DE3307197C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Natriumdampflampe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Bogenentladung findet in Hochdruck-Natriumdampflampen bekanntlich in einem Rohr aus hochwärmebeständigem, licht­ durchlässigen Material statt, gewöhnlich Keramik, das in einem evakuierten Kolben angeordnet ist. Die Stromzuführung in das Rohr erfolgt über Niobleitungen, welche an Elektroden an beiden Enden des Rohres angeschlossen sind, oder über einen Keramikstecker oder Metallkeramik. Das Rohr enthält Edelgas oder ein Edel­ gasgemisch sowie Zusatzstoffe. Das Edelgas leitet die Ent­ ladung ein, wofür im allgemeinen Xenon verwendet wird. Zu­ satzstoffe sind gewöhnlich Natrium, außerdem Quecksilber und Kadmium. Den Charakter der Entladung bestimmt ent­ scheidend das Natrium, das unter einem Druck von 0,1 bis 1,0 Bar steht. Die anderen Zusatzstoffe dienen in erster Linie zur Einstellung der elektrischen Parameter.

Während des Betriebs der Natriumdampflampe vermindert sich stufenweise die sich in ihr befindende Natriummenge. Des­ halb wird die Menge der Zusatzstoffe so ausgewählt, daß die Abnahme des Natriums die Zusammensetzung der flüssigen Phase der Zusatzstoffe kaum verändert. Dies erfordert eine große Menge an Zusatzstoffen. Die in der flüssigen Phase befindliche Zusatzstoffmenge beträgt dabei ein Vielfaches der in der Dampfphase vorhandenen Zusatzstoffmenge (US-PS 33 84 798). Nachteilig ist bei einer derartigen Natrium­ dampflampe, daß mit der Abnahme des Natriums und mit dem Schwarzwerden der Enden des aus Keramik hergestellten Rohres die Brennspannung der Natriumdampflampe soweit steigt, daß sie aufgrund der Schwankungen der Netzspannung ausgeht. Damit dieser Vorgang erst nach einer längeren Betriebszeit eintritt, müssen die Natriumdampflampen auf eine verhältnismäßig niedrige Brennspannung eingestellt werden, was den Nachteil hat, daß die Natriumdampflampen im Anfangsstadium ihres Betriebs ihre Nennleistung nicht aufnehmen und somit die erwünschte Lichtleistung nicht bringen können.

Bekannt ist weiterhin, eine Natriumdampflampe mit unge­ sättigtem Dampf gefüllt zu betreiben, wobei sich die ganze Natrium- und Quecksilbermenge während des Betriebs in der Dampfphase befinden (US-PS 40 75 530). Bei Schwankungen der Netzspannung ändert sich dann die Brennspannung der Natriumdampflampe nicht, jedoch muß eine so geringe Menge an Zusatzstoffen eingesetzt werden, daß das Natrium noch schneller als gewöhnlich abnimmt. Dabei verändert sich die Brennspannung, bis schließlich nach totalem Verbrauch des Natriums die ursprüngliche Natriumdampflampe wie eine Quecksilberlampe arbeitet.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Natriumdampflampe der eingangs genannten Art mit mög­ lichst langer Lebensdauer zu schaffen, während der ihre Brennspannung nahezu konstant bleibt, d. h. die den zum Ausgehen benötigten Wert nicht erreicht.

Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 beschrie­ benen Hochdruck-Natriumdampflampe gelöst.

Durch die Einführung der erfindungsgemäßen entsprechenden Menge an Quecksilber und/oder Kadmium neben der bei Be­ triebstemperatur gesättigten Dampfdruck aufweisenden Na­ triummenge wird überraschenderweise eine lange Lebens­ dauer im Betrieb als Natriumdampflampe bei konstant blei­ bender Brennspannung erreicht.

Bei der Hochdruck-Natriumdampflampe nach Anspruch 2 kommt die erwünschte Wirkung noch erfolgreicher zur Gel­ tung.

Wenn die Quecksilber- und/oder Kadmiummenge zwischen den erfindungsgemäßen Grenzwerten gehalten wird, hat die Natriumdampflampe die Fähigkeit der Selbstregelung der Brennspannung.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einem Diagramm die Abhängigkeit des Dampfdrucks des Quecksilbers und des Natriums von den Molprozenten des im Rohr befindlichen Quecksilbers bzw. Natriums bei kon­ stanter Kaltpunkttemperatur, und

Fig. 2 den Aufbau der Hochdruck-Natriumdampflampe.

In Fig. 1 zeigen die mit A bezeichneten Kurven den Betrieb mit Dampf von Sättigungsdruck, wobei sich der größte Teil der Quecksilber- und Natriumzusatzstoffe in der flüssigen Phase befinden, so daß der Anteil der Dampfphase im Dampf­ raum klein ist. Mit der Verminderung bzw. Abnahme des Na­ triums und der damit verbundenen Reduzierung des Dampf­ drucks p_Na des Natriums steigt der Dampfdruck des Queck­ silbers p_Hg steil an. Schon bei verhältnismäßig hoher Na­ triumkonzentration tritt der Zustand ein, bei dem infolge des zunehmenden Quecksilberdampfdrucks p_Hg die ansteigende Brennspannung zum Ausgehen der Lampe führt.

Anders ist der Fall bei den mit B bezeichneten Kurven, gemäß denen die Quecksilber- und/oder Kadmiummenge er­ findungsgemäß begrenzt sind. Wenn z. B. die Quecksilber­ menge im Rohr so gewählt wird, daß auch ohne Natrium eine Natriumdampflampe mit annehmbarer Brennspannung gegeben ist, also eine nicht verlöschende Lampe vorliegt, erhal­ ten die Kurve A denselben Charakter wie die Kurven B. Bei einer Veränderung der Zusammensetzung ändert sich der Dampfdruck p_Hg des Quecksilbers in viel kleinerem Maße, so daß auch im ungünstigstem Fall, d. h. wenn die Brenn­ spannung am größten ist, die Natriumdampflampe nicht aus­ geht. Gleichzeitig wird auch die Änderung des Natrium­ dampfdrucks p_Na als Funktion der Konzentrationsänderung viel kleiner.

Ähnlich wie bei dem Quecksilber-Natrium-Zusatz kann neben dem Quecksilber-Kadmium-Natrium- bzw. Kadmium-Natrium- Zusatz eine derart geringe Quecksilber-Kadmium- bzw. Kadmiummenge gewählt werden, bei welcher bereits eine stabilisierende Wirkung zur Geltung kommt.

Ein Ausführungsbeispiel der Hochdruck-Natriumdampflampe zeigt die Fig. 2. In einem ausgepumpten Kolben 1, welcher mit einem Sockel 2 versehen ist, ist ein Aluminiumoxidrohr 3 mit aus Niob bestehenden Leitungen 6 und 7 angeordnet. Die Leitungen 6 und 7 sind an einer Stromzuleitung 11 eines Ständers 5 bzw. an einem Halter 4 einer Stromzu­ leitung 12 angeschweißt. Innerhalb des Aluminiumoxid­ rohres 3 sind an den Leitungen 6 bzw. 7 mit Emissionsma­ terial versehene Elektroden 9 bzw. 8 angebracht. Für das Zünden der Lampe ist das Aluminiumoxidrohr 3 mit Edelgas oder einem Edelgasgemisch gefüllt. Außerdem sind im Alu­ miniumoxidrohr 3 Quecksilber-Natrium oder Quecksilber- Kadmium-Natrium oder Kadmium-Natrium Zusatzstoffe einge­ bracht. Für die Vakuumreinheit in dem Kolben 1 sorgt ein Getter 10.

Die Auswahl der Menge der Zusatzstoffe der Natriumdampf­ lampe wird durch die folgenden Beispiele erläutert:

Beispiel 1

In das Aluminiumoxidrohr 3 mit einem Innendurchmesser von 8,9 mm und einem Volumen von 3,3 cm³ werden bei einem Elektrodenabstand von 7,5 cm 17 µmol Quecksilber und 43 µmol Natrium zugesetzt. Als Zündgas wird Xenon unter einem Druck von 26 mbar verwendet. Die Lichtausbeute der Natriumdampflampe ist bei 250 W Leistungsaufnahme 100 lm/W, ihr Farbwiedergabeindex Ra ist 32. Die Veränderung der Brennspannung der Natriumdampflampe während des ständi­ gen Brennens, bei dem die Natriummenge abnimmt, verur­ sacht keine Neigung zum Verlöschen, die bei den üblichen 240 µmol Quecksilber enthaltenden Natriumdampflampen vorhanden ist.

Beispiel 2

Dem Aluminiumoxidrohr 3 werden 10 µmol Quecksilber und 43 µmol Natrium zugesetzt. Als Zündgas wird Xenon von 80 mbar verwendet. Die Lichtausbeute der Natriumdampf­ lampe ist bei 300 W Leistungsaufnahme 80 lm/W, ihr Farb­ wiedergabeindex Ra ist 72. Diese Natriumdampflampe zeigt auch während des Dauerbrennens keine Neigung zum Ver­ löschen. Ähnlich verhalten sich auch Natriumdampflampen kleinerer Leistungsaufnahmen.

Claims (2)

1. Hochdruck-Natriumdampflampe mit einem aus hochwärme­ beständigem, lichtdurchlässigen Material, insbesondere aus Keramik, hergestellten Rohr, mit wenigstens zwei in dem Rohr angeordneten Elektroden und einer Edel­ gasfüllung des Rohres aus Xenon und als Zusatzstoffe Natrium, Quecksilber und/oder Kadmium, wobei die Zu­ satzstoffe bei Betriebstemperatur unter einem Druck stehen, der unter dem Druck ihres gesättigten Dampfes liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Zusatzstoffs Quecksilber und/oder Kadmium zwischen 0,5 und 5,0 µmol/cm Bogenlänge beträgt.

2. Hochdruck-Natriumdampflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Zu­ satzstoffs Quecksilber und/oder Kadmium zwischen 0,5 und 2,5 µmol/cm Bogenlänge beträgt.