DE2939871A1

DE2939871A1 - Hochdrucknatriumdampfentladungslampe

Info

Publication number: DE2939871A1
Application number: DE19792939871
Authority: DE
Inventors: Cornelis Adrianus Joann Jacobs; Peter Andreas Walthe Tielemans
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-10-06
Filing date: 1979-10-02
Publication date: 1980-04-24
Also published as: GB2038082B; IT1123450B; IT7926248A0; US4322654A; JPS5845141B2; FR2438338A1; HU182986B; NL175770C; DE2939871C2; FR2438338B1; GB2038082A; NL175770B; ES484735A1; BE879205A; CA1135763A; NL7810088A; JPS5553052A

Description

15.5.1979 f PHN 9253

Hochdrucknatriumdampfentladungslampe·

Die Erfindung betrifft eine

Hochdrucknatriumdampfentladungslampe mit einem vakuumdicht geschlossenen keramischen Entladungsgefäss, das mit einer Natrium, Quecksilber und Edelgas enthaltenden

δ Gasfüllung versehen ist und durch dessen Wand Stromzuleitungen zu den im Entladungsgefäss angeordneten Elektroden führen, die mit Wolframdraht umwickelt sind, wobei die von den Drahtwindungen gebildeten Hohlräume mit einem Elektronenemitter gefüllt sind, der sauerst off gebundene s Ex^dalkalimetall und sauer st off gebundene ε VoIfram enthält. Bei dieser ampe besteht das Entladungsgefäss häufig aus polykristallinem oder monokristallinem Aluminiumoxyd,

Eine derartige Lampe ist aus der US-Patentschrift 3 708 710 bekannt. Der in dieser Lampe benutzte Emitter enthält BaO, CaO und W0„, vorzugsweise in einem derartigen Verhältnis, dass der Emitter aus Ba₂CaWO,- besteht.

Es hat sich herausgestellt, dass die Lainpenspannung bei Verwendung dieses Emitter's bei ansteigender Breniistundenzahl derart ansteigt, dass die Lampe bei der verfügbaren Netzspannung erlischt, bevor dex Emitter erschöpft ist. Dieser für die Lampe schädliche Lampenspannungsanstieg tritt namentlich bei

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. den Lampen mit Ne on/Argon-Mi schlingen als Startgas und
bei Lampen mit einem hohen Quecksilber/Natriumverhältnis
auf (beispielsweise Quecksilber/Natrium^ 4/1 Qew./Qew.). Je weiter die Leistung einer Lampe unter 400 W liegt,
umso grosser ist diese Erscheinung, auch wenn mehrere der erwähnten Faktoren in einer Lampe eine Rolle spielen. Die Lampen, die durch den Anstieg der Lampenspannung das Ende ihrer Lebensaduer erreichten, hatten ein stark geschwärztes Entladungsgefäss.

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

Diese Aufgabe wird erfindungs-

gemäss dadurch gelost, dass der Emitter aus sauerstoffgebundenem Strontium und sauerstoffgebundenem Wolfram in
einem Molarverhältnis besteht, das zwischen 3/1 und 50/1
liegt.

Nachdem erfindungsgemässe

Lampen 5000 Stunden gebrannt hatten, war die Lampenspannung um nur wenige zehn Volt angestiegen und hatte der
Lampenkolben eine nur kaum wahrnehmbare AbSchwärzung»
Dies ist für Lampen, deren Emitter nur Strontium als Erdalkalimetall enthält, eine besonders überraschende Tat-

sache. Allgemein wurde nämlich angenommen, dass Barium

als Bestandteil eines Emitters wichtig für eine hohe
Emission ist. Denn Barium hat ein äusserst niedriges Austrittspotential.. Kalzium sollte in Emittern eine wichtige

Rolle spielen, weil dieses Erdalkalimetall in sauerstoff-30

gebundener Form eine sehr niedrige Dampfspannung aufweist und dadurch lange an der Elektrode vorhanden bleibt.
Strontium hat jedoch ein höheres Austrittspotential als
Barium, während Strontiumoxyd eine höhere Dampfspannung

als Kalziumoxyd hat. Es war daher keineswegs zu erwarten, 35

dass sich mit Strontium als einziges Erdalkalimetall im

Emitter so viel bessere Ergebnisse erzielen lassen würden. ·

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Der Emitter kann auf verschiedene Weise angebracht werden. So können die Elektroden in eine Suspension des Emitters, beispielsweise Methylalkohol oder Butylazetat, eingetaucht werden, der noch ein Bindemittel zugesetzt sein kann, wie beispielsweise Nitrozellulose.

Der Emitter kann auch auf der

Elektrode hergestellt werden. Dabei wird die Elektrode mit einer Suspension aus Strontiumperioxyd. Strontiumhydroxyd, Strontiumkarbonat oder Strontiumfonniat oder einem anderen Strontiumsalz, das bei Erhitzung Oxyd ergibt, versehen. Auch kann eine Suspension einer Mischung aus Strontiumverbindungen verwendet werden.

Nach Verdampfung des Suspendierungsmittels kann die Elektrode leicht von Stoffüberschuss befreit werden. Danach werden die Elektroden erhitzt. Werden dabei oxydierende Gase frei, wie Kohlendioxyd bei Verwendung von Karbonaten, so tritt Oxydation der Wolframdrahtwindungen an der Elektrode auf, wodurch oxydiertes Wolfram in den Emitterwerkstoff kommt· Es ist jedoch auch möglich, der benutzten Suspension bereits Wolframoxyd oder Wolframat zuzugeben.

Die Erhitzung der Elektroden,

in der Regel für einige bis einige zehn Minuten z.B. 3 bis 50, bei 850 bis 18OO°C, bewirkt ausser der Bildung von Strontiümoxyd aus anderen Strontiumverbindungen auch die Haftung des Emitterwerkstoffs an der Elektrode.

Ein Ausführungsbeispiel der

erfindungsgemässen Lampe wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Hochdrucknatriumdampfentladungslampe,

Fig. 2 einen Längsschnitt

durch ein Ende des Entladungsgefässes der Hochdruck-³^ natriumdampfentladungslampe.

In Pig. 1 ist in einem Glaskolben 1, der mit einem Sockel 2 versehen ist, ein

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ORIGINAL INSPECTED

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ladungsgefäss 3 zwischen Stromzuleitern 4 und 5 angeordnet. Niobbuchsen 6 und 7 leiten den Strom durch die Wand des Entladungsgefässes 3 zu den Elektroden. Der Stromzuleiter 5 steckt mit einigem Spielraum in der Niobbuchse 6. Ein guter elektrischer Kontakt zwischen beiden wird durch Litzendraht 8 gewährleistet.

Im Aussenkolben 1 herrscht

Vakuum, das von dem aus dem Ring 9 verdampften Bariumgetter auf Niveau gehalten wird.

Um das Entladungsgefäss 3 ist ein Draht 10 gewickelt, der über einer Bimetallschalter 11 mit dem Stromleiter 4 in Verbindung steht. Der Draht 10 ist ein Hilfsmittel zum Zünden der Lampe. Sobald der Schalter 11 durch das Brennen der Lampe erhitzt ist, wird die Verbindung mit dem Draht 10 unterbrochen.

In Fig. 2 ist das Entladungsgefäss 3 an seinem Ende mit einem Keramikring 15 abgeschlossen. Die Niobbuchse 6 ragt durch den Ring 15 und ist mit ihm über einen Schmelzverbindungswerkstoff 16 verbunden. An die Buchse 6 ist eine Wolframelektrode 17 angeschweisst, auf der Wolframdraht 18 aufgewickelt ist. In den Hohlräumen, die die Windungen 18 bilden, befindet sich ein Emitter 19.
Beispiel;

In einem konkreten Fall hatte das Entladungsgefäss einen Innendurchmesser von 7»8 mm und eine äussere 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. Das Entladungsgefäss enthielt 35 mg Natriumamalgam mit einem Quecksilbergehalt von 89 Gew. $> und Neon mit 1 Vol. $ Argon bis zu einem Druck von 20 Tori' bei Raumtemperatur. Die Lampe nahm im Betrieb eine Leistung von 36O W auf.

Der Versuch mit derartigen Lampen mit verschiedenen Emittern erfolgte nach dem Schema : 5»5 Stunden eingeschaltet und 0,5 Stunden ab-

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geschaltet. Es stellte sich heraus, dass nach dieaem Schema betriebene Lampen nach einer geringeren Betriebsstandenanzahl durch Anstieg der Lampenspannung das Ende ihrer Lebensdauer erreichten als bei der Anwendung des Schemas : O_f5 Stunden ein, 0,5 Stunden aus oder bei Dauerbrennen·

In einer ersten Lampenserie

(i) wurden Elektroden verwendet, die in eine Suspension von 155g· SrCO , 55 ml Äthylglyeol, 23 ml Äthylalkohol, 5 ml Butylazetat und 1,5 g· Nitrozellulose eingetaucht waren·,Nach dem Trocknen der Suspension wurden die Elektroden 50 Minuten in Vakuum bei 1250 ⁰C erhitzt.

In einer zweiten Lampenserie

(il) wurden Elektroden verwendet, auf denen die gleiche Suspension angebracht war. Die Elektroden wurden nach dem Trocknen der Suspension 3 Minuten in Argon bei ISOO ⁰C erhitzt.

In einer dritten Lampenserie (ill) wurden Elektroden verwendet, die in eine Suspension von 3° g· SrO, 10 ml Butylazetat und 1 g. Polyäthylenoxydpropylen-glycol eingetaucht waren. Die Elektroden wurden nach dem Trocknen der Suspension in Vakuum erhitzt : 10 Minuten bei 850 ⁰C, 5 Minuten bei 1060°C, 2 Minuten bei 1170°C und 3,5 Minuten bei 1280°C. In nachstehender Tabelle ist das Versuchsergebnis im Vergleich zu dem identischer Lampen mit Ba₂CaWOg als Emitter dargestellt.

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Emitter	*^Vla	100 hr Lumen/W	2000 hr /VV- Lumen/W$	3000 hr /sy - Lume n/W$ xa	96	+ 14	5000 hr Lumen/W$
SrO:WO₃ = 8/1 (Mol/Mol)	0	97	+4 100	+2	101	+ 12	92
	0	97	+2 103	+6	100	+8	9k
	0	97	+5 101	+3	86	t	95
Ba CaWO₆	0	105	+26 88	+31
	0	95	+32 97	t

la

= Änderung der Lampenspannung in bezug auf die Lampenspannung nach
Betriebsstunden

Lumen/¥% = Lumen/W in Prozent des Lumen/V-Werts nach 100 Betriebsstunden.

CO

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Claims

15.5.1979 * PHN 9253

PATENTANSPRUECH:

M Λ Hochdrucknatriumdapf entladungslampe mit einem vakuumdicht geschlossenen keramischen Entladungsgefäss, das mit einer Natrium, Quecksilber und Edelgas enthaltenden Gasfüllung versehen ist und durch dessen Wand Stromzuleiter zu im Entladungsgefäss angeordneten Elektroden führen, die mit Wolframdraht umwickelt sind, wobei die von den Drahtwindungen gebildeten Hohlräume mit einem Elektronenemitter gefüllt sind, der sauer stoff gebundene s Erdalkalimetall und säuerst off gebuii-

denes Wolframenthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter (19) aus sauerstoffgebundenem Strontium und säuerst off gebundenem Wolfram in einem Molarverhältnis besteht, das zwischen 3/1 und 50/1 liegt·

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