DE3042753C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Niederdrucknatriumdampfentladungslampe mit einer Leitung von höchstens 25 Watt, mit einem länglichen Entladungsrohr und mit einem Außenkolben, wobei das Entladungsrohr einen Bogenspannung von mindestens 60 V aufweist, einen nahezu kreisförmigen Querschnitt besitzt und nahe seiner beiden Enden mit je einer inneren Hauptelektrode versehen ist, und der Außenkolben mit einer Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht bedeckt ist, die im wesentlichen aus Indiumoxid besteht und deren Dicke höchstens 0,5 µm beträgt.

Eine bekannte Niederdrucknatriumdampfentladungslampe der erwähnten Art ist beispielsweise in der DE-OS 27 46 413 beschrieben. Dieser Lampe dient in der Regel zur Schutzbeleuchtung, beispielsweise bei Garagen.

Eine Lampe für Schutzbeleuchtungszwecke soll eine große Lichtausbeute N (in Lumen pro Watt) mit einer geringen Leistung W (in Watt) kombinieren. Dies besagt, daß das Produkt N · = E groß sein soll. E kann als Maß für Energieeinsparung betrachtet werden.

Die erwähnte bekannte Lampe hat zwar eine ausreichend große Lichtausbeute N in der Größenordnung von etwa 100 Lumen pro Watt, jedoch ist die Wattleistung W- nämlich 18 Watt - ziemlich hoch, so daß E = N · etwa 6 beträgt. Der Lichtstrom dieser bekannten Lampe in Lumen ist daher oft zu groß für den erwähnten Zweck, für den dieser Lampe benutzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lampe eingangs erwähnter Art anzugeben, deren Lichtausbeute N zumindest in der Größenordnung von 100 Lumen pro Watt bleibt und das Produkt N · = E zumindest 10 beträgt.

Diese Aufgabe wird mit einer Niederdrucknatriumdampfentladungslampe nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Innendurchmesser des Entladungsrohrs zwischen 0,4 und 1,0 cm und der elektrische Quadratwiderstand der Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht zwischen 3 und 7 Ohm liegt.

Ein Vorteil dieser Lampe besteht darin, daß unter Beibehaltung einer Lichtausbeute N in der Größenordnung von mindestens 100 Lumen pro Watt des Produkt N · = E groß ist.

Zur Erläuterung diene folgendes. Die Erfindung basiert u. a. auf der Erkenntnis, daß die Verringerung des Innendurchmessers des Entladungsrohrs bis unter 1 cm - bei konstanter Leistung W der Lampe - zwar eine Vergrößerung des Abstands zwischen den Hauptelektroden mit sich bringt, jedoch daß der Gesamteffekt dieser Änderungen in den Abmessungen zu einer Verkleinerung des Volumens des Entladungsrohrs führt. Dies hängt damit zusammen, daß die Wandbelastung des Entladungsrohrs nahezu konstant gehalten wird. Dieses geringere Volumen gibt in Kombination mit einem elektrischen Quadratswiderstand der Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht zwischen 3 und 7 Ohm eine sehr gute Konservierung der Wärme im Entladungsrohr. Eine derartige Schicht gibt einen guten Kompromiß zwischen großer Durchlässigkeit für Natriumlicht und großer Reflexion für Infrarotstrahlung. Bekanntlich muß für eine optimale Umwandlung elektrischer Energie in Natriumstrahlung bei einer Lampe der eingangs erwähnten Art eine Betriebstemperatur von ungefähr 245 bis 265°C im Entladungsrohr verwirklicht werden.

Höhere Leistungen, über 25 Watt, führen bei Niederdrucknatriumdampfentladungslampen, die mit der erwähnten Kombination eines niedrigen Quadratwiderstands der Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht von 3 bis 7 Ohm und eines geringen Durchmessers von 0,4 bis 1 cm des Entladungsrohr versehen sind, schnell zum Überschreiten der optimalen Betriebstemperatur von 245 bis 265°C, wodurch die Lichtausbeute N absinkt. Ein derartiger Fall mit einem großen W-Wert und einem geringen N-Wert führt daher nicht zu einem großen E-Wert.

Das verhältnismäßig dünne Entladungsrohr einer erfindungsgemäßen Lampe bietet weiterhin den Vorteil, daß auch der Außenkolben einen geringen Durchmesser bekommen kann. Dadurch kann die Lampe auch in einer flachen, beispielsweise mit einem Reflektor versehenen Leuchte benutzt werden.

Ein Innendurchmesser des Entladungsrohrs unter 0,4 cm würde Probleme für das Einführen der Hauptelektroden geben.

Ein elektrischer Quadratwiderstand der Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht über 7 Ohm ergibt eine weniger gute Reflexion von Infrarotstrahlung. Bei einem Quadratwiderstand unter 3 Ohm tritt der Nachteil auf, daß die Durchlässigkeit für Natriumlicht so viel kleiner wird, daß die Lichtausbeute N absinkt.

Eine Bogenspannung von mindestens 60 Volt in Kombination mit einer Lampenleistung von höchstens 25 Watt bedeutet einen relativ geringen Lampenstrom. Dies führt zu verhältnismäßig geringen Elektrodenverlusten, was sich wieder erhöhend auf die Lichtausbeute N auswirkt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Niederdrucknatriumdampfentladungslampe beträgt der elektrische Quadratwiderstand der Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht nahezu 5 Ohm.

Ein Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform besteht darin, daß die Lichtausbeute N dabei nahezu maximal ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Niederdrucknatriumdampfentladungslampe liegt der Innendurchmesser des Entladungsrohrs zwischen 0,6 bis 0,8 cm und der Abstand zwischen den Hauptelektroden zwischen 10 und 14 cm.

Ein Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform ist, daß dabei ein großer Wert von E · mit einer besonders kompakten Lampe verwirklicht werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der eine Niederdrucknatriumdampfentladungslampe von 8 W dargestellt ist. Die Länge der abgebildeten Lampe beträgt etwa 15 cm.

In der Figur ist 11 ein U-förmiges Entladungsrohr. Dieses Rohr 11 mit kreisförmigen Querschnitt befindet sich innerhalb eines Außenkolbens 12 aus Glas mit kreiszylindrischer Form. 13 ist ein Lampensockel und 15 und 16 sind Elektroden, die sich an den Enden des Entladungsrohrs 11 befinden. Diese Elektroden sind mit Stromzuführungsorganen des Lampensockels 13 verbunden. Die Innenwand des Außenkolbens 12 ist mit einer im wesentlichen aus Indiumoxid bestehenden Schicht 17 versehen, die Natriumlicht durchläßt, jedoch Infrarotstrahlung reflektiert. Die Schicht 17 enthält eine Dotierung von 7,1 Atomprozent Zinn in bezug auf die Indiumatomanzahl. Die Dicke der Schicht 17 beträgt 0,4 µm und ihr Quadratwiderstand 5 Ohm. Der Durchmesser dews Außenkolbens 12 beträgt 3 cm. Der Innendurchmessser eines jeden der Schenkel des Entladungsrohrs 11 beträgt 0,7 cm. Der Elektronenabstand beträgt 12 cm, wenn entlang der Entladungsbahn gemessen wird.

Außer einem Überschuß an Natrium enthält das Entladungsrohr 11 ein Edelgas, insbesondere Neon mit 1% Argon. Der Edelgasdruck beträgt etwa 2000 Pascal.

Die beschriebene Lampe wird über ein nicht dargestelltes induktives Vorschaltgerät von 5,8 Henry an ein elektrisches Speisenetz von 220 V, 50 Hz angeschlossen. Zum Zünden der Lampe wird ein Starter benutzt, beispielsweise ein Glimmstarter (nicht dargestellt), der parallel zur Lampe geschaltet wird.

In der angegebenen Schaltung ist die Stromstärke in der Lampe im Betriebszustand 120 mA. Die Bogenspannung beträgt 70 Volt.

Die Temperatur der kältesten Stelle im Entladungsrohr 11 beträgt dabei etwa 255°C.

Bei der angegebenen Lampenleistung von 8 Watt liefert diese Lampe einen Lichtstrom von 800 Lumen. Dies bedeutet eine Lichtausbeute N von 100 Lumen pro Watt. Dadurch ist

d. h. relativ hoch.

Wie bereits erwähnt, beträgt E der erwähnten bekannten Lampe noch keine 6.

Die beschriebene Lampe hat, wie aus obiger Beschreibung hergeleitet werden kann, eine Leistung von höchstens 25 Watt, das Entladungsrohr hat einen Durchmesser zwischen 0,4 bis 1,0 cm und der Quadratwiderstand der Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht 17 liegt zwischen 4 und 7 Ohm.

Die Schicht 17 kann an der Innenseite des Außenkolbens 12 beispielsweise wie folgt angebracht werden.

Einer Lösung von 100 g InCl₃ in 1L. Essigsäure-n-Butylester werden 4 cm³ SnCl₄ zugesetzt. Die Lösung wird in einer Zerstäubungsanlage mit Sauerstoff zerstäubt und das gebildete Aerosol über die Innenseite eines zu diesem Zeitpunkt an beiden Enden offenen Glasrohrs geführt. Es ist der künftige Außenkolben 12. Dieses Glasrohr liegt auf einer Ofenplatte und hat eine Temperatur von etwa 500°C.

Der Aerosolstrahl wird abwechselnd vom einen und vom anderen Ende des Glasrohres nach innen geführt, bis sich die Schicht mit der gewünschten Dicke von 0,4 µm gebildet hat. Die eingebaute Dotierung beträgt wie bereits erwähnt 7,1 At.% Sn/In. Anschließend wird das bedeckte Rohr in einem Behälter auf 450°C erhitzt; dabei wird zunächst bis unter 13 · 10^-3 Pascal abgepumpt und anschließend CO-Gas von etwa 2000 Pascal durchgeführt. Nach 30 Minuten wird wieder abgepumpt und gekühlt.

Die so hergestellte Schicht hat eine Ladungsträgerdichte von 1,3 × 10²¹/cm³. Die Plasmawellenlänge dieser Schicht liegt bei etwa 1,1 Mikrometer. Der Quadratwiderstand beträgt etwa 5 Ohm.

In großen Zügen entspricht dieses Verfahren zur Herstellung und Anbringung der Schicht 17 auf ihrem Glasträger 12 der Beschreibung in der DE-PS 23 41 647.

Die beschriebene Niederdrucknatriumdampfentladungslampe kombiniert eine relativ geringe Leistung von 8 Watt. Dadurch eignet sich diese Lampe besonders für Schutzbeleuchtungszwecke, beispielsweise bei Garagen oder in Läden in nächtlichen Sperrstunden.

Claims (3)

1. Niederdrucknatriumdampfentladungslampe mit einer Leistung von höchstens 25 Watt, mit einem länglichen Entladungsrohr und mit einem Außenkolben, wobei das Entladungsrohr eine Bogenspannung von mindestens 60 V, einen nahezu kreisförmigen Querschnitt und nahe seinem Ende je eine innere Hauptelektrode aufweist, und der Außenkolben mit einer Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht bedeckt ist, die im wesentlichen aus Indiumoxid besteht und deren Dicke höchstens 0,5 µm beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Entladungsrohrs (11) zwischen 0,4 und 1,0 cm und der elektrische Quadratwiderstand der Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht (17) zwischen 3 und 7 Ohm liegt.

2. Niederdrucknatriumdampfentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Quadratwiderstand der Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht (17) nahezu 5 Ohm ist.

3. Niederdrucknatriumdampfentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Entladungsrohrs (14) zwischen 0,6 und 0,8 cm und der Abstand zwischen den Hauptelektroden (15, 16) zwischen 10 bis 14 cm liegt.