DE3015546C2 - Entladungslampe - Google Patents

Description

ist, worin

M die Masse des absorbierenden Stoffes in kg ist, W der Absorptionskoeffizient des absorbierenden Stoffes bei 300 K für Xenon in kg Xenon pro kg des absorbierenden Stoffes ist und V das Innenvolumen in m³ des Entladungsgefäßes darstellt

2. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wbei 300 K zumindest 0,05 ist

3. Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, ίο dadurch gekennzeichnet daß der absorbierende

Stoff (11) im wesentlichen aus porösem Kohlenstoff besteht, von dem 10 bis 30 Gew.-% als Graphit vorhanden sind, und daß die Dichte des porösen Kohlenstoffes kleiner als 80% dieses Stoffes in ! 5 kristallinem Zustand ist

4. Entladungslampe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe ist und daß bei 300 K

der Xenondruck etwa 16 kPa und etwa

2 kg/m³ beträgt.

Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe, in deren Entladungsgefäß sich Metalldampf, Xenon und ein absorbierender Stoff befinden, in welchem das Xenon wenigstens teilweise absorbiert ist, aber bei Erhöhung der Temperatur teilweise aus diesem Stoff wieder freikommt, wobei der Xenondruck P bei 300 K kleiner als 100 kPa und im Betrieb der Lampe größer als lOOkPaist.

Eine derartige Lampe ist aus der GB-PS 6 69 033 bekannt Bei den erwähnten Xenondrücken im Betriebszustand größer als 100 kPa kann oft ein verhältnismäßig großer spezifischer Lichtstrom der Lichtquelle verwirklicht werden. Darüber hinaus bietet die bekannte Lampe den Vorteil, daß im Betriebszustand der Lampe der Xenondruck bedeutend größer sein kann, als sich nach dem Gasgesetz von Gay Lussax aus dem Xenondruck bei 300 K ergeben würde. Bei der bekannten Lampe läßt aber die Dosierung des absorbierenden Stoffes zu wünschen übrig. Die Menge des absorbierenden Stoffes ist nämlich in einem Beispiel derart groß, daß so viel Xenon bei 300 K absorbiert ist, daß zum Zünden der Lampe ein spezielles Zündgas erforderlich ist.

Aus der DE-OS 28 15 014 ist eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe bekannt, die außer Natrium auch Xenon mit einem verhältnismäßig hohen Xenondruck im Betriebszustand der Lampe aufweist. Eine solche Lampe besitzt einen großen spezifischen Lichtstrom, benötigt aber eine relativ hohe Zündspannung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entladungslampe mit niedrigerer Zündspannung zu schaffen, bei der kein spezielles Zündgas erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Entladungslampe eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Masse des absorbierenden Stoffes zusammen mit dem Xenon und das Lampenvolumen derart gewählt ist, daß der Xenondruck P bei 300 K einen Wert von 1 kPa« P« 25 kPa hat und daß

MW

ist, worin

> 0,1 kg/m³

M die Masse des absorbierenden Stoffes in kg ist, W der Absorptionskoeffizient des absorbierenden Stoffes bei 300K für Xenon pro kg des absorbierenden Stoffes ist und V das Innenvolumen in m³ des Entladungsgefäßes darstellt.

Eine solche Lampe bietet den Vorteil, daß bei 300 K das Xenon als Zündgas gut arbeitet und daß im Betrieb der Lampe ein ausreichend hoher Xenondruck und damit ein ausreichend großer spezifischer Lichtstrom erreicht werden kann.

Bei der Lampe nach der Erfindung ist die erforderliche Zündspannung geringer als bei der erwähnten bekannten Hochdrucknatriumdampfentladungslampe mit demselben Xenon-Betriebsdruck, so daß die Lampe nach der Erfindung auch bei einem wesentlichen Speisespannungsabfall noch in Betrieb gesetzt werden kann.

Versuche haben gezeigt, daß, wenn P bei 300 K im erwähnten Bereich liegt, die erforderliche Zündspannung noch erreichbar ist. Der Entwurf einer erfindungsgemäßen Entladungslampe könnte beispielsweise wie folgt stattfinden. Man stellt zunächst fest, welcher Xenondruck P im Betriebszustand der Lampe gewünscht ist Daraus bestimmt man weiter, mit welchem P dies bei 300 K übereinstimmen würde, wenn kein absorbierender Stoff vorhanden wäre. Anschließend bestimmt, man, um wieviel der zuletzt genannte Xenondruck reduziert werden muß, um in den

angegebenen Bereich zwischen 1 kPa und 25 kPa zu kommen. Man gibt dann so viel an absorbierendem Stoff in das Entladungsgefäß, bis dies erreicht wird.

Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, den absorbierenden Stoff in einer derart geringen Menge in das Entladungsgefäß einzubringen, daß bei 300K ein zum Zünden geeigneter Xenondruck vorhanden ist

Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat W bei 300K einen Wert von mindestens 0,05. Dies hat den Vorteil, daß nur wenig Masse des absorbierenden Stoffes erforderlich ist; das bedeutet, daß nur ein beschränkter Raum zum Unterbringen des absorbierenden Stoffes in der Lampe erforderlich ist

Bei einer verbesserten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lampe besteht der absorbierende Stoff im wesentlichen aus porösem Kohlenstoff, von dem 10 bis 30Gew.-% als Graphit vorhanden sind, und die Dichte des porösen Kohlenstoffs geringer als 80% dieses Stoffes in kristallinem Zustand ist Hierbei arbeitet das Graphit als Binder.

Eine erfindungsgemäße Lampe ist beispielsweise eine Niederdruckentladungslampe oder eine Hochdruckquecksilberdampfentladungslampe. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Lampe eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe, bei der der

Xenondruck bei 300K etwa 16kPa und

MW

etwa

2 kg/m³ beträgt Hierdurch läßt sich eine kompakte Lampe mit einem sehr großen spezifischen Lichtstrom und guten Zündeigenschaften erhalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise ausgebrochene Seitenansicht einer Hochdrucknatriumdampfentladungslampe,

Fig.2 einen Längsschnitt durch eine Durchführung des Entladungsgefäßes der Lampe nach F i g. 1.

In F i g. 1 bezeichnet 1 ein Entladungsgefäß, dessen Wand aus dichtgesintertem Aluminiumoxid besteht, das von einem Außenkolben 2 umschlossen ist, der mit einem Lampensockel 3 versehen ist. Das Entladungsgefäß 1 besitzt zwei innere Hauptelektroden 4 und 5, zwischen denen im Lampenbetrieb die Entladung aufrechterhalten wird. Die Hauptelektrode 4 ist über eine Durchführung 6 mit einem Metallstreifen 7 verbunden. Dieser Streifen 7 schließt sich an einen Poldraht 8 an, der an einen Kontakt des Sockels 3 der Lampe angeschlossen ist Ein verlängerter Teil 9 des Poldrahts 8 dient zum Zentrieren des Entladungsgefäßes 1 im AuEenkolben 2. Die Hauptelektrode 5 ist über eine aus einer Zylinderbuchse 10 und einem Stab 12 bestehende Durchführung mit einem streifenförmigen Leiter 13 verbunden. Das andere Ende dieses Leiters 13 ist an einen anderen Kontakt im Sockel 3 der Lampe angeschlossen. Die Buchse 10 ist mit Kohlenstoff 11 gefOllt Das Entladungsgefäß 1 ist nahe dem Ende, bei dem sich die Zylinderbuchse 10 befindet von einem Wärmeschild 25 aus Tantal umgeben, das sich über die Länge der Buchse 10 erstreckt

Das Entladungsgefäß 1 ist mit einer äußeren Hilfselektrode20 versehen. Nahe der Hauptelektrode 4 ist diese Hilfselektrode 20 mit einem Kondensator 23 am Streifen 7 befestigt An der anderen Seite des Entlatbiogsgefäßes 1 ist die Hilfselektrode 20 mit einem als Zugfeder ausgebildeten Hilfsorgan 21 verbunden, dew« indere* Ende mit einem leitenden Streifen 22 an den iMJiwtreifen 13 angeschlossen ist

AufJfJif.2 £eht hervor, wie die Buchse 10 aus z.B. Nfofc; die zusammen rnit dem Stab 12 die Durchführung

ίο

zur Elektrode 5 bildet, in einer Stirnwand des Entladungsgefäßes 1 untergebracht isL Die Buchse 10 erfährt vor dem Anbringen im Entladungsgefäß nacheinander folgende Bearbeitungen. Zunächst wird der absorbierende Stoff 11 in die Buchse 10 gebracht Anschließend werden in der Buchse 10 einige Sägeschnitte angebracht die in Längsrichtung der Buchse verlaufen und deren Längen nahezu den halben Buchsendurchmesser betragen. Die so gebildeten Niobstreifen 10a werden anschließend mit ihren freien Enden miteinander verbunden. An diesem Befestigungspunkt ist mit Hilfe eines Elektrodenstabs 5a die Hauptelektrode 5 befestigt Hiermit wird erreicht, daß der Kohlenstoff 11 für das Xenon erreichbar ist Möglich ist weiter, daß die Niobbuchse 10 mit Hilfe einer aus porösem Metall bestehenden Schicht bedeckt ist

Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Kohlenstoff um den Elektrodenstab 5a angebracht, möglicherweise in eine getrennte Buchse eingesetzt oder von einer äußeren Elektrodenwicklung umwickelt sein.

Die Lampe nach F i g. 1 und 2 hat ein Entladungsgefäß, dessen Wand aas dichtgesintertem Aluminiumoxid besteht Die Länge des Entladungsgefäßes beträgt etwa 110 mm und der Innendurchmesser etwa 7,5 mm. Der Abstand zwischen den beiden inneren Hauptelektroden des Entladungsgefäßes beträgt 82 mm, während der Abstand einer Hauptelektrode vom nächstliegenden Ende des Entladungsgefäßes etwa 11 mm beträgt.

Die beschriebene Lampe ist eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe, die über ein nicht dargestelltes Vorschaltgerät von etwa 0,11 Hy an eine Speisequelle von 220 V, 50 Hz angeschlossen wird. Neben dem Vorschaltgerät ist in den Anschluß an die Speisequelle noch ein nicht dargestellter Starter aufgenommen. Die von der Lampe aufgenommene Leistung beträgt 400 W. Der spezifische Lichtstrom beträgt etwa 135 Lumen/W. Die dem Entladungsgefäß zugeführte Zündspannung beträgt etwa 3 kV.

Die Füllung des Entladungsgefäßes besteht aus 25 mg Amalgam, mit 27 Gew.-% Natrium und 73 Gew.-% Quecksilber, und aus Xenon. Bei 300 K ist der Xenondruck etwa 16kPa. Im Betriebszustand der Lampe, wobei die mittlere Temperatur etwa 2200 K beträgt, ist der Xenondruck etwa 213 kPa. Wenn kein absorbierender Stoff vorhanden gewesen wäre, wäre der Xenondruck im Betriebszustand der Lampe nur etwa 120 kPa gewesen.

In der Niobbuchse befindet sich etwa 45 mg des absorbierenden Stoffs, dessen Volumen etwa 64 mm³ beträgt Der absorbierende Stoff besteht aus porösem Kohlenstoff, der gegebenenfalls mit etwa 22 Gew.-% Graphit gemischt und unter einem Druck von etwa 8 · 10*kPa als Tablette in die Niobbuchse eingepreßt ist Die so hergestellte Tablette des absorbierenden Stoffs hat bei 300 K einen Wert von 0,24 für Wund von

Zur Erläuterung sind in der Tabelle in der Spalte 1 die Daten der Lampe nach der Erfindung erwähnt, woneben zum Vergleich in Spalte 2 und 3 die Daten zweier nicht erfindungsgemäßer Lampen angegeben sind. Hierbei beziehen sich die Daten in der Spalte 2 auf tine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe mit Xenon als Puffergas, jedoch ohne Kohlenstoff, während die Daten nach Spalte 3 eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe mit Xenon als ZUndgas und ohne Kohlenstoff betreffen.

Tabelle

Speisequelle (V/Hz)
Aufgenommene Leistung W
Spezifischer Lichtstrom (Lumen/W)
Xenondruck bei 300 K (kPa)
Xenondruck im Betriebszustand (kPa)
Erforderliche Zündspannung (kV)

Aus den Daten der Tabelle geht hervor, daß die erfindungsgemäße Lampe die gleiche erforderliche Zündspannung wie eine Lampe hat, bei der das Xenon ausschließlich als Zündgas arbeitet Die erfindungsgemäße Lampe hat jedoch einen spezifischen Lichtstrom, der etwa einer Lampe entspricht, in der das Xenon als Puffergas arbeitet. Dies bedeutet, daß die erfindungsgemäße Lampe im Betriebszustand einen großen spezifi-

Lampe nach der Erfindung	Nicht erfindungsgemäße Lampen Xenon als Xenon als Puflergas Zündgas	220/50
220/50	220/50	400
400	400	122
135	134	16
16	26,7	128
213	213	2
2	4

sehen Lichtstrom besitzt, während sie eine niedrige erforderliche Zündspannung hat.

Die Lampe nach der Erfindung besitzt gute Zündeigenschaften durch einen Xenondruck von etwa 16kPa bei 300 K und hat im Betriebszustand einen verhältnismäßig hohen Xenondruck von gut 20OkPa sowie einen großen spezifischen Lichtstrom von 135 Lumen/W.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Entladungslampe, in deren Entladungsgefäß sich Metalldampf, Xenon und ein absorbierender Stoff befinden, in welchem das Xenon wenigstens teilweise absorbiert ist, aber beim Anstieg der Temperatur teilweise aus diesem Stoff wieder freikommt, wobei der Xenondruck P bei 300K kleiner als 100 kPa und im Betrieb der Lampe größer als 100kPa ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des absorbierenden Stoffes (11) zusammen mit dem Xenon und das Lampenvolumen derart gewählt ist, daß der Xenondruck P bei 300 K einen Wert von 1 kPa« P< 25 kPa hat, und