeitskurve) abweicht, wodurch die Lichtausbeute der Lampe nachteilig beeinflußt wird. Bei Natriumdampfdrücken unter dem dafür angegebenen Bereich sinkt die Wirksamkeit der Bogenentladung im Entladungsrohr auch bei hohen Xenondrücken stark ab.

Ausgehend vom bereits erwähnten Innendurchmesser von 6 mm des Entladungsrohres zeigt es sich, daß beim Verkleinern des Innendurchmessers unter 5 mm die sogenannten Wärmeleitungsverluste ansteigen·. Indem jedoch der Xenondruck im Entladungsrohr im Betriebszustand der Lampe hoch gewählt wird, werden diese Wärmeleitungsverluste wieder reduziert. Die Wahl eines kleineren Innendurchmessers des Entladungsrohres macht daher ein höherer Druck des Puffergases Xenon sowohl möglich als auch erwünscht. Die Verringerung der erwähnten Wärmeleitungsverluste in der Entladung durch den Zusatz von Xenon wird durch die sehr kleine Wärmeleitung des Xenons verursacht.

Bei einem Xenonfülldruck, der den Natriumdampfdruck im Betriebszustand der Lampe um mehr als den Faktor δ überschreitet, was bedeutet, daß der Xenondruck im Betriebszustand der Lampe den Natriumdruck beispielsweise um mehr als den Faktor 50 überschreitet, tritt der Nachteil auf, daß die erforderliche Zündspannung der Lampe sehr hoch wird, ohne daß dem ein Zuwachs an Lichtausbeute gegenübersteht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdrucknatriumdampfentladungslampe ist

,5 j/f

worin W die Leistung in Watt des Entladungsrohres im Betriebszustand der Lampe darstellt und
V die Brennspannung in Volt dieses Entladungsrohres im Betriebszustand der Lampe ist.

Ein Vorteil dieser bevor2_gicn Ausführungsform besteht darin, daß die thermische Wandbelastung, beispielsweise in Watt pro cm² der inneren Entladungsrohroberfläche ausgedrückt, einen zulässigen Wert erhalten kann, beispielsweise bei Verwendung von Aluminiumoxyd als Wandmaterial des Entladungsrohres.

Bei einer weiteren Verbesserung dieser bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdrucknatriumdampfentladungslampe ist weiterhin folgende Bedingung erfüllt:

0,54 [W-Y < A < 0,66 JfW⁷T,

worin A der Abstand in mm zwischen den beiden Elektroden des Entladungsrohrs ist

Ein Vorteil dieser Verbesserung besteht darin, daß,

ίο wenn der Wert der gewünschten Leistung, in Watt oder der gewünschten Brennspannung der Lampe bereits festliegt mit dieser bevorzugten Ausführungsform ein optimaler Elektrodenabstand erreicht wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend -an Hand der Zeichnung näher erläutert Die Zeichnung stellt ein perspektivisches Bild einer Hochdrucknatriumdainpfentladungslampedar.

In der Figur ist 1 ein Entladungsrohr, dessen Wand aus dichtgesintertem Aluminiumoxyd besteht. Dieses Rohr befindet sich in einem Außenkolben 2. Mit 3 ist ein Sockel der Lampe bezeichnet. Das Entladungsrohr 1 ist nahe seinen Enden mit zwei inneren Hauptelektroden 4 bzw. 5 versehen. Die Hauptelektrode 4 ist über eine Durchführung 6 mit einem Metallstreifen 7 verbunden, der an einen Poldraht 8 angeschlossen ist, welcher an einen Kontakt des Sockels 3 der Lampe angeschlossen ist. Der größte Teil dieses Poldrahts 8 verläuft parallel zum Entladungsrohr 1. Ein verlängerter Teil 9 des Poldrahts 8 dient zum Unterstützen und Zentrieren des

jo Entladungsrohres 1 im Außenkolben 2. Die Hauptelektrode 5 ist ebenfalls über eine buchsenförmige Durchführung 10 mit einem streifenförmigen Metalleiter 11 verbunden. Das andere Ende dieses Leiters 11 ist an den anderen Kontakt im Sockel 3 der Lampe angeschlossen.

Das Entladungsrohr 1 ist weiterhin mit einer externen Hilfselektrode 20 versehen, die um dieses Rohr gewickelt ist. Diese Hilfselektrode 20 ist nahe der Hauptelektrode 4 über eine Schleife 20a am Entladungs rohr 1 befestigt. An der anderen Seite des Entladungsrohrs ist diese Zündelektrode 20 mit einem als Zugfeder ausgebildeten Hilfsorgan 21 verbunden. Das andere Ende dieser Feder 21 ist an einen Kondensator 22 angeschlossen. Auch dieser Kondensator 22 befinde; sich im Raum zwischen dem Entladungsrohr 1 und dem Außenkolben 2. Das andere Ende des Kondensators 22 ist an den Metallstreifen 11 angeschlossen, der zur Hauptelektrode 5 des Entladungsrohrs 1 führt.

Die Feder 21 belastet die Hilfselektrode 20 auf Zug.

so Dadurch liegt diese Hilfselektrode stets an der Außenwand des Entladungsrohrs 1 an.

Das Entladungsrohr 1 enthält Natrium und Xenon. Der Raum zwischen dem Entladungsrohr 1 und dem Außenkolben 2 ist evakuiert.

Die beschriebene Lampe wird beispielsweise von einem mit einem Thyristor versehenen Starter (nicht dargestellt) gezündet. Im Betriebszustand der beschriebenen Lampe ist sie über eine induktive Stabilisationsimpedanz von ungefähr 0,5 Henry an ein Wechselspannungsnetz von 220 Volt, 50 Hz angeschlsosen. Nähere Daten der beschriebenen Lampe sind in nachstehende Tabelle aufgenommen.

Die Temperatur der kältesten Stelle im Entladungsrohr 1 beträgt im Betriebszustand der Lampe ungefähr

b5 1020° Kelvin. Dem entspricht ein Natriumdampfdruck im Entladungsrohr 1 von ungefähr 2,3 χ 10⁴ Pa. Die mittlere Temperatur des Entladungsrohrs 1 ist im Betriebszustand der Lampe ungefähr 2400° Kelvin.

Die Abmessungen sowie weitere Daten der beschriebenen Lampe sind in Spalte I der nachstehenden Tabelle aufgenommen. Die letzte Spalte II gibt Einzelheiten über eine zweite Hochdrucknatriumdampfentladungslampe.

Tabelle

II

Leistung W (Watt) 100 70

Brennspannung K(VoIt) 100 100

Stromstärke (Ampere) 1,09 0,77

Innendurchmesser d des Ent- 2,75 2,35

ladungsrohres (mm)

Wanddicke des Entladungs- 0,6 0,6

rohres (mm)

Abstand A der Hauptelek- 60 50

troden (mm)

Natriumgewicht im Ent- 3 3

ladungsrohr (mg)

^Natrium im Betriebszustand 2,3 x 10" 2,4 x 10"

/>_Xenon kalt (Pa)

/"xenon im Betriebszustand

Lichtausbeute (Lumen/Watt) 105 97

4,9 X 10" 5,3 x 10" 4 X 10⁵ 4,2 X 10⁵

\d
P_Nillnum ist nämlich 2,3 χ 10⁴ Pa, und

Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, daß im ersten Beispiel (1) folgende Bedingungen erfüllt sind:

1.) Xenonfülldruck > P^inum (im Betriebszustand), und zwar 5,1 χ 10* Pa in bezug auf 2,3 χ 10* Pa.

2.) Der Innendurchmesser d des Entladungsrohres liegt zwischen 1 und 5 mm, und zwar ist d = 2,75 mm.

3) PNatrium im Betriebszustand liegt zwischen

3.3XlO⁴ , 5 χ 10⁴
———— und

und
5 χ IQ⁴

fd

4.) 1,25 <
Denn

I' 2,75

= 3 χ

Pv

Xcnnn

Niilrium

'Niilrium

ist in der beschriebenen Lampe:

5,1 χ 10⁴

= 2,2.

5.) Weiter ist erfüllt:
denn d = 2,75 und

und

3,1

v-²·⁵

6.) Schließlich ist erfüllt:

0,54 \W-~V<A<0,66 [W⁷^V denn A = 60, und

0,54	I W-	V= 54
und
0,66	I W-	V= 66.

fd

2,75

Auf gleichartige Weise kann festgestellt werden, daß auch das zweite Beispiel aus der Tabelle den gestellten Bedingungen entspricht.

In den beiden angegebenen Ausführungsbeispielen ist die große Lichtausbeute auch der bei verhältnismäßig geringem Durchmesser des Entladungsrohres und den dabei benutzten hohen Natrium- und Xenondrücken erhaltenen, vorteilhaften Spektralverteilung des ausgestrahlten Lichts zuzuschreiben.

Hierzu 1 blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochdrucknatriumdampf entladungslampe mit einem kreiszylindrischen Entladungsrohr, das als Füllung außer Natrium noch Xenon enthält und an jedem seiner beiden Enden eine Innenelektrode aufweist, wobei ^ceno„> /Wnum ist, worin P)Ca_10n der Fülldruck des Xenons und /Wnum der Betriebsdruck des Natriumdampfes im Entladungsrohr der Lampe ist, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Bedingungen erfüllt sind: