DE2939871C2 - Hochdrucknatriumdampfentladungslampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampc mit einem vakuumdichten keramischen Entladungsgefäß, das mit einer Ciasfüllung aus Natrium. Quecksilber und Edelgas versehen ist und Elektroden aufweist, die mit Wolframdraht umwickelt sind, wobei die von den Wolframdrahtwindungen gebildeten Hohlräume mit einem Elcklmnenemiltcr gefüllt sind, der sauerstoff gebundenes Erdalkalimetall und sauerstoff gebundenes Wolfram in einem Molverhältnis zwischen wenigstens 8 und 50 enthält. Bei dieser Lampe besteht das | Entladungsgefäß häufig aus polykristallinen! oder riionokristauinem Aluminiumoxid. > Eine derartige Lampe ist Gegenstand des älteren deutschen Patentes 28 51 347. Hierbei enthält das sauerstoff- ϊ gebundene Erdalkalimeitall stets Barium und Strontium und Kalzium.

Eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe mit einem Elektronenemitter aus BaO, CaO und WO3, vorzugsweise als Ba₂CaWO'b, ist ferner aus der US-PS 37 08 710 bekannt.

Es hat sich herausgestellt, daß die Lampenspannung bei Verwendung dieser Elektronenemitter bei ansteigen-

der Brennstundenzahl derart ansteigt, daß die Lampe bei der verfügbaren N-tzspannung erlischt, bevor der

Emitter erschöpft ist. Dieser für die Lampe schädliche Lampenspannungsanstieg tritt namentlich bei Lampen mit

Neon/Argon-Mtschungen als Zündgas und bei Lampen mit einem hohen Quecksilber/Natriumverhältnis auf

(beispielsweise Quecksilber/Natrium £ 4/1 Gew./Gew.). Je weiter die Leistung einer Lampe unter 400 W liegt.

umso größer ' t 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 Lebensdauer erreichten, hatten ein stark geschwärztes Entladungsgefäß.

Aus der DE-OS 27 53 υ3ί· sine" außerdem Hochdrucknatriumdampfcntladungslampen bekannt mit einem

Elektronenemitter, der außer Betyllium- und Yttriumoxid wenigstens einen Vertreier von Barium-, Kalzium- und Strontiumbestandteilen sowie Wolframoxid enthält. Es soll praktisch immer Bariumoxid vorhanden sein.das

offenbar als freies Barium die Emittcrrolle spielt. Auch bei diesen Lampen tritt eine starke Abschwärzung des jj

Entladungsgefäßcs auf. i

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. Hochdrucknatriumdampfcniladungslampen der r^angs erwähnten Art/u schaffen, die eine bedeutend längere Lebensdauer haben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das sauersloffgebundcnc Erdalkaiimctdl lediglich Strontium ist und dir Unlergrcn/c des Mißverhältnisses /wischen dem saucrstoffgcbundcncn Stronlium und dem sauerstoffgebundenen Wolfram bei 3 liegt.

Nachdem erfindungsgemäßc Lampen 5000 Stunden gebrannt halten, war die Lampenspannung um nur wenige zehn Volt angestiegen und hatte der Lampenkolben eine nur kaum wahrnehmbare Abschwärzung. Dies ist für Lampen, deren F.iektroncnemittcr nur Stronlium als Erdalkalimclall enthält, eine besonders übcrraschcnde Tatsache. Allgemein wurde nämlich angenommen, daß Barium als Bestandteil eines Emitters wichtig für eine hohe Emission ist. Denn B;irium hat ein äußerst niedriges Austrittspotential. Auch Kalzium soll in Emittern eine wichtige Rolle spielen, weil dieses Erdalkalimetall in sauerstoffgebundener Form eine sehr niedrige Dampfspannung aufweist und dadurch lange an der Elektrode vorhanden bleibt. Strontium hat jedoch ein höheres Austrittspotential als Barium, während Strontiumoxid eine höhere Dampfspannung als Kalziumoxid hat. Es war daher nicht zu erwarten, daß sich mit Strontium als einziges Erdalkalimetall in Emitter bessere Ergebnisse erzielen lassen würden.

Der Emitter kann auf verschiedene Weise angebracht werden So können die Elektroden in eine Suspension des Emitters, beispielsweise Methylalkohol oder Biitylazetat, eingetaucht werden, dem 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 Strontiumperoxyd. Strontuimhydroxyd. Strontiumkarbonat oder Strontiumformiat oder einem anderen Strontiumsalz, das bei Erhitzung Oxyd ergibt, versehen. Auch kann eine Suspension einer Mischung aus Strontiumverbindungen ve wendet werden.

Nach Verdampfung des Suspcndierungsmittels kann die Elektrode leicht von Stoffüberschuß befreit werden.

Danach werden die Elektroden erhitzt. Werden dabei oxydierende Gase frei, wie Kohlendtoxyd bei Verwendung von Karbonaten, so tritt Oxydation der Wolframdrahtwindungen an der Elektrode auf, wodurch oxydiertes Wolfram in den Emittcrwerkstoff kommt. Es ist jedoch auch möglich, der benutzten Suspension bereits WoI-framoxyd oder Wolframat zuzugeben.

Die Erhitzung der Elektroden, in der Regel für einige bis einige zehn Minuten z. B. 3 bis 50, bei 850 bis 1800°C, h5 bewirkt außer der Bildung von Strontiumoxyd aus anderen Strontiumverbindungen auch die Haftung des Emitterwerkstoffs an der Elektrode.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lampe wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i ε. 1 eine Seitenansicht einer Hochdrucknatriuindampfcntladungslampe,

Fig.2 einen Längsschnitt durch ein Ende des Entladungsgefäßes der Hochdrucknatriumdampfentladungslampe.

In F i g. 1 ist in einem Glaskolben 1, der mit einem Sockel 2 versehen ist, ein Entladungsgefäß 3 zwischen Stromzuleitem 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 einen 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 ίο Brennen der Lampe erhitzt ist, wird die Verbindung mit dem Draht 10 unterbrochen.

In F i g. 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. is

Beispiel

!n einem konkreten Fall hatte d;i$ Entladungsgefäß einen Innendurchmesser von 7.8 mm it~id eine äußere Länge von 103 mm. Der Abstand zwischen ''en Spuzen der Elektroden betrug 78 mm. An jeder dei Elektroden war in den Hohlräumen der Drahtwindungen 10 mg Emitter angebracht. Das Entladungsgefäß enthielt 35 mg Natriumamalgam mit einem Quecksilbergehall von 89 Gew.-% und Neon mit 1 Vol.-% Argon bis zu eir.^m Druck von 26,6 mbar bei Raumtemperatur. Die Lampe nahm im Betrieb eine Leistung von 360 W auf.

Der Versuch mit derartigen Lampen mit verschiedenen Emitu-m erfolgte nach dem Schema : 5,5 Stunden eingeschaltet und 0,5 Stunden abgeschaltet. Es stellte sich heraus, daß nach diesem Schema betriebene Lampen nach einer geringeren Betriebsstundenanzahl durch Anstieg der Lampenspannung das Ende ihrer Lebensdauer erreichten als bei der Anwendung des Schemas : 0,5 Stunden ein, 0,5 Stunden aus oder bei Dauerbrennen.

In einer ersten Lampenserie (I) wurden Elektroden verwendet, die in eine Suspension von 155 g ■ SrCCh, 55 ml Äthylglycol, 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° C erhitzt.

In einer zweiten Lampenserie (II) wurden Elektroden verwendet, auf denen die gleiche Suspension angebracht war. Die Elektroden wurden nach dem Trocknen der Suspension 3 Minuten in Argon bei 1800° C erhitzt.

In einer dritten Lampenserie (III) wurden Elektroden verwendet, die in eine Suspension von 30 g ■ SrO₁IOm! Butylazetat und 1 g · Polyäthylenoxydpropylen-glycol eingetaucht waren. Die Elektroden wurden nach dem Trocknen der Suspension in Vakuum erhitzt: 10 Minuten bei 850°C, 5 Minuten bei 1060°C. 2 Minuten bei 1170° C und 3,5 M inuten bei 1280° C.

In nachstehender Tabelle ist das Versuchsergebnis im Vergleich zu dem identischer Lampen mit Ba2CaWOb als Emitte. dargestellt.

Emiller 100 hr 2000 hr 3000 hr 5000 hr

JVi., I.timcn/W JV,., I.umcn/W% JV,., I.umcn/W% JV/., Lumen/W%

SrO : WO. = 8/1 (Mol/Mol) 0 97 +4 100 +2 96 +14 92

0 97 +2 103 +6 101 +12 94

0 97 +5 101 +3 100 +8 95

Ba₂CaWO₆ 0 105 +26 88 +31 86 +

0 95 +32 97 +

Jl';., = Änderung der l.ampenspannung in bezug auf die l.ampenspannung nach H)O Betriebsstunden

Lumcn/W% = l.umcn/W in Prozent des I.umcn/W-Werts nach 100 Betriebsstunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hochdrucknatriumdampfentladungslampe mit einem vakuumdichten keramischen Entladungsgefäß, das mit einer Gasfüllung aus Natrium, Quecksilber und Edelgas versehen ist und Elektroden aufweist, die mit Wolframdraht umwickelt sind, wobei die von den Wolframdrahtwindungen gebildeten Hohlräume mit einem Elektronenemitter gefüllt sind, der sauerstoffgebundenes Erdalkalimetall und sauerstoffgebundeaes Wolfram in einem Molverhältnis zwischen wenigstens 8 und 50 enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffgebundene Erdalkalimetall lediglich Strontium ist und die Untergrenze des Molverhältnisses zwischen dem sauerstoffgebundenen Strontium und dem sauerstoffgebundenen Wolfram bei 3 liegt.