DE2854223C2

DE2854223C2 - Hochdruckentladungslampe

Info

Publication number: DE2854223C2
Application number: DE2854223A
Authority: DE
Inventors: Charles Cornelis Eduard Meulemans; Gerardus Henricus Antonius Maria Van Der Steen; Jan Van Eindhoven Werkhoven
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1978-12-15
Publication date: 1985-01-10
Also published as: NL178107B; NL178107C; JPS5740624B2; US4307315A; DE2854223A1; GB2011703B; HU179281B; IT7831064A0; GB2011703A; BE872970A; FR2412940B1; FR2412940A1; CA1121853A; JPS5491975A; NL7714305A; IT1101201B

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe mit einem rohrförmigen Quarzglaskolben, in dessen Wand Stromzuführungsleiter zu einem im Lampenkolben angeordneten Elektrodenpaar eingeschmolzen sind, der mit einer ionisierbaren Gasfüllung versehen ist und stellenweise Mittel besitzt, um an diesen Stellen die Temperatur des Lampenkolbens im Betrieb zu erhöhen.

Derartige Lampen sind bekannt. Nach der US-Patentschrift 38 51 200 ist der Lampenkolben an einem Ende mit Zirkonoxyd bedeckt, um Licht und Wärme zu reflektieren. Die US-Patentschrift 39 63 951 beschreibt eine Lampe zur Verwendung in horizontaler Lage, wobei an den Enden über den ganzen Umfang des Lampenkolbens und über die ganze Länge an der Unterseite des Lampenkolbens eine wärmereflektierende Schicht angebracht ist.

Eine derartige örtliche Beschichtung dient dazu, durch Temperaturerhöhung der Wand des Lampenkolbens an dieser Stelle die Dampfspannung der Gasfüllung zu erhöhen und so die Ausbeute der Lampe zu verbessern. Unter anderem aus der US-Patentschrift 91 952 ist es bekannt, für den gleichen Zweck Metallschilder um die Enden des Lampenkolbens anzuordnen. Die Benutzung einer Beschichtung hat den Nachteil, daß die Lampe bei der Herstellung eine zusätzliche Behandlung erfahren muß und daß die Beschichtung im Verhältnis zur Wand des Lampenkolbens dünn ist und dadurch ein beschränktes wärmereflektierendes Vermögen hat Schilder ergeben an sich eine gute Wärmereflektion, jedoch erfordern sie Vorkehrungen zur Befestigung am Lampenkolben. Schilder und Beschichtungen haben den Nachteil, daß sie nicht nur Wärmestrahlung, sondern auch sichtbare Strahlung zurückhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. Mittel zu schaffen, um stellenweis!: die Wandtemperatur des Lampenkolbens zu erhöhen und dadurch eine gleichmäßigere Temperatur am Lampenkolben zu erhalten, wobei dennoch der Lampenkolben lichtdurchlässig bleibt

Diese Aufgabe wird bei einer Hochdruckentladungslampe eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Lampenkolben an diesen Stellen aus durchsichtigem, Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas besteht

Unter Quarzglas sei hier Glas mit einem SiO2-GehaJt von mindestens 95 Gew.-% verstanden.
Ultraviolettstrahlung absorbierendes Quarzglas ist an sich bekannt, vgl. u.a. die UDSSR-Patentschrift 2 16 189, die Quarzgigs, mit 0,1 bis 2 Gew.-% Europium beschreibt, und Chemical Abstr. 79 98813 w (1973) und 83 68308a (1975).

Die Verwendung von Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas zur Herstellung von Teilen des Lampenkolbens bietet wesentliche Vorteile. Die Teile ergeben, auch weil die Wände eines Lampenkolbens verhältnismäßig dick sind (Größenordnung 1 mm), eine wirksame Absorption für Ultraviolettstrahlung und dadurch einen größeren Temperaturanstieg, während sie dennoch durchsichtig sind. Es ist deshalb nicht nachteilig, große Teile des Lampenkolbens, beispielsweise die ganze Unterseite einer in horizontaler Lage brennenden Lampe aus diesem Quarzglas herzusteifen.

Der große Temperaturanstieg, den kalte Stellen erfahren, ermöglicht es, dem Lampenkolben ein größeres Volumen zu geben. Dadurch werden die wärmsten Stellen nicht überhitzt, während die kältesten Stellen durch die Verwendung Ultraviolettstrahlung absorbierenden Quarzes dort warm genug bleiben. Diese Volumenvergrößerung gibt eine bessere Aufrechterhaltung der Lichtausbeute während der ganzen Lebensdauer der Lampe, da von den Elektroden abgedampftes Material jetzt wie ein dünner Film über eine größere Oberfläche

so verteilt wird.

Die wärmsten Teile des Lampenkolbens sind weniger hohen Temperaturen ausgesetzt, wodurch der Angriff auf das Quarzglas durch Radikale oder Ionen aus der Gasfüllung geringer ist.

Es sei bemerkt, daß es beispielsweise aus der US-Patentschrift 38 48 152 bekannt ist, Hochdruckentladungslampen mit einem Lampenkolben aus Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas zu versehen. Dies wird deshalb gemacht, um den schädlichen Einfluß von Ultraviolettstrahlung auf das menschliche Auge zu vermeiden. Da bei einer erfindungsgemäßen Lampe der Lampenkolben nur stellenweise aus Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas besteht, wird diese Aufgabe bei einer erfindungsgemäßen Lampe weder angestrebt

f,5 noch erfüllt. In vielen Fällen sind Hochdruckentladungslampen bereits mit Mitteln ausgerüstet, die die Ultraviolettstrahlung verhindern, beispielsweise mit einem Glaskolben; in anderen Fällen werden die Lampen in ge-

schlossenen Leuchten eingesetzt, die die Ultraviolettausstrahlung verhindern.

Zum anderen wird die Aufgabe der Erfindung, eine örtliche Erhöhung der Temperatur eines Lampenkolbens zu bewirken, durch die Verwendung von Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarz für die Herstellung des ganzen Lampenkolbens nicht erfüllt Die Teile des Lampenkolbens, die bei Verwendung von normalem Quarzglas am wärmsten sind, würden sich bei Verwendung von Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas für den ganzen Lampenkolben noch stärker erhitzen, und dem Erweichungspunkt des Glases zu dicht nähern. Der Lampenkolben müßte daher mit einem größeren Durchmesser gewählt werden, wodurch die kälteren Teile jedoch auch wieder eine niedrigere Temperatur erreichen würden. Eine gleichmäßigere Temperatur des Lampenkolbens läßt sich auf diese Weise nicht verwirklichen.

Die Art der Lampe und ihr Gebrauch bestimmen bei Hochdruckentladungslampen, an welchen Stellen die Lampenkolben aus Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas bestehen müssen. Die Erfindung kann bei Hochdruckquecksilberdampfentladungsla.Tipen verwendet werden, insbesondere bei solchen Lampen mit Halogenidzusätzen. Die erfindungsgemäße Maßnahme kommt in höheren Lichtausbeute-Werten zum Ausdruck.

In einer ersten Ausführungsform besteht der Lampenkolben neben einer Elektrode und an der Stelle der Einschmelzung ihres Stromzuführungsleiters in der Wand des Lampenkolbens aus Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas. Die Lampe ist zur Verwendung in vertikaler Lage mit nach unten gerichtetem Lampenkolbenende aus Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas bestimmt.

In einer geänderten Ausführungsform einer Lampe mit vertikaler Brennlage, bei der an jedem der Enden des Lampenkolbens eine Elektrode angeordnet ist erstreckt sich das Ultraviolettstrahlung absorbierende Quarzglas von der einen Abdichtung entlang eines Teils des Raumes zwischen den Elektroden.

Wenn der Lampenkolben an beiden Enden aus Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas besteht, kann die Lampe nach Bedarf axial in einem Außenkolben angeordnet werden.

Bei Lampen für Verwendung in horizontaler Lage besteht der Lampenkolben über einen Teil, beispielsweise über ein Drittel oder über die Hälfte, seines Umfangs über die ganze Länge des Kolbens aus Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas. In einer geänderten Ausführungsform der Lampe absorbieren auch die übrigen Wandteile des Lampenkolbens, die neben der Elektrode liegen, Ultraviolettstrahlung.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 bis 7 je eine Entladungslampe in Ansicht,

Fig.8 die Ansicht einer Entladungslampe in einem Außenkolben.

In F i g. 1 hat der Lampenkolben einer Hochdruckquecksilberdampfentladungslampe einen Teil 1 aus Ultraviolettstrahlung durchlässigem Quarzglas und einen Tei! 2 aus Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas. Der Lampenkolben hat an beiden Enden eine Abdichtung 3 bzw. 4 um je einen Stromzuführungsleiter 5 bzw. 6. Im Lampenkolben sind Elektroden 7 und 8 angeordnet. Die Lampe ist dazu bestimmt, in horizontaler Lage gebrannt zu werde;;.

In den übrigen Figurer, bezeichen die gleichen Ziffern entsprechende Teile.

In F i g. 2 ist eine Hochdruckquecksilberdampfentiadungsiampe mit Metallhalogenidzusätzen dargestellt, die sich insbesondere für vertikale Brennlage mit der Abdichtung 3 nach unten eignet. Die Abdichtungen 3 und 4 sind in je einem Stück Rohrglas mit geringerem Durchmesser in der Verschmelzung mit einem Stück Rohrglas mit größerem Durchmesser hergestellt

In F i g. 3 ist eine Lampe dargestellt, die eine Abwandlung der Lampe nach Fig.2 und dazu bestimmt ist, in horizontaler Lage mit nach oben gerichtetem nicht Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas verwendet zu werden.

Fig.4 zeigt eine Hochdruckquecksilberdampfentladungslarnpe für den Gebrauch in vertikaler Lage mit nach unten gerichtetem Teil 2. Der Lampenkolben ist an seinen Enden vakuumdicht um die Siromzuführungsleiter 9 und 10 geschlossen. Sie haben je eine erste Quarzglashülle Jl bzw. 12 und eine zweite Quarzglashülle 13 bzw. 14, an die sich die Wand des ', ;,.mpenkolbens anschließt.

In F i g. 5 hat der Lampenkolben 1 ein Innenrohr 15, das stellenweise mit der Abdichtung 3 des Lampenkolbens verschmolzen ist, aber an anderen Stellen öffnungen 16 hat. Das Rohr 15 dient zur Verhinderung von Entmischung des Glases im Betrieb der Lampe.

Die Lampe nach F i g. 6 dient zur Verwendung in vertikaler Brennlage. Sie kann in der dargestellten Lage, jedoch auch mit der Quetschungsabdichtung 4 nach oben gebrannt werden.

In F i g. 7 besitzt die Lampe mit einem Quarzglaskolben 31 nur eine Quetschungsabdichtung 33. Die Stromzuführungsleiter, von denen nur einer (36) sichtbar ist, zu den Elektroden 37 und 38 sind beide in diese Quetschungsabdichtung 33 eingeschmolzen. Die Stromzuführungsleiter befinden sich unter Zwischenfügung eines Isolators gestapelt in der Quetschungsabdichtung 33. Der schraffierte Teil 32 des Lampenkclbens 31 besteht aus Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas.

.ii F i g. 8 ist ein Lampenkolben 20 entsprechend F i g. 3 zwischen Poldrähten 21 und 22 in einem Außenkolben 23 angeordnet, der mit einem Lampensockel 24 versehen ist. Da der dem Poldraht 22 zugewandte Teil 25 des Lampenkolbens 20 aus Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas besteht, kann die übliche keramische Hülle dieses Poldrahtes entfallen. Durch Verwendung des absorbierenden Quarzglases wird der Photoemission bereits ausreichend begegnet.

Beispiel

Eiⁿc: Lampe nach F i g. 6 wurde mit folgenden Stoffen gefüllt: 50 mg Quecksilber, 0,8 mg Hg]₂, 3,7 mg Tl], 30 mg NaJ, 0.2 nig !η und Ar, das Kr⁸⁵ in einer Menge von 0,01 mC/L (bei 1 bar) enthielt, bis zu 30 mbar. Die Lampe hatte die Abmessungen: Volumen 11 ml, größter Innendurchmesser 20 mm, Elektrodenabstand 46 mm. Länge des nicht ultraviolettstrahlung absorbierenden Teils des Kolbens 34 mm.

Bei einer Leistungsaufnahme von 400,500 bzv/. 600 W betrug die Lichiausbeute der Lampe 96.4, 105,5 bzw. 111,7 Lumen/Watt.
Zum Vergleich wurde eine Lampe mit gleichen Abmessungen und gleicher Gasfüllung jedoch vollständig aus Ultraviolettstrahlung durchlässigem Quarzglas hergestellt. Die bei der Lampe nach F i g. 6 aus Ultraviolettstrahlung absorbierendem Querzglas bestehenden Teile

wurden bei dieser Lampe mit ZrO > bedeckt. Die Lampe ergab bei einer Leistungsaufnahme von 400 W eine Lichtausbeute von 85 Lumen/Watt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

IO

20

JO

35 40

50 55 60

Claims

Patentansprüche:

1. Hochdruckentladungslampe mit einem rohrförmigen Quarzglaskolben, in dessen Wand Stromzuführungsleiter zu einem im Lampenkolben angeordneten Elektrodenpaar eingeschmolzen sind, der mit einer ionisierenbaren Gasfüllung versehen ist und stellenweise Mittel besitzt, um an diesen Stellen die Temperatur des Lampenkolbens im Betrieb zu erhöhen, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampenkolben (I₁ 31) an diesen Stellen aus durchsichtigem. Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas (2,32) besteht

2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampenkolben (1, 31) neben einer Elektrode (7, 37, 38) und an der Stelle der Einschmelzung (3,11,13,33) ihres Stromzuführungsleiters (5,9,36) in der Wand des Lampenkolbens (1, 3;) aus Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas (2,32) besteht

3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 2, bei der an jedem Ende des Lampenkolbens ein Stromzuführungsleiter zu einer nahe dem entsprechenden Ende angeordneten Elektrode eingeschmolzen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Ultraviolettstrahlung absorbierende Quarzglas (2) von der einen Abdichtung entlang eines Teils des Raumes zwischen den Elektroden (J, 8) erstreckt

4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 2, bei der an jedem Ende des Lampenkolbens ein Stromzuführungsleiter tm einer nahe dem entsprechenden Ende angeordneten Elektrode eingeschmolzen ist, dadurch gekenn' lehnet, daß der Lampenkolben (1) an beiden Enden (3,4) aus Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas (2) besteht

5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampenkolben (J) für einen Teil seines Umfangs über seine ganze Länge aus Ultraviolettstrahlung absorbierendem Quarzglas (2) besteht.