DE2815014C2

DE2815014C2 - Hochdrucknatriumdampfentladungslampe

Info

Publication number: DE2815014C2
Application number: DE2815014A
Authority: DE
Inventors: Marinus Franciscus Eidhoven Brugmans; Cornelis Adrianus Joannes Jacobs
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-04-15
Filing date: 1978-04-07
Publication date: 1983-11-10
Also published as: US4260929A; AT359164B; IT1095973B; ATA256578A; FR2387510B1; AU519506B2; IT7822249A0; JPS6155215B2; ES468746A1; JPS53129468A; NL177058C; DE2815014A1; BR7802278A; HU187749B; NL177058B; FR2387510A1; CA1111892A; NL7704131A; AU3497478A; GB1587987A

Description

30

Die Erfindung betrifft HocMruck-Natriumdampfentladungslampen mit einem Entladungsrohr, das Natrium, Quecksilber und Xenon e.ithäli wobei im Betriebszustand der Lampe der Natriumdampfdruck zwischen 13 und 2,6 · IO⁴ Pa bzw. zwischen 6,6 · 10³ und 2,6 - 10⁴ Pa beträgt.

Aus der DE-AS 15 89 171 bekannte Hochdruck-Natriumdampfentladungslampen dieser Art enthalten *° Xenon mit einem Fülldruck von 2,6· 10¹Pa sowie Natrium mit einem Betriebsdruck von 4 · IO³ bis 13-10⁵Pa und Quecksilber. Hierbei arbeitet das Xenon als Zündgas und das Quecksilber als Puffergas. Mit einem Zündgas wird die erforderliche Zündspannung herabgesetzt und mit einem Puffergas der Wärmeleitungsverlust beschränkt. Die Lichtausbeute dieser Lampen, beispielsweise in Lumen pro Watt ausgedrückt, ist jedoch verhältnismäßig gering.

Aus der US-PS 32 48 590 sind Hochdruck-Natriumdampfentladungslampen bekannt, die entweder Xenon, dann aber kein Quecksilber, oder Quecksilber mit Argon als Zündgas enthalten. Auch diese Lampen weisen eine relativ geringe Lichtausbeute und keine gute Farbwiedergabe auf. "

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruck-Natriumdampfentladungslampe mit großer Lichtausbeute zu schaffen, wobei diese große Lichtausbeute mit einer geringen elektrischen Leistung verwirklicht bzw. mit einer verhältnismäßig niedrigen Lampen-⁵⁰ Zündspannung kombiniert werden soll,

Die Aufgabe, hohe Lichtausbeute bei geringem Energieverbrauch, wird bei einer Hochdruck-Natriumdampfentladungslampe eingangs erwähnter Art mit einem Natriumbetriebsdruck zwischen 1,3 und⁵⁵ 2,6 · IO⁴ Pa gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Xenondruck bei 300 K zwischen 6,6· 10³ und 13 · 10⁵Pa liegt.

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

300

Pa.

Bei einer häufig auftretenden Betriebstemperatur Tj, von ungefähr 2400 K beträgt der Xenondruck im Betriebszustand der Lampe daher zwischen 5,2 - 10⁴ und 10,4 - 10⁵ Pa.

Die große Lichtausbeute dieser Hochdruck-Natriumdampfentladungslampe ist unter anderem der Tatsache zuzuschreiben, daß hierbei auch das Xenon als Puffergas arbeitet

Zur Erläutertung sei folgendes ausgeführt: Um überhaupt eine wirksame Lichterzeugung möglich zu i.iachen, muß im Betriebszustand der Lampe der Natriumdampfdruck im Entladungsrohr zwischen 6.6 · 1(P und Z6 - 10* Pa liegen. Dabei muß der Natriumdampfdruck im oberen Teil, d. h. im Gebiet von 13 bis 2,6 · Ϊ0⁴ Pa, des Natriumdampfdruckbereiches liegen, wenn es sich um eine Lampe ---On verhältnismäßig geringer elektrischer Leistung — unter 400 Watt — handelt.

Weiter zeigt es sich, daß der Xenondruck im Betriebszustand der Lampe mindestens 52 ■ IO⁴ Pa betragen muß, um auch tatsächlich diese wirksame Lichterzeugung verwirklichen zu können. Bei einem Xenondruck im Betriebszustand der Lampe, der 15 - 10⁵Pa überschreitet, wird kein weiterer Anstieg der Lichtausbeute wahrgenommen. In diesem Gebiet über 15 · 10⁵Pa steigen die erforderlichen Zündspannungen der Lampen jedoch auf nachteilig hohe Werte an.

In Lampen nach der Erfindung k-inn die Kombination von Natrium und Quecksilber ais quecksilberarmes oder quecksilberreiches Amalgam in das Entladungsrohr eingebracht werden. Zwar kann ein quecksilberarmes Amalgam auch zu einer grünlichen Farbe des ausgestrahlten Lichtes 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.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruck-Natriumdampfenthidungslampe liegt das Gewichtsverhältnis des Quecksilbers zum Natrium zwischen 8 und 1,5 und beträgt vorzugsweise etwa 3. Dies hat den Vorteil, daß eine nicht zu grünliche Farbe des ausgestrahlten Lichtes von einer sehr hohen Lichtausbeute 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 einem Verhältnis von 3 wird eine Lampe mit einem sehr guten Kompromiß zwischen der für öffentliche Beleuchtung gewünschten spektralen Lichtverteilung einerseits und der großen Lichtausbeute andererseits erreicht.

Die Aufgabe, hohe Lichtausbeute in Kombination mit niedriger Zündspannung, wird bei einer Hochdruck-Natriumdampfentladungslampe eingangs erwähnter Art

mit einem Natriumbetriebsdruck zwischen 6,6 - KPund 2,6 - 10⁴ Pa dadurch gelöst daß der Xenondruck bei 300 K zwischen 6,6 - 10³ und 13 - 10⁵ Pa liegt und das Entladungsrohr mit der Zündhilfselektrode ausgeröstet ist

Dabei kann die Zündhilfselektrode eine längliche externe Elektrode sein, die sich über nahezu die ganze Länge des Entladungsrohres erstreckt Mit einer derartigen Hilfselektrode kann die erforderliche Zündspannung zwischen den Hauptelektroden des Entladungsrohres stark verringert werden, wodurch der Zündvorgang der Lampe verbessert wird.

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

F i g. 1 ein perspektivisches Bild einer Hochdruck-Natriumdampfentladungslampe.

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

In F i g. 1 befindet sich ein Entladungsrohr 1, dessen Wand aus dichtgesintertem Aluminiumoxyd besteht in einem Außenkolben Z3 ist ein Sockel der Lampe. Das Entladungsrohr I ist an seinen Enden mit zwei Innenhauptelektroden4bzw.5 ausgerüstet Füi weitere Einzelheiten hinsichtlich der Anordnung der Elektroden und ihrer Durchführung sei auf Fig.2 verwiesen. Die Hauptelektrode 4 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 Entladungsrohres 1 im Außenkolben Z 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.

Tabelle

Das Entladungsrohr 1 ist weiterhin mit einer externen Zündhilfselektrode 20 versehen, die um dieses Rohr gewickelt ist Diese Zündhflfselektrode 20 ist nahe der Hauptelektrode 4 über eine Schleife 20a am Entladungsrohr 1 befestigt An der anderen Seite des Entladungsrohrs ist diese Zündelektrode 20 mit einem Hilfsorgan 21 verbunden, das als Zugfeder ausgeführt ist dessen anderes Ende an einen Kondensator 22 elektrisch angeschlossen ist Auch dieser Kondensator 22 befindet

to sich im Raum zwischen dem Entladungsrohr 1 und dem Außenkolben Z 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 Zündhilfselektrode 20 auf Zug. Dadurch wird diese Zündhilfselektrode stets an der Außenwand des Entladungsrohres 1 anliegen.

Das Entladungsrohr 1 enthält sowohl Natrium als auch Quecksilber und Xenon. Der Raujn zwischen dem Entladungsrohr 1 und dem Außenkolben 2 ist evakuiert Im Betriebszustand ist die beschriebene Lampe über eine induktive Stabilisationsimpedanz ' ;.m 03 Henry an ein V/echseispanr.up.gsnetz von 220 Voit, 50 Hertz, angeschlossen. Weitere Einzelheiten über die beschriebene Lampe sind in nachstehende Tabelle aufgenommen. Zum Vergleich ist in der Tabelle eine Lampe angegeben, die die gleichen Außenabmessungen wie die erfindungsgemäße Lampe hat, wobei jedoch der Druck des Xenongases viel niedriger ist In dieser bekannten Lampe arbeitet das Xenon daher nur als Zündgas, während in der erfindungsgemäßen Lampe das Xenon zusammen mit dem Quecksilber als Puffergas arbeitet. Die Temperatur der kältesten Stelle im Entladungsrohr 1 ist im Betriebszustand der Lampe nach der Erfindung ungefähr 1000 K. Das entspricht einem Natriumdampfdruck im Entladungsrohr 1 von etwa 1,7 · 10⁴Pa. Die mittlere Temperatur des Entladungsrohrs 1 ist im Betriebszustand ungefähr 2400 K.

	Nicht	Erfindungs
	erfindungs	gemäße
	gemäße	Lampe
	Lampe
Leistung (in Watt)	150	150
Brennspannung (in Volt)	100	100
Innendurchmesser des Entladungsrohrs (in mm)	4,8	4,5
Abstand zwischen den Hauptelektroden (in mm)	58	63
Amalgamgewicht (mg)	25	10
Quecksilbergewicht	*A "\*	9 7
Natriumgewicht		z, /
Xenondrack in kaltem Zustand (in Pa)	2,6 · 10³	2,6 · 10⁴
Xenondruck im Betrieb (in Pa)	2,1 ■ fO⁴	2,1 · 10⁵
Lichtausbeute (Lumen/Watt)	100	115
R_n	20	19

Hieraus geht hervor, daß die erfindungsgemäße Lampe eine etwa 15% höhere Lichtausbeute (in Lumen/Watt) als die nicht erfindungsgemäße Lampe hat. Der Farbwiedergabe-Index R₁ der beiden Lampen ist nahezu gleich.

In Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch ein Ende des Entladungsrohres 1 nach F :-g. 1 dargestellt. Mit 4 ist die betreffende Hauptelektrode bezeichnet. 1 stellt die aus dichtgesintertem Aluminiumoxyd bestehend'; Wand des Entladungsrohrs dar. An der Innenwand des Entladungsrohrs 1 ist ein ebenfalls aus dichtgesintertem Aluminiumoxyd bestehender Ring 30 festgesintert. Durch das Loch des Ringes steckt eine aus Niob bestehende Durchführung 6. Die Elektrode 4 ist an

dieser Durchführung 6 befestigt. Der Raum zwischen dem Ring 30 und der Durchführung 6 ist mit Schmelzglas 32 ausgefüllt, das aus 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 I, 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochdrucknatriumdampfentladungslampe mit einem Entladungsrohr, das Natrium, Quecksilber und Xenon enthält, wobei im Betriebszustand der Lampe der Natriumdampfdruck zwischen 1,3 und 2,6 · 10⁴Pa beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Xenondruck bei 300 K zwischen 6,6 - lö⁵ und U - 10* Pa liegt.

2. Hochdrucknatriumdampfentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Entladungsrohr (1) das Gewichtsverhältnis des Quecksilbers zum Natrium zwischen 8 und 1,5 liegt und vorzugsweise etwa 3 beträgt

3. Hochdrucknatriumdampfentladungslampe mit einem Entladungsrohr, das Natrium, Quecksilber und Xenon enthält, wobei im Betriebszustand der Lampe der Natriumdampfdruck zwischen 6,6 - 10³ und 2,6 · 10⁴Pa beträgt dadurch gekennzeichnet²⁰ daß der Xenondruck bei 300 K zwischen 6,6 - 10³ und 13 · ΊΟ⁵ Pa liegt und das Entladungsrohr (ί) mit einer Zündhilfselektrode (20) ausgerüstet ist

4. Hochdrucknatriumdampfentladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündhilfselektrode eine längliche externe Elektrode (20) ist, die sich über nahezu die volle Länge des Entladungsrohres (1) erstreckt