DE3131990C2

DE3131990C2 -

Info

Publication number: DE3131990C2
Application number: DE19813131990
Authority: DE
Inventors: Cornelis Adrianus Joannes Jacobs; Joseph Franciscus Raymond Ct Eindhoven Nl Eijsermans
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1980-08-21
Filing date: 1981-08-13
Publication date: 1992-07-02
Also published as: NL8004726A; GB2082382A; GB2082382B; FR2489039A1; DE3131990A1; FR2489039B1; BE890021A; NL185480C; JPS5755056A; NL185480B

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruck natriumdampfentladungslampe mit einer im Betrieb aufgenommenen Leistung von höchstens 200 W, die mit einem zwei Elektroden aufweisenden Entladungsgefäß aus Keramik ausgerüstet ist, welches Natrium, Quecksilber und Xenon enthält, wobei das Xenon im Betriebszustand einen Druck von mindestens 50 kPa hat.

Eine derartige Lampe, die heutzutage in großem Umfang angewandt wird, ist aus der DE-OS 28 15 014 bekannt. Mit diesen Lampen ist ein hoher spezifischer Lichtstrom erreichbar. Das Xenon dient dabei als zusätzliches Puffergas neben dem Quecksilber. Die Puffergase beschränken die Konduktionsverluste im Entladungsgefäß im Betriebszustand der Lampe. In diesen Lampen mit verhältnismäßig hohem Xenondruck sind die Konduktionsverluste wesentlich geringer als in Lampen mit nur Quecksilber als Puffergas. Es hat sich herausgestellt, daß in den bekannten Lampen im Betrieb die höchste Temperatur der Wand des Entladungsgefäßes niedriger als in einer vergleichbaren Lampe mit ausschließlich Quecksilber als Puffergas ist. Dies hat eine Beschränkung des erreichbaren spezifischen Lichtstroms zur Folge. Insbesondere gilt dies für Lampen mit einer geringen Leistungsaufnahme, insbesondere unter 200 W.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maßnahme anzugeben, mit der ein höherer spezifischer Lichtstrom erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Hochdrucknatriumdampf entladungslampe eingangs erwähnter Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wandstärke des Entladungsgefäßes unter 0,5 mm liegt und zumindest 0,2 mm beträgt.

Bei einer Hochdrucknatriumdampfentladungslampe nach der Erfindung ist der spezifische Lichtstrom gegenüber der bekannten Lampe erhöht, bei der eine Wandstärke von 0,6 mm üblich ist. Angenommen sei, daß dies u. U. der erhöhten Temperatur der verhältnismäßig dünnen Wand des Entladungsgefäßes zuzuschreiben ist. Eine derartige Temperaturerhöhung führt zu einem flacheren Verlauf des radialen Temperaturprofils der Entladungsgefäßfüllung. Es wurde gefunden, daß ein derartiges Temperaturprofil zum Erhalten eines höheren spezifischen Lichtstroms vorteilhaft ist. Überraschend ist, daß die Wand des Entladungsgefäßes bei im angegebenen Bereich gewählten Stärken auch während der Lebensdauer der Lampe Angriffen durch die Füllung des Entladungsgefäßes standhalten kann, was nicht zu erwarten war.

Wenn die Wandstärke kleiner als 0,2 mm gewählt wird, werden unvermeidliche Unreinheiten des Wandmaterials und Gitterfehler in der Wand zu so schwachen Stellen in der Wand des Entladungsgefäßes führen, daß das Entladungsgefäß entweder nicht genügend dasdicht wird oder zu Bruch geht. Ein nicht gasdichtes Entladungsgefäß ist während der Lebensdauer der Lampe Ursache des Verschwindens von Bestandteilen der Füllung aus dem Entladungsgefäß. Dies kommt im Betriebszustand der Lampe in einem starken Anstieg in der Bogenspannung und in einem Verlaufen des Farbpunkts der von der Lampe ausgesandten Strahlung zum Ausdruck.

Unter Keramikwand sei eine aus polykristallinem Werkstoff gebildete Wand verstanden, beispielsweise aus dicht gesintertem Aluminiumoxid oder eine aus einem monokristallinen Werkstoff gebildete Wand, beispielsweise Saphir.

Es sei bemerkt, daß ein verbessertes Temperaturprofil durch Verkleinerung des Innendurchmessers des Entladungsgefäßes erreicht werden könnte. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine derartige Maßnahme bei Lampen mit einer Leistungsaufnahme unter 200 W den Nachteil hat, daß beim üblichen Lampenbetrieb an einer Wechselspannungsquelle sich die erforderlichen Neuzündungsspitzen durch starke Abkühlung der Entladung beim Stromnulldurchgang vergrößern. Auch wird die Gesamtlampenausbeute nachteilig beeinflußt.

Es sei noch bemerkt, daß aus der DE-OS 25 13 616 eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe bekannt ist, die eine Betriebsleistung von unter 200 W aufweisen kann, ein Entladungsgefäß aus Keramik besitzt und eine Füllung aus Natrium, Quecksilber und Xenon enthält. Der Fülldruck des Xenongases beträgt jedoch nur 3,4 kPa. Mit dem aus der DE-OS 28 15 014 bekannten Verhältnis zwischen Xenon, Fülldruck und Betriebsdruck läßt sich ableiten, daß der Xenon-Betriebsdruck etwa 27 kPa beträgt. Die Wandstärke dieser Lampe liegt zwischen 0,5 und 0,75 mm.

Vorzugsweise besteht die Wand des Lampengefäßes aus polykristallinem Werkstoff, von dem zumindest 80% der Kristalle eine größte Abmessung von höchstens 60 µm besitzt. Dies bietet den Vorteil, daß eine genügend gasdichte Wand erhalten wird, ohne daß die Lichtübertragung durch die Wand von Kristallgrenzen und Gitterfehlern nachteilig beeinflußt wird.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lampe wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung ist mit 1 der Außenkolben der Lampe bezeichnet, die an einer Seite mit einem Lampensockel 2 versehen ist. Im Außenkolben 1 befindet sich ein Entladungsgefäß 3. Das Entladungsgefäß 3 enthält Natrium, Quecksilber und Xenon in einer derartigen Menge, daß im Betriebszustand der Lampe der Xenondruck 50 kPa überschreitet. Das Entladungsgefäß 3 ist mit zwei Elektroden 4 und 5 ausgerüstet, zwischen denen im Betriebszustand der Lampe die Entladung erfolgt. Die Elektrode 4 ist mittels eines Metallstreifens 6 an einen starren Zuführungsleiter 7 angeschlossen, der zu einem Anschlußorgan des Lampensockels 2 führt. Die Elektrode 5 ist ebenfalls über einen Metallstreifen 8 an einen starren Zuführungsleiter 9 angeschlossen, der zu einem anderen Anschlußorgan des Lampensockels 2 führt.

10 ist ein Glimmstarter, mit einer Glashülle 10a. Im Glimmstarter 10 befinden sich zwei Bimetalle 11 und 12, von denen eines mit dem Zuführungsleiter 7 und das andere mit dem Zuführungsleiter 9 verbunden ist.

Das Entladungsgefäß 3 der Lampe besteht aus dichtgesintertem Aluminiumoxid, von dem zumindest 80% der Kristalle eine größte Abmessung von höchstens 60 µm besitzen. Die Wandstärke beträgt 0,45 mm.

Für die Herstellung des Entladungsgefäßes wurde von einer Mischung von Aluminiumoxidpulfer mit 0,1 bis 0,2 Gew.-% an MgO ausgegangen. Die Mischung ist mit einem Binder (beispielsweise Methylzellulose) und Wasser zu einer plastischen Masse geknetet und anschließend durch Extrudierung in die gewünschte Form gebracht worden. Dann wurde die extrudierte Pulvermischung einem zweistufen Sinterverfahren ausgesetzt, wie in der DE-PS 23 13 760 beschrieben ist. Hierbei wurde in der ersten Stufe die extrudierte Rohrform in Luft 1 bis 2 Stunden bei einer Temperatur zwischen 1100 und 1400°C erhitzt. In der zweiten Stufe wurde die Erhitzung bei 1800 bis 1900°C bis 6 Stunden unter Einführung von Wasserstoff ausgeführt.

Die beschriebene Lampe nimmt im Betriebszustand eine Leistung von 70 W auf und ist dabei über ein induktives Vorschaltgerät von etwa 0,6 H an eine Wechselspannungsquelle von 220 V, 50 Hz angeschlossen.

In nachstehender Tabelle sind in Spalte 1 die wichtigsten Parameter der beschriebenen Lampe und in Spalte 2 die wichtigsten Parameter einer zweiten erfindungsgemäßen Lampe angegeben. Die Lampe nach Spalte 2 ist hinsichtlich ihres Aufbaus mit der Lampe nach Spalte 1 identisch, hat jedoch einen anderen Xenonbetriebsdruck. Vergleichshalber sind in den Spalten 3 und 4 die Parameter zweier Lampen nach dem Stand der Technik erwähnt, wobei das Entladungsgefäß eine größere Wandstärke und aus grobkörnigerem Werkstoff aufgebaut ist. Im übrigen entspricht der Aufbau der Lampen nach Spalte 3 und 4 dem der erfindungsgemäßen Lampen.

Tabelle

Aus der Tabelle geht hervor, daß bei den erfindungsgemäßen Lampen der spezifische Lichtstrom um etwa 5% höher im Vergleich zu nicht erfindungsgemäßen Lampen ist. Es zeigt sich, daß dieser Gewinn an spezifischem Lichtstrom während der Lebensdauer aufrechterhalten bleibt.

In einem anderen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lampe besitzt das Entladungsgefäß eine Wand mit einer Stärke von 0,3 mm. Der Xenondruck im Lampenbetrieb beträgt etwa 1,06 · 10³ kPa und die maximale Wandtemperatur etwa 1560 K. Die Lampe nimmt dabei eine Leistung von 70 W auf und hat nach 100 Brennstunden einen spezifischen Lichtstrom von 113 Lumen/W. Nach einer Brenndauer von 2000 Brennstunden beträgt der spezifische Lichtstrom 112 Lumen/W.

Die Wand des Entladungsgefäßes besteht aus dichtgesintertem Aluminiumoxid, von dem zumindest 80% der Kristalle eine größte Abmessung von höchstens 60 µm besitzt.

Die Bogenspannung ist nach 2000 Brennstunden um 3 V angestiegen, während die Indizes des Farbpunktes der ausgesandten Strahlung im Zeitraum von 2000 Brennstunden folgende Werte haben:

- 0 Brennstunden x=0,544; y=0,425
- 100 Brennstunden x=0,544; y=0,425
-1000 Brennstunden x=0,541; y=0,423
-2000 Brennstunden x=0,541; y=0,424

Dies deutet daraufhin daß die Füllung des Entladungsgefäßes während der 2000 Brennstunden in der Menge und in der Zusammensetzung nahezu konstant geblieben ist.

Claims

1. Hochdrucknatriumdampfentladungslampe mit einer im Betrieb aufgenommenen Leistung von höchstens 200 W, die mit einem zwei Elektroden aufweisenden Entladungsgefäß aus Keramik ausgerüstet ist, welches Natrium, Quecksilber und Xenon enthält, wobei das Xenon im Betriebszustand einen Druck von zumindest 50 kPa hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Entladungsgefäßes (3) unter 0,5 mm liegt und zumindest 0,2 mm beträgt.

2. Hochdrucknatriumdampfentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Entladungsgefäßes (3) aus polykristallinem Werkstoff besteht, von dem zumindest 80% der Kristalle eine größte Abmessung von höchstens 60 µm besitzt.