DE68915506T2

DE68915506T2 - Hochdrucknatriumentladungslampe.

Info

Publication number: DE68915506T2
Application number: DE68915506T
Authority: DE
Inventors: Cornelis Adrianus Joann Jacobs; Aldegondus Wouterus Jansen; Jan Alfons Julia Stoffels
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1988-09-12
Filing date: 1989-09-07
Publication date: 1994-12-15
Anticipated expiration: 2009-09-08
Also published as: NL8802228A; US5600204A; DK170567B1; JPH02109249A; HUT51030A; DE68915506D1; JP3014105B2; EP0364014B1; HU200857B; DK444889A; EP0364014A1; DK444889D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdrucknatriumentladungslampe mit einem keramischen Entladungsgefäß, in dem sich Natrium, Quecksilber und Xenon befinden, wobei das Xenon bei 300 K einen Druck von wenigstens 26,7 kPa (200 Torr) hat, und die Lampe im Betriebszustand ein Lichtspektrum erzeugt, in dem bei einer Wellenlänge von 589,3 nm ein Absorptionsband vorhanden ist, an dessen beide Seiten Spektralflanken mit je einem betreffenden Höchstwert angebracht sind und bei dem zwischen den Höchstwerten ein Wellenlängenunterschied Δλ besteht.
Eine Lampe der eingangs erwähnten Art ist aus der britischen Patentschrift 1 587 987 (N 8762) bekannt. Die bekannte Lampe, die sehr häufig u.a. in öffentlichen Beleuchtungen angewandt wird, ist eine wirksame Lichtquelle. Das Xenon dient als Puffergas, wodurch Strahlungswirkungsgrad und daher die spezifische Lichtausbeute in bezug auf Hochdrucknatriumdampflampen mit Edelgas als Startgas verbessert sind, d.h. mit einem Druck bis zu 6,7 kPa (50 Torr). Das im Betriebszustand in den beiden Hochdrucknatriumdampflamparten erzeugte Lichtspektrum ist jedoch weitgehend gleichförmig.
Das in diesen Lampen erzeugte Lichtspektrum enthält einen verhältnismäßig geringen Beitrag im blauen Teil. Dies bildet ein Hindernis für die Verwendung dieser Lampen in bestimmten Anwendungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maßnahme zum Verbessern des Beitrags im blauen Teil des Spektrums anzugeben.
Eine Lampe der eingangs erwähnten Art ist dazu erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Natrium und das Quecksilber in einem Gewichtsverhältnis Na/Hg von höchstens 0,125 und wenigstens 0,075 vorhanden sind und daß der Wellenlängenunterschied Δλ wenigstens 3,5 nm und höchstens 6 nm beträgt.
Die erfindungsgemäße Lampe zeigt einen Beitrag im blauen Teil des Spektrums (350...450 nm), der 5 bis 12% der Strahlungsleistung des in der Lampe erzeugten Spektrums zwischen 250 und 780 nm beträgt. Ein derartiger verhältnismäßig hoher Beitrag im blauen Teil des Spektzums wird von einem in bezug auf die bekannte Lampe verringerten Strahlungswirkungsgrad und auch von einer abgefallenen spezifischen Lichtausbeute begleitet. Jedoch ist der Abfall derart, daß mit der erfindungsgemäßen Lampe Werte für Strahlungswirkungsgrad und Lichtausbeute verwirklichbar sind, die mit denen von Hochdrucknatriumdampflampen mit Xenon als Startgas vergleichbar sind. Reduzierung des Wellenlängenunterschieds Δλ hat zwar zur Folge, daß der Beitrag im blauen Teil des Spektrums größer wird, jedoch von einem starken Abfall der Lichtausbeute begleitet wird. Bei der Vergrößerung des Wellenlängenunterschieds Δλ zeigt dies zu einem Abfall im Beitrag im blauen Teil des Spektrums zu führen. Es sei hier bemerkt, daß Höchstwerte für die Lichtausbeute bei einem Wellenlängenunterschied Δλ erhalten werden, der bei etwa 10 nm liegt.
Der größere Beitrag im blauen Teil des Spektrums macht die erfindungsgemäße Lampe besonders geeignet für Anwendung in Pflanzenbestrahlung, weil die erzeugte Spektralverteilung sowohl ein starkes Pflanzenwachstum (Photosynthese) als auch eine gute Pflanzenmorphologie fördert. Für ein gutes Pflanzenwachstum ist es im allgemeinen jedoch erforderlich, daß der Beitrag im Wellenlängenbereich zwischen 400 und 780 nm wenigstens 90% der Gesamtstrahlungsleistung der Lampe beträgt. Unter der Gesamtstrahlungsleistung sei hierbei die Leistung zwischen 250 und 780 nm verstanden. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Farbwiedergabe von mit der erfindungsgemäßen Lampe angestrahlten Pflanzen verbessert. Dies ermöglicht die visuelle Kontrolle der bestrahlten Pflanzen während der Bestrahlung.
Der Wellenlängenunterschied Δλ ist ein Maß für den Druck des Natriums und des Quecksilbers im Entladungsgefäß, wie u.a. in J.J. de Groot und J.A.J.M van Vliet "The high-pressure sodium lamp", 1986, beschrieben. Dabei kann der Wellenlängenunterschied Δλ aus einem Anteil ΔλB zwischen 589,3 nm und dem Höchstwert der Flanke an der Kurzwellenseite des Selbstabsorptionsbandes einerseits und einem Anteil ΔλR zwischen 589,3 nm und dem Höchstwert der Flanke an der Langwellenseite des genannten Selbstabsorptionsbandes andererseits aufgebaut gedacht werden. Obgleich die Anteile ΔλB und ΔλR in Abhängigkeit vom Natrium/Quecksilberverhältnis schwanken, zeigt es sich, daß für die verlangte Beeinflussung des erzeugten Lichtspektrums der Wellenlängenunterschied Δλ von ausschlaggebender Bedeutung ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht einer zum Teil aufgebrochenen erfindungsgemäßen Lampe,
Fig. 2 ein Spektrum des von der Lampe nach Fig. 1 ausgestrahlten Lichts,
Fig. 3 ein von einer anderen Lampe nach der Erfindung erzeugtes Spektrum, und
Fig. 4 ein von einer Hochdrucknatriumdampflampe mit Xenon als Startgas erzeugtes Spektrum.
In der in Fig. 1 dargestellten Lampe bezeichnet 1 ein Entladungsgefäß mit Keramikwand und 2 ein das Entladungsgefäß einschließender Außenkolben, der das Entladungsgefäß einschließt und an einer Seite mit einem Lampensockel 3 versehen ist. Das Entladungsgefäß ist an beiden Enden mit einer Elektrode 4, 5 versehen, die mit je einem betreffenden Durchführungselement 6 bzw. 12 verbunden sind. Das Durchführungselement 6 ist über einen Leiter 7 mit einem starren Stromleiter 8 verbunden, der mit einem Ende an einen nicht dargestellten ersten Kontaktpunkt des Lampensockels angeschlossen ist. Ein anderes Ende des starren Stromleiters 8 ist umgesetzt und dient als Abstützmittel in und an dem Außenkolben 2. Das Durchführungselement 12 ist über ein Litze-Draht 13 mit einem starren Stromleiter 9 verbunden, der mit einem Ende an einen nicht dargestellten zweiten Kontaktpunkt des Lampensockels 3 angeschlossen ist.
Das Entladungsgefäß 1 ist mit einer Antenne 20 versehen, die mit einem Ende elektrisch mit dem Leiter 7 verbunden ist. Ein anderes Ende der Antenne 20 ist mit einem Bimetallelement 21 verbunden, das am starren Stromleiter 8 befestigt ist. Im außerbetrieblichen Zustand der Lampe ruht das Bimetallelement 21 an der Wand des Entladungsgefäßes und damit liegt ebenfalls die Antenne an der Wand des Entladungsgefäßes. Im Betriebszustand der Lampe wird das Bimetallelement derart von der vom Entladungsgefäß ausgesandten Strahlung erhitzt, daß das Bimetallelement vom Entladungsgefäß wegbiegt, und damit wird die Antenne 20 zum größten Teil von der Wand des Entladungsgefäßes entfernt. Die Füllung des Entladungsgefäßes bestand aus 26 mg Natrium und Quecksilber in einem Gewichtsverhältnis Na/Hg von 0,125 und Xenon mit einem Druck von 40 kPa bei etwa 300 K. Die dargestellte Lampe hat einen Nennleistung von 400 W, eine Bogenspannung von 100 V und einen Elektrodenabstand von 90 mm.
In der Tabelle I sind Spektralmeßergebnisse verschiedener Lampen erwähnt. Alle Lampen enthalten 26 mg Na-Hg-Amalgam. Die Lampe 1 hatte einen Xenondruck bei 300 K von 3,6 kPa, die Lampen 2 bis 7 von 40 kPa. Die Lampen 4, 5 und 6 sind erfindungsgemäße Lampen. Das Spektrum der Lampe 4 ist in Fig. 2 und der Lampe 5 in Fig. 3 dargestellt. Die Lampe 2 und die Lampe 3 sind Lampen nach dem Stand der Technik und entsprechen spektromäßig der Lampe 1, deren Spektrum in Fig. 4 dargestellt ist. In Fig. 2, 3 und 4 ist auf der horizontalen Achse die Wellenlänge X in nm aufgetragen. Auf der vertikalen Achse ist die Strahlungsleistung Φ (Strahlungsenergiestrom) in einem relativen Maß aufgetragen. Nur die Lichtausbeute der Lampen 2 und 3 ist wesentlich höher als im Fall der Lampe 1.
Es ist klar, daß die erfindungsgemäßen Lampen eine Lichtausbeute haben, die der bekannten Hochdrucknatriumdampflampen mit Xenon als Startgas vergleichbar ist (Lampe 1). Der Anteil des Strahlungswirkungsgrads steigt dabei im blauen Teil des Spektrums (350...450 nm) deutlich an.
In der Lampe 7 ist der Anteil im blauen Teil des Spektrums weiter angestiegen, jedoch weitgehend auf Kosten der Lichtausbeute. Außerdem zeigt es sich, daß der Anteil des Strahlungswirkungsgrads in dem für Pflanzenwachstum wichtigen Teil des Spektrums (400...780 nm) unter 90% abfällt. Auch der Strahlungswirkungsgrad dieser Lampe ist wesentlich niedriger als der der übrigen Lampen. Diese Aspekten machen die Lampe weniger geeignet für Verwendung als Pflanzenbestrahlungslichtquelle. TABELLE Lampennummer Gewichts-Verhältnis Na/Hg Lichtausbeute (Lumen/W) Strahlungwirkungsgrad (mw/W) Wellenlängen-Unterschied Δλ(nm) Wellenlängen-Unterschied ΔλB(nm) Proz. Beitrag zum Strahlungwirkungsgrad im Wellenlängenbereich

Claims

1. Gesättigte Hochdrucknatriumentladungslampe mit einem keramischen Entladungsgefäß, in dem sich Natrium, Quecksilber und Xenon befinden, wobei das Xenon bei 300 K einen Druck von wenigstens 26,7 kPa (200 Torr) hat, und die Lampe im Betriebszustand ein Lichtspektrum erzeugt, in dem bei einer Wellenlänge von 589,3 nm ein Absorptionsband vorhanden ist, an dessen beide Seiten Spektralflanken mit je einem betreffenden Höchstwert angebracht sind und bei dem zwischen den Höchstwerten ein Wellenlängenunterschied Δλ besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Natrium und das Quecksilber in einem Gewichtsverhältnis (Na/Hg) von höchstens 0,125 und wenigstens 0,075 vorhanden sind, und daß der Wellenlängenunterschied Δλ wenigstens 3,5 nm und höchstens 6 nm beträgt.