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Hochdrucknatriumdampfentladungslampe mit einem Entladungsgefäß (1)
aus einer Keramik, in dem Hauptelektroden einander gegenüber angeordnet sind, wobei
die Lampe ein Zündsystem enthält, das einen elektrischen Leiter enthält, der das
Entladungsgefäß über wenigstens einen Teil seines Umfangs umgibt, und der wenigstens im
außerbetrieblichen Zustand der Lampe mit einer Hauptelektrode elektrisch verbunden
ist.
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Hierbei sei unter keramischem Material ein Werkstoff aus einem
natriumdampffesten kristallinen Oxid verstanden, wie z.B. monokristallinem Saphir oder
polykristallinem dichtgesintertem Aluminiumoxid. Das Entladungsgefäß kann neben
Natrium und einem oder mehreren Edelgasen ebenfalls Quecksilber enthalten. Im
außerbetrieblichen Zustand der Lampe sei der Zustand verstanden, in dem zwischen den
Hauptelektroden keine Entladung aufrechterhalten wird, und unter Betriebszustand der
Lampe sei der Zustand verstanden, in dem eine stabile Bogenentladung zwischen den
Hauptelektroden aufrechterhalten wird.
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Eine Lampe der erwähnten Art ist aus der Patentschrift US-A-4 498 030
bekannt.
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Bei der bekannten Lampe enthält die Zündanordnung neben dem
elektrischen Leiter einen Bimetallschalter und einen Glimmstarter. Der Leiter bildet hier die
elektrische Verbindung in der Reihenschaltung des Glimmstarters und des
Bimetallschalters und wird zu diesem Zweck bei der Lampenherstellung um ein Ende des
Entladungsgefäßes gewickelt. Auf diese Weise arbeitet der elektrische Leiter als
Kontaktpunkt für den Bimetallschalter. Die Unterbrechung des Kontakts zwischen dem
Bimetallschalter und dem elektrischen Leiter im Betriebszustand der Lampe erfolgt mit
dem Bimetallschalter, so daß dabei nicht nur der elektrische Leiter, sondern auch der
Glimmstarter elektrisch abgeschaltet ist. Der Glimmstarter kann dann also nicht
ansprechen, wodurch vermieden wird, daß der gute Betrieb der Lampe nachteilig
beeinflußt wird.
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In einer anderen aus der Patentschrift GB-A-1 340 551 bekannten Lampe
der erwähnten Art wird der elektrische Leiter als Zündelektrode verwendet. Hier ist es
wichtig, daß der Leiter, der frei vom Entladungsgefäß ist, sich an einer genau
definierten Position um den Umfang des Entladungsgefäßes herum befindet. Es ist dabei
denkbar, daß zwischen dem Leiter und der betreffenden Hauptelektrode ein
Bimetallschalter angeordnet ist, mit dessen Hilfe im Betriebszustand der Lampe der Leiter
elektrisch abgeschaltet wird. Dies ist vorteilhaft, weil so ein Wandern von Bestandteilen
der Füllung des Entladungsgefäßes vermieden wird.
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Eine genaue und auch während der Lebensdauer der Lampe feste
Positionierung des elektrischen Leiters gibt Probleme in der Praxis. Es hat sich
herausgestellt, daß bei Lampen, bei denen der elektrische Leiter als Kontaktpunkt für
den Bimetallschalter dient, der elektrische Kontakt zwischen den beiden dadurch im
Laufe der Lebensdauer der Lampe zu wünschen übrigläßt. Bei Lampen, bei denen der
elektrische Leiter als Zündelektrode arbeitet, hat es sich herausgestellt, daß in der
Lebensdauer der Lampe die Zündspannung auf nachteilige Weise Änderungen erfährt.
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Zum Versorgen einer genauen Positionierung des elektrischen Leiters sind
bereits aus der Patentschrift JP-A-55/146859 eine Struktur mit mehreren Bauteilen und
aus der Patentschrift JP-A-62/37866 eine Struktur bekannt, die mehrere
Herstellungsschritte erfordert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres Mittel zum
Beseitigen der beschriebenen Probleme durch eine ungenaue Position des Leiters unter
Beibehaltung der übrigen Lampeneigenschaften zu schaffen.
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Diese Aufgabe ist bei einer Lampe der eingangs erwähnten Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der elektrische Leiter ein Klemmelement ist, das das
Entladungsgefäß umklammert.
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Auf diese Weise wird erreicht, daß der elektrische Leiter eine feste
Position auf dem Entladungsgefäß einnimmt, und es wird damit vermieden, daß der
Leiter in der Lebensdauer der Lampe sich in bezug auf das Entladungsgefäß verschiebt.
Das bedeutet, daß der elektrische Leiter in bezug auf den Bimetallschalter gut
positioniert bleibt, wodurch ein guter Betrieb der elektrischen Kontakteinrichtung zwischen den
beiden aufrechterhalten bleibt. Auch bedeutet dies, daß mit dem elektrischen Leiter als
Hilfselektrode beim Zünden der Lampe der Abstand zwischen der Hilfselektrode und
der betreffenden Hauptelektrode in der Lebensdauer der Lampe konstant bleibt,
wodurch vermieden wird, daß die Zündspannung ungünstig beeinflußt wird.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lampe ist
dadurch gekennezeichnet, daß das Klemmelement ein federndes Drahtstück ist, das
wenigstens über einen Winkel von mehr als 180º um das Entladungsgefäß gebogen
wird.
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Dies bietet einen einfachen und preisgünstigen Aufbau.
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Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Lampe ist das Drahtstück über einen Winkel von mehr als 540º, aber über
nicht mehr als 900º um das Entladungsgefäß herum gebogen.
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Ein derartiger Aufbau, bei dem das Drahtstück eine Anzahl von
Windungen hat, die zwischen etwa 1,5 und 2,5 liegt bietet den Vorteil, daß eine gute und
zuverlässige Klemmung des Drahtstücks um das Entladungsgefäß unter allen praktischen
Bedingungen erhalten wird also auch unter solchen Umständen, bei denen das
Entladungsgefäß keinen rein kreisförmigen Querschnitt hat. Wenn das Drahtstück als
Kontaktpunkt für einen Bimetallschalter dient, bietet die Verwendung von mehr als
einer Windung, beispielsweise zwei, außerdem den Vorteil, däß die zusätzliche
Windung einen vorteilhaften Einfluß auf den Wärmetransport zwischen dem
Entladungsgefäß und dem Bimetallschalter aufübt. Wenn die Lampe in den Betriebszustand kommt,
wird der Bimetallschalter dabei durch Wärmeleitung durch die zusätzliche Windung
schneller aufgeheizt und schaltet schneller ab.
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Das federnde Drahtstück ist vorzugsweise mit Ausläufern versehen, die
wenigstens über einen Teil ihrer Länge in bezug aufeinander auseinander gehen, so daß
durch einfaches Zudrücken der Ausläufer nacheinander hin der gebogene Teil des
Drahtstücks einen größeren Durchmesser bekommt. Damit wird das Anbringen
derartiger federnder Drahtstücke um Entladungsgefäße stark vereinfacht und weitgehend
unempfindlich für Toleranzen in den Abmessungen der Entladungsgefäße.
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Vorzugsweise besteht das Drahtstück aus Wolfram, Niob, Tantal oder
Molybdän. Von diesen Metallen ist ein Drahtstück verhältnismäßig leicht zu einem
Klemmelement verformbar. Außerdem sind die Metalle gut wärmefest, wodurch ein auf
diese Weise gebildetes Klemmelement seine Federwirkung unter den in der Lampe
auftretenden Temperaturen aufrechterhält.
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Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lampe wird
nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
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Fig. 1 eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe in Seitenansicht,
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Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Klemmelementes in Seitenansicht.
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In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 1 ein Entladungsgefäß aus keramischem
Material bezeichnet, das von einem Außenkolben 2 eingeschlossen wird, der mit einem
Lampensockel 3 versehen ist. Der Lampensockel 3 ist mit zwei Anschlußpunkten 4 und
5 versehen. Der Anschlußpunkt 5 ist an ein Ende eines starren Stromzuführungsleiters 9
angeschlossen, das andere Ende des Stromzuführungsleiters 9 führt nach einer ersten
Hauptelektrode 10 des Entladungsgefäßes 1. Der Anschlußpunkt 4 ist an ein Ende eines
starren Stromzuführungsleiters 6 angeschlossen. Das andere Ende des
Stromzuführungsleiters 6 ist an einen Stromzuführungsleiter 6a angeschlossen, der nach einer zweiten
Hauptelektrode 8 des Entladungsgefäßes 1 führt. Am Stromzuführungsleiter 6 ist ein
Bimetallelement 14 des Bimetallschalters 13 befestigt.
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Ein als Klemmelement ausgeführter elektrischer Leiter 15 umgibt
klemmend das Entladungsgefäß 1. Der Leiter 15 besteht aus einem federnden
Drahtstück beispielsweise aus Molybdan, das über einen Winkel von etwa 360º um das
Entladungsgefäß 1 herum gebogen ist. Vor dem Einbau um das Entladungsgeüäß herum
wird das gebogene Drahtstück gebildet. Durch Zusammendrücken der einander
kreuzenden freien Enden des gebogenen Drahtstücks nacheinander hin vergrößert sich
der Innendurchmesser, so daß das Drahtstück dabei leicht auf das Entladungsgefäß
aufgeschoben werden kann. Durch Loslassen der freien Enden federn diese Enden
wieder zurück, wodurch der Innendurchmesser kleiner wird und das Drahtstück sich um
das Entladungsgefäß klemmt.
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Der elektrische Leiter 15 bildet den Kontaktpunkt des Bimetallschalters
13. Da der elektrische Leiter 15 klemmend um das Entladungsgefäß 1 angebracht und
hitzefest ist, bleibt er während der Lebensdauer der Lampe in bezug auf den
Bimetallschalter 13 gut positioniert, so daß eine gute Wirkung der elektrischen
Kontakteinrichtung zwischen den beiden aufrechterhalten bleibt.
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Ein Pol 18 eines Glimmstarters 17 ist über einen flexiblen Drahtleiter 16
mit einem freien Ende des elektrischen Leiters 15 verbunden. Mögliche Änderungen im
gegenseitigen Abstand zwischen dem Klemmelement 15 und dem Glimmstarter 17, die
beispielsweise unter dem Einfluß thermischer Ausdehnung auftreten können, werden
vom flexiblen Leiter 16 ausgeglichen. Ein anderer Pol 18' des Glimmstarters 17 wird
über den Leiter 20 mit dem Stromzuführungsleiter 9 verbunden.
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In außerbetrieblichem oder erloschenem Zustand der Lampe ruht ein Ende
14a des Bimetallelements 14 am Kontaktpunkt 15. Im Betriebszustand oder im
brennenden Zustand der Lampe ist das Bimetall 14 vom Entladungsgefäß entfernt, wobei der
Kontakt mit dem Kontaktpunkt 15 unterbrochen ist und also der Glimmstarter 17
elektrisch abgeschaltet wird.
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Die Wirkung der beschriebenen Lampe wird nachstehend näher erläutert.
Wenn die Lampe über ein Vorschaltgerät an eine Spannungsquelle angeschlossen wird,
entsteht zunächst im Glimmstarter 17 eine Glimmentladung. Dies verursacht Wärme,
wodurch beide Kontakte im Glimmstarter sich nach einiger Zeit schließen. Es fließt
dabei ein Strom im Kreis 4, 6, 14, 15, 16, 18, 18', 20, 9, 5. Der Glimmstarter kühlt
jetzt wieder ab, wodurch nach einiger Zeit seine Kontakte wieder auseinander gehen
Dieses Abschalten des Glimmstarters bewirkt einen Spannungsimpuls von etwa 2000 V
der über den Kontaktpunkt 15 und das Bimetallelement 14 zwischen den
Hauptelektroden 8 und 10 liegt. Hierdurch wird im Entladungsgefäß ein elektrisches Feld erzeugt,
mit dem die Entladung zwischen den Hauptelektroden 8 und 10 ausgelöst wird. Wenn
dies nicht zum ersten Male geschieht, wiederholt sich der Vorgang mit dem
Glimmstarter.
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Die Lampe kann mit einer Außen-Zündelektrode versehen sein, die
beispielsweise zwischen dem Stromzuführungsleiter 6 und dem Ende 14a des
Bimetallelements 14 elektrisch leitend befestigt ist.
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In einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lampe besteht die
Füllung des Entladungsgefäßes aus etwa 15 mg Amalgam mit 3 mg Natrium und 12 mg
Quecksilber und Xenon, das bei 300 K einen Druck 3,3. 10³ Pa (25 Torr) besitzt. Die
Lampe eignet sich zum Betreiben mit einer Speisequelle von 220 V, 50 Hz, über ein
Vorschaltgerät von 0,5 H, wobei eine Leistung von etwa 70 W dissipiert wird. Die
Länge des Entladungsgefäßes beträgt etwa 57 mm und der Abstand zwischen den
Hauptelektroden etwa 35 mm. Das Entladungsgefäß hat eine Wanddicke von 0,6 mm
und einen Außendurchmesser von 5,0 mm.
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In Fig. 2 ist ein als federndes gebogenes Drahtstück ausgeführtes
Klemmelement dargestellt, das eine Abwandlung des elektrischen Leiters 15 nach Fig. 1
ist.
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Das Drahtstück ist über einen Winkel von etwa 640º gebogen, was etwa
1,8 Windungen entspricht. In einem praktischen Ausführungsbeispiel besteht das
Drahtstück aus Molybdän, hat es einen Drähtdurchmesser von 500 um und einen
Innendurchmesser D von 4,5 mm. Dieses Klemmelement eignet sich zum Anwenden im
oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Lampe von etwa 70 W, wobei das
Enfladungsgefäß einen Außendurchmesser von 5,0 mm hat. Das gebogene Drahtstück
wird um das Entladungsgefäß zunächst durch Zusammendrücken der freien Enden
nacheinander hin klemmend angebracht, wodurch der Innendurchmesser D größer wird
wonach das Drahtstück auf das Entladungsgefäß geschoben wird, bis die richtige
Position erreicht ist, und danach werden die freien Enden losgelassen.
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Die Praxis hat gezeigt, daß beim Biegen eines Drahtstücks über mehr als
90º (etwa 2,5 Windungen) beim Zusammendrücken seiner freien Enden die
Vergrößerung des Innendurchmessers D zum Aufschieben des Drähtstücks auf das
Entladungsgefäß problematisch wird.
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Selbstverständlich sind andere Ausführungsbeispiele des Klemmelementes
möglich, beispielsweise eine Klemmbüchse oder einen Klemmring.