DE2851347B2 - Hochdrucknatriumdampfentladungslampe - Google Patents

Description

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Die Erfindung oetrifft eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe mit eicem vir'.uumdichten keramischen Lampenkolben, der mit einer Gasfüllung aus Natrium, Quecksilber und Edel& s gefüllt ist und Elektroden aufweist, die an ihren freien Enden mit Wolframdraht umwickelt sind, wobei die von den Wolframdrahtwindungen gebildeten Hohlräume mit einem Emissionsmaterial gefüllt sind, das sauerstoffgebundenes Barium, Strontium und Kalzium sowie sauerstoffgebundenes Wolfram enthält. Bei derartigen Lampen besteht der Lampenkolben aus einem hochiemperaturfesten Oxid, insbesondere aus polykristallinen! Aluminiumoxid oder aus monokristallinem Aluminiumoxid (Saphir).

In der älteren DE-OS 27 53 039 ist eine Hochdruckna- ;riumdampfeniladungslampe erwähnt, deren Elektronenemissionsmaterial zwecks besserer Haftung an den Elektroden Barium-Strontium-Kalzium-Wolframat

(Ba₂- ,Sr,Ca WO₆)

zusammen mit Berylliumoxid und Yttriumoxid enthält, wobei χ zwischen 0 und 0,5 liegt. ίί

Aus der US-PS 37 08 710 sind Hochdrucknatriumdampfentladungslampen dieser Art bekannt, deren Emissionsmaterial 43 bis 54 Mol-% BaO, 20 bis 30 Mol-% CaO und 21 bis 27 Mol-% WO₁ enthält. Bevorzugt wird ein Emissionsmaterial innerhalb eines wi Bereiches, in dem sich BaO₁ CaO und WO3 wie 1,9 : I : I bis 2.1 : I : ! verhallen, ausgcclfiickl in gMol, insbesondere Ba^CaWO*, worin

BnO: CnO : WO, = 2:1:1 „-,

ist. Umgerechnet auf das Verhältnis der Gesamtmenge an Krdiilknlioxiden in gMol (Σ MO) und an Wolfram-2,7 ^ Σ MO/WO₃
2ß < 2MO/WO3
Σ MO/WO₃ = 3,

3,7, vorzugsweise
3,1, insbesondere

Es hat sich herausgestellt, daß bei manchen Typen von Hochdrucknatriumdampfentladungslampen mit einem derartigen Emitter, der Erdalkalimetalloxide und Wolframoxid in nahezu stöchiometrischem Verhältnis enthält, die Lampenspannung mit ansteigender Brennstundenzahl ansteigt, wodurch die Lampe frühzeitig erlischt Dies geschieht insbesondere bei Verwendung u. a. von Neon/Argon-Mischungen als Zündgas und auch bei Anwendung hoher Quecksilber/Natriumverhältnisse, beispielsweise bei Quecksilber/Natriumverhältnissen über 4/1 (GewiGew.). Diese Erscheinung wird um so größer, je weiter die Leistung einer Lampe unter 400 W liegt und wenn in einer Lampe ?wei oder drei dieser Faktoren eine Rolle spielen.

Die Lampen, die durch den Anstieg der Lampenspannung das Ende ihrer Lebensdauer erreichten, weisen einen stark geschwärzten Lampenkolben auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Hochdrucknatriumdampfentladungslampen der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die eine erheblich längere Lebensdauer haben.

Diese Aufgabe wj;d erfindungsgemäb dadurch gelöst, daß das Molarverhältnis der Gesamtmenge dieser sauerstoffgebundenen Erdalkalimetalle zum sauerstoffgebundenen Wolfram zwischen 8 und 50 liegt.

Es ist bemerkenswert, daß mit diesen Lampen, deren Emissionsmaterial sauerstoffgebundenes Barium, Strontium und Kalzium sowie sauerstoffgebundenes Wolfram in einem Verhältnis enthält, das mehrere Male größer als das stöchiometrische Verhältnis (Σ MO/WO3 = 3) ist, eine Lebensdauer erreicht wird, die erheblich langer ist als die von Lampen mit Emittern mit einem stöchiometrischen Verhältnis.

Dies ist um so bemerkenswerter, als in der US-PS 37 08 710 von Emittern, deren Verhältnis (BaO + CaO)/WO₃ größer als 3,7 ist, gesagt wird, daß sie eine zu hohe Verdampfungsgeschwindigkeit haben.

Obgleich es im Hinblick auf die Vermeidung eines starken Anstiegs der Lampenspannung wünschenswert ist, daß der Emitter wenig sauerstoffgebundenes Wolframoxid enthält, hat diese Komponente einen vorteilhaften Effekt auf die Haftung des Emitters an der Elektrode. Vorzugsweise liegt das Molarverhältnis der Gesamtmenge der sauerstoffgebundenen Erdalkalimetalle zum sauerstoffgebundenen Wolfram zwischen 8 und 35.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Anstieg der Bogenspannung die Folge des Verschwindens von Natrium aus der Gasfüllung ist. Mit von der Elektrode herrührenden, auf der Wand des keramischen Lampenkolbens abgelagertem Wolframat und dem Wandmaterial kann Natrium nämlich zu einer stabilen Verbindung, z. B. Natriumaluminat, reagieren. Weiterhin liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß der Niederschlag von Wolframat auf die Wand des Lampenkolbens durch Herabsetzung des Gehalts des Emitters an sauerstoffgebundcncm Wolfram stark verminderl werden kann.

Bei einer bevorzugliMi Aiisführungsform isi die Molarmengc an sauerstoffgebiindenem Barium und Strontium im Emiller mindestens l.Srnal größer als die des saiicrstoffgebundenen Kalziums.

Ein Ausführungsbeispiel einer Lampe nach der Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert

Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch ein Ende eines Lampenkolbens einer Hochdrucknatriumdampfentladungslampe.

In der Figur ist der keramische Lampenkolben 3 an seinem Ende mit einem Ring 15 aus Keramik abgeschlossen. Eine Niobbuchse 6 ragt durch den Ring 15 und ist mit ihm mittels eines Schmelzverbindungsmaterials 16 verbunden. An die Buchse 6 ist eine Wolframelektrode 17 angeschweißt, auf die Wolframdraht 18 gewickelt ist In den Hohlräumen, die die Windungen 18 bilden, befindet sich ein Emitter 19.

Beispiel

In einem konkreten Fall hatte der Lampenkolben einen Innendurchmesser von 7,8 mm und eine Länge von 103 mm. Der Abstand zwischen den Spitzen der Elektroden betrug 78 mm. An jeder der Elektroden war in den Hohlräumen der Drahtwindungen 10 mg Emitter angebracht. Der Lampenkolben enthielt 35 mg Natriumamalgam mit einem Quecksilbergehalt von 39 Gew.-°/o und Neon mit 1 Volumen-% Argon bei einem Druck von 20 Torr bei Raumtemperatur.

Die Lampe nahm im Betrieb eine Leistung von 360 W auf.

Derartige Lampen mit Emittern verschiedener

ίο Zusammensetzung wurden nach dem Schema: 5,5 Stunden ein, 0,5 Stunde aus, betrieben. Es hat sich herausgestellt, daß nach diesem Versuchsschema die Lampen das Ende ihrer Lebensdauer früher erreichten als bei Anwendung des Schemas 0,5 Stunde ein, 0,5 Stunde aus, oder bei kontinuierlichem Brennen.

Nächstehende Tabelle zeigt das Versuchsergebnis von Lampen mit verschiedener Emitterzusammensetzung im Vergleich zu dem identischer Lampen mit Ba₂CaWO₆ als Emitter.

Emitter	Ba/Sr/Ca[Mol]	20D0	3000	5000	7000 Std. + 24	Lm/W*)
Σ MO/WO3		Std.	Std.	Std.
	35,6/31,3/33,0	+ 6	+ 10	+ 10	7000 Std. +6
9,5		-2	+ 2	+ 6	6100 Std. t	98
	34/31,8/34,1	+ 8	+ 18	+ 11		94
17		+ 11	+ 10	+ 23		82
	30,2/29,3/31,5	+ 8	+ 2	+ 12	93
8,5		— I	-1	+ 7	92
	39,4/28,7/31,8	+ 3	0	+ 2	89
15		+ 7	+ 6	+ 19	88
	Ba2CaWO6	+ 26	+ 31		88
		+ 32	t<3000 Std.		90
					92

')Lm/Wgemessen zum letzten Zeitpunkt, zu dem AV_1n gemessen wurde. AV_lü: Änderung der Lampenspannung in bezug auf die Lampenspannung nach 100 Stunden.

Beispiele von Emittern sind weiter:

Σ MO/WOj	Hierzu	Ba/Sr/Cii
Mol/Mol	[MoIJ
14	30,6/32,4/36,9
30	32,5/31,4/36,1
8,1	32.6/29,6/37,8
9,1	33,0/29,0/38,0
27	38,5/27,9/33,5
1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hochdracknatriumdampfentladungslumpe mit einem vakuumdichten keramischen Lampenkolben, der mit einer Gasfüllung aus Natrium, Quecksilber und Edelgas versehen ist und Elektroden aufweist, die an ihren freien Enden mit Wolframdraht umwickelt sind, wobei die von den Wolframdrahtwindungen gebildeten Hohlräume mit einem Emissionsmaterial gefüllt sind, das sauerstoffgebundenes Barium, Strontium und Kalzium sowie sauerstoffgebundenes Wolfram enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis der Gesamtmenge dieser sauerstoffgebundenen Erdalkalimetalle zu dem sauerstoffgebundenen Wolfram zwischen 3 und 50 liegt

2. Hochdrucknatriumdampfentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis der Gesamtmenge der sauerstoffgebundenen Erdalkalimetalle zu dem sauerstoffgebundenen Wö'if/am zwischen 8 und 35 liegt.

3. Hochdrucknatriumdampfentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Molarmenge an sauerstoffgebundenem Barium und Strontium mindestens 1,5mal größer als die des sauerstoffgebundenen Kalziums ist.

oxid in gMol (WO3) hat der bekannte Emitter eine Zusammensetzung von