DE2815014A1

DE2815014A1 - Hochdrucknatriumdampfentladungslampe

Info

Publication number: DE2815014A1
Application number: DE19782815014
Authority: DE
Inventors: Marinus Franciscus Brugmans; Cornelis Adrianus Joann Jacobs
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-04-15
Filing date: 1978-04-07
Publication date: 1978-10-19
Also published as: GB1587987A; BR7802278A; NL177058B; JPS6155215B2; US4260929A; BE865960A; ES468746A1; FR2387510B1; CA1111892A; AU519506B2; NL177058C; AU3497478A; IT1095973B; FR2387510A1; NL7704131A; JPS53129468A; DE2815014C2; IT7822249A0; AT359164B; ATA256578A

Description

PHN. 8762

HEEM/GK

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"Hochdrucknatriumdampfentladungslampe"

Die Erfindung betrifft eine Hochdrucknatriumdampf entladungslampe mit einem Entladungsrohr das ausser Natrium auch Quecksilber und Xenon enthält, wobei im Betriebszustand der Lampe der Natriumdampfdruck zwischen 50 und 200 Torr liegt.

Eine bekannte Hochdruckna'triumdampfentladungslampe dieser Art ist beispielsweise aus der US-PS 3 519 ^06 bekannt. Bei dieser bekannten Lampe arbeitet das Xenon als Startgas und das Quecksilber als Puffergas. Es sei bemerkt, dass mit einem Startgas die erforderliche Zündspannung einer Entladungslampe herabgesetzt und mit einem Puffergas der Wärmeleitungsverlust beschränkt wird. Ein Nachteil der bekannten Lampe ist,

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dass die Lichtausbeute, beispielsweise in Lumen pro Watt ausgedrückt, verhaltnismässig gering ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei der die Lichtausbeute gross ist. Bei einer ersten weiteren Aufgabe der Erfindung wird versucht, diese grosse Lichtausbeute mit einer Lampe mit geringer elektrischer Leistung zu verwirklichen. Bei einer zweiten weiteren Aufgabe der Erfindung wird versucht, diese grosse Lichtausbeute mit einer verhältnismässig niedrigen Zündspannung der Lampe zu kombinieren.

Eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe, geraäss einem ersten Teil der Erfindung, mit einem Entladungsrohr, das ausser Natrium auch Quecksilber und Xenon enthält, wobei im Betriebszustand der Lampe der Natriumdampfdruck zwischen ^O und 200 Torr liegt, ist dadurch gekennzeichnet, dass im Betriebszustand der Lampe der Natriumdampfdruck grosser als 100 Torr ist, und der Xenondruck bei 300 Kelvin zwischen 50 und 1000 Torr liegt.

Der Xenondruck im Betriebszustand der Lampe wird selbstverständlich auch durch die mittlere Temperatur T, in Grad Kelvin des Entladungsrohrs dieser Lampe im Betriebszustand bestimmt« ¥enn daher der (kalte) Fülldruck des Xenons im Entladungsrohr bei 300° Kelvin beispielsweise y Torr beträgt, ist der Druck dieses

^Tb Xenons im Betriebszustand ungefähr y. Tox-r. Bei einer

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häufig auftretenden T, von ungefähr 24OO° Kelvin beträgt der Xenondruck im Betriebszustand der Lampe daher zwischen 4OO und 8OOO Torr.

Ein Vorteil einer erfindungsgemässen. Hoch— drucknatriumdampfentladungslampe besteht darin, dass ihre Lichtausbeute gross ist. Dies ist unter anderem der Tatsache zuzuschreiben, dass auch das Xenon in dieser Lampe als Puffergas arbeitet.

Zur Erläuterung sei folgendes ausgeführt. Um überhaupt eine wirksame Ιό. eh t erzeugung möglich zu machen, muss im Betriebszustand der Lampe der Natrium— dampfdruck im Entladungsrohr zwischen 50 und 200 Torr liegen* Dabei muss der Natriumdampfdruck im oberen Teil, d.h. im Gebiet λγοιι 1OO bis 200 Torr vom Natriumdampf— druckintervall, liegen, wenn es sich um eine Lampe von verhältnismässig geringer elektrischer Leistung - unter 400 ¥att - handelt.

Weiter zeigt es sich, dass der Xenondruck im Betriebszustand der Lampe mindestens 400 Torr betragen muss, um auch tatsächlich diese wirksame Lichterzeugung verwirklichen zu können. Bei einem Xenondruck im Betriebszustand der Lampe, der 8OOO Torr überschreitet, wird kein weiterer Anstieg der Lichtausbeute wahrgenommen. In diesem Gebiet über 8OOO Torr steigen die.erforderlichen Zündspannungen der Lampe jedoch auch nachteilig hohe lerte an.

Es sei bemerkt, dass eine Hochdrucknatrium— dampfentladungslampe mit einem Entladungsrohr, das ausser

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Natrium auch. Xenon enthält, wobei dieses Xenon einen kalten Fülldruck bis zu ^0O Torr haben kann, an sich aus "der US-PS 3 248 590 bekannt ist. Im Entladungsrohr dieser bekannten Entladungslampe befindet sich jedoch bei dem im vorigen Satz genannten Xenondruck kein Quecksilber. Das hat den Nachteil, dass die Farbe des ausgestrahlten Lichts zu viel Grün enthält.

Weiter sei bemerkt, dass eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe mit einem Entladungsrohr das unter anderem Quecksilber und Xenon enthält, wobei der Xenondruck grosser ist als I50 Torr, in der japanischen Patentanmeldung 45188/1975 beschrieben ist. Ein Intervall des Natriumdampfdrucks im Entladungsrohr, im Betriebszustand der Lampe, ist darin aber nicht genannt.

In einer erfindungsgemässen Lampe kann die Kombination des Natriums und des Quecksilbers als quecksilberarmes oder als quecksilberreiches Amalgam in das Entladungsrohr dosiert werden. Zwar kann ein quecksilberarmes Amalgam auch zu.einer grünlichen Farbe des von der Lampe ausgestrahlten Lichts führen, aber diese Farbbeeinflussung ist hier weniger stark und infolgedessen auch weniger nachteilig als in der erwähnten bekannten Lampe, bei der sich gar kein Quecksilber im Entladungsrohr befindet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäs s en Ho chdrucknatriumdampfentladungs1ampe liegt das Gewichtsverhältnis des Quecksilbers und des Natriums im Entladungsrohr zwischen 8 und 1,5· Ein Vor-

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teil dieser bevorzugten Ausfuhrungsform besteht darin, dass eine nicht zu grünliche Farbe des ausgestrahlten Lichts von einer sehr hohen Lichtausbeute der Lampe begleitet wird. Die nicht zu grünliche Farbe wird dadurch verursacht, dass das erwähnte Gewichtsverhältnis über 1,5 liegt. Die sehr hohe Lichtausbeute hängt mit der Bedingung zusammen, dass dieses Gewichtsverhältnis kleiner als 8 sein muss.

Bei einer weiteren Verbesserung der letztgenannten bevorzugten Ausführungsform ist das Gewichtsverhältnis zwischen dem Quecksilber und dem Natrium im Entladungsrohr etwa 3· Ein Vorteil dieser Verbesserung besteht darin, dass eine Lampe mit einem sehr guten Kompromiss zwischen der für öffentliche Beleuchtung gewünschten spektralen Lichtverteilung einerseits und einer grossen Lichtausbeute andererseits erreicht wird.

Beim Zünden einer erfxndungsgemässen Lampe wird das (kalte) Xenongas zwar auch zündfördernd wirken, " d.h. es hat einen reduzierenden Einfluss auf die erforderliche Zündspannung. Diese Wirkung ist jedoch nur gering durch die in der Regel auch im kalten Zustand des Entladungsrohrs nicht bedeutsame Grosse des Drucks dieses Xenongases.

Bei einer Hochdrucknatriumdampfentladungslampe, gemäss einem zweiten Teil der Erfindung, mit einem Entladungsrohr, das ausser Natrium auch Quecksilber und Xenon enthält, wobei im Betriebszustand der Lampe der Natriumdaitipfdruck zwischen- 50 und 200 Torr liegt, und bei

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der das Entladungsrohr länglich und an jedem seiner beiden Enden mit einer inneren Hauptelektrode ausgerüstet ist, liegt der Xenondruck bei 300 Kelvin zwischen 50 und 1000 Torr, und ist das Entladungsrohr mit einer Starthilfselektrode versehen, die wenigstens beim Starten der Lampe an eine Schaltung angeschlossen ist, die die Starthilfselektrode mit einer startfördernden Spannung beliefert.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass eine niedrige erforderliche Zündspannung

zwischen den Hauptelektroden der Lampe von einer grossen Lichtausbeute im Betriebszustand begleitet sein kann. Die Hilfselektrode kann beispielsweise eine innere Hilfselektrode sein.

Bei einer Verbesserung der letztgenannten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Hochdrucknatriumdampf entladungslampe ist die Starthilfselektrode eine längliche auswändige Elektrode, die sich nahezu über die ganze Länge des Entladungsrohrs erstreckt.

Ein Vorteil dieser Verbesserung besteht darin, dass mit einer derartigen Hilfselektrode die erforderliche Zündspannung zwischen den Hauptelektroden des Entladungsrohrs stark verringert werden kann, wodurch der Startvorgang der Lampe verbessert wird.

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

Fig. 1 ein perspektivisches Bild einer erfindungsgemässen Hochdrucknatriumdampfentladungslampe;

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Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Ende eines Entladungsrohrs der Lampe nach Fig. 1.

In Fig. 1 befindet sich ein Entladungsrohr 1, dessen Wand aus dichtgesintertem Aluminiuraoxyd besteht, in einem Aussenkolben 2. 3 ist ein Sockel der Lampe. Das Entladungsrohr 1 ist an seinen Enden mit zwei Innenhaupt— elektroden 4 bzw. 5 ausgerüstet. Für weitere Einzelheiten hinsichtlich der Anordnung der Elektroden und ihrer Durchführung sei auf Fig. 2 verwiesen. Die Hauptelek— trode h ist über eine Durchführung 6 mit einem Metallstreifen 7 verbunden, der an einen Poldraht 8 angeschlossen ist. Der grösste Teil dieses Poldrahtes 8 läuft parallel zum Entladungsrohr 1. Dieser Poldraht ist an einen Kontakt des Sockels 3 angeschlossen. Ein verlängerter Teil 9 des Poldrahtes 8 dient zum Unterstützen und Zentrieren des Entladungsrohrs 1 im Aussenkolben 2. Die Hauptelektrode 5 ist ebenfalls über eine rohrförmige Durchführung 10 mit einem streifenförmigen Metalleiter 11 verbunden. Das andere Ende dieses Leiters 11 ist an einen anderen Kontakt des Sockels 3 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 h über eine Schleife 20a am Entladungsrohr 1 befestigt. An der anderen Seite des Entladungsrohrs ist diese Zündelektrode 20 mit einem Hilfsorgan verbunden, das als Zugfeder ausgeführt lst_s dessen anderes

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Ende an einen Kondensator 22 elektrisch angeschlossen ist. Auch dieser Kondensator 22 befindet 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. Dadurch wird diese Hilfselektrode stets an der Aussenwand des Entladungsrohrs 1 anliegen.

Das Entladungsrohr 1 enthält sowohl Natrium als auch Quecksilber und Xenon. Der Raum zwischen dem Entladungsrohr 1 und dem Aussenkolben 2 i"st evakuiert.

Die beschriebene Lampe wird beispielsweise von einem mit einem Thyristor versehenen Starter (nicht dargestellt) gezündet, wie beispielsweise in der DE-PS 2 OO9 kk2 angegeben.

Im Betriebszustand ist die beschriebene Lampe über eine induktive Stabilxsationsimpedanz von 0,3 Henry an ein ¥echselspannungsnetz von 220 Volt, 50 Hertz, angeschlossen. Weitere Einzelheiten über die beschriebene Lampe sind in nachstehende Tabelle aufgenommene Zum Vergleich ist in der Tabelle eine Lampe angegeben, die die gleichen Aussenabmessungen wie die erfindungsgeiaässe Lampe hat, wobei jedoch der Druck des Xeriongases viel niedriger ist. In dieser bekannten Lampe arbeitet das Xenon daher nur als Startgas, während in der erfindtssgsgemässen Lampe das Xenon zusammen mit dem Quecksilber als Piiffergas arbeitet. Die Temperatur der kai-

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-β -

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testen Stelle im Entladungsrohr 1 ist im Betriebszustand der Lampe nach der Erfindung ungefähr 1000°Kelvin. Das entspricht einem Natriumdampfdruck im Entladungsrohr 1 von etwa 130 Torr. Die mittlere Temperatur des Entladungsrohrs 1 ist im Betriebszustand ungefähr 2400⁰KeIvin.

TABELLE

	Nicht erfindungs- gemässe Lampe	Erfindungs- gemässe Lampe
Leistung (in Watt)	150	150
Brennspannung (in Volt)	100	100
Innendurchmesser des Entla dungsrohrs (in mm)	4,8	4,5
Abstand zwischen den Haupt— elektroden (in mm)	58	63
Amalgamgewicht (rag)	25	10
Quecksilbergewicht	4,5	2,7
Natriumgewicht	20	200
Xenondruck in kaltem Zu stand (in Torr)	160·	1600
Xenondruck im Betrieb (in Torr)	100	115
Lichtausbeute (Lumen/Watt) ! .	20	19
\ I ^Pa

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Hieraus geht hervor, dass die erfindungsgemässe Lampe eine etwa 15$ höhere Lichtausbeute (in Lumen/¥att) als die nicht erfindungsgemässe Lampe hat. Der Farbwiedergabe-Index R der beiden Lampen ist nahezu gleich. In Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch ein Ende des Entladungsrohrs 1 nach Fig. 1 dargestellt. Mit 4 ist die betreffende Hauptelektrode bezeichnet. 1 stellt die die aus dichtgesintertem Aluminiumoxyd bestehende Wand des Entladungsrohrs dar. An der Innenwand des Ent— ladungsrohrs 1 ist ein ebenfalls aus dichtgesintertem Aluminiumoxyd bestehender Hing 30 festgesintert. Durch das Loch des Ringes steckt eine aus Niob bestehende Durchführung 6. Die Elektrode h ist an dieser Durchführung 6 befestigt. Der Raum zwischem dem Ring 30 und der Durchführung 6 ist mit Schmelzglas 32 ausgefüllt, das als einer Mischung von Oxyden besteht, die im wesentlichen aus Aluminiumoxyd, Calciumoxyd, Bariumoxyd und Magnesiumoxyd besteht. Der Ring 30 befindet sich nicht ganz am Ende des Rohres 1, sondern ist darin um etwa 0,5 mm eingesenkt. Ein Teil des restlichen Raumes zwischen dem Ring 30 und dem Ende des Rohrs 1 ist um die Durchführung 6 herum mit dem gleichen Schmelzglas 32 wie bereits erwähnt, gefüllt.

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Leerseite

Claims

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Dipl.-Γη _R. ϊFORST \ Um ^ρΗΝ .8762

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PATENTANSPRIIECHE:

Hochdrucknatriumdampfentladungslampe mit einem Entladungsrohr, das ausser Natrium auch. Quecksilber und Xenon enthält, wobei im Betriebszustand der Lampe der Natriumdampfdruck zwischen 50 und 200 Torr liegt, dadurch gekennzeichnet, dass im Betriebszustand der Lampe der Natriumdampfdruck grosser als 100 Torr ist, und der Xenondruck bei 3OO Kelvin zwischen 50 und 1000 Torr liegt.
2. Hochdrucknatriumdampfentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Entladungsrohr (l) das Gewichtsverhältnis des Quecksilbers zum Natrium zwischen 8 und 1,5 liegt. ' 3· Hochdrucknatriumdampfentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Entladungsrohr (i) das Gewichtsverhältnis des Quecksilbers zum Natrium etwa 3 beträgt*

4. Hochdrucknatriumdampfentladungslampe mit einem Entladungsrohr, das ausεer Natrium auch Quecksilber· und Xenon enthält, wobei im Betriebszustand der Lampe der Natriumdampfdruck zwischen 50 und 200 Torr liegt, und bei der das Entladungsrohr länglich und an jedem Ende mit einer inneren Hauptelektrode versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Xenondruck bei 300 Kelvin zwischen 50 und 1000 Torr liegt, und dass das Entladungsrohr (1} mit einer Starthilfselektrode (2θ) ausgerüstet ist, die wenigstens beim Starten der Lampe an eine Schaltung angeschlossen ist» die die Starthilfs-

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elektrode mit einer startfördernden Spannung beliefert. 5· Hochdrucknatriumdampfentladungslampe nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass die Starthilfselektrode eine längliche externe Elektrode (20 ) ist, die sich über,nahezu die volle Länge des Entladungsrohrs (i) erstreckt.

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